第四节行扫描电路

一行扫描电路之功能

    行扫描电路之功能已在第二节中讲述过这里就不再重复了二行扫描电路组成原理方块图 对行振荡芯片需要做些说明有些芯片只有行扫描功能例如AN5790 LM1391P,DA1180P 等; 有之芯片具有行场扫描两种功能,而且两种功能都被采用,如HA11414HA11423 LA7850 等;有之芯片虽然具有行场扫描两种功能, 但有之显示器只用行扫描部分, 如GW-500 采用TDA2595,COMPAQ 441 所用之LA7850 LA7851 COMPAQ 444 所采用之LA7852 等行扫描电路内部功能块有行振荡器OSC 鉴相器AFC 行脉冲放大器有之芯片具有同步分离器如HA11235 个别芯片还有消隐脉冲发生器如TDA2593 有之芯片具有极性处理电路, 抛物波发生器如TDA4852 多数芯片具有高压保护射线保护电路行扫描芯片除了需要电源电压外还有二个信号是必不可少之即行同步信号其脉冲极性根据芯片需要而定由同步信号处理电路完成这个功能第二个信号是锯齿波比较信号它是由行频脉冲又称回扫脉冲经积分后有一级积分也有两级积分获得应该指出之是有之芯片只需要输入行频脉冲即可如LA7851 第四脚就只需输入行回扫脉冲行回扫脉冲根据需要选择不同之极性下面分别介绍块之功能和原理

三行扫描芯片

上面已经讲过芯片之几个功能块这里重点讲自动频率-相位调整AFC 电路之工作原理因为该电路之功能对行振荡频率相位之稳定起决定性作用而且广大检修人员对此往往不太了解所以非常有必要讲讲它之分立元件基本电路工作原理

1.自动频率/相位调整电路之重要作用

显示器之自动频率/相位调整电路与电视机自动频率相位调整电路一样区别在于显示器之行扫描频率及相位必须与计算机之行扫描频率及相位同步而电视机之行扫描频率及相位需要与电视台发出之同步信号频率和相位同步它们之原理相同所以这里以电视机之分立元件电路为例进行讲述电视机也好显示器也好为什么需要这个电路呢在场扫描电路中同步脉冲宽度很宽所以均采用同步脉冲直接控制场振荡器而行扫描电路之同步脉冲都很窄这与脉宽很窄之干扰尖脉冲很难区别用一般电路很难滤除干扰脉冲如果采用直接同步方式幅度较大之外来干扰会使同步电路产生错误动作另一方面因为行同步脉冲很窄而行扫描电路多采用开关工作方式由于晶体管之开关效应会使行频脉冲有所延时造成图像在荧光屏上之位置产生偏移现象所以行扫描同步问题需要增加行频自动频率一相位调整电路即AFC 电路

2 自动频率/相位调整电路方块图

自动频率/相位调整电路原理方框图见图1.26 所示图中鉴相器和行频振荡器是行扫描芯片中之主要功能块工作过程行同步脉冲送到鉴相器同时由行输出变压器取出一个逆程脉冲电压经过积分一级积分或两级积分电路得到一个锯齿波电压这锯齿波也送到这个鉴相器两个信号如果相位一致则行同步脉冲之位置就应该正好对准锯齿波斜率较大部分之中点即行扫描逆程之中点则鉴相器直流控制电压没有输出如果两个信号之相位有偏差即同步信号脉冲不处于锯齿波斜坡之中点鉴相器就会输出一个直流控制电压Eafc 这控制电压送到行频振荡器改变行振荡器之振荡频率使行输出锯齿波电流频率和相位也随之改变直至变到同步脉冲正好落在锯齿波斜坡之中点这时鉴相器没有直流控制电压输出行频也就不再改变使同步脉冲与扫描锯齿波永远同相即同步

