康佳34006620-KIP+L150I14C1-01自制电源原理与维修.ppt

康佳自制电源KIP L150I14C1 01 编号34006620版本号35014435 PFC电路 背光电路 EMI电路 12V输出变压器 PFC电感 背光功率管 电源板正面识别图 EEFL升压变压器 驱动 PFC电路 产生12V电路 12V输出电路 背光功率放大电路 背光控制芯片OZ9976 多种保护控制芯片 PFC控制芯片FAN7530 FSQ0465电源芯片 电源板背面识别图 34006620 KIP L150I14C1 01 是康佳集团2009年11月份研发生产的一款二合一电源 总功率150W 效率达到90 以上 适用于32 37 12 14条EEFL灯管的LCD屏 这款电源凭着低成本 高效率 小体积 迅速在多款电视上使用 由于PFC和背光电路都使用了零电流软开关技术 提高工作效率 PFC电压直接升至高压的模式 大大减少中间转换损耗 变压器驱动背光 脉冲调宽同时调频等新技术 都使得效率得到了提高 但增加了维修难度 所以我们学习好这款电源的技术 以后对学习其它电源有很大的帮助 一 电源简介 二 电源主要特点 电源主要特点 就是降低功耗和成本 一 只有一组12V电源输出 没有5VSTB 二 直接从PFC400V升到1600V背光高压以前模式400V24V1600V Vpp 3200V 现在模式400V1600V目的减少转换损耗 开关损耗 整流损耗 减少变压器匝数 铜损 铁损 三 体积小 元件少 从而降低成本和故障率 降压 升压 升压 三 电源框图 第1节 FAN7530功能描述 1 低总谐波失真 THD 2 精确调节输出过电压保护3 反馈开路保护和禁用功能4 零电流检测器5 150 s的内部启动定时器6 MOSFET的过电流保护7 欠压锁定 以及3 5V滞后8 低启动电流 仅用40 A 和工作电流 1 5mA 9 图腾柱输出 高于13V电压钳位10 500 800mA的峰值栅极驱动电流 引脚配置 顶视图 四 电源模块FAN7530原理 FAN7530是一个简单和高性能有源主动式功率因数校正芯片 体积小 外部元件少和低功耗 该芯片升压控制器应用了临界传导模式 CRM 管理 它使用脉宽调制电压模式和内部斜坡信号与误差放大器比较产生控制MOS管的关断信号 如右图 升压型PFC控制模式是按电流方式来区分 共分为三种 1 电流连续型2 电流临界型3 电流断续型 第二节 工作模式 由于CRM电压模式的PFC控制器不需要整流交流线路电压信息 这样可以节省在输入电压传感网络所需的功率损耗 FAN7530提供多种保护功能 如 过电压保护 反馈开路保护 过流保护 欠压锁定保护 为了防止空载失控状况 采用1脚禁用功能脚 当电压低于0 45V或电流小于65 A保护 芯片电源供电脚或输出栅极驱动都加装了钳位电路 限制了MOSFET管的功率范围 大大地提高了系统的运行可靠性 由于使用了零电流技术 总谐波失真比传统的CRM升压功率因数校正的电路要低 第三节 FAN7530优点 第四节 FAN7530引脚定义 第五节 内部框图 PFC电压反馈输入脚 INT 输入误差电压信号 一路进入Gm误差放大器反相输入端 与该放大器同相输入端2 5V基准电压比较放大 输出误差电压放大信号 由IC 脚外接滤波电路进行电压补偿 另一路进入上边过压保护 OVP 比较器同相输入端和下边禁止 Disable 比较器反相输入端 其中过压保护 OVP 比较器有2 675V的门槛电压和0 175V滞后时间 当同相输入端电压高于反相输入端的门槛电压时 该放大器输出高电平 控制驱动输出低电平 大功率MOS管截止 当输出电压下降到低于2 5V时 比较从新翻转 MOS管导通 下边禁止 Disable 比较器有0 45V的门槛电压和100mV的滞后时间 当反相输入端电压低于0 35V时 比较器输出高电平禁止该IC工作 电压高于0 45V时比较器翻转 IC从新工作 第六节 部分电路讲解 1 电压反馈电路 2 零电流检测电路零电流检测器 ZCD 是控制MOS管的软开关 当升压电感电流达到零时 由电感辅助绕组耦合零电流信号到ZCD引脚 如果该脚电压高于去1 5V时 零电流检测器输出低电位 触发器进入保待状态 直到电压低于1 4V时 零电流比较器输出高电平 触发器翻转为低电平 MOS管导通 ZCD脚内部有高于6 