海信平板电视维修技术第一章：平板电视原理

目录导读
1-1整机系统框图
1-1-1 整机电路组成单元
1-1-2 整机电路单元实物图
1-2 电源/背光驱动电路系统框图
1-2-1 电源板电路框图
1-2-2 电源板实物照片
1-2-3背光驱动板电路框图
1-3 主板/3D模块系统框图
1-3-1 主板电路框图
1-3-2 主板实物照片
1-3-3 主芯片内部架构（一例）
1-3-4 3D模块系统框图
1-4 PCBI(液晶模组)系统框图
1-4-1 PCBI构成示意图
1-4-2 PCBI电路框图
1-4-3 TCON电路框图
1-4-4 PCBI原理说明
1-4-5 TCON实物照片
1-5 信号处理流程
1-5-1整机视频信号处理单元及信号流程
1-5-2 整机音频信号处理单元及信号流程
1-6 平板电视的软件系统
1-6-1整机软件系统框图
1-6-2 人机交互流程
1-6-3 开机流程
1-6-4 程序及数据存储

以下内容为正文
1-1整机系统框图
1-1-1 整机电路组成单元


平板电视机芯构成概述
如上面架构图所示，平板电视机芯基本由电源板＋背光驱动板、主板＋功能板（3D/120Hz等）、显示屏(TCON＋PCBI)、控制接口板（遥控板、按键板、3D同步发射板、WIFI/蓝牙等射频板）等几部分组成。

电源板＋背光驱动板：对于LED背光海信自制屏，电源与背光驱动通常在一块板子上。对于外购屏，通常是屏自带驱动。主板＋功能板：对于大部分产品，一般只有一块主板来完成信号处理任务，但在整机具有某些附加功能或新功能出现时为了主板的通用化考虑往往采用主板＋功能板的实现方式，此功能板实现附加的功能，如60—120Hz转换；2D/3D功能转换；MEMC功能等，有时此部分电路也可以放在TCON板上。

显示屏：显示屏目前主要是液晶屏，由TCON＋液晶组件构成，其详细构成与原理后面章节有介绍。

控制接口板：指出上述电源/主板/屏三大类其它的小板，主要有以下几类。

遥控板：有红外遥控接收板和射频（RF）遥控接收板。

按键板：有机械按键板和触摸按键板。3D同步信号发射板：有红外方式和射频（RF）方式，射频方式通常与RF射频遥控接收板或蓝牙模块整合在一起。WIFI：无线网络模块（WIFI），按工作频率分为2.4G/5G和兼容型。蓝牙模块：一般是通用蓝牙协议，可以支持普通蓝牙设备，如鼠标/键盘/3D眼镜/遥控器/无线音频设备等。

其他：少数特殊模块，如灯效板

1-1-2 整机电路单元实物图（家电维修资料网提示：下图是以某型号LED背光3D液晶电视内部照片为例说明）


1-2电源/背光驱动电路系统框图
1-2-1  电源板电路框图

不同机型电源方案有多种情况：
1、CCFL机型26寸及以上都带有待机电源；LED产品目前40寸及以上才有待机电源，后续全部产品都无待机电源，待机功能实现由主板完成。2、PFC电路：按国标规定75W以下设备不需PFC电路，目前40寸以下产品功耗可以做到75W以内，随着技术的进步，后续这个范围会不断向大尺寸扩展这个范围会不断向大尺寸扩展。

