1.4.5主电源电路识圈与工作原理
(1)电路作用
小屏幕液晶彩电电源板主电源采用反激式单独开关电源,大屏幕液晶彩电电源板主电源多采用它激式谐振型半桥式开关电源。主电源电路由驱动控制电路、输出MOSFET开关管、开关变压器、次级整流滤波电路和稳压电路、尖峰脉冲吸收电路构成。
主电源电路的作用:将PFC电路输出,的370~410V直流电压转换为+24V、+12V电压(因机型而异,有的为一组输出电压,有的为2~4组输出电压),为主电路板、伴音功放电路、背光灯电路供电。
(2)工作原理
所谓半桥式就是全桥式开关电源的一半,全桥式开关电源由4只开关管组成,液晶彩电中很少采用;而半桥式开关电源只采用2只开关管,如图1-40所示,上开关管和下开关管两只开关管串联,从二者中点通过谐振电容与变压器一次绕组组成串联谐振电路。
脉宽调制电路输出相位相反、幅度、频率相等的激励脉冲,驱动控制开关器件上开关管和下开关管轮流导通和截止。上开关管导通时,下开关管截止,电流经上开关管、谐振电容、变压器一次绕组到地,构成回路,在变压器初级产生上正下负的感应电压,同时对谐振电容充电,产生左正右负的电压;上开关管截止时,下开关管导通,谐振电容放电,放电电流经下开关管到地、变压器一次绕组,返回到谐振电容的另一端构成回路,在变压器一次绕组产生下负上正的感应电压。一个脉冲周期内,在变压器中产生完整的交流电压,因此半桥式开关电源在变压器的次级往往采用全波整流方式,整流滤波后产生直流电压,为负载电路供电。
半桥式推挽输出电路主要利用LC串联谐振特性,串联谐振的中心频率由变压器一次绕组L和谐振电容C的值决定。该电路谐振特点:当脉宽调制电路输出的激励脉冲频率等于LC谐振中心频率时,回路中的电流最大,且电感和电容两端的电压最高,只是L和C上的电压是反相的。故我们只要改变脉宽调制激励信号的频率,就可以改变回路电流,也就改变了L和C上的电压。取样误差放大电路对输出电压进行取样后,产生误差电压,通过光耦,对脉宽调制电路的频率进行控制,对开关电源输出电压进行调整,达到稳定输出电压的目的。
半桥式开关电源具有输出功率大,转换效率高、带负载能力强的优点,应用于大屏幕液晶彩电电源板中;缺点是电路复杂。
海信RSAG7.820.2264型PFC+副电源+主电源+背光灯二合一板主电源见图1-41所示,由驱动电路NPD1396(N802)、半桥式输出电路开关管V839、V840、开关变压器T902、稳压电路误差放大器N841、光耦N840为核心组成。
NCP1396是安森美公司生产的半桥LLC谐振模式控制器,内部集成电压控制振荡器,输出高端和低端激励脉冲,推动功放电路,具有多重保护功能。
功率因数校正后得到380V左右的PFC直流电压为主电源供电,一是为半桥式输出电路开关管V839、V840供电;二是经过R874、 R875、R876、R877分压后送入N802的5脚进行欠压检测,同时,开关机控制电路输出的VCC1电压为N802的12脚供电,N802开始正常工作。VCC1加在N802的12脚的同时,还经过VD839、R885供给N802的16脚,C864为倍压电容,经过倍压后的电压为195V左右。
从N802的11脚输出的低端驱动脉冲通过电阻R860送入V840的G极,VD837、R859为灌流电路;15脚输出的高端驱动脉冲通过电阻R857送入V839的G极,VD836、R856为灌流电路。
当V839导通时,380V的PFC输出电压流过V839的D-S极、T902初级绕组、C865形成回路,在T902初级绕组形成下正上负的电动势;同理,当V840导通,V839截止时,在T902初级绕组形成上正下负的感应电动势,感应电压由变压器耦合给次级。
T902次级绕组感应电压,一路经过VD853、C848整流滤波后得到100V直流电压送往LED背光灯驱动电路,作为其工作电压。次级另一绕组经过R835、VD838、VD854、C854、C860整流滤波后得到12V电压给主板伴音部分提供工作电压。次级还有一路绕组经过VD852、C851、C852、C853整流滤波后得到12V电压。
为了确保开关电源输出电压的稳定,还设计了误差放大器N842(TL431)、光耦N840(PC817)组成的稳压反馈电路。当由于某种原因导致12V输出电压升高时,分压后加到比较器N842控制端的电压也随之升高,引起N842导通程度加大,再通过光耦N840,将反馈电流送入N802的6脚反,对N802内部振荡频率进行控制,使其次级输出的各路电压稳定。
为了防止电源出现过压工作情况,NCP1396设计了两个保护控制引脚,分别是8脚和9脚。8脚为快速故障检测端,当故障反馈电压达到设定的阂值时,N802立即关闭15脚和11脚的激励输出信号,LLC电路停止工作。9脚为延迟保护控制端,当故障反馈电压达到设定的阈值时,N802内部计时器启动,延迟一定时间后控制芯片内部电源管理器进入保护状态。两个保护控制引脚的检测信号来自功率输出过压保护电路,该电路由C863、VD835、VD834、N841、VZ832、V803等组成。当功率放大电路出现异常电压升高时,通过以上电路,使8、9脚这两个保护检测端电压上升,N802内部的激励电路被关闭,激励信号停止输出,主电源也就不再工作,完成功率输出过压保护。
(3)识图技巧
主电源电路在电路板上实物如图1-42所示,由于主电源工作电流大,输出开关变压器体积大,初级大功率MOSFET开关管和次级整流管工作时均发热,所以均安装于散热板上,次级采用大容量的滤波电容器,输出端设有输出连接器。上述元件均安装于电路板的正面,比较显眼,可快速对号入座找到主电源。
电路板正面的光耦跨接在热地和冷地之间,是稳压控制电路光耦N840,距离稳压光耦N840较近的三端器件是误差放大电路N842;主电源的驱动控制的电路是贴片元件,位于电路板的下面。
(4)易发故障
主电源发生故障时,主要引发三无故障,但指示灯亮;初级开关管V839、V840击穿,烧保险丝,次级滤波电容失效,输出电压降低,图像纹波干扰,严重时保护关机;整流二极管击穿迫使主电源过流保护停止工作。
(5)维修提示
判断主电源是否正常,测量次级输出端滤波电容C848两端的100V、C854//C860两端的12V、C851//C852两端的12V电压即可,如果上述滤波电容两端均无电压,则是主电源未工作。
维修时先查驱动控制电路N802的12脚VCC1供电是否正常。12脚无VCC1供电,查开关机VCC控制电路。VCC电压正常,PFC电路输出的380V电压是否正常,如果仅为300V、则PFC电路未工作,需首先排除PFC电路故障;VCC1和PFC输出380V供电电压正常,测量N802的5脚PFC取样电压是否正常,5脚电压异常检查5脚外部的PFC分压取样电路。上述工作条件正常,主电源仍不工作,测量N802及其外部电路元件。测量N802的11、15脚有无激励脉冲输出,无激励脉冲输出查N802及其外部电路,有激励脉冲输出查MOSFET开关管V839、V840和T902及其次级的整流滤波电路。
主电源次级的整流滤波电路滤波电容容量减小或失效,输出电压减低、纹波增大,造成图像网纹干扰,严重时引发自动关机,整流二极管击穿迫使主电源过流保护停止工作。更换整流管时,需更换低压差、大功率的肖特基二极管,不能用普通整流二极管代换。
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