PWM控制芯片+Royer结构高压板电路构成方案
“pwm控制芯片+royer结构驱动电路”构成方案的基本结构形式
图1所示是“pwm控制芯片+royer结构驱动电路”构成方案的基本结构形式。
从图中可以看出，该高压板电路主要由驱动控制电路(振荡器、调制器)、直流变换电路、royer结构驱动电路、电压和电流检测电路、ccfl等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为pwm控制芯片。
图1中的on/off为振荡器启动/停止控制信号输入端。该控制信号来自主板微控制器(mcu)，当液晶彩电由待机状态转为正常工作状态后，mcu向振荡器送出启动工作信号(高/低电平变化信号)，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40~80khz的振荡信号送入调制器，在调制器内部与mcu部分送来的pwm亮度调整信号进行调制后，输出pwm激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变换电路产生可控的直流电压，为royer结构的驱动电路功率管供电。功率管及外围电容c1和变压器绕组l1(相当于电感)组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。
图1“pwm控制芯片+royer结构驱动电路”构成方案的基本结构形式。
为了保护灯管，需要设置过电流和过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻r上取得，输送到驱动控制芯片。过电压保护检测信号由从l3上取得，也输送到驱动控制芯片，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制芯片控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。
当调节亮度时，亮度控制信号加到驱动控制芯片，通过改变驱动控制芯片输出的pwm脉冲的占空比，进而改变直流变换器输出的直流电压大小，也就改变了加在驱动输出管上的电压大小，即改变了自激振荡的振荡幅度，从而使升压变压器输出的信号幅度、ccfl两端的高压幅度发生变化，达到调节亮度的目的。
该电路只能驱动一只背光灯管，由于背光灯管不能并联和串联应用，所以，若需要驱动多只背光灯管，必须由相应的多个升压变压器输出电路及相适配的激励电路来驱动。
2.实际电路分析
采用“pwm控制芯片+royer结构驱动电路” 的高压板电路中，pwm控制ic主要采用tl1451、ba9741、ba9743、sp9741、bi3101、bi3102、tl494、ka7500等。下面以“tl1451+royer结构驱动电路”高压板电路为例进行介绍，有关电路如图2所示。
图2 “tl1451+royer结构驱动电路”高压板电路
tl1451是一个pwm控制芯片，在开关电源、逆变电路中有着广泛的应用，该芯片由基准电源、振荡器、误差放大器、定时器和pwm比较器等部分组成，利用tl1451可以组成各种开关电源和控制系统，不仅能使开关电源和控制系统简化，容易维修，成本降低，更重要的是能降低系统的故障率，提高系统设备运行的可靠性。
tl1451为双通道驱动控制电路，可输出两路pwm控制脉冲，分别两路驱动电路进行控制，每路驱动电路均可驱动两只ccfl工作。tl1451适应电源电压范围宽，可以在3.6~40v的单电源下工作，具有短路和低电压误动作保护电路。tl1451内部电路框图如图3所示，引脚功能见表1.另外， 与tl1451内部电路和引脚功能基本一致的芯片还有ba9741、sp9741等。
图3 tl1451内部电路框图
表1 tl1451引脚功能
(1)控制电路
控制电路由pwm控制芯片u201(tl1451)及其外围元器件组成。
在需要点亮灯管时，微控制器输出的on/off信号为高电平，控制晶体管q201、q202导通，于是，由开关电源产生的12v直流电压经导通的q202加到u201(tl1451)的供电端9脚，tl1451得电后，其内部基准电压源先工作，输出2.5v的基准电压，该基准电压不但供给tl1451片内电路，还通过16脚输出，供给片外部电路作基准电压。然后，tl1451启动内部振荡电路开始工作，振荡频率由1、2脚外接的定时电阻r204、定时电容c208的大小决定。振荡电路工作后，产生振荡脉冲，加到pwm比较器1和pwm比较器2，经过变换整形后从7、10脚输出pwm脉冲，去两路dc-dc变换电路。
(2)直流变换电路
直流变换电路共两路，分别由q205、q207、q203、d201、l201和q206、q208、q204、d202、l202组成，其作用是将输入的12v直流电压变换为可控的直流电压，为功率输出管(q209、q210和q211、q212)供电。由于两路的工作原理相同，下面只分析其中一路(tl1451的10脚输出的那一路)的工作情况。
