剖析背光控制芯片OZ9976GN和OZ9976AGN

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维修中发现，凹凸公司生产的背光灯驱动控制集成块OZ9976GN、OZ9976AGN，两者的外形相同，均采用SOP-16封装形式，如图1所示，但两者的引脚功能和应用电路均存在很大的差异，故无法直接代换。OZ9976GN主要用于CCFL或EEFL背光灯驱动电路(即逆变器)，而OZ9976AGN则主要用于LED背光灯驱动电路。究竟OZ9976GN与OZ9976AGN的区别有多大呢?
       
        一、由OZ9976GN构成的逆变器
        1.OZ9976GN简介
                OZ9976GN是一种CCFL背光灯控制芯片，内含稳压器振荡器.逻辑控制、驱动输出、亮度调整等电路，具有过压、过流保护功能。0Z9976GN的引脚功能和维修参考数据见表1。
       
        2.典型电路分析
                TCL IPL32L型IP板的背光灯逆变器采用了OZ9976GN，其应用电路如图2所示。背光灯逆变器电路主要由IC10(OZ9976GN)T3、T4、QH1、QH2等元件组成。该部分电路的作用是产生液晶屏内EEFL背光灯所需要的高压正弦波脉冲信号。这部分电路按功能可分为驱动脉冲形成电路、功率放大电路、保护电路等几个部分。
       
               (1)驱动脉冲形成和功率放大电路
               驱动脉冲形成电路主要由IC10(0Z9976GN)及其外接元件组成。二次开机后，主电源工作，主电源输出的+12V电压加在IC10 15脚，此时，从主板送来高电平的点灯控制信号BL_ON加在13脚，集成电路内部的振荡电路启动，产生频率约100kHz的振荡信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经其内部相关电路处理后，形成的驱动脉冲分别从集成块①、16脚输出(输出的两个驱动脉冲信号的相位相差180，如图3的第三幅图所示)，送往推动变压器T3的初级线圈。
       
                T3、QH1、QH2.T4组成功率放大电路。推动变压器T3主要起信号耦合与“冷/热地”隔离作用，由0Z9976GN内部MOS管驱动T3工作，CS1为隔直电容，DS4.DS5为保护二极管。QH1、QH2组成推挽放大电路。推动变压器T3次级两个绕组输出的驱动脉冲分别经灌流电路RH5、RH9、DH1和RH6、RH10、DH2送到大功率开关管QH1、QH2的G极，驱动QH1、QH2轮流导通和截止。当QHI导通、QH2截止时，VBUS1电压经过QH1后，从升压变压器T4①/②脚进入，从③/④脚流出到VBUS2。当QH1截止、QH2导通时，VBUS2电压从T4③/④脚流入，从①、②脚流出，再经过QH2到地。这样就可在升压变压器T4的初级绕组中产生交变电流，在T4的次级绕组中产生交流高压，通过接口P3、P4送往背光灯管(背光灯管采用多支并联的EEFL灯管)。
       (2)亮度控制电路
        为帮助理解背光亮度控制的原理，有必要详细介绍一下。OZ9976GN同时支持模拟电压调光和PWM脉冲调光两种调光方式。该逆变器没有采用模拟电压调光方式，采用的是PWM脉冲调光方式。为保证IC正常工作，VREF (5V)通过RS18、RS19分压产生2.5V电压接入12脚。
        该逆变器的亮度调整电路由IC10⑦脚内外电路构成。主板送来的背光灯调光信号DIMP(为pwM脉冲信号)经RS15加到IC10⑦脚，在IC内部对高频振荡信号进行调制，经调制后从IC10①、16脚输出，当PWM调光脉冲为高电平期间，IC10①、16脚保持正常输出;PWM调光脉冲为低电平期间，ic10①、16脚暂停输出。也就是说，①、16脚输出的都是-串断续的高频振荡波群，每个高频波群的宽度(指包络宽度)与PWM信号的正半周宽度相同，如图3所示。
         调节背光亮度时，主板送到OZ9976GN⑦脚的PWM调光脉冲的占空比会发生改变，①、16脚输出高频振荡波群的宽度也随之改变，这样就可改变逆变器在单位时间内输出交流高压的时间长短，即改变了灯管在单位时间内加电时间，从而达到控制灯管平均亮度的目的。采用不同占空比的PWM亮度控制信号，断续高频振荡波群的宽度也不同，如图4所示。值得注意的是，每个高频波群都是由许多个驱动脉冲组成，在不同占空比的pwm亮度控制信号控制下，①、16脚输出驱动脉冲，就每个脉冲而言，其占空比是保持不变的，因此，包络宽度不同的高频波群含有的脉冲个数也就不同。
       
