液晶彩电开关电源和DC_DC变换器电路分析_图文

1、液晶彩电开关电源和D C/D C变换器电路分析电源电路是液晶彩电十分重要的电路组成部分,其主要作用是为液晶彩电提供稳定的直流电压。电源电路对液晶彩电的影响很大,如果性能不良,会造成电路工作不稳定、黑屏、图像异常等故障。而由于电源电路工作电压高、电流大,极易出现故障,因此,理解电源电路的工作过程和原理对日常维修具有重要意义。第一节液晶彩电开关电源概述一、开关电源的基本工作原理开关电源分为串联型开关电源和并联型开关电源,液晶彩电的开关电源电路采用的均是并联型开关电源,并联型开关电源如图4-1所示。图4-2所示为并联型开关电源的基本原理图。其中V T为开关管,T为开关变压器,V D为整流二极管,C为

2、滤波电容,R为负载电阻。脉动直流电压稳定直流电压 图4-1并联型开关电源示意图当激励脉冲为高电平时,V T饱和导通,则T的初级绕组的磁能因V T的集电极电流逐渐升高而增加。由于次级绕组感应的电压的极性为上负、下正,所以整流管V D截止,电能便以磁能的形式储存在T中。当V T截止期间,T各个绕组的脉冲电压反向,则次级绕组的电压变为上正、下负,整流管V D导通,T储存的能量经V D整流向C与负载释放,产生了直流电压,为负载电路提供供电电压。 图4-2并联型开关电源基本原理图并联型开关电源是反激式开关电源,即开关管导通期间,整流管V D截止;在开关管V T 截止期间,整流管V D导通,向负载提供能量

3、。所以,不但要求开关变压器T的电感量、滤波电容C的容量大,而且开关电源的内阻要大。二、液晶彩电开关电源的形式开关电源根据在液晶彩电中位置的不同,可分为外接和内接两种形式。1.外接形式所谓外接形式,是指开关电源安装在液晶彩电外部,这种开关电源一般称为电源适配器(A d a p t e r。电源适配器输出的直流电压一般为12V,也有一些机型为14V、18V、24V、28V等。电源适配器输出的直流电压通过插接口输入到液晶彩电内部的D C/D C变换器中,经D C/D C变换后,再产生整机小信号处理电路所需的5V、3.3V、2.5V、1.8V等几路电压。这种供电方案主要应用在小屏幕液晶彩电中。2.内接

4、形式所谓内接形式,是指在液晶彩电内部专设一块开关电源板(有些和高压逆变电路做在一起,安装在主板的旁边,开关电源可输出+12V、+18V、+24V、+28V等电压,输出的直流电压再加到D C/D C变换器中,产生整机小信号处理电路所需的5V、3.3V、2.5V等电压。图4-3所示为某液晶彩电开关电源板在液晶彩电内部的位置示意图。图4-4所示为开关电源和高压逆变电路一体板在液晶彩电内部的位置示意图。 图4-3开关电源板在液晶彩电内部的位置示意图 图4-4开关电源和高压逆变电路一体板在液晶彩电内部的位置示意图第二节液晶彩电开关电源基本电路介绍液晶彩电的开关电源均采用并联式,主要由交流抗干扰电路、整流

5、滤波电路、功率因数校正电路(部分液晶彩电有此电路、启动电路、振荡器/开关元件、稳压电路(脉冲调制电路、保护电路和直流稳压输出电路等几部分构成。一、交流抗干扰电路交流抗干扰电路的作用是滤除市电电网中的高频干扰,以免市电电网中的高频干扰影响液晶彩电的正常工作,同时还可滤除开关电源产生的高频干扰,以免影响其他用电设备的正常工作。常用交流抗干扰电路如图4-5所示。 图4-5常用交流抗干扰电路在图4-5(a所示电路中,L1、L2是互感滤波器,C1、C2及C3、C4是高频滤波电容。由于互感滤波器L1、L2在交流电流通过时,其磁芯中因产生的磁通方向相反而抵消,所以电感量较小,而对于交流电输入回路与地之间的共

6、模呈现较大的电感量,可对共模干扰有效地吸收。C1、C2用于滤除差模干扰。C3、C4组成共模滤波器,滤除共模干扰。图4-5(b所示电路仅为共模滤波电路。图4-5(C、图4-5(d所示电路中,除了未设置C3、C4组成的共模滤波器,其他与图4-5(a所示电路相同。二、整流电路整流电路的作用是将交流电转换成300V左右的直流电压。液晶彩电电源电路中通常采用桥式整流方式,典型电路如图4-6所示。电路中,V D1V D4是全桥堆中的4只整流二极管,u i是输入的交流电压,u o是整流输出后的电压。 图4-6桥式整流电路三、滤波电路整流电路虽然可以把交流电变换为直流电,但负载上的直流电压却是脉动的,它的大小

