1、在国内某知名刊物 2010 年 12 月份期刊看到一篇关于介绍液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路的文章，文章的标题是：“剖析液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路 ”这是一篇选题极好的文章、目前液晶电视出现的极大部分屏幕故障例如：图像花屏、彩色失真、灰度失真、对比度不良、亮度暗淡、图像灰暗等等故障都与此电路有关，维修人员在维修此类故障时往往的面对液晶屏图像束手无策，而介绍此电路、无疑对类似故障的分析提供了极大的帮助，目前在一般的期刊书籍介绍分析此电路的文章极少。什么是 TFT 屏偏压电路？现代的液晶电视都是采用 TFT 屏作为图像终端显示屏，由于我们现在的电视信号（包括各种视频信号）是专门为 CRT 显示
2、而设计的，液晶屏和 CRT 的显示成像方式完全不同（CRT 是扫描成像、液晶屏是矩阵成像） ，液晶屏要显示专门为CRT 而设计的电视信号，就必须对信号的排列顺序、时间关系进行转换，以便液晶屏能正确显示。图像信号的转换，这是一个极其复杂、精确的过程；先对信号进行存储，然后根据信号的标准及液晶屏的各项参数进行分析计算，根据计算的结果在按规定从存储器中读取预存的像素信号，并按照计算的要求重新组合排列读取的像素信号，成为液晶屏显示适应的信号。这个过程把信号的时间过程、排列顺序都进行了重新的编排，并且要产生控制各个电路工作的辅助信号。重新编排的像素信号在辅助信号的协调下，施加于液晶屏正确的重现图像。每一
3、个液晶屏都必须有一个这样的转换电路，这个电路就是我们常说的“时序控制电路”或“T-CON（提康）电路 ”，也有称为 “逻辑板电路”的。这个电路包括液晶屏周边的“行、列驱动电路”构成了一个液晶屏的驱动系统。也是一个独立的整体。这个独立的整体是由时序电路、存储电路、移位寄存器、锁存电路、D/A 变换电路、译码电路、伽马（Gamma）电路（灰阶电压）等组成，这些电路的正常工作也需要各种不同的工作电压，并且还要有一定的上电时序关系，不同的屏，不同的供电电压。为了保证此电路正常工作，一般对这个独立的驱动系统单独的设计了一个独立的开关电源供电（这个向液晶屏驱动系统供电的开关电源一般就称为：TFT 偏压电路
4、） ；由整机的主开关电源提供一个 5V 或 12V电压，给这个开关电源供电，并由 CPU 控制这个开关电源工作；产生这个独立的驱动系统电路提供所需的各种电压，就好像我们的电视机是一个独立的系统他有一个单独的开关电源，DVD 机是一个独立的系统他也有一个单独的开关电源一样。是非常重要也是故障率极高的部分（开关电源都是故障率最高的部分，要重点考虑） 。图 1 所示是液晶屏驱动系统框图。从图中可以看出，其中的“TFT 偏压供电 开关电源”就是这个独立系统电路的供电电源它产生这个驱动系统电路需要的各种电压，有 VDD、VDA 、VGL 和 VGH 电压供各电路用。图 1这个独立的液晶屏驱动电路的供电系
5、统；主要产生 4 个液晶屏驱动电路所需的电压：1 VDD 屏驱动电路工作电压，类似一般模拟集成电路的 VCC。一般为 3.3V。2 VGL 屏 TFT 薄膜开关 MOS 管的关断电压，一般为 -5V。3 VGH 屏 TFT 薄膜开关 MOS 管的开通电压，一般为 20V30V。4 VDA 屏数据驱动电压，VDA 经基准处理后，由伽马电路用以产生灰阶电压，一般为14V20V。以上电压不同的屏；电压值不同。这些输出的任一电压出现问题，都会出现不同的图像显示故障，可见其重要性。并且也是故障多发部位。也是液晶电视维修人员必须掌握的部分，这个电路在某些文章、资料里称为：液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路。这
