虹欧4000电源原理与维修.docx

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虹欧4000电源原理与维修

虹欧4000模组电源原理与维修

虹欧4000系列是长虹推出新一代等离子模组，屏尺寸分别有42寸/50寸。

屏型号为：

PM42H4000/PM50H4000。

42寸电源板型号为R-HS210B-5HF01、R-HS210B-5HF02；50寸电源板型号03状态（能效加53%滤光膜）为R-HS310B-5HF01，05/06状态（能效高仙气体加53%滤光膜）为R-HS210B-5HF02，线路大部分一样，区别只在于VS部分功率不同。

虹欧4000模组性价比较高，被大量的用于长虹等离子电视，电视机型号分别有：

3D42A3700IV（P37）、3D50A3700IV（P37）、3D50A3000i、3D50A3000iV、3D50A3600i、3D50A3600I、3D50A3600iV、3D50A3700iV、3D50A3700i、3D50A3038、3D50A3039、3D42A3000i、3D42A3000iV、3D42A3600i、3D42A3600I、3D42A3600iV、3D42A3700iV、3D42A3700i、3D42A3038、3D42A3039、3D42A3000i（P36）、3D42A3000iv（P36）、3D42A3600i（P36）、3D42A3600i（P36）、3D42A3600iV（P36）、3D42A3700iV（P36）、3D42A3700i（P36）、3D42A3038（P36）、3D42A3039（P36）等。

一直以来，等离子维修技术由于资料的匮乏，对等离子接触少的维修人员维修起来非常吃力。

由于不了解等离子的工作原理，很难达到熟练维修的程度。

自从虹欧3000模组推出以来，扫描板和维持板共用能量回收电路，更是打破传统等离子维修思维，维修难度进一步升级，对维修人员造成相当大的困扰。

在整个等离子模组中，其中电源板故障率相对较高，为了让维修人员掌握新一代等离子维修技术，特对虹欧4000电源模组进行一个原理简析，并根据本人对多块电源的维修经验，与大家做一些案例分享。

一、电源整体结构

虹欧4000电源板结构相对简单，主要由进线抗干扰电路、待机及15V形成电路、PFC产生电路、VS/VA形成电路、保护电路等组成，整体方案由NCP1271、SSC2102、NCP1393构成，结构简图如图一、图二：

图一、电路结构简图

图二、外观结构图

二、单元电路分析

1、进线抗干扰、整流滤波电路

交流220V进入电源板CNO1插座，经过保险丝F101，送入由压敏电阻RV1、L102、R101、R102、R103、C101、继电器K1、热敏电阻NTC1、继电器K2、L101、CY103、CY104、C105、L103组成的过压保护和抗干扰电路。

其中RV1为防止交流高压，CY103、CY104为共模电容，抑制非对称性干扰；C101、C105为差模电容抑制对称性干扰。

滤除高频干扰信号的交流电通过BD101桥式整流后形成一个不稳定的300V左右的直流电压。

图三、进线抗干扰、桥式整流

2、待机及15V形成电路

待机及15V形成电路主要由NCP1271、Q301、T301等组成，OnSemi公司的NCP1271是一款最新的固定频率电流模式PWM开关控制器，具有为低级声频噪声提供可调节的Soft-Skip待机操作模式，为节省待机功耗内部集成高压启动，过载故障检测定时器，内部锁保护功能特性。

A、引脚功能图及实测电压：

图四、引脚功能图

脚位

符号

功能

待机电压

工作电压

1

skip/latch

过压保护

0.4

0.46

2

FB

反馈

0.4

0.02

3

CS

过流检测

0.02

0.02

4

GND

接地

0

0

5

Drv

调制脉冲输出

0.03

0.14

6

VCC

供电

12.1

13.6

8

HV

高压启动输入

310

402

表一、引脚实测电压

B、内部框图

图五、NCP1271内部框图

C、工作过程简析：

220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V（220V*0.45=99V）左右的直流电压，经过D307隔离、C312滤波后得到大约310V左右的不稳定直流电压（220V*1.414=311.08V），该电压通过T301的1-3绕组送入开关管Q301漏极。

同时该电压通过R302限流送入NCP1271第8脚高压启动输入端。

Z301第8脚得到的高压通过Z301内部恒流源给Z301第6脚外部电容C302进行充电，当C302两端的充电电压达到门限值时，Z301开始启动工作。

Z301第5脚输出方波脉冲驱动送入Q301的栅极，Q301、T301开始工作.（如图六）。

从T301的4-6脚绕组产生的感生电压经过D312、C309整流滤波后，得到16V左右的直流电压，此电压经过由Q315、ZD305等组成的稳压调整电路得到稳定的14V左右的电压，给Z301第6脚提供持续的工作电压。

