彩電開關(guān)電路圖.doc

康佳開關(guān)電源分析2009-10-28 11:08T2588B/X、T2987B/X、T3477B、下3877N系列機芯，其開關(guān)穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，特別是它的可靠性已得到考驗和公認(rèn)，該機芯開關(guān)穩(wěn)壓電源具有下述特點： a、能在輸入交流140V280V電源電壓范圍內(nèi)正常工作； b、 能對負載的開路，短路、束電流過流、B+電壓過壓等進行有效的保護； c、 如開關(guān)管V401損壞，能將損壞范圍有效地控制在 VD412(開關(guān)管射極負反饋電阻相并聯(lián)的62V穩(wěn)壓管)、R423(橋式整流、濾波電容的限流電阻)、F401(315A保險絲)范圍內(nèi)。 1、開關(guān)穩(wěn)壓電源電路組成 首先我們以下3877N型機為例介紹開關(guān)穩(wěn)壓電源各主要電路的元器件組成。本系列屏幕尺寸不同的機型，開關(guān)穩(wěn)壓電源電路基本相同，僅輸出電壓值及器件功耗不同。 (1)由開關(guān)管V401和VD407/C410、R406、R417/C462 組成正反饋驅(qū)動電路。 (2)由C409、C414、R419和VD406組成吸收回路；吸收因開關(guān)變壓器N401原方繞組自感電勢，避免在開關(guān)管集電極截止瞬間出現(xiàn)過高的反峰高電壓。 (3)V48Q、VD484、VD489、RP401、R486、R485與N410組成取樣、放大電路(冷底板部分)。而N410中的光敏三極管及V402、V403組成放大和控制電路(熱底板部分)，用于穩(wěn)定輸出電壓。 (4)VD405、R409和V406組成防止；中擊電流電路(即動態(tài)限壓電路)，以保證開關(guān)電源在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作。 (5)V450、N401、V406和V411組成遙控開關(guān)機電路。 (6)R404、R405和C465組成開關(guān)管振蕩啟動電路。 (7)由行輸出部分的V603、VD603、R612等組成顯像管束電流過流(可控硅V604)保護電路。 (8)由CRT板上的VD9l5、VD952、VD953組成X射線(可控硅V604)保護電路(防止B+過高或行輸出副方過壓)。 (9)副方有四路穩(wěn)壓輸出 a、B+135V(T2588機的B+為130V、T2987機的B +為140V，T3477BT3877N機的B+為135V)為行輸出級電源B十(在該點上作穩(wěn)壓取樣)。由R455、C463、R452、 V口420等組成B+過壓保護電路。 b、+256V(下2987機為27V)為場輸出級電源。 c、+28V(T2987機為245V)為伴音功放輸出級電源。 d、 +28V為超重低音功放輸出級電源。 (10)由V407、V410、T402等元器件及副方(+5V)三端穩(wěn)壓塊N402(AN7805)組成的遙控CPU電源(小開關(guān)穩(wěn)壓電源)。 除上述電路外，穩(wěn)壓電源的輸入端還有橋式整流、濾波電路及共軛濾波(互感濾波器)、電源開關(guān)、保險絲(F401)等元器件及冷、熱底板之間靜電耦合抗干擾電路R421/ C416等。 2、開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 2.1開關(guān)管的自激振蕩過程 1)開機狀態(tài)：由橋式整流器BR401整流后在C401上充有約+300V的直流電壓(未穩(wěn)壓)，在開機狀態(tài)下CPU (M37210M3902SP)的21腳(P0W)為低電平(0V)，通過接插件XS201的針、R235到V450的基極，使其Ub=0而截止。N401(光耦合器)中的發(fā)光二極管截止(不發(fā)光)，光敏三極管亦處于截止?fàn)顟B(tài)，N401、腳間開路。+300V 電源通過R404(82K2w)、R405(68K2w)為開關(guān)管V401基極提供約33mA的啟動電流fbl 使V401開始導(dǎo)通。