電源電路原理及維修

1、電源電路原理及維修,日期: 2016-08-24,目 錄,電源板概況及參數(shù)介紹,1,2,3,維修方法介紹,電源板各模塊電路原理介紹,4,典型分析案例,電源板參數(shù)介紹,本次培訓(xùn)選取常用的大屏幕LED二合一電源板(電源+背光)81-PBE049-H01作為介紹對象，對電路工作原理進行講解，并介紹故障分析方法,板底貼片元件,板面手插件,電源板參數(shù)介紹,電源板輸入特性 輸入電壓：100240V 50/60Hz 輸入電流：120Vac滿載時1.8A, 220Vac滿載時1.0A 電源效率：滿載時82% 待機功耗：0.5W PS-ON ： 00.8V:關(guān); 2V:開(實測東芝55U2600 1.3V) 電

2、源輸出特性,電源板參數(shù)介紹,背光輸入特性 輸入電壓：85V /1.0A 效率：85% BL-ON：00.8V:關(guān); 2V:開 P-DIM ：0100% 背光輸出特性,電源板參數(shù)介紹,板面介紹,保險絲,AC插座,Y電容,EMI元件,整流濾波,PFC電感,PFC升壓MOS管,水桶電容,燈條插座,主板供電插座,STB 3.3V穩(wěn)壓,12V整流,LLC開關(guān)變壓器,VCC濾波,背光升壓電感,PFC升壓二極管,PFC VCC開關(guān),穩(wěn)壓光耦,濾波電容,85V整流,諧振電容,電源板參數(shù)介紹,板底介紹,PFC模塊,LLC 模塊,VCC供電/開關(guān),12V整流,12V開關(guān),STB 3.3V穩(wěn)壓,背光升壓MOS管,待

3、機控制及穩(wěn)壓,LLC MOS管,背光驅(qū)動,電源板原理框圖,E,M,I,PWM,隔離開,關(guān)變壓,器,整流濾,波輸出,VCC,PS_on,E,M,I,PFC 5591,Main PWM -LLC,隔離開,關(guān)變壓,器,12V,VCC,6A31,310V,390V,100240Vac,VCC供電控制,光耦,取樣穩(wěn)壓,12V開關(guān),12V,STB3.3V,3.3V DC-DC,POWER-ON,FB,光耦,BOOST升壓,驅(qū)動IC,恒流源,P-DIM,BL-ON,待機模式,電源模塊介紹,RV101: 壓敏電阻，當(dāng)其兩端電壓達(dá)到閥值時阻值急速降低，工作電流急速增加, 以吸收雷電等因素引起的尖峰電壓; RT1

4、01: 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，冷開機的時候阻值較大，發(fā)熱之后阻值變小，防浪涌電流損壞保險絲; CX101,CX102 ：差模電容,抑制差模干擾， CY101,CY102,CY104,CY105：抑制共模干擾， LF101，LF102,LF103: 共模電感,與共模、差模電容一起構(gòu)成抑制共模、差模干擾； RX101、RX102、RX103、RX104：泄放電阻，關(guān)機后為X電容放電,EMI模塊,PFC(功率因數(shù)校正電路)對離線電源的輸入電流波形進行整形，以使從電源吸取的有功功率最大化。在理想情況下，電器應(yīng)該表現(xiàn)為一個純電阻的負(fù)載，此時電器吸收的反射功率為零。在這種情況下，本質(zhì)上不存在輸入電流諧波。電

5、流是輸入電壓（通常是一個正弦波）的完美復(fù)制品，而且與其同相。減小對電網(wǎng)的影響。 另外，歐洲的電氣設(shè)備必須符合歐洲規(guī)范EN6100032。這一要求適用于大多數(shù)輸入功率為75 W或以上的電器，而且它規(guī)定了包括高達(dá)39次諧波在內(nèi)的工頻諧波的最大幅度。 定義：功率因數(shù)校正可簡單地定義為有功功率與視在功率之比，即： 其中有功功率是一個周期內(nèi)電流和電壓瞬時值乘積的平均值，而視在功率是電流的rms值與電壓的rms值的乘積。如果電流和電壓是正弦波而且同相，則功率因數(shù)是1.0。如果兩者是正弦波但是不同相，則功率因數(shù)是相位角的余弦,理想的帶PFC電路的電壓電流輸入特性,電源模塊介紹,PFC模塊,電源模塊介紹,PF