u201(tl1451)的10脚输出的pwm激励脉冲，经q205、q207组成的图腾柱电路推挽放大，r216、c211耦合，加到p沟道场效应开关管q203的栅极，使开关管q203工作在开关状态。q203导通时，12v电压经场效应管q203的s、d极，电感l201，升压变压器pt201的4~5和4~2绕组分别加到功率输出管q209、q210的集电极，为q209、q210供电;q203截止期间，由于电感中的电流不能突变，所以l201通过自感产生右正、左负的脉冲电压。于是，l201右端正的电压经pt201的4~5和4~2绕组、输出管q209或q210的ce结、续流二极管d201、l201左端构成放电回路，释放能量，继续为输出管q209、q210供电。
从以上分析可以看出，这是一个开关降压型dc-dc变换器。
(3)驱动电路
驱动电路(共两路)用于产生符合要求要交流高压，驱动ccfl工作，主要由驱动输出管(q209、q210和q211、q212)、升压变压器(pt201和pt202)等组成，下面以其中的一路(q209、q210、rt201)为例进行介绍。
从图2中可以看出，由q209、q210、rt201等元器件组成的电路是一个典型royer结构的驱动电路，即自激式多谐振动振荡器。电路靠变压器一次侧、反馈绕组同名端的正确连接来满足自激振荡的相位条件，即满足正反馈条件。而振幅条件的满足，首先靠合理选择电路参数，使放大器建立合适的静态工作点，其次是改变反馈绕组的匝数，或它与一次绕组之间的耦合程度，以得到足够强的反馈量。稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的。
由自激式振荡电路产生的正弦波电压，经变压器pt201感生出高压，通过c215、c216及接插件cn202给ccfl供电。因为变压器耦合自激振荡电路振荡波形为标准的正弦波，恰好适合ccfl的供电要求，因此可以简化末级电路的设计。
(4)亮度调节电路
u201(tl1451)的4脚、13脚为亮度控制端，由于这两路控制信号的控制过程相同，下面只以13脚的亮度控制信号为例进行分析。
当需要调节亮度时，由微控制器输出的dim控制脉冲发生变化→经r201、c203低通滤波后产生的直流电压发生变化→tl1451的13脚电压发生变化→tl1451的10脚输出脉冲的占空比发生变化→q205、q207的基极电压发生变化→q203的栅极电压发生变化→q203输出的供电电压发生变化→q209、q210振荡的幅度发生变化→pt201输出的高压发生变化→ccfl两端的电压发生变化，从而达到调节亮度的目的。
(5)保护电路
①过电压保护电路：当某种意外原因造成q203输出的电压过高时，稳压管d203击穿，经r220、r222分压， 使加到tl1451的11脚电压上升，通过内部电路控制10脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
同理，当某种意外原因造成q204输出的电压过高时，稳压管d204击穿，经r221、r223分压，使加到tl1451的6脚电压上升，通过内部电路控制7脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
②欠电压保护电路：当系统刚上电或意外原因使tl1451供电电压不足3.6v时，其输出驱动晶体管很可能因为导通不良而损坏，因此，tl1451内部设置了欠电压保护电路(uvlo)。
欠电压保护电路启动后，将切断7脚、10脚输出的pwm脉冲，从而达到保护的目的。
③过电流保护电路：过电流保护电路用来保护ccfl不致因电流过大而老化或损坏，下面以cn202一路为例进行说明。pt201产生的高压经过cn202所接的ccfl后，将在r236两端产生随工作电流变化的交流电压，电流越大，r236两端电压越高，此电压经过d207整流，r240、c221滤波后，加到tl1451的14脚;若ccfl的工作电流过大，会使14脚电压升高很多，当达到一定值时，经tl1451内部处理，会控制10脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
④平衡保护电路：tl1451的5脚、12脚内部有一个电压比较器，电压比较器具有两个同相输入端和一个反相输入端，反相输入端电压为基准电压(2.5v)的一半(1.25v)，两个同相输入端分别和误差放大器1和误差放大器2的输出端相连。因此，电压比较器能够检测出两个误差放大器输出电压的大小，只要其中一个高于基准电压的一半(1.25v)时，电压比较器的输出即为高电平，该输出电压触发定时回路，从而使基准电压通过15脚向电容c207充电。当c207的电压达到一定值时，内部触发器置位，控制7脚、10脚停止输出pwm脉冲，从而保护了后级电路和设备。
天浩旭荣获“高新技术企业”认定
2018年上半年的半导体销售额较去年成长了20%
集成显卡与独立显卡的区别有哪些?
