LED背光驅(qū)動電路分析與故障檢修

目前市場出售的LED液晶電視，其實是指用LED光源代替了傳統(tǒng)的CCFL光源作為背光源，并非真正的LED電視。采用LED光源，具有體積小、耗電量低、使用壽命長、高亮度等優(yōu)點。

LED背光源按安裝方式分為直下式和側(cè)光式，市場上的產(chǎn)品多數(shù)是側(cè)光式。側(cè)光式背光源由多個LED采用串聯(lián)方式，組成LED燈條，燈條的數(shù)量隨液晶屏的大小不同而不同，LC470WUL-STB1( ELED )型液晶屏內(nèi)部側(cè)部發(fā)光二極管排組如圖1所示。

LED液晶電視背光源常用的是LED白光二極管，是一種電流器件， 流過它的電流決定其發(fā)光亮度，為了保證LED亮度一 致和色譜準(zhǔn)確，LED背光源都采用恒流源驅(qū)動方式，單只工作時正向壓降電壓在3V~3.5V左右，不同的材料制成的LED其工作電流也不同，常見燈條的工作電流有60mA、90mA、120mA。

在普通液晶電視中，背光驅(qū)動板驅(qū)動CCFL燈管，產(chǎn)生的是1000V以上的正弦波交流高壓，所以也叫高壓逆變器。而LED液晶電視背光驅(qū)動板驅(qū)動的是LED，產(chǎn)生的是直流電壓，為LED提供恒流源。
LED背光驅(qū)動板的任務(wù)就是把電源電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動燈串所需的電壓，這個電壓取決于LED串聯(lián)的數(shù)量，在工作過程中保證電流的恒定不變。在電路上，LED的驅(qū)動方式有兩種:降壓型(BUCK)驅(qū)動和升壓型( BOOST )驅(qū)動，其中升壓型驅(qū)動較常見。LED背光亮度調(diào)節(jié)采用PWM方式，利用人眼的視覺情性(視覺暫留)，通過一定的頻率向LED器件斷續(xù)供電點亮LED，如果該頻率超則選用100Hz甚至更高的，這樣才能遠(yuǎn)超人眼的臨界閃爍頻率47Hz，人眼就會看到平均亮度，而不是LED的閃爍。通過控制PWM不同的占空比可以很方便得到不同的亮度，這相當(dāng)于用改變LED導(dǎo)通的時間來改變亮度，而每次導(dǎo)通所達到的正向電流是不變的，所以其色譜也就不會改變。
一、 背光驅(qū)動板工作原理

下面對康佳37MS92C的LED背光驅(qū)動板(KLD+L080E12-01 ，板號35014746)工作原理進行簡單分析。

該機LED背光驅(qū)動板采用兩塊美國凹凸公司的LED背光控制專用芯片0Z9986構(gòu)成，其各引腳功能見表1，每只芯片可同時驅(qū)動3路獨立的升壓電路和驅(qū)動6路獨立的LED燈條回路，每路都是單獨控制，當(dāng)出故障時單獨關(guān)閉這一路，其他路不受影響。兩只芯片可以驅(qū)動12只LED燈條為每只燈條提供120mA的恒定電流。芯片內(nèi)部有LED燈條過流保護、過壓保護、LED燈條斷路保護、升壓電路過流保護等功能。
1.供電5V電壓的產(chǎn)生
OZ9986供電部分原理圖如圖2所示，為了提高電路可靠性，采用了兩級穩(wěn)壓電路串聯(lián)直接把電源提供的24V穩(wěn)定在5V;24V電壓經(jīng)過分壓限流電阻R7021、R7022、R7024和三極管Q7002、電阻R7025、穩(wěn)壓管D7003構(gòu)成靠前級穩(wěn)壓電路，把電壓穩(wěn)定在12.5V;12.5電壓又經(jīng)過R7017、R7018、R7019分壓限流加由Q7001、D7001組成的第二級穩(wěn)壓電路上，把電壓穩(wěn)定在5V，為芯片OZ9986提供工作電壓。

2.LED背光電壓的產(chǎn)生
LED背光供電電壓產(chǎn)生原理圖見圖3，該背光驅(qū)動板采用兩塊OZ9986芯片，每個花芯片控制3路相同結(jié)構(gòu)的升壓型開關(guān)電路，并聯(lián)產(chǎn)生背光工作電壓，把電源送來的24V電壓升為穩(wěn)定的46.2V，為LED提供工作電壓。3路并聯(lián)的優(yōu)點是可以提供更大的工作電路，每路的儲能升壓電感可以做的相對小一些，占用的空間更小，適應(yīng)電視超薄的需求。因兩塊芯片6路升壓電路結(jié)構(gòu)完全相同，本文以靠前路為例，分析其工作過程。