6、C模塊,電源模塊介紹,PFC模塊,BOOST升壓,VCC,電流反饋,電壓反饋，穩(wěn)壓控制,鎖相環(huán)路,設(shè)置最大開啟時間,PFC芯片,設(shè)置過零點到開啟的延遲時間,2.45V,0.8V,1V,0.9V,16.3V,負(fù)載短路保護,電流取樣,升壓,水桶電容,0V,PFC電路簡單來說就是一個BOOST升壓結(jié)構(gòu)，MOS管導(dǎo)通期間電感儲能，MOS管關(guān)斷期間電感放能來實現(xiàn)升壓，將100Hz的電壓波形斬成幾百KHz左右，不停的對水桶電容充放電，讓平均電流波形近似正弦且與電壓波形同相，來提高功率因數(shù),注:電壓值僅供參考,396V,A,A,電源模塊介紹,PFC模塊,17.3V,16.3V,20.2V,18V,1.3V,

7、0.6V,0.3V,1.3V,熱地端,冷地端,PFC VCC開關(guān)控制,注: 上圖所標(biāo)注電壓為開機狀態(tài)測量值,開機時PW-ON為高電平, Q106 BE正偏導(dǎo)通，C極拉低電平，12V經(jīng)R148通過U103發(fā)光管到Q106C極到地，形成U103發(fā)光管正偏電流，發(fā)光管通過光傳遞給光敏三極管（U103B），使光敏管導(dǎo)通，此時VCC經(jīng)R129、U103B、D112到地，D112為18V穩(wěn)壓管，其負(fù)端電壓穩(wěn)定為18V，Q104作為電源開關(guān)，B極18V時BE正偏導(dǎo)通，E極輸出17.3V給PFC模塊供電。 待機時，PW-ON低電平，Q106截止，U103截止，Q104截止，無PFC VCC輸出,電源模塊介紹,

8、PFC模塊(5591 芯片介紹,說明： 電壓值為數(shù)字表FLUCK-45測量結(jié)果； 電阻值為指針表YX360TRF（X1K擋）測量結(jié)果。測量時已拔掉驅(qū)動板供電和燈條線。正向阻值表示黑表筆接地，紅表筆測量引腳；反向阻值反之。 注意：以上數(shù)值會因器件或測試儀表差異而產(chǎn)生偏差，以上表格數(shù)據(jù)僅供參考,典型應(yīng)用參數(shù),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖示： LLC主要由MOS管驅(qū)動、諧振腔、整流電路以及負(fù)載網(wǎng)絡(luò)（輸出VO）構(gòu)成。主要實現(xiàn)兩個功能，一是實現(xiàn)MOS管Q1、Q2的ZVS（零電壓轉(zhuǎn)換），對于每個MOS當(dāng)IDS電流為負(fù)時加驅(qū)動信號可實現(xiàn)ZVS轉(zhuǎn)換，二是實現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓，通過改變驅(qū)動頻率來改變諧振腔的阻抗，負(fù)載RO的變化會引

9、起輸出電壓的變化，由于次級負(fù)載可等效到變壓器初級，所以我們可以高速諧振腔的振蕩頻率來調(diào)整初級阻抗來滿足次級輸出需要。諧振腔的頻率可通過控制IC來調(diào)整Q1、Q2的驅(qū)動頻率實現(xiàn),電源模塊介紹,LLC模塊,漏感,激磁,電源模塊介紹,LLC模塊,BOOST升壓,開關(guān)變壓器,待機低功耗,開機/待機模式切換,電流反饋,供電,12V取樣穩(wěn)壓,設(shè)置過零點到開啟的延遲時間,電網(wǎng)電壓檢測,整流濾波,電流取樣,下驅(qū)動,上驅(qū)動,自舉,FB反饋,12V開關(guān),LLC,軟啟動,2.5V,啟動供電/電壓檢測,電源模塊介紹,LLC模塊（6A31芯片介紹,備注項：*1 接電容 *2 接電阻 *3 高電壓隔離用，沒有內(nèi)置電路 MO