关于人工智能，企业管理者需要知道这十点
松下与丰田的进一步合作被视为对特斯拉采购策略变更的应对
PWM控制芯片+Royer结构高压板电路构成方案
工业互联网的前世今生 | 初探工业互联网
UPIoT的主要作用和价值体现
D触发器与死缠烂打的亚稳态介绍
PROFINET自动化通信技术在工业自动化领域的应用研究
F28004x在线调试复位后程序无法运行怎么办
微软官方确认未来将提供隐藏传统的控制面板的功能
怎样用纺织传感器制作手套控制器
专访星思半导体陈正磊：聚焦5G基带芯片，以创新和专注打磨极致产品
激光雷达不可或缺部分-陶瓷电路板
海尔芯片国家高技术产业化示范工程称号
连接器接线端子选购注意问题
AMA将影响医疗保健领域中AI系统的发展和采用
3D打印技术显神通，助力汽车制造开启轻量化模式
HPE推出新一代安全性能强劲的ProLiant服务器
图1所示是“pwm控制芯片+royer结构驱动电路”构成方案的基本结构形式。
从图中可以看出，该高压板电路主要由驱动控制电路(振荡器、调制器)、直流变换电路、royer结构驱动电路、电压和电流检测电路、ccfl等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为pwm控制芯片。
图1中的on/off为振荡器启动/停止控制信号输入端。该控制信号来自主板微控制器(mcu)，当液晶彩电由待机状态转为正常工作状态后，mcu向振荡器送出启动工作信号(高/低电平变化信号)，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40~80khz的振荡信号送入调制器，在调制器内部与mcu部分送来的pwm亮度调整信号进行调制后，输出pwm激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变换电路产生可控的直流电压，为royer结构的驱动电路功率管供电。功率管及外围电容c1和变压器绕组l1(相当于电感)组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。
图1“pwm控制芯片+royer结构驱动电路”构成方案的基本结构形式。
为了保护灯管，需要设置过电流和过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻r上取得，输送到驱动控制芯片。过电压保护检测信号由从l3上取得，也输送到驱动控制芯片，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制芯片控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。
当调节亮度时，亮度控制信号加到驱动控制芯片，通过改变驱动控制芯片输出的pwm脉冲的占空比，进而改变直流变换器输出的直流电压大小，也就改变了加在驱动输出管上的电压大小，即改变了自激振荡的振荡幅度，从而使升压变压器输出的信号幅度、ccfl两端的高压幅度发生变化，达到调节亮度的目的。
该电路只能驱动一只背光灯管，由于背光灯管不能并联和串联应用，所以，若需要驱动多只背光灯管，必须由相应的多个升压变压器输出电路及相适配的激励电路来驱动。
2.实际电路分析
采用“pwm控制芯片+royer结构驱动电路” 的高压板电路中，pwm控制ic主要采用tl1451、ba9741、ba9743、sp9741、bi3101、bi3102、tl494、ka7500等。下面以“tl1451+royer结构驱动电路”高压板电路为例进行介绍，有关电路如图2所示。
图2 “tl1451+royer结构驱动电路”高压板电路