7、每时每刻都在变化着,不能满足电子电路和无线电装置对电源的要求。整流后的脉动直流电压属于非正弦周期信号,可以把它分解为直流成分(它的平均值和各种不同频率的正弦交流成分。显然,为了得到波形平滑的直流电,应尽量降低输出电压中的交流成分,同时又要尽量保留其中的直流成分,使输出电压接近于理想的直流电压。用于完成这一任务的电路称为滤波电路。电容和电感都是基本的滤波元件,利用它们在二极管导通时储存一部分能量,然后再逐渐释放出来,从而得到比较平滑的波形。在液晶彩电开关电源中,滤波电路主要采用以下几种形式。(1电容器滤波电容器滤波主要应用在开关变压器初级电路中,用以产生300V直流电压。电容器滤波电路如图4-7

8、所示。 液晶彩电中,300V 电源的滤波电容的容量一般较大,通常采用100220u F /400V 电容。该电容在通电瞬间的充电电流较大,对保险管、整流管有一定危害,所以需要通过设置限流电阻对冲击电流进行限制。液晶彩电开关电源的限流电阻多采用负温度系数(N T C 的热敏电阻,其特点是在工作温度范围内电阻值随温度的升高而降低,即在冷态阻图4-7电容器滤波电路值较大,在热态阻值较小,这样在开机瞬间,电容器的充电电流便受到N T C 电阻的限制。在1460s 之后,N T C 元件升温相对稳定,其上的分压也逐步降至零点几伏,这样小的压降,可视此种元件在完成软启动功能后为短接状态,不会影响电源的正常

9、工作。(2L C 滤波电路L C 滤波电路主要应用在开关电源次级输出电路和二次电源输出电路中,典型电路如图4-8所示。(3型L C 滤波电路在L C 滤波电路的基础上再加上一个电容,就组成了一节型L C 滤波电路,如图4-9所示。型L C滤波电路广泛应用在开关电源次级输出电路中。 图4-8L C 滤波电路四、功率因数校正(P F C 电路图4-9型L C 滤波电路早期的大多数液晶彩电的开关电源输入电路普遍都采用带有大容量滤波电容器的全桥整流变换电路,而没有加P F C 电路。这种电路的缺点是:开关电源输入级整流和大滤波电容产生的严重谐波电流危害电网正常工作,使输电线上的损耗增加,功率因数较低,

10、浪费电能。加入P F C 电路,可以通过适当的控制电路,不断调节输入电流波形,使其逼近正弦波,并与输入电网电压保持同相,因此,可使功率因数大大提高,减小了电网负荷,提高了输出功率,并明显降低了开关电源对电网的影响。为提高负载功率因数,往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感负载两端并联电容器,这种方法称为并联补偿。P F C 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”,它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数,迫使A C 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹,并使电流与电压保持同相位,使系统呈纯电阻性的技术措施。长期以来,开关型电源都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现A C /D C 变换的

11、。由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。滤波电容上电压的最小值与其最大值(纹波峰值相差并不多。根据桥式整流二极管的单向导电性,只有在A C线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时,整流二极管才会因正向偏置而导通;而当A C输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时,整流二极管因反向偏置而截止。也就是说,在A C线路电压的每个半周期内,只是在其峰值附近,二极管才会导通(导通角约为70°。虽然A C输入电压仍大体保持正弦波波形,但A C输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲,如图4-10所示。这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成分,引起线路功率因数严重下降。为提高线路功率因数

12、,抑制电流波形失真,必须采用P F C措施。P F C分无源和有源两种类型,目前流行的是有源P F C技术。有源P F C电路一般由一片功率控制I C 为核图4-10未加功率因数校正电路时输入电流与电压的波形心构成,它被置于桥式整流器和一只高压输出电容之间,也称作有源P F C变换器。有源P F C 变换器一般采用升压形式,主要是在输出功率一定时,有较小的输出电流,从而可减小输出电容器的容量和体积,同时也可减小升压电感元件的绕组线径。有源P F C电路的基本结构与效果如图4-11 所示。(a未使用P F C电路时的容性输入滤波器波形(b使用P F C电路后的波形图4-11有源P F C 电路的

13、基本结构与效果五、启动电路和振荡器/开关元件为了使开关元件(开关管工作在饱和、截止的开关状态,必须有一个激励脉冲作用到开关管的基极,液晶彩电一般采用他激式电源,这个激励脉冲一般由专门的振荡器产生,而振荡器的工作电压则由启动电路来提供。在开关管饱和期间,要求振荡电路能为开关管提供足够大的基极电流,否则,开关管会因开启损耗大而损坏。在开关管由饱和转向截止时,基极必须加反向电压,形成足够的基极反向抽出电流,使开关管迅速截止,减小关断损耗给开关管带来的危害。六、稳压电路为了使开关电源的输出电压不因市电电压、负载电流的变化而发生变化,必须通过稳压控制电路来对开关管的导通时间进行控制,达到稳定输出电压的目

