LCD背光源原理及应用.ppt

华忆科技有限公司ACTION LCD背光原理及应用 郭显明2009 08 02 华忆科技有限公司ACTION 课程目的 了解LCD背光构造及发光原理掌握LCD背光驱动原理CCFL高压交流背光驱动电路LED低压直流背光驱动电路通过实例 掌握背光驱动电路的应用调试能力 华忆科技有限公司ACTION LCD背光的作用 LCD LiquidCrystalDisplay液晶显示器简称液晶是介于液体和固体状态之间的物质 通过给液晶施加电压改变液晶分子排列状态 从而控制光线通过量 经过RGB彩色滤光片过滤 从而显示各种颜色由于液晶不能自行发光 改变加在液晶上的电压只能控制光通量 所以LCD都需要加背光来照明 华忆科技有限公司ACTION 背光的种类 LCD背光目前有两大类 CCFL ColdCathodeFluorescenceLamp冷阴极荧光灯管 采用高压交流电源驱动 类似于日光灯工作原理 主要用于大尺寸LCD显示器和电视上LED LightEmittingDiode发光二极管 采用低压直流电源驱动LED发光 由于成本的降低 已经广泛应用于各种中小尺寸产品中 CCFL背光侧视图 LED背光示意图 华忆科技有限公司ACTION 背光驱动电源 无论是CCFL还是LED背光 驱动电源都应用开关电源来满足背光对驱动电源电压和电流稳定控制和产品能耗效率高的需要CCFL采用DC AC电源 它将DC直流电压转换成AC交流电压 用升压变压器产生高压输出LED需要稳定的电流供应 故LED背光采用恒流型DC DC开关电源 根据不同背光LED网络接法的不同 采用升压或降压型DC DC电源电路来驱动 华忆科技有限公司ACTION CCFL背光应用 CCFL背光应用数量7 14 LCD常用1 2根15 19 常用4灯CCFL输出功率根据不同的灯管类型和灯管长短不同 单根一般为了3 6WCCFL驱动线路类方案PWM PULL PUSH推挽线路桥式线路 华忆科技有限公司ACTION CCFL线路比较 PWM PULL PUSH推挽线路线路简单 成本低 但外围控制保护电路复杂 调试困难桥式线路由IC提供控制和保护 线路简单 调试方便 但IC价格较高 成本上升 华忆科技有限公司ACTION MOSFET工作原理 MOSFET metallicoxidesemiconductorfieldeffecttransistor金属氧化物半导体场效应晶体管相对于三极管的基极电流 MOSFET为栅极 G 电压电压控制 也就是电场控制 N沟道MOSMET工作示意图 P沟道MOSMET示意图 华忆科技有限公司ACTION PWM PULL PUSH推挽线路 华忆科技有限公司ACTION BuckConverterPart Q1为P沟道MOS管 通过PWM信号的控制可以其输出电压 从而调节灯管亮度Q2 Q4作用为放大PWM信号 使Q1截止导通更彻底 降低Q1结温 提高转换效率L1作用是隔离并为后面Pull Push部分提供连续电流 华忆科技有限公司ACTION Pull PushConverterPart T1次级绕组1 6脚接Q6 Q7的基极 当一边导通时保证另一边截止 并形成近似半个正弦波形 两边轮流导通合成一个完整正弦波形 并通过变压器在次副边产生高压驱动灯管R4 R5提供第一次导通时的电压变压器工作频率由原边主线组电感和电容C4共同决定 华忆科技有限公司ACTION 桥式驱动线路 本次实践电路采用驱动ICSS7707配合SM4532COMS管构成全桥驱动电路来实现高压转换 该电路线路简单 易于调试 效率较高 华忆科技有限公司ACTION CCFLDRIVERICSS7707 SS7707是一款主要应用于设计开关电源的电压脉宽调制驱动芯片它可设计成push pull推挽和全桥式工作电路它具有输出短路和空载保护功能 华忆科技有限公司ACTION DRIVERICSS7707 SS77071脚为5V输出基准电压源 9 10脚外接定时电阻电容 2 5脚为控制参考电压输入 3 6脚为反馈电压输入端 13 14脚为PWM信号输出 12 15脚分别为其输出端供电电源输入 工作频率 f 1 5RC 6 华忆科技有限公司ACTION CMOSSM4532 CMOS 即复合MOS之意 由一个P沟道和一个N沟道MOS构成 当G栅极为低电平时 PMOS管导通 电源正极接通输出当G栅极为高电平时 NMOS管导通 地接到输出 CMOS工作示意图 SM4532封装管脚图 华忆科技有限公司ACTION DRIVERCIRCUITPART1 QH1为过温保护管 当MOS管度上升时 热敏电阻RH7电阻值下降 QH1导通REF2电压上升到REF输出电压 关闭PWM信号输出RH8和RH12分压设置灯管亮度CH11和RH15为定时电阻电容 华忆科技有限公司ACTION DRIVERCIRCUITPART2 当PWM1信号为低时 NG1为低 PG2为高 N1管和P2打开 电流从P2经CH8 TRH1到N1管下地 形半个正弦波电压 反之则从P1到N2管子下地 形成另半个正弦波 如此反复连续并经高压变压器输出交流高压驱动CCFL灯管工作 PWM1 NG1 PG1 PWM2 NG2 PG1 华忆科技有限公司ACTION LED背光 随着技术的进步 LED背光的成本在中小尺寸 12 以下 已经达到甚至低于CCFL背光成本水目前环保要求也在不断的提高 LED不含有CCFL灯管所以含有的Hg元素 正适应了这个环保要求LED背光是用LED阵列来构成的面光源 相对CCFL大大的改善了侧漏光的问题LED发光波长范围较集中 色彩显示好 色域比CCFL提高一倍以上LED寿命长 约6 10W小时 功耗低约为CCFL一半LED采用直流低压驱动 对人体安全 华忆科技有限公司ACTION LED背光种类 LED驱动电路是一种恒流式DC DC转换电路 其驱动原理与普通DC DC电源一致 稍在不同之处在于其反馈控制为电流反馈 由于电流控制稳定性和一致要求较 一般均采用IC集成电路驱动根据LED网络连接和输入电压的不同 LED背光有升压和降压两种当LED为全并网络时 一般采用降压型电路驱动 如本次实践线路当LED为串并接合时 一般要采用升压型电路驱动 常用型为3串网络 华忆科技有限公司ACTION 降压型LED背光 当背光驱动电压低于电源电压时 采用降压型LED背光本实践线路为SSPT4105驱动电路 管脚及功能如下 SSPT4105封装 SSPT4105管脚功能定义 华忆科技有限公司ACTION SSPT4105 SSPT4105具有宽输入电压 最大18V低反馈电压 200mV大电流输出 600mAMAX工作频率500KHz转换效率高 1W功率时为时90 低温漂反馈电压 100PPM 软启动短路保护 华忆科技有限公司ACTION SSPT4105驱动电路 当输入电压超过12V时 须加上R1和C1D1为续流二极管R2为电流反馈取样电阻 取样电压为200mV R2 200mV IledC2是输出滤波电容 华忆科技有限公司ACTION 升压型LED背光 当背光驱动电压低于电源电压时 采用降压型LED背光我们用SS6608升压型DC DC驱动芯片为例 封装及管脚