长虹LED液晶二合一电源板原理与维修
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1、概述 二合一电源板(OB5269CP AP3041方案)主要运用在长虹32J2000、43J2000、LED42538N等机型上。为方便阐述，下面以32J2000为代表进行分析，其电源板型号代码9012-112437-07509211。电源输出12V/2A、DC5V/1.5A、DC5VSB/1.0A三路及LED驱动电压120V、LED驱动电流280MA/单路/50W。增加少量元器件即可扩展到6路LED驱动，满足大屏幕背光要求。 2、电源实物图解 32J2000电源板实物正面图解如图1所示，电源板实物背面图解如2所示。 3、工作原理精要 接通电源后，整机处于待机状态，指示灯亮，这时电源板输出两路电压：一路5VSB电压给主板供电，主板CPU控制系统上电后，按照预先设置好的程序进入待机工作状态；一1路24V电压输出到LED驱动电路，等待开机后通过开关电路形成驱动LED灯串电压60V。 通过遥控器或者按键开机后，主板CUP控制系统输出开机信号PS-NO（高电平），高电平分三路控制信号输出：一路PS-NO信号经Q103控制输出5V电压供主板；一路PS-NO信号经Q10控制输出11.5V电压给LED驱动IC（AP3041）供电；一路PS-NO信号经U11(MP1584)控制输出12V给主板供电。电源LED驱动进入工作状态，主板得到12.3V、5V，整机正常开启，下图3为电源工作流程简图。 4、单元电路解析 1）电源EMI电路及整流电路 交流电通过两级抗干扰电路加到整流二极管，经整流滤波后形成300V的直流电压。其中，由扼流圈电感L1、L2和共模电容CY1、CY 2，差模电容CX1、CX12组成共模抗干扰电路，滤除电源进线和电源自身产生的共模干扰脉冲；电阻RXA/B/C/D对抗干扰电容起泄放作用，关闭电源后看迅速放掉CX上存储的电能，防止带电损坏电路上的器件；NTC为压敏电阻，当电压超过他的阈值电压时，漏电电流增大，接近短路状态，导致保险管F1因过流而熔断，起到保护后级电路的作用。整流电路由D1、D2、D3、D4、EC8组成，经四只二级管整流EC8滤波后形成300V的直流电压供电源后级使用，如图4所示。 2）5VSB、24V形成电路 5VSB、24V形成电路主要由U1（OB5269CP）、Q27、Q29、D23、次级电路D13、D14、D15、D16组成。300V直流电压分两路：一路输出到开关变压器T1A的(12-11)脚，形成上正下负的感应电动势；一路通过电阻R257、R258降压输出到U1控制芯片的8脚作为芯片的高压启动电压。由R3、C02、R4、D5组成尖峰吸收电路,当功率U1MOSFET开关管截止瞬间，T1A初级绕组瞬间会产生一个很高的尖峰脉冲，该尖峰脉冲使D5导通，经R3、C02回到电源，使尖峰脉冲降低，保护了芯片在功率MOSFET开关管在截止瞬间不过压损坏。C02主要用于吸收功率MOSFET管转换瞬间的尖峰干扰，如图5所示。 U1是一个高性能的电流模式PWM控制控制器，集成了高压启动，高性能，低待机功耗和成本效益的离线反激式转换器，其主要特点及内部框图如下图6所示： OB5269CP特点： ● 高电压启动电路； ● 超低待机功耗； ● 电源，软启动，减少MOSFET的VDS应力 ； ● 为EMI的频率抖动 扩展突发模式（Burst Mode）控制以提高效率和最低的待机功耗设计 ； ● 固定的65kHz开关频率； ● VDD与滞后欠压锁定（UVLO）； ● 循环周期过流阈值设置为恒定输出功率限制在通用输入电压范围； ● 自动恢复过载保护（OLP）； ● 过温保护（OTP），锁存关闭 ； ● VDD过电压保护（OVP），锁存关闭； ● 通过外部稳压可调过压保护（OVP）。 引脚功能：
