电源单元电路模块.docx
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电源单元电路模块
1.电源的基本形式:
2.分立式电源电路工作原理
2.1抗干扰输入电路
2.2整流滤波及自动消磁电路
2.3自激振荡式开关电路
2.4稳压控制电路
2.5二次稳压电路
3.目前TCL电视常用电源简介
3.1由芯片控制的起振电路
3.1.1芯片引脚功能简介
3.1.2电路工作原理
3.2由光耦——TL431组成的反馈电路
3.3由光耦——三极管组成的反馈电路
4.新电源简介
电源控制IC:
电源变压器:
电路原理:
关于电源的测试
电源短路实验
4.4.2防火温升测试
元件降额测试(电容)
附S13A电源的检查表
单元电路模块----电源部分
1.电源的基本形式:
电源是整个电视机的能量提供者,电源一旦出现问题,电视机是不可能正常工作的,所以电源对于电视来说显得尤为重要。
电源按照激励方式可分为自激与他激,按照调制方式又可以分为脉宽调制与频率调制。
在TCL王牌电视中使用的电源多为芯片控制,但分立式电源是它的基础,所以我们有必要先对分立式电源进行一定的了解。
Y12机芯分立式电源如图所示,它属于自激开关电源,它是由市电整流滤波电路,自激振荡式开关电路,稳压控制电路,保护电路,脉冲整流滤波电路等环节组成。
2.分立式电源电路工作原理
抗干扰输入电路
由T801,C801,C802,T803组成的滤波电路滤除了从市电进入的共模干扰。
整流滤波及自动消磁电路
市电220V交流电通过由二极管D801—D804组成的桥式整流电路整流,大电容C806滤波,输出300V不稳直流电压。
C804,C805用于旁路整流二极管的高次谐波,防止被50Hz调制的高次谐波窜入电视机的高频通道,形成对图像的干扰。
R801是限制开机冲击电流的电阻,RT801是正温度系数热敏电阻,与消磁线圈L803组成自动消磁电路。
这样,在冷开机过程中,由于RT801的阻值是随温度升高而升高的,所以通过L803会产生50Hz的衰减振荡,在约5秒内能消除显像管的剩磁,防止对局部色纯的影响。
2.3自激振荡式开关电路
如图所示,T802是开关变压器,N1为初级绕组,N2为反馈绕组,N3为电压取样绕组。
Q804是开关管,其集电极电流用Ic表示,基极驱动电流用ib表示。
接通交流电源后,300V直流电压通过启动电阻R803+R803A向Q804基极注入启动电流Ibo,由于Ibo极小,故Q804微导通,经放大后产生Ic,使得T802个副绕组均产生感应电动势,3脚同铭端的瞬时极性为正,这样N2绕组的5脚为正,6脚为负,产生驱动电流In,Ib=In-Id,所以此时Ib增大,加深Q804导通,Ic也就增大,其正反馈可以表示为:
Ic增大——Un增大——In增大——Ib增大——Ic增大
由于Ic是从0开始线性上升的,所以在Ib出现后,Q804很快就会达到饱和,此时三极管的压降极低,可以忽略,300V的电压就直接加在变压器绕组N1上,Ic此时为线性增长,由于N2上的电压Un是由N1上的电压决定的,这个过程中,N1上的电压为300V,故N2上的电压不变,此时在Id不变的情况下Ib是不变的,所以当Ic增大到一定程度的时候,Q804会出现临界饱和点,此后退饱和又进入线性放大区,管压降Uce上升,使N1上的电压小于300V,此时由于电感的特性,极性反转,使得绕组N2的6脚为正,5脚为负,Ib路径变为:
6脚——C808——R814——R815——Q804射极——Q804基极——5脚,这样,Q804流过反向基流而迅速截止,Uce上升到300V,随着C808充电完成,Ib减小到0。
综上Ic的波形可以表示为:
开关管CE极的振荡波形如下:
在Ic下降过程中,变压器中的能量通过次级消耗,当能量消耗到一定程度时,N2上的反向电压会变低,此时C808开始放电,Ib又增大,又出现正反馈,再次让Q804饱和导通,由此可见,Q804的导通时间Ton是由驱动电流Ib的大小决定的,而截止时间Toff与负载的大小有关,负载电流大Toff变短,反之,Toff会增长。
2.4稳压控制电路
为了保证初次级电路隔离,T802设有电压取样绕组N3,N3上的电压与次级上绕组电压成比例,可以反映负载电压的变化。
