1、吴善龙 第 1 页 2019-5-16吴善龙 第 1 页 2019-5-16流行 LED 背光电路的原理与维修背光电路采用 MP3389，电路极为简化，所用无器件很少，故障率极低。在目前的 LED 液晶电视机中很流行。MP3389 工作原理介绍共有 12 个引脚输出，分别驱动 12 路 LED 灯，每路最大驱动电流是 60 毫安。为能自动稳定 LED 灯的电流达到恒定，设计有一个升压器为 LED 灯条供电，升压器的频率固定，频率可编程通过 IC 外接一个电阻。需要外接一个功率 MOS 管完成升压变换。输入电源电压 5-28V，通过 IC 外接一个电阻，设定每路 LED 的驱动电流。IC 内有
2、12 个电流源，以平衡 12 路 LED 电流均等，每路间不平衡度不超过 2.5%，每路最大输出驱动电流 60MA。每路LED 灯调节电路压降仅 0.55V，以降低功率损耗提高电源效率。该 IC 的调光方式分为 PWM 脉宽调光和直流电压调光 DC。在 IC 外接一个电容，用于设定调光频率。IC 有 LED 开路和短路保护。过压保护可编程，欠压保护锁定。上图：芯片的 11-22 脚共 12 路驱动输出，分别外接 1 路 LED 灯条。2 脚：供电脚，5V-28V。实测：13V。当 2 脚的供电低于 5.5V 时，芯片内部的欠压保护电路启动，芯片进入休眠状态。吴善龙 第 2 页 2019-5-1
3、6吴善龙 第 2 页 2019-5-163 脚：芯片内部有 5V 稳压电路，该脚的 5V 的 VCC 电压，为芯片内部的电路供电。实测：4.93V，当芯片检测到故障时，该脚电压下降到 0V。只有 2 脚的供电大于 5.5V，就能保障 3 脚的 5V 稳压输出。4 脚：环路频率补偿。实测：1.46V5 脚：使能控制端。 实测：3.15V6 脚：亮度控制输入端，可以是 PWM 调宽脉冲，也可能是直流电压 0.2-1.2V. 实测：2.9V.8 脚：升压电路开关频率设置端，该频率设置恰当，可以减小电路板的尺寸、提高升压电路的效率，实际该频率选在 200K 左右。该脚电压被控制在 1.23V.实测：1
4、.24V。9 脚：LED 灯串电流设置脚，1.22V. 实测：1.23V.10 脚：LED 亮度调制频率设置脚。当 6 脚输入的调光信号是直流电压时，该脚到地接一个定时电容器。当 6 脚输入的调光信号是 PWM 波时，该脚到地接一个 100K 电阻。实测 0.7V11-22 脚：12 路 LED 灯串驱动输出端。外接 LED 灯串的负极，芯片内部是 MOS 管漏极开路输出端.实测：11-13 脚到地电压 1V，14-16 到地电压：0.85V。17-19 到地电压：0.62V。 20-22 脚到地电压：1V。23 脚:过压保护取样输入端。外接升压电路输出端的取样分压电阻。该脚电压升高到 1.2
5、3V 时，触发芯片内部的保护电路启动。实测到地电压：0.9V。24 脚：LED 灯串电流检测输入端。在贮能电感上串联一个电流检测电阻，以检测电感电流的峰值不超过额定值。实测：0.08V。 26 脚:输出驱动脉冲到升压开关管的 G 极，驱动升压电路 N-MOS 开关管。实测 1.88V27 脚：输出 P-MOS 管驱动脉冲，当芯片正常工作时，该脚驱动外部的 P-MOS 管导通为升压电路、LED 灯条供电。发生故障时，切断外接的 P-MOS 管，切断升压电路和 LED 灯条的供电。实测：7.43V.吴善龙 第 3 页 2019-5-16吴善龙 第 3 页 2019-5-16上图中来自电源板的背光供
6、电加到芯片的 2 脚，在内部经稳压后，在 3 脚得到稳压后的 5V 电压。该电压供芯片内部电路供电。芯片开始工作后，在内部时钟的作用下，从 26 脚输出高电平，加到升压开关管的 G 极，升压开关管导通。芯片 8 脚内部是一个锯齿波发生器，产生的锯齿波电压向上进入一个加法器，升压开关管电流在 MOSFET 管 S 极产生的电流检测电压加到到芯片的 24 脚，经电流检测放大器放后向左也加到加法器的输入端，两者电压相加后，吴善龙 第 4 页 2019-5-16吴善龙 第 4 页 2019-5-16其电压和，向上加脉宽调制 PWM 比较器的正输入端，芯片的 11 脚到 22 脚，外接 12 路 LED
