TCL2918电源维修﹑分析与探讨.doc

TCL2918电源维修分析与探讨一台TCL2918电视机使用了4年半后在正常观看中熄灭,随后三无.初步判断是开关电源过载烧坏,打开通电测量桥整后储能电解(C806)有280V直流电压,仔细辨别发现果然电源变压器初级绕组对地尖峰吸收瓷片电容C816以裂成两半(如右图),一半已不知去向，并把相对的铝散热器上打出一个黑色印记。观察此电容470P/1.6KV耐压明显偏小,通常此电容耐压应在2KV,替换之.通常此电容损坏不至于三无,再检查热地其他半导体元件.该机器使用的是日本三肯电源芯片STR-F6656.此芯片第4脚是供电脚,在4脚电压低于15V是不工作的,1517V的时候是轻负载低占空比工作，1718V是全负载工作状态，大于18V芯片保护.检查发现给DCDC电源控制芯片供电的D807 / 16V稳压二极管击穿,并且连带的稳压供电三极管Q801(2SC4973)的CB,BE结击穿.无法提供F6656正常工作电源,导致电源不起振.查阅2SC4973的参数发现:Vcbo=230V,Vceo=230V,Vebo=5V,Ic=1A,Ib=0.1A,Pc=2W.由于手头没有相一致的型号代换,便找了个常用做行推动和视放输出的三极管2SC54544替代，其参数是: Vcbo=300V,Vceo=300V,Vebo=7V,Ic=100mA,Ib=50mA,Pc=2W.决定这样代换是基于以下几点: Vcbo,Vceo,Vebo均大于原管,在无散热片时集电极耗散功率Pc相等，由于STR-F6656的正常工作电流仅30mA,所以2SC4544的Ic=100mA应该是能满足其要求的.再替换一个16V的稳压二极管便基本无明显故障,准备开机了.由于用户房间比较狭小,笔者将其机心整个拆除,仅仅带机心线路板回实验室维修，这就牵涉到开机如何让开关电源工作在重负载条件下的问题.本人使用的方法是拆除行推动变压器或行推动管,目的是使行场电路在没接显象管的时候不工作.另外高压嘴吸盘最好用纸包裹一下,主要是防止高压嘴上的绝缘油弄脏别的地方. 再用一个220V100W的灯泡并联在+B滤波电解(C835)的两端做+B电源的假负载.准备妥当后便可开机,一切正常.灯泡亮起.当然此时140V直流+B电压情况下灯泡亮度要比额定亮度低一些。并且用遥控器待机键能关断灯泡使电源进入待机状态。下面分析本机故障的原因.本机电源供电有2路,一路是T803的7脚输出经过D804整流再经R811连接到IC801的4脚供电,另一路是T803的9脚输出经D803整流再经过D807和Q801组成的共基稳压电路，最后由Q801的发射极输出到IC801的4脚.严格的说应该还有一路是在硅桥整流前经过R803,R804给IC801供电,不过那只是在冷开机启动瞬间供电的,但是这一网络通常会串接一个二极管整流后供电,这是笔者认为是此机心设计有些欠妥的地方.在使用灯泡做假负载的情况下，使用数字万用表测得A点电压175.1V,C点电压175.1V,B点电压16.1V,E点电压18.1V.分析B结点电流,有IAB从A点经过R810流入B,然后分成稳压二极管稳压电流Id,和Q801基极电流Ib各自流出B点.IAB=(175.1V-18.1V)/33K=4.8mA,小于5mA.通常普通玻璃管轴向封装的稳压值小于24V的二极管的稳压电流就是5mA.说明IAB的绝大部分都经过D807流向了地,D807工作在稳压状态,它将Q801的基极电位稳定在16V左右. IAB只有极其微小的一部分充当了Q801的基极电流(50100uA级).这一点也可以从AC两点在0.1V的精度上测量不出压差得以验证.因为假如Q801的集电极电流有10mA,那么此电流经过R809将会产生0.47V的压差.