      (3)检测保护电路
       灯管电流检测电路:高压输出电路中接有灯管电流取样电阻RS2.RS51 -RS53和RS41~RS43.RS1，对流过灯管的电流进行检测。电流从升压变压器T4⑤脚流出，经并联的EEFL灯管到T4⑧脚，再从T4⑥脚流出，经电流取样电阻RS41~RS43.RS1到电源地，再由电源地经RS2、RS51~RS53到T4⑦脚，形成电流的正半周。电流负半周则是从变压器T4⑧脚输出，经并联灯管到T4⑤脚，再从T4⑦脚流出，经电流取样电阻RS2、RS51~RS53到电源地，再由电源地经RS41~RS43.RS1到T4⑥脚。因此，灯管电流经两组电流取样电阻转换为检测电压IS1 .IS2，这两个检测电压的大小相等相位相反。
       Is1、IS2检测电压主要用于灯管过流保护欠流保护、电流不平衡保护。
       灯管过流保护、欠流保护:灯管电流通过RS2、RS41等电流取样电阻转换为检测电压IS1、IS2。IS1、IS2经双二极管DS2整流，再经RS24与RS25分压和CS14滤波后得到一个直流电压，送到IC10⑨脚(灯管电流检测端)，可实现灯管短路、开路保护。灯管电流越大，反馈电压越高。当任一灯管短路导致⑨脚电压大于1.5V时，启动保护，①脚向外接电容充电，当电压充到3V时进入保护状态，关闭驱动脉冲输出。当灯管开路(如高压插座松脱)，不能形成取样电压IS1或IS2，导致IC10⑨脚电压过低(电压小于0.5V持续超过1s以，上)时，IC10判断灯管开路，关闭①、16脚输出的驱动信号，逆变器停止工作，实现灯管开路保护。
         灯管电流不平衡保护电路:该电路由IC10⑨脚内部电路、QS1、DS3、电压比较器IC11(LM393M)、DS10及电流取样电路构成。正常时由于电流是平衡的，所以IS1、IS2两个电压幅度大小相等，相位相反，经CS27与CS28耦合后叠加，输出电压接近0v，经DS10整流、CS30滤波得到的电压为0v，加到电压比较器IC11同相端⑤脚电压比反相端⑥脚低，比较器⑦脚输出为低电平，DS3、QS1截止，电流不平衡保护电路不起作用。由于其他原因造成IS1、IS2 两个电压不相等时，经cs27与CS28耦合后叠加，输出相差的电压经DS10与CS30整流滤波，送至比较器同相输入端比较。只要这个不平衡电流产生的峰值电压大于反相端⑥脚电压，比较器就会翻转，⑦脚输出为高电平，DS3、QS1导通，u10⑨脚电压被拉拉低而保护。
       灯管电压检测电路:高压输出电路中还接有灯管电压取样电容Cs41、CS42和CS52、CS51，对加到灯管上的电压进行检测。高压变压器T4输出的交流高压由分压电容(CS41、CS42和CS51、cs52)分压得到取样电压vCS1、VCS2，正常时vCS1、VCS2两个电压幅度大小相等、相位相反。vcs1、vcS2检测电压送高压不平衡保护电路，还经电阻分压后得到的VS1、VS2检测电压，送灯管过压保护电路。VS1、VS2 两个电压也是幅度大小相等，相位相反。
        过压保护电路:VS1、VS2经DS1整流，再经Rs7.C8滤波为直流电压，送到Ic10⑧脚过压保护检测端。灯管电压越高，反馈电压越高。过压保护电路的门槛电压设置在2.75V。正常情况下，IC10⑧脚电压低于2.75V，保护电路处于关闭状态。当由于某种原因(如灯管开断、升压变压器局部短路等)导致T4输出的灯管电压升高时，会使Ic10⑧脚电压升高。当⑧脚电压超过2.75V时启动保护，TIMER脚向外接电容CS4充电，当电压充到3V时进入保护状态，关闭①、16脚激励脉冲输出。