7V钳位电路和低于0 65V钳位电路 如果该驱动器的输出截止信号过长 超过驱动器输出的下降沿150 s 这150 s定时器产生一个MOS管导通信号 高于6 7V钳位 磁能转电能时零电流方向 电感磁能转为电能的电流方向 低于0 6V钳位电路 3 锯齿波发生器电路 电压误差放大器输出的误差信号和锯齿波发生器的信号进行比较 以确定MOS管的关断情况 而该锯齿波发生器的锯齿坡斜度是通过MOT脚外接电阻来设定 该脚电压为2 9V时 电流按斜率正比于的电流流出 由于内部斜坡信号电压偏置为1 0V 所以在IC 脚 COMP脚 电压为1V时 MOS管占空比最小 即导通时间最短 在COMP脚电压为5V时 MOS管占空比最大 即导通时间最长 电压COMP脚低于1V时 驱动器输出被关闭 据以上所述内部锯齿斜度的设定 是通过外接电阻来确定 从而可确定MOS管的最大导通时间和最大导通时间里 升压电感所需的最低输入市电电压或最大输出功率等 误差电压信号 锯齿波发生器 1V偏压 2 3 4 过电流保护电路MOS管导通时的电流通过S极与外接电阻到地 电流大小经电阻转化为电压信号 传给CS 电流保护 引脚 IC内部RC 40K和8pF 积分电路过滤开关30MHz以上噪声干扰 防止误动作 当CS脚电压高于0 8V时 过流保护比较器产生高电平保护信号 MOS管截止 RC低通滤波器 过电流比较器 5 驱动输出电路 FAN7530内部包含一个图腾柱输出级 直接驱动功率MOS管 或门输入端全部为低电平信号时 或门输出端为低电平 上边P MOS管导通 下边N MOS管截止 给外接MOS管加上电压 MOS管导通 当或门输入端任何一路为高电平时 或门输出端为高电平 上边P MOS管截止 下边N MOS管导通 给外接MOS管放电 MOS管截止 驱动器输出电流在 500 800mA的峰值电流之间 如果Vcc电压高于13V时 输出电压被内部齐纳二极管钳位至13V 以保护MOS管栅极被击穿 两个MOS管栅极与源漏极相连 构成图腾柱驱动输出电路 6 电压锁定电路 当IC供电脚VCC电压达到12V门槛电压时 内部门槛比较器翻转 输出低电位 此时或非门两个输入端都为低电位 输出高电位 电源内部开关闭合 电源开始启动 如果Vcc电压下降低于8 5V 内部门槛比较器翻转输出高电平 内部开关打开 电源停止工作 所以只要工作电压工作后不低于8 5V 都可以工作 条件是电压必须低于内部齐纳二极管的电压 否则齐纳二极管击穿 IC损坏 低电位 正常 高电位 禁止 齐纳二极管 20V 功率开关管电路 电源供电脚 PFC电压取样电路 PFC电感副绕组 提供零电流 1 PFC电路模块 五 电路图讲解 2 12V电源电路 输入 120 400V 欠压保护电路 右图红色圆圈内的电路RW902RW903RW904RW907构成电压取样电路 只要市电电压高于 90V 120V QW901导通 QW902截止 整个电路没有作用 当市电电压低于 90V QW901截止 QW902导通 NW901 脚被钳位0V IC停止工作 没有12V输出 起到欠压保护作用 变压器绕组输出电压 3 VCC供电钳位电路 电路中QW903实物没装 RW914装上 如下等效电路图所示 副绕组交流电压的高低 由12V负载轻重来决定 负载最重 输出的交流电压越高 反之越低 DW904CW911整流滤波后 经RW905DW902ZW901最高钳位在16 7V 即输出电压为0 16 7V 注意这里就不是稳压电路 4 FSQ0465电路 其实FSQ0465与FSQ0765内部结构是一样的 只是前者04为40W 后者07为70W 按原理分析 大功率应可以代用小功率的电源膜块 但实际不能用FSQ0765直接代换FSQ0465 代用后电源指示灯会跳动 带不起负载 经电路对比 发现IC 脚外接电阻不同 一个为12K 一个为18K 如急需用FSQ0765代用FSQ0465 需把18K改为12K 电源副绕组 FSQ0465 FSQ0765 变压器输出12V 5 12V稳压电路 如下图实物未装部分 是待机降压部分 当主板CPU发出低电平待机指令 QW954截止 QW953导通 ZW951反向导通 TL431被旁路 电流从电源经RW959光耦 NW950 ZW951QW953CE极到地 输出电压下降为6V 实现待机降耗功能 当主板CPU发出高电平开机指令 