飞利浦32AT2800液晶彩电开关电源电路中,UCC28051为有源功率因数校正芯片,FA5541N为开关电源控制芯片。
1.UCC28051和FA5541N介绍
(1)UCC28051介绍
UCC28051是一款应用于开关电源的功率因数校正电路,内含参考电压电路、RS触发器、驱动电路、过电压和欠电压保护电路等,可以直接驱动MOSFET开关管。UCC28051内部电路框图如图1所示,引脚功能见表1所示。
(2) FA5541 N介绍
FA5541N是一款准谐振电源控制芯片,内部采用了电流模式调制器,在电源负载空载的情况下具有最小的控制漏极开/关切换的驱动能力,其引脚功能见表2所示。
2.整流、滤波电路
接上市电后,220 V交流电压经F901,NR901,VAR901,R901,R902,R903,C908,L904,L905,L901,C909,FB900,FB901,C900,C901,L909,L910,FB903,FB904等组成的线路滤波器滤波、限流,滤除AC中的杂波和干扰,再经BD901,C905,C906整流、滤波后,形成一直流电压。由于滤波电路电容C905,C906储能较小,所以在负载较轻时,经整流、滤波后的电压为300 V左右;在负载较重时,经整流、滤波后的电压为230 V左右。电路中,VAR901为压敏电阻,即在电源电压高于250 V时,压敏电阻VAR901击穿短路,熔断器F901熔断,这样可避免电网电压波动造成开关电源损坏,从而保护后级电路。
NR901为负温度系数的热敏电阻,其特点是在工作温度范围内电阻值随温度的升高而降低,即在冷态阻值较大,热态阻值则下降。这样,在开机瞬间,AC电压便受到NR901的限制,在14-60 s后,NR901升温相对稳定,其上的分压也逐步降至零点几伏,这样小的压降,可视在完成软启动功能后为短接状态,不会影响电源的正常工作。
3.功率因数校正(PFC)电路
功率因数校正(PFC)电路以IC920 (UCC28051)为核心构成,具体工作过程如下:
UCC28051的⑧脚在得到供电电压后,开始工作,从⑦脚输出驱动脉冲,经R926,D926,R925加到场效应管Q901的栅极,驱动Q901工作在开关状态。当Q901导通时,由BD901整流后的电压经电感L903的“一次”绕组、Q901的D-S极、R920到地,形成回路;当Q901截止时,由BD901整流输出的电压经电感L903的一次绕组、D901,C907到地,对C907充电。同时,流过L903电流呈减小趋势,电感两端必然产生“左负右正”的感应电压,这一感应电压与BD901整流后的直流分量叠加,在滤波电容C907正端形成400 V左右的直流电压,不但提高了电源利用电网的效率,而且使得流过L903的电流波形和输入电压的波形趋于一致,从而达到提高功率因数的目的。
当由于某种原因引起输出电压(C907正端电压)变化时,C907正端的电压经R910-R914分压后,送到UCC280051的①脚,经内部处理后,控制UCC28051的⑦脚脉冲占空比发生变化,进而控制场效应管Q901栅极驱动脉冲占空比变化,从而维持输出电压的稳定。在一定的输出功率下,输入电压降低,UCC28051的⑦脚输出的脉冲占空比变大;输入电压升高,UCC28051的⑦脚输出的脉冲占空比变小。
4.启动与振荡电路
当接通电源时,从C907正端输出的高压HV从IC950 (FA5541N)的⑧脚引入,芯片内部电流源向FA5541N的⑥脚外接电容C954充电,当电压⑧脚电压达到启动电压时,FA5541N内部电流源关断。
FA5541N启动后,内部电路开始工作,并从⑤脚输出开关脉冲,经Q990缓冲后,加到大功率MOs开关管Q902的G极,使Q902工作在开关状态。
开关电源启动后,开关变压器T901的⑦~⑧自馈绕组感应的脉冲电压,经D934整流、C954滤波后,产生直流电压,加到FA5541N的⑥脚,取代启动电路为FA5541N提供启动后的工作电压。
5.稳压控制电路
设某一时刻24 V输出电压升高,经R998,R996分压后,使误差放大器IC995 (TL431)的控制极R端电压升高,IC995的阴极K端电压下降,流过光耦合器IC990中发光二极管的电流增大,其发光强度增强,则光敏晶体管导通加强,使FA5541N的②脚电压下降,经FA5541N内部电路检测后,控制开关管Q902提前截止,使开关电源的输出电压下降到正常值:反之,当输出电压降低时,经上述稳压电路的负反馈作用,使开关管Q902导通时间变长,使输出电压上升到正常值。
6.保护电路
(D过电流保护电路
FA5541N的③脚作为过电流检测端,当流经开关管Q905源极电阻R950两端的取样电压增大时,使加到FA5541N的③脚的电压增大,当③脚电压增大到闽值电压时,FA5541N关断⑤脚输出。
(2)过电压保护电路
开关变压器T901的自馈绕组输出的电压经R957加到FA5541N的①脚,当FA5541N的①脚内部检测电路检测到的电压超过额定数值时,FA5541N的⑤脚停止输出驱动脉冲,使Q902截止;当检测信号消除时,FA5541N的⑤脚再输出驱动信号,使Q902导通,继续工作。