信息工程学院实习调研报告.doc

番禺职业技术学院毕业调查报告（200级）LED显示屏驱动原理及其驱动板常见故障探讨姓 名：叶剑文系 别：信息工程学院专业班级：嵌入式技术与应用指导教师：杨震伦目 录答辩评价- 1 -标题- 2 -摘要- 2 -一、引言- 2 -二、显示屏驱动原理- 2 -三、恒流驱动芯片（MBl5026芯片）- 3 -四、以BI5026为恒流驱动芯片的驱动板元件- 3 -4.1、BI5026的作用：位恒流驱动- 4 -4.2、74HC245的作用：信号功率放大- 4 -4.3、74HC138的作用：八位二进制译码器- 5 -4.4、74HC595的作用：LED驱动芯片，8位移位锁存器- 6 -4.5、4953的作用：行驱动管，功率管- 7 -五、单元板/模组上的显示接口- 7 -六、LED显示屏常见信号- 8 -七、常见故障处理手段（工具：万用表、电烙铁、刀片、螺丝刀、镊子等。）- 9 -7.1、 电阻检测法- 9 -7.2、 电压检测法- 9 -7.3、 短路检测法- 9 -7.4、 压降检测法- 9 -八、常见问题的处理- 9 -8.1、单元板故障：- 9 -8.1.1整板不亮- 9 -8.1.2在点斜扫描时，规律性的隔行不亮显示画面重叠- 9 -8.1.3全亮时有一行或几行不亮- 9 -8.1.4在行扫描时，两行或几行（一般是2的倍数,有规律性的）同时点亮- 9 -8.1.5全亮时有单点或多点（无规律的）不亮- 9 -8.1.6全亮时有一列或几列不亮- 10 -8.1.7有单点或单列高亮，或整行高亮，并且不受控- 10 -8.1.8显示混乱，但输出到下一块板的信号正常- 10 -8.1.9显示混乱，输出不正常- 10 -8.1.10显示缺色- 10 -8.1.11输出有问题- 10 -8.2整屏故障：- 10 -8.2.1.整屏不亮（黑屏）- 10 -8.2.2.整块单元板不亮（黑屏）- 10 -8.2.3.单元板上行不亮- 10 -8.2.4.单元板不亮- 11 -8.2.5.单元板缺色- 11 -参考文献- 11 - 9 -番禺职业技术学院毕业调查报告（200级）答辩评价： 成绩：答辩指导教师1：答辩指导教师2： 教研室主任： 日期：- 9 -LED显示屏驱动原理及其驱动板常见故障摘要：本报告系本人结合自己实习，对实习期间学习观察的总结。LED大屏拼接的模组是LED显示屏的基本单位，针对模组，我们可以了解到LED显示屏的工作原理，主要是LED的驱动技术。恒流驱动是目前LED屏市场上常用的技术，厂家在打造自己产品时通常会遇到技术的选择，配套芯片选用，一般各公司各具特色。无论如何，模组驱动板是显示屏的核心，这涉及厂家的制造，销售及售后服务。本文探讨一种常用的驱动方式，介绍该驱动板的工作原理，对常见故障进行经验性的总结。关键字：显示屏，恒流驱动，大屏拼接一、引言由于所在的实习单位是专业于LED大屏幕拼接的，所以对于LED显示屏我也是耳濡目染，由于工作的需要，我深入了解了LED显示屏驱动原理，并在维修驱动板的过程中总结出一定的规律。显示屏 LED 显示屏作为一种新兴的显示媒体，随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，它与传统的显示媒体如多彩霓虹灯、象素管电视墙、四色磁翻板相比较，以其亮度高、动态影像显示效果好、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富、性能价格比高 等优势，已广泛应用于各行各业。下面就我所在实习公司装配的LED显示屏为例简单阐述一下LED显示屏的驱动原理和故障维修中一些经验总结。二、显示屏驱动原理一块LED大屏幕，平常我们看见的只是她华丽的色彩显示，但不知道她是如何工作的，今天，在企业的指导老师们的带领下，我才有机会真正了解LED显示屏的驱动结构。 LED的发光原理是在它两端加上正向电压，使半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出过剩能量，从而引起光子的发射。LED驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源，同时按照LED器件的要求完成与LED的电压和电流的匹配。LED驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面： 一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生15%的变动时，仍应能保持输出电流在10%的范围内变动。用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时，需要对其进行恒流驱动，主要原因是： 1、避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。2、获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。 二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED的系统效率保持在较高水准。现实应用中一般通过厂家专门生产的LED恒流驱动控制芯片来给分配显示屏LED的电源信号。实现其扫描显示的基本功能。三、恒流驱动芯片（MBl5026芯片）驱动芯片是驱动板的灵魂，由于本文即将探讨的故障问题都是基于我所实习的企业所生产的显示屏，所以本文以介绍台湾聚积科技公司的MBl5026恒流驱动专用芯片为主。LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI聚积科技、SITI(点晶科技)等。在国内LED显示屏行业，这几家的芯片市场上都有应用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。所谓的通用芯片，其芯片本身并非专门为LED而设计，而是一些具有LED显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片(如串-并移位寄存器)。