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220V交流市电通过F501保险管、线路滤波器(隔离内、外电路的高频干扰)送至VD503~VD506组成的全波桥式整流电路,C507滤波,输出约300V直流高压。
300V直流高压一路进入开关变压器初级绕组T511,出口端接开关调整管V513集电极,另一路通过启动电阻R520、R521接开关管V513基极,射极接地回路。
从开关变压器次级整流输出l1OV、24V等电压。
这种方式的电源为并联型电源。
用开关变压器的一个次级绕组与开关管V513基极通过C514振荡电容,R519振荡电阻,VD517放电二极管构成正反馈电路,使开关电路形成自激间歇振荡电路(如用独立振荡电路激励开关管导通、截止,则为他激式振荡电路)。
开关管的导通与截止使开关变压器初级获得电能。
T511从次级各个引脚输出经各自外接二极管、整流滤波,得到+110V等各种直流电压。
在频率固定时,开关管导通与截止的占空比决定了输出电压的高低。
导通时间长,输出电压高。
取样管V553对输出电压取样检测,经误差放大电路输出,控制V513,V512脉宽调制电路,最终控制开关管截止时间,改变占空比,以完成电路调整和自动稳压过程。
2.元件说明及分析。
R520、R521、R522为起动电阻,R519、C514、R524、V513、T501的
、
绕组组成正反馈回路,C514为振荡电容。
V553及周边元件、VD515、V511、V512组成稳压控制电路。
R552为取样电阻,VD561为V553的发射极提供基准电压,当电源输出电压过高时,V553、VD515、V511、V512均导通程度增加,使开关管V513的基极被分流,输出电压随之下降;
反之,若电源输出电压降低时,V553、VD515、V511、V512均导通程度减少,使开关管V513的基极分流减少,输出电压随之上升。
VD518、VD519、R523组成过压保护电路。
另外VD563也为过压保护。
光电耦合器VD515反馈后级电压取样信号,实现前后级隔离。
VD503~VD506桥式整流二极管所并联电容及前级的电容均用于消除干扰。
开关管V513是开关电源的关键元件,也是易损件之一。
若开关管V513击穿不能工作在导通与截止状态,会使开关变压器初级无法获得电能,次级绕组各个引脚也无法获得各种直流电压,各单元电路得不到工作电压,电视机出现“三无”现象,同时熔断F501保险管。
此外,消磁电阻RT501短路或内部碎裂、C507滤波电容击穿或严重漏电、VD503~VD506桥式整流二极管中的某个击穿,都是造成全无且熔断保险管的易损件。
启动电阻R520或R521开路、V512推动管击穿短路是造成电源输出端始终无电压输出,但F501保险管正常的易损件。
V512推动管的状态直接影响到V513开关管的导通时间,若V512击穿,会将V513基极电流完全旁路到地,使开关管停止工作,输出端无直流电压输出,造成三无现象。
另外,V511击穿短路会导致V512饱和,开关管基极电压为0V,开关管截止。
C515的作用:
如果没有C515会怎样?
当某一时刻开关变压器的
脚相对
脚为正时,一方面
脚的电压经R519、C514加到V513的基极,欲使V513饱和,但同时,该电压也经R526加到V512的基极,这样一来,V512饱和导通,而V512饱和导通将迫使V513截止,这就有矛盾了。
再来看加入C515的情况:
同样当某一时刻开关变压器的
脚为正,欲使V513饱和,这时该电压也经R526加到V512的基极,但由于有C515的存在,C515两端的电压不能突变,需经一定时间的延迟,或者说C515有一个充电过程,才会使V512饱和,这样就不会干扰V513的饱和了。
显然,C515容量的大小决定了延迟的时间,这样也会影响V513基极脉冲的占空比,同样也会影响输出电压的大小。
R517的作用:
电阻R517的阻值影响到V512的工作状态,因而对电源的工作有着很大的影响,R517的阻值越大,电源的带负载能力越差,也就意味着电视机的显像管尺寸越大,电源的负载越重,其相应阻值应该越小。
图1-1A3电源原理图
1.1.2STR-S6707/S6708/S6709系列电源检修
1.STR系列集成电路实用资料
STR-S6707/S6708/S6709是日本三肯公司生产的电源厚膜电路,它内含开关三极管、振荡电路、门闩电路、过流保护电路、过压保护电路、过热保护电路等,如图1-2所示。
图1-2STR-S6709内部框图
STR-S6707/S6708/S6709仅有9个引脚,它和较少的外围元件便可以构成性能优异的开关电源,它在工作时能根据控制改变其开关电路的脉冲宽度,正常工作时是宽脉冲工作方式,而在待机工作时是窄脉冲工作方式,从而实现了单电源供电待机功能。
