第2章 液晶显示器电路分析与故障判断

2.1 电源电路分析与故障判断

液晶显示器的电源是显示器工作的动力源，在整机中起着十分重要的作用。由于电源电路运行的特殊性，其工作环境相对其他电路有比较大的差别，如电路中的元器件承受电能的冲击及其次生损害（如发热）的机会较多，所以，电源部分出现故障的概率也就比较大。因此，了解显示器电源电路的组成及其工作原理，有助于维修者快速、准确地分析故障原因，判断故障点位和最终排除故障。

2.1.1 整机电源供电电路

液晶显示器的电源分内置与外置两种，目前以内置的比较多见。其电路形式在设计上因各类显示器的不同而有所差异，但总的电路结构基本相同，从原理分析上也能够触类旁通。下面，就以LG的L1750S液晶显示器电源电路为例（如P13图2-1-1所示），介绍其电源电路的组成和工作原理，同时对常见故障作简要分析。

L1750S液晶显示器的电源属于内置型结构。从图中可以看出，该电源的核心电路是飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）公司的FAN7601芯片，这是一款可进行电流模式编程的PWM（脉宽调制）控制器，芯片采用8引脚的DIP封装形式，内部含有可编程软启动（20ms）和启动开关，工作频率高达300kHz，最大工作电流4mA，其特点是待机功耗已降至1W以下，进一步减小了电源损耗。同时，它还集成了过压保护（19V输入/2.5V反馈）、过热关断，以及欠压锁定（UVLO）（12V/8V）功能。因此，FAN7601芯片不仅提高了系统工作的可靠性，在很大程度上减小了开关损失，而且只用很少的外围元件就能满足电源电路的需要，所以它也被称之为“绿色电源芯片”。

电源电路的第一个功能部分，是市电输入与整流滤波电路。L1750S电源和其他开关电源一样，220V交流市电通过交流熔断器F101后进入由CX101、LF101等组成的抗干扰滤波电路，经抗干扰滤波电路处理后再进入桥堆BD101进行整流。和其他显示器开关电源电路不同的是，该电路是在整流后加入了热敏电阻TH101，起到限流、过热保护的作用，而一般电路多设置在电源进线端的位置，而且该电路没有设置电源开关，只要插入市电开关电源就开始工作，其质量指标是由FAN7601的“绿色”功能实现的。为了防止瞬间大电流冲击，整流后的电源最后经滤波电容C101滤波，然后输出约300V的直流电压加到后级。

在市电输入与整流滤波电路，熔断器F101是电能输入的门户，而桥堆BD101是变换电能的主要元件，它们都属于易损件范畴，一旦损坏必然无高压输出，检测时可首先在C101滤波电容上测量电压状况。由此可见，滤波电容C101的工作电压指标和电容的质量状态，也是该部分电路能否处于正常工作状态的重要因素，它容易出现元件老化或漏电等问题，是该电路故障检查的重点。

电源电路的第二个功能部分，是启动与振荡电路。从整流滤波电路输出的约300V直流电压是分两路输入开关电源电路的。其中一路经开关变压器T1第1脚、第2脚之间的绕组，加到开关管Q101的漏极作为开关变压器的初级供电电源。另一路则通过启动电阻R117加到开关电源PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第1脚，通过启动控制电路由第7脚对外部电容C108充电，当C108两端电压上升到11V时，PWM脉宽调制芯片FAN7601内部的振荡电路开始启振，并同时从第6脚输出驱动脉冲，通过D103、R106、R107加到开关管Q101栅极，使开关管启动工作并进入循环开关状态。这时候，开关变压器T1的各绕组间便会产生感应电压，然后通过次级的各整流滤波电路，向负载提供相应的直流电压。在此状态中，开关变压器T1的第3脚、第4脚之间的绕组还会产生一个感应电压，经限流电阻R105限流、整流二极管D102整流，再由滤波电容C108滤波后加到PWM脉宽调制芯片FAN7601第7脚，从此就给芯片提供了一个使其保持工作状态的稳定电压。有了这个电压之后，原先通过启动电阻R117再到芯片第1脚的启动电压，就被芯片控制电路关断了，也就是说，此时的芯片第1脚已无电流输入。

这种进入工作状态即切断启动电流的做法，其实就是该“绿色电源”的主要功能。此设计减少了启动电路的功率损耗，同时有助于降低电路本身的故障发生率，这也是该电源的启动电阻R117为什么采用一个0Ω的贴片元件的主要原因。对比以往的普通开关电源，尽管采用了功率比较大启动电阻，但该电阻依然是易损元件之一，其长时间处于有电流通过的状态，所以发热量比较大，容易造成损坏。

