LED背光驱动电路分析与故障检修

目前市场出售的LED液晶电视，其实是指用LED光源代替了传统的CCFL光源作为背光源，并非真正的LED电视。采用LED光源，具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度等优点。

LED背光源按安装方式分为直下式和侧光式，市场上的产品多数是侧光式。侧光式背光源由多个LED采用串联方式，组成LED灯条，灯条的数量随液晶屏的大小不同而不同，LC470WUL-STB1( ELED )型液晶屏内部侧部发光二极管排组如图1所示。

LED液晶电视背光源常用的是LED白光二极管，是一种电流器件， 流过它的电流决定其发光亮度，为了保证LED亮度一 致和色谱准确，LED背光源都采用恒流源驱动方式，单只工作时正向压降电压在3V~3.5V左右，不同的材料制成的LED其工作电流也不同，常见灯条的工作电流有60mA、90mA、120mA。

在普通液晶电视中，背光驱动板驱动CCFL灯管，产生的是1000V以上的正弦波交流高压，所以也叫高压逆变器。而LED液晶电视背光驱动板驱动的是LED，产生的是直流电压，为LED提供恒流源。
LED背光驱动板的任务就是把电源电压转换为驱动灯串所需的电压，这个电压取决于LED串联的数量，在工作过程中保证电流的恒定不变。在电路上，LED的驱动方式有两种:降压型(BUCK)驱动和升压型( BOOST )驱动，其中升压型驱动较常见。LED背光亮度调节采用PWM方式，利用人眼的视觉情性(视觉暂留)，通过一定的频率向LED器件断续供电点亮LED，如果该频率超则选用100Hz甚至更高的，这样才能远超人眼的临界闪烁频率47Hz，人眼就会看到平均亮度，而不是LED的闪烁。通过控制PWM不同的占空比可以很方便得到不同的亮度，这相当于用改变LED导通的时间来改变亮度，而每次导通所达到的正向电流是不变的，所以其色谱也就不会改变。
一、 背光驱动板工作原理

下面对康佳37MS92C的LED背光驱动板(KLD+L080E12-01 ，板号35014746)工作原理进行简单分析。

该机LED背光驱动板采用两块美国凹凸公司的LED背光控制专用芯片0Z9986构成，其各引脚功能见表1，每只芯片可同时驱动3路独立的升压电路和驱动6路独立的LED灯条回路，每路都是单独控制，当出故障时单独关闭这一路，其他路不受影响。两只芯片可以驱动12只LED灯条为每只灯条提供120mA的恒定电流。芯片内部有LED灯条过流保护、过压保护、LED灯条断路保护、升压电路过流保护等功能。
1.供电5V电压的产生
OZ9986供电部分原理图如图2所示，为了提高电路可靠性，采用了两级稳压电路串联直接把电源提供的24V稳定在5V;24V电压经过分压限流电阻R7021、R7022、R7024和三极管Q7002、电阻R7025、稳压管D7003构成靠前级稳压电路，把电压稳定在12.5V;12.5电压又经过R7017、R7018、R7019分压限流加由Q7001、D7001组成的第二级稳压电路上，把电压稳定在5V，为芯片OZ9986提供工作电压。

2.LED背光电压的产生
LED背光供电电压产生原理图见图3，该背光驱动板采用两块OZ9986芯片，每个花芯片控制3路相同结构的升压型开关电路，并联产生背光工作电压，把电源送来的24V电压升为稳定的46.2V，为LED提供工作电压。3路并联的优点是可以提供更大的工作电路，每路的储能升压电感可以做的相对小一些，占用的空间更小，适应电视超薄的需求。因两块芯片6路升压电路结构完全相同，本文以靠前路为例，分析其工作过程。