从T301的5-6脚绕组产生的感生电压经过D311、C308整流滤波后得到18V左右的AC-DET-P直流电压送入Q303的E级待命，二次开机后为PFC、VS/VA部分提供工作电压。

5V-H产生电路：

从T301的8-9脚绕组产生的感生电压经过D310、C325整流，得到5V-H电压。

15V-H产生电路：

从T301的10-11脚绕组产生的感生电压经过D308、C316整流滤波后得到15V-H电压。

图六、待机部分电路

图七、取样反馈电路

反馈取样网络（如图七）：

由D313、C326、R361、R351、U306、R357、R356、R355、C351、R354组成的取样反馈网络通过PC301隔离控制Z301第2脚，达到5V-H稳定输出的目的。

5V-H电压经过R357、R356、R355电阻分压后加到精密电压比较器U306（TL431）R端，当某种原因导致5V-H电压升高时，U306导通增强，光耦（PC301）内部发光二极管导通电流增大，光敏三极管随之导通增强，反馈到Z301第2脚的电压降低，改变内部振荡器的振荡频率，促使MOS管Q301导通时间缩短，开关变压器T301传送的能量减少，5V-H电压降低，反之亦然。

如此不断调整，达到稳压的目的。

5VSTB形成（见图八）：

待机电路开始工作后，5V-H电压通过FB601、D603为电源管理芯片U601提供工作电压，U601开始工作，从U601第4脚输出的高电平指令通过R358、R359分压、限流后送入Q317基极。

Q317导通，Q312基极电位被强行拉入低电平，Q312截止。

T301的10-12脚绕组产生的感生电压经过D309、C320整流滤波后得到31V左右的直流电压，该电压通过R329、R330分压后得到12V左右的电压送入Q307的栅极。

Q307导通，Q307源极输出5VSTB电压为整机主板提供待机供电。

图八、5VSTB产生电路

3、开待机控制电路及低压产生电路

A、继电器控制（见图九）：

二次开机后，从主板送来的PS-ON低电平信号通过R619送入U601第15脚，从U601第1脚输出的高电平指令通过R625、R617、R618限流分压后送入Q612基极，Q612导通，继电器K2吸合，交流220V送入后级。

图九、继电器控制

B、D15V产生电路（见图十）：

从U601第2脚输出的高电平指令通过R657、R346、R347限流分压后送入Q313基极，Q313导通，拉低Q306基极电位，Q306随即导通；

从T301的10-12脚绕组输出31V左右的直流电压通过Q306的E-C极，D315隔离后送入Q305的栅极，Q305导通，输出D15V电压。

由R322、R323、R324、Z305、R320、R321、C315组成15V反馈电路，作用是防止前级电压异常升高而烧坏后级负载电路，达到保护后级负载电路的目的。

图十、D15V产生电路

C、D5V产生电路（见图十一）：

从U601第3脚输出的高电平指令经过R622、R301、R309限流分压后送入Q302的基极，Q302导通，拉低Q304基极电位；

D15V-H经过R367、Q304的E-C送入Q309的栅极，该电压通过与R314分压后，在Q309栅极形成12V的直流电压。

Q309导通，输出D5V电压。

图十一、D5V形成电路

D、PFC-VCC形成（见图十二）：

从U601第18脚输出的高电平指令通过R628、R669、R670限流分压后送入Q604基极，Q604导通，PC302开始工作，强行拉低Q303基极电位，Q303导通。

从T301的5-6脚绕组产生的18V左右的AC-DET-P直流电压通过Q303的E-C极，进入由Q316、ZD306。

R307组成的稳压电路，在C306两端得到一个稳定的15.3V的PFC-VCC电压，为后续电路供电。

图十二、PFC-VCC形成

4、PFC电路

PFC电路由U202（SSC2102）、Q218、Q219、L205、L206等组成（见图十四）。

为满足IEC61000-3-2谐波电流的限值标准，许多开关电源都采用了BOOST功率因数校正（PFC）电路，从而有效控制了电网的低频谐波电流成分。

随着单相有源PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，原有单路BoostPFC方案的使用受到限制。

