(二)主开关电源
长虹VLC8200 2. 50电源+高压二合一板的主开关电源电路如图2-5所示,由振荡与控制集成电路U301 (TEA1532 )、大功率MOSFET(开关管)Q304、开关变压器1301,光耦合器PC501、取样误差放大电路U401等组成。该电路为主电路板提供受控的24VD,5VDC电压,为主板微处理器控制系统提供5 VSTB副电源,为待机控制电路提供30VCC电源。
1. TEA1532简介
TEA1532是飞利浦公司推出的绿色变频开关电源控制器,在正常工作及待机状态时本身的功耗很低,而且电路的可靠性很高。
TEA1532主要使用了三项技术来实现“绿色芯片”功能。一是采用高压直接启动方式,直接使用整流滤波电压作为IC的启动电压,省去了常规开关电源电路中由电阻降压组成的启动电路,减小了启动电路的功耗。二是采用零电流/峰谷电压开关管工作状态切换技术,减小开关管的开关损耗,即只有当开关管电流降到零时,才控制开关管从ON状态切换到OFF状态;当开关管漏极谐振电压降低到最小值时,才控制开关管从OFF状态转换到ON状态。三是开关电源电路采用可变模式工作状态,可以进一步减小开关电源的损耗,提高开关电源的效率。当开关电源在大功率输出状态时,工作在准谐振模式;在中功率输出状态时,工作在固定频率工作模式;在小功率输出状态(待机状态)时,工作在低频模式。
TEA1532内设振荡器、逻辑电路、反馈补偿电路和电源复位电路、电源管理电路等,内设有完善的保护电路,其中包括去磁保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护、芯片过热保护及保护动作后的安全软启动电路等。TEA1532引脚功能和对地电压见表2-2。
2.启动和振荡电路
PFC电路在C610两端形成的410V左右的电压PFC-OUT,分两路输入主开关电源电路,一路经开关变压器T301的1-5-3绕组加到开关管Q304的漏极;另一路经T301的1-5绕组、R304加到U301的8脚,经8脚内的启动电流源电路对1脚外接的电容C302充电。当C302电容两端电压上升到4V以上时,U301内部的振荡电路开始振荡,从7脚输出驱动脉冲,通过R319, R306, D303加到开关管Q304的栅极,控制 Q304工作在开关状态,开关电源开始工作。
开关电源工作后,开关变压器1301的6-7绕组将感应出交变电压,经D302整流、R305限流、C307滤波,得到17. 1 V的电压,再经D311后形成16.4V的电压,经R309为U301的1脚提供完成启动后的工作电压。若D302, R305, C307, D311出现故障,将导致开关电源振荡电路无法得到持续的工作电压,而出现不开机故障。
3.二次输出电路
本开关电源开关变压器T301的二次输出电路向液晶电视主板电路提供24V、5VSTB、5VDC三组电压。
开关变压器T301的13/14脚输出的脉冲电压经D402A, D402B整流,C404、C405、L401、C406组成的滤波电路滤波得到24V电压。经Q401开关控制,再经过载检测电阻R420后输出,为高压电路、主板伴音等电路提供工作电压,待机时该电压将被关闭。
开关变压器T301的9脚输出的脉冲电压经D403A, D403B整流,C407, C408,L402, C409组成的滤波电路滤波得到5V电压,该5V电压分两路:一路经电阻R421后形成5 VSTB电压,提供给主板微处理器控制系统使用;另一路经Q405开关控制再经过载检测电阻R425后形成5VDC电压,提供给主板信号处理电路使用。待机时5VDC电压将被关闭。
开关变压器T301的8脚输出的脉冲电压经D401整流、R401限流、C401滤波,得到约30V的电压,送到Q404的e极,提供给开/待机电路使用。
4.稳压控制电路
