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采用TL1451CNS控制芯片的逆变器电路

采用TL1451CNS控制芯片的逆变器电路

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逆变器电路的原理简图

  ①启动控制电路。下图为逆变器电路中的启动电路部分,它的主要器件为Ql,主要作用是为PWM控制芯片(TL1451CNS)提供启动信号。

逆变器电路中的启动电路

 

  在接通电源启动显示器时,插件CN1的⑤脚接收到控制电路传来的高电平开启指令,此高电平加到启动电压转换电路Ql的④脚,Q1也是一种集成电路,它的内部有2个晶体管和偏置元件,③脚为电源供电端,④脚为控制信号输入端,②脚为输出端。启动时,电源适配器供给的+14V电压通过Ql的②、③脚加到PWM控制芯片IC2(TL1451CNS)的电源供电端⑨脚。
  
  下图为逆变器电路中的亮度控制电路部分,主要由运算放大器IC3、二极管D9、电容C30及电阻R23、R22、R33、R34、R32等部分构成。
  
  主控电路部分将亮度调节信号以PWM脉冲的方式供给运算放大器IC3的③脚(运放同相输入端),其输出端与反向输入端短接,组成一个电压增益为1的放大器,将亮度调节电平放大后,经过D9整流、R23、C30滤波后,通过R22、R34送入IC2的④脚,经R33、R32送到IC2的(13)脚。调整PWM脉冲信号宽度,经驱动电路后送往高压电路,最终改变了高压幅度,也就改变了背光灯的亮度,实现了亮度调节的目的。

逆变器电路中的亮度控制电路


  
  ②振荡电路。逆变器电路中的振荡电路主要分为两部分:一是振荡电路部分;二是保护电路部分。在这两部分电路中,最主要的器件为PWM控制芯片。下图为PWM控制芯片TL1451CNS的内部电路框图。

TL1451CNS的内部电路框图


  
  由如下图可知,它主要是由基准电源、对称三角波振荡器、误差放大器、定时器和PWM比较器等部分组成。利用它组成了开关振荡和控制电路。

  TL1451CNS具有性能一致的两个误差放大器,输出的PWM脉冲信号宽度受误差放大器输出电平影响,因此改变误差放大器输入端的电平就可以控制其PWM脉冲信号宽度。本电路是通过改变其④脚与⑨脚的电平来实现的。
  
  a.振荡电路部分。电容Cl、C29是IC2的供电滤波电容,当其上电压超过3.6V时,TL1451CNS内部三角波发生器开始振荡,从⑩脚输出脉宽受控的驱动脉冲,控制Q3、Q2的导通程度,即提供给Q4可变的工作电压,Q4及Tl组成的变压器耦合自激振荡电路开始工作,产生点亮背光灯所需要的高频电压。
  
  PWM控制芯片TL1451加电后,其内部基准电压源率先工作,此时输出有温度补偿的2.5V基准电压,该电压不仅供给TL1451CNS芯片内所需电压,还通过(16)脚供给芯片外作基准电压。然后启动其内部三角波振荡器,其振荡频率由②脚外接的定时电阻R31、定时电容C26和C27的大小决定。三角波发生器产生的对称三角波幅度值均为1.4~2.0V。该电压分别加到TL1451CNS内的PWM比较器1和PWM比较器2,经过变换整形后从⑩脚输出PWM脉冲信号。
  
  由于背光灯启动时需较高电压才能点亮,因此在启动时供给高压输出形成电路的供电电压也要较高。TL1451CNS从⑩脚输出脉宽受控的驱动脉冲信号,控制Q3、Q2的导通程度,用来提供给Q4产生可变的工作电压。这样启动时就要求⑩脚输出的脉冲信号宽度必须较宽才行,而长时间导通会对开关调整管Q2不利。因此本机通过R35、R36、Dll这几个元器件在启动瞬间改变⑩脚脉冲频率,从而满足启动背光灯时高压供电的要求。在启动瞬间,Ll右侧电压为零或者较低(在亮度设定较低唤醒时),经过R35、R36的电流不足以使Dll导通,此时定时电容由C26、C27串联组成。由于电容串联后容量变小(本例为340pF),因此三角波振荡器的振荡频率升高。达到背光灯启动电压要求后,Dll导通(C27短路),定时电容仅由C26完成,三角波振荡器振荡频率降低。
  
  b.保护电路部分。保护电路部分主要分为定时锁定式短路保护电路、过压保护电路、欠压保护电路和高压过流保护电路。
  
  定时锁定式短路保护电路。TL1451CNS的⑤、(12)脚内部的比较检测器具有两个反相输出端和一个同相输入端,它能分别检测出两个误差放大器输出电压的大小,只要其中一个小于基准电压的一半(1/2VreF=l.25V)时,电压比较器的输出即为高电平。该输出电压触发定时回路,从而使基准电压通过⑥脚向电容C23充电;当C23上的电压达到晶体管的基一射极电压(0.6V)时,误差放大器的输出还没有恢复到正常电压范围。锁定电路置位,输出激励晶体管基极偏置被切断,停止PWM脉冲信号输出,从而保护了后级电路和设备。
  
  过压保护电路。当意外原因造成末级高压形成电路供电电压超过15V时,有可能造成升压变压器Tl或背光灯损坏,此时ZD1击穿,IC2的⑩脚(死区时间调整端)电压超过2.5V;其PWM脉冲占空比为O,高压输出形成电路失电,起到过压保护作用。
  
  欠压保护电路。系统刚上电或者意外原因使IC2供电电压不足3.6V时,其输出驱动晶体管很可能因为导通不良而损坏,因此IC2内部设置了欠压保护电路。
  
  高压过流保护电路。逆变器高压通过背光灯后在R9上产生随工作电流变化的交流电压,电流越大,R9两端电压越高,此电压经过D4整流,C8滤波后与亮度调节电压作用于相同的控制电路上。当背光灯电流超过设定值时,经过R34加到IC2④脚电压升高。内部误差放大器输出电平超过1.25V,定时电路开始工作,C10开始充电,同时经R34、R33加到IC2⑤脚电压也升高。当Cl0上电压达到0.6V时,锁定式短路保护电路启动,在未达到保护值时,还用作误差放大器的取样,以便IC2内部据此调整输出脉冲信号的PWM宽度,给背光灯提供一个比较稳定的电流。
  
  ③驱动电路。下图为逆变器电路中的驱动电路部分,主要由互补推挽输出电路(由两个极性不同的晶体管组成)Q3、场效应晶体管Q2、电感Ll、二极管Dl、D2等部分组成。
  
  由如下图可知,控制芯片IC2的⑩脚输出的PWM脉冲信号,经Q3缓冲放大后激励Q2,Q2工作于开关状态。Q2、Ll、Dl、D2组成滤波型降压开关电路。Q2导通时,+14V向Ll及后缀负载供电,Ll中的电流并不能立即消失,由于其自感作用,其电压极性反转,储存在Ll中的能量将通过续流二极管向负载供电。开关频率一定时,Q2导通时间长短决定了输出电压的高低。

逆变器电路中的驱动电路

  ④高压输出形成电路。高压输出形成电路由双晶体管Q4、升压变压器Tl、电容C3等元器件组成,这是一个典型的变压器耦合自激振荡电路。下图为逆变器电路中的高压输出形成电路部分。
  
  电路靠变压器初、次级绕组同名端的正确连接来满足自激振荡的相位条件,即满足正反馈条件。

逆变器电路中的高压输出形成电路




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