14、的。稳压电路主要由误差取样、稳压控制电路构成。(1误差取样电路液晶彩电的误差取样电路主要有直接取样和间接取样电路两种。间接取样电路间接取样电路的特点是在开关变压器上专设一个取样绕组,由于取样绕组和次级绕组采用紧耦合结构,所以,取样绕组被感应的脉冲电压的高低就间接地反映了输出电压的高低,因此,这种取样方式称为间接取样方式。这种取样方式的缺点是稳压瞬间响应差,当输出电压因市电电压等原因发生变化时,须经开关变压器的耦合才能反映到取样绕组,不但响应速度慢,而且不便于空载检修。检修时,一般应在主电源输出端接假负载。直接取样电路顾名思义,直接取样电路的取样电压直接取自开关电源的主电源输出端,通过光耦合器再

15、反馈到电源电路的脉宽或频率调节电路。直接取样电路具有安全性能好、稳压反映速度快、瞬间响应时间短等优点,在液晶彩电的电源电路中得到了广泛的应用。(2稳压控制电路稳压控制电路的主要作用是,在误差取样电路的作用下,通过控制开关管激励脉冲的宽度或周期,控制开关管导通时间的长短,使输出电压趋于稳定。七、保护电路开关电源的许多元件都工作在大电压、大电流条件下,为了保证开关电源及负载电路的安全,开关电源设置了许多保护电路。(1尖峰吸收回路由于开关变压器是感性元件,所以,在开关管截止瞬间,其集电极上将产生尖峰极高的反峰值电压,容易导致开关管过压损坏,为此,开关电源大都设置了如图4-12所示的尖峰吸收回路。在图

16、4-12(a所示的电路中,开关管V T截止瞬间,其集电极上产生的反峰值电压经C1、R1构成充电回路,充电电流使尖峰电压被抑制在一定范围内,以免开关管被击穿。当C1充电结束后,C1通过开关变压器T的初级绕组、300V滤波电容、地、R1构成放电回路。因此,当R1取值小时,虽然利于尖峰电压的吸收,但增大了开关管的开启损耗;当R1取值大时,虽然降低了开关管的开启损耗,但降低了尖峰电压的吸收。 图4-12尖峰吸收回路图4-12(b所示的电路是针对以上电路改进而成的,在图4-12(b中,不但加装了二极管V D1,而且加大了R1的值,这样,由于V D1的内阻较小,利于尖峰电压的吸收,而R1的取值又较大,降低

17、了开启损耗对开关管V T的影响。图4-12(c所示的电路与图4-12(b所示的电路工作原理是一样的,但吸收效果要更好一些。目前,液晶彩电的电源尖峰吸收回路基本上都采用了该电路形式。实际应用中的尖峰脉冲吸收电路是由钳位电路和吸收电路复合而成的,图4-13所示是钳位电路和吸收电路在开关电源应用时的不同效果。(2过压保护为避免因各种原因引起的输出电压升高,而造成负载电路的元件损坏,一般都设置过压保护电路。方法有多种,可以在输出电压和地之间并联晶闸管(又称可控硅,S C R,一旦电压取样电路检测到输出电压升高,就会触发可控硅导通,起到过压保护的功能;也可以在检测到输出电压升高时,直接控制开关管的振荡过

18、程,使开关电源停止工作。(3过流保护为了避免开关管因负载短路或过重而过流损坏,开关电源必须具有过流保护功能。最简单的过流保护措施是在线路中串入保险管,在电流过大时,保险管熔断,从而起到保护的作用。另外,在整流电路中常接有限流电阻,一般采用功率很大的水泥电阻,阻值为几欧,能起一定的限流作用。另一种比较有效的方法是在开关调整管的发射极(对三极管而言或源极(对场效应管而言串接一只过流检测小电阻,一旦由某种原因引起饱和时的电流过大,则过流检测电阻上的压降增大,从而触发保护电路,使开关管基极上的驱动脉冲消失或调整驱动脉冲的脉宽,使开关管的导通时间下降,达到过流保护的目的。 图4-13钳位电路和吸收电路在

19、开关电源应用时的不同效果(4软启动电路一般在开关电源开机瞬间,由于稳压电路还没有完全进入工作状态,开关管将处于失控状态,极易因关断损耗大或过激励而损坏。为此,一些液晶彩电的开关电源中设有软启动电路,其作用是在每次开机时,限制激励脉冲导通时间不至于过长,并使稳压电路迅速进入工作状态。有些电源控制芯片中集成有软启动电路,有些开关电源则在外部专设有软启动电路。(5欠压保护电路当市电电压过低时,将引起激励脉冲幅度不足,导致开关管因开启损耗大而损坏,因此,有些开关电源设置了欠压保护电路。需要说明的是,很多开关电源控制I C大都内含欠压保护电路,因此,不需在外部单独设置。开关电源的保护电路还有一些,这里不

20、再一一分析。第三节液晶彩电开关电源电路分析液晶彩电的开关电源由一片或几片开关电源控制芯片为核心构成,目前,应用在液晶彩电开关电源上的电源控制芯片较多,下面简要介绍几种常用的控制芯片及其应用电路。一、由S T I R-E1565+S T I R-2268构成的开关电源电路由S T R-E1565+S T R-2268构成的开关电源电路在长虹46英寸以上液晶彩电中应用十分普遍,该电源方案中,共输出+12V、+5V(s i g n a l小信号、+5V(M C U、+24V4组电压,其中+12V和+5V(s i g n a l2组电压供液晶彩电信号处理电路使用,+5V(M C U电压供M C U 使