       高压不平衡保护电路:正常时，取样电压vcs2、vCS1大小相等、相位相反，这两个电压分别经CS25、CS26耦合后叠加，输出电压接近0V，经DS9、Cs29整流滤波得到的直流电压也接近ov，加到电压比较器Ic11同相输入端③脚的电压为oV，比反相输入端②脚低，比较器①脚输出为低电平，DS3.QS1截止，高压不平衡保护电路不起作用。如果高压变压器输出电压不平衡，则取样电压vcs2.vCcs1就不再相等(相位相反)，叠加后的交流电压就会变大，经DS9、CS29整流滤波，得到的直流电压也会变大，当加到电压比较器IC11同相输入端③脚大于反相输入端②脚时，比较器就会翻转，①脚输出为高电平，DS3、QS1导通，将iu10⑨脚电压拉低。u10⑨脚电压小于0.5V持续超过1s以上，IC10 11脚向外接定时电容CS4充电达3V ，IC10关闭①、16脚输出的PWM脉冲，电路进入保护状态。
        3.故障检修要点
       该逆变器的功率放大电路的供电直接由PFC电路提供，电压为+380V(热地)，而背光控制芯片的供电则由开关电源的次级提供，电压为+12V(冷地)。因此，检修该逆变器电路时一定要注意区分冷、热地，以免损坏仪表或电路元件。
       (1)背光灯始终不亮
       首先检查逆变器电路工作条件。测背光控制芯片OZ9976GN(IC10)电源端15脚是否有+12V供电。若无+12V电压，检查开关电源部分。若供电正常，接下来检测13脚(使能端）电压是否≥2V(该脚电压≥2V，①、16脚才会有PWM脉冲输出)。否则，说明无，点灯控制电压，应检查主板MCU控制系统。另外，还应检查⑦脚是否有亮度调节信号输入。
        逆变电路工作条件正常，则检查IC10 1、16脚有无激励脉冲输出。无激励脉冲输出，则故障在oz9976GN及其外部电路;有激励脉冲输出，则故障在功率放大电路以及高压输出电路，应检查QH1.QH2和T3.T4。
       (2)背光灯亮后熄灭
       开机的瞬间有伴音，显示屏亮一下就灭，则是逆变器保护电路启动所致。确定故障部位的方法如下:-是在开机后保护前的瞬间，测量OZ9976GN 8、9、11脚电压，判断保护电路是否启动。正常时，11脚(TIMER )电压应约为1.65V，如果测得①脚电压已接近3V ，则说明电路已进入保护状态。此时，再测量⑧、⑨脚电压，如果⑧脚电压异常，则可判断电压反馈电路引起保护;如果⑨脚电压异常，则可判断电流反馈电路引起的保护。
        二是采用解除保护的方法维修，根据故障现象，对可疑电路进行电压测量、波形测量，判断故障部位。解除各种保护(包括过压过流灯管开路等所有保护)的方法是将029976GN  11脚电压限制在保护动作电压以下(一般是将该脚直接接地)。只解除过压保护的方法是将0Z9976GN⑧脚电压限制在保护动作电压(2.75V)以下即可，一般是将该脚直接接地。只解除过流灯管开路保护的方法是将0Z9976GN⑨脚电压限制在0.5V~1.5V范围内，而不能将⑨脚直接接地，因为⑨脚电压为0v也会保护。对于⑨脚电压偏低(某只背光灯管开路或失效，或电流不平衡，或高压不平衡引起)，可将该脚通过一只电阻(阻值在10k~27k之间选择)接到3.3V上，同时断开RS40;对于该脚电压偏高(过流引起)，可将该脚通过一只阻值合适的电阻接地。
二、由OZ9976AGN构成的LEDI背光驱动电路
1.OZ9976AGN简介
      OZ9976AGN是一款LLC 半桥控制芯片，可精确控制LED背光灯，既可采用PWM数字调光方式，也可采用模拟调光方式，调光范围宽，并且具有LED开路、短路保护功能。OZ9976AGN的引脚功能和维修参考数据见表2。
       
