对“剖析液晶屏逻辑板TFT偏压电路”一文的一点看法（上）

       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）；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。

这个独立的液晶屏驱动电路的供电系统；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20V~30V。
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14V~20V。
       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。

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电压插图

图3  原文中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，

图3.2

图3.3
       由于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RP23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。
       由于篇幅太长 关于VDA、VGL、VGH电压产生的原理与原文不同的认识之处 下篇继续叙述 借此并整理出一套完整的电路分析及故障检修方法。