21、用,+24V电压供逆变器使用。+12V、+5V(s i g n a l、+5V(M C U3组电压由S T R-E1565及相关电路产生,我们称为主开关电源;+24V电压由S T R-2268产生,我们称之为副开关电源。图4-14所示为该电源方案的电路原理图。1.主开关电源电路分析主开关电源电路以厚膜集成电路U807(S T R-E1565为核心。S T R-E1565是日本三肯公司开发的开关电源模块,该电源块具有输出功率大、带负载能力强、待机功耗小、保护功能完善等优点。其内部含有功率因数校正电路、振荡电路、功率开关管、过压/欠压保护电路、过热保护电路等。S T R-E1565内部电路框图如图

22、4-15所示,S T R-E1565引脚功能与电压数据如表4-1所示。(1整流滤波电路220V左右的交流电压先经延迟保险管F801,然后进入由L801、C801、C802、C803、C804、C805、L801、L802组成的交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号,同时保证开关电源产生的高频信号不窜入电网。电路中,T H801为负温度系数热敏电阻,开机瞬间温度低,阻抗大,防止电流对回路的浪涌冲击;V Z801为压敏电阻,即在电源电压高于250V 时,压敏电阻V Z801击穿短路,保险管F801熔断,这样可避免电网电压波动造成开关电源损坏,从而保护后级电路。经交流抗干扰电路滤波后的交流电压送到

23、由B D801、L803、C812、C813、C814组成的整流滤波电路。220V市电先经B D801桥式整流后,再经C814、L803、C812、C813组成的型滤波器滤波,形成一直流电压。由于滤波电路电容C812、C813、C814储能较小,所以在负载较小时,经整流滤波后的电压为310V左右;在负载较重时,经整流滤波后的电压为230V左右。(2功率因数校正(P F C电路功率因数校正电路由T801、T802、Q803-Q806、S T R-E1565内部电路等组成。由B D801整流,C814、L803、C812、C813滤波后的直流电压,经R816、R815、R813、R812分压后,送

24、到S T R-E1565的脚(S T R-E1565的脚既是P F C电路乘法器的输入端又是外部锁定触发端,在内部乘法器中经逻辑处理、推挽放大后,从S T R-E1565的脚输出的开关脉冲经Q803、Q804推挽放大后,从Q803、Q804的发射极输出,再分别加到Q805、Q806的G极,驱动Q805、Q806工作在开关状态(开关频率在几十千赫到100k H z。当Q805、Q806饱和导通时,由B D801整流后的电压经电感L803、T801、T802初级绕组,Q806、Q805的D-S极,R831、R832到地,形成回路;当Q805、Q806截止时,由B D801整流输出的电压经L803、

25、D807、C834到地,对C834充电;同时,流过T801、T802的初级绕组电流呈减小趋势,电感两端必然产生左负右正的感应电压,这一感应电压与B D801整流后的直流分量叠加,在滤波电容C834正端形成400V左右的直流电压,不但提高了电源利用电网的效率,而且使得流过T801、T802初级绕组的电流波形和输入电压的波形趋于一致,从而达到提高功率因数的目的。 图4-15S T R-E1565内部电路框图表4-1S T R-E1565引脚功能与电压数据 经B D801桥式整流后电压中的高次谐波成分从T801、T802次级绕组输出,经R817、C811、R829组成的脉冲限流电路后进入S T R-

26、E1565的脚。S T R-E1565的脚内部为过零检测电路,兼有过压/欠压保护功能,当该脚电压高于6.5V或低于0.62V时,过零检测电路关断,P F C电路停止工作;液晶彩电正常工作时,S T R E1565的脚电压为3V左右。S T R-E1565的脚为P F C部分开关管源极电流检测端。Q805、Q806漏极电流从源极输出,经R831、R832接地,在R831、R832上形成与Q805、Q806源极电流成正比的检测电压。该电压经R827反馈到S T R-E1565的脚内部,内部电流检测电路及逻辑处理电路自动调整S T R-E1565的脚输出脉冲的大小,从而自动调整Q805、Q806源极

27、电流。S T R-E1565的脚为P F C电路输出过压/过压保护输入端。该脚用于检测滤波电容C834正端400V电压,其外部由R810、R808、R822、R821组成的分压电路对C834正端电压(V I N进行分压。液晶彩电正常工作时,S T R-E1565的脚电压为4.3V,当P F C电路输出的开关脉冲过高时,会导致C834正端电压异常升高,S T R-E1565的脚电压也随之升高;当电压超过4.3V时,内部过压保护电路启动,输出控制信号到P F C逻辑控制电路,调整S T R-E1565的脚输出的开关脉冲,使其恢复到正常范围。S T R-E1565的脚为P F C误差放大器输出及相位

