液晶显示器电源电路的结构和工作原理详解

液晶显示器电源电路的功能主要是将220V市电转换成液晶显示器工作需要的各种稳定的直流电，为液晶显示器中的各种控制电路、逻辑电路、控制面板等提供工作电压，其工作的稳定性直接影响液晶显示器能否正常工作。

一、液晶显示器电源电路的结构

液晶显示器电源电路主要产生+5V、+12V的工作电压。其中，+5V电压主要为主板逻辑电路、操作面板指示灯等提供工作电压；+12V电压主要为高压板、驱动板等提供工作电压。

电源电路主要由滤波电路、桥式整流滤波电路、主开关电路、开关变压器、整流滤波电路、保护电路、软启动电路、PWM控制器等组成。

其中，交流滤波电路的作用是消除市电中的高频干扰（线性滤波电路一般由电阻、电容和电感组成）；桥式整流滤波电路的作用是将220V交流电变成310V左右的直流电；开关电路的作用是将310V左右的直流电通过开关管和开关变压器后，变成不同幅度的脉冲电压；整流滤波电路的作用是将开关变压器输出的脉冲电压经过整流和滤波后变成负载需要的基本电压5V和12V；过压保护电路的作用是尽量避免因负载异常或其他原因导致的开关管损坏或开关电源损坏；PWM控制器的作用是控制开关管的切换，根据保护电路的反馈电压控制电路。

二、液晶显示器电源电路的工作原理

液晶显示器的电源电路一般采用开关电路方式，此电源电路将交流220V输入电压经过整流滤波电路变成直流电压，再由开关管斩波和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，最后经整流滤波后输出液晶显示器各个模块所需要的直流电压。

下面以AOCLM729液晶显示器为例讲解液晶显示器电源电路的工作原理。AOCLM729液晶显示器的电源电路主要由交流滤波电路、桥式整流电路、软启动电路、主开关电路、整流滤波电路、过压保护电路等组成。

电源电路板实物图：

电源电路原理图：

1．交流滤波电路

交流滤波电路的作用是用于滤除由交流输入线引入的噪声，抑制电源内部产生的反馈噪声。

电源内部的噪声主要有共态噪声和正态噪声两种。对于单相电源，输入侧有2根交流电源线和1根地线。在电源输入侧2根交流电源线与地线之间产生的噪声为共态噪声；2根交流电源线之间产生的噪声为正态噪声。交流滤波电路主要用于滤除这两类噪声，另外，还要起到电路过流保护和过压保护。其中，保险用于过流保护，压敏电阻用于输入电压过压保护。下图为交流滤波电路原理图。

图中，电感L901、L902，电容C904、C903、C902、C901组成了EMI滤波器。电感L901、L902用于滤除低频共态噪声；C901和C902用于滤除低频正态噪声；C903和C904用于滤除高频共态和正态噪声（高频电磁干扰）；限流电阻R901、R902用于拔下电源插头时对电容起放电作用；保险F901用于过流保护，压敏电阻NR901用于输入电压过压保护。

当液晶显示器的电源插头插入电源插座后，220V交流电经过保险管F901、压敏电阻NR901防浪涌冲击后，通过由电容C901、C902、C903、C904，电阻R901、R902，电感L901、L902组成的抗干扰电路后进入桥式整流电路。

2．桥式整流滤波电路

桥式整流滤波电路的作用是将220V交流电经过全波整流后转变为直流电压，再经过滤波后将电压变为市电电压的2倍。

桥式整流滤波电路主要由桥式整流器DB901，滤波电容C905组成。

图中，桥式整流器由4个整流二极管组成，滤波电容为400V电容。当220V交流市电经过滤波后，进入桥式整流器。桥式整流器对交流市电进行全波整流后，变为直流电压。接着此直流电压再经过滤波电容C905将电压转换为310V的直流电压。

3．软启动电路

软启动电路的作用是防止电容器上的瞬时冲击电流，以保证开关电源正常而可靠地运行。由于在输入电路接通电源瞬间，电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流，此电流往往会导致输入保险丝烧断，因此需要设置软启动电路。软启动电路主要由启动电阻、整流二极管、滤波电容等组成。如图所示为软启动电路原理图。

图中，电阻R906、R907为1MΩ的等效电阻，由于这些电阻的阻值很大，所以其工作电流很小。刚启动开关电源时，SG6841所需要的启动工作电流由+300V直流高压经过电阻R906和R907降压后加至SG6841的输入端（第3脚）实现软启动。一旦开关管转入正常的工作状态，开关变压器上所建立的高频电压经整流二极管D902、滤波电容C907整流滤波后，就作为SG6841芯片的工作电压，至此启动过程结束。

4．主开关电路

主开关电路的作用是通过开关管斩波和高频变压器降压，以得到高频矩形波电压。

主开关电路主要由开关管、PWM控制器、开关变压器、过流保护电路、高压保护电路等组成。

图中，SG6841为PWM控制器，它是开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关管的通断状态，从而调节输出电压的高低，达到稳压的目的。Q903为开关管，T901为开关变压器，稳压管ZD901、电阻R911、三极管Q902和Q901、电阻R901等组成的电路为过压保护电路。