因此,由它们构成的开关电源是近年来应用最广泛的开关电源之一。
它们的引脚功能和参考数据见下表1-1。
表1-1STR-S6707/S6708/S6709引脚功能
2.海尔HH-2948型彩电开关电源分析
一、电源电路组成与特点
(1)电源电路组成
海尔H机芯HH-2948型彩电电源电路主要由新型高反压大功率厚膜集成电路N801(STR-S6709)、脉冲变压器T861、光电耦合器N802(PC817)、误差放大集成块N803(SEl25)及其周围电路元器件等构成的它激式并联型开关稳压电源。
其原理电路如图1-3所示。
该机开关电源在正常收视状态时输出+129V、+65V、+24V、+12V等四组直流电压。
+129V:
主要给行输出电路供电,并经二次稳压后形成调谐选台所需要的+33V直流电压。
+65V:
该直流电压在整机处于收视状态时,给开关电源稳压控制电路中光电耦合器N802内部的发光管与误差放大集成块N803内部电路提供工作电源;
在直流待机状态时,此输出端电压降为15V左右,经电子开关控制后送到遥控电源形成电路,以形成+5V遥控电路工作电源,继续给微处理器N906(WL6805)供电。
+24V:
主要给伴音功放集成电路供电,同时经电阻降压后形成约+8V直流电压,绐行扫描振荡电路提供工作电源,还给整机面板上的电源指示灯供电,指示整机工作状态。
+12V:
主要给遥控电源电路供电,以形成+5V遥控电源,给遥控电路微处理器供电。
另外,在该机行输出电路正常启动工作后,行输出电路除形成显像管正常发光所需的工作电压外,还将分别形成十12V、+8V直流电压,给整机小信号处理电路提供工作电源。
(2)电源电路的主要特点
开关电源电路的核心器件是厚膜集成电路STR-S6709,其内部结构、引脚顺序及功能同STR-S6708,仅内部开关管工作电流Ic较大,即电源带载功率大于厚膜块STR-S6708。
一般S6708用于25~28in彩电开关电源,S6709用于29in以上彩电的开关电源。
属窄脉冲“单电源待机”它激式并联型宽范围稳压的开关电源,即控制整机进行各项操作的微机控制系统不采用另设独立电源供电,而由同一个开关电源供电。
该机开关电源在正常收看时,开关电源工作于大功率宽脉冲控制状态;
在待机状态下,因断开行、场扫描电路的直流供电,使整机耗电量很小,开关电源工作于小功率窄脉冲控制状态,其输出端电压降为正常收视状态时的1/4-1/5左右,电源仅给机内遥控电路供电。
由于从主电源+B(十129V)输出端直接进行误差取样,用光电耦合器传输误差信号并隔离开关电源的初级热地与次级冷地,保证整机电路底盘不带市电;
且具有稳压范围宽,射频干扰小,保护功能完善等优点。
二、开关电源电路工作原理分析
该机开关电源主要由厚膜电路N801(STR-S6709)工作电源启动电路、振荡电路、稳压控制电路、待机控制电路、交流关机控制电路及保护电路等六部分组成。
1.启动电路
启动电路由VD802、R805、R806、C811及VD881-VD884、C808、C809等组成,如图1-3所示。
当电源开关S801闭合时,市电220V交流电压经VD881—VD884桥式整流,C808、C809滤波形成约300V脉动的直流电压,通过脉冲变压器T861⑨—⑥脚间初级绕组,加到厚膜电路N801的①脚,作为内部高反压大功率开关三极管的集电极工作电源。
与此同时,市电220V交流电压还经VD802半波整流,R805、806降压与C811滤波产生直流低电压,作为N801内部电路工作的启动电压,加到N801供电端⑨脚。
N801内部设有启动电路,当⑨脚启动电压上升到约6V以上时,启动电路便控制N801内部振荡器的振荡脉冲,并经预放大、推动放大从⑤脚输出加到N801内开关管Q1基极,使开关电源进入工作状态。
在开关电源振荡电路起振至正常工作期间,由于开关变压器T861②脚产生的感应电压较低,因此N801⑨脚启动电压由T861①脚产生的感应电压,经VD807、C812整流滤波及V801、VD809串联稳压调整后供给;
在开关电源正常工作期间,N801⑨脚启动电压由T861②脚产生的感应电压经VD825、C811整流滤波形成的约8V电压继续供给,此时因V801基极接有7.5V稳压管VD809而被钳位于7.5V,小于V801发射极8V电压,使V801处于截止状态。
图1-3海尔HH-2948型彩电开关电源电路
图1-4海尔HH-2948型彩电开关电源振荡、启动电路
2.振荡电路
振荡电路由N801内部振荡电路及其①-③脚外围元器件和T861等组成(见图1-4)。