10、DE選擇: 本電源板選取C模式.：R138 200K 待機低頻率間歇模式 注: MODE腳電壓4.4V IC識別為電路開路. 說明： 電壓值為數(shù)字表FLUCK-45測量結(jié)果； 電阻值為指針表YX360TRF（X1K擋）測量結(jié)果。測量時已拔掉驅(qū)動板供電和燈條線。正向阻值表示黑表筆接地，紅表筆測量引腳；反向阻值反之,電源模塊介紹,LLC模塊（6A31芯片介紹,保護功能介紹（選取部分介紹，詳細(xì)情況請查閱規(guī)格書,電源模塊介紹,3.3V穩(wěn)壓模塊,開關(guān)頻率設(shè)定 (178KHz左右,電壓反饋(穩(wěn)壓)0.8V,鎖相環(huán)路0.96V,使能端3.8V,穩(wěn)壓) 分壓電阻,濾波元件,自舉,SW,待機DC-DC模塊: 應(yīng)

11、用MP1582EN芯片,及外圍元件構(gòu)成3.3V輸出的DC-DC穩(wěn)壓電路,輸出3.3V STB,供電給主板待機電路; 開機狀態(tài)下,輸入電壓12V, 待機狀態(tài)下,輸入電壓7V,電源模塊介紹,3.3V穩(wěn)壓模塊,MP1582EN典型應(yīng)用參數(shù),電源模塊介紹,背光驅(qū)動模塊,濾波元件,IC供電,SW,背光驅(qū)動模塊: 應(yīng)用MP3398A芯片及外圍元件構(gòu)成背光驅(qū)動電路，通過檢測LED-電流與設(shè)定值比較，輸出開關(guān)脈沖控制BOOST升壓電路穩(wěn)定LED+電壓以保證燈條電流符合設(shè)計值,BOOST升壓,LED,LED,LED,LED,電流檢測,驅(qū)動,過壓保護,電流取樣,LDO濾波,使能,鎖相環(huán),開關(guān)頻率,模擬調(diào)光,PWM

12、調(diào)光,燈條電流設(shè)定,防靜電元件,串,燈條插座,電源模塊介紹,背光驅(qū)動模塊,工作原理： 84V供電給由L201、Q202、D201、C203、C204組成BOOST升壓電路。 BOOST開關(guān)管受控于驅(qū)動IC MP3389A，12V經(jīng)R207、JP1，C209濾波后進入IC第19腳（VIN）供電端，經(jīng)內(nèi)部LDO穩(wěn)壓從20腳輸出6V VCC，此腳外接C213濾波，ZD202穩(wěn)壓管起保護作用，VCC供IC內(nèi)部電路使用。BL-ON為背光開關(guān)信號，當(dāng)BL-EN輸入高電平，經(jīng)R204、R218分壓，C208濾除干擾后，進入IC第EN腳，控制IC工作，同時BL-ON經(jīng)R209、R217分壓進入IC第ADIM腳

13、，該腳電平1.5V，沒有模擬調(diào)光。若BL-ON低電平時IC關(guān)閉。BL-ADJ為PWM調(diào)光信號，經(jīng)R205、R219分壓后輸入IC第PWM腳，作為PWM調(diào)光用，此時輸入信號控制LED同步調(diào)光。 IC COMP腳外接R223、C212阻容網(wǎng)絡(luò)，作為反饋環(huán)路相位調(diào)整。 IC OSC腳外接R227設(shè)定MOS管驅(qū)動脈沖的開關(guān)頻率，公式： 。 IC ISET腳外接R222/R213設(shè)定LED14的電流值。設(shè)定電流公式： 從OSC到ISET接D214，在ISET對地短路時OSC被拉低，可使開關(guān)脈沖頻率降低，避免ISET對地短路后LED電流過大引起安全事故。 IC GATE腳輸出開關(guān)驅(qū)動脈沖，經(jīng)R207、D2