1-2-1  电源板电路框图
电源架构：目前平板电视背光基本都已过渡到LED背光方式。其电源架构主要有以下几种：1、大尺寸产品：又分为两种情况。
A、早期产品：待机电源（5V/1A、反激）+PFC电路+主电源（机芯/背光、LLC架构），机芯电源接口为13pin。
B、后期产品：PFC电路+ 机芯电源（反激）+背光电源（反激或LLC）+背光驱动（自制模组），其中如果不是自制驱动，则背光电源输出标准24V。机芯电源接口为10pin。
2、中小尺寸产品
基本架构：整机功率小于75W，因此无PFC，单反激电路＋背光驱动，机芯电源接口为10pin。随着LED效率的提高，整机背光的功耗越来越低，此架构逐渐由中小尺寸向中大尺寸拓展。待机功能：后期产品取消了待机电源，主板电源接口（10pin）中尽管有待机控制信号，但是对于中小尺寸产品，电源板可能并不使用该信号对于大尺寸产品此信号用来关闭PFC及背光驱动电源按照目前要求整机待机功耗源板可能并不使用该信号；对于大尺寸产品，此信号用来关闭PFC及背光驱动电源。按照目前要求，整机待机功耗必须小于0.5W，这时对应12V输出约10mA。

1-2-2  电源板实物照片


1-2-3  LED背光驱动电路框图
下图是Boost 升压方式LED驱动典型电路框图（目前主流方式）

注1：由于LED的工作电压具有离散性（3V~3.6V左右），使得同一产品灯条电压也各不相同，需要驱动电路自动适用，具有恒流源特性。因此，目前驱动电路一般采用Boost升压方式来自动跟踪灯条电压。
注2：为了保证光学性能一致，LED的调光不是采用改变LED的工作电流，而是改变LED在一个周期内的导通时间来实现一般此工作周期为120而是改变LED在一个周期内的导通时间来实现。一般此工作周期为120——300Hz，占空比从10%~100% 。
注3：驱动电路会检测灯条的工作电压和工作电流，一旦发现异常会关闭驱动输出。导致异常的原因一般有开路（灯条线断、LED烧毁），短路（灯条击穿短路、连接线破损短路）等。

1-3主板/3D模块系统框图
1-3-1  主板电路框图


1-3-2  主板实物照片


1-3-3  主芯片内部架构（一例）


1-3主板/3D模块系统框图
1-3-4  3D模块系统框图

说明：目前3D电视主要有两种实现方式，PR和SG方式。
1、PR方式：左右眼图像的显示在屏幕端是通过奇偶行分别显示，但奇偶行的出射光线偏振角是互相垂直的；眼镜端是通过偏振方向垂直的偏振片来分离屏幕的奇偶行即左右眼图像。PR方式的信号处理是IC内部完成的，外围不需要特殊电路。
2、SG方式：利用120Hz或240Hz的液晶屏左右眼的图像显示采用分时方式即一场左眼一场右眼；眼镜端采用可控制透过光2、SG方式：利用120Hz或240Hz的液晶屏，左右眼的图像显示采用分时方式，即场左眼场右眼；眼镜端采用可控制透过光线的液晶片，利用红外或射频传输的同步信号，眼镜与屏幕同步切换左右眼图像。SG方式需要增加部分电路来实现较好的立体显示效果，主要有同步信号产生、发射电路，为提高左右眼的分离度，有时还要控制背光电路的开关。

SG方式3D模块工作原理说明
由于PR方式电路与普通2D产品没有差异，信号处理都在芯片内部完成，在此不作描述。下面是SG方式的工作原理。
信号处理：3D视频信号格式有左右半场、上下半场、行间隔等几种模式，在SG的3D显示模式下，TCON芯片将输入信号转换成左-右-左-右的场间隔模式，并将此场同步信号作为3D显示的左右眼同步信号发射给3D眼镜，使眼镜的左右液晶片同步开关，实现左右眼的图像分离，在人的大脑内合成3D影像。
同步信号传输对于SG方式的3D显示 眼镜必须与电视主机同步切换才能实现稳定的3D图像观看
目前同步信号的传输有两种方式：红外传输和射频传输。
红外传输：将3D同步信号调制到38KHz的同步脉冲上，通过红外发光二极管发射给3D眼镜，3D眼镜利用红外接收头还原3D同步脉冲，其过程与红外遥控发射接收类似。
射频传输：将同步信号转换成数字信号，并调制到2.4G的射频上来传递同步信号，与蓝牙等传输方式类似。
背光控制：由于液晶屏有一定的响应时间，以上方式显示左右眼两场视频信号时，两场会出现图像的相互串扰，影响3D显示效果，为了改善这种状况，需要将液晶屏的背光分区域控制，提高左右眼分离度。实现方法：由TCON电路的MCU将3D同步信号转换成背光的分区控制信号，使背光跟随左右眼两场信号的刷新而同步开关。此控制信号由TCON板传递至背光驱动板或由背光驱动板上的MCU从主板来的场同步信号分离而来。

