王振

摘 要： 針對TFT-LCD驅(qū)動板代換后存在的因電源帶負載能力差、液晶屏顯示存在異常的問題，對原有電源電路的設(shè)計進行改進了，特別添加了增流電路，以提高電源帶負載能力，預(yù)先對所設(shè)計電路用EDA仿真技術(shù)進行可行性驗證，解決了液晶顯示器配板后顯示不正常的問題。

關(guān)鍵詞： TFT-LCD； 帶載能力； 擴流電路； 仿真

中圖分類號： TN 873.93 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-2153（2015）05-0091-03

0 引 言

某高校計算機實驗室配備了一批惠普寬屏19英寸寬屏TFT-LCD顯示器，已經(jīng)過了保修期，該型號液晶顯示器通病是A/D驅(qū)動板（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上成本較低的通用驅(qū)動板代換維修。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，但顯示畫面異常，有時會出現(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帶負載帶能力不足，需要對驅(qū)動板電路進行改進，以增強其帶負載能力。本文運用Protel DXP2004 中的仿真功能，從電路參數(shù)設(shè)計，電路功能仿真驗證可預(yù)先對設(shè)計電路進行參數(shù)調(diào)整，從而縮小研發(fā)成本。

1 待改進的液晶顯示器電源電路

由于學(xué)校計算機房有幾百臺型號為HP19L02 19英寸寬屏液晶顯示器，該種TFT-LCD液晶屏驅(qū)動板有個通病，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，決定用低價的通用驅(qū)動板來替換原來的驅(qū)動板。而新更換的驅(qū)動板功耗遠大于原來驅(qū)動板，會出現(xiàn)畫面顯示異?，F(xiàn)象，經(jīng)研究后表明該現(xiàn)象是由于電源帶負載能力不足造成的，需要設(shè)計改進原電源帶負載能力。本文主要研究如何改進原有的+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為電源的負載，實際上是驅(qū)動板電路模塊。該電路為原來液晶驅(qū)動板供電電路，廠家原有設(shè)計，現(xiàn)在換電路板后，原來設(shè)計不可能滿足現(xiàn)在的實際應(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。

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

2 液晶顯示器電源電路的帶載能力設(shè)計

該設(shè)計方案是在原來+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，來增強電路輸出電流（遠大于1 A），提高其帶負載能力。

改進電源電路中應(yīng)考慮的問題：

（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外增加擴流電路。設(shè)計增加三極管、電阻、二極管等部件，以增強電源帶載能力，達到定輸出電壓的效果。

圖2為經(jīng)過筆者改進后的帶擴流功能的電路。圖2中，Q處增加了一個外接擴流大功率三極管，為了改善散熱效果，在電路設(shè)計中增加了散熱片。經(jīng)過改進后該設(shè)計不僅增大電路的輸出電流，而且提高了電源的帶負載能力。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，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，I比Imax大許多，可見輸出電流提高了，元件電參數(shù)選擇可根據(jù)負載（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載能力[5]。

3 兩種電路帶載能力的對比仿真

為了節(jié)約電路設(shè)計和制作成本，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，對改進后的電路圖2與原來電路圖1進行仿真驗證，比較二者的帶負載能力的差異。

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)，可對電路進行傅里葉分析和瞬態(tài)分析[6]，仿真參數(shù)設(shè)置對話框的界面如圖3所示。

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

3.2 仿真波形對比分析

實驗中負載加大（RL變?。┖筝敵龅姆抡娌ㄐ稳鐖D4所示。由圖4可以看出，當負載增大到超過LM1117的最大輸出電流（1A）時，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載能力，在原電路的設(shè)計基礎(chǔ)之上添加增流三極管Q后，經(jīng)反復(fù)實驗，在相同的負載情況之下，改進后的輸出直流電壓穩(wěn)定在+3.3 V，加擴流三極管后仿真波形如圖5所示。由圖5可以看出，經(jīng)過改進后的設(shè)計輸出波形沒有紋波，輸出電壓也穩(wěn)定在3.3 V。

4 結(jié)束語

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

參考文獻：

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