6、篇文章的推出；显然是“及时雨、雪中送碳” ，并且此文是介绍的目前普片采用的 TFT偏压供电芯片 TPS65161 作为典型进行分析，怀着欣喜的心情细细的阅读此文章，看完后感到非常的遗憾、失望，此文把 VDD、VDA、VGL 和 VGH 四种电压产生的原理阐述错了，对关键电压的产生过程没有任何交代（模糊词汇一语而过） ，例如图 6 中 CP22、DP8组成的半波负压整流电路（产生 VGL）的工作原理、CP18、DP5 组成的半波正压整流电路（产生 VGH）的工作原理，这些都是这个 TFT 偏压电路的重点，文中并把产生 VDA 电压的并联型的开关电源误认为是滤波电路（12V 电压莫名其妙的经过滤波
7、电路就能上升成为近 20 多伏的 VDA 电压？） 、把产生 VDD 电压的串联型的开关电源的蓄能电感（LP2）也误认为是滤波电感、把串联开关电源的续流二极管 DP3 误认为是稳压二极管等，这样的叙述无法正确的分析故障，也容易误导维修人员对电路、故障进行分析。便于对照，以下是复制原文：也请精通此电路的师傅们参加讨论，把液晶的维修技术广为传播。（以上是某杂志某一段原文复制）下面把我们分析的结果提供给大家以便对照参考（如有不对也请指正） 。TPS65161 集成电路是美国德州仪器公司（Texas Instruments）出品的一款专门为 32 寸以上尺寸 TFT 液晶屏驱动电路提供偏置电压的开关电
8、源芯片。内部有一个高于 500K 振荡频率的振荡激励电路，该芯片 12V 供电；可以支持 4 组经过稳压的输出电压；即 VDD、VGL 、 VGH、VDA 电压，特别是能提供较大的电流容量，并且电压幅度可以调整以适应不同类型的液晶屏。集成电路具有短路保护及过温度保护。下面对VDD、VDA 、VGH、VGL 产生的原理及过程进行分析，原理图就仍然采用上面作者绘制的电路原理图。 （上面图 4 中原作者把 Q2 P 沟道 误绘制成 N 沟道） 。VDD 电压产生：图 3 所示（仍旧采用原文图片序号）是 TPS65161 芯片 VDD 电压产生部分原理图；图 3 原文中 VDD 电压产生插图图 3 原
9、文中 VDD 电压产生插图（局部放大）在图 3 中，TPS65161 内部的 MOS 管 Q3、外部的 LP2 及 DP3 组成了一个串联型的开关电源，由 TPS65161 内部的振荡激励信号控制 Q3 开关电源工作。等效电路如图 3.1 所示。图 3.1在图 3.1 中；串联开关电源的开关管是集成电路 TPS65161 内部的 Q3，工作过程如下；在T1 时间：图 3.2 所示；集成电路的 22 脚输入 12V 电压经 Q3、LP2 流通向负载供电，由图 3.2图 3.3于 LP2 内部自感电势的作用（自感电势方向为：左正右负） ，由于流经 LP2 的电流线性的增长，输出端电压逐步上升，并且
10、线性增长的电流在 LP2 内部以磁能的形式存储起来，图3.2 中红色箭头所示是电流方向、蓝色箭头所示是 LP2 的自感电势方向。在 T2 时间；输出端电压上升到 3.3V 时经过分压取样电路 RP20、RP12 、RP22、RP14 组成的分压取样电路的取样电压反馈至 TPS65161 的稳压控制 15 脚，控制 Q3 断开，这时 12V输入电压形成的电流被切断；LP2 内部的电流也被切断，电流被切断 LP2 内部存储的磁能也无法继续维持，磁能即迅速转换成方向为左负右正的感生电势（楞次定律）图 3.3 中蓝色箭头所示感生电势方向，这个左负右正的感生电势的方向正好继续维持着在 T1 时间流过 R
11、P23 的电流方向，由于 Q3 的断开，这个左负右正的感生电势经过LP2、RP23、DP3 （续流二极管）流通继续维持着对负载的供电。这就是 VDD 产生的过程，其中由于输出电压较低 3.3V，续流二极管 DP3 采用了低压降的肖特基管，此管故障率比较高，维修过程中应特别加以注意，此管绝不是稳压管。VDA 电压的产生：VDA 电压是列驱动电路的数据驱动电压；该电压最终要经过一定的处理产生非线性的阶梯电压以控制液晶屏的分子不同扭曲角度，这个电压就叫灰阶电压，如果没有这个电压或者电压不正常，图像就会没有或者出现严重的层次失真（灰度失真） 。不同特性的屏这个电压的高低不同，一般在 14V 至 20V