说明此时Q801工作在临界截止的状态,IC801的供电大部分由D804供给.而当机心待机时,测量Q801的VE,VB,VC均在15V上下,未达到D807的稳压值,Q801工作在饱和状态,为IC801的4脚提供了主要的15V的待机轻载工作电压.那么为什么本机在使用了4.5年后Q801会击穿呢?笔者分析认为这要结合本机的热设计说明. 见下图本机的电源区域照片.黄色箭头指的是IC801开关电源芯片.它被螺丝紧固在L形的铝散热片上.显然由于L形散热片的散热面积和热容量还不够，所以在其上又用螺丝紧固了一块多叶片铝型材来增加散热面积.而恰巧这块铝型材下方正是Q801(红色圆圈标记),Q801是中功率三极管，由于工作电流不大，并未安装散热片,但是它正好被IC801的散热片3面包围了.在夏天连续工作时Q801周围的环境温度是很高的.结合上面Q801的工作电压发现，在100W灯泡做假负载(+B=140V,灯泡实际不到100W)的情况下Vcb就已经达到了175.1-16.1=159V.而在实际在29寸CRT行场电路都工作的情况下+B负载将更重(该机额定功耗150W),同样给IC801供电的绕组感应出的电压将更高，Vcb的值将更大.查阅原来Q801(2SC4793)的参数发现Vcbo的极限值是230V,而且在高温时这个值将减低.这就是说在长期高温环境下,Q801本身加速了老化,并且其Vcbo在高温下很有可能跌到实际Vcb工作电压以下,参看旁边2SC4793的25时安全工作区间图就会发现，在温度升高或IC增加后安全工作面积缩小相应的VCEO(MAX)会减小， 这就会先导致Q801CB结击穿,然后近200V高压加到BE结和D807,再导致BE结和Q807击穿.现在使用2SC4544替代原来的2SC4793,2SC4544的Vcbo=300V有足够的耐压余量了.用户在之后的长时间使用证明这样替代完全可行.上图左侧绿色圆圈标明的是行推动管和行推动变压器.右侧椭圆红圈里是用2个1500pF/2KV的瓷片电容串联替代原来裂开损坏的C816.(手头没有现成的,权益之计)再来看PCB背面情形.由于现在CRT电视的PCB均为纸基酚醛树脂板,对高于70长时间烘靠会留下深色印记.由照片可以看出经过4.5年的使用,PCB的温度分布已经很清楚了.在热地区域,中间下方红色圆圈内是IC801的发热造成的,它内部的MOS管在开关变换的瞬间将源漏极电流转换成了热能耗散掉了.而其关断时在变压器初级感应出的高压尖峰,将主要由C816(那个裂开的瓷片电容)吸收以保护IC801内的MOS管,所以该电容的耐压是有相当的要求的(通常2KV),左测黄色圆圈内的是损坏的Q801的背面,从颜色的深浅可以判断该区域的温度相对稍低.但这足以证明Q801的工作环境温度Ta是大于60的,此时在无散热器的情况下Q801的结温Tc将更高，参照下方此类中功率三极管的集电极功率Pc与环境温度Ta关系图，对2SC4793在无额外散热器的情况下而言在本机的工作环境是比较苛刻的.顺便提以下，右上角椭圆红圈内是和消磁线圈串联的热变电阻RT801的背面.该区域是整个PCB颜色最深的地方(已开始发黑而非焦黄)，工作时该处温度可能超过100.充分证明消磁线圈的热变电阻是能耗大户,这类廉价机心因为节省成本而没有采用继电器开关的消磁回路,但其待机功耗接近7W!从节能和安全的角度考虑这类机器在不使用时应该冷关机.结论:该机心图象处理使用的是SANYO768XX的方案,是属于经济普及型的电视.机心设计也很紧凑简单,且TCL2518系列也共用此机心只个别电源,行输出元件不同.但是其在29寸上设计应用上有如下4个瑕疵:1) Q801选型的参数定的有些临界.2) Q801附近元件布局和IC801散热片热设计有些不合理.3) C816的耐定的过低.4) R804,R803的启动