王振

摘 要： 針對(duì)TFT-LCD驅(qū)動(dòng)板代換后存在的因電源帶負(fù)載能力差、液晶屏顯示存在異常的問(wèn)題，對(duì)原有電源電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)了，特別添加了增流電路，以提高電源帶負(fù)載能力，預(yù)先對(duì)所設(shè)計(jì)電路用EDA仿真技術(shù)進(jìn)行可行性驗(yàn)證，解決了液晶顯示器配板后顯示不正常的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： TFT-LCD； 帶載能力； 擴(kuò)流電路； 仿真

中圖分類號(hào)： TN 873.93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1671-2153（2015）05-0091-03

0 引 言

某高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室配備了一批惠普寬屏19英寸寬屏TFT-LCD顯示器，已經(jīng)過(guò)了保修期，該型號(hào)液晶顯示器通病是A/D驅(qū)動(dòng)板（也叫主板主控芯片MCU）損壞，為了縮短維修周期和降低維修成本，目前最有效的方法是用市場(chǎng)上成本較低的通用驅(qū)動(dòng)板代換維修。系統(tǒng)電路板改裝重新連接之后，發(fā)現(xiàn)這一批次的寬屏液晶顯示器能顯示，但顯示畫(huà)面異常，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象。經(jīng)技術(shù)分析，故障是由于所更換的驅(qū)動(dòng)電路板集成度低、功耗大，導(dǎo)致原電源板輸出端+3.3 V帶負(fù)載帶能力不足，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)板電路進(jìn)行改進(jìn)，以增強(qiáng)其帶負(fù)載能力。本文運(yùn)用Protel DXP2004 中的仿真功能，從電路參數(shù)設(shè)計(jì)，電路功能仿真驗(yàn)證可預(yù)先對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而縮小研發(fā)成本。

1 待改進(jìn)的液晶顯示器電源電路

由于學(xué)校計(jì)算機(jī)房有幾百臺(tái)型號(hào)為HP19L02 19英寸寬屏液晶顯示器，該種TFT-LCD液晶屏驅(qū)動(dòng)板有個(gè)通病，設(shè)備的損壞率很高。要更換原廠電路板的成本太高，經(jīng)綜合比較和研究后，決定用低價(jià)的通用驅(qū)動(dòng)板來(lái)替換原來(lái)的驅(qū)動(dòng)板。而新更換的驅(qū)動(dòng)板功耗遠(yuǎn)大于原來(lái)驅(qū)動(dòng)板，會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面顯示異常現(xiàn)象，經(jīng)研究后表明該現(xiàn)象是由于電源帶負(fù)載能力不足造成的，需要設(shè)計(jì)改進(jìn)原電源帶負(fù)載能力。本文主要研究如何改進(jìn)原有的+3.3 V的電源電路，以提高其帶載能力。

根據(jù)寬屏液晶顯示器的PCB圖，繪制出了+3.3 V輸出端的局部電路圖，如圖1所示。

圖1中，LM1117為3.3 V三端穩(wěn)壓器，其最大輸出電流1 A[3]。3處為開(kāi)關(guān)電源輸入，一般為5 V；2腳輸出為3.3 V，RL為電源的負(fù)載，實(shí)際上是驅(qū)動(dòng)板電路模塊。該電路為原來(lái)液晶驅(qū)動(dòng)板供電電路，廠家原有設(shè)計(jì)，現(xiàn)在換電路板后，原來(lái)設(shè)計(jì)不可能滿足現(xiàn)在的實(shí)際應(yīng)用要求，隨著外接元件數(shù)值的變化，原有電源電路的穩(wěn)定精度將受到影響。

下面介紹對(duì)電源電路的增流設(shè)計(jì)，以便解決更換驅(qū)動(dòng)板后出現(xiàn)的液晶屏顯示不正常的問(wèn)題。

2 液晶顯示器電源電路的帶載能力設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)方案是在原來(lái)+5 V電源電路的基礎(chǔ)之上，在電路外圍新增加了部分電路，來(lái)增強(qiáng)電路輸出電流（遠(yuǎn)大于1 A），提高其帶負(fù)載能力。