如图,从VR801分压点取得的检测电压Ui,送到Q801的基极,Q801的射极电压由稳压管提供,当B+电压增大时,Ui也会增大,就产生了误差电压,误差电压经Q801放大后耦合到A点,A点电位还要受开关电流反馈信号的影响,Ic在R804上的压降反映了开关管电流的上升速率,通过C807耦合到A点。
其变化关系如下:
B+增大——Ui增大——Q801射-基极压降减小———Q801集电极电流减小——A点电压减小——Q802,Q803导通程度增加——Id增大——Ib减小——Ton减小——B+减小
由于Id与Ib为分流关系,所以Id增大势必将使Ib减小,Ib决定了Q804的导通时间,导通时间减小,那么负载上的电压也随之减小了。
2.5二次稳压电路
在T802的二次侧,有+112V,+18V稳压输出,这是通过开关管的脉宽调整稳压的,但另有一路+9V电压是为行场扫描部分供电,要求在待机状态下停止供电(STANDBY通过Q806将Q805的基极钳至零电平),因此采取单独稳压,它是通过Q805,Q806组成的稳压电路提供。
当9V变大的时候,流过D836的电流增大,R836上的电势相应增加,导致Q806基极的电压升高,加深Q806的导通程度,使得Q806的集电极,也就是Q805的基极电压下降,使得Q805的导通程度减小,相应使得输出电压降低,形成反馈。
3.目前TCL电视常用电源简介
对于分立式电源来说,由于元件众多,所以待机时消耗的功率大(10W左右),电源干扰大,生产难度也较大,分立式电源已经越来越少地出现在电视机中,取代它的是更好的新的电路,但其工作原理还是大体相同的。
下面将介绍几种常用的电路。
3.1由芯片控制的起振电路
由于分立式元件的电源存在许多缺点,如待机功耗大,工作稳定性差,有一定危险隐患等等,所以在之后的电视机里面,多采用芯片控制,UL21机芯就是一个典型的例子,它使用的芯片是飞利浦公司的TDA16846。
它的主要特点是待机功耗小,具有功率因数补偿功能,能有效减小送电电路的无功功耗。
3.1.1芯片引脚功能简介
TDA16846采用14脚双列直插塑料封装结构,其各个引脚功能如下:
1脚:
该引脚与地之间并联一个RC网络,用来确定环路关断时间和待机状态下的工作频率。
2脚:
该引脚与地之间并联一个电容,它通过电阻与开关变压器的初级绕组和开关管漏极相连接,电阻值的大小确定开关电源系统的最大输出功率。
3脚:
该引脚是一个误差电压放大器的输入脚和跨零(误差电压与零相交的输入信号)电压输入脚。
当输入脉冲电压超过5V时,4脚的控制电压降低。
4脚:
该引脚是控制电压引脚,它与地之间接入一个电容,电容的容量确定开关电源软启动的持续时间和控制速度。
5脚:
如果使用光电耦合电路完成开关电源的误差取样,放大,稳压功能,则光电耦合器的输出连接到该引脚与地之间。
6脚:
该引脚为故障比较器的输入端,若加到该引脚的电压大于,则开关电源停止工作,起到故障保护功能,若不用该功能,可以将它接地。
7脚:
该引脚为开关电源工作模式选择端,若选择固定工作频率模式,则并联的RC网络接到该引出脚与地之间。
由RC值得大小确定开关电源的工作频率;若开关电源选择同步工作模式,则同步脉冲加到这个脚。
8脚:
空
9脚:
该引脚为开关电源基准电压—5V输出脚。
10脚:
当电压高于时,进入保护。
11脚:
该引脚是开关变压器初级电压输入检查脚,初级绕组正端电压经过电阻分压器加到此处,当它分压电压降低到1V时,开关电源关断。
12脚:
接地。
13脚:
该引脚是开关电源电路开关脉冲信号输出端,它通过一个串联电阻连接到开关管的控制栅极。
14脚:
接电源电压和启动电容。
当开关电源启动后,电源电压通过开关变压器的控制绕组产生,并通过外加整流滤波电路后形成。
3.1.2电路工作原理
3.1.3
如图所示,交流经过抗干扰电路后,进入桥堆整流,后经C806,C807滤波后,一路经开关变压器初级绕组加到双栅MOS管Q801的漏极,启动开关电源电路;另一路经分压器R803,R804,R805,分别加到输入电源电压检查端11脚和故障比较器输入端10脚,11脚完成输入电压检查。