14、04、R242送到Q202 G極，驅(qū)動MOS管開關(guān)，完成BOOST控制。R225R227A為電流取樣電阻，取樣電壓經(jīng)R224反饋到IC ISENSE腳，控制開關(guān)管電流，C218為高頻濾波電容。 BOOST升壓工作后，LED+電壓上升，同時LED1-LED4-內(nèi)部恒流源接通，LED+電源通過F202（減少諧波干擾，EMC抑制），經(jīng)燈條到LED1-LED4-，再經(jīng)內(nèi)部恒流源控制電流后到地，驅(qū)動燈條發(fā)光，內(nèi)部恒流源控制LED電流恒定從而達(dá)到控制亮度穩(wěn)定。 LED+經(jīng)R214、R214A、R214B、R212、R215分壓取樣，送到IC OVP腳做LED+過壓保護檢測，當(dāng)OVP腳電壓超過1.23V（典

15、型值），IC觸發(fā)OVP保護。C207高頻旁路電容，防止PCB走線感應(yīng)干擾引起OVP誤動作,電源模塊介紹,背光驅(qū)動模塊,說明： 電壓值為數(shù)字表FLUCK-45測量結(jié)果； 電阻值為指針表YX360TRF（X1K擋）測量結(jié)果。測量時已拔掉驅(qū)動板供電和燈條線。正向阻值表示黑表筆接地，紅表筆測量引腳；反向阻值反之。 注意：以上數(shù)值會因器件或測試儀表差異而產(chǎn)生偏差，以上表格數(shù)據(jù)僅供參考,電源模塊介紹,背光驅(qū)動模塊,電路保護功能介紹： OVP保護：OVP腳電壓超過1.23V，IC觸發(fā)保護； 燈條開路保護：正常情況下各燈條串電壓相差2.5V，最小一串電壓為0.285V(60mA) /0.8V(350mA)，當(dāng)

16、某串燈條開路時，LED*-電壓低于0.196V，IC驅(qū)動BOOST升壓繼續(xù)提高LED+，最終通過OVP觸發(fā)保護； 燈條短路保護：某一串燈條短路時，引起該燈條串LED-電壓6.3V時，IC內(nèi)部開始計數(shù)，達(dá)到4096個開關(guān)周期后，IC內(nèi)部對應(yīng)的恒流源斷開； 電感/二極管短路保護：當(dāng)電感或二極管短路時，輸出電壓不夠高帶不起負(fù)載，保護方式有兩種：1）因LED電流不夠，IC COMP腳電壓上升直到達(dá)到高電平箝位值，持續(xù)512個周期，IC關(guān)閉輸出并鎖死保護；2）通過取樣電阻監(jiān)測開關(guān)管的開關(guān)電流，當(dāng)IC CS腳電壓達(dá)到0.64V(0.560.72)且持續(xù)4個開關(guān)周期，IC關(guān)閉輸出并鎖死保護。 過熱保護：芯片

17、溫度達(dá)到150時，觸發(fā)過熱保護,維修方法介紹,電源故障,背光電路故障,3.3V是否正常,PS_ON是否正常,PFC電壓是否正常,12V是否正常,C105A電壓正常否,BL_ON與DIM是否正常,保險絲是否開路 整流橋是否短路,N,Y,N,Y,Y,Y,Y,機芯故障,注意檢查PFC MOS管是否短路，方可更換保險絲或橋堆并再次上電,Y,LLC，啟動，反饋，變壓器等故障,Y,1、PFC不工作，查VCC或更換U101； 2、PFC電壓過欠壓，查連接U101的1腳相關(guān)元件； 3、查U101外圍元件,N,N,12VA是否正常,N,機芯故障,N,Y,上電,N,電壓過高或過低：取樣穩(wěn)壓電路故障,負(fù)載過重，更換