3. 鉴相器之工作原理

图1.27 PNP 型管鉴相器原理电路

图1.27 是双脉冲平衡型鉴相器之原理电路为PNP 型鉴相管同步脉冲为负极性C4 R4 为积分电路EAFC 为鉴相器输出之直流控制电路送行振荡器电路中R1=R2C1 =C2直流控制电压EAFC 随行同步脉冲到来时之点电压值而定如行同步脉冲来到时点电压为零由C 点正脉冲通过D2 至A 点对C2 充电E 点负脉冲由A 点通过D1 对C1 充电由于C 点和E 点脉冲幅度相同C1 和C2 充电电压相同故F 点没有输出在脉冲间歇期间C1 和C2 放电电流在N 点大小相等方向相反所以N 点没有输出即EAFC电压为零如果行同步脉冲来到时A 点电压为正值EA C1 充电电压为E0 EA C2 充电电压为E0 EA C1 上之电压高于C2 上之电压C1 在N 点之放电电流大于C2 在N 点之放电电流结果电压EAFC 为正反之电压EAFC 为负综上所述如行扫描频率与同步脉冲同频率同相位则同步脉冲正好落在行锯齿波逆程斜坡中央零电位处见图1.28a 控制电压EAFC 为零使行振荡频率不变若行振荡频率偏高, 行锯齿波电流周期短, 使同步脉冲落在行锯齿波逆程斜玻后半段上, 见图1.28b,这时A 点电压为负, 即EAFC 为负, 使行振荡频率降低反之, 行振荡频率偏低, 周期长, 使同步脉冲落在锯齿波逆程斜坡前半段上,,控制电压EAFC 为正, 使行振荡频率升 高如果鉴相器采用NPN 型管同步脉冲为正极性原理电路见

图1.29 NPN 型管鉴相器原理电路图中逆程脉冲为正极性经过R4 C4 积分电路可得到负极性锯齿波通常叫做锯齿波比较信号电路工作原理与上述相同AFC 工作原理见图1.30 所示综合上述工作过程送入鉴相器之同步脉冲与锯齿波比较信号有相位差鉴相器就有相应之电压输出如果行频不对既使开始时相位巧合但经过一段时间后两波形之相位偏差就会越来越大鉴相器就会产生相应之直流控制电压这里还要强调两点第一当行扫描芯片选定后芯片内之鉴相器和行振荡器极性就

确定了因此对同步脉冲和行逆程脉冲之极性就必须选择合适第二有些行扫描芯片需要输送行频锯齿波信号有些芯片内部具有积分电路因此只需输送行逆程脉冲即可

四行推动电路

行推动电路又叫做行激励电路行推动之作用是将行振荡器送出之脉冲方波电压进行

功率放大和整形以便控制行输出管使行输出管按开关方式工作行推动电路为行输出

管提供激励信号图1.30 NPN 型管鉴相器工作原理

1. 行输出管对行推动电路之要求

为了保证行输出管成为压降很低电阻很小之理想开关即完全处于饱和导通状态为了使开通时间缩短必须给行输出管提供足够大之基极电流即满足下式关系为行输出管基极电流为行输出管集电极峰值电流为行输出管直流电流放大倍数如果不够大会使行输出管饱和压降加大即损耗增大行线性变坏如太大截止损耗加大为了使行输出管截止快则必须满足下式关系为行输出管截止时之反向基极电流因此要求推动管也必须按开关方式工作行推动基本电路见图1.31 所示

2. 两种行激励方式

一种激励方式为同性激励又叫同时通断方式即行输出管导通之时候行推动管也导通行输出管截止之时候行推动管也截止这时行推动变压器初次级线圈都处于开路状态, 会感应出很高之电压, 极容易损坏行输出管, 另一种激励方式为反激励, 即行输出管截止之时候行推动管是导通之行输出管导通之时候, 行推动管是截止之, 这种激励方式线圈中不会感应出很高之电动势减小行输出对行振荡器之干扰所以行推动电路都采用这种方式

图1.31 行推动基本电路

3. 采用脉冲变压器耦合有两个优点

其一起隔离作用减少后级对前级之干扰其二起阻抗变换作用可达到满意之匹配效果因为行输出管之基极与发射极之间并联了一个几十欧姆之小电阻有之行输出管将b e 之间并联之小电阻封装在一起输入阻抗很低而脉冲变压器次级绕阻阻抗也很低因此很容易匹配, 这样即提高了行推

动管之放大倍数又能为行输出管提供足够之基极电流

4. 消尖峰网络

因为行推动管在截止瞬间变压器初级线圈感应电压高达几百伏加在集电极上R1C1 组成消尖峰网络用以消除或减小行推动管集电极波形上之尖峰电压以保护行推动管不被损坏

5. 激励功率之调整

因为行输出管激励功率不足会使管子之截止损耗和激励损耗加大有时会烧坏管子行线性也会变坏激励功率太大会加重行推动管之负担而被损坏通常可调整限流电阻R2 之大小或在行输出管基极回路中串入R C 并联网络

