一、电源电路工作原理
长虹FSP140-3 PS02电源+高压二合一板实物图解如图2-21所示;电路组成框图如图2-22所示。它由开关电源和背光灯高压板两部分组成。
该二合一板电源部分由抗干扰与整流滤波电路、PFC电路、+ 5 Vsb副电源、+ 24V主电源和开关机控制电路组成,一是待机时输出+5Vsb/lA电源,为主板控制系统供电;二是开机时输出+24V/1. 5A和+5 V/4A电源,为主板和背光灯高压板供电。
(一)抗干扰与整流滤波电路
1.抗干扰电路
抗干扰电路如图2-23所示。通电后,AC220V市电经串联电感L103、L100、L101和联电容C100、D101、C104、C111、C102、C103、C105、C112组成的抗干扰电路,一方面它可以抑制高频干扰进入电视机,确保电视机正常工作;另一方面它可以抑制开关电源产生的高频干扰进入电网,干扰其他电气设备。VA100、VA102为压敏电阻,当市电电压过高时被击穿,烧断熔丝断电保护。
2.市电整流滤波电路
市电经过抗干扰电路后,经全桥BD100整流,C107、L102、C106组成的滤波电路滤波(见图2-23),由于C107、C106的电容量较小,该电压为100Hz单向脉动电压,空载时约为300V,负载较大时降低到230~280V,为PFC和主电源电路提供电源。
(二)5Vsb副电源
5Vsb副电源电路如图2-24所示。它以厚膜电路STR-W6252 (U601)、开关变压器T600为核心组成,一是形成+5 Vsb电压,为主板控制系统供电;二是产生VCC电压,经开关机控制后产生VCC1、VCC3电压,为PFC电路IC120和主电源驱动电路IC150供电。
1. STR-W6252简介
STR-W6252是三肯公司推出的STR-W6200系列MOSFET和控制器组合的开关电源厚膜电路之一,该系列包括STR-W6251、STR-W6252、STR-W6253,内部电路如图2-25所示。它的内部集成了启动电路、振荡电路、电压比较器、驱动控制电路、MOSFET及其多种保护电路。STR-W6252引脚功能和维修数据见表2-12。
2.启动和振荡电路
通电后,PFC电路未启动时,PFC大滤波电容C120两端形成的300V左右电压(该电压开机后上升到+400V ),经开关变压器T600的5-2绕组加到U601的1脚内部开关管的漏极,同时经内部启动电路向4脚外部电容C602充电。当C602两端电压上升到设计值时,U601内部的振荡电路开始振荡,驱动脉冲控制U601内部开关管工作在开关状态,在开关变压器T600中产生感应电压,副开关电源开始工作。
副开关电源工作后,T600的1-3绕组将感应出交变电压,经D601整流、C607滤波,得到15V的Vcc电压,该电压分为两路:一路经D603后为U601的4脚提供完成启动的工作电压;另一路控制开关机Vcc控制电路,为PFC驱动电路和+24V主电源驱动电路提供VCC1、VCC3工作电压。
3.二次输出电路
开关变压器T600二次侧的6/7-9/8脚输出的脉冲电压经D610整流,C623、C624、L620、C621组成的滤波电路滤波,得到+5 Vsb电压,为主板控制系统供电。该电压还经Q500电路控制后形成+5 V/4A电源,为小信号处理电路供电。
4.稳压控制电路
稳压控制电路由误差放大电路IC620、光耦合器PC60OA/B及U601的6脚内部电路构成。对副开关电源输出的5V电压进行监测来实现稳压控制的目的。
当副电源输出的5V电压升高时,经过取样电路取样加到IC620的R脚电压升高,经IC620内部比较放大后,K脚电压降低,PC600A的1-2脚发光二极管电流增大,PC600B的3-4脚内部光敏晶体管内阻减小,使U601的6脚电压降低,经内部误差放大电路处理后,控制PWM脉冲宽度变窄,开关管提前截止,输出的5V电压下降到正常值。当副电源输出电压降低时,上述电路电压向相反的方向变化,副电源输出电压上升到正常值。
