開關穩(wěn)壓電源在彩電中的應用

ID:51974 · 發(fā)表于 2014-11-3 16:17

開關電源使用率高，有串聯(lián)型穩(wěn)壓電源無法媲美的優(yōu)越性
效率高：開關型穩(wěn)壓電源的調整管工作在開關狀態(tài)，因此，功耗很小，效率可大大提高，其效率通常可達80%～90% 左右。
重量輕：開關型穩(wěn)壓電源常采用電網輸入的交流電壓直接整流，省去了笨重的工頻變壓器。
穩(wěn)壓范圍寬：輸入交流電壓在80～260V 之間變化時，都能達到良好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在2% 以下，與此同時仍保持高效率。
安全可靠：在開關型穩(wěn)壓電路中，具有各種保護電路。
濾波電容容量小：由于開關信號頻率高，濾波電容的容量大大減小。
功耗小，機內溫升低：由于晶體管工作在開關狀態(tài)，不需采用大散熱器，機內溫升低，因此整機的可靠性和穩(wěn)定性也得到一定程度提高。
開關電源工作狀態(tài)分析
開關電源按照負載與儲能電感的連接方式來分，通常有串聯(lián)型開關電源與并聯(lián)型開關電源大類，串聯(lián)型開關電源因電網電壓與主板地線不隔離的缺陷容易發(fā)生觸電事故，故目前絕大多數用并聯(lián)型開關電源，并聯(lián)開關電源主板地線不與電網相線相連，習慣上稱為“冷底盤電路”或稱為“冷機心”。目前用得最多的是自激式振蕩開關脈沖調寬式穩(wěn)壓電源，有些引入了行同步功能。

圖1:工作原理示意圖

圖2:波形圖
從圖中可以看出只要控制了開關管的導通時間(也就是脈沖寬度，故叫脈寬調整)就控制了電感L1 充電時間，從而控制了負載的供電量，開關管工作在開關狀態(tài)，開關管在截止時電感L1會產生很高的自感電壓，相當于電源的整流以后電壓10陪，約有3000V左右，故要求開關管耐壓要高，且要求L1 有合適的RC 放電回路。
前10 年的彩電以三洋公司研發(fā)的A3電源居多，以分立元件為主，但目前的彩電是一塊IC 加一個開關管的形式，或直接就是一塊IC 厚膜的形式。
圖3是2007 年TCL 公司推出的2188F純平彩電的電源部分，用了一個IC ：

圖3: 2007年TCL公司的2188F純平彩電的電源部分
TDA16846 加一個開關管：場效應管BUZ91A 的形式，整個電路結構顯得比較簡單，這電路沒用光電耦合器做反饋。
彩電一般的開關電源是由振蕩電路、穩(wěn)壓電路和保護電路三大部分組成。
振蕩電路：開關電源振蕩電路分為晶體管振蕩電路和集成塊振蕩電路，如STR-S系列IC，TEA2104、TDA4601、TDA4605、TDA2261、TDA16846 等等。
穩(wěn)壓電路：開關電源的穩(wěn)壓原理均采用脈沖調寬式的穩(wěn)壓方式，即通過自動改變開關功率管的關閉和導通時間的比例，或通過改變振蕩器輸出脈沖的占空比來達到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓部分的電路由取樣、比較、控制三個部分組成，很多機芯此部分電路是采用IC(如SE110 等IC)和光耦件組合而成，而有些機芯則采用分立元件組成(多為國產機)，而有些機芯采用的電源IC本身就集成了這部分電路(如部分串聯(lián)型開關電源IC)。
保護電路：彩電開關電源都設有保護電路，其保護方式均是使電路停振。有過流保護、過壓保護和欠壓保護(短路保護)，還有過熱保護。過流保護電路其過流取樣點，大部分電視機中都是在主振功率管的發(fā)射極電位上。過壓保護電路的取樣點一般取自220V交流經整流濾波后的電壓或主負載供電電壓，通過一個齊納二極管(穩(wěn)壓管)來進行取樣判別。短路保護電路的取樣點一般在穩(wěn)壓電源輸出的低壓組電源上，通過一個二極管來進行判別取樣，在IC 式開關電源中，有部分機采用的電源IC內部有“閂鎖電路”，這個“閂鎖電路”實際上是一個保護執(zhí)行電路，各取樣點送來的信號，通過它執(zhí)行對電路的停振控制。
開關電源的檢修
開關電源損壞后，大多都可獨立進行維修，將負載全部斷開，在主負載供電電源上帶一只22 V、100W的燈泡做假負載，并采用低壓供電安全方式，即將供電電源經一自耦式變壓器降至70V左右進行維修，這種維修方法完全避免了因電路存在隱患而再度損壞元件的現(xiàn)象，一般正常的開關電源(并聯(lián)式)，在70 V左右的供電電壓就能正常起振工作，慢慢調整自耦變壓器的輸出電壓，開關電源的輸出電壓都應固定在其預設的電壓值上不變，如果開關電源的輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化，則表明其穩(wěn)壓部分有問題;如果沒有電壓輸出則表明震蕩電路部分有問題。
第一種情況：我們以并聯(lián)型光耦控制穩(wěn)壓式開關電源為例，討論一下其維修方法。當開關電源不能正常穩(wěn)壓時，第一步是要確認引起故障的部位，簡單快捷的方法是：將光耦件熱地端的兩控制腳短路，如果電路進入停振狀態(tài)，則表明故障在取樣比較電路，取樣比較電路有問題多半是比較IC和光耦損壞所致(比較IC損壞多數會引起光耦件同時損壞)，如果是控制電路問題，如控制晶體管損壞，在晶體管的代換上一定要注意晶體管的參數。
第二種情況：電路不起振。當確信供電電壓正常時，首先檢查啟動電阻(即跨接在311V電源與主振功率管基極之間的電阻)是否開路或變值，另外要考慮到不起振是否是由于保護電路動作所引起，如STR6309的第6腳電壓(正常為0 V)，STR50213的第5腳(正常時100V左右)，TEA2261的第3腳(正常為0V)，TDA4601的第5腳等等，如果是保護電路引起停振可通過此點來進行判別，另外當控制電路有問題(如控制管擊穿)也會引起電路停振。
其實開關電源電路是比較簡單的電路，只要分清主振電路、保護電路和比較穩(wěn)壓電路三者的連接關系，維修起來就容易了。
另外，開關電源的主振功率管因其集電極是感性負載，所以在主振管工作時，其集電極將要承受8～10倍于電源的脈沖電壓，為此在電路上加入了吸收電路(并于振蕩變壓器初級繞組的電容和電阻串聯(lián)支路)和在主振管集電極與地之間并接的電容，這些元件的作用與行輸出級的逆程電容有相似的作用，當這些元件有問題時，極易損壞主振功率管，此點需引起注意，本人曾維修過一臺日立2518的彩電，檢查發(fā)現(xiàn)其開關電源吸收電路的電容在溫度升高時，電容值會變小，從而引起經常損壞電源主振功率管的故障，開關管擊穿后通常會把前面的限流水泥電阻燒斷。

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