LCD背光源原理及应用课件

LCD背光原理及应用郭显明2009.08.02华忆科技有限公司ACTIONACTION LCD背光原理及应用郭显明华忆科技有限公司课程目的了解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ACTIONACTION课程目的了解LCD背光构造及发光原理华忆科技有限公司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ACTIONACTIONLCD背光的作用LCD：LiquidCrystalD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ACTIONACTION背光的种类LCD背光目前有两大类：CCFL背光侧视图LED背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ACTIONACTION背光驱动电源无论是CCFL还是LED背光，驱动电源都应用开关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ACTIONACTIONCCFL背光应用CCFL背光应用数量华忆科技有限公司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ACTIONACTIONCCFL线路比较PWM+PULL&PUSH推挽线路线路简单，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ACTIONACTIONMOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidPWM+PULL&PUSH推挽线路华忆科技有限公司ACTIONACTIONPWM+PULL&PUSH推挽线路华忆科技有限公司BuckConverterPartQ1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ACTIONACTIONBuckConverterPartQ1为P沟道MOSPull-PushConverterPartT1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ACTIONACTIONPull-PushConverterPartT1次级绕组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ACTIONACTION桥式驱动线路本次实践电路采用驱动ICSS7707配合SMCCFLDRIVERICSS7707SS7707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ACTIONACTIONCCFLDRIVERICSS7707SS7707DRIVERICSS7707SS77071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ACTIONACTIONDRIVERICSS7707SS77071脚为5VCMOSSM4532CMOS：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ACTIONACTIONCMOSSM4532CMOS：即复合MOS之意，由一个PDRIVERCIRCUITPART1QH1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ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART1QH1为过温保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PWM1NG1PG1PWM2NG2PG1华忆科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART2当PWM1信号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ACTIONACTIONLED背光随着技术的进步，LED背光的成本在中小尺寸(12”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ACTIONACTIONLED背光种类LED驱动电路是一种恒流式DC-DC转换电路，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ACTIONACTION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LESSPT4105SSPT4105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ACTIONACTIONSSPT4105SSPT4105具有宽输入电压，最大18V华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ACTIONACTIONSSPT4105驱动电路当输入电压超过12V时，须加上R1和升压型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，封装及管脚功能如下华忆科技有限公司ACTIONACTION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LESS6608SS6608是一款固定频率(1.5MHz)电流型PWM变换电源29V输出过压保护功能软启动减小输入瞬时电流华忆科技有限公司ACTIONACTIONSS6608SS6608是一款固定频率(1.5MHz)电流型SS6608驱动电路RP18为电流反馈取样电阻，电流反馈取样电压为1.25V电流反馈取样电阻取值RFB=1.25/Iled华忆科技有限公司ACTIONACTIONSS6608驱动电路RP18为电流反馈取样电阻，电流反馈取样LCD背光源原理及应用课件LCD背光原理及应用郭显明2009.08.02华忆科技有限公司ACTIONACTION LCD背光原理及应用郭显明华忆科技有限公司课程目的了解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ACTIONACTION课程目的了解LCD背光构造及发光原理华忆科技有限公司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ACTIONACTIONLCD背光的作用LCD：LiquidCrystalD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ACTIONACTION背光的种类LCD背光目前有两大类：CCFL背光侧视图LED背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ACTIONACTION背光驱动电源无论是CCFL还是LED背光，驱动电源都应用开关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ACTIONACTIONCCFL背光应用CCFL背光应用数量华忆科技有限公司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ACTIONACTIONCCFL线路比较PWM+PULL&PUSH推挽线路线路简单，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ACTIONACTIONMOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidPWM+PULL&PUSH推挽线路华忆科技有限公司ACTIONACTIONPWM+PULL&PUSH推挽线路华忆科技有限公司BuckConverterPartQ1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ACTIONACTIONBuckConverterPartQ1为P沟道MOSPull-PushConverterPartT1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ACTIONACTIONPull-PushConverterPartT1次级绕组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ACTIONACTION桥式驱动线路本次实践电路采用驱动ICSS7707配合SMCCFLDRIVERICSS7707SS7707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ACTIONACTIONCCFLDRIVERICSS7707SS7707DRIVERICSS7707SS77071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ACTIONACTIONDRIVERICSS7707SS77071脚为5VCMOSSM4532CMOS：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ACTIONACTIONCMOSSM4532CMOS：即复合MOS之意，由一个PDRIVERCIRCUITPART1QH1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ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART1QH1为过温保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PWM1NG1PG1PWM2NG2PG1华忆科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART2当PWM1信号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ACTIONACTIONLED背光随着技术的进步，LED背光的成本在中小尺寸(12”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ACTIONACTIONLED背光种类LED驱动电路是一种恒流式DC-DC