第十一章-电视机电源电路.ppt

1、11.1串联型稳压电源、串联型稳压电源多用于黑白电视机和初期彩电，其工作原理已经在电子技术课程中进行了分析，此处仅对串联型稳压电源的工作过程进行了简单的分析。 电路结构框图如图11-1中所示，在采样组中采样输出电压Uo，放大与基准电压比较所获得的误差，调整电压调整管的导通程度，使输出电压Uo稳定。 在36cm (14英寸)以下的黑白电视机中，输出电压Uo一般为12 V，电视机和显像管等所需的中高电压通过线路输出段使用线路逆变器脉冲进行升压整流滤波后供给。 采用了几种大屏幕黑白电视和系列型稳定电源的彩色电视机的Uo值很高，作为线路、场扫描电路的电源(有利于线性)，频道等其他电路的低压电源和阴极射

2、线管等高压电源也由线路输出段供给。 图11-1系列型稳定化电源框图，图11-2东芝X-53P电视稳定化电源，图11-2是东芝X-53P机芯彩色电视采用的系列型稳定化电源，输入不稳定直流电压为130 V，输出电压为112V，非常稳定。 调整管Q801采用高的NPN型硅功率管2SC1829，因此可以省略推压管。 Q803是比较放大器，稳定管D805产生基准电压(约6.2 V )，Q803的基极电压被采样电路R805、R806、R807、R851分压后供给，半可变电阻R851可将输出电压调整为112 V。 电路的调节过程中，如果因：某种原因输出电压Uo下降，Q803基极电位下降，其发射极电位几乎不变

3、，所以Q803集电极电位上升，通过D806等的耦合，Q801导通的程度变大，Q801管的电压下降减少，Uo的减少相反，Uo上升时，调节结果使Uo下降。 R813、R801等是Q803的集电极负载，对Q801施加偏置，关闭后C806上的电荷经由R813、R801、R802放出。 R813、c811、R801、C807构成RC滤波器电路，为了减小Q801的基本流的波动，输出侧的滤波电容C810可以使用较小的容量(仅3.3 F )。 R810和R811并联地在调整管的两端起分流作用，能够降低调整管Q801的功耗。 Q804和R812、R803、R814构成过电流保护电路，R812是保护电路的采样电阻

4、，负载电流中发生压降R812，Q804基极-发射器间电压Ube4=U812-U803。 正常输出电流状态U812小，发生Q804切断短路等时，负载电流增大，U812也增大。 如果U812 - U803 0.6 V，则Q804导通，如果其集电极电流经由R813、r801、r804及D806降低Q801的基极电位，则Q801的集电极电流下降，输出电压、电流下降，如果Q801断开，则没有输出输出端短路的情况下，在过电流保护电路的作用下，调整管Q801的电流急剧减少，输出电压接近零。 这样，输入电压130V全部施加到Q801的集电极-发射极两端，流过R810、r811的电流大，熔丝F803熔断，Q80

5、1的基极偏置被切断，可以防止稳定化电路被破坏。 因为在输出端短路后没有输出电压，所以为了使Q804导通，设置R814分支电路，将R808、R809和D805等分，在Q804基极上确保正偏置电压。 二极管D806用来保护调整管，使得在Q801关断时存储在输出电容中的电荷被逆加到Q801的发射极-基极之间，并且由于发射极结的逆耐压低而不被破坏。 因此，当反向电压对于D806相反关断时，大部分电压下降到D806，调节管Q801得到保护。 由11.2开关型稳压电源的原理、11.2.1并联型开关稳压电源构成的开关型稳压电源，根据开关调整管的连接方式可分为串联型和并联型，两种电路的动作原理大致相同，电压调

6、整范围和动作效率也大致相同。 由于并联型电路在可靠性和安全保护方面比串联型电路好，所以目前多采用并联型开关稳定化电源，本说明书重点分析了这种电路。 图11-3是并联型开关电源的框图，交流商用电源经整流滤波后施加到高频脉冲变压器的一级，开关调整管串联连接到脉冲变压器的一级，与输入端连接。在频率脉冲的作用下，开关管周期性地接通断开，把一次不稳定的直流电源变换为频率矩形脉冲，用脉冲变压器二次耦合，进行整流滤波，得到直流输出电压Uo。 与串联型稳定电源同样，对输出进行采样，与基准电压进行比较求出误差电压，放大后调整输出电压的大小以改变脉冲宽度。 图11-3并联型开关电源构成框图，开关型稳定化电源根据其