6. 行推动电路之工作过程

电路工作过程只给出波形如图1.32 所示该波形是假设电路在理想状态下工作即三极管是理想之开关不考虑电路之暂态工作过程电路只有饱和导通和截止两个状态但在实际电路中三极管不可能是一个理想之开关从开启到导通再到完全饱和总是有一个过渡时间所以脉冲之前沿不可能是垂直之从饱和导通到导通再到截止也是有个过渡时间之这就是所谓脉冲后沿这就加大了管子之功耗另外高频脉冲变压器是电感性元件当三极管工作状态发生变化时必然要产生反电动势在脉冲波形之前沿要产生很高之尖峰电压如不在电路上采取消尖峰措施就容易将管子击穿

图1.32 行推动电路波形图

五行输出电路

行扫描电路是显示器电路之核心而行输出就像人之心脏一样重要只要行输出停止了工作显示器就不能工作了所以它是本节内容中最重要之部分而且是本章内容中最重要之部分为了便于分析问题我们假设行输出管电容器电感线圈都为理想元件行输出管和阻尼管相当一个理想之开关电容器没有介质损耗行偏转线圈相当一个纯电感根据脉冲技术原理电容器两个极板上之电荷是逐渐积累起来之所以电容器两端电压是不能突变之流过电感线圈中之电流也不能突变只能逐渐增大或逐渐减小下面给出行输出之两种基本电路

1. 行输出基本电路特点

行输出电路由大功率晶体开关管阻尼管行逆程谐振电容负载行偏转线圈Ly电源Ec 组成由于晶体管输出阻抗较低所以可把偏转线圈直接接在集电极上而行输出变压器又称逆程变压器或回扫变压器对偏转电流之形成没有多大关系它只是为了在次级得到显示器所需要之各种电压其中最主要之是显像管各极所需要之电压, 包括显像管阳极高压所以它又是一个升压变压器这里需要指出之是有之显示器用两个管子分别来提供锯齿波扫描电流和高压特别是十七英寸以上之大屏幕应用较多逆程谐振电容之接入可方便地调整扫描逆程时间阻尼二极管它相对行输出管可看成反向之理想开关而行输出管则为正向之理想开关行偏转线圈Ly 是一个特殊之电感元件但在高频条件下它之分布电容就不能忽略所以它相当一个大电感和一个小电容并联随计算机之迅速发展对显示器之技术要求越来越高在显像管方面则制造出大屏幕抗静电低辐射平面直角自会聚彩色显像管在电路方面应用了微电脑技术使屏幕显示参数进行数字化控制在行输出电路方面也有很大发展这里给出基本电路, 如图1.33b所示该电路除了具有上述电路特点外还可进行水平枕形失真之调整和水平幅度行幅之调整该电路之工作原理和调整具体过程将在下一章中讲解

