三星32英寸液晶屏背光灯驱动电路分析

三星32英寸液晶屏内置16只灯管，随屏配套的灯管驱动电路板型号为KLS -320VE.该灯管驱动电路由两块BD9884及8组全桥架构功率输出电路组成，如图1所示。功率输出管采用内含N沟道和P沟道的Sp8M3型MOSFET模块。两只SP8M3模块及输出高压变压器T组成一个全桥输出架构电路。变压器初级绕组Ll接功率输出模块，次级高压绕组L2接冷阴极荧光灯管，次级低压绕组L3的感应电压作为取样电压送往BD9884FV的电压检测部分。

一、信号流程及工作原理简述

当数字板上的CPU发出"背光灯开"指令后，背光灯驱动板上的振荡器开始工作，产生频率约lOOkHz的振荡信号，送入调制器内部，对来自CPU的PWM亮度信号进行调制，调制后输出断续的l0OkHz激励振荡信号，送入功率输出电路，最后输出高压并点亮背光灯管。

PWM调制信号改变输出高压脉冲的宽度，从而达到改变背光亮度的目的，在背光灯管点亮后，L2、C及CCFL的组合又使高压波形正弦形变化(低Q值串联谐振)，电容C的容抗及L2的感抗又起到对背光灯管的限流作用。

串联在背光灯管上的取样电阻R 上的压降作为背光灯管的工作状态检测信号，送到保护检测电路(由10393组成);L3输出的电压取样信号也输送到保护检测电路，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，保护检测电路起控，调制器停止输m.

由于三星32英寸屏是采用16只背光灯管，又由于背光灯管不能单纯的并联或串联，所以必须设有相应的16个高压输出变压器及相应的激励电路。BD9884FV有两路激励输出，其(26)、(27)脚输出一路，(23)、(24)脚输出一路。每一路激励输m向两个全桥功率电路提供激励信号，每一组全桥功率输出向两个高压变压器输出驱动电压(点亮两只冷阴极荧光灯管)，这样，每一块BD9884FV可以驱动8只灯管，两只BD9884FV共驱动16只灯管。

二、集成电路BD9884FV及功率输出模块SP8M3简介

BD9884FV是Rohm(罗姆)公司专门为液晶显示屏背光灯高压驱动电路设计的系列集成电路之一(适合不同的屏及电路形式有BD9882~BD9886系列选用)。引脚功能及实测电压见表1。该集成电路支持多灯管大屏幕液晶显示器的背光灯高压驱动电路，每块BD9884FV可支持到8只灯管驱动。

SP8M3是N沟道+P沟道组合功率放大MOSFET模块，内部框图如图2所示，该模块采用SS0P-B28封装(表面贴片)，具有体积小、功率大、导通电阻小、对称性好等优点。SP8M3内部的N沟道 MOSFET管的主要参数为：VDDS=30V,ID-7A;P沟道MOS-FET管的主要参数为：VDDS=-30V,ID=-5A。

三、高压激励驱动电路分析

三星32英寸液晶采用了两块BD9884FV完成对16管背光灯的激励驱动，电路比较复杂，为了便于对该高压驱动电路的理解，先介绍采用一块BD9884FV构成的两灯管驱动电路的基本方案(如图3所示)。

两个通道同时受(16)脚输入的on/off启动信号及①脚输入的PWM亮度控制信号控制。②、(27)脚输出第一通道激励信号，(23)、(24)脚输出第二通道激励信号。

Q1、Q2、T1、Cl、CCFL1、Rl组成第一通道激励驱动电路，⑩脚是该通道背光灯管T:作状态取样反馈输入端，⑩脚是输出高压取样反馈输入端，当输出电压异常或灯管T作异常时，立即停止输出激励脉冲，起到保护作用。