28、补偿端,外接相位补偿电容C830,通过该电容来补偿P F C控制电路中电流与电压间的相位差。S T R-E1565的11脚为P F C电路关断延迟端。当某种原因使开关电源在轻载与重载间迅速变化时,开关电源振荡电路进入低频与高频循环工作状态。当开关电源处于低频状态时, S T R-E1565内部输出电流向11脚的外接电容C829充电,当C829上的电压充到一定值后,内部关断P F C电路,C829通过S T R-E1565的11脚内部电路放电。适当调整C829的容量,可以改变C829的充电时间,也就改变了P F C电路的关断时间。(3启动与振荡电路C834两端的400V电压分为两路:一路经开关变

29、压器T804的1-3绕组加到S T R-E1565的21脚内部M O S开关管的D极;另一路作为启动电压加到S T R-E1565的脚,经内部电路对15脚外接电容C832充电。当C832正端即S T R-E1565的15脚电压上升到16.2V时, S T R-E1565内部振荡电路工作,并输出开关脉冲,经内部推挽缓冲放大后加到大功率M O S 开关管的G极,使M O S开关管工作在开关状态。开关电源启动后,开关变压器T804自馈绕组(5-6绕组感应的脉冲电压经D813整流, C832滤波获得22V左右的直流电压,加到S T R-E1565的15脚,取代启动电路为S T R-E1565提供启动后

30、的工作电压。若电源启动后,S T R-E1565的15脚无持续的电压供给,15脚充得的电压将随着电流的消耗逐渐下降,当下降到9.6V时,电源停止工作。(4稳压控制电路 稳压控制电路以取样放大电路U808(S E005N、光耦合器U804和厚膜电路S T R-E1565为核心构成,取样点在C846正端(5V输出端。图4-16所示为取样放大电路U808(S E005N内部电路框图。稳压控制的过程如下:设某一时刻C846两端电压升高,U808的脚电压随之升高,取样电压也随之升高,经U808内部分压电阻R1、R2分压后的电压升高,U808内部Q导通能力增强,导图4-16S E005N内部电路框图致U8

31、08的脚电压下降,流过光耦合器U804中发光二极管的电流增大,其发光强度增强,则光敏三极管导通加强,使S T R-E1565的14脚电流增大,经内部误差电流检测电路检测后,控制内部开关管提前截止,使开关电源的输出电压下降到正常值;反之,当输出电压降低时,经上述稳压电路的负反馈作用,使S T R-E1565内部开关管导通时间变长,使输出电压上升到正常值。(5保护电路为了保证开关电源可靠地工作,该开关电源设有以下保护电路:过流保护电路过流保护电路由R843、R841、C833及S T R-E1565的17、13脚内部电路构成。液晶彩电正常工作时,S T R-E1565内部大功率开关管漏极电流从17

32、脚源极输出,经电阻R843到地形成回路,在R843上形成压降并通过R841反馈到S T R-E1565的13脚。当某种原因导致S T R-E1565内部大功率开关管漏极电流增大时,在R843上的压降增大,使加到S T R-E156513脚的电压增大,当S T R-E1565的13脚电压升高到0.75V以上时,内部过流保护电路启动,开关电源停止工作。过热保护电路过热保护电路集成在S T R-E1565内部,当某种原因造成S T R-E1565内部温度升高到135以上时,内部过热保护电路启动,开关电源停止工作。准谐振电路S T R-E1565内部开关管截止时,其源极与漏极间有较大的脉冲电压,在该脉

33、冲电压的后沿降到低电平之前,开关管不应导通,否则,开关管就会有较大的导通损耗。为保证开关管在漏极脉冲电压最低时导通,本电路应用了准谐振电路。S T R-E1565的21脚的外接电容C842和变压器T804的13绕组组成串联谐振电路,谐振电路在C842两端产生谐振电压,若在该谐振电压的最低点开关管导通,则可将开关管的导通损耗降至最小。为达到开关管在C842两端电压最低时才导通的目的,电路中设有延迟导通电路,延迟导通电路由D812、R840、R838、C827等组成。在C842与T804初级绕组发生谐振时,T804的56绕组的感应电压经D812整流,R840、R838分压后对C827充电,使得S

34、T R-E1565的12脚的电压在T804能量放完后不会立即下降到0.76V(阈值电压,开关管便一直处于截止状态;只有当S T R-E1565的12脚电压低于0.76V时,S T R-E1565内部开关管才导通。适当选择R840、R838的阻值,可使S T R-E1565内部开关管正好在C842两端电压最低时导通,就能实现降低开关管导通损耗的目的。2.副开关电源电路分析副开关电源电路以厚膜集成电路U806(S T R-2268为核心。S T R-2268是日本三肯公司开发的厚膜集成电路,该厚膜块具有自动跟踪、多种模式控制及保护等功能,配合三肯S T R-E1565厚膜块可以进行待机控制。图4-