因为功率的增加，单路BoostPFC的开关器件（功率开关、升压二极管、升压电感等）必然要承受过高的瞬间电压和电流应力，选择器件困难，成本较高，而且还将增大电路中的du／dt（电压变化率）和di／dt（电流变化率），造成严重的辐射和传导EMI。

交错并联BoostPFC电路具有降低功率器件的耐压、耐流要求和输入电流纹波；能成倍增加输出功率的等级，减少单个电感的容量，在具有良好校正效果的前提下，可大幅度减少整个功率电路的成本，因此交错BoostPFC非常适合用于大电流、高功率的电源。

交错运行技术是并联运行技术的一种改进，是指两路的工作信号频率一致，相位互相错开一定的角度，即所谓的移相驱动。

对于两个Boost电路交错运行而言，第一个控制周期对一个Boost电路进行控制，第二个控制周期控制第二个Boost电路，不断重复上述步骤。

即交错控制方法实质是每两个周期对其中一个Boost电路的电流控制一次。

采用这种方法后，有效提高了放大倍数，调节了占空比，减小了电流纹波。

三肯公司的SSC2102是一款最新的交错并联BoostPFC开关控制器，外部只需很少的元件，就可实现控制与保护功能，有效的提高了电源利用率。

A、引脚功能图及实测电压

图十三、SSC2102引脚功能图

脚位

符号

功能

工作电压

1

COMP

电压比较器输出

0.31V

2

VIN

采样信号输入

2.08V

3

VFB

取样反馈

3.34

4

VCC

供电

15.23V

5

OUT2

栅极驱动输出2

0.11V

6

GND

地

0V

7

OUT1

栅极驱动输出1

0.28V

8

IS

电流检测

0.01V

表二、SSC2102引脚实测电压

图十四、PFC电路

B、工作过程

二次开机后，继电器K1、K2吸合，交流220V送到BD101整流后输出100HZ的脉动直流电压分别加到储能电感L205、L206上,同时该100HZ的脉动直流电压还通过R275、R229、R277、R290、R278分压后为U202第2脚提供输入信号采样；

PFC-VCC为U202第4脚提供15V左右的工作电压，当U202有工作电压和采样信号时，U202开始工作。

从5脚、7脚交替输出驱动脉冲经过Q214、Q215和Q216、Q217组成的两路射随放大电路，驱动功率管Q219、Q218工作在开关状态。

升压过程：

第一个控制周期来临时，Q218导通，电感L206储能。

第二个控制周期到来时，Q219导通，电感L205储能；同时，由于上一个周期在电感L206两端储存的电流不能发生突变，与300V叠加后通过续流二极管D201为C236充电，此时C236两端的电压高于300V。

下一个控制周期来临时，Q218再次导通，再次为电感L206储能，在第二个控制周期为L205存储的电流不能发生突变，与300V叠加后通过续流二极管D202为C236充电。

如此不断重复上述步骤，有效提高了PFC功率，减小了电流纹波。

由R280、R289、R276、R279、R283、R274组成电压反馈网络送入U202第2脚，经内部误差放大比较后，调整5脚、7脚驱动脉冲的输出占空比，控制Q219、Q218的导通时间，使其C236两端为稳定的400V左右的PFC电压。

R287为PFC电路过流检测输入，如果出现PFC负载异常过重时，MOS管过大的电流流经R287，在R287两端的压降升高，经过R288送入U202第8脚，使U202停止工作，达到保护目的。

5、VS/VA形成电路

VS/VA形成电路由NCP1393、Q502、Q503、T501等组成。

Onsemi公司生产的NCP1393使用半桥拓扑，内置的驱动程序振荡器，通过外接电阻可调整工作频率范围25千赫至250千赫，具有掉电保护功能，该器件还提供了固定的死区时间，有助于降低直通电流。

A、引脚功能图及实测电压

图十五、NCP1393引脚功能图

脚位

符号

功能

工作电压

1

VCC

供电

15.02V

2

RT

外接定时电阻

3.48V

3

BO

欠压检测

1.59V

4

GND

地

0V

5

Mlower

驱动波形低端输出

6.29V

6

HB

半桥连接

190.5V

7

Mupper

驱动波形高端输出

196.3V

8

Vboot

半桥浮动电源电压

204V

表三、NCP1393引脚实测电压

B、工作过程简析：

低压产生电路工作以后，逻辑板得到工作电压，逻辑板正常工作后，就会向电源板反馈一个高电平VS-ON信号，VS-ON信号经过R621限流后送入U601第13脚，从U601第20脚输出的高电平指令通过R627、R674、R656限流分压后，送入Q603基极，Q603导通，PC501开始导通工作（见图十六），强行拉低Q501基极电位，Q501导通。