改進(jìn)電源電路中應(yīng)考慮的問(wèn)題：

（1） 更換更合適的濾波電容。主要是起到抑制紋波，減小噪聲，保正電源直流輸出電壓穩(wěn)定。

（2） 在穩(wěn)壓IC外增加擴(kuò)流電路。設(shè)計(jì)增加三極管、電阻、二極管等部件，以增強(qiáng)電源帶載能力，達(dá)到定輸出電壓的效果。

圖2為經(jīng)過(guò)筆者改進(jìn)后的帶擴(kuò)流功能的電路。圖2中，Q處增加了一個(gè)外接擴(kuò)流大功率三極管，為了改善散熱效果，在電路設(shè)計(jì)中增加了散熱片。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后該設(shè)計(jì)不僅增大電路的輸出電流，而且提高了電源的帶負(fù)載能力。C1為輸入濾波電容；C4為輸出濾波電容；R1為Q1的偏置電阻；C2和C3為了去除高頻，以防止高頻自激[4]。

電源電路擴(kuò)展輸出電流的工作原理：

設(shè)三端穩(wěn)壓器LM1117的最大輸出電流為Imax，則晶體管Q的最大基極電流Ib=Imax-IRL，則負(fù)載電阻RL上的最大電流I可表示為

I=（1+β）（Imax-IRL）。

三極管Q導(dǎo)通時(shí)，電容C4和R1以及Q的發(fā)射結(jié)與RL組成閉合回路；二極管D1用于消除Q對(duì)輸出電壓的影響（發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓為0.7 V）。

一般三極管的基極電流Ib很小，與Imax相比可忽略不計(jì)，I比Imax大許多，可見(jiàn)輸出電流提高了，元件電參數(shù)選擇可根據(jù)負(fù)載（約1.5～2 A）的變化且留有一定裕量，從而可提高電源的帶負(fù)載能力[5]。

3 兩種電路帶載能力的對(duì)比仿真

為了節(jié)約電路設(shè)計(jì)和制作成本，額外增加部分電路參數(shù)選擇可用EDA仿真方法。本文用Protel DXP2004的仿真功能，對(duì)改進(jìn)后的電路圖2與原來(lái)電路圖1進(jìn)行仿真驗(yàn)證，比較二者的帶負(fù)載能力的差異。

3.1 仿真參數(shù)設(shè)置

首先，在在仿真模塊中設(shè)置仿真參數(shù)，可對(duì)電路進(jìn)行傅里葉分析和瞬態(tài)分析[6]，仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的界面如圖3所示。

為了方便查看實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)中顯示器上只設(shè)置顯示兩個(gè)波形，設(shè)置中只突出顯示了輸入端（in）和輸出端（out）兩個(gè)波形。

3.2 仿真波形對(duì)比分析

實(shí)驗(yàn)中負(fù)載加大（RL變?。┖筝敵龅姆抡娌ㄐ稳鐖D4所示。由圖4可以看出，當(dāng)負(fù)載增大到超過(guò)LM1117的最大輸出電流（1A）時(shí)，輸出電壓明顯不穩(wěn)定，圖中輸出電壓（out）下降，且紋波明顯增大，5 V下降為3 V左右（3.500與-0.500之間壓差為4 V），波形明顯凸凹不平[7]。

為了增加電源的帶負(fù)載能力，在原電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上添加增流三極管Q后，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在相同的負(fù)載情況之下，改進(jìn)后的輸出直流電壓穩(wěn)定在+3.3 V，加擴(kuò)流三極管后仿真波形如圖5所示。由圖5可以看出，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的設(shè)計(jì)輸出波形沒(méi)有紋波，輸出電壓也穩(wěn)定在3.3 V。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)HP19英寸寬屏TFT-LCD液晶顯示器原有的電源電路進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展其輸出電流，以增強(qiáng)+5 V電源帶負(fù)載能力。首先用EDA仿真軟件，對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了仿真，大大降低了更換電源模塊的成本，然后用實(shí)際電路進(jìn)行驗(yàn)證，解決了電源帶負(fù)載能力。改進(jìn)后的電源電路，增加的電子元件很少，所有組件制作在一塊很小的PCB板上，通過(guò)增加引線連接原有電路，該改進(jìn)電路被用于HP19L02顯示器上，未發(fā)現(xiàn)顯示畫(huà)面死機(jī)凝固現(xiàn)象，驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的正確性。該設(shè)計(jì)理念及解決方案可為其他類似問(wèn)題的解決提供借鑒。

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