同时,电压也加到了启动脚2脚,通过内部二极管使得14脚电压上升,当超过导通阀值时,开关电源启动,开关电源变压器输出电压通过D808,对C816充电,维持TDA16846的电源电压,并在每个振荡周期对C816充电一次。
上图中,R802,C810组成2脚的RC启动网络,T803的1-3绕组为取样绕组,R808A,D808,C816为14脚的整流滤波元件。
同时开关变压器T803绕组的输出电压,经过R808,R807,C814组成的误差取样电路,加到误差取样输入脚3脚,通过误差放大器调整开关电源的导通时间,完成开关电源的稳压功能。
开关电源电路启动后,TDA16846的13脚输出开关激励脉冲,加到场效应开关管Q801的栅极,使Q801时而导通,时而截止。
这样就会在开关变压器T803的各个绕组激起开关脉冲电压,并通过相应的整流,滤波电路,产生各种需要的电压。
从上图中,我们发现,除了起振电路与分立式电源有较大不同以外,反馈回路也不同,它是采用了一种叫做光敏耦合放大管的元件实现,下面简单介绍两种常用的光耦反馈电路。
3.2由光耦——TL431组成的反馈电路
以上图为例,IC802就是光敏耦合放大管,它垮在冷地与热地之间,一边连接次级,一边连接初级,与TL431稳压闸流管IC803组成反馈电路,其工作原理如下:
直流稳压在IC801的5脚进行,5脚接光敏耦合放大管IC802的集电极。
当220v交流供电电压上升或开关电源负载降低造成主电源+135v电压上升时,C835两端的输出电压经过R840,VR821,R841分压,使IC803稳压闸流管的稳压端电压上升,流过IC803中电流增大,流过IC802中的电流也随之增大,于是光耦发光加强,感光端得到的反馈电压也就越大,IC801在接受这个变大反馈电压后将改变MOSFET的开关时间,输出电压随改变而回落。
直到稳定为止。
3.3由光耦——三极管组成的反馈电路
如下图所示,为另一种常用的反馈电路,它是由光耦与三极管所组成的。
稳压作用在IC806的4脚进行,当+5v电压过高时,流过误差取样三极管Q860中的电流增加。
由于Q860的发射极电压由稳压二极管D869稳定,R869为D869的偏置电阻,它与+5v相连接,由+5v提供偏置电流。
当+5v电压上升时,通过Q860基极分压电阻R868,R892,使Q860基极电压上升,流过Q860中电流增加。
由于Q860与IC805的2脚串连,Q860中电流增加,也会使流过IC805中电流增加,IC805为光电耦合二极管。
当IC805的2脚电流增加时,使IC805的4——〉3脚电流增加,IC805的3脚与IC860的4脚相接,当4脚电流增大时,开关管导通时间减小,促使开关脉冲占空比下降,+5v电压下降,直到稳定为止。
当+5v电压下降时,按照上述相似的分析方法,IC860的4脚电流下降,开关管导通时间增加,促使开关脉冲占空比上升,+5v电压上升,直到稳定为止。
4.新电源简介
为适应明年国家节能标准,明年50hz将全部采用节能电源,待机功耗控制在3W以下,故在S13机芯上对电源进行升级,类似的还有Y12,UL12。
下面以S13A为例,做简单介绍。
电源控制IC:
S13A机心采用三垦STRW6553电源IC,pin1接MOS管漏级,pin2无,pin3为地,接MOS管的源级,pin4接直流供电,pin5为过流保护调整端,pin6接变压器反馈级线圈,pin7为输出端子。
正常待机时的功耗,去掉消磁电阻后消耗功率只有。
原因是当电源待机时IC801进入另外一种工作模式。
待机时关掉负载(B+,伴音,行场等供电),电源只给CPU和按键5V供电。
IC进入很低的频率,脉冲每隔一定长的周期才会有微小的间歇振荡,从而减小了待机的功耗。
另外一方面,电源IC本身也存在节能的特点。
在开机的瞬间,220V交流经150K电阻分压给C808充电达到18V时,电源IC就能够工作,之后电源IC的供电由T802第7脚提供,经D805整流,约为20V。
D806正向导通时相当于二极管,反向时起稳压的作用。
下图为规格书中外围电路接法:
电源变压器:
S13的T802次级输出分别为B+108V,33V供给给高频头,接复位电路,得到的5V供CPU和按键板,IC803输出的5V供给解码,9V为伴音IC供电,另外还有8V为解码的行部分、AV转换和预视放供电.