图十六、VS高压开启电路

PFC-VCC通过Q501的E-C、限流电阻R524送入U501第1脚，为U501提供工作电压。

400V的PFC电压通过R501、R502、R503、R504、R505与R506分压后，通过R525送入U501第3脚欠压检测输入端。

U501开始震荡工作，从U501第5、7脚分别输出相位相同极性相反的驱动脉冲波形，通过灌流电路驱动Q502、Q503开始交替工作。

正半周来临时，Q502导通，Q503截止，400V电压流过Q502的D-S极、T501的7-2绕组，对C513进行充电。

负半周来临时，Q503导通，Q502截止，C513通过T501的2-7绕组、Q503的D-S极形成放电回路（见图十七）。

图十七、VS/VA形成电路

Q502和Q503轮流导通工作，在开关变压器T501的次级感应的电压经D420，D421

桥式整流，C420滤波后得到VS电压（见图十八）。

图十八、VS输出

开关变压器T501的次级感应的电压经D401全波整流，C406滤波后送入由Q401、

Q402、D402、ZD401、RV406等组成的稳压调整电路，经过调整后得到VA电压（见图十九）。

图十九、VA输出部分

该电源输出功率比较大，所以采用推挽形式的电路（也称为半桥电路）。

其特点是工作期间开关变压器T501的初级始终有正反交替的电流流过，次级绕组在正负两个半周都有幅度相同的输出电压，所以VS用了桥式整流电路，这种结构也有利于提高电源的工作效率。

由R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426、C425、R421、R432、R433、R427、C424、C426、Z401等组成的反馈检测网络通过PC502隔离控制U502第2脚达到VS/VA稳定输出的目的。

VS电压经过R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426电阻分压后加到精密电压比较器Z401（TL431）R端，当某种原因导致VS电压升高时，Z401导通增强，光耦（PC501）内部发光二极管导通电流增大，光敏三极管随之导通增强，反馈到U502第2脚的电压降低，改变内部振荡器的振荡频率，促使MOS管Q502、Q503导通时间缩短，开关变压器T501传送的能量减少，VS电压降低，反之亦然。

如此不断调整，达到稳压输出的目的（见图二十）。

图二十、VS取样反馈

6、保护电路

A、交流输入检测

220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V（220V*0.45=99V）左右的直流电压经过D602隔离，通过R602、R604、R605、R606、R607、R608、R609、R610、R611、R612、R613与R614分压送入Q605基极，当市电高于250V以上时，Q605导通，强行拉低Q602基极电位，Q602随即导通，PC602的1-2脚得到工作电压，开始导通工作；

Vdd电压通过R673、PC602的3-4脚、R624为Q606基极提供偏置电压，Q606导通，强行把U601第12脚拉入低电位（见图二十一）。

图二十一、交流输入检测

B、各路输出电压检测

由R639、R640组成的5VSTB保护检测通过R649送入U601第9脚；

由R666、R667组成的5V保护检测通过R650送入U601第8脚；

由R635、R636组成的15V保护检测通过R652送入U601第7脚；

由R648、R641、R642组成的VA保护检测通过R653送入U601第6脚；

由R646、R647、R643、R644、R645组成的VS保护检测通过R651送入U601第5脚。

当CPU检测到交流输入检测、5VSTB、5VC、D15V、VA、VS任意一路电压异常时，U601内部锁死，第1、18、20脚发出保护指令，切断PFC、低压产生电路、VS/VA电源，从而达到保护的目的（见图二十二）。