关键脚工作原理分析： ⑧脚：开机时300V电压经过电阻R257、R258分压输入到U1OB5269的8脚，内集成了高压启动电路，并提供了大约2.8 mA电流给VDD引脚充电，供电来自于 HV引脚。当VDD上限电压高于UVLO(关闭),电荷电流关闭，这时候OB5269VDD电容器提供的电流由辅助绕组的主变压器为IC提供工作电流。 ⑥脚：开关变压器辅助绕组7～8端提供感应电动势，经R248/0Ω欧电阻、整流二极管D23、滤波电容EC9后，形成20V直流电压，加载到由稳压二极管D27/18v、Q27/MMBT2222、电阻R249/1.5KΩ组成的18V基准稳压电路，给6脚提供供电电压。 在6脚内设置了欠压压保护电路，当输入电压低于8.3V～10.3V时，此时UVLO电路开启，IC停止输出；当输入电压高于14.3V～16.5V时，UVLO电路关闭，不影响芯片的正常工作。 还设置了过压保护电路（OVP），当输入电压高于24V～26V且FB反馈电压为3V时，过压保护电路启动被闩锁，芯片停止工作。 OB5269内部有一个4ms的软启动软电路，主要用在电源启动的过程中，在通电时被激活按时序进行。当VDD达到UVLO（OFF）时，CS峰值电压从0V逐渐增加到最大时，每次重启都将重新执行软启动，来保护后级电路不被大电流损坏。 ②脚：OB5269提供绿色能模式下控制方式，以减少在轻负载和无负载条件下开关频率。VFB电压是从反馈回路得到被取作参考值，一旦VFB小于阈值电压（Vref绿色2V）下，开关频率被连续地降低到22KHz的最小绿色模式频率。 在轻载或空载情况下，FB输入降至突发模式的阈值电压(Vref_burst_L)，芯片进入突发模式控制；门驱动器输出开关只有在FB电压高于阈值电压(Vref_burst_H)输出一个状态。只有这样栅极驱动器保持在关闭状态，可减少开关损耗和降低待机功耗。 从图7可以看出，FB反馈电压来自由：U3、U2A、R237、R236、R231组成的基准稳压取样反馈电路。24V、5VSB通过电阻R237、R236、R235、R234分压在U3上形成标准的2.5V电压，如果某路电压升高时，势必导致U3导通对地，那么5VSA通过光耦电流增大，2脚电压被拉低到地，低于阈值电压时，芯片进入突发控制模式，栅极停止输出。 3）12V形成电路 开关变压器次级绕组输出电流经D14/13整流EC1滤波形成的24V电压，一路到LED驱动升压电路，另一路到U11 DC—DC集成块降压形成电路，输出12V电压供给主板，12V形成电路图如图8所示。24V电压加到U11的7脚，同时在2脚通过R240得到PS-ON高电平信号，使其内部进入工作状态，由1脚输出12V电压。 MP1584EN-LF-Z是DC-DC电压转换器，输入电压范围4.5V～28V，输出电流3A，高达1.5MHz的可编程开关频率，内置软启动等，为8 PIN SOIC封装，下表为MP1584引脚功能。
这是内部浮动高边MOSFET驱动器的电源正极。与SW通过电容连接。 芯片内部工作原理： A．该MP1584是一个可变频率、非同步、降压开关调节器，集成高边高电压功率MOSFET 。 是一个高度电流模式控制，有效的解决快速环路响应，易于补偿。在中高输出电流的MP1584工作在固定频率，通过峰值电流控制方式来调节输出电压。PWM周期是由内部时钟启动，该功率MOSFET导通，并保持在直到它的电流达到所设定的值COMP电压。当电源开关处于关闭状态，保持关闭有100ns的周期才开始。如果在一个PWM周期中，电流在功率MOSFET到不达COMP设定电流值，功率MOSFET保持为ON ，节约了关断操作。MP1584内部框图如图9所示 B．误差放大器，比较FB引脚电压与内部参考值（ REF），并且输出一成比例的电流之间的差。输出电流用于充电的外部补偿网络，以形成COMP电压，用来控制功率MOSFET的电流。在工作期间，最小COMP电压被钳位至0.9V ，其最大被钳位至2.0V 。