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摘 要： 针对TFT-LCD驱动板代换后存在的因电源带负载能力差、液晶屏显示存在异常的问题,对原有电源电路的设计进行改进了,特别添加了增流电路,以提高电源带负载能力,预先对所设计电路用EDA仿真技术进行可行性验证,解决了液晶显示器配板后显示不正常的问题.
关键词： TFT-LCD； 带载能力； 扩流电路； 仿真
中图分类号： TN 873.93 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）05-0091-03
0 引 言
某高校计算机实验室配备了一批惠普宽屏19英寸宽屏TFT-LCD显示器,已经过了保修期,该型号液晶显示器通病是A/D驱动板（也叫主板主控芯片MCU）损坏,为了缩短维修周期和降低维修成本,目前最有效的方法是用市场上成本较低的通用驱动板代换维修.系统电路板改装重新连接之后,发现这一批次的宽屏液晶显示器能显示,但显示画面异常,有时会出现凝固现象.经技术分析,故障是由于所更换的驱动电路板集成度低、功耗大,导致原电源板输出端+3.3 V带负载带能力不足,需要对驱动板电路进行改进,以增强其带负载能力.本文运用Protel DXP2004 中的仿真功能,从电路参数设计,电路功能仿真验证可预先对设计电路进行参数调整,从而缩小研发成本.
1 待改进的液晶显示器电源电路
由于学校计算机房有几百台型号为HP19L02 19英寸宽屏液晶显示器,该种TFT-LCD液晶屏驱动板有个通病,设备的损坏率很高.要更换原厂电路板的成本太高,经综合比较和研究后,决定用低价的通用驱动板来替换原来的驱动板.而新更换的驱动板功耗远大于原来驱动板,会出现画面显示异常现象,经研究后表明该现象是由于电源带负载能力不足造成的,需要设计改进原电源带负载能力.本文主要研究如何改进原有的+3.3 V的电源电路,以提高其带载能力.
根据宽屏液晶显示器的PCB图,绘制出了+3.3 V输出端的局部电路图,如图1所示.
图1中,LM1117为3.3 V三端稳压器,其最大输出电流1 A[3].3处为开关电源输入,一般为5 V；2脚输出为3.3 V,RL为电源的负载,实际上是驱动板电路模块.该电路为原来液晶驱动板供电电路,厂家原有设计,现在换电路板后,原来设计不可能满足现在的实际应用要求,随着外接元件数值的变化,原有电源电路的稳定精度将受到影响.
下面介绍对电源电路的增流设计,以便解决更换驱动板后出现的液晶屏显示不正常的问题.
2 液晶显示器电源电路的带载能力设计
该设计方案是在原来+5 V电源电路的基础之上,在电路 新增加了部分电路,来增强电路输出电流（远大于1 A）,提高其带负载能力.
改进电源电路中应考虑的问题：
（1） 更换更合适的滤波电容.主要是起到抑制纹波,减小噪声,保正电源直流输出电压稳定.
（2） 在稳压IC外增加扩流电路.设计增加三极管、电阻、二极管等部件,以增强电源带载能力,达到定输出电压的效果.
图2为经过笔者改进后的带扩流功能的电路.图2中,Q处增加了一个外接扩流大功率三极管,为了改善散热效果,在电路设计中增加了散热片.经过改进后该设计不仅增大电路的输出电流,而且提高了电源的带负载能力.C1为输入滤波电容；C4为输出滤波电容；R1为Q1的偏置电阻；C2和C3为了去除高频,以防止高频自激[4].
电源电路扩展输出电流的工作原理：
设三端稳压器LM1117的最大输出电流为Imax,则晶体管Q的最大基极电流Ib等于Imax-IRL,则负载电阻RL上的最大电流I可表示为
I等于（1+β）（Imax-IRL）.
三极管Q导通时,电容C4和R1以及Q的发射结和RL组成闭合回路；二极管D1用于消除Q对输出电压的影响（发射结的导通电压为0.7 V）.
一般三极管的基极电流Ib很小,和Imax相比可忽略不计,I比Imax大许多,可见输出电流提高了,元件电参数选择可根据负载（约1.5～2 A）的变化且留有一定裕量,从而可提高电源的带负载能力[5].
3 两种电路带载能力的对比仿真
为了节约电路设计和制作成本,额外增加部分电路参数选择可用EDA仿真方法.本文用Protel DXP2004的仿真功能,对改进后的电路图2和原来电路图1进行仿真验证,比较二者的带负载能力的差异.
3.1 仿真参数设置
首先,在在仿真模块中设置仿真参数,可对电路进行傅里叶分析和瞬态分析[6],仿真参数设置对话框的界面如图3所示.
为了方便查看实验效果,实验中显示器上只设置显示两个波形,设置中只突出显示了输入端（in）和输出端（out）两个波形.
3.2 仿真波形对 析
实验中负载加大（RL变小）后输出的仿真波形如图4所示.由图4可以看出,当负载增大到超过LM1117的最大输出电流（1A）时,输出电压明显不稳定,图中输出电压（out）下降,且纹波明显增大,5 V下降为3 V左右（3.500和-0.500之间压差为4 V）,波形明显凸凹不平[7].
为了增加电源的带负载能力,在原电路的设计基础之上添加增流三极管Q后,经反复实验,在相同的负载情况之下,改进后的输出直流电压稳定在+3.3 V,加扩流三极管后仿真波形如图5所示.由图5可以看出,经过改进后的设计输出波形没有纹波,输出电压也稳定在3.3 V.
4 结束语
本文通过对HP19英寸宽屏TFT-LCD液晶显示器原有的电源电路进行改进,扩展其输出电流,以增强+5 V电源带负载能力.首先用EDA仿真软件,对所设计电路进行了仿真,大大降低了更换电源模块的成本,然后用实际电路进行验证,解决了电源带负载能力.改进后的电源电路,增加的电子元件很少,所有组件制作在一块很小的PCB板上,通过增加引线连接原有电路,该改进电路被用于HP19L02显示器上,未发现显示画面死机凝固现象,验证了电路设计的正确性.该设计理念及解决方案可为其他类似问题的解决提供借鉴.
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总结:这篇电路设计论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
参考文献：
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