图二十二、保护检测控制

脚位

功能

描述

电压（V）

脚位

功能

功能描述

电压（V）

1

RELAY_ONOFF

继电器控制

4.64

11

VCC

供电

4.68

2

15V_ONOFF

D15V开启

4.64

12

ACD_IN

交流检测输入

2.24

3

D5V_ONOFF

D5V开启

4.64

13

Vs_ON

VS高压开启信号输入

5.21

4

STBY_ONOFF

待机控制

4.64

14

RESET

复位

4.68

5

Vs_sense

VS检测输入

1.03

15

PS_ON/SOS

开待机控制

0

6

Va_sense

VA检测输入

1.13

16

PFC_ONOFF

空脚

4.67

7

15V_sense

15V检测输入

1.18

17

RELAY-SIG

继电器检测输出

0

8

5V_sense

5V检测输入

1.20

18

PFC_ONOFF

PFC开启指令

4.65

9

5Vs_sense

待机5V检测输入

1.20

19

ACD_OUT

交流检测信号输出

4.64

10

GND

地

0

20

HV_ONOFF

VS/VA高压开启指令

4.64

表四、电源管理芯片引脚功能及开机实测电压

C、电源管理芯片工作时序

1）、电源上电，输出5V-H电压为电源管理芯片供电。

2）、交流检测输入，U601第4脚发出待机控制指令，输出待机5V，待机5V检测送入U601。

3）、二次开机，U601第15脚PS_ON端得到低电平开机指令，U601第1脚输出继电器吸合指令，继电器吸合；U601第18脚发出PFC开启指令，PFC开始工作；U601第2脚发出D15V开启指令，D15V电路开始工作，输出15V，D15V检测信号反馈至U601第7脚；U601第3脚发出D5V开启指令，输出D5V，D5V检测信号反馈至U601第8脚。

4）、逻辑板得到D5V工作电压，开始工作，发出VS_ON高电平信号送入U601第13脚，U601第20脚发出VS/VA高压开启指令，VS/VA电路开始工作，输出VS/VA电压，VS检测信号反馈至U601第5脚；VA检测信号反馈至U601第6脚。

三、维修案例分享

1、机型：

3D42A3700iD

屏型号：

PM42H4000

故障现象：

不开机，指示灯不亮。

维修分析：

指示灯不亮，说明主板没有工作，故障范围缩小在主板和电源板，测量电源板输出电压，所有输出为0V，取下电源板单独上电，测量待机5V仍然为0V，说明电源板待机电路未工作。

检修过程：

待机电路由Z301（NCP1271）、T301、Q301等组成，首先测量Q301漏极电压310V正常，测量Z301第6脚电压为0V，测量Z301第8脚电压为310V，说明Z301工作电压丢失，断电测量Z301第6脚对地阻值，正反为27欧左右，测量外围电路，未发现异常，判断为NCP1271坏。

更换NCP1271，通电测量5VSB输出为5.3V正常。

为了检验整个电源板是否都能正常工作，把电源板PS_ON端子对地短接，VS_ON端子接D5V，VS端子与地接100W灯泡，通电测量电源板所有输出电压均正常，维修结束。

处理结果：

更换Z301（NCP1271）。

2、机型：

3D42A3700iD

屏型号：

PM42H4000

故障现象：

指示灯一亮即灭，不开机。

维修分析：

正常情况下，通电瞬间，电源板输出待机5V电压给主板提供供电，主板得到工作电压后，发出开机指令送入电源板，电源板输出所有电压，当主板得到主5V供电后，主板开始进行自检，完成自检过程后，回到待机状态。

（指示灯状态为不停闪烁然后变为红灯）。

根据故障现象分析，指示灯瞬间能亮，说明电源板待机电路已有电压输出，指示灯随即熄灭，可能是电源板低压输出端和VS/VA高压输出端未输出电压，或输出电压不正常，引起保护。

检修过程：

取下电源板上电，测量5VSB为5.3V正常，对地短接PS_ON，测量D5V为5.2V正常，测量D15V为14.98V正常；

短接VS_ON到D5V，一通电，电源板保护，所有输出被切断。

通电瞬间测量VS、VA输出电压，VS瞬间输出206V，VA输出55V，输出电压都正常。

通电瞬间测量U601第5脚VS检测输入为1.03V正常，测量第6脚VA检测输入为0V不正常，测量R641、R642分压处为1.14V，断电测量此处与R653处的印制板连接阻值非常大，仔细观察发现印制板有断裂，为了保证可靠性，飞线连接，通电后故障排除。

处理结果：

飞线解决。

3、机型：

3D42A3700iD

屏型号：

PM42H4000

故障现象：

指示灯一亮即灭，不开机。

维修分析：

同上例

检修过程：

电源板单独上电测量5VSB为正常的5.3V，对地短接PS_ON，测量所有低压输出端都正常，短接VS_ON到D5V，一通电，电源板保护，所有输出被切断。

通电瞬间测量VS、VA输出电压均为0V，说明VS/VA形成电路未工作，测量U501第1脚为15.02V正常，测量U501第3脚为1.2V不正常（正常为1.59