稳压控制电路由误差放大电路U401、光耦合器PC501及U301的4脚内部电路构成对开关电源输出的5V, 24V两组电压进行监测来实现稳压控制的目的。R411、R412、R41组成取样电路,其中R411对24V电压进行取样,R412对5V电压进行取样,误差电压经R411、R412、R413组成的分压电路分压后送到U401的1脚。
当开关电源因PFC电路供电过高或负载电流减小等原因造成5/24V电压升高时,经过取样电路取样加到U401的2脚电压升高,经U401内部比较放大后,2脚电压降低,光耦合器PC501的1-2脚发光二极管电流增大,3-4脚内部光敏晶体管内阻降低,使U301的4脚电压升高,经内部误差放大电路处理后,控制7脚输出的PWM脉冲宽度变窄,开关管Q304提前截止,输出的5/24V电压下降到正常值。
5.待机控制电路
待机控制电路如图2-5和图2-6所示。该待机控制电路可分为三部分:一是由图2-6的Q701、Q702、PC702组成的控制电压放大电路;二是由图2-5右侧1301二次侧的Q402、Q403、Q404、Q401、Q405组成的24V、5V输出电压控制电路;三是由图2-5左侧T301一次侧的Q302组成的VCC-PFC供电电压控制电路。
1)遥控开机时,主板微处理器控制系统接收到开机指令时,主板输出PWR-ON高电平开机控制信号。通过连接器CN401的1脚进入电源组件,经R715加到Q702的栅极,Q702饱和,Q701的基极转为低电平而导通,其发射极5V高电平从集电极输出,Q701的集电极输出的高电平分为两路:
第一路输出+ 24VD-ON电压,送到1301二次侧的24V, 5V输出电压控制电路Q402的栅极,Q402导通,漏极变为低电平,一是将PNP晶体管仍04的基极电压拉低而导通,其发射极30V电压从集电极输出,经R406加到Q401的栅极,向Q401、U402、D404组成的稳压电路提供正向偏置电压而导通,Q401导通并稳压,漏极24V电压从S极输出,提供+24VD给高压板电路及主板相关电路使用;二是使Q403截止,漏极为高电平,对谬。稳压电路不产生影响。Q401导通输出的+24VD电压通过D405, R427送到Q405的栅极,Q405导通,其源极输出的5VDC电压经R425送到主板电路,主电路板获电工作,进入开机收看状态。
第二路经R708, R709使光耦合器PC702导通,内部光敏晶体管的导通使PC702的4脚变为低电平,输出PC901-C电压,送到1301一次侧的VCC-PFC供电电压控制电路中PNP晶体管Q302的基极,Q302导通,向PFC电路提供VCC-PFC供电,PFC电路启动,进入开机状态。
2)遥控关机时,主板微处理器控制系统输出PWR-OFF低电平关机控制信号,Q702截止,Q701的基极转为高电平而截止,Q701的集电极输出的低电平分为两路:
第一路输出+24VD-ON电压变为低电平,送到T301二次侧的24V, 5V输出电压控制电路Q402的栅极,Q402截止,漏极变为高电平,一是将PNP晶体管Q404的基极电压提升而截止,其集电极输出低电平;二是使Q403导通,将Q401的栅极电压拉低短路,Q401由于无偏置电压而截止,切断了向主电路板提供的+24VD电压。Q401截止后无+24VD电压输出,Q405的栅极无正向偏置电压也截止,切断了向主电路板提供的 5VDC电压。主电路停止工作,进入待机状态。
第二路经R708, R709使光耦合器PC702截止,内部光敏晶体管的截止使PC702的4脚变为高电平,输出PC901-C高电压,送到T301一次侧的VCC-PFC供电电压控制电路中PNP晶体管Q302的基极,Q302截止,切断了向PFC电路提供的VCC-PFC供电,PFC电路也停止工作。主开关电源由整流滤波后的300V电压供电。
6.过电流保护电路