V401集電極電流通過T401原方主繞組在Ic增長期間使T401正反饋繞組產(chǎn)生約10V的脈)中峰值電壓U2,U2通過VD407、R406、R417向開關(guān)管V401基極提供約037A的電流I2 ，與此同時，V406吸收了部分電流I3,，因此開關(guān)管實際基極電流約為Ib=I2-I3=0372-0074=0298A=298mA 2)由于正反饋的結(jié)果，V401基極得到近于300mA的飽和導(dǎo)通電流，開關(guān)管V401飽和導(dǎo)通，V401集電極電流Ic1將隨時間線性增長。當(dāng)Icl的峰值接近3A時，T401磁通飽和，U2V401退出飽和而進入放大區(qū)，并使正反饋繞組L2上感生電壓U2反相導(dǎo)致Ib1減小，從而促使V401集電極電流Ic1減小，集電極電壓Uc1即上升，這個正反饋過程使Ib1迅速降為0，開關(guān)管V401截止。 3)當(dāng)V401截止瞬間其集電極出現(xiàn)尖峰自感電壓并被C2所吸收。(C2 C409/C414)，同時正反饋繞組感應(yīng)電勢極性反相(地為正，同名端為負)，此電壓通過C465、R405、C462/R417、R406向C410充電，此時VD407處于截止?fàn)顟B(tài)，使C410下正、上負。此時因V401基極電位為負值(低于射級電位)而保持截止?fàn)顟B(tài)，保證了V401處于休止期。休止期的長短不僅取決于C410及C465的充放電時常數(shù)電路，也取決于T401初級等效電感(初級空載電感為800微H)和C的等效電容(即LC自由振蕩的周期)。 4)因負截的單向?qū)ㄌ匦院蚔401處于截止期，此時V401集電極負截電路可等效為L1/C2的并聯(lián)諧振回路(參見圖2C)，在V401截止瞬間C2上充有約150V的電壓，經(jīng)14個諧振周期(t=1/(4x 2 L1C2)5mSC2開始通過L1放電，再經(jīng)14周期后，C2反向放電(電流自上而下)，使正反饋繞組又得到正向電壓U2,此時U2值較小，但U2與C410上充的電壓相疊加，形成I2電流，使V410基極又得到一定的Ib1(遠大于超始的3mA)，V401正偏導(dǎo)通，形成集電極電流Ic上升再繼續(xù)開關(guān)管V401的飽和導(dǎo)通與截止(即開-關(guān))過程，周而復(fù)始，不斷循環(huán)。 22穩(wěn)壓原理 穩(wěn)壓是通過對輸出電壓B+的取樣、放大，使原方產(chǎn)生調(diào)節(jié)電流L4，改變開關(guān)管V401的基極電流Ib1來達到的。V401電感L的儲能電流Ic1和V401導(dǎo)通時間t(儲能時間 )都發(fā)生變化，從而使次級輸出電壓得到動態(tài)穩(wěn)定的效果。從次級B+通過R486、RP401、R485電壓取樣網(wǎng)絡(luò)的RP401中點為取樣放大管V489的基極電壓，V489的射極接VD484串VD489得11.3V的穩(wěn)定電壓，集電極通過N410(內(nèi)部為發(fā)光二極管)，R487接B+，N410腳電位差正常值為10V左右，當(dāng)某種原因使B+電壓升高時；B+V489基極電壓b-e間電位差I(lǐng)c409Uc489通過發(fā)光二極管的電流發(fā)光二極管光強N410腳等效電阻rceVb402基極電壓V402集電極電流(V402為PNP管)V403基極電流V403集電極電流(V403的rce減小)即L4Ib1V401飽和導(dǎo)通時間T40l原方儲能B+。 V489射極接有62V和51V兩只串聯(lián)穩(wěn)壓管，兩只穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)相反而互補，保證穩(wěn)壓電源溫漂極小，同時5.1V穩(wěn)壓管上端接V411遙控關(guān)機控制管的集電極，因此不能用一只穩(wěn)壓管取代，另外，在正常開機整個期間N410電位差約在08V12V之間變動，通過的電流約為15mA，因此兩只穩(wěn)壓管上端無需接提供穩(wěn)定電流的電阻，也能始終保持62十51=113V的穩(wěn)壓值。 RP401為次級輸出電壓微調(diào)電位器，可調(diào)范圍可達額定值10%左右。 23負載短路和開路保護 從上述原理分析可知，當(dāng)負載短路時L1等效并聯(lián)了電阻，而且阻值較小，L1，與C1不可能產(chǎn)生諧振，即不能產(chǎn)生穩(wěn)定的開關(guān)工作狀態(tài)，必須由起動電路提供基極電流來再次進行一個導(dǎo)通截止周期，但起動電路R404、 R405僅能向V401提供約33mA的基極電流，集電極在靜態(tài)也只有3050mA的電流，電源停止工作，副方各路輸出電壓很快降至零，從而起到不繼續(xù)損壞有關(guān)元器件的作用，達到了負載短路保護的目的。 