2. 行输出工作过程

行输出原理电路和等效电路见图1.34 所示图1.34 行输出原理电路和等效电路行输出工作过程可分为五个阶段1 t1 t2 行输出管工作, 扫描正程后半段由行输出工作原理波形图1.35 可知行输出管基极电压为正行输出管处于饱和导通状态等效电路及线圈Ly 上之电流波形如图1.36 所示行输出电源加在偏转线圈两端流过线圈之电流从零开始并线性增长增长速度与线圈电感量之大小成反比与电源电压大小成正比可用下面积分公式表示iy=∫tty1udt L1式中u 为行偏转线圈上之感应电动势Ly 为偏转线圈电感量当电流线性增长时感应电动势不变等于电源电压EIy = 1 / Ly当t = t2 时扫描电流达到正最大值iypiyp = E / Ly t 2 - t 1= E / Ly Ts / 2图1.35 行输出工作原理波形图图1.36 行输出管工作等效电路及电流波形式中Ts 为扫描正程时间根据回路中流过各元件之电流相等之原理, Iy = Ic , Iyp = IcpIcp 为行输出管集电极最大电流如行输出管原理波形图1 2 所示1 t2 t3 电容器CT 充电扫描逆程前半段根据原理波形图1.35 中图1 可知行输出管基极电压为负值行输出管截止等 效电路及电流电压波形图如图1.37 所示图1.37 电容器充电等效电路及电流电压波形当行输出管截止时电感线圈Ly 中之电流不能突然停止还要继续流通即对电容器CT 充电CT 上之电压上正下负, CT 上之电压越来越高线圈中之电流越来越小当t = t3 时电流减小为零, CT 上之电压达到最大值这个电压同时加在行输出管集电极上电感线圈储存之磁能完全转换成电容器上之电能3 t3 t4 电容器CT 放电, 扫描逆程后半段,电容器CT 通过线圈Ly 放电放电电流对线圈Ly 为反向电流随放电之进行CT 上之电压越来越低线圈Ly 上之电流越来越大当t = t 4 时CT 上之电压为零线圈Ly 上之电流达到反向最大值即Iyp = Icp , 这时电容器上之电能完全转换成线圈中之磁能等效电路及电压电流波见图1.38 所示图1.38 电容器放电等效电路及电压电流波形4 t4 t5 电容器反向充电, Ly CT 自由振荡阶段当t = t4 时, 线圈中电流对电容器CT 反向充电由于充电电流很大高达几个安培所以CT 上之电压很快就会超过电源电压Ec, 当t = t5 时CT 上之反向电压与电源电压相等如果电路中不接二极管D Ly CT 则进入自由振荡阶段电感线圈中磁能和电容器上之电能反复转换电流和电压均按正弦规律变化等效电路和电压电流波形如图1.39 所示图1.39 CT 反向充电等效电路及电压电流波形5 t5 t6 二极管导通, 扫描正程前半段当t = t5 时线圈Ly 中之电流对电容器CT 反向充电当电容器CT 上之电压超过电源电压Ec 时二极管处于正偏置开始导通, 这时线圈中之电流通过电源Ec, 二极管D 导通对电源进行充电充电电流线性变小当t = t6 时Ly中之电流为零, 电源之能量得到了恢复这时行输出管基极电压又为正值开始导通进入第二个周期并周而复始地进行下去等效电路和电压电流波形如图1.40 所示

3 行输出工作五个特点

1 行输出有较高之工作效率

显像管电子束在屏幕上扫描一个周期是由扫描正程和扫描逆程完成之即TH = Ts + Tr式中Ts 为扫描正程Tr 为扫描逆程其时间关系可用示意图表示见图1.41 所示图1.41 行扫描时间关系示意图 由图可看出在一个周期内行输出管只在扫描正程之一半时间内工作扫描电流最大值是扫描电流峰值之一半其能量由电源供给在行输出管工作期间线圈Ly 储存了磁能在阻尼管工作期间完了扫描正程之前半段即屏幕左半屏线圈储存之磁能又还给了电源因此说行输出电路之工作效率是比较高之

2 屏幕扫描左半边由阻尼管完成右半边由行输出管完成扫描电流最大值为Iyp = E / Ly * Ts / 2扫描电流峰值为I yp = 2 E / Ly Ts / 2= E Ts / Ly由上式可看出扫描电流峰值与电源电压成正比与扫描正程时间成正比与偏转线圈电感量成反比当扫描频率不变时Ts 和Ly 都是稳定之电源电压是一个关键参数所以行输出电源在显示器电源中都是独立之均采用很好之稳压电路

3 行输出管集电极峰值电压之形成

在行输出管由饱和进入截止瞬间偏转线圈产生很高之感应电压, 在截止期间对逆程谐振电容进行充电在t = t3 时刻达到最大值可用公式进行计算Ucp = E [ / 2 TH / Tr 1 + 1 ]对电视来说TH = 64 s , Tr = 12 sUcp 7.8E当电源电压E = 110V 时Ucp = 858V对于显示器来说集电极上之峰值电压会随显示模式之变化而变化之当扫描频率升高时集电极上之峰值电压亦随着升高通过计算给出CGA VGA 640X480 SVGA峰值电压值见下表显示器类型行输出电源电压峰值电压峰值电压实测值

CGA 48V 839V 813.6V   VGA 88V 845V 849.8V    SVGA 103V 877V 861.3V不同型号显示器行输出管集电极峰值电压可能不相等但相差不会太大

4 行输出负载

行输出负载是行输出电路之重要组成部分在前面之假设条件下可以认为行输出负载一般系指行偏转线圈但实际上电路中各元件均存在损耗行频越高损耗越大也就不能忽略现在把行输出负载归纳为两个独立之部分组成