12、 左右的范围内。在“剖析液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路”一文中介绍；VDA 电压是先由 12V 供电电压经过升压成为 20V 左右的 VAA_FB 电压( 不能超过 23V 否则过压保护电路启控工作)，再经过控制就成为 VDA 电压（VAA_FB 电压就是 VDA 电压） 。原文的图 4 所示，该 VAA_FB 电压再经过 QP1 开关控制由 L11 输出 VDA 电压，原文中的图 5 所示。图 4 原文中图 4（图中 Q2 应为 P 沟道MOS）（图 4 中上面的 V12 表示主板送来的 12V 电压）原文 图 4 的局部图原文 由 VAA_FB 产生 VDA 原理图（原文中的图 5 所示是
13、 VAA_FB 电压经过 QP1 控制后成为 VAA 经过 RP9、L11 成为 VDA）以下是原文中对 VAA_FB 产生的原理及过程的一段叙述(黑体字是原文) ：VAA_FB 电压产生电路VAA_FB 电压产生电路由 UP1(TPS65161)的 15、28 脚内部电路及外围电路构成，其电路如图 4 所示。UPl(TPS65161)12 脚为主升压转换器工作方式设置，决定其内部电路是工作在脉冲宽度调制或 500750kHz 固定开关频率方式。本方案中， 12 脚经 RP25(0 电阻)接 12V 输入电压，工作在 750kHz 固定开关频率。主升压转换器有一个可调节的软启动电路，以防止在启
14、动过程中的高涌流。软启动时间由连接到 28 脚的外部电容器 CP26 设置。28 脚内部连接一恒流源，与内部电流限制与软启动脚电压成正比。在达到内部软启动的阈值电压时，比较器被释放电流限制。软启动电容器值愈大，软开始时间越长。上电后，12V 输入电压经 CP5、CP6、LP3 滤波后，一路加到DP1、CP7、CP8、CP9、CPl0 组成的滤波电路，产生 VAA_FB 电压；另一路加到UPl(TPS65161)的 4、5 脚。VAA_FB 电压经 CPl6 滤波后加到 UPl(TPS65161)的 3 脚，3 脚内接一个过电压保护开关 Q2 和过电压保护比较器，过电压保护比较器将 3 脚电压与
15、内部基准电压进行比较，当 3 脚电压上升到 23V 时，TPS65161 内部驱动控制器关掉 N 通道MOSFET，只有输出电压低于过电压阈值后，内部驱动控制器才会再开始工作。在上面的图 4 中，VDA 电压是如何产生的？以上原文中的失误在于：12V 电压经过电感 LP3 (文中误认为是滤波元件）及 DP1 就莫名其妙的上升为近 20V 的 VAA_FB 电压？，原文；根本没有看到 LP3、Q1、DP1 的组合实际上是一个并联型的开关电源，LP3 在此处是一个储能电感的作用，所以原文的电路的分析也不能是合理的。图中的关键是 LP3、Q1 、DP1 的组合是一个典型的并联型开关电源（图 4.1
16、所示） ，其中 LP3 是开关电源的储能电感， Q1 是开关电源的开关管，DP1 是开关电源的整流二极管。图 4.1 所示是组成的并联型开关电源的等效电路，集成电路 TPS65161 的 1(FB)脚是这个并联型开关电源的稳压控制端，由输出端 RP2、RP5、RP4、RP3 组成的取样电路送来取样信号，控制激励 Q1 开关管激励信号的脉冲宽度，以达到稳压的目的。并联型的开关电源一般都是升压型的，在这个并联型的开关电源中输出电压(VAA_FB)等于供电电压 12V 和 LP3 上面感生电势(ULP3)的叠加。下面图 4.1 是上面图 4 升压部分电路的等效电路图。图 4 中所示 12V 的供电压