當(dāng)負載開路時，副方各路輸出電壓均增高，由于B+ 上升進而使V402、V403接近飽和導(dǎo)通，吸收開關(guān)管V401的基極電流而使V401占空比下降。當(dāng)因調(diào)壓失敗(穩(wěn)壓系統(tǒng)有故障，例如光電藕合器開路)而引起次級電壓升高時，過壓檢測電路通過VD405使V406飽和導(dǎo)通，從而吸收開關(guān)管V401的基極電流并使V401趨于截止，電源停止工作，但過壓檢測電路亦會因此失去作用而重復(fù)以上過程，為此在B+輸出回路VD409的陰極(輸出端)接有R455、R452、VD420等組成的B+過壓保護回路，以確保大屏幕彩電的開關(guān)穩(wěn)壓電源萬無一失，避免B+突然升高，x射線保護電路延時動作造成高壓過高損壞顯像管、行輸出管、行輸出變壓器等器件的可能性。 24遙控開關(guān)機的電路 遙控開關(guān)機功能主要由V450、N401、V411等元器件實現(xiàn)；遙控開關(guān)機指令信號來自CPU(M37210M3-902SP或M37210M4-705SP)的第21腳(低電平0V開機，高電平5V關(guān)機)，通過R237(100 XP201XS201到電源、掃描板。遙控關(guān)機時，由于XS201出現(xiàn)約5V的高電位使V450飽和導(dǎo)通，N401、腳內(nèi)部發(fā)光二極管發(fā)光，腳間電位差約15V，腳間飽和導(dǎo)通，壓降05V以下，V406基極約075V，V406飽和導(dǎo)通，使V401基極相當(dāng)于接地，通過R404、R405的啟動電流被V406吸收，V401處于截止?fàn)顟B(tài)，開關(guān)電源停止工作。另一路通過R436、R439接V411基極，遙控關(guān)機時V411基極亦為高電位(075V)，V411飽和導(dǎo)通，使V489基極發(fā)射極間的電位差拉大(Ube)，V489飽和導(dǎo)通，對取樣放大回路產(chǎn)生很大的吸收電流L4同樣使I2降為零，也使V401處于截止?fàn)顟B(tài)。即使副方B+降為零輸出時，前一路的控制作用仍然維持。 25負壓驅(qū)動電路 負壓驅(qū)動電路由V403、C405/C411、VD403等元器件組成，其主要功能是可以保證開關(guān)管(V401)的集電極反向電壓工作在Ucbo狀態(tài)(UcboUceo)，并且可以有效的減少開關(guān)管退出飽和到完全截止的時間，使大功率開關(guān)管溫升降低，提高了開關(guān)穩(wěn)壓電源的可靠性。 (注：一般彩電大功率電源開關(guān)管，例如2SD1545或 2SD4111的BUcbO1500V，而BUceo1000V)。 具體電路分析如下：T401正反饋繞組的輸出端，通過VD403將負脈沖取出，并向C405充電，充電電流方向由地向上。C405上端在正常工作狀態(tài)約為-56V(注意C405的正端接地)，這個電壓為N410光敏二極管、V402、V403提供了工作電源電壓。當(dāng)V403飽和導(dǎo)通時或接近于飽和狀態(tài)時，V401的基極電壓為負值，V401的發(fā)射極電位高于基極電位而截止(或趨于截止)，使V401的集電極基極處于Ucbo狀態(tài)。 因為增加了負壓驅(qū)動電源，使V402、V403工作的動態(tài)范圍增大，也就是使它們的控制范圍增大，提高了輸入電網(wǎng)電壓變動的適應(yīng)能力，增加了開關(guān)電源的安全性能。VD402的作用是；從正反饋繞組取出負脈沖電壓疊加在-6V的直流電平上，使得V403退出飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)向截止，與此同時V402飽和導(dǎo)通，保證了開關(guān)管V401能迅速由截止?fàn)顟B(tài)再次轉(zhuǎn)入飽和狀態(tài)。 26有關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓電源負載的動態(tài)范圍 這里所說的動態(tài)范圍是指；不引起次級輸出電壓明顯降低(欠激勵)的最大負載電流和不致引起自激最小負載電流之間的差。一般來說，動態(tài)范圍越寬，電壓穩(wěn)定性將變差。 在反饋環(huán)增益固定的情況下，C413(V403b-e間的外接電容)決定了I4的上升速度，從圖5中可以看出，在最大負載電流時，I4的上升速度變慢，幅值小，Ib1的脈寬就越寬幅值大。