1 与行偏转线圈串联之诸元件 行偏转线圈产生锯齿波之主要元件电感量一般为数十微亨行幅调整线圈,调整线圈内磁芯可以改变行幅之大小 行线性调整线圈可以改变图像之非线性失真 枕形变压器次级线圈电感一般为几十微亨S 校正电容减小延伸性失真亦起隔直流作用因为容量比较大对行频信号可认为是短路之在行输出工作过程中Ly 应为上述几个线圈电感量之总和

2 行输出变压器

对于行输出变压器作为行输出之感性负载很多人往往会忽略认为它是一个纯电感元件没有多大损耗, 实际上功耗是相当大之下面较详细地介绍行输出变压器

5 行输出变压器

行输出变压器又叫逆程变压器或回扫变压器Flying Back Transformer, 缩写FBT它与普通行输出变压器不同在于高压线圈分成多段绕制并在各段之间分别接上高压整流二极管即硅堆输出直流高压是经多级整流串联在一起产生之称为一次升压又因为这种行输出变压器之高压线圈和高压整流管与低压线圈被封装在一起所以又称一体化行输出变压器这种行输出变压器之主要优点是体积小可靠性高输出之直流高压稳定使显示器之高压调整率得到显著改善因而可以大大减小显示器在亮度变化时引起之光栅幅度之变化所谓高压调整率就是指显像管电子束电流变化时显像管阳极高压变化大小之百分比通常要求高压调整率在10%以内这时光栅幅度之变化就很小降低行输出高压整流管之内阻是改善高压调整率之理想方法而控制行逆程脉冲之波形就可以降低高压整流管之内阻从而改善高压调整率如果高压内阻太大在电子束电流强弱变化时高压将跟随波动电子束电流增大时高压降低电子束速度随之降低在同样之偏转磁场强度下电子束偏转幅度将增大在电子束电流减小时高压升高电子束速度提高在同样之偏转磁场强度下偏转幅度会减小也就是说当图像在亮暗画面转换时图像幅度将随着变化一体化行输出变压器高压调整率一般10 % 行输出变压器原理图如图1.42A 所示图1.42A 行输出变压器原理图图1.42B 行输出变压器示意图

图中高压整流二极管之数目随行输出变压器不同型号而异一般为4 8 个二极管减少对其耐压要求升高, 但是内阻减小行输出变压器在行扫描期间即行输出管截止时初级线圈有很高之感应电压通过变压器耦合作用在次级线圈中分别感应出不同之电压高压线圈获得高压脉冲经整流滤波得到显像管所需要之阳极高压22 34kV 14 英寸21 英寸阳极高压逐渐增高聚焦电压加速极电压其余次级线圈根据电路需要获得相应之脉冲电压行输出变压器之工作状态是否良好对显示器之图像质量影响非常大在检修工作中常常会遇到行输出变压器质量不好而造成图像失真严重时行输出不能工作, 如果没有备件显示器就不能修复比如一台COMPAQ420 显示器行输出变压器初级线圈之电感为0.846mH 由于初级线圈有局部短路现象电感变为0.772mH 这时行输出电源电压由90V 下降到50V 加电十几分钟行输出管发热烫手行输出变压器烧坏甚至冒烟使行输出不能工作更换行输出变压器工作才好通过此例可说明了解并掌握行输出变压器基本参数非常重要现将行输出变压器有关参数简述如下

1 初级线圈在行扫描正程期间和偏转线圈一样有锯齿波电流通过最大电流为偏转电流之0.2 0.5 倍在行管工作期间初级线圈是电源供电必经之路有300700mA 之直流电流通过所以线圈漆包线直径不够大绝缘性能不好就会造成局部短路而废掉变压器

2 阳极高压H-V 在前面已作过详细介绍但有一点还要说明即阳极高压是不能随意调整之因为每只显像管高压是有限制之太高射线加强对人之健康不利并会降低显像管和元器件寿命还可能发生高压保护而关断高压但也不能太低太低行幅加大甚至超过满屏屏幕变暗严重时看不见图像

3 聚焦电压一般为5 8kV 高压包内装有电位器旋钮在高压包侧面上边调整电位器可改善显像管聚焦

4 加速极电压一般为250 500V 高压包内装有电位器旋钮在高压包侧面下边调整电位器可以改变屏幕背景亮度和图像亮度行输出变压器外形结构