启动与振荡电路的核心是PWM（脉宽调制）芯片FAN7601，所以在显示器出现故障时，要确保其没有产生不良现象。如果在启动时，该芯片第1脚有启动电压，但启动后第7脚却不能形成稳定的工作电压，那么就要考虑到芯片本身是否出现问题了。当然，如果开关管Q101不良，开关变压器T1也不能输出相关电压；滤波电容C108漏电，芯片供电就会不足；二极管D102、D103损坏，振荡就不能形成。这些都会造成电源电路不能进入正常工作状态，在维修中要有针对性地分析判断和进行排查。

电源电路的第三个功能部分，是稳压控制电路。L1750S液晶显示器的稳压控制电路分布在整个电源电路之中，主要由光电耦合器PC201、精密稳压误差放大芯片U201（KIA431）、PWM（脉宽调制）芯片FAN7601中相关稳压部件、以及近输出端的取样电阻R205、R211、R214、R210等组成。

稳压电路的工作原理是：当开关变压器次级+12V或+5V输出电压发生异变时（升高或降低），经取样电阻R214和R210或R205和R211分压加至精密稳压误差放大芯片U201的R端，R端的电位则会跟随同步异变（升高或降低），其K端的电压则起相反的变化（降低或升高），这样至使流经光电耦合器PC201内部光敏二极管的电流跟随改变（增大或减小），其发光管亮度就会作相应变化（增强或减弱），转而使PC201中的光敏三极管导通程度作同步变化（增强或减弱），最终导致流入PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第2脚的电流改变（增加或减少），其内部振荡电路就会调整（降低或升高）输出驱动脉冲占空比，使开关管Q101的导通时间发生改变（缩短或延长），这样就达到了输出电压跟随同步调整（降低或升高）的目的，使电源的输出电压始终保持在稳定的状态。

稳压二极管D203、电阻R206、开关管Q201组成过压保护电路，但 +12V电压超过17.1V左右时，D203击穿，经电阻R206将高电平加至Q201基极，Q201饱和导通，使光电耦合器PC201内部光敏二极管的电流增大，亮度提高，使PC201中的光敏三极管导通程度作同步增大，使流入PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第2脚的电流增大，其内部振荡电路就会降低输出驱动脉冲的占空比，使开关管Q101的导通时间缩短，这样就达到了输出电压跟随同步降低的目的。

通过对在稳压电路原理的分析就可以知道，无论稳压电路的那个元器件出现不良，都会直接影响电路对电压的调整，以至失去稳压功能。如某一路输出电压的取样电阻不良，精密稳压误差放大芯片U201就不能接收到这一路电压变化的正常信息，也就不能正常进行此后的稳压调整动作；又如光电耦合器PC201不良，那么精密稳压误差放大芯片U201接收并反馈的调整信息也不能送达到前端作相应调整。

所以在维修中，对这部分电路的检查重点是测试取样电阻是否正常、检测精密稳压误差放大芯片U201和光电耦合器PC201的工作状态是否良好。例如，试验性改变电压使输出端电压变化，同时用万用表测试精密稳压误差放大芯片U201的K端电压是否跟随起变化，包括测试电阻R103或PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第2脚上的电流，看光电耦合器PC201光电转换三极管是否给PWM（脉宽调制）芯片FAN7601输送了调整信号（应有相应变化才正常）。

L1750S电源稳压电路的设计也具有一些特点，如为保证取样的可靠性和后级设备的安全，取样电阻使用的是精密贴片电阻，避免了可调或普通电阻出现的不稳定因素；取样电路是对两组不同的输出电压，分别以两组取样电阻同时进行取样和处理，增强了稳压电路的保险系数和可靠性。

电源电路的第四个功能部分，是保护电路。该电源的保护电路有几种形式，主要的电路特点和元件分布情况如下：

（1）过流保护。过流保护电路设计的目的是在整个电源出现异常或负载电路发生过载时，电源的保护电路能够启动使电源暂停工作。例如，当电路或负载异常引起开关电源初级侧电流过大，在电阻R111两端产生的压降就会增大，从而使芯片PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第2脚输入电压迅速升高，当这个电压大于1V时，芯片中的过流保护电路即启动，做出停止第6脚输出开关脉冲电压的控制，这样就暂停了开关电源的工作，起到了一定的保护作用。

（2）欠压保护。欠压保护的原理和目的与过流保护相似，就是在电源工作中出现诸如短路等原因造成电压过低异常情况时，欠压保护能立即启动使电源暂停工作。如开关电源的稳压控制电路出现异常，使芯片PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第7脚电压低于8V时，则芯片内部欠压保护电路就会迅速动作，暂停激励脉冲的输出而使开关管停止工作，从而实现欠压保护。