Q1、Q2组成全桥架构功率输出电路，等效电路如图4所示。BD9884FV自身设计支持半桥架构功率输出模式，在本电路中增加了Q507、Q508等元件，使其具有支持全桥架构功率输出的功能。输出电路由Tl、C1、CCFL1及R1组成一个低Q值串联谐振电路、开机后，24V电源立即加于背光灯驱动电路板上，该电压一路直接加于功率输出模块Q1~Q4上，另一路经过降压、稳压为6V后，加到BD9884FV的(28)脚作为vcc电压。

此时CPU送来的开机on/off信号进入(16)脚，BD9884FV内部振荡器开始工作，产生 lO0kHz方波信号送入调制器，对CPU送给BD9884FV①脚的PWM亮度控制信号进行调制、放大，最后从(26)、(27)脚输出激励信号，加到全桥架构功率输出电路Q1、Q2的两只N沟道MOS管的栅极(G1)卜;从右图等效电路中可以看到，Q1、Q2中的四只MOS管组成了全桥架构的四个桥臂，由(26)脚、(27)脚输出的激励信号，分别加到Ql和Q2功率模块的N沟道MOS管上，使其轮流导通。

放大后的激励信号则经过L1流通，经过Tl升压后加到背光灯管上并将其点亮。

T1的L3、Cl和CCFL1组成一个低Q值的串联谐振电路，当谐振频率和激励振荡频率相同时，输出波形进行了正弦化的矫正。在CCFL1灯管点亮后，其Tl的感抗和C1的容抗起到了对灯管的限流作用。R1为CCFL1灯管工作电流取样电阻，该电压反映了灯管的工作状态是否正常。当灯管工作异常时，灯管电流产生变化，在Rl上产生的压降Ui也相应变化，该灯管T作电流取样电压Ui反馈到 BD9884FV的(18)脚，控制振荡激励电路停止工作(在多灯管的液晶屏中，当某一只灯管出现故障或启动性能有差异时，即会出现灯管不能启动点亮或亮一下即灭故障)。

Tl的L2为输出电压过压、欠压取样绕组，取样电压Uv反馈到振荡、控制集成电路BD9884FV的⑩脚，该取样电压Uv的变化反映点亮灯管高压输出的正常与否。当电路出现故障引起该电压异常时，由⑩脚内部的比较控制电路控制振荡电路停止工作。

BD9884FV的(26)、(27)脚输出通道可同时激励两组全桥架构功率输出电路，如图5所示。其中，Q1、Q2为一组，Q3、Q4为一组，这两组的激励输入端并联后接于BD9884FV的(26)、(27)脚，即BD9884FV的一个激励输出通道支持两组功率输出电路，由Q1、Q2组成的一路输出电路，在输出端连接两只高压输出变压器，并支持两只背光灯管，这样每一路通道即可以支持4只背光灯管，一块BD9884FV的两路通道即可以支持8只灯管。

用两块BD9884FV并联，采用一套控制信号控制，这样便可支持16只背光灯管在这一方案中，要求两块BD9884FV的四通道输出的PWM激励信号依次移相90度，这样四组灯管则轮流断电、供电，则亮度更均匀，干扰最小。为了达到此目的，两块 BD9884FV②~⑥脚对应相接，以便进行移相控制。

四、保护电路分析

背光灯驱动电路向背光灯管供电，并点亮背光灯管，并要求整个屏幕亮度均匀、稳定，在实际应用中，由于电源及灯管的特性受温度等因素影响，会造成发光亮度不稳定此时，要求背光灯高压驱动电路要有自动稳压、稳流功能另外，由于液晶屏为多灯管系统，当与某只背光灯管损坏或性能不良时，该灯管不亮或亮度极低，则液晶屏亮度不均匀，甚至出现暗区，这是不允许的，此时要求背光灯驱动电路能进行保护性关机。

为解决上述问题，在背光灯高压驱动电路上设置了自动检测输出电压、自动检测灯管电流，并稳定电压、电流的控制电路。当某只背光灯管损坏或者性能不良H{现暗区时，有故障的灯管会无电流或电流极小，此时检测控制电路起控，控制整个背光灯高压驱动电路停止工作，即出现黑屏状态。