COMP是内部下拉至GND时为关断模式。 C．内部稳压器：内部的电路是从供电2.6V内部稳压器获得。该稳压器采用VIN输入，工作在全VIN范围。当VIN大于3.0V ，输出被全部检测。当VIN低于3.0V时，输出降低。 D．使能控制：MP1584有一个专用的使能控制引脚（ EN ）。输入电压高时，芯片启用，内部EN具有禁用正逻辑关系。下降阈值是精密的1.2V，上升阈值为1.5V。当EN被拉低低于1.2V ，芯片进入停机电流模式。 E．欠压锁定（UVLO ）：欠压锁定（ UVLO ）工作电压不足使其芯片保护。在UVLO上升门限约3.0V ，下限阈值2.6V。 F．内部软启动：在启动过程中，以防止转换器过度转换输出电压。当芯片启动时，将内部电路产生一个软启动电压（ SS）斜坡从0V到2.6V 。 G．热关断：以防止芯片工作在非常高的温度下。当硅晶片温度比其上阈值越高时，关闭整个芯片。当温度低比其低阈值时，芯片使能再次开启。 E . 浮动驱动器和自举充电:浮动功率MOSFET驱动器供电，由外部自举电容形成。这个浮动驱动器有它自己的UVLO保护，上升门限2.2V。 F．电流比较器和限流：功率MOSFET可以准确的通过电流感应，当感测到的电流是大于COMP高电压时，比较器输出为低电平，使其关断功率MOSFET 。 关键引脚原理分析： ④脚电压0.8V，无电压输出或者输出不正常时，重点检查该脚电压，R227、R228参数在维修时不能轻易更改或者使用同规格的电阻。 ③脚的补偿网络，参数不能轻易更改，该网络可保证IC在负载、温度等变化时间，IC工作稳定。 ②脚使能脚，高电平有效，一般直接和输入电压连接。 ①脚L7的参数及负载电容的大小影响IC带负载的能力，替换时须使用同规格的电感。 D140的续流二极管必须接的且规格不能轻易更换，位置靠近电源IC。 ⑦脚电压输入脚，范围4.5V～28V。 ⑥脚外接电阻R226可以调整开关频率，为保证整机EMC性能，不能更改该电阻。 4）VIN、开待机控制电路 （1）整机上电，二次开机后，主板给出PS-ON开机指令信号，高电平经R198限压到Q103的b极，Q103导通到地，5VSB经电阻R221、R222分压，Q112的G脚电压低于S脚电压后导通。5VSB经Q112控制后C1/100UF滤波输出5V电压给主板供电，见图10所示。 （2）整机上电，二次开机后，主板给出PS-ON开机指令信号，高电平经电阻R301、R302分压约0.7V电压使Q10导通，Q9基极电压拉低，发射极上24V电压一路经Q9在Z2稳压管上形成18V稳压电压，同时与Q7组成标准的18V稳压电源，由Q7发射极输出18V电压VIN，如图11所示。此18V电压供给12V形成电路U11的⑦脚供电，通过U11降压后输出12V电压给主板供电。VIN电压另一路到U14（AP3041）⑤脚供电。 5、LED背光驱动电路 长虹32J2000、43J2000、LED42538N机型在背光驱动控制电路上采用了AP3041方案，机型之间区别在于LED输出的路数不同，32英寸只用了单路驱动，而42英寸用了6路驱动输出。 AP3041是一个电流模式 、高压侧沟道MOSFET控制器，是个理想的升压型稳压器。 它包含了实现单端初级拓扑DC/ DC转换器所需的全部功能。 输入电压范围为5V至27V； 工作频率可调范围为100kHz至1MHz； 具有UVLO（欠压锁定）电路， 通过两个外部电阻来设置UVLO电压； 具有输出过电压保护，以限制输出电压，该OVP电压可通过外部电阻设置。当输出电压高于过压保护高阈值点时，驱动信号停止，系统被闩锁； LED短路保护； 过电流保护； 过温保护等。 该AP3041是采用SOIC-16封装。内部原理框图见图12所示。 下表为AP3041引脚功能：
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