tl1451是一个pwm控制芯片，在开关电源、逆变电路中有着广泛的应用，该芯片由基准电源、振荡器、误差放大器、定时器和pwm比较器等部分组成，利用tl1451可以组成各种开关电源和控制系统，不仅能使开关电源和控制系统简化，容易维修，成本降低，更重要的是能降低系统的故障率，提高系统设备运行的可靠性。
tl1451为双通道驱动控制电路，可输出两路pwm控制脉冲，分别两路驱动电路进行控制，每路驱动电路均可驱动两只ccfl工作。tl1451适应电源电压范围宽，可以在3.6~40v的单电源下工作，具有短路和低电压误动作保护电路。tl1451内部电路框图如图3所示，引脚功能见表1.另外， 与tl1451内部电路和引脚功能基本一致的芯片还有ba9741、sp9741等。
图3 tl1451内部电路框图
表1 tl1451引脚功能
(1)控制电路
控制电路由pwm控制芯片u201(tl1451)及其外围元器件组成。
在需要点亮灯管时，微控制器输出的on/off信号为高电平，控制晶体管q201、q202导通，于是，由开关电源产生的12v直流电压经导通的q202加到u201(tl1451)的供电端9脚，tl1451得电后，其内部基准电压源先工作，输出2.5v的基准电压，该基准电压不但供给tl1451片内电路，还通过16脚输出，供给片外部电路作基准电压。然后，tl1451启动内部振荡电路开始工作，振荡频率由1、2脚外接的定时电阻r204、定时电容c208的大小决定。振荡电路工作后，产生振荡脉冲，加到pwm比较器1和pwm比较器2，经过变换整形后从7、10脚输出pwm脉冲，去两路dc-dc变换电路。
(2)直流变换电路
直流变换电路共两路，分别由q205、q207、q203、d201、l201和q206、q208、q204、d202、l202组成，其作用是将输入的12v直流电压变换为可控的直流电压，为功率输出管(q209、q210和q211、q212)供电。由于两路的工作原理相同，下面只分析其中一路(tl1451的10脚输出的那一路)的工作情况。
u201(tl1451)的10脚输出的pwm激励脉冲，经q205、q207组成的图腾柱电路推挽放大，r216、c211耦合，加到p沟道场效应开关管q203的栅极，使开关管q203工作在开关状态。q203导通时，12v电压经场效应管q203的s、d极，电感l201，升压变压器pt201的4~5和4~2绕组分别加到功率输出管q209、q210的集电极，为q209、q210供电;q203截止期间，由于电感中的电流不能突变，所以l201通过自感产生右正、左负的脉冲电压。于是，l201右端正的电压经pt201的4~5和4~2绕组、输出管q209或q210的ce结、续流二极管d201、l201左端构成放电回路，释放能量，继续为输出管q209、q210供电。
从以上分析可以看出，这是一个开关降压型dc-dc变换器。
(3)驱动电路
驱动电路(共两路)用于产生符合要求要交流高压，驱动ccfl工作，主要由驱动输出管(q209、q210和q211、q212)、升压变压器(pt201和pt202)等组成，下面以其中的一路(q209、q210、rt201)为例进行介绍。
从图2中可以看出，由q209、q210、rt201等元器件组成的电路是一个典型royer结构的驱动电路，即自激式多谐振动振荡器。电路靠变压器一次侧、反馈绕组同名端的正确连接来满足自激振荡的相位条件，即满足正反馈条件。而振幅条件的满足，首先靠合理选择电路参数，使放大器建立合适的静态工作点，其次是改变反馈绕组的匝数，或它与一次绕组之间的耦合程度，以得到足够强的反馈量。稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的。
由自激式振荡电路产生的正弦波电压，经变压器pt201感生出高压，通过c215、c216及接插件cn202给ccfl供电。因为变压器耦合自激振荡电路振荡波形为标准的正弦波，恰好适合ccfl的供电要求，因此可以简化末级电路的设计。