1-4 PCBI（液晶模组）系统框图
1-4-1  PCBI构成示意图


1-4-2  PCBI电路框图


1-4 PCBI（液晶模组）系统框图


1-4-4  PCBI原理说明
组成：PCBI一般由液晶面板（CELL）、Gate COF（行驱动电路）和Source COF（列驱动电路）+Source板组成，参见本节示意图。它和TCON板一起构成液晶显示屏组件。

功能：TCON电路和PCBI的功能是将主板来的LVDS格式的数字RGB信号转换成驱动液晶面板的特定驱动信号。其中：[Page]
TCON电路基本功能：输入为主板来的LVDS格式的数字RGB信号和12V电源，输出为Gate COF和Source COF所需要的各种时钟信号、miniLVDSRGB信号和需要的电源大致分为三部分时钟产生（从LVDS分离出各种时钟信号和需要的电源。大致分为三部分：时钟产生（从LVDS分离出各种时钟及miniLVDS）；GAMMA信号产生；驱动电源转换（将12V转换成Gate COF和Source COF 所需的3.3V、7V 、17V、30V、-6V等各种电源）。
TCON附加功能：上面所述是TCON的基本功能，此外目前TCON一般还具有其它一些附加功能：1、60Hz—120Hz转换；2、MEMC功能；3、3D信号处理及3D背光控制理及3D背光控制。
Source板：是TCON与Gate COF和Source COF的转接板，完成信号分配和转接功能，有时和TCON集成于一体，形成X+C架构。Gate COF功能：电路位于连接在液晶面板上的柔性PCB上，其产生将液晶面板上的TFT单元逐行打开所需驱动信号，根据分辨率的不同具有多片，位于液晶面板的侧面于液晶面板的侧面。Source COF功能：电路位于连接在液晶面板上的柔性PCB上，其产生驱动液晶面板每行TFT单元所需的灰阶电压，根据分辨率的不同具有多片，位于液晶面板的上方，在Source板和液晶面板之间。
液晶面板CELL功能：CELL是由二层玻璃基板夹住液晶组成的，形成一个平行板电容器，通过嵌入在下玻璃基板上的TFT对这个电容器和内置的存储电行板电容器，通过嵌入在下玻璃基板上的TFT对这个电容器和内置的存储电容充电，维持每幅图像所需要的电压直到下一幅画面更新。

1-4-5 TCON实物照片


1-5-1 整机视频信号处理单元及信号流程


1-5-1 整机视频信号处理单元及信号流程
视频信号处理流程说明
信号输入：视频信号的输入分模拟、数字两种方式，其来源有AV接口和模拟电视的模拟视频输入、VGA/高清分量的模拟视频输入HDMI接口数字视频数字电视的数字视频网络或USB接口的流媒体视频信号目前以上信号的处理除电视接收的高输入、HDMI接口数字视频、数字电视的数字视频、网络或USB接口的流媒体视频信号。目前以上信号的处理除电视接收的高频头部分外基本都集成于主芯片中，如上图中虚线框内部分。

复合视频信号输入：来自AV输入、模拟电视解码的视频信号，分PAL/NTSC/SECAM三种制式，经AD转换成数字信号，再经视频解码器转换成分量数字视频信号。

VGA/高清分量的模拟视频输入：经AD转换成分量数字视频信号待处理。

HDMI接口数字视频：经解码后还原成分量数字视频信号待处理。

数字电视的数字视频、网络或USB接口的流媒体视频信号：此来源流媒体一般都是压缩格式的视频信号，如MPEG2/4、AVS等，通过主芯片内的DSP解码成分量数字视频信号。