35、17所示是S T R-2268内部电路框图,S T R-2268引脚功能与电压数据如表4-2所示。(1启动电路正常工作时,C834两端的400V左右电压经开关变压器T803的84初级绕组加到S T R-2268的20、21脚,为S T R-2268内部开关管的源极提供电压。另外,由主开关电源开关 图4-17S T R-2268内部电路框图表4-2S T R-2268引脚功能与电压数据 变压器T804的46绕组产生的感应电压经D811整流、C837滤波后得到28V直流电压,加到Q807的发射极,此时,光耦U803导通,Q808、Q807导通,28v直流电压对C815充电,当C815两端电压上升到

36、20V时,S T R-2268的脚和脚内部振荡电路、逻辑电路启动,同时输出开关脉冲经缓冲放大后,驱动内部双M O S管工作在开关状态。副开关电源启动后,T803的84绕组中有电流流过,12绕组中将产生感应电压经R852限流、D810整流、C837滤波后得到约22V电压,经Q807向S T R-2268的、脚提供持续的工作电压。S T R-2268内部的M O S开关管截止后,C824与T803的84绕组产生的谐振电压经C838、C839、R837加到S T R-2268的16脚内部电路,由内部电路产生延迟控制信号,控制内部M O S开关管继续保持截止状态。当S T R-2268的16脚内部电路

37、检测到该脚输入电压最低时,内部电路输出控制信号,内部M O S开关管开始下一轮导通。(2稳压控制电路稳压控制电路由光耦U802、误差放大器U809、R819及S T R-2268的脚内部电路组成。其中R861、R859、R857组成取样电路,当某种原因造成+24V电压升高时,经R861、R859、R857分压后,在电阻R857上的压降增大,U809的R极电压随之升高,U809的K极(上端电压下降,光耦U802的、脚电流增大,其、脚电流也增大,S T R-2268的脚内部控制电路启动,使振荡电路输出的脉冲变窄,输出电压降至24V。当输出电压降低时,稳压过程与上述过程相反。(3保护电路软启动保护电

38、路软启动保护由S T R-2268的12脚内部电路及外接电容C819完成,C819为软启动电容。当S T R-2268开关电源启动时,12脚内部电路输出电流对C819充电,使S T R-2268内部双M O S管导通时间缩短,限制漏极电流,实现软启动。过压/欠压保护电路过压/欠压保护由S T R-2268的脚内部电路实现。当某种原因导致C815上电压在28V以上时,电路进入过压保护状态;当C815上电压在7V以下时,电路进入欠压保护状态。过载保护电路过载保护电路由S T R-2268的脚内部电路及R819、C816构成。当某种原因造成24V电压逐渐降低时,光耦U802的电流也逐渐降低。当脚电流

39、降到150u A时,内部电路不再对内部振荡电路进行控制。此时,S T R-2268的脚输出12u A电流对外接电容C816充电,当脚电压上升至6V时,内部电路进入过载保护状态,振荡电路被关闭。过流保护电路过流保护电路由S T R-2268的13脚内部电路及R835、C823构成。S T R-2268过流检测采用负电压检测,内部M O S开关管电流从17、18脚输出,经R833、R834到地。13脚外接R835、C823组成R C滤波器,以消除浪涌和不稳定现象。当某种原因造成电流增大,使13脚电压降至-0.7V时,过流保护电路启动,电源处于保护状态。3.待机控制电路待机控制电路由Q810、Q80

40、9、Q808、Q807、Q812、Q813、Q815、U803、D820、D821、D822等元器件组成。液晶彩电正常工作时,从主板组件上送来的控制电平经J P804的脚输第 16 页,共 41 页入,分两路分别对主开关电源及副开关电源进行控制。在电视机正常工作时,J P804的脚输入高电平(4.8V分为两路:一路经R880送到Q810的基极,Q810饱和导通,Q812、Q813、Q815截止,D820、D821、D822截止,Q814、Q811、Q816导通,其源极分别输出+5V、+12V电压,经J P804、J P805提供给主板组件;另一路经R881送到Q809的基极,Q809饱和导通,

41、光耦u803导通,Q807、Q808饱和导通,D810、D811整流,C837滤波得到的28V电压经Q807送到S T R-2268的、脚,向S T R-2268提供工作电压,S T R-2268输出24V电压提供给逆变器。液晶彩电由正常工作转为待机时,J P804的脚输入低电平(0V分为两路:一路经R880送到Q810的基极,Q810截止,Q812、Q813、Q815饱和导通,D820、D821、D822饱和导通,Q814、Q811、Q816截止,其源极输出的+5V、+12V电压关闭,主板组件停止工作;另一路经R881送到Q809的基极,Q809截止,光耦u803截止,Q807、Q808截止

42、,S T R-2268的、脚电压丢失,S T R-2268开关电源停止工作,输出的24V电压被关闭,液晶彩电逆变器停止工作,背光灯熄灭。二、由S T R-W6756构成的开关电源电路S T R-W6756是三肯半导体公司生产的一款高效大功率厚膜电路。该模块内置反馈型控制器和高耐压金属氧化物场效应管,在准共振工作方式的基础上增加了B o t t o m-S k i p(底部跳过功能,即当电源带较轻负载时(如待机状态,厚膜块内部M O S管以间隙振荡方式工作,降低电源的功耗,从而提高电源效率。另外,该模块还内置过压、过流、过载保护电路,并设有最大导通时间限制电路。图4-18所示为S T R-W67