(4)亮度调节电路
u201(tl1451)的4脚、13脚为亮度控制端，由于这两路控制信号的控制过程相同，下面只以13脚的亮度控制信号为例进行分析。
当需要调节亮度时，由微控制器输出的dim控制脉冲发生变化→经r201、c203低通滤波后产生的直流电压发生变化→tl1451的13脚电压发生变化→tl1451的10脚输出脉冲的占空比发生变化→q205、q207的基极电压发生变化→q203的栅极电压发生变化→q203输出的供电电压发生变化→q209、q210振荡的幅度发生变化→pt201输出的高压发生变化→ccfl两端的电压发生变化，从而达到调节亮度的目的。
(5)保护电路
①过电压保护电路：当某种意外原因造成q203输出的电压过高时，稳压管d203击穿，经r220、r222分压， 使加到tl1451的11脚电压上升，通过内部电路控制10脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
同理，当某种意外原因造成q204输出的电压过高时，稳压管d204击穿，经r221、r223分压，使加到tl1451的6脚电压上升，通过内部电路控制7脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
②欠电压保护电路：当系统刚上电或意外原因使tl1451供电电压不足3.6v时，其输出驱动晶体管很可能因为导通不良而损坏，因此，tl1451内部设置了欠电压保护电路(uvlo)。
欠电压保护电路启动后，将切断7脚、10脚输出的pwm脉冲，从而达到保护的目的。
③过电流保护电路：过电流保护电路用来保护ccfl不致因电流过大而老化或损坏，下面以cn202一路为例进行说明。pt201产生的高压经过cn202所接的ccfl后，将在r236两端产生随工作电流变化的交流电压，电流越大，r236两端电压越高，此电压经过d207整流，r240、c221滤波后，加到tl1451的14脚;若ccfl的工作电流过大，会使14脚电压升高很多，当达到一定值时，经tl1451内部处理，会控制10脚停止输出pwm脉冲，从而达到保护的目的。
④平衡保护电路：tl1451的5脚、12脚内部有一个电压比较器，电压比较器具有两个同相输入端和一个反相输入端，反相输入端电压为基准电压(2.5v)的一半(1.25v)，两个同相输入端分别和误差放大器1和误差放大器2的输出端相连。因此，电压比较器能够检测出两个误差放大器输出电压的大小，只要其中一个高于基准电压的一半(1.25v)时，电压比较器的输出即为高电平，该输出电压触发定时回路，从而使基准电压通过15脚向电容c207充电。当c207的电压达到一定值时，内部触发器置位，控制7脚、10脚停止输出pwm脉冲，从而保护了后级电路和设备。
天浩旭荣获“高新技术企业”认定
2018年上半年的半导体销售额较去年成长了20%
集成显卡与独立显卡的区别有哪些?
关于人工智能，企业管理者需要知道这十点
松下与丰田的进一步合作被视为对特斯拉采购策略变更的应对
PWM控制芯片+Royer结构高压板电路构成方案
工业互联网的前世今生 | 初探工业互联网
UPIoT的主要作用和价值体现
D触发器与死缠烂打的亚稳态介绍
PROFINET自动化通信技术在工业自动化领域的应用研究
F28004x在线调试复位后程序无法运行怎么办
微软官方确认未来将提供隐藏传统的控制面板的功能
怎样用纺织传感器制作手套控制器
专访星思半导体陈正磊：聚焦5G基带芯片，以创新和专注打磨极致产品
激光雷达不可或缺部分-陶瓷电路板
海尔芯片国家高技术产业化示范工程称号
连接器接线端子选购注意问题
AMA将影响医疗保健领域中AI系统的发展和采用
3D打印技术显神通，助力汽车制造开启轻量化模式
HPE推出新一代安全性能强劲的ProLiant服务器