该背光灯驱动电路电压、电流稳定控制及自动榆测保护电路简图如图6所示、高压变压器的L3是输出电压的取样绕组，电阻R是灯管电流取样电阻L3的取样电压经过电压反馈电路加到BD9884FV的电压反馈输入端⑩脚，R上的取样电压Ui(经D502、C1整流滤波，反映灯管工作电流失小)经过电流反馈电路加到BD9884FV的电流反馈输入端⑨脚，这两路反馈电压进入13D9884FV后，和①脚来的亮度工作PWM信号一起加到PWM亮度凋制电路，完成亮度控制及亮度稳定作用。

同时，R上的取样电压进入比较控制电路IC502(10393)同基准电压进行比较，当灯管衰老、损坏时，取样电压大幅变化，比较电路动作，输出控制电压进入I3D9884FV (17)脚，使振荡器停止工作，整个电路停止工作。

下面以第一通道为例，详细介绍其保护电路的工作原理，具体电路如图7所示。

1.电压、电流反馈电路

Tl的L2、R553、R554、D510和BD9884FV的⑩脚组成电压反馈电路。工作中，若因某种原因造成输出电压不稳时，L2输出的电压Uv也随之相应变化，该电压经过R553、R554分压取样后，经D510加到BD9884FV⑩脚。

Rl、D502、C1、R537、R538和BD9884FV的⑨脚组成电流反馈电路。灯管在点亮后，若因温度变化等原因引起电流变化造成亮度不稳定时，变化的电流在取样电阻上的压降Ui也随之变化，经D502、Cl整流滤波，该电压经过R5.37、 R538分压取样后，经D502加到BD9884FV的⑨脚。

电压和电流反馈电路输入的反馈信号进入BD9884FV内部的调制电路，与从①脚送来的PWM亮度控制信号一起进入调制电路中，共同作用完成亮度控制和对灯管的电压、电流稳定控制。

2、灯管电流异常保护控制电路

该电路由取样电路、基准比较电路及控制输出两部分组成。其中，取样电路由Q105、 R540、D530组成，取样电压仍取自Ui.当灯管工作正常时。Ui流人Q105的基极，Q105的集电极电流Ie上升，Q105饱和导通，集电极电压 Ue接近0v,此时D530截止。当灯管损坏或衰老时，Ui很小甚至无电压，Q105的集电极电流Ie很小，则集电极电压Ue上升，当该电压高于 1C502②脚电压时，D530导通，此电压经过D530加到基准比较电路JC502的输入端②脚上。

基准比较电路采用了比较器10393,控制精度高，且控制门槛可调，等效电路如图8所示。IC502③脚是基准电压输入端，(2)脚是电流取样电压输入端，①脚是控制信号输出端，R571、R572的分压比决定了基准电压的大小。

当③脚为高电乎、②脚为低电平时，输出引脚①脚为高电平;当引脚③为低电平、引脚②为高电平时，输出引脚①为低电平。在正常工作时，由于取样电路送来的是低电平(电压小于1V)，加于IC502的②脚，③脚电压由R571、R572(10k)分压设置为3V,则②脚电压小于③脚电压，此时①脚为高电平输出。当背光灯管损坏时，取样电路送来的是高电平(约6v)，②脚电压大于③脚电压，此时①脚为低电平输出。

BD9884FV的(17)脚为保护控制输入端，与IC502的①脚相连。当BD9884FV正常工作时，(17)脚电压为1~1.5V(由R529、R530设定);当背光灯管出现故障时，IC502①脚为低电平，则把BD9884FV的(17)脚电压下拉为小于1V的低电平，在BD9884FV内部电路的控制下，停止激励脉冲输出。

由于大屏幕液晶屏是多灯管方式，所以在电路卜每一个灯管均设一个取样电路，多个取样电路的输出端经过隔离二极管(D530、D830等)接在一个基准比较电路的控制端上(IC502的②脚)，如图9所示。多个灯管在工作时，只要有任意一个灯管工作异常，其升高的Ue即会通过隔离二极管加于基准比较电路上，保护电路立即动作。