17、经过 LP3 输入开关电源后由 DP1 输出近 20V 的 VDA 电压。 图 4.1工作原理及升压过程如图 4.2、图 4.3 所示：集成电路 TPS65161 内部的激励电路向开关管提供激励开关信号；在 T1 时间：图 4.2 所示；正的激励信控制 Q1；Q1 闭合导通；此时 12V 电源经LP3、Q1 流通形成电流（图中红色箭头所示） ，LP3 内部感生电势的方向为左正右负（图 4.2中蓝色箭头表示感生电势方向） ，感生电势对抗 12V 外加电势引起电流的增加（楞次定律） ；流过 LP3 的电流呈近似线性的逐步增大并且以磁能（集聚大量的磁力线）的形式存储在LP3 内部。在 T2 时间：图
18、 4.3 所示；负的激励信号控制 Q1；Q1 截止断开；由于 Q1 的截止断开，12V 流经 LP3、Q1 的电流被切断，LP3 电流被切断；LP3 在 T1 时间存储的磁能即无法维持（集聚的大量磁力线瞬间逃走） ，此时 LP3 因切割磁力线产生的感生电势 ULP3，方向为左负右正，图 4.3 中蓝色箭头表示感生电势方向（楞次定律） ，LP3 两端的感生电势为ULP3，这个感生电势的方向和 12V 外加电压正好是一个叠加的串联关系，叠加电压的幅度是：12V+ULP，这个叠加的电压正好符合二极管 D1 正向导通的方向，这个电压经过CP7 等滤波后输出为 VAA_FB，经过开关 QP1 控制输出为
19、 VDA 电压。由于供电电压是 12V，那么设计电路时，可以控制 LP3 的电感量及 Q1 的导通占空比，使其 LP3 两端产生的感生电势 ULP3 为 8V 左右，这样 12V+8V(ULP)=20V 这就是后面Gamma 电路产生灰阶电压所需的驱动电压。图 4.3 所示、图 4.2图 4.3VGH、VGL 电压的作用：液晶屏控制光线是依靠液晶分子的扭曲控制光线的透过，以产生一个像素的亮点,众多的像素亮点在组合成图像。在电视信号的显示过程中;这个像素光点的点亮时间必须持续到电视信号一幅图像在屏幕上出现的时间(SDTV 的信号一幅图像重现时间标准为 20 毫秒 )标准,在 CRT 电视显示中,
20、这个时间主要是依靠 CRT 荧光屏上面荧光粉的余晖来实现的。而液晶显示屏是没有余晖的（所以早期的液晶屏只能用于字符显示，无法显示电视图像信号；直到 TFT 液晶屏发明才能把液晶屏应用于电视图像信号重现） 。现代的液晶屏；光点显示持续时间的控制是依靠；像素信号通过一个开关对电容充电，依靠电容电压形成的电场再控制液晶分子的扭曲，由于电容上面的电压可以长时间维持就可以控制亮点长时间点亮，那么我们只要在这个电容上面安装一个“开关” ，每过 20 毫秒由图像信号通过“开关”对电容充放电一次，就可以达到采用液晶屏显示目前的电视图像信号的目的,图 3.1 所示。图 3.1这样在控制每一个通过一个像素的光点的
21、电场都必须安装一个“开关”一个显示SDTV 信号标准的液晶屏就要有 150 万个这样的“开关” ，这些开关就是一个个在生产液晶屏时一并制作上的“薄膜场效应开关管” ，薄膜场效应管的英语为： Thin Film Transistor ，都取第一个字母，即为 TFT。TFT 液晶屏是指液晶显示屏上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。由于 TFT 屏的研制发明成功，才能把液晶屏作为电视信号的图像显示。每一个场周期；此 TFT 都要打开一次，以便对电容冲放电一次，那么这个打开 TFT 的电压就是 VGH。关闭 TFT 的电压就是 VGL。TFT 是 N 沟道 MOS 管，所以 VGH
22、是正电压约 20V30V，以便充分打开。 VGL 是负电压约；-5V 以便充分关闭。在购买液晶电视时，如果在液晶屏的某区域始终有一个“亮点”或“黑点”就是对应这个像素点的薄膜场效应管短路或者断路，这种故障是不可逆转的，这个屏的含金量就大大下降了。VGH、VGL 电压的产生电路：VGL 电压和 VGH 电压产生电路：在 TFT 液晶屏驱动电路供电中 VGH 电压和 VGL 电压担负着；开通 TFT（薄膜场效应管）对电容充电（修正电容两端电压） ，和关闭 TFT,使电容电压保持（一场周期时间）的作用。如果此 VGH 和 VGL 电压出现问题，电压丢失或者电压幅度变化，都会引起图像故障而且故障现象繁