反之，在最小負載電流時，I4的上升速度變快且幅值大，Ib1的脈寬越小。Ib1的脈寬越寬就意味著Ib1越大，即開關(guān)管V401飽和導(dǎo)通時間長，T401儲能越大。 通過實驗，選擇C413為10nF，既能保持良好的電壓穩(wěn)定性，又可以有足夠的動態(tài)范圍(隨機附圖中C413為22nF，實際電路中C413為10nF。 27防止開關(guān)管集電結(jié)損壞的保護電路 在彩電開關(guān)電源電路中，大功率開關(guān)管是最容易損壞的元件，開關(guān)管飽和導(dǎo)通時的電流很大，截止時集電極的電壓很高，開關(guān)管在狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間存在著開啟損耗和關(guān)斷損耗。 在電路中，開關(guān)管V401的集電極通過電容C409(2202kV接+300V點(接地效果相同)，其作用是吸收 V401突然截止時，集電極出現(xiàn)的瞬時尖峰電壓， 以防止V401被擊穿，且可減小V401由飽和向截止轉(zhuǎn)換瞬間的關(guān)斷損耗。從保護效果來看，C409容量的大些好。但容量太大V401再由截止轉(zhuǎn)為飽和瞬間，C409的放電電流是V401集電極電流的一部分，因而增大了V401的開啟損耗。從電路中，與C409相并聯(lián)的是C414串聯(lián)VD40/R419。在V401關(guān)斷瞬間，由于VD406導(dǎo)通，C414對高電壓吸收效果顯著，在V401開啟瞬間，VD406截止，C414必需經(jīng)R419放電，增加了放電的時間，減小了放電電流，使開啟損耗進一步減小。 另外C402(330pF)(V406be間的外接電容)，可以使V406的吸收電流I3的產(chǎn)生滯后于I2從而使開關(guān)管V401迅速導(dǎo)通，C414上吸收的反峰電荷，主要釋放在R419上，避免了開關(guān)管在飽和導(dǎo)通時，因消耗C414上的電荷而過熱。與開關(guān)管V401射極電阻R418(0682w)并聯(lián)的一只VD412(穩(wěn)壓值62V。功耗1w)，它在開關(guān)電源正常工作時并無任何作用，但如果開關(guān)管V401c-e擊穿損壞時，往往R418發(fā)熱將底板燒焦成兩個孔狀，印制板因較大面積炭化而無法修復(fù)。加裝VD412后，如果發(fā)生V401c-e擊穿故障，就會使VD412擊穿短路導(dǎo)通，立即燒斷保險絲F401，必需開機檢查維修，而不會使故障擴大，造成難以修復(fù)的情況。 、開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 31副方行輸出(主)電源 B+過壓保護電路 由于自動穩(wěn)壓環(huán)路故障(例如R487開路、光耦合器N410開路、V48Q開路)，或動態(tài)限壓電路故障(例如VD405、R409和V406開路)。開關(guān)變壓器副方各路電壓均會突然上升，繼而會造成行輸出管、行輸出變壓器、場輸出集成電路等器件損壞，使故障進一步擴大，后果難以預(yù)料。雖然這種現(xiàn)象的幾率很低(約萬分之一)，但為了開關(guān)穩(wěn)壓電源可靠的運行，即使出現(xiàn)故障也局限在少數(shù)元件損壞的范圍內(nèi)，為此，在B+整流管VD40Q陰極輸出端接有R455、C463、R452、VD420、C464、R454、R453等組成的B+過壓保護電路。在正常開機狀態(tài)T3877N型機B+為135V，穩(wěn)壓二極管VD420的陰極電壓就在80V 02V。(R455、R452分壓并考慮到C463漏電流及負載等)，VD420的穩(wěn)壓值為91V，只有當(dāng)B+突然上升超過15%亦即B+上升到155V(或大于155V)A點電壓接近10V，VD420齊納擊穿，通過R454將此擊穿電流加到可控硅保護管V604的控制柵極G，使V604雪崩擊穿，V450飽和導(dǎo)通，彩電進入保護性關(guān)機狀態(tài)。遙控器無法重復(fù)開機。 32 X射線保護電路 由于行逆程電容(聚丙烯介質(zhì))失效開路，將會引起行輸出高壓繞組峰值電壓升高導(dǎo)致顯像管陽極高壓上升，熒屏x射線劑增大，可能造成對人體的傷害。