电路原理:
当B+偏高时,经R820分压,Q822基极电压会高于7V,饱和导通,将e级电位拉低,引起光耦发光,由pin5反馈IC内部进行调整B+到合适的值.当待机时,stanby高有效,Q823饱和导通,e级电位被拉低,D853负极电压降到,光耦发光,进入待机.待机时B+降到二十多伏,使Q821,Q820继续导通,稳压管经两个三极管各分压,得,经R032,R028,使Q001一直工作在饱和状态,输出5V按键板和CPU供电.其他次级负载被关掉,节约了待机的功耗.
关于电源的测试
在DQA的测试过程中电源部分的一些问题是打过让步申请报告的(与现有企标不符)。
我们有必要了解一下,包括故障的产生原因,解决办法和让步的理由
电源短路实验
短路C847,IC803过热(95K);短路C841,D840过热(175K),短路C831,D830过热(175K)
原因分析:
IC801STRW6553本身有过流保护功能。
由于短路使电流趋于无穷大,使整机进入保护状态,电源工作在AUTORESTART状态,电源会反复自动重起,对鼓障器件有充电,造成以上元件温度过高,但不会着火,并且机器已经通过安规测试。
解决办法:
对于D840,D830在升级PCB时增加铆钉,敦促三垦将该电源在保护状态下设为死锁模式(使电源在保护状态时工作不起来)
4.4.3防火温升测试
90VAC电压时,T801温度达
让步理由:
该机心市场为中国大陆,90V只是考虑电源能否正常工作,该滤波器不是为90V输入电压设计,实际使用时这种电压不会长期存在。
且说明书中标注电压范围165-250V。
元件降额测试(电容)
1、C806开机电压大于额定电压80%(AC270V供电)
让步理由:
该机心市场为中国大陆,270V只是考虑电源能否正常工作,实际使用时这种电压不会长期存在并且通过计算输入电压为AC270V该电容寿命为小时,故申请让步
2、C821、C841、C851开机温度大于额定温度70%
C821:
,C841:
C851:
C821为220UF/160V/85度电容
C841C851为1000U/16V/85度电容
以上均为轻微超标我司标准度,且工作寿命都在14000小时以上,参考降成本因素,申请让步
三洋Y12A机器电源与S13A电源基本一致,但是次级输出电压有所改动,节电模式的工作原理与S13同,另外取消复位电路.明年的所有S13及Y12电源使用本文介绍的这一种.50hz另外一种机心UL12的电源更换今年试产已经顺利通过,没有出现任何电源上的问题
附S13A电源的检查表
S13A电源检查表
序号
检查项目
方法标准(大于或小于标称值的80%)
开机
待机
正常(~220)
高压(~270)
低压(~110)
正常(~220)
高压(~270)
低压(~110)
重载
轻载
重载
轻载
CMOS状态(IC801)
1
峰值电流
IDP=11A(电流波形不出现磁饱和现象)
2
反向耐压
VDSS=650V
537
588
590
384
378
3
IC供电电流
ICC=6mA
4
频率
Fosc=21kHZ
52K
52K
68K
58K
88K
各二极管
5
D801~D804
最大反向峰值电压
1000V
306
356
360
156
156
6
D805\D830\D840\
D850
最大反向峰值电压
400V
44
70
73
42
42
7
正向平均电流
1A
8
D837
最大反向峰值电压
100V
9
正向平均电流
150mA
10
D820
最大反向峰值电压
600V
303
353
353
215
215
11
正向平均电流
12
D808
最大反向峰值电压
1000V
431
472
475
337
337
13
正向平均电流
1A
各稳压管
14
D806\D831\D832\
D833\D842
平均功耗
15
正向平均电流
250mA
16
反向峰值电流
6A(D806为
各三极管
序号
检查项目
方法标准(大于或小于标称值的80%)
开机
待机
正常(~220)
高压(~270)
低压(~110)
正常(~220)
高压(~270)
低压(~110)
重载
轻载
重载
轻载
17
Q821\Q822\Q823\Q825
VCEO
60V
18
IC
150mA
19
PW
400mW
20
Q820
VCEO
25V
21
IC
22
PW
850mW
各电阻
23
所有电阻功耗应小于标称值80%
24
光耦
25
正向电流
80mA(常规10mA)
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