2.电路分析
         康佳B55U液晶彩电使用的35023573型四合一驱动板，其LED背光驱动电路采用了0Z9976AGN，其应用电路如图5所示。该部分电路的作用是产生LED驱动电压。这部分电路按功能也可分为驱动脉冲形成电路、功率放大电路、保护电路等几个部分。需注意的是，该LED背光驱动电路没有采用常规的自举升压电路，而是采用LLC谐振型开关电源电路。
       
       (1)驱动脉冲形成电路
        二次开机后，PFC电路启动工作，PFC电路输出的V PFC电压(约380V )送到MOSFET开关管V701的D极，为半桥式功率放大电路供电。同时，开关电源输出的+12V_VCC电压经限流电阻R751加到N710③脚，为其供电。主芯片送来高电平的背光开启控制信号(BKLT_ EN)，经R752加到N710④脚;主芯片送来调光脉冲信号(BKLT_ADJ)经R718送到N710⑥脚。N710开始启动工作，从①、16脚输出两个相位相反的PWM信号，送往推动变压器T751。
              (2)功率放大电路
        功率放大电路主要由MOSFET开关管V701，V702和输出变压器T701以及谐振电容C701等组成。开关管V701、V702的串联中点接LLC串联谐振电路，谐振电路的两个L就是变压器T701的初级线圈的等效电感，C就是C701。功率放大电路的供电采用PFC输出电压。
        推动变压器T751的次级输出频率相同、相位相反的开关激励脉冲，分别经灌流电路R702、VD701、R707和R705、VD702.R708送到.上桥开关管V701和下桥开关管V702的G极，驱动V701和V702轮流导通和截止。当V701导通的时候，V702截止，此时V_ PFC电压流过V701后，经过C701进入T701①脚，再从④脚流出入地，对C701进行充电。当Q701截止的时候，Q702导通，C701放电，放电电流路径是:C701的下端->V702的D极->V702的S极->地->T701④脚->T701①脚->C701的上端。在V701和V702轮流导通的过程中，在输出变压器T701的各个绕组产生感应电压。
       (3)LED驱动电压整流滤波电路
       从T701次级11-⑦绕组输出脉冲电压，通过VD701~VD704全波整流，C774\C775滤波，形成VLED电压，通过插座V553①脚输出，经LED灯串(LED1、LED2两灯串串联)后，从插座V553④脚流回，再经并联的R772、R774、R773、R788、R789到地形成回路，LED背光灯点亮。
       值得注意的是，此LED驱动电路输出的VLED电压并不是一个平滑的直流电压，而是一个含有直流分量的脉冲电压，其直流分量约120V左右，脉冲幅度(峰-峰值)约为20V ，并且其占空比与0Z9976AGN⑥脚输入的PWM亮度控制信号的占空比相同，如图6所示。进行背光调节时，VLED的脉宽也是随PWM亮度控制信号脉宽变化而变化。若用万用表直流电压挡测量VLED电压，亮度从0调到100 时，VLED电压可从122V变化到142V。
       