7、激励方式进行分类，分为其他激励控制式和自激振荡控制式。 他的激励电路为了产生开关脉冲，必须附加振荡器。 开关脉冲作用于开关管，使电源电路具有输出，在电视机正常工作后，将频率脉冲作为开关脉冲，振荡器可停止振荡。 自激式电路利用由开关管、脉冲变压器等构成的正反馈环路形成自激振荡，使开关稳定化电源具有电压输出，电视正常工作时自激振荡接收频率脉冲的同步，解决了开关电源的独立工作能力。 自激式电源即使在行扫描电路发生故障的情况下，电源电路也会自激振荡，具有直流电压输出，便于电视的维护和调整。 开关型稳定电源分为稳定控制方式，分为脉冲宽度控制方式和频率控制方式。 电视中脉冲宽度控制方式较多，其电源的动作频

8、率与线路频率同步(15 625 Hz )，通过改变开关管的导通时间Ton的方法调节输出电压，使Uo稳定。 频率控制方式通过将开关管的导通时间Ton (或断开时间Toff )保持恒定，并控制开关脉冲频率(周期)，从而调节脉冲占空比，以使输出电压稳定。 11.2.2并联型开关电源的工作原理脉冲变压器耦合并联型开关稳定电源广泛应用于彩电，本节对这种电路进行了详细分析。 其基本电路结构如图11-4(a )所示，v是开关调整管t，也称为储藏变压器，动作频率高，因此采用铁氧体材料的铁心，同名端如图中所示，VD是脉冲整流二极管c是平滑电容器，储藏作用RL也与电源的负载电路的动作过程类似于线输出电路，如果把v

9、作为理想开关管，则电路的动作电压、电流波形如图11-4(b )所示。 另外，图11-4并联型开关电源的基本电路和动作波形在t0t1之间，正脉冲作用于开关管v基极而饱和导通，Uce=0，因此，初级线圈L1的电压为上下的负，57350喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀的6 (一次绕组电流i1直线上升，脉冲变压器的二次感应的电压UL2上下正，二极管VD关断。 在开关管v导通期间，随着i1的上升，在变压器中磁能增大，在t1时刻达到了最大值L1 I21m/2。 在t1t2之间，负脉冲作用于开关管v的基极，v断开一次感应电压为上下正，i1=0。 从同名端子连接可知，此时的二次感应的电压为上下负，二极管V

10、D导通，放出脉冲变压器中蓄积的磁能，对电容器c进行充电，取得输出直流电压Uo。 在t-1时刻，若无视变压器的损失，一次能量转移到二次能量，则满足一次、二次能量关系，由此得到(11-3 )，在t-1t-2期间，二次电流i2从I2m开始线性地下降，该电流的在时刻t2，开关管导通，二极管VD关断，脉冲变压器积蓄能量。 当然，二次能量没有消耗，转移到一次能量，使i1从I1(0)上升。 在v接通、VD断开的期间，负载所需的电流从电容器c放电来供给。 为了便于讨论，我们只看到电路处于平衡状态后的稳态。 假设开关管v导通时脉冲变压器积蓄能量，能量的增加量为w1，则v截止时二极管VD导通，脉冲变压器积蓄的能量

11、被负载消耗，能量减少w2。 平衡状态时以一个周期增加的能量必须等于消耗的能量，即W1= W2。因此，i1是脉冲变压器的一次电流增加量，根据(11-2 )式，(11-5(a ) )、(11-5(a ) )、(11-6 )式中Ton是开关管v的导通时间。 同样地，二次电流是线性下降的波形，i2是二次电流在开关管v的断开期间(Toff )线性减少的量，因此能够从(11-5 )式导出为(11-7 )式，如上式所述，输出电压Uo与输入电压Ui成比例，变压器的匝数比由于幅度型开关稳压器电源接受周期T=Ton Toff=TH为64s的一定的频率同步，所以输出电压Uo通过控制Ton/Toff比，即，脉冲宽度来