过电流保护电路由R322/R323、R332、R320、R317及U301的6脚内部电路构成。其中,R322/R323为过电流检测电阻,当开关管Q304因某种原因造成其漏一源极电流急剧大时,在R322/R323上的压降进一步增大,增大的电压经R332、R320、R317、C306、C315组成的电路送到U301的6脚,6脚内部放大器输出控制信号对逻辑电路进行控制,使逻辑电路输出的PWM脉冲宽度变窄,开关管导通时间缩短。当6脚电压上升到0. 75V时,内部逻辑电路不再对PWM脉冲宽度进行调整,将直接切断7脚的脉冲输出,电源处于过电流保护状态。
7.电源过载保护
长虹VLC8200 2. 50电源+高压二合一板在开关电源的二次侧设有以晶闸管U704和检测电路U705为核心的过载、过电压保护电路,如图2-5和图2-6所示。
U301的3脚为专用保护检测引脚,咳脚电压正常时为低电平。保护电路启动时,晶闸管U704被触发导通,通过光耦合器PC703向驱动控制电路U301的3脚送入高电平,内部保护电路启动,切断7脚的输出脉冲,主开关电源停止工作,实现保护。
过载保护主要由图2-5中的T301二次侧24VD电压、过载检测电阻R420、5 VSTB电压、过载检测电,阻R421, 5 VDC电压、过载检测电阻R425和图2-6的运算放大器U705 (LM324 )、二极管D701、D708、D707、D706、晶闸管U704、光耦合器PC703及图2-5的T301一次驱动控制电路U301的3脚内部电路构成。电压过载检测R420、R421、R425两端分别连接到U705的9-10脚、2-3脚、5-6脚内部3个运算放大器。
LM324为四运算放大器,内含4个独立的放大器,其中A、B、C (U705A、U705B、U705 C )用于过载检测电路,其引脚功能和对地电压见表2-3。
当24V、5VSTB、5VDC电压其中一路负载过重时,R420、R421、R425其中之一琢降增大,势必造成U705内部3个放大器的输出端8、1、7脚其中之一输出高电平,输出的高电平分别经D701、D708反向击穿D707,再经过D706送到晶闸管U704的门极,U704被触发导通,光耦合器PC703随之导通,U301的3脚电压升高,当该脚电压升高到2.5V以上时,U301内部切断7脚的输出脉冲,实现过载保护。实际维修过程中,检测电阻 R420、R421、R425阻值增大、开路损坏居多。
8.过电压保护电路
过电压保护电路如图2-5、图2-6所示,由图2-6的RT701、R729、R725、R728、R726、R727检测分压电路和二极管D704、D705、误差放大电路U703、晶体管Q703和晶闸管U704、光耦合器PC703和图2-5的T301一次侧驱动控制电路U301的3脚内部电路构成。通过检测24V、5VDC、5VSTB电压来实现过电压保护。
当输出电压异常升高时,升高的电压经过各自的分压电阻分压后,分别通过D704,D705送到U703的1脚,U703导通,2脚为低电平,PNP晶体管Q703的基极电压下降而导通,一是导通时将开/关机控制电路的+24VVD-ON的高电平开机电压拉低,迫使待机控制电路动作,切断24V和5V电压输出;二是从Q703集电极输出高电平触发电压加到晶闸管U704的门极,U704被触发而导通,与过载保护一样,U301的3脚电压上升,迫使U301停止工作,实现输出过电压保护。
9.工作模式自动切换控制
本开关电源具有工作模式自动切换控制功能,该功能主要由U301的4、5脚内、外部电路共同完成。U301的5脚为去磁控制输入,去磁控制是新型开关电源使用的一种控制技术。通俗地讲,就是通过实时检测开关变压器内部电流的变化情况,来完成各种控制。本开关电源则通过对U301的4脚输入的误差信号和5脚输入的脉冲信号共同来判断电源负载情况。若电源处于大功率输出状态,U301内部将工作在准谐振模式;若电源处于中功率输出状态,U301内部将工作在固定振荡模式;若电源处于待机小功率输出状态,U301内部将工作在低频间隙振荡模式。