《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開關(guān)穩(wěn)壓電源在彩電中的應(yīng)用分析
摘要: 開關(guān)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
Abstract:
Key words :

 

 開關(guān)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(guān)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài),,因此,功耗很小,,效率可大大提高,,其效率通??蛇_(dá)80%~90% 左右,。

  重量輕:開關(guān)型穩(wěn)壓電源常采用電網(wǎng)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(shí),,都能達(dá)到良好的穩(wěn)壓效果,,輸出電壓的變化在2% 以下,與此同時(shí)仍保持高效率,。

  安全可靠:在開關(guān)型穩(wěn)壓電路中,,具有各種保護(hù)電路

  濾波電容容量?。河捎陂_關(guān)信號(hào)頻率高,,濾波電容的容量大大減小。

  功耗小,,機(jī)內(nèi)溫升低:由于晶體管工作在開關(guān)狀態(tài),不需采用大散熱器,,機(jī)內(nèi)溫升低,,因此整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性也得到一定程度提高。

  開關(guān)電源工作狀態(tài)分析

  開關(guān)電源按照負(fù)載與儲(chǔ)能電感的連接方式來分,,通常有串聯(lián)型開關(guān)電源與并聯(lián)型開關(guān)電源大類,,串聯(lián)型開關(guān)電源因電網(wǎng)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(shù)用并聯(lián)型開關(guān)電源,,并聯(lián)開關(guān)電源主板地線不與電網(wǎng)相線相連,,習(xí)慣上稱為“冷底盤電路”或稱為“冷機(jī)心”。目前用得最多的是自激式振蕩開關(guān)脈沖調(diào)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(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間(也就是脈沖寬度,故叫脈寬調(diào)整)就控制了電感L1 充電時(shí)間,,從而控制了負(fù)載的供電量,,開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài),開關(guān)管在截止時(shí)電感L1會(huì)產(chǎn)生很高的自感電壓,,相當(dāng)于電源的整流以后電壓10陪,,約有3000V左右,故要求開關(guān)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(gè)開關(guān)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(gè)IC :

  

 

  圖3: 2007年TCL公司的2188F純平彩電的電源部分

  TDA16846 加一個(gè)開關(guān)管:場(chǎng)效應(yīng)管BUZ91A 的形式,,整個(gè)電路結(jié)構(gòu)顯得比較簡(jiǎn)單,,這電路沒用光電耦合器做反饋。

  彩電一般的開關(guān)電源是由振蕩電路,、穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路三大部分組成,。

  振蕩電路:開關(guān)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(guān)電源的穩(wěn)壓原理均采用脈沖調(diào)寬式的穩(wěn)壓方式,,即通過自動(dòng)改變開關(guān)功率管的關(guān)閉和導(dǎo)通時(shí)間的比例,,或通過改變振蕩器輸出脈沖的占空比來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓部分的電路由取樣,、比較,、控制三個(gè)部分組成,很多機(jī)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(jī)芯則采用分立元件組成(多為國產(chǎn)機(jī)),,而有些機(jī)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(guān)電源IC)。

  保護(hù)電路:彩電開關(guān)電源都設(shè)有保護(hù)電路,,其保護(hù)方式均是使電路停振,。有過流保護(hù)、過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)(短路保護(hù)),,還有過熱保護(hù),。過流保護(hù)電路其過流取樣點(diǎn),大部分電視機(jī)中都是在主振功率管的發(fā)射極電位上,。過壓保護(hù)電路的取樣點(diǎn)一般取自220V交流經(jīng)整流濾波后的電壓或主負(fù)載供電電壓,,通過一個(gè)齊納二極管(穩(wěn)壓管)來進(jìn)行取樣判別。短路保護(hù)電路的取樣點(diǎn)一般在穩(wěn)壓電源輸出的低壓組電源上,,通過一個(gè)二極管來進(jìn)行判別取樣,,在IC 式開關(guān)電源中,有部分機(jī)采用的電源IC內(nèi)部有“閂鎖電路”,,這個(gè)“閂鎖電路”實(shí)際上是一個(gè)保護(hù)執(zhí)行電路,,各取樣點(diǎn)送來的信號(hào),通過它執(zhí)行對(duì)電路的停振控制。

  開關(guān)電源的檢修

  開關(guān)電源損壞后,,大多都可獨(dú)立進(jìn)行維修,,將負(fù)載全部斷開,在主負(fù)載供電電源上帶一只22 V,、100W的燈泡做假負(fù)載,,并采用低壓供電安全方式,即將供電電源經(jīng)一自耦式變壓器降至70V左右進(jìn)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(guān)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(diào)整自耦變壓器的輸出電壓,,開關(guān)電源的輸出電壓都應(yīng)固定在其預(yù)設(shè)的電壓值上不變,如果開關(guān)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(guān)電源為例,討論一下其維修方法,。當(dāng)開關(guān)電源不能正常穩(wěn)壓時(shí),,第一步是要確認(rèn)引起故障的部位,簡(jiǎn)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(jìn)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(shù)會(huì)引起光耦件同時(shí)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(shù),。

  第二種情況:電路不起振。當(dāng)確信供電電壓正常時(shí),,首先檢查啟動(dòng)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(hù)電路動(dòng)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(shí)100V左右),,TEA2261的第3腳(正常為0V),TDA4601的第5腳等等,,如果是保護(hù)電路引起停振可通過此點(diǎn)來進(jìn)行判別,,另外當(dāng)控制電路有問題(如控制管擊穿)也會(huì)引起電路停振。

  其實(shí)開關(guān)電源電路是比較簡(jiǎn)單的電路,,只要分清主振電路,、保護(hù)電路和比較穩(wěn)壓電路三者的連接關(guān)系,維修起來就容易了。

  另外,,開關(guān)電源的主振功率管因其集電極是感性負(fù)載,,所以在主振管工作時(shí),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(jí)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(jí)的逆程電容有相似的作用,當(dāng)這些元件有問題時(shí),,極易損壞主振功率管,,此點(diǎn)需引起注意,本人曾維修過一臺(tái)日立2518的彩電,,檢查發(fā)現(xiàn)其開關(guān)電源吸收電路的電容在溫度升高時(shí),,電容值會(huì)變小,從而引起經(jīng)常損壞電源主振功率管的故障,,開關(guān)管擊穿后通常會(huì)把前面的限流水泥電阻燒斷,。

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