12、调整。 频率控制方式的原理是使Ton或Toff保持不变，改变t来调整Ton/Toff。 从以上的动作过程可知，开关管v和二极管VD为相反极性的激励方式，v接通时VD断开，v断开时VD接通，从电源Ui供给的瞬时电力比较小。 另外，开关管只是在接通和断开两种状态下工作，管的消耗少，脉冲变压器的消耗也少，所以电源效率比串联型稳定化电源高得多，达到8090%。 并联型开关稳压器电源的特征在于，由于输出直流电压通过变压器的初级线圈L1中积蓄的能量供给，所以L1需要足够大(具有足够的绕组数)。 如果L1的值过小，则开关管v导通时积蓄的能量减少，在v断开的期间供给负载的电流不足。 下次导通时一次电流再次从零

13、上升，输出的波动变大，电源特性变差。 当然，如果L1也不太大，在晶体管的开关状态切换的瞬间会产生高感应电压，管和电路元件容易破损。 (2)脉冲变压器将负载与输入电网隔离，因此可以省去电源隔离变压器。 (3)在脉冲变压器的二次侧，具有几组不同匝数的线圈，能够得到不同数值的直流电压，可以降压也可以升压。 (4)开关晶体管受到的最高电压出现在从导通变为截止的时刻，该值由在输入直流电压Ui上施加二次脉冲电压而一次耦合的值决定。 (11-9 )喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓，11.3开关型稳定电源电路的例子，另一方面，电路的工作过程电路的工作过程如图11-6所示，开关电路与间歇振荡器等价。 当接通电源时，首先从电

14、源经由R910、R907、R908向开关管Q901的基极供给小的正向偏置电流，Q901开始导通，形成集电极电流Ic。 Ic流过脉冲变压器T901的一次，如果产生的感应电压为上下负，则二次感应电压为上下正。 在3、4端，3为地，4为正。 该正电压通过R902、R909、C908等反馈到Q01基极，基极电流大幅度增加，集电极电流也大幅度增加。 这是在强正反馈过程中，使开关管Q901迅速成为饱和状态。 另外，图11-5日立CTP-236D电视的电源中，二极管D906、D907同时处于反偏置状态。 在Q901饱和后，施加到初级线圈上的输入直流电压线性增大初级线圈电流(积蓄磁能)，基极电流流过R902、

15、R909、C908，对C908充电，极性如图11-7所示。 因为该电压相对于基极是反向偏置的，所以Q901的基极电位变低，基极电流变小。 当对C908充电的电压达到一定值时，Q901脱离饱和，进入放大区域。 另外，图11-6的开关电路等效图、图11-7的脉冲宽度控制等效电路，当Q901进入放大区域时，基极电流减少，集电极电流Ic减少，一次感应电压上下为正，对应的二次4端子感应电压比地为负，R902、R909、 这也是正反馈的雪崩过程中，开关管Q901从饱和导通迅速转变为断开。 Q901断开后，在C908中充电的电荷通过R902、R909、t01二次3、4线圈和D905的电路马上被释放，从不稳定

16、的直流电源通过R910、另外，在开关管Q901断开的期间，脉冲变压器T901的二次7、8端的感应电压使D906、D907接通，T901所蓄积的磁能作为电能向负载放电，充电到存储电容C909、C910中。 为了稳定开关的重复频率，减少对开关电路的图像的干扰，在线扫描电路正常地工作之后，经C912将线反向行程脉冲耦合到开关管Q901的基极，叠加在原始Ub上，使Q901快速导通，所以开关管q 因为开关电路是频率同步的，所以周期是一定的，稳定过程只能通过控制开关管的导通时间Ton来调整输出电压。 另外，如脉冲宽度控制电路等效图11-7所示，晶体管Q903相当于由误差电压控制的变阻器，与开关管Q901的

17、基极并联连接，对Q901的基极电流发挥分流作用。 如果误差电压使Q903基极电位上升，则Q903集电极电流也上升，向Q901基极的分流增大，Q901导通时间Ton减少。 充电的能量减少后，自然输出直流电压减少。 相反，当Q903的基极电流变小时，Q901的导通时间Ton增加，输出电压上升。 电路的稳定化过程是：厚膜模块CP901封装2个电阻和1个稳定化二极管，对输出的108 V电压进行电阻分压后施加到比较放大器Q902基极，将稳定管产生的基准电压施加到Q902发射极。 如果由于某种原因输出电压上升，齐纳二极管的两端电压几乎不变化，因此Q902发射极电压的上升量比基极电压的上升量大，ube2=ub-ue成为负值，Q902 (PNP管)基极电流、集电极电流增加同样，当输出电压降低时，电路可以自动增加输出电压。 由此输出电压稳定。