原创《TFT—LCD电源电路设计和仿真》：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。
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.
参考文献：
[1] 伏家才. EDA原理和应用[M]. 北京：化学工业出版社,2010.
[2] 孙承庭. 计算机硬件维修[M]. 北京：清华大学出版社,2009.
[3] 刘午平,刘建清. 液晶彩显从入门到精通[M]. 北京：国防工业出版社,2010：311-312.
[4] 赵贺. 三端集成稳压器扩流方法分析[J]. 电子测试,2012（1）：81-82.
[5] 周绍庆. 模拟电子技术基础[M]. 北京：北京交通大学出版社,2008.
[6] RUDNICK E M,PATEL J H. Methods for reducing events insequential circuit fault simulation[J]. Pro Conf on CAD,2005：546-549.
[7] 代国定,胡波. 提高峰值电流模DC/DC带载能力的限流设计[J]. 华中科技大学学报：自然科学版,2011,4（39）：30-31.
电路设计论文参考资料：
结论：TFT—LCD电源电路设计和仿真为关于电路设计方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关教你三步看懂电路图论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
