MP3389电路讲解

吴善龙第1页2020-1-11吴善龙第1页2020-1-11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。3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。吴善龙第2页2020-1-11吴善龙第2页2020-1-114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：1.24V。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1.23V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2020-1-11吴善龙第3页2020-1-11上图中来自电源板的背光供电加到芯片的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2020-1-11吴善龙第4页2020-1-11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占吴善龙第5页2020-1-11吴善龙第5页2020-1-11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2020-1-11吴善龙第6页2020-1-11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D801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2020-1-11吴善龙第7页2020-1-11设置升压电路的目