QW954导通 QW953截止 整个红线部分失效 RW954RW956RW957对电源分压 TL431把误差电压信号转化成电流信号控制光耦的发光量 输出电压越高 光耦发光量就越大 而反控电源MOS管导通时间缩短 输出12V电压下降 达到连续稳压作用 CPU发出低电平待机 12 16 7V 6 PFC Vcc控制电路 CPU发出高电平开机指令时 Q953导通 光耦 N952 导通 Q951导通 电源经Q951EC极给FAN7530供电 PFC电路工作 Vac升压到400V 维修时测大电容电压 可以判断PFC电路有没有工作 如没有工作 首先查这电路有没有给PFC Vcc电源供电 7 背光电源 Vin12 控制 由R914R915R916R917R907R919分压 CW905滤波 和TL431组成对PFC电压检测 当电压达到400V时 TL431R端2 5V TL431导通 光耦导通 Q956导通 12V经Q956EC极到Vin 12V 给背光IC供电 因而产生背光 背光间接控制如下图 易损坏 无背光 8 背光功率放大部分 T751Q751Q752组成D类电压型放大电路 T751耦合变压器主要起信号耦合与冷热地隔离作用 由OZ9976内部MOS管驱动T751工作 C709隔直电容 D704D705保护二极管 Q751Q752级成推挽拓扑输出 与C751T750构成半桥串联谐振电路 分别由T751变压器输出的两个绕组驱动 用接同名端不同的方法 实现一个导通一个截止 Q752MOS管最大耐压为600V 所以C752容量不能过小 否则在Q752截止时 变压器反冲电压击穿Q752DS极 用变压器耦合 要注意变压器偏磁 磁饱和 分布电容 铁损等 驱动信号波形 EEFL灯管 9 背光高压部分电路 右图根据变压器的同名端 得到电流流向示意图 绿色线为电流正半周走向线 电流从变压器 脚流出 经并联灯管到变压器 脚流入 脚流出 经R788R789R790R791到电源地 由电源地经R780R781R782R783到 脚 完成整个电流正半周过程 反之亦然 所以从两组电阻得到的电流波形大小相等 相位相反 同样由分压电容分压得到的电压波形大小相等 相位相反 10 灯管过压保护电路 如下图变压器输出高压 由C1与C2分压得到图A与图B波形 大小相等 相位相反 那么一正一负叠加 输出为0V 如图C 这种说法是错误的 图A 图B 图C 错误原因是我们没有注意到二极管的存在 交流电压经二极管半波整流 正半周通过 负半周截止 两个电压信号在输出端合成 刚好得到一个全波电压信号 能准确反映正半周与负半周的电压信号信息 如图A 蓝色线绕组电压经半波整流后 得到图B 经RC滤波电路 平滑的电压信号输入U701 脚 当反馈电压变大或变小时 通过控制MOS管的占空比 而达到微调背光的目的 当输入VSEN电压大于3V时 驱动停止输出 无光 图A 图B 半波整流 输出信号叠加 RC积分电路 由于IC输入阻抗高所以加R712给C707放电回路 输入IC 脚过压保护脚 高压取样的整个过程 11 高压不平衡保护 VCS1与VCS2分别输入大小相等 相位相反的高压反馈信号 经C712与C715耦合叠加 输出电压接近0V 如右图 如果两个输出电压不平衡 叠加后的交流电压就变大 经D707C716整流滤波 直流电压也大 当这个误差电压大于反相输入端1V电压时 运放输出端开始翻转 由于D708R730正反馈的作用 使运放快速翻转为高电平5V 这时高电平信号经D706R724到OZ9976 脚过压保护脚 IC进入保护状态 高电平也同时加到Q702基极 Q702导通 Q703导通 5V电压经Q703R728给C714充电 当C714电压大于3V时 IC进入保护状态 波形叠加波形图 叠加后电压波形 12 灯管电流不平衡保护 如右图 背光工作时的电流如红色线所示 电流从变压器上边绕组高端流出 经灯管到变压器下边绕组低端流入 从下边变压器高端流出 经R2到电源地 此时产生上正下负电压 电流又从电源地经R1到上边变压器低端 此时产生上负下正电压 R1与R2整个电流与时间波形图如下 两个波形分别由R716R717取样 幅度大小相等 相位相反 所以得到相加的结果为零 反相输入端电压U1 5 1 200 43 0 9V 而平时由于电流是正负平衡 所以同相端为0V比反相端低 比较器输出为低电平 