B+電壓過高或行輸出變壓器原方匝間短路等原因，也將導(dǎo)致行輸出變壓器副方燈絲電壓升高(在燈絲供電電路上接有過壓保護電路)，VD952為18V穩(wěn)壓管會被擊穿，通過XP420Xs420接V604可控制柵極(參見圖7右上方所示)。可控硅管 (V604)陽極通過R437(270 )遙控電源115V輸出端，當(dāng)V604控制柵極得到+07V電壓時，可控硅導(dǎo)通，在V604陰極負載電阻R434(1Kn)上得到約+5V的電壓，此電壓形成的電流分為兩路；一路通過R438、VD419、R439使V411基極得到+07V電壓，V411。+飽和導(dǎo)通，促使V48Q射極電位下降，V489飽和導(dǎo)通，N401腳電位差達到最大值約15V，腳間飽和導(dǎo)通，最終使V402、V403飽和導(dǎo)通，開關(guān)管V401截止，另一路通過R435、VD418接V450基極，使V450基極得到07V電壓而飽和導(dǎo)通，N401腳電位差為15V，腳間飽和導(dǎo)通，最終使V406飽和，也使V401截止。相當(dāng)于遙控關(guān)機后的狀態(tài)。與遙控關(guān)機不同點在于：可控硅管V406的控制柵極失去控制信號后，只要維持可控制硅管陽極電壓，它始終處于雪崩擊穿狀態(tài)，(因有R437和R434限流不會超過V604最大功耗)，因此機器始終維持在關(guān)機狀態(tài)，用遙控器不能再開機，必需要切斷可控硅V604陽極電源，即關(guān)斷遙控電源(副電源)，也就是說必須按壓電源開關(guān)才能重復(fù)開機(關(guān)機后需等待12分鐘，使C447放電壓至2V以下)。如果開機后又頻繁發(fā)生保護性自動關(guān)機則必須檢查維修。 33束電流過流保護電路 右下方T601為行輸出變壓器，其副方高壓繞組的下端腳并不直接接地，而是通過C608)(56nF200V)交流接地，腳通過R60Q、R612、R611接B+(135V)，R609為檢測電阻，在R609兩端的電位差反映束電流的大小，如BC之間電位差為10V，則陽極高壓電子束電流Ia=Ubc/R609=10V10K=lmA，Ia=1mA時，A點的電位為Ua=135Ia x R611=135v-1 x 10 x56 x 103=79V，只有當(dāng)束電流為Ia=(13515)56K=214mA時，A點的電壓為+15V。實測，顯像管電子束電流在1mA19mA之間，保護管V603均處于截止?fàn)顟B(tài)，無動作。如束電流大于20mA，則A點低于145V，由于V603射級接+16V電源，基極通過VD603接A點，因V603基極低于射極07V而導(dǎo)通，在集電極電阻R614(10Kn上將產(chǎn)生約+5V的電壓(u=IcR614)，只要這個電壓大于1V，就有可能使可控硅保護管V604導(dǎo)通，接著如上節(jié)所述，彩電處于保護性關(guān)機狀態(tài)，如不按壓電源開關(guān)，用遙控器無法重復(fù)開機，同樣，再次開機后如又頻繁自動關(guān)機，必須檢修。(注：38英寸彩管最大束電流Ia的限定值為1920mA；34英寸彩管Ia的限定值為17mA；29英寸彩管Ia的限定值為16mA；25英寸彩管Ia的限定值為15mA，因此在設(shè)計時取樣電阻R611與R612的值，應(yīng)作相應(yīng)的改動。應(yīng)該說明，理論計算值與實測值會有偏差，應(yīng)以實測值為準(zhǔn))。 、小型遙控開關(guān)電源(CPU電源) 本機遙控電源(副電源)也采用開關(guān)電源電路，這樣可降低功耗，增大電網(wǎng)電壓適應(yīng)范圍，減輕重量，雖然電路元器件比一般50Hz交流變壓器降壓、整流電路復(fù)雜一些，但故障率反而下降，因為它避免了細漆包線易霉斷的缺點。副電源除了為遙控接收器、微處理器(CPU)和存儲器提供+5V直流穩(wěn)壓電源外，還為遙控開關(guān)機控制管V450提供Vcc和為可控硅保護管V406提供陽極電壓(十95V左右)。 T402為小型開關(guān)變壓器，V410為開關(guān)管(25C4004)， V407為電流取樣限幅管，C442串聯(lián)R443/C412及VD414、 R449為開關(guān)管的正反饋回路；R427(330Kn1w)為V410的啟動電流通路；VD415、VD413、R442及C441組成動態(tài)限壓電路，C444串聯(lián)R445為反峰電壓吸收電路；R401為限流保護電阻；VD416、C447為次級整流、濾波電路，R446為次級輸出限流保護電路，N402(AN7805)為+5V三端穩(wěn)壓器。