當(dāng)芯片OZ9986 12、26腳供電電壓5V正常，主板發(fā)出開啟信號后，使能控制腳19腳電平為高電平(高于2.2V)時，芯片進入工作狀態(tài);10腳輸出的驅(qū)動脈沖通過由D7176、R7150、R7147、R7159組成的灌流電路，加到開關(guān)管Q7101的柵極，當(dāng)10腳輸出的脈沖為高電平時，Q7101導(dǎo)通。24V電壓通過儲能電感I7101、開關(guān)管Q7101、過流檢測電阻R7122、R7123、R7124、57125形成回路，因電感中的電流不能突變，L7101中的電流緩慢上升，此時L7101處于儲能狀態(tài)，其兩端感應(yīng)電勢為左正右負(fù)，當(dāng)10沖變?yōu)闉榈碗娖綍r，Q7101截止，此時在電感兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓極性為左負(fù)右正，該感應(yīng)電壓和電源提供的24V電壓串聯(lián)相加，經(jīng)過D701整流，C7121、C7121濾波，得到穩(wěn)定的46.2V電壓。
3.背光電壓的過壓和過流保護
R7103、R7109、R7104組成輸出電壓檢測和過壓保護電路。所分的電壓送到OZ9986②腳，在一定范圍內(nèi)控制輸出電壓的穩(wěn)定，當(dāng)電壓高出設(shè)定保護值時(本機設(shè)定在59V)，關(guān)閉輸出，進入保護狀態(tài)。電阻R7122、R7123、R7124、R7125組成過流檢測電路，檢測電壓送到OZ9986⑤腳，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，此腳電壓升高，芯片進入保護狀態(tài)。
4.恒流控制和調(diào)光電路
每個芯片有6路結(jié)構(gòu)參數(shù)相同但是獨立控制的恒流電路，我們?nèi)砸钥壳奥窞槔治龊懔骺刂坪驼{(diào)光部分原理圖如圖4所示，芯片內(nèi)電流平衡控制端18腳輸出的PWM脈沖通過控制Q7176給燈條1提供恒定的工作電流。R7161和R7181是電流檢測電阻，反饋電壓送到OZ9986 20腳電流檢測端，根據(jù)反饋電壓的高低調(diào)整18腳的輸出，出的電流恒定不變。通過選擇這兩個電阻的阻值就能設(shè)定恒定電流的大小（如R7161為4.12Ω，R7181為4.3Ω時，恒定電流值120mA，當(dāng)R7161為4.99Ω，R7178為5.1Ω，恒定電流值為100mA)。

亮度調(diào)節(jié)電路，來自主板的直流亮度控制信號加到芯片②腳控制內(nèi)部電路，調(diào)整⑧腳輸出的PWM脈沖的占空比，達到調(diào)節(jié)亮度的目的。
二、LED背光驅(qū)動板故障檢修思路與維修實例
1.檢修思路
LED背光驅(qū)動部分的檢修比LCD背光電路要簡單一些，因為LED背光驅(qū)動一般是由多個相同結(jié)構(gòu)但是相互獨立的電路組成，同時出現(xiàn)故障的情況不多見，也不會像LCD背光驅(qū)動電路那樣，一路出現(xiàn)故障整個電路進入保護狀態(tài)。常見故障一般是黑屏，開機屏幕一亮隨即黑屏，局部不亮在某一 部分出現(xiàn)黑塊、暗區(qū)等。 對于黑屏故障，可以檢測 LED 燈條供電端有無擊穿短路，升壓功率管有無擊穿，供電24V及芯片供電5V是否正常，開機信號是否送到芯片使能控制端;對于開機亮一下隨即黑屏 ，要檢查升壓電路過壓保護檢測部分元件有無變值失效;對于某一部分有暗區(qū)，一般是對應(yīng)的LED燈條沒有工作造成，可以檢查對應(yīng)的驅(qū)動電路，和LED燈條上有無LED擊穿斷路。
維修時如果發(fā)現(xiàn)一組LED燈不亮，可以用指針式萬用表的RX1擋或Rx10擋，測量每只二極管單元兩端的電阻值。正常時應(yīng)有幾十歐到幾百歐的阻值，既不會出現(xiàn)開路也不會出現(xiàn)短路。有的二極管單元兩端的工作電壓在3V左右或更低，對于這樣的二極管單元用上述方法測量阻值時，二極管會發(fā)光;有的二極管單元兩端的工作電壓較高(工作電壓為6.5V)，用萬用表測量二極管單元兩端的阻值時，二極管不會發(fā)光，但有阻值。
2.故障檢修實例
這里收集了TCL I32E5300A型LED液晶彩電的幾個實例(機芯:MS99，背光板型號:40-RT3210-DRC2XG )，希望對大家有所幫助。
例1:圖像一半暗。分析檢作;通電試機，發(fā)現(xiàn)開機畫面一邊較暗，初步定為屏與背光板問題。檢查背光板，測量供電電壓正常，問題可能出在U601升壓信號處理，更換U601(MAP3204)后試機正常。已發(fā)現(xiàn)多例此類故障。
例2:紅燈亮，不開機。分析檢修:開機后紅燈亮，按面板和遙控器開待機鍵指示燈一直為紅色，不變化。先后代換了主板和電源板后故障依舊，最后更換背光板后故障排除。進一步檢查，發(fā)現(xiàn)原背光板上的三極管Q601(TK8P25DA)損壞。已發(fā)現(xiàn)多例此類故障。
例3：紅燈亮，不開機。分析檢修:通電試機發(fā)現(xiàn)在主板有開機信號去電源板，而電源板沒有輸出24V。打開電源板，測量24V是正常的，除掉去背光板的供電線，發(fā)現(xiàn)能開機，初步定為故障在背光反，測量背光板發(fā)現(xiàn)背光輸出的LED+信號對地短路。檢查發(fā)現(xiàn)是去屏上的線被后殼壓住，與下面的鋁片短路。已發(fā)現(xiàn)多臺此類故障。
例4：紅燈分析檢修、通電試機，發(fā)現(xiàn)按鍵開機后待機紅燈滅后又亮，再按開機鍵無反應(yīng)。測試發(fā)現(xiàn)各電壓在開機后迅速消失，懷疑電源保護，檢查各路供電對地阻值，發(fā)現(xiàn)24V對地阻值低， 將供電線拔掉，板正常，檢查包源板和背光板，發(fā)現(xiàn)背光板上的Q601損壞，換新后故障排除。