5.开关机控制电路
开关机控制电路由VCC控制电路、主电源驱动控制电路、+ 5 V/4A输出控制电路三部分组成。
开关机VCC控制电路以Q291、光耦合器PC102、Q181、Q180、Q190、IC191为核心组成。开机时PS-ON高电平使Q291导通,PC102导通,将Q181、Q182的栅极短路而截止,Q180导通,将副电源产生的VCC电压输出为VCC1,为PFC驱动电路IC120供电;PFC电路工作后产生的V-400V电压分压后经D190使IC191、Q190导通,输出VCC3电压为+24V主电源IC150供电,主电源启动工作。
开关机主电源驱动控制电路由Q291、光耦合器PC102, Q182、双二极管D191组成。开机时PC102导通,Q182截止,D191反偏,对+24V主电源IC150外部电路的A, B点电压不产生影响,主电源正常工作;待机时PC102截止,Q191导通,通过D191将主电源IC150外部电路的A, B点电压拉低,主电源据此停止工作。
开关机+5 V/4A输出控制电路以Q502、Q503、Q501、Q500为核心组成。开机时PS-ON为高电平,Q502导通,同时+5 Vsb为Q503提供正向偏置电压,Q503也导通,将Q501基极电压拉低而截止,+ 24V电压经D500、D501、R501、R500、D502降压和ZD501稳压,为Q500提供正向偏置电压,Q500导通,输出+5 V/4A电压,为小信号处理电路供电;待机时PS-ON变为低电平,Q502截止,Q501导通,将Q500的栅极偏置电压拉低,Q500截止,停止输出+5 V/4A电源,小信号处理电路停止工作。
6.市电电压过低保护电路
市电电压过低保护电路由取样降压电路R105~R109、整流滤波电路D101、C113、C109和Q100、Q101组成,对副电源厚膜电路U601的6脚FB电压进行控制。市电电压正常时,Q100导通,Q101截止,对U601的6脚FB电压不产生影响,副电源正常工作;电电压过低而达到保护设计值时,Q100截止,Q101导通,将U601的6脚FB电压拉低,U601内部停止工作。解除保护的方法:将Q101的基极对地短路。
7.副电源过电压保护电路
+5Vsb副电源过电压保护电路由稳压管ZD604和模拟晶闸管Q602, Q601组成,对副电源厚膜电路U601的6脚FB电压进行控制。+5Vsb电源输出电压过高时,VCC电压随之升高,将ZD604击穿,Q602、Q601导通,经D602将U601的6脚FB电压拉低,U601停止工作。解除保护的方法:将Q601的基极对地短路。
(三)PFC电路
PFC电路如图2-26所示。它以驱动控制电路FAN6961 (IC120)和开关管Q120、储能电感L120为核心组成,将供电电压和电流校正为同相位,并将整流滤波后的市电电压校正后提升到约400V,为主、副开关电源电路和高压板升压输出电路供电。
1. FAN6961简介
FAN6961是一款过渡模式的PFC控制器,旨在控制PFC预稳压器,提供一个受控导通时间以调节输出电压,实现自然DC功率因数校正。启动电流小于20μA,工作电流小于6mA,电源工作电压可高达25V。其内部电路框图如图2-27所示,内含振荡器、过零检测、误差比较、驱动输出等电路。FAN6961引脚功能和维修数据见表2-13。
2.启动工作过程
二次开机后,开关机VCC控制电路输出的VCC1电压加到IC120的8脚。IC120得电后内部电路开始工作,产生激励脉冲,从IC120的7脚输出MOSFET驱动信号,经Q105激励后加到MOSFET (Q120)的栅极,使其工作在开关状态。Q120导通时,100Hz脉动电压经L120、Q120的D-S极到地,在L120中产生感应电压并储能;Q120截止时,L120中的储能电压和100Hz脉动电压叠加,经D120整流、C120滤波后,在C120上获得约400V的V-400V直流电压。
