(4)由两个电源构成的开关电源电路结构框图如图6所示。
3.液晶彩电开关电源基本电路介绍
液晶彩电的开关电源主要由交流抗干扰电路、功率因数校正电路(多数机型有此电路)、整流/滤波电路、启动电路和振荡电路、脉冲调制电路、稳压电路、保护电路等几部分构成,如图7所示。
(1)交流抗干扰电路
开关电源两根交流进线上存在共模干扰(两根交流进线上接收到的干扰信号,相对参考点大小相等、方向相同,如电磁感应)和差模干扰(两根交流进线上接收到的干扰信号,相对参考点大小相等、方向相反,如电网电压瞬时波动),两种干扰以不同比例同时存在。开关电源中,整流电路、开关管的电流电压快速上升或下降,电感、电容的电流也迅速变化。
这些都构成了电磁干扰源。为了减少干扰信号通过电网影响其他电子设备的正常工作,也为了减少干扰信号对本机音/视频信号的影响,需要在交流进线侧加装线路滤波器,即交流抗干扰电路。常用交流抗干扰电路如图8所示。
图8中,LF1. Lf2是共模扼流圈,在一个闭合高导磁率铁心上,绕制两个绕向相同的线圈。共模电流以相同方向同时流过两个线圈时,两线圈产生的磁通是相同方向的,有相互加强的作用,使每一线圈的共模阻抗提高,共模电流大大减弱,对共模干扰有强的抑制作用;在差模干扰信号作用下,干扰电流产生方向相反的磁通,在铁心中相互抵消,使线圈电感几乎为零,对差模信号没有抑制作用。LF1, LF2与电容CY1、 CY2构成共模干扰抑制网络。
L1是差模扼流圈,在高导磁率铁心上独立绕线构成,对高频率差模电流和浪涌电流有极高的阻抗,对低频(工频)电流的阻抗极小。电容Cx1、Cx2滤去差模电流,与L1构成差模干扰抑制网络。R1是Cx1、Cx2的放电电阻(安全电阻),用于防止电源线插拔时电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作中的电气设备电源线被拔掉时,在2 s内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原电压的30%。
需要特别提出:电容EX, Cy为安全电容,必须经过安全检测部门认证并标有安全认证标志。电容CY一般采用耐压为AC275 V的陶瓷电容,但其真正的直流耐压高达4000 V以上,因此,CY电容不能随便用AC250V或DC400 V之类的电容来代替。Cx电容一般采用聚丙烯薄膜介质的无感电容,耐压为AC250 V或AC275V,但其真正的直流耐压达2000 V以上,也不能随便用AC250 V或DC400 V之类的电容来代替。
2.功率因数校正(PFC)电路
(1)功率因数校正电路的作用
长期以来,开关型电源都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC(交流-直流).转换的。由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。滤波电容上电压的最小值与其最大值(纹波峰值)相差并不多。根据桥式整流二极管的单向导电性,只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时,整流二极管才会因正向偏置而导通;而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时,整流二极管因反向偏置而截止。
也就是说,在AC线路电压的每个半周期内,只是在其峰值附近,二极管才会导通(导通角约为70°)。虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形,但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲,如图9所示。这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成分,会危害电网正常工作,使输电线上的损耗增加,功率因数较低,浪费电能。
为了提高功率因数,部分液晶彩电的开关电源采用了功率因数校正电路,加入此部分电路后,可以不断调节输入电流波形,使其逼近正弦波,并与输入电网电压保持同相。因此,可使功率因数大大提高,减小了电网负荷,提高了输出功率,并明显降低了开关电源对电网的污染。
(2)功率因数校正PFC)电路的基本工作原理
功率因数校正(PFC)电路分为无源和有源两种:无源校正电路,通常由大容量的电感、电容和工作于工频电源的整流器组成,电路较简单,但效率低,因此,液晶彩电中一般不采用;有源校正电路,一般由功率因数校正集成电路为核心组成,工作于高频开关状态,可以得到高于0.99的线路功率因数,并具有低损耗和高可靠等优点,输出不随输入电压波动变化,因此可获得高度稳定的输出电压,但有源PFC电路较复杂。在液晶彩电中,有源PFC电路应用比较广泛。
有源PFC电路框图如图10所示。从图中可以看出,这是一个由储能电感L、场效应功率开关管V、二极管VD2构成的升压式DC-DC变换器。
整流输入电压由Rl,R2分压后,经输入电压检测电路后,送到乘法器;场效应开关管的源极电流经输入电流检测后,也加到乘法器,输出电压由R3, R4分压后,送到输出电压检测电路,经与参考电压比较和误差放大后,也送到乘法器。
①在较大动态范围内,模拟乘法器的传输特性呈线性。当正弦波交流输入电压从零上升至峰值期时,乘法器将三路输入信号处理后,输出相应电平去控制PWM(脉冲宽度调制)比较器的门限值,然后与锯齿波比较,产生PWM调制信号,加到MOSFET场效应管V的栅极,调整场效应管漏、源极导通宽度和时间,使它同步跟踪电网输入电压的变化,让PFC电路的负载相对交流电网呈纯电阻特性,使流过一次回路感性电流峰值包络线紧跟正弦交流输入电压变化,获得与电网输入电压同频、同相的正弦波电流。