18、主板及斷開屏線驗證,整流濾波電路故障,檢查12V開關(guān)控制電路（Q109,12VA是否有7V,整流濾波元件壞，負(fù)載短路,Y,維修方法介紹,背光故障,更換燈條,BOOST有無供電,BL_ON/DIM是否正常,C213有無6V,測C204有無升壓(開機瞬間,更換燈條負(fù)載確認(rèn),N,Y,N,Y,Y,Y,Y,機芯故障,1、驅(qū)動IC VIN電壓未供給 2、驅(qū)動IC壞 3、驅(qū)動IC外圍元件壞,N,N,IC PIN18有無開關(guān)脈沖,N,1、升壓電路元件壞 2、OVP； 3、驅(qū)動IC壞,N,Y,上電,N,1、檢測OVP電壓是否高于1。23V； 2、測LED-對地阻值是否正常； 3、更換驅(qū)動IC,檢修或更換BOOS

19、T元件,MOS管對地有無短路,更換短路元件,Y,檢修LLCPFC整流濾波,典型案例介紹,電源維修首先要根據(jù)故障現(xiàn)象確定故障在哪能個模塊。此電源板主要分以下6個部分： STANDBY供電：如果+3.3V沒有，在確認(rèn)輸入電壓12A正常的情況下，基本可確定為DC-DC電路故障。通過檢測芯片引腳阻值及外圍元件基本能找出故障點。 PFC部分線路：如果開機狀態(tài)下水桶電容上電壓不正常，有兩種可能：一是VCC電壓工作不正常，二是PFC部分線路問題：如果是第二種情況，用萬用表BOOST升壓元件及PFC芯片/外圍，基本可以確定為哪個元件損壞。 LLC線路：如果12VA沒有電壓，可能LLC電路故障，測量VCC、BO

20、、MODE、VW電壓是否正常，測量芯片其他引腳對地電阻值或電壓值，容易找到故障點。LLC諧振元件是易損壞件，注意測量，通常其中一個MOS管另一個也會壞；變壓器及整流濾濾元件也要檢查； 穩(wěn)壓部分：輸出電壓異常時重點檢查取樣穩(wěn)壓電路 VCC部分線路：如果電源部分VCC電壓不正常需注意檢查VCC電路。LLC開關(guān)變壓器輔助繞組輸出經(jīng)整流濾波后直流送LLC IC，但PFC VCC經(jīng)PW-ON及光耦等元件組成的開關(guān)電路控制，通過電壓檢測容易查出故障點； 背光電路：背光不亮或偏暗問題應(yīng)檢修背光驅(qū)動電路，按BOOST升壓、驅(qū)動控制、各保護檢測模塊分別展開檢查，較易查出故障點,典型案例介紹,案例1 故障現(xiàn)象：三

21、無 原因分析：1、測量水桶電容無電壓； 2、測量保險絲開路；測量水桶電容兩端短路； 3、逐一斷開水桶電容相連元件，當(dāng)斷開PFC MOS管后阻值正常，查PFC BOOST元件，發(fā)現(xiàn)D106（MUR460）短路、電流取樣電阻R101開路； 4、經(jīng)模擬分析只有D106短路時會造成另外的元件損壞； 5、測量D106反峰及電流均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，判斷部品不良。 更換以上元件后機器老化3天無異常，故障排除。 結(jié)論：最終經(jīng)供應(yīng)商分析為料單成型損傷造成。 處理：更換成型設(shè)備及更換ON公司 MUR460物料,PFC二極管位置,典型案例介紹,案例2 故障現(xiàn)象：電視播放中突然黑屏 原因分析：1、檢查水桶電容電壓有300

22、V，但STB 3.3V無電壓，12VA無電壓； 2、測量LLC 芯片BO、VH電壓正常，測量LLC VCC無電壓； 3、斷電后測量LLC芯片 VCC對地反向阻值為0.4K左右,阻值偏小； 4、拆下IC測量為IC損壞； 5、更換IC后機器工作正常，故障排除。 處理方案: 換LLC IC維修,測量此處對地阻值偏小,典型案例介紹,案例3 故障現(xiàn)象：三無 原因分析：1、檢查水桶電容電壓有300V，但STB 3.3V無電壓，12VA無電壓； 2、測量LLC 芯片BO電壓5V； 3、測量R147、R149、R151阻值，發(fā)現(xiàn)R147、R149阻值偏小； 4、換R147、R149電阻后故障排除。 處理方案: 換R147、R149,故障電阻位置,典型案例介紹,案例4 故障現(xiàn)象：110V供電不開機 原因分析：1、檢查110V供電