KIP20OI18-01型电源板是康佳公司自主研发的开关电源+高压二合一电源板,电源板编号为34005764,应用于康佳LC42DT68AC等超薄42英寸液晶彩电中,其开关电源采用FSQ0265+NCP1653A+FSQ0765组合方案,提供+5Vdc±5%/2A和+12Vdc±5%/4A电压,为主板和电源板的低压部分供电;高压部分采用OZ9926A+LM324组合方案,输出980Vrnis,工作电流135mA(典型值)的高频交流电压,将背光灯点亮。该机的最大总输出功率为200W。
一、电源电路工作原理
该板开关电源电路组成框图如图1所示,主要由三部分组成:一是以NCP1653A (NF901)为核心组成的PFC(功率因数校正)电路,将整流滤波后的市电校正,产生约400V的Vbus电压,为主、副开关电源供电;二是以FSQ0265 (NB901)为核心组成的副开关龟源,产生+5VSB电压,为主板控制系统供电,同时产生VCC电压,为PFC校正电路和主电源驱动路供电;三是以FSQ0765 (NW901)为核心组成的主开关电源,产生+12V电压,为主板和高压板供电。开/待机采用控制NF901和NW901的供电的方式。
1.副开关电源
副开关电源电路如图2所示,为整机控制系统电路提供待机和正常工作所需要的5VSB电压,同时为PFC功率因数校正驱动电路NCP1653A和主电源驱动电路FSQ0765提供VCC工作电压。
(1)FS00265简介
FSQ0265是一款由仙童公司出品的反激式控制小型开关电源厚膜电路,采用谷底导通模式,内含振荡电路、误差放大电路、驱动电路和大功率MOSFET开关管,是带有PWM调节功能的DC/DC模块,自身拥有过压(OVP)、过载(OLP)、异常过流保护(AOCP)、过温保护(TSD)等保护功能,其引脚功能和实测数据见表1。
(2)启动和振荡电路
接通电源后,AC220V电压通过BD901,C911-C913整流滤波,产生约300V的VAC脉动直流电压,该脉动电压一是经DF902、LF901、DF901向PFC大滤波电容CF901、CF902充电,产生+300V的直流电压(开机后PFC电路启动工作,该电压被提升到+400V),再经开关变压器TB901的初级绕组加到NB901的⑥~⑧脚,二是经RB911为NB901的⑤脚提供启动电压,经内部电路向NB901的②脚外接电路CB905充电,当②脚电压升到12V时,NB901启动工作,内部振荡电路产生脉冲驱动,经内部稳压电路处理后,驱动内部的MOSFET管工作于开关状态,在TB901各绕组中产生感应电压。
(3)整流滤波电路
TB901次级⑥(⑦)-⑨(⑩)绕组产生的感应电压,经DB951,CB955、CB951、LB951、CB952整流滤波,得到+5VSB直流电压,向主板的微处理器控制系统供电。TB901热地端的④-⑤绕组产生的感应电压分为两路:一路经RB907、CB901、DB903和RB904、RB908分压后,反馈到NB901的④脚,作为内部振荡同步脉冲和稳压电路的参考电压;另一路经RB909、DB901、CB904、CB909整流滤波,得到的直流电压再经QB903、ZB904稳压电路稳压后,产生约15.3V左右的直流电压,一方面送到NB901的②脚,替换内部启动电路,为启动后的NB901提供工作电压;另一方面送到开/待机VCC控制电路QB902输入端e极,经开/待机电路控制后,为PFC校正电路和主电源驱动IC提供VCC电源。
(4)稳压控制电路
稳压控制电路由误差放大电路NB951(TL431)、光电耦合器NB950(PC817)及NB901的③脚内部电路构成。
当输出的5V电压升高时,经过取样电路RB953、RB956、RB957取样、NB951比较放大后,光电耦合器的NB950内部发光二极管电流增大,内部光敏三极管内阻降低,使NB901的③脚电压降低,经内部误差放大电路处理后,控制振荡电路产生的脉冲宽度变窄,开关管提前截止,输出的电压下降到正常值。当5V电压降低时,其稳压过程与上述相反。
(5)芯片保护功能