（3）过压保护。过压保护和欠压保护相反，它是在电源出现过高电压的不正常状态时产生保护动作。如开关电源的稳压控制电路出现异常，使PWM（脉宽调制）芯片FAN7601第7脚电压高于20V，则芯片内部过压保护电路就会迅速动作，暂停激励脉冲的输出而使开关管停止工作，从而实现过压保护。又如，当+12V输出电压高于D203的齐纳击穿电压时，D203可能会击穿，Q201就会立刻饱和导通，光电耦合器PC201内部发光二极管最亮，光敏接收管导通程度最强，最终实现类似电压升高后稳压的保护过程，不过这时是闩锁电路启动，立即停止驱动脉冲输出，直至人工重新启动后第6脚才会再次输出驱动脉冲，同样也起到有效避免大面积损坏元器件的作用。

对于以上三种保护电路的检查，主要是根据各项保护功能对相关元器件进行测试，看起作用的保护元器件是否存在不良现象。由于测试方法和上面介绍的各电路故障检测基本相同，这里不再叙述，大家可结合保护电路原理和具体元件数值，参照上述方法进行具体检测判断。

2.1.2 驱动板电源供电电路

驱动板的供电是由电源板或电源适配器提供的，通常是以直流12V供给的，然后再经过驱动板本身的供电系统，即由降压的DC-DC直流变换器芯片转换为5V，以及由后面的LDO低压降稳压芯片转变为电路中各芯片需要的低电压，常见的如3.3V，2.5V，1.8V等。从这里可以看出，驱动板的供电系统与电源板关系密切，也就是说，这部分电源供电能否满足驱动板的工作需要，是建立在电源板正常提供基本工作电压的条件下才能实现的。

驱动板的DC-DC直流转换器电路如图2-1-2所示，它由稳压供电芯片U1（LM2569-5.0）与熔断器BX1、稳压二极管ZD1、滤波电容C1、C2组成。我们已经知道不同产品所用的不同供电电压，都是从不同的分支电路中获取的，那么在前端供电正常时，图中这部分电路如出现问题会对液晶显示器产生什么影响呢？或者说驱动板的供电系统哪些地方容易出现故障呢？下面结合驱动板DC-DC直流转换器电路进行简要介绍。

驱动板+12V转+5VDC-DC直流供电电路若出现问题，那么通常会直接造成屏显电路或5V稳压芯片等元器件不能工作，常见的异常现象是液晶显示器出现白屏等故障。DC-DC直流转换器电路的核心通常由一个或两个PWM（脉宽调制）芯片组成，常用型号如BA9743A、MAX1747、MA1779、ML34063等；还有相应参数的MOSFET开关管，常见应用型号有LM2569、LM2673、ACT4060等；此外，该供电电路中还有稳压管、滤波电容和滤波电感等，输入输出端大都配有相应的保护元件，如0欧姆电阻或熔断器等。

检查DC-DC直流转换器的方法比较多，例如，测试屏显电路的无极性大贴片电容，看有无相应的供电电压；测试屏的连接器测试点，看供电电压是否输出到屏显电路；如果电压有不正常现象，即可判断该路可能存在开关管损坏、电感虚焊、芯片不良等情况。其中，开关管是该电路的易损件，发生故障的概率比较高。此外，在维修中还应首先检查易损的保险元件及滤波电容等元件。

驱动板3.3V以下的供电通常是提供给各芯片以及屏显电路使用的，由于这部分电压转换压差较小，因此基本上是采用比较简单可靠的LDO低压降稳压芯片供电电路实现的。图2-1-3是+5V转+3.3V直流供电电路，由LDO低压降稳压芯片U2（1084-3.3）、滤波电容C3～C5、熔断器BX2组成。图2-1-4是+5V转+2.5V直流供电电路，由LDO低压降稳压芯片U3（EH16A）、滤波电容C6～C8组成。图2-1-5是+3.3V转+1.8V直流供电电路，由LDO低压降稳压芯片U4（EH13A）、滤波电容C9～C11组成。

从图中可以看出，驱动板以LDO低压降稳压芯片形式输出的直流供电电压，尽管电压数值不同——有3.3V、2.5V、1.8V的，但电路形式基本相同，都是采用三端低压降稳压芯片加滤波元件来实现的。3.3V和2.5V通常取自5V供电端再经降压得到，而1.8V通常是从3.3V或2.5V再降压得到。如果这部分供电不正常，则一般都会出现显示无图像或黑屏等较为明显的故障。容易出现问题的大都是三端低压降稳压芯片损坏，如3.3V用的1084-3.3；2.5V用的EH16A；1.8V用的EH13A等型号的器件；还有就是滤波电容极易出现漏电、鼓包、干涸等不良现象，这些都会造成相应供电电路不正常，所以这些易损元器件应是重点检查对象。

2.1.3 屏高压电源供电电路

屏高压是指为点亮显示屏背光灯管所提供的高电压，通常在交流1300V～1500V之间。屏高压供电电路在某些液晶显示器中是单独的一个板块，而有的则是合成在电源板上的一体板。