SG6841芯片各个引脚的功能

当PWM开始工作后，SG6841的第8脚输出一个矩形脉冲波（一般输出的脉冲的频率为58.5kHz，占空比为11.4%）。该脉冲控制开关管Q903按其工作频率进行开关动作，在开关管Q903不断地导通/截止形成自激振荡时，变压器T901就开始工作，产生振荡电压。

当SG6841的第8脚输出端为高电平时，开关管Q903导通，接着开关变压器T901的初级线圈有电流流过，产生上正下负的电压；同时，变压器的次级产生下正上负的感应电动势，这时次级上的二极管D910截止，此阶段为储能阶段；当SG6841的第8脚输出端为低电平时，开关管Q903截止，开关变压器T901初级线圈上的电流在瞬间变为0，初级的电动势为下正上负，在次级上感应出上正下负的电动势，此时二极管D910导通，开始输出电压。

（1）过流保护电路

过流保护电路的工作原理如下。

在开关管Q903导通后，电流会从开关管Q903的漏极流向源极，并在R917上产生电压。电阻R917为电流检测电阻，由它产生的电压直接加到PWM控制器SG6841芯片的过流检测比较器的同相输入端（即第6脚），只要该电压超过1V，将使PWM控制器SG6841内部的电流保护电路启动，使第8脚停止输出脉冲波，开关管及开关变压器停止工作，实现过流保护。

（2）高压保护电路

高压保护电路的工作原理如下。

当电网电压升高超过最大值时，变压器反馈线圈输出的电压也将升高。该电压将会超过20V，此时稳压管ZD901被击穿，电阻R911上产生压降。当这个压降有0.6V时，三极管Q902导通，接着三极管Q901的基极变为高电平，使三极管Q901也导通。同时，二极管D903也导通，致使PWM控制器SG6841芯片第4脚接地，产生瞬间短路电流，使PWM控制器SG6841迅速关断脉冲输出。

另外，三极管Q902导通后，使PWM控制器SG6841第7脚的15V基准电压通过电阻R909、三极管Q901直接接地。这样PWM控制器SG6841芯片的供电端电压变为0，PWM控制器停止输出脉冲波，开关管及开关变压器停止工作，达到高压保护作用。

5．整流滤波电路

整流滤波电路的作用是将变压器输出的电压经过整流滤波后，得到稳定的直流电压。因为开关变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都形成了潜在的电磁干扰。因此要得到纯净的5V和12V电压，开关变压器输出的电压必须经过整流滤波处理。

整流滤波电路主要由二极管、滤波电阻、滤波电容、滤波电感等组成。

图中，开关变压器T901的次级输出端的二极管D910和D912上并接的RC滤波电路（电阻R920和电容C920，电阻R922和电容C921）的作用是吸收二极管D910和D912上产生的浪涌电压。

二极管D910、电容C920、电阻R920、电感L903、电容C922和C924构成的LC滤波器，可以过滤变压器输出12V电压的电磁干扰，输出稳定的12V电压。

二极管D912、电容C921、电阻R921、电感L904、电容C923和C925构成的LC滤波器，可以过滤变压器输出5V电压的电磁干扰，输出稳定的5V电压。

6．12V/5V稳压控制电路

由于220V交流市电是在一定范围内变化的，当市电升高，电源电路的变压器输出的电压也会随之升高，为了得到稳定的5V和12V电压，在电源电路中一般都会设计一个稳压电路。

12V/5V稳压电路主要由精密稳压器（TL431）、光耦合器、PWM控制器、分压电阻等组成。

图中，IC902为光耦合器，IC903为精密稳压器，电阻R924和R926为分压电阻。

当电源电路工作时，+12V输出直流电压经过电阻R924和R926分压后，在R926上产生电压，该电压直接加到TL431精密稳压器上（加到R端），由电路上的电阻参数可知该电压正好能使TL431导通。这样+5V电压就可以流过光耦合器和精密稳压器，当电流流过光耦合器发光二极管，光耦合器IC902开始工作，完成电压的取样。

当220V交流市电电压升高导致输出电压随之升高时，流过光耦合器IC902的电流也就随之增大，光耦合器内部发光二极管的亮度也随之增强，光耦合器内部的光敏三极管的内阻同时也变小，这样则光敏三极管端的导通程度也会加强。光敏三极管导通程度加强的同时，PWM电源控制器SG6841芯片的第2脚端的电压同时会下降。由于该电压加到SG6841内部误差放大器的反相输入端，从而控制SG6841输出脉冲的占空比，降低输出电压。这样就构成了过压输出反馈回路，达到稳定输出的作用，能使输出电压稳定在12V和5V输出左右。

提示：

光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

7．过压保护电路

过压保护电路的作用是检测输出电路的输出电压，当变压器输出电压异常升高时，通过PWM控制器关断脉冲输出，到达保护电路的目的。

过压保护电路主要由PWM控制器、光耦合器、稳压管等组成，如上图所示电路原理图中的稳压管ZD902或ZD903就是用来检测输出电压的。

当开关变压器次级输出的电压异常升高时，稳压管ZD902或ZD903将会被击穿，从而将导致光耦合器内部发光管的亮度异常加大，致使PWM控制器第2脚通过光耦合器内部的光敏三极管接地，PWM控制器迅速关断第8脚的脉冲输出，开关管和开关变压器立刻停止工作，达到保护电路的目的。
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