       (4)恒流控制电路
        R772、R774、R773、R788、R789为LED灯串电流取样电阻，该并联电路两端的电压通过R785送到N710 10脚(ISEN)，经IC内部电路处理后，调整①、16脚输出驱动脉冲群(断续高频振荡波)的包络宽度，实现对灯串电流恒定控制。
      (5)背光亮度控制电路
      主板控制系统输出的亮度调整脉冲信号BKLT_ADJ送到OZ9976AGN⑥脚，对IC内部振荡脉冲调整，改变①、16脚输出的驱动脉冲群的包络宽度，从而调整输出到灯串的VLED脉冲电压的占空比，达到调整背光灯亮度的目的。OZ9976AGN⑦脚是模拟亮度调整输入端，本电路没用，通过分压电阻接基准电压，获得约1.5V直流电压。
       (6)背光灯保护电路
       输出电压过压、短路保护电路:VLED电压输出端接有输出电压分压取样电阻R761、R778、R779与R781，对驱动电路输出的VLED电压进行取样，取样电压反馈到0Z9976AGN 11脚(OVP1)。当输出电压过高，反馈到11脚的电压达到保护阈值(3V )时，内部保护电路启动，停止输出驱动脉冲DRV1.DRV2。
        当VLED电压输出端的负载电路发生短路故障，反馈到OZ9976AGN 11脚的OVP1电压小于0.2V时，内部短路保护电路启动，停止输出驱动脉冲DRV1、DRV2。
        过流保护电路:反馈到0Z9976AGN的10脚(ISEN)的LED灯串电流检测信号，除对LED灯串电流恒定控制外，还可实现过流保护功能。当LED背光灯串发生短路时，导致10脚电压上升到0.5V时，IC内部过流保护电路启动，关断驱动脉冲DRV1.DRV2输出。
3.故障检修要点
       (1)有伴音，背光灯不亮
       背光灯不亮故障原因可能是主板控制系统发出的控制信号(BKLT_EN、BKLT_ADJ)异常LED背光驱动电路不良或LED灯串有问题。二次开机瞬间，首先测量背光驱动电路输出的VLED电压，
通常有以下两种情况:一是开机瞬间VLED输出电压高达160V，但随后降为0V。一般是负载电路有开路现象引起的。重点检查LED灯串连线的插头、插座V553是否接触不良，两串LED灯串之间的串联电阻R796、R797是否开路损坏，以及检查LED2-端与地之间的灯电流取样电阻R772等。若以上检查均为正常，则可能是LED1.LED2灯串中有灯珠开路现象。
         二是VLED输出电压始终为OV。一般是背光驱动控制IC未工作或功率放大电路未工作引起。需进行以下检查:
        首先测量+12V_vCC、V_PFC供电是否正常，若不正常，检查开关电源电路。
        接下来测量0Z9976AGN③脚供电和⑤脚的VREF电压是否正常，如果这两脚电压都为OV，则多为③脚外接限流电阻R751烧断， C752 短路，或IC内部短路;如果③脚电压输入正常，但⑤脚无VREF电压，且外接电容C754正常，则是IC内部稳压电路损坏，需更换IC。测量0Z9976AGN④脚( ENA )电压和⑥脚( PDIM )波形是否正常，若不正常，则检查主板的相关控制电路。测量①、16脚有无驱动脉冲输出，可用示波器测量波形来判断，也可测量直流电压或交流电压来判断(正常时直流电压应为5.5V左右，交流电压应为2V左右)，若①、16脚无驱动脉冲输出，则OZ9976AGN内部电路损坏。若①、16脚有驱动脉冲输出，检查隔直电容C751正常，则故障发生在功率放大电路或VLED电压整流、滤波电路。
       检查功率放大电路，主要检测功率放大管的供电V_ PFC(380V)是否正常，功率放大管V701、V702是否开路损坏(V701、V702击穿短路，会导致开关电源部分的保险管烧断)，推动变压器T751、输出变压器T701是否引脚脱焊、内部绕组断路，灌流电路(R702、R707、VD701 和R705、R708、VD702 )元件是否损坏。最后检查VLED电压整流二极管VD751等是否开路损坏，滤波电容C774、C775是否击穿损坏。
        值得一提的是，该背光驱动电路采用LLC谐振型开关电源电路，若0Z9976AGN不工作，或功率放大电路不工作，VLED电压为0V。这一点与自举升压型LED驱动电路不同，自举升压电路不工作时，LED电压输出端仍有一定的电压( 此电压略低于开关电源送来的供电电压)，但对输入升压电路的电压没有起到提升的作用。
      (2)背光灯亮后熄灭
         这种故障可能是过压、过流保护电路起控所致。首先检查过压保护电路，OZ9976AGN的11脚电压设定在0.2V~3V，高于3V过压保护，低于0.2V短路保护。引起过压保护的原因:一是过压保护OVP取样电路电阻变质;二是VLED输出电压过高。在确认背光驱动电路无明显短路或断路的情况下，可采用短时解除保护的方法来判断故障部位。解除过压保护的方法是在R781两端并联电阻(10k~27k)，降低OVP取样电压。如果解降过压保护后，输出电压正常，则是保护检测电路分压取样电阻阻值改变;若输出电压过高，则是稳压环路有故障。
        检查过流保护电路是否正常。正常时，OZ9976AGN 10脚( ISEN)的电压值设定在0.5V以下，达到0.5V时过流保护电路启动。引起过流保护的原因: 一是过流取样电阻R772、R774、R773、R788、R789开路、阻值变大，二是背光灯串发生短路故障。