Q701截止 电流不平衡保护电路等于没用 由于其它原因造成两个电流不相等 相差的电压经D702与C710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U2 U1时 比较翻转 Q701导通 OZ9976 脚电位被拉低而保护 13 灯管电源反馈脚 过流保护 欠流保护 浪涌电流调整 同上例 由两组电阻取样出的电流信号 分别送到D701内部两个二极管 注意两个二极管的接法同上例不一样 所以结果也不一样 如图 两组电流信号是先经过半波整流 后叠加 R714R713C708组成RC积分电路 积分时间常数由于RC积分数比较小 所以这电路只能滤除1MHz以上的高频干扰 并不能完全平滑这个电流取样信号 当灯管电流过大时 取样得到电流信号的平均值也增大 大于1 5V时保护 同样 电流信号小于0 5V保护 U701 脚还有浪涌电流调整功能 即背光稳定功能 当电流增大时 通过调整背光谐振频率 达到控制背光的目的 六 常见故障表 故障1 开机指示灯闪 分析与维修 首先测输出12V电压 发现指示灯跳动时 电压也在5V 12V之间跳动 NW901 FSQ0465 供电 脚电压也在7V 14V跳动 NW901 脚低于8V时IC停止工作 输出电压下降 当NW901 脚电压上升到12V时 IC从新开始工作 输出电压上升 故有以上故障现象 怀疑UF901 PFCIC 供电脚把NW901供电脚电压拉低 空开Q951供电开关 故障依旧 查RW905RW906RW909电阻没有变值 短路低压保护控制管QW902GS极和代换NW901DW904CW911元件故障依旧 维修进入无头绪状态 把12V外接负载断开 12V正常 一接负载电源马上跳动 说明电源带载能力差 开始怀疑尖峰吸收电路 代换DW907 故障排除 测二极管反向电阻为80K 如图1 电源IC导通时 电流经变压器 开关管到地 红色实线为电流流向线 此时是电源向变压器储能期间 由于变压器产生很强的自感应电动势 阻碍电流迅速增加 DW901正处于反向偏置无电流流过 当电源IC截止时 自感应高压经DW901向CW915充电 吸收尖峰电压 保护电源开关管 虑线为吸收尖峰电压的电流流向 图2是DW901损坏后的等效图 好像在二极管上并联一个电阻 当开关管导通时 电源向变压器储能 本来储能供给负载使用 而现在经过电阻泄掉能量 导致带载能力差 也可以用谐振原理解释 由于电阻减小使谐振Q值下降 所以带载能力差 总结 出现同样的故障现象 先查其它电路 后考虑尖峰吸收电路 虽然此电路坏的概率不高 必要时进行测量或代换 在34005565电源应特别注意此电路 图1 图2 故障2 背光闪动 放几分钟会烧背光MOS管Q751Q752 分析与维修 首先查过压保护电路 把IC 脚与地短路 开机有稳定背光 但背光有的过亮 嗅到高压放电产生负离子嗅味 且有轻微叫声 测反馈电压频率为50KHz 比正常时60KHz低很多 背光MOS管温升快 由于此高频频率是由背光ICCT脚设定 所以围绕频率不对进行维修 查R704R705C705正常 Vref脚5V Vin脚12V 更换IC故障依旧 扩大维修范围 查IC 脚外围电路 背光驱动电路 并联灯管回流电阻 增大灯管电流 无果 空开Q701故障消失 说明故障在灯管过流检测电路 逐一查找 发现C710断裂 更换试机 背光正常 从新测量灯管频率为61KHz 如右图 背光工作时的电流如红色线所示 当电流从上边变压器高端流出 经灯管到下边变压器低端流入 从下边变压器高端流出 经R2到电源地 此时产生上正下负电压 电流又从电源地经R1到上边变压器低端 此时产生上负下正电压 R1与R2整个电流与时间波形图如下 两个波形分别由R716R717取样 幅度大小相等 相位相反 所以得到相加的结果为零 反相输入端电压U1 5 1 200 43 0 9V 而平时由于电流是正负平衡 所以同相端为0V比反相端低 比较器输出为低电平 Q701截止 电流不平衡保护电路等于没用 由于其它原因造成两个电流不相等 相差的电压经D702与C710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U2 U1时 比较器翻转 Q701导通 OZ9976 脚电位被拉低 本例正是由于C710失效 无法对误差信号滤波 造成高频脉冲波串入 经