而专用芯片是指按照LED发光特性而设计专门用于LED显示屏的驱动芯片。LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流的变化而变化，而不是靠调节其两端的电压而变化。专用芯片具有输出电流大、恒流等特点，比较适用于电流大，画质要求高的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。MBI5026采用PREISION DRIVE技术以改进电气特性，MBI5026是利用最新矽半导体技术，专为LED显示面板设计的驱动IC，它内建的CMOS位移暂存器与栓锁功能，可以将串列的输入资料转换成平行输出资料格式。MBI5026的24个电流源，可以在每个输出级提供5-90mA定电流量以驱动LED，在应用MBI5026与LED面板系统设计之时，MBI5026可提供系统设计人员极大的弹性与极佳的元件效能。MBI5026的使用者可以经由宣言不同阻值的外接电阻器来调整MBI5026各输出级的电流大小，借此机制，使用者可轻松的控制LED 的发亮光度。MBI5026的设计保证其输出级可耐压17伏特以上，因此可以在每个输出端接多个LED，此外，MBI5026同样可以提供25MHz的高时钟频率以满足系统对大量资料传输上的需求。MBI5026 特点：1， 等电流输出通道2， 等电流输出值不受输出端负载电压影响3， 极为精确的电流输出值4， 利用一个外接电阻，可调整电流输出值5， 等电流输出范围大6， 快速的输出电流响应，OE（最小值）：200ms7， 高达25MHZ时钟频率8， 具SCHMITT TRIGGER输入装备9， 操作电压：5伏特四、以BI5026为恒流驱动芯片的驱动板元件驱动板元件：BI5026，74HC245/244，74HC138，74HC595，4953。4.1、BI5026的作用：位恒流驱动（脚位图）引脚说明： 1、GND，芯片接地端2、SERIALIN，移位寄存器的串行数据输入端3、CLOCK，数据移位时钟，上升沿有效4、LATCH，数据锁存输入端。LATCH端高电平输入时，锁存器传递数据，数据不输出到电流驱动部分；LATCH端低电平输入时，锁存器保持数据520、OUT015，恒流驱动输出端21、ENABLE，恒流驱动输出使能输入端。ENABLE 端高电平输入时，所有的输出端关闭，ENABLE端低电平输入时，所有的输出端开启。22、SERIALOUT，串行输入数据输出端，提供下一级串行数据输入端的串行输入数据23、REXT，调节恒流值的电阻输入端24、VDD，芯片电源端4.2、74HC245的作用：信号功率放大 单元板/模组是由多块串接在一起的，而控制信号是比较弱的，在信号传递过程中需要将它的功率进行放大第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。第29脚“A”信号输入输出端，A1=B1、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出，其它类同。第1118脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。第19脚G，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。第10脚GND，电源地。第20脚VCC，电源正极。4.3、74HC138的作用：八位二进制译码器74HC138的作用是用来选择显示行，一个74HC138可以选择8行中的一行，所以单元板/模块上有2块74HC138，这样就可以在16行中选择1行显示第8脚GND，电源地。第15脚VCC，电源正极第13脚A、B、C，二进制输入脚。第46脚片选信号控制，只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时，才会被选通，输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通，且Y0Y7输出全为“1”。通过控制选通脚来级联，使之扩展到十六位。 例：G2A=0，G2B=0，G1=1，A=1，B=0，C=0，则Y0为“0”Y1Y7为“1”，详情见真值表。4.4、74HC595的作用：LED驱动芯片，8位移位锁存器 用于驱动显示列，每片74HC595可以驱动8列，多片74HC595串接在一起，串行列数据信号RI（DATA）、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上。第8脚GND，电源地。第16脚VCC，电源正极第14脚DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟信号的配合才能移入。第13脚EN，使能口，当该引脚上为“1”时QAQH口全部为“1”，为“0”时QAQH的输出由输入的数据控制。第12脚STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QAQH口输出。第11脚CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。第10脚SCLR，复位口，只要有复位信号，寄存器内移入的数据将清空，显示屏不用该脚，一般接VCC。第9脚DOUT，串行数据输出端，将数据传到下一个。第15、17脚，并行输出口也就是驱动输出口，驱动LED。4.5、4953的作用：行驱动管，功率管 每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行其内部是两个CMOS管，1、3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态。 五、单元板/模组上的显示接口 显示接口是用用于连接控制卡和单元板/模组之间连接，已将控制信号传递。由于存在不同的扫描方式，也就有不同的接口，使用得最多的是08接口，12接口和04接口。不同的接口主要是信号线的排列顺序不一样，原理是一样的。