7、 灯条的负极，12 路LED 灯条的电流从 11-22 脚流入芯片，在芯片内部的 LED 灯条电流控制电路中，转化成反应 12 路 LED 灯条电流的电压，向上加到反馈控制电路，该控制电路选择出最小的 LED 灯条电流反馈电压 MIN 和最大的 LED 灯条电流反馈电压 MAX，其中的最小反馈电压 MIN 从左下角输出加到误差放大器 EA 的负相输入端，EA 的正相输入端接固定电压 0.6V，作为放大器的基准电压，误差放大器 EA 的输出，加到脉宽调制 PWM 的负输入端。当升压开关管的电流增大到上限时，芯片 24 脚的电压较高-电流检测放大器的输出电压升高- 加法器的输出电压升压-PWM 正
8、输入端升高-控制逻辑的输入电压升高-芯片 26 脚输出跳到低电平-关断升压开关管。MP3389 工作在一个预先设定的恒定频率上，芯片供电后，首先检测外部电路是否连接正常 ，然后从 27 脚（有的机型 27 脚功能未用，空置）驱动外接的 P-MOS 管慢慢导通，然后芯片监视是否过压、升压二极管是否连接正常、升压输出是否短路到地。如果 OVP 端低于 70MV，芯片将不工作。并且关断外部的 P-MOS 管。如果监视电路正常 ，则软启动升压电路。在调光信号和供电正常之后再启动升压电路。从上面的分析可看出：当 PWM 比较器的正输入端电压升高时，关断升压管。当负输入端的电压升高时，接通升压开关管。正输
9、入端的电压来自于升压开关管的 S 极电流反馈，这就能够防止开关管过流而烧坏。负输入端的电压正比于 12 路 LED 灯条电流最小的哪一路反馈电压 MIN。当 MIN 电压低于 0.6V 时，EA 放大器的输出将升高，这使 PWM 比较器的负输入端升高，通过控制逻辑电压的处理，将使 26 脚更早的输出高电平，从而使升压开关管导通时间变宽，升压电路的输出电压升高，从而使供给 12 路 LED 灯条的电压升高，把 LED 灯条的电流增大到额定值。这就形成了对 LED 灯条的恒流驱动。之所以选用 12 路 LED 灯条中电流最小的哪一路作为升压电路的控制电压，是为了让 12 路 LED 灯条都能得到足
10、够高的供电。上面提到 EA 放大器的基准电压是 0.6V，为此，芯片构成的 LED 灯条稳流环路，将把 11-22 脚其中最低的脚电压控制在 0.6V，经笔者实测也是如此。 11-22 脚中电压最低的脚没有低于 0.6V 的，而是稳定在 0.6V，其余的脚全在 0.6V 以上，1V 以下。这说明 LED 发光管的导通电流有分散性。当 LED 灯条中串联的 LED 灯珠数量少时，芯片的负载变轻，芯片内部环路就会自动把 26 脚输出的驱动脉冲宽度变窄，降低升压电路的输出电压-降低 LED 灯串的供电电压，以自动保持 LED 灯串的电流在最佳数值上，不会因为 LED 灯条串联灯珠数量的减少出现电流变
11、大的现象。当串联灯珠的数量减少到很少时，升压电路进入脉冲间歇工作模式，升压电路几乎不再升压，此时升压电路的输入电压与输出电压接近相等。背光高度调节：芯片的 6 脚输入背光亮度调节电压，10 脚到地接一个振荡定时电容。改变该电容的容量，把调光调制频率设置在大约 200HZ， 10 脚内部的振荡器是一个锯齿波振荡器，输出的锯齿波电压输入到调光比较器的负输入端，6 脚输入的调光电压加到正输入端，调光比较器输出的是脉宽受调制的方波，加到 LED 电流控制器。当6 脚输入的直流电压升高时，调光比较器输出的方波变宽，11-12 脚外接的 LED 灯条发光时间变宽，人眼看到的背光变亮。反之，变暗。LED 灯
12、条开路保护：是通过芯片的过压保护功能来实现的。升压电路的输出通过分压取样电路反馈到芯片的 23 脚，如果第 11 脚外接的灯条开路，11 脚的电压必将降到 0V，芯片内部这一路 LED 灯条电流反馈电压降到最低，这会使芯片 26 脚输出的脉冲增宽，升压电路输出升高，直到芯片的过压检测输入端 23 脚达到过压门限，此时，芯片逻辑电路再看 11-22 脚中哪几个脚电压低于 0.18V，凡是低于 0.18V 的引脚，其外接的 LED 灯条肯定已开路。这一步称之为划分开路脚。芯片其余各脚的 LED 灯串电流反馈电压中，选择出最高的引脚电压用来控制升压电路的工作。如果全部的 LED 灯条都开路了，芯片将