视频信号处理：各个来源输入的视频信号转换成分量数字视频信号后，进行整机核心的图像处理，如亮度/对比度/色度调整、缩放处理、OSD屏显叠加等。此过程需要使用存储器SDRAM进行图像数据暂存，因此SDRAM的故障会导致图像异常。

信号输出：处理后的数字视频信号编码成LVDS格式输出到显示屏。（注：AV输出的复合视频信号，未经数模转换和图像处理，仅是AV输入或模拟电视解调后的视频信号转出。）

1-5-2  整机音频信号处理单元及信号流程

音频信号处理流程说明
信号输入：音频信号的输入分模拟、数字两种方式，其来源有AV接口的模拟输入、HDMI接口数字音频、模拟/数字电视的音频解码、网络或USB接口的流媒体音频信号。频解码、网络或USB接口的流媒体音频信号。

模拟音频输入：来自AV、高清分量、VGA的音频信号，信号幅度一般在500mV有效值左右，最大2V。通过A/D转化成数字信号进行处理。

HDMI接口数字音频：有立体声、多声道环绕声等多种格式，在主芯片内完成解码，还原成普通数字音频信号。

模拟/数字电视音频：目前各芯片方案都已将中频后的电视信号在主芯片内完成解码，并转换成数字音频信号。

网络、USB接口的流媒体音频：此音频流媒体一般都是压缩格式的音频信号，如MP3等，通过主芯片内的DSP解码成普通数字网络、US接口的流媒体音频：此音频流媒体般都是压缩格式的音频信号，如3等，通过主芯片内的S解码成普通数字音频信号。

信号处理：信号处理由主芯片内置的数字音频DSP完成，主要包括音调、平衡、音量、音效（环绕声）等。

信号输出：处理后的数字音频信号分别送至扬声器、AV/耳机输出、光纤/同轴输出。

输出至扬声器：如果功放为数字功放，则输出I2S格式的数字音频信号。

输出至AV/耳机：将数字音频信号转换为模拟信号输出。

输出至光纤/同轴：此两种接口的音频信号格式都为SPDIF，同轴输出为0.5V的数字信号，光纤为数字音频调制过的光信号。（注：对于从数字电视、流媒体等信号来的AC-3、DTS等环绕声编码的音频信号，可以不经主芯片的DSP处理直接从此端口输出供用户外接环绕声功放使用，该操作可以在用户菜单中设置。）

音频功放：目前平板产品所用音频功放基本都是CLASS D或数字功放，在8欧姆扬声器上输出功率视电源电压（12V~18V）从8W~15W。

静音电路：为防止电源上电/掉电瞬间功放产生噪声，主板一般都加有静音电路，如果此电路出现问题，会出现无声或失真、噪声等现象。

1-6 平板电视的软件系统
1-6-1 整机软件系统框图


1-6-2 人机交互流程


1-6-3 开机流程


1-6-4 程序及数据存储
E2ROM：寿命长、容量小，保存频繁读写的数据。容量大寿命稍短保存程序或不经常读写的用户数据FLASH：容量大，寿命稍短，保存程序或不经常读写的用户数据。·
数据种类：
1）工厂数据  白平衡，音响曲线，伽马曲线等
2）频道信息、声音/图像数据频道搜索结果、音调特性/图像亮度/对比度/色度自定义值
3）用户环境数据保存用户的操作结果，断电或开机后自动恢复
4）其他：EDID（VGA/HDMI）：HDCP密钥、（HDMI）
以上1）、2）可放置于E2ROM或FLASH中；3）、4）通常置于E2ROM中，现在也有部分机型置于FLASH中。

未完，待续...