43、56内部电路框图,其引脚功能如表4-3所示。 图4-18S T R-W6756内部电路框图第 17 页,共 41 页表4-3S T R-W6756引脚功能 下面以长虹L P06机芯液晶彩电的开关电源电路为例对其工作过程作一介绍,有关电路如图4-19所示。1.整流滤波电路220V左右的交流电压先经延迟保险管F1,然后进入由C20、L3、C22、C23、C5、L1组成的交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号,同时保证开关电源产生的高频信号不窜入电网。电路中,R V1为压敏电阻,即在电源电压高于250V时,压敏电阻R V1击穿短路,保险管F1熔断,这样可避免电网电压波动造成开关电源损坏,从而保护后

44、级电路。经交流抗干扰电路滤波后的交流电压送到由B R1、L2、C21组成的整流滤波电路,产生约300V的直流电压。2.启动与振荡电路C21两端300V左右的直流电压经开关变压器T1的24初级绕组和T2的2初级绕组加到厚膜块U1(S T R-W6756脚,进入内部场效应管的漏极。同时,220V交流电压经B R1的一臂整流后,再经R9降压,给S T R-W6756的脚外接电容C9充电。当C9两端电压(即S T R-W6756的脚电压达到18.2V时,S T R-W6756内部振荡电路工作,产生驱动脉冲,经驱动电路送至内部场效应开关管的栅极,控制S T R-W6756内开关管工作在开关状态。开关管导

45、通时,开关变压器T1、T2的各级处于储能状态;S T R-W6756内的开关管关断时,T1、T2的次级各绕组通过各自的整流二极管和滤波电容释放能量,给后级各负载供电。开关电源启动后,T1的56绕组将产生感应电压,经R11限流、D4整流、C9滤波后得到约20V的电压,向S T R-W6756的脚提供持续的工作电压。3.稳压控制电路稳压控制电路以取样放大电路U3(S E024N、光耦合器U2和厚膜电路U1(S T R-W6756为核心构成,取样点在24V电压输出端。误差放大电路S E024N内部电路框图与前面介绍的S E005N内部电路框图一致(参见图4-16。稳压控制的过程如下:设某一时刻24V

46、两端电压升高,U3的脚电压随之升高,取样电压也随之升高,经U3内部分压电阻R1、R2分压后的电压升高,U3内部Q导通能力增强,导致U3的脚电压下降,流过光耦合器U2中发光二极管的电流增大,其发光强度增强,则光敏三极管导通加强,光敏三极管c e结等效电阻减小,使输入到S T R-W6756的脚电压上升,驱动脉冲占空比下降,S T R-W6756内部开关管提前关断,从而使输出电压降低,达到稳压的目的。当24V电压下降时,其控制过程与上述工作过程相反。第 18 页,共 41 页 第 19 页,共 41 页4.保护电路(1过压保护电路当输入的市电电压过高时,S T R-W6756的脚电压升高,当该脚电

47、压达到上限值(27.7V时,S T R-W6756内部过压保护电路启动,振荡器停止振荡,S T R-W6756内部开关管被关断,开关电源无输出。(2过流保护电路若因某种原因出现过流时,开关变压器各绕组输出电压均下降;当T1的56绕组的感应电压经D3、D2整流后,产生的电压(即S T R-W6756的脚电压下降至0.73V时,S T R-W6756内部振荡器停止振荡,从而实现过流保护的目的。(3过热保护电路当S T R-W6756内部基板超过150并持续80u s以上时,内部的过热保护电路启动,振荡器停止振荡,开关电源停止工作,从而实现过热保护。(4软启动电路电源启动时,S T R-W6756的

48、脚(软启动设定端流出的电流给C2充电,当达到软启动的门槛电压(1.2V时,电源才启动。利用此功能,可抑制待机期间开关变压器发出的噪声。如果要取消此功能,只需要在S T R-W6756的脚与地间接一只47K电阻即可。5.待机控制电路液晶彩电正常工作时,M C U待机控制脚输出低电平,Q1截止,不影响光耦合器U2内部发光二极管两端的电压,此时开关电源稳压电路处于正常的工作状态。待机时,M C U待机控制脚输出高电平,Q1导通,集电极为低电平,使光耦合器U2内部二极管的负端电位大幅下降,流过U2内部二极管的电流增大,经光电耦合使S T R-W6756内部振荡器进入间歇振荡状态,输出电压大幅下降。由于

49、在待机时,T1的56绕组输出的电压也会下降,S T R-W6756的脚电压随之下降,当此电压下降到9.7V时,S T R-W6756停止工作,此时,A C220V经启动电阻R9对C9充电,S T R-W6756的脚电压再次上升,当其达到启动电压时,S T R-W6756又重新开始工作,如此周而复始。三、由T D A16888+U C3843构成的开关电源电路由T D A16888+U C3843构成的开关电源电路主要应用在康佳L C-T M3719液晶彩电上,有关电路如图4-20所示。1.主开关电源电路主开关电源电路以U1(T D A16888为核心构成,主要用来产生24V和12V电压。T D