23、多。由于产生 VGH 和 VGL 电压的电路较为特殊、元件较多、电压相互牵制影响，所以是故障率较高的部位，也是维修的重点。图 3.2 所示是原文中绘制的集成电路 TPS65161 的 VGH 和 VGL 电压产生的电原理图（原文中是图 6） 。图 3.2下面所示的是原文中 VGH 和 VGL 电压产生的叙述部分摘录：（文章中对 VGL 电压的产生过程只字未提及，VGH 电压产生的过程含糊不清一语带过）VGL 电压的产生电路：图 3.3 所示图中；红色框线内部是 VGL 电压的产生部分，按液晶屏的要求； VGL 电压为-5V 至-6V 左右。下面红色框线内部的 CP22、DP8(1)、DP8(2
24、)、CP24 即组成了一个“负压半波整流电路”TPS65161 的 11 脚输出幅度为 5V 左右的方波开关信号，加到此负压半波整流电路的 CP22。这个电压经 DP8(1) 对 CP24 进行上正下负的充电输出约-5V 上负下正的 VGL 电压。图 3.3图 3.4 所示是上述电路的等效电路图；图中 11 脚是 TPS65161 输出的约 5V 幅度的激励开关信号，此信号经过整流后输出为 VGL 电压。图 3.4工作原理及升压过程；图 3.5 所示在 T1 时间: 图 3.5 所示: 集成电路 TPS65161 的 11 脚的信号为“正”5V，此“正”电压经过 CP22、DP8（2）流通；并
25、对 CP22 充电,电压为 UC2 幅度 5V,方向为左正右负。在 T2 时间: 图 3.6 所示: 集成电路 TPS65161 的 11 脚的信号为“0V” ，此“0”电压等效于把 CP22 的左边接地，此时 CP22 右边的负电压经过 DP8（1）对 CP24 进行上负下正的充电；电压为负 5V,此电压就是 VGL 电压。在图 3.7 中；TPS65161 的 13（FB）脚；由 VGL 输出电压经过 RP15、RP18 取样电路送来的取样信号和 24（REF）脚；由 TPS65161 内部提供的基准电压进行比较的误差电压进行稳压控制。图 3.5图3.6VGH 电压的产生:由于 VGH 电
26、压比较高；达到 25 至 30V 左右，采取了；用 VAA 电压（20V ）叠加整流的方法获得。图 3.7 所示，图中红色框线内部的 CP18、DP5（1） 、DP5（2） 、CP19 即组成了一个；叠加 VAA 电压的半波整流电路。图 3.7图 3.8 所示是其产生 VGH 电压的等效电路:图 3.8 所示的等效电路中 12(DRP)脚是 TPS65161 输出的约 5V 幅度的激励开关信号，此信号经过后并叠加上 VAA_FB 的 20V 电压经过 DP5(2)输出 25V 的 VGH 电压。图 3.8VGH 电压产生的工作原理及电压叠加过程；图 3.9 所示在 T1 时间，图 3.9 所示
27、: 集成电路 TPS65161 的 10 脚的信号为 “0V”10 脚等效接地，VAA_FB 的+20V 电压经过 CP18、DP5（1）流通；并对 CP18 充电,电压为 UCP18,方向为左负右正， （在该电路中必须注意 DP5(1)并没有直接接地，而是接到 VAA_FB 的+20V 电压上面，所以加到 CD18 右边的电压为+20V,CP18 左边的电压是 0V；此时 CP18 两边的电位差是 20V）,所以 CP18 在 TI 时间所充电电压 UCP18 为 20V，并且是左负右正。图 3.9中 CP18 两边所示电压。图3.9在 T2 时间，图 3.10 所示: 集成电路 TPS65161 的 10 脚的信号为“正”5V，此“正”5V电压经过和 CP18、DP5（1）在 T1 时间所充的电压 UCP18(20V)叠加；共计为 25V；经过DP5（2）对 CP43 进行上正下负的充电；电压为 +25V,此电压就是 VGH 电压。图3.10在图 3.7 中；TPS65161 的 14（FBP）脚；由 VGH 输出电压经过 RP28、RP27 取样电路送来的进行稳压控制的取样信号。