13、让升压电路关闭。LED 灯条短路保护：芯片监视 11-22 脚的电压，以判断灯条内部的灯珠是否有短路发生。如果一个或更多的LED 灯条有短路发生，芯片相对应的引脚电压将会升高，只要不高于 5.5V，芯片内中的逻辑电路都会容忍引脚电压的升高继续工作，如果灯条内部短路导致芯片相对应的引脚电压高于 5.5V，芯片视为该引脚外接的灯条发生了严重短路，当短路持续存在大于 512 个时钟周期时，这个灯条被划分为坏灯条，并且断开这个灯条到地的通路，让这个灯条停止工作。如果全部灯条的都发生了短路，芯片将停止工作关闭升压电路。升压电路的频率是 200K，LED 背光驱动电路，是一个稳流电路。可以稳定 LED 灯
14、串的电流在 LED 灯珠的额定电流上。该电流的大小不随背光的亮度而变化，即调节背光亮度时，LED 灯串的电流是稳定不变的，只是调节 LED 灯串的发光与关断的时间吴善龙 第 5 页 2019-5-16吴善龙 第 5 页 2019-5-16占空比来达到调节背光的亮度。上图中：MP3389 从 11-22 脚共有 12 路驱动，驱动 4 个 LED 灯条，芯片 MP3389 的 12 路驱动每 3 路并接成一路，12 个引脚分成 4 组，每组分别驱动一个 LED 灯条。上图中来自电源板的背光供电通过升压电感 L1、升压二极管 D1，加在 R10A、R10B 分压电路上，分得的电压加到芯片的过压保护
15、输入端 23 脚，在通电后，芯片首先检测 23 脚的电压，如果该电压低于 70 毫伏，芯片将进入保护关机状态。只有高于 70 毫伏，芯片才会进入工作状态。芯片内部的软启动电路工作，升压电路开始随之工作，为 LED 灯条供电。只有当来自电源板的背光电路供电和来自主板的调光电压加到背光板后，背光开启 BL-ON 电压才能加到芯片上，否则会引起背光电路的工作混乱。吴善龙 第 6 页 2019-5-16吴善龙 第 6 页 2019-5-16上图中，ON/OFF 是来自主板的背光开启控制电压，加到芯片的使能端 5 脚，背光开时为 3V。DIM 是来自主板的背光亮度调节电压，加到芯片的 6 脚，背光正常发
16、光时是 2.9V。8 脚到地外接的 R、C，用于设定 26 脚输出的驱动脉冲频率，控制升压开关管的导通与截止。9 脚到地的电阻，用于设定 LED 背光灯串的工作电流。10 脚到地是三角波电压，用于调节 LED 灯串发光的时间宽度的占空比，从而达到调节 LED 光的亮度。MP3389 共有 12 个输出脚：11-22 脚，用于驱动外接的 LED 发光灯串。上图中共用 3 个 LED 灯串，输入的 14.5V 电源电压加到芯片 2 脚为芯片供电，芯片工作后从从 26 脚输出驱动脉冲加到升压开关管 Q801 的 G 极，Q801、L801、D801 组成升压电路，14.5V 电源电压经升压后，由 D
17、801 负极输出升压后的电压，通过插座供给 3 个 LED 灯串的正极供电。3 个 LED 灯串的负极分别经插座与芯片的 12 个驱动输出脚相连。在芯片的 11-22 脚内部，有监控电路检测这12 个引脚到的反馈电压，当有某一个引起低于 0.18V，或高于 5.5V 时，都会引起内部保护电路的动作。LED 背光灯珠短路保护的原理：当第二个 LED 灯串中有两个 LED 灯珠短路时，与该灯串相接的芯片驱动输出脚电压将升高到大于 5.5V，在芯片内部的监控电路检测到这一升高的电压，当时间宽度超过 512 个时序脉冲时，该灯串驱动输出端将被关闭。若所有的 LED 灯串中都有灯珠短路时，芯片将关断升压
18、电路，升压开关管 Q801 停止工作。LED 背光灯串开路保护：当有一路 LED 灯串开路时，与该灯串相接的芯片驱动输出引脚与升压电源正极之间开路，而造成该脚电压下降，芯片内部稳流环路会增加 26 脚输出的升压驱动脉冲的宽度，让开关管 Q801 导通时间加宽，让储能电感储能增加，以提高升压电路的输出电压，以此来试图增大 LED 灯串的电流。这将使芯片 23 脚过压检测输入端达到过压门限，此时，芯片再检测与开路灯串相连的驱动输出脚是否低于 0.18V，如果是低于 0.18V，就关断该驱动输出端，关断这一路灯串的驱动输出。吴善龙 第 7 页 2019-5-16吴善龙 第 7 页 2019-5-16