3.稳压控制过程
IC120的1脚内接电压放大器反相输入端,其同相输入端接2.5V基准电压。PFC输出电压通过电阻R132~R135与R136分压后送到IC120的1脚,IC120根据1脚取样电压的低,对输出脉冲宽度进行调整,实现对PFC输出电压的检测和调整。
IC120的2脚为内部电压放大器的输出端,通过反馈积分网络电容C110, C121及电阻R120到地,其目的是有效地抑制输入整流电压纹波中的二次谐波。为了使输出电压稳定,电压放大器的输出信号直接送往乘法器,以获取电流检测比较器的信号。
IC120的3脚为频率调整输入端,外接阻容网络R125、C123,市电整流滤波后的100Hz脉动电压经R121~R124降压后送到3脚,L120的二次感应电压经R137也送到IC120的3脚,经内部电路处理后,调整内部锯齿波发生器的频率。
4.过零检测
IC120的5脚为过零检测器输入端,储能电感L120二次感应电压经R128、C127送到5脚,对内部振荡电路相位进行控制,使7脚输出的PWM信号占空比随100Hz电压波形信号改变,实现了电压波形与电流波形同相,防止Q120在脉冲的峰谷来临时,输入电压接近0V,使Q120处于导通状态而损坏。
5.过电流保护
IC120的4脚为开关管过电流保护检测输入脚,连接集成电路内部的电流比较器。R127//Rl27B是Q120的源极电流取样电阻,通过R126将取样电压送到IC120的4脚。当Q120因故电流增大时,R127//R127B两端的电压降增大,IC120的4脚电压升高,升高到设计值时,IC120内部保护电路启动,PFC电路停止工作。
(四)+24V主电源电路
+24V主电源电路如图2-28所示。它以驱动控制电路UC3845B (IC150)和开关管Q150为核心组成,将PFC电路输出的+400V电压转换为+24V/1. 5A电源,为主板以及背光灯振荡驱动和推动电路供电。
1. UC3845B简介
UC3845 B是UC384 x系列新型开关电源PWM驱动电路中的一种,内部电路框图如图2-29所示。它主要由基准电压发生器、VCC欠电压保护电路、振荡器、PWM闭锁保护电路、推挽放大电路、误差放大器及电流比较器等组成,属于电流模式类开关电源控制电路。UC3845B引脚功能和维修数据见表2-14。
2.启动振荡过程
二次开机后,PFC电路产生的V-400V的400V电压,通过变压器T150的4-3绕组加到开关管Q150的漏极,开关机VCC控制电路产生的VCC3电压为IC150的7脚提供VCC工作电压,IC150启动工作,从6脚输出激励脉冲,推动Q150工作于开关状态,其脉冲电流在T150中产生感应电压。
3.二次整流滤波电路
T150二次绕组中产生的电动势,经D210整流、C211、L210、C212滤波后,输出+24V/1. 5A电压,为主板电路和电源板上的背光灯高压板振荡驱动电路供电。
4.稳压控制电路
稳压控制电路由取样误差放大电路IC200、光耦合器PC150A/B、Q151和IC150的4脚内部电路组成。
+ 24V电压经电阻R200与R202分压后,加到三端精密稳压器IC200的R端。当输出+ 24V电压升高时,R端的电压也跟着升高,则K端电压下降,从PC150A的1-2脚内发光二极管的发光增强,其内部光敏晶体管导通增强,Q151的基极电压降低,导通增强,IC150的4脚电压上升,内部的振荡电路降低输出脉冲的占空比,从而使输出电压下降,达到稳压的目的。当输出+24V电压降低时,上述电路电压向相反方向变化,输出电压上升到正常值。
5.过电压保护电路
过电压保护电路由稳压管ZD270、隔离二极管D290和晶闸管IC290组成。+ 24V电压过高时,击穿稳压管ZD270,经D290向晶闸管IC290的门极送入高电平,IC290导通,将开关机控制光耦合器PC102的1脚电压拉低,PC102由开机导通状态进入截止状态,开关机电路动作,进入待机保护状态。