当芯片OZ9986 12、26脚供电电压5V正常，主板发出开启信号后，使能控制脚19脚电平为高电平(高于2.2V)时，芯片进入工作状态;10脚输出的驱动脉冲通过由D7176、R7150、R7147、R7159组成的灌流电路，加到开关管Q7101的栅极，当10脚输出的脉冲为高电平时，Q7101导通。24V电压通过储能电感I7101、开关管Q7101、过流检测电阻R7122、R7123、R7124、57125形成回路，因电感中的电流不能突变，L7101中的电流缓慢上升，此时L7101处于储能状态，其两端感应电势为左正右负，当10冲变为为低电平时，Q7101截止，此时在电感两端产生的感应电压极性为左负右正，该感应电压和电源提供的24V电压串联相加，经过D701整流，C7121、C7121滤波，得到稳定的46.2V电压。
3.背光电压的过压和过流保护
R7103、R7109、R7104组成输出电压检测和过压保护电路。所分的电压送到OZ9986②脚，在一定范围内控制输出电压的稳定，当电压高出设定保护值时(本机设定在59V)，关闭输出，进入保护状态。电阻R7122、R7123、R7124、R7125组成过流检测电路，检测电压送到OZ9986⑤脚，当电流超过设定值时，此脚电压升高，芯片进入保护状态。
4.恒流控制和调光电路
每个芯片有6路结构参数相同但是独立控制的恒流电路，我们仍以靠前路为例分析恒流控制和调光部分原理图如图4所示，芯片内电流平衡控制端18脚输出的PWM脉冲通过控制Q7176给灯条1提供恒定的工作电流。R7161和R7181是电流检测电阻，反馈电压送到OZ9986 20脚电流检测端，根据反馈电压的高低调整18脚的输出，出的电流恒定不变。通过选择这两个电阻的阻值就能设定恒定电流的大小（如R7161为4.12Ω，R7181为4.3Ω时，恒定电流值120mA，当R7161为4.99Ω，R7178为5.1Ω，恒定电流值为100mA)。

亮度调节电路，来自主板的直流亮度控制信号加到芯片②脚控制内部电路，调整⑧脚输出的PWM脉冲的占空比，达到调节亮度的目的。
二、LED背光驱动板故障检修思路与维修实例
1.检修思路
LED背光驱动部分的检修比LCD背光电路要简单一些，因为LED背光驱动一般是由多个相同结构但是相互独立的电路组成，同时出现故障的情况不多见，也不会像LCD背光驱动电路那样，一路出现故障整个电路进入保护状态。常见故障一般是黑屏，开机屏幕一亮随即黑屏，局部不亮在某一 部分出现黑块、暗区等。 对于黑屏故障，可以检测 LED 灯条供电端有无击穿短路，升压功率管有无击穿，供电24V及芯片供电5V是否正常，开机信号是否送到芯片使能控制端;对于开机亮一下随即黑屏 ，要检查升压电路过压保护检测部分元件有无变值失效;对于某一部分有暗区，一般是对应的LED灯条没有工作造成，可以检查对应的驱动电路，和LED灯条上有无LED击穿断路。
维修时如果发现一组LED灯不亮，可以用指针式万用表的RX1挡或Rx10挡，测量每只二极管单元两端的电阻值。正常时应有几十欧到几百欧的阻值，既不会出现开路也不会出现短路。有的二极管单元两端的工作电压在3V左右或更低，对于这样的二极管单元用上述方法测量阻值时，二极管会发光;有的二极管单元两端的工作电压较高(工作电压为6.5V)，用万用表测量二极管单元两端的阻值时，二极管不会发光，但有阻值。
2.故障检修实例
这里收集了TCL I32E5300A型LED液晶彩电的几个实例(机芯:MS99，背光板型号:40-RT3210-DRC2XG )，希望对大家有所帮助。
例1:图像一半暗。分析检作;通电试机，发现开机画面一边较暗，初步定为屏与背光板问题。检查背光板，测量供电电压正常，问题可能出在U601升压信号处理，更换U601(MAP3204)后试机正常。已发现多例此类故障。
例2:红灯亮，不开机。分析检修:开机后红灯亮，按面板和遥控器开待机键指示灯一直为红色，不变化。先后代换了主板和电源板后故障依旧，最后更换背光板后故障排除。进一步检查，发现原背光板上的三极管Q601(TK8P25DA)损坏。已发现多例此类故障。
例3：红灯亮，不开机。分析检修:通电试机发现在主板有开机信号去电源板，而电源板没有输出24V。打开电源板，测量24V是正常的，除掉去背光板的供电线，发现能开机，初步定为故障在背光反，测量背光板发现背光输出的LED+信号对地短路。检查发现是去屏上的线被后壳压住，与下面的铝片短路。已发现多台此类故障。
例4：红灯分析检修、通电试机，发现按键开机后待机红灯灭后又亮，再按开机键无反应。测试发现各电压在开机后迅速消失，怀疑电源保护，检查各路供电对地阻值，发现24V对地阻值低， 将供电线拔掉，板正常，检查包源板和背光板，发现背光板上的Q601损坏，换新后故障排除。