19、设置升压电路的目的：在 LED 背光驱动电路中，都有升压电路，设置升压电路的目的并不是为了解决电源板供给背光驱动电路板供电低的问题，而是为了得到恒定的 LED 灯串电流，使之不随温度、供电变化而偏离 LED 的最佳工作电流。LED 发光亮度随工作电流的大小而变化，电流小发光暗，电流大发光强，但电流太大会烧坏 LED 管，而且 LED 发光管有一个最佳工作电流，在最佳电流上，电流不大，但发光比较亮，如果在此基础上增大 LED 发光管的电流，发光亮度增加很少，而且此时发光管的寿命急剧缩短。因此应当让 LED 恒定的工作在最佳工作电流上。但因为 LED 发光管是半导体器件，在供电电压保持恒定的前提下
20、，随环镜温度变化较大，电视机在冷机开机时 LED 管的温度等于环镜温度，工作半小时后机内温度升高，LED 管温升超过 20 度（手温电视机外壳很热），这会使 LED 管电流远高于最佳电流，另外，LED 管的参数离散性较大，同一型号的 LED 管，加同样高的供电，电流有大有小差别明显。因此，给 LED 供电不能采用恒压供电，而要采用恒流供电，为此，在 LED 驱动电路中，都要有电流取样与反馈，控制 LED 灯串的电流恒定不变。在背光驱动电路中设计升压电路的目的，就是为了达到利用改变 LED 灯串供电高低的办法，保持 LED 灯串的电流恒定不变。我们可以利用改变升压电路脉冲宽度，方便的调节 LED
21、 灯串供电电压的高低，从而让 LED 灯串的工作电流稳定在最佳电流上。升压电路输出的供电，加到 LED 灯串的正极，流过 LED 灯串内部，从 LED 灯串的负极流出来，分别从芯片的11-22 脚流入芯片内部，该 12 路灯电流在芯片内部分别经相互独立的 12 路灯电流取样，得到的电流取样电压与标准值进行比较，然后去控制芯片 26 脚输出的升压驱动脉冲宽度，当 11-22 脚内灯串电流检测电路检测到LED 灯串的电流变小时，稳流控制环路就加宽 26 脚输出的升压脉冲宽度，让升压管 Q801 导通变宽，升压电感中储能增加，当 Q801 截止时，就可以升压 D801 输出的 LED 灯串供电，从而
22、增大 LED 灯串的电流到最佳值为止。上图中：芯片每 3 个引脚并接成一组，共分成 4 组，每组分别驱动一个 LED 灯条。吴善龙 第 8 页 2019-5-16吴善龙 第 8 页 2019-5-16上图中，MP3389 的 12 个驱动脚，分别驱动 12 个 LED 灯条。吴善龙 第 9 页 2019-5-16吴善龙 第 9 页 2019-5-16芯片 12 个输出脚，分别驱动 12 路 LED 灯条。维修实例：东芝 42L1353C 背光灯板维修故障现象：背光灯板不工作，黑屏电路分析：工作时，来自主板的 BL-ON（3.3V）信号加到背光调控芯片 MP3389 的 5 脚，若该信号为低电平
23、，可判断主板有问题。同时来自主板的背光亮度调节 DIM 信号提供 3.2V 亮度调控电平，加到 MP3389 的 6 脚，背光调控芯片 MP3389从 26 脚输出开关脉冲经 R812，R811 供给升压管 Q801（型号是 AOD256：场效应管 160V 19A）控制极，电源板提供 50V 背光电压经 L801 储能、升压管 Q801 变频升压，脉冲电压经高速整流管 D801（MB515 耐压 150V）整流，滤波电路由 C810，C811（160V 2.2UF），R837（1 欧） ，C812 组成。电流检测由 R814 R815（0.47 欧），R816（1 欧）组成，由 R817 反馈到 MP3389 的 24 脚。R813 作为 Q801 偏置，为 Q801 控制极提供稳定的偏置电压。吴善龙 第 10 页 2019-5-16吴善龙 第 10 页 2019-5-16电路检测：经检测电阻 R805 R806 烧断，调控管 Q 801, 电阻 R814 R815 R816 已损坏，更换电阻后，先别焊上场效应管Q801，先检测 IC 是否工作正常：通电测量 IC 第 1 脚应当是 16V，脉冲调控信号输出 26 脚应当是 4.25V，关机断电，焊上 Q801，通电试机正常，故障排除。