室内屏多用08接口，室外屏所采用接口非常杂乱，使用12接口的较多，但12接口也不是户外屏的唯一接口。选择控制卡和单元板/模组时，应尽量选择接口一致的，若买到了不一致的接口，也可以根据学到的原理进行改线。接口类型08接口04接口12接口排列顺序图片常见于 1/16 1/8扫常见于1/4扫常见于1/4扫六、LED显示屏常见信号 CLK时钟信号：提供给移位寄存器的移位脉冲，每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据，数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。在任何情况下，当时钟信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。 STB锁存信号：将移位寄存器内的数据送到锁存器，并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。但由于驱动电路受EN使能信号控制，其点亮的前提必须是使能为开启状态。锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。在任何情况下，当锁存信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。 EN使能信号：整屏亮度控制信号，也用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。当使能信号出现异常时，整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。数据信号：提供显示图象所需要的数据。必须与时钟信号协调才能将数据传送到任何一个显示点。一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来，若某数据信号短路到正极或负极时，则对应的该颜色将会出现全亮或不亮，当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。ABCD行信号：只有在动态扫描显示时才存在，ABCD其实是二进制数，A是最低位，如果用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行（1111），1/4扫描中只要AB信号就可以了，因为AB信号的表示范围是4行（11）。当行控制信号出现异常时，将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。七、常见故障处理手段（工具：万用表、电烙铁、刀片、螺丝刀、镊子等。） 判断问题必须先主后次方式的处理，将明显的、严重的先处理，小问题后处理。短路应为最高优先级。7.1、 电阻检测法，将万用表调到电阻档，检测一块正常的电路板的某点的到地电阻值，再检测另一块相同的电路板的同一个点测试与正常的电阻值是否有不同，若不同则就确定了问题的范围。7.2、 电压检测法，将万用表调到电压档，检测怀疑有问题的电路的某个点的到地电压，比较是否与正常值相似，否则确定了问题的范围。7.3、 短路检测法，将万用表调到短路检测挡（有的是二极管压降档或是电阻档，一般具有报警功能），检测是否有短路的现象出现，发现短路后应优先解决，使之不烧坏其它器件。该法必须在电路断电的情况下操作，避免损坏表。7.4、 压降检测法，将万用表调到二极管压降检测档，因为所有的IC都是由基本的众多单元件组成，只是小型化了，所以在当它的某引脚上有电流通过时，就会在引脚上存在电压降。一般同一型号的IC相同引脚上的压降相似，根据引脚上的压降值比较好坏，必须电路断电的情况下操作。该方法有一定的局限性，比如被检测器件是高阻的，就检测不到了。八、常见问题的处理 8.1、单元板故障： 8.1.1整板不亮1、 检查供电电源与信号线是否连接。2、 检查测试卡是否以识别接口，测试卡红灯闪动则没有识别，检查灯板是否与测试卡同电源地，或灯板接口有信号与地短路导致无法识别接口。（智能测试卡）3、 检测74HC245有无虚焊短路，245上对应的使能（EN）信号输入输出脚是否虚焊或短路到其它线路。注：主要检查电源与使能（EN）信号。8.1.2在点斜扫描时，规律性的隔行不亮显示画面重叠1、 检查A、B、C、D信号输入口到245之间是否有断线或虚焊、短路。2、 检测245对应的A、B、C、D输出端与138之间是否断路或虚焊、短路。3、 检测A、B、C、D各信号之间是否短路或某信号与地短路。注：主要检测ABCD行信号。8.1.3全亮时有一行或几行不亮1、检测138到4953之间的线路是否断路或虚焊、短路。8.1.4在行扫描时，两行或几行（一般是2的倍数,有规律性的）同时点亮1、 检测A、B、C、D各信号之间是否短路。2、 检测4953输出端是否与其它输出端短路。8.1.5全亮时有单点或多点（无规律的）不亮1、 找到该模块对应的控制脚测量是否与本行短路。2、 更换模块或单灯。8.1.6全亮时有一列或几列不亮1、 在模块上找到控制该列的引脚，测是否与驱动IC（74HC595、）输出端连接。8.1.7有单点或单列高亮，或整行高亮，并且不受控1、 检查该列是否与电源地短路。2、 检测该行是否与电源正极短路。3、 更换其驱动IC。8.1.8显示混乱，但输出到下一块板的信号正常1、 检测245对应的STB锁存输出端与驱动IC的锁存端是否连接或信号被短路到其它线路。8.1.9显示混乱，输出不正常1、 检测时钟CLK锁存STB信号是否短路。2、 检测245的时钟CLK是否有输入输出。3、 检测时钟信号是否短路到其它线路。注：主要检测时钟与锁存信号。8.1.10显示缺色1、 检测245的该颜色的数据端是否有输入输出。2、 检测该颜色的数据信号是否短路到其它线路。3、 检测该颜色的驱动IC之间的级连数据口是否有断路或短路、虚焊。注：可使用电压检测法较容易找到问题，检测数据口的电压与正常的是否不同，确定故障区域。8.1.11输出有问题1、 检测输出接口到信号输出IC的线路是否连接或短路。2、 检测输出口的时钟锁存信号是否正常。3、 检