Принципы построения инверторов подсветки CCFL

Для работы ЖК панели первостепенное значение имеет источник света, световой поток которого, пропускаемый через структуру жидкого кристалла, формирует изображение на экране монитора. Для создания светового потока используются люминесцентные лампы подсветки с холодным катодом (CCFL), которые располагаются на краях монитора (как правило, сверху и снизу) и с помощью матового рассеивающего стекла равномерно засвечивают всю поверхность ЖК матрицы. «Поджиг» ламп, а также их питание в рабочем режиме обеспечивают инверторы. Инвертор должен обеспечить надежный запуск ламп напряжением свыше 1500 В и их стабильную работу в течение длительного времени при рабочих напряжениях от 600 до 1000 В.
Инвертор выполняет следующие функции:

¾ преобразует постоянное напряжение (обычно +12 В) в высоковольтное переменное;

¾ стабилизирует ток лампы и при необходимости регулирует его;

¾ обеспечивает регулировку яркости;

¾ согласует выходной каскад инвертора со входным сопротивлением ламп;

¾ обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Каким бы разнообразием не отличался рынок современных инверторов, принципы их построения и функционирования практически одинаковы, что упрощает их ремонт.

Способы пострения инверторов:

1. Двухтактная транзисторная схема без регулировок;

2. Двухтактный трансформаторный генератор;

3. Схема с пъезо-трансформатором - они простые, используются только для маленьких диагоналей экранов;

4. Схема с прямым преобразованием (представлена на рисунке 10);

5. Схема с двойным преобразхованием (представлена на рисунке 11).

Рисунок 10 - Схема с прямым преолбразованием

ГВЧ - генератор высокочастотных прямоугольных импульсов.

ШИМ - широтно-импульсный модулятор, меняет длину импульсов в зависимости от яркости.

СЗ - схема защиты и стабилизации яркости.

УТК - усилительтно трансформаторный каскад. Повышает высокочастотное напряжение от 600 до 1000 вольт. Внём используются полевые транзисторы. Усилительных каскадов может быть несколько.

Рисунок 11 - Схема с двойным преобразованием

DC/DC - преобразователь обеспечивает постоянное (высокое) напряжение.

АКП - автоколебательный преобразователь, состоит из полевых ключей и импульсного трансформатора.

Структурная схема инвертора приведена на рисунке 12. Блок дежурного режима и включения инвертора выполнен в данном случае на ключах Q1, Q2. ЖК монитору для включения требуется некоторое время, поэтому инвертор также включается через 2…3 секунды после перевода монитора в рабочий режим. С главной платы поступает напряжение ВКЛ (ON/OFF) и инвертор переходит в рабочий режим. Этот же блок обеспечивает отключение инвертора при переходе монитора в один из режимов экономии электроэнергии. При поступлении на базу транзистора Q1 положительного напряжения ВКЛ (3…5 В) напряжение +12В поступает на основную схему инвертора - блок контроля яркости и регулятор ШИМ.

Рисунок 12 - Структурная схема инвертора

Блок контроля и управления яркостью свечения ламп и ШИМ (3 на рисунке 12) выполнен по схеме усилителя ошибки (УО) и формирователя импульсов ШИМ. На него поступает напряжение регулятора яркости с главной платы монитора, после чего это напряжение сравнивается с напряжением обратной связи, а затем этого вырабатывается сигнал ошибки, который управляет частотой импульсов ШИМ. Эти импульсы используются для управления DC/DC-преобразователем (1 на рисунке 12) и синхронизируют работу преобразователя-инвертора. Амплитуда импульсов постоянна и определяется питающим напряжением (+12 В), а их частота зависит от напряжения яркости и уровня порогового напряжения.

DC/DC-преобразователь (1) обеспечивает постоянное (высокое) напряжение, которое поступает на автогенератор. Этот генератор включается и управляется импульсами ШИМ блока контроля (3).

Уровень выходного переменного напряжения инвертора определяется параметрами элементов схемы, а его частота - регулятором яркости и характеристиками ламп подсветки. Преобразователь инвертора, как правило, представляет собой генератор с самовозбуждением. Могут использоваться как однотактные, так и двухтактные схемы.

Узел защиты (5 и 6) анализирует уровень напряжения или тока на выходе инвертора и вырабатывает напряжения обратной связи (ОС) и перегрузки, которые поступают в блок контроля (2) и ШИМ (3). Если значение одного из этих напряжений (в случае короткого замыкания, перегрузки преобразователя, пониженного уровня напряжения питания) превышает пороговое значение, автогенератор прекращает свою работу.

Как правило, на экране блок контроля, ШИМ и блок управления яркостью объединены в одной микросхеме. Преобразователь выполняется на дискретных элементах с нагрузкой в виде импульсного трансформатора, дополнительная обмотка которого используется для коммутации запускающего напряжения.

Существует большое количество модификаций инверторов. Применение того или иного типа определяется типом используемой в данном мониторе ЖК панели, поэтому инверторы одного типа могут встречаться у разных производителей.

Простейшей неисправностью инвертора является перегорание предохранителя, которое может быть вызвано пробоем ключей, неисправностью высокочастотного трансформатора. Ещё одной причиной выхода из строя предохранителя, могут быть лампы, в этом случае их нужно заменить на эквиволент резистром 470 килоом или конденсатопром 200-400 пикофарад. Также вбольшенстве случаев неисправны электрлитические конденсаторы.