50、 A16888是英飞凌(I n f i n e o n公司推出的具有P F C功能的电源控制芯片,其内置的P F C控制器和P W M控制器可以同步工作。P F C和P W M集成在同一芯片内,因此具有电路简单、成本低、损耗小和工作可靠性高等优点,这也是T D A16888应用最普及的原因。T D A16888内部的P F C部分主要有电压误差放大器、模拟乘法器、电流放大器、3组电压比较器、3组运算放大器、R S触发器和图腾柱式驱动级。P W M部分主要有精密基准电压源、D S C振荡器、电压比较器、R S触发器和图腾柱式驱动级。此外,T D A16888内部还设置有过压、欠压、峰第 20 页

51、,共 41 页 值电流限制、过流、断线掉电等完善的保护功能。图4-21所示为T D A16888内部电路框图,其引脚功能如表4-4所示。 图4-21T D A16888内部电路框图表4-4T D A16888引脚功能 (1整流滤波电路220V左右的交流电压先经延迟保险管F1,然后进入由C Y1、C Y2、T H R1、R8A、R9A、Z N R1、C X1、L F1、C X2、L F4组成的交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号,同时保证开关电源产生的高频信号不窜入电网。电路中,T H R1是热敏电阻器,主要是防止浪涌电流对电路的冲击;Z N R1为压敏电阻,即在电源电压高于250V时,压敏

52、电阻Z N R1击穿短路,保险管F1熔断,这样可避免电网电压波动造成开关电源损坏,从而保护后级电路。经交流抗干扰电路滤波后的交流电压送到由B D1、C X3、L7、C X4组成的整流滤波电路,经B D1整流滤波后,形成一直流电压。由于滤波电路电容C X3储能较小,所以在负载较轻时,经整流滤波后的电压为310V左右;在负载较重时,经整流滤波后的电压为230V左右。(2P F C电路输入电压的变化经R10A、R10B、R10C、R10D加到T D A16888的脚,输出电压的变化经R17D、R17C、R17B、R17A加到T D A16888的19脚,T D A16888内部根据这些参数进行对比与

53、运算,确定输出端脚的脉冲占空比,维持输出电压的稳定。在一定的输出功率下,当输入电压降低,T D A16888的脚输出的脉冲占空比变大;当输入电压升高,T D A16888的脚输出的脉冲占空比变小。在一定的输入电压下,当输出功率变小,T D A16888的脚输出的脉冲占空比变小;反之亦然。T D A16888的脚的P F C驱动脉冲信号经过由Q4、Q15推挽放大后,驱动开关管Q1、Q2处于开关状态。当Q1、Q2饱和导通时,由B D1、C X3整流后的电压经电感L1、Q1和Q2的D、S极到地,形成回路;当Q1、Q2截止时,由B D1、C X3整流滤波后的电压经电感L1、D1、C1到地,对C1充电,

54、同时,流过电感L1的电流呈减小趋势,电感两端必然产生左负右正的感应电压,这一感应电压与B D1、C X3整流滤波后的直流分量叠加,在滤波电容C1正端形成400V左右的直流电压,不但提高了电源利用电网的效率,而且使得流过L1(P F C 电感的电流波形和输入电压的波形趋于一致,从而达到提高功率因数的目的。(3启动与振荡电路当接通电源时,从副开关电源电路产生的V c c1电压经Q5、R46稳压后,加到T D A16888的脚,T D A16888得到启动电压后,内部电路开始工作,并从脚输出P W M驱动信号,经过Q12、Q13推挽放大后,分成两路,分别驱动Q3和Q11处于开关状态。当T D A16

55、888的脚输出的P W M驱动信号为高电平时,Q13导通,Q12截止,Q12、Q13发射极输出高电平信号,控制开关管Q3导通,同时,信号另一支路经C5、T3,控制Q11导通,此时,开关变压器T2储存能量。当T D A16888的10脚输出的P W M驱动信号为低电平时,Q13截止,Q12导通,Q12、Q13发射极输出低电平信号,控制开关管Q3截止,同时,信号另一支路经C5、T3,控制Q11也截止,此时,开关变压器T2通过次级绕组释放能量,从而使次级绕组输出工作电压。(4稳压控制电路当次级24V电压输出端输出电压升高时,经R54、R53分压后,误差放大器U11(T L431的控制极电压升高,U11的K极(上端电压下降,流过光耦合器U4中发光二极管的电流增大,其发光强度增强,则光敏三极管导通加强,使T D A16888的14脚电压下降,经T D A16888内部电路检测后,控制开关管Q3、Q11提前截止,使开关电源的输出电压下降到正常值;反之,当输出电压降低时,经上述稳压电路的负反馈作用,开关管Q3、Q11导通时间变长,使输出电压上升到正常值。(5保护电路过流保护电路T D A16888的脚为过流检测端,流经开关管Q3源极电阻R2两端的取样电压增大,