FSQ0265具有过压保护(OVP)、异常过流保护(AOCP)、过载保护(OLP)、过温保护(TSD)功能,所有保护均是自动重启模式,触发保护后,内部MOs管将关断,直到Vcc电压降低到8V以后,机器再次重启。
过压保护(OVP):此芯片过压保护通过检测芯片同步脚(④脚)电压来实现,只要检测到此脚的电压高于6V,芯片就进入过压保护。
突发过流保护(AOCP):如果出现变压器饱和、短路等现象时,内部开关管中将会有很大的电流通过,这样会损坏芯片,开关管上的取样电阻将监视流过开关管的电流,如果取样电阻的电压超过触发AOCP的限值,将触发AOCP保护启动。
过载保护(OLP):当输出端所加负载超出规定的负载时,将触发此保护电路。当③脚的电压高于6V时,将触发过载保护。
(6)市电欠压保护电路
市电欠压保护由300V脉动电压VAC分压电路RB916~RB919,检测控制电路QB905、QB904组成,对 NB901的③脚内部的FB稳压电路进行控制。
当市电正常时,分压电路所得电压为QB905的b极提供电流,促使其导通,后级QB904截止,对NB901的③脚电压不产生影响,副开关电源正常工作;当市电电压过低时,上述整流分压电路输出的电压过低,QB905截止,后级QB904饱和导通,将NB901的③脚对地短路,NB901停止振荡,关闭输出。
(7)开/待机控制电路
开/待机控制电路由三极管Q951,光耦N950 (PC817)和三极管QB902等元件组成,对副电源向PFC校正电路和主电源驱动电路的IC工作电压VCC进行控制。
遥控开机时,主板微处理器控制系统输出ON/OFF开机高电平,Q951饱和导通,光耦N950导通,其光敏三极管导通,PNP型三极管QB902因b极电压拉低而导通,为PFC校正电路和主电源驱动电路的IC提供VCC工作电压,整机进入开机状态。
遥控关机时,主板微处理器控制系统输出ON/OFF待机低电平,Q951截止,N950、QB902均截止,切断了PFC校正电路和主电源驱动电路IC的VCC工作电压,整机进入待机状态。
2.PFC(功率因数校正)电路
该板功率因数校正电路见图2,由控制芯片NF901(NCP1653A),驱动电路 QF903、QF904和大功率MOSFET管QF901、QF902,储能电感LF901及DF901、CF901、CF902组成,校正电流的相位,使电流与电压相位一致,从而提高功率因数,并防止电路产生的多次谐波对电网造成干扰,从而提高电源的利用率。
(1)NCP1653A简介
NCP1653A是一款onsemi公司出品的固定频率PFC控制器,具有连续电流、平均电流或峰值电流模式,可工作于常数输出电压或跟随升压状态,具有软起动功能,其引脚功能和实测数据见表2。
(2)启动工作过程
AC220V市电经全桥整流滤波后得到100Hz的脉动电压,经储能电感LF901加到开关管QF901、QF902的D极,遥控开机后,副电源提供的VCC电压送到NF901的⑧脚,为其提供VCC工作电压,NF901启动工作,从⑦脚输出驱动脉冲,经QF903、QF904放大后,推动QF901、QF902工作于开关状态,PFC电路启动工作。储能电感LF901储存的感应电压与AC220V市电整流滤波后输出的脉动直流电压相叠加,经DF901整流,向CF901充电,产生约400V的PFC直流电压,向副电源和主电源供电。
(3)稳压控制电路
PFC电路的调节由NF901的①、③、④脚完成。PFC电压经RF905 RF922降压取样后送到NF901的①脚,作为PFC输出反馈信号,经内部电流调节和比较放大,转换成控制电压加到PFC调制器的反相端,如果PFC输出电压升高,注入NF901的①脚反馈电流增大,经调节单元处理后,使NF901⑦脚输出的方波脉冲占空比减小,PFC输出电压回落到设定值。
AC220V市电经整流桥输出的VAC脉动直流电压经RF912及RF902~RF904降压后,送到NF901的③脚,给电容CF902充电;充电电压作为交流电压采样信号,加到PFC比较器同相输入端,在PFC输出电压稳定,即PFC反相端控制电压不变时,对电感LF901中输入电流进行幅度调制,使电感峰值电流动态跟踪交流市电压变化,使其包络线呈正弦波。