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下载附件 (103.01 KB)图3 TL1451内部电路框图
表1 TL1451引脚功能
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下载附件 (124.45 KB)(1)控制电路
控制电路由PWM控制芯片U201(TL1451)及其外围元器件组成。
在需要点亮灯管时,微控制器输出的ON/OFF信号为高电平,控制晶体管Q201、Q202导通,于是,由开关电源产生的12V直流电压经导通的Q202加到U201(TL1451)的供电端9脚,TL1451得电后,其内部基准电压源先工作,输出2.5V的基准电压,该基准电压不但供给TL1451片内电路,还通过16脚输出,供给片外部电路作基准电压。然后,TL1451启动内部振荡电路开始工作,振荡频率由1、2脚外接的定时电阻R204、定时电容C208的大小决定。振荡电路工作后,产生振荡脉冲,加到PWM比较器1和PWM比较器2,经过变换整形后从7、10脚输出PWM脉冲,去两路DC-DC变换电路。
(2)直流变换电路
直流变换电路共两路,分别由Q205、Q207、Q203、D201、L201和Q206、Q208、Q204、D202、L202组成,其作用是将输入的12V直流电压变换为可控的直流电压,为功率输出管(Q209、Q210和Q211、Q212)供电。由于两路的工作原理相同,下面只分析其中一路(TL1451的10脚输出的那一路)的工作情况。
U201(TL1451)的10脚输出的PWM激励脉冲,经Q205、Q207组成的图腾柱电路推挽放大,R216、C211耦合,加到P沟道场效应开关管Q203的栅极,使开关管Q203工作在开关状态。Q203导通时,12v电压经场效应管Q203的S、D极,电感L201,升压变压器PT201的4~5和4~2绕组分别加到功率输出管Q209、Q210的集电极,为Q209、Q210供电;Q203截止期间,由于电感中的电流不能突变,所以L201通过自感产生右正、左负的脉冲电压。于是,L201右端正的电压经PT201的4~5和4~2绕组、输出管Q209或Q210的ce结、续流二极管D201、L201左端构成放电回路,释放能量,继续为输出管Q209、Q210供电。
从以上分析可以看出,这是一个开关降压型DC-DC变换器。
(3)驱动电路
驱动电路(共两路)用于产生符合要求要交流高压,驱动CCFL工作,主要由驱动输出管(Q209、Q210和Q211、Q212)、升压变压器(PT201和PT202)等组成,下面以其中的一路(Q209、Q210、RT201)为例进行介绍。
从图2中可以看出,由Q209、Q210、RT201等元器件组成的电路是一个典型Royer结构的驱动电路,即自激式多谐振动振荡器。电路靠变压器一次侧、反馈绕组同名端的正确连接来满足自激振荡的相位条件,即满足正反馈条件。而振幅条件的满足,首先靠合理选择电路参数,使放大器建立合适的静态工作点,其次是改变反馈绕组的匝数,或它与一次绕组之间的耦合程度,以得到足够强的反馈量。稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的。
由自激式振荡电路产生的正弦波电压,经变压器PT201感生出高压,通过C215、C216及接插件CN202给CCFL供电。因为变压器耦合自激振荡电路振荡波形为标准的正弦波,恰好适合CCFL的供电要求,因此可以简化末级电路的设计。
(4)亮度调节电路
U201(TL1451)的4脚、13脚为亮度控制端,由于这两路控制信号的控制过程相同,下面只以13脚的亮度控制信号为例进行分析。
当需要调节亮度时,由微控制器输出的DIM控制脉冲发生变化→经R201、C203低通滤波后产生的直流电压发生变化→TL1451的13脚电压发生变化→TL1451的10脚输出脉冲的占空比发生变化→Q205、Q207的基极电压发生变化→Q203的栅极电压发生变化→Q203输出的供电电压发生变化→Q209、Q210振荡的幅度发生变化→PT201输出的高压发生变化→CCFL两端的电压发生变化,从而达到调节亮度的目的。
(5)保护电路
①过电压保护电路:当某种意外原因造成Q203输出的电压过高时,稳压管D203击穿,经R220、R222分压, 使加到TL1451的11脚电压上升,通过内部电路控制10脚停止输出PWM脉冲,从而达到保护的目的。
同理,当某种意外原因造成Q204输出的电压过高时,稳压管D204击穿,经R221、R223分压,使加到TL1451的6脚电压上升,通过内部电路控制7脚停止输出PWM脉冲,从而达到保护的目的。
②欠电压保护电路:当系统刚上电或意外原因使TL1451供电电压不足3.6V时,其输出驱动晶体管很可能因为导通不良而损坏,因此,TL1451内部设置了欠电压保护电路(UVLO)。
欠电压保护电路启动后,将切断7脚、10脚输出的PWM脉冲,从而达到保护的目的。
③过电流保护电路:过电流保护电路用来保护CCFL不致因电流过大而老化或损坏,下面以CN202一路为例进行说明。PT201产生的高压经过CN202所接的CCFL后,将在R236两端产生随工作电流变化的交流电压,电流越大,R236两端电压越高,此电压经过D207整流,R240、C221滤波后,加到TL1451的14脚;若CCFL的工作电流过大,会使14脚电压升高很多,当达到一定值时,经TL1451内部处理,会控制10脚停止输出PWM脉冲,从而达到保护的目的。
④平衡保护电路:TL1451的5脚、12脚内部有一个电压比较器,电压比较器具有两个同相输入端和一个反相输入端,反相输入端电压为基准电压(2.5V)的一半(1.25V),两个同相输入端分别和误差放大器1和误差放大器2的输出端相连。因此,电压比较器能够检测出两个误差放大器输出电压的大小,只要其中一个高于基准电压的一半(1.25V)时,电压比较器的输出即为高电平,该输出电压触发定时回路,从而使基准电压通过15脚向电容C207充电。当C207的电压达到一定值时,内部触发器置位,控制7脚、10脚停止输出PWM脉冲,从而保护了后级电路和设备。
二、 “PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案
1.“PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案的基本结构形式
“PWM控制芯片+推挽结构驱动电路”构成方案的基本结构形式非常简单,如图4所示。推挽驱动器只用到两只N沟道功率场效应管V1、V2,并将升压变压器T的中性抽头接于正电源Vcc,两只功率管V1、V2交替工作,输出得到交流电压,由于功率晶体管共地,所以驱动控制电路简单;另外由于变压器具有一定的漏感,可限制短路电流,因而提高了电路的可靠性。
对于推挽结构的驱动电路,要求直流电源Vcc的变化范围要小,否则,会使驱动电路的效率降低。因此,推挽结构不适用于笔记本电脑,但对于液晶显示器和液晶彩电非常理想,因为逆变器直流电源电压通常会稳定在±20%以内。
电路工作时,在PWM控制芯片的控制下,使推挽电路中两个开关管V1和V2交替导通,在一次绕组L1和L2两端分别形成相位相反的交流电压。改变输入到V1、V2开关脉冲的占空比,可以改变V1、V2的导通与截止时间,从而改变了变压器的储能,也就改变了输出的电压值。需要注意的是,当V1和V2同时导通时,相当于变压器的一次绕组短路,因此应避免两个开关管同时导通。
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