当N801启动工作时,其内部电容C2两端电压立即从3V跳变到5V,使振荡器输出高电平信号,经预驱动电路Q2放大后,从N801⑤脚输出,经R810、R808、C810耦合加到N801③脚内部大功率开关管Q1的基极,以驱动开关管Q1开始导通。
Q1导通后,电容C2两端电压短时维持在5V左右。
而此时N801内部稳压电路输出电压经R1给C1从0V开始充电,当C1两端充电电压达到约0.75V时,振荡器输出波形极性反转,变为低电平方波信号,经激励放大后强制大功率开关管Q1处于截止状态。
在Q1截止的同时,C1两端电压迅速放电到0V,C2也开始缓慢放电,即从5V慢慢下降,当降至3V时,振荡器输出波形又翻转为高电平方波信号,经驱动器放大后使开关管Q1又处于导通状态,C2、C1又开始充电。
上述过程周而复始,反复进行,就会引起Q1在饱和导通(0N)和截止(OFF)两种状态不断地反复转换,从而使开关变压器T861不断进行磁场能量的存储与释放,以形成整机正常工作所需的四组直流电压。
电路中N801⑤脚外接电阻R8l0、R808的作用是限制开关管Q1基极电流过大,同时可减小Q1基极产生寄生振荡。
N801③脚外接的VD804、C810作用是加快Q1从饱和导通转入截止时的开关转换速率。
N801②、③脚间外接的二极管VD803的作用是钳位因C810的放电电流在Q1发射结上产生的反向电压,从而保护开关管Q1发射结不被反向击穿。
该振荡电路正常工作的有关工作波形如图1-5所示。
由此图可清晰看到,厚膜电路N801内电容C1的充电时间,就是开关管Q1的导通期;
电容C2的放电时间,就是开关管Q1的截止期。
显然,C1的充电时间越长,开关电源输出的直流电压就越高;
反之,C2的放电时间越长,开关电源输出的直流电压就越低。
因此,通过改变C1、C2的充、放电时间,就可改变开关电源的输出电压。
图1-5海尔HH-2948型彩电振荡电路工作波形
3.稳压电路
稳压电路由光电耦合器N802(PC817)、误差放大集成块N803(SEl25)及N801(STR-S6709)
内部脉宽调制电路等构成。
取样电压由开关电源+B(129V)输出端电压,经R832加到取样放大集成块N803①脚,光电耦合器N802内发光二极管的供电电压是由开关变压器T861的16脚产生的脉冲电压,经VD824、C821整流滤波形成的约65V直流电压供给的。
其稳压原理是通过改变N802中的发光二极管的工作电流变化,来控制N802中次级光敏三极管的内阻,继而改变N801⑦脚电位高低,来控制振荡器输出脉宽的大小,实现稳定输出电压之目的。
当某种原因(如负载加重)引起+B输出端电压下降时,N803①脚电位降低,经N803内部误差放大电路作用使其②脚电位升高,光电耦合器N802中发光管因工作电压减小而使其工作电流减小,引起N802内光敏管等效电阻增大,而由VD825、C811整流滤波形成的直流电压,经R816及增大的光敏管等效电阻流入N801⑦脚的工作电流减小,即N801内部电容Cl两端充电速度减慢,从而延长了从0V升到0.75V的充电时间,使振荡器输出的脉冲波形滞后翻转为低电平,即脉宽增大,使开关管Q1导通时间延长,开关变压器T861存储的磁能增大,迫使+B输出端电压上升。
当+B输出端电压上升时,其上述控制过程相反,即C1充电速度加快,开关管Q1导通时间缩短,使+B输出端电压有所下降。
以上变化过程周而复始,即可确保+B输出端电压稳定在基准值129V左右,从而达到稳压控制的目的。
4.待机控制电路
由V861、V862及V804-V802等构成,如图1-6所示。
图1-6海尔HH-2948型彩电待机控制电路
整机处于正常收视状态时,微处理器N906(WL6805)的27脚输出开机高电平。
该高电平分两路输出。
一路使V804饱和导通,V803基极电位被钳位于0.1V左右,使V803截止,引起其集电极处于高电位而使V802、V1)826均处于截止状态,而对稳压控制电路光电耦合器N802与误差放大集成块N803的工作状态没有影响,开关电源正常工作,并输出+129V、+65V、+24V、+12V四组直流电压,其中输出的12V直流电压经+5V串联调整稳压电路后形成+5V电压,供给遥控电路微处理器,使之正常工作。
另一路经R819、R860加到V861基极,使V861饱和导通,而V862因基极电位被钳位而截止,其集电极等效开路,使开关电源次级输出端形成的26V直流电压,经R845降压与VD805稳压后,产生8.2V直流电压,输出至大规模集成块N201(海尔H机芯系列彩电机型后缀带“A”的为OM8361/N5Q,其他机型为TDA8362)的36脚,作行扫描电路工作电源,使整机电路开始正常工作。
当按遥控器待机控制(直流关机)键时,微处理器N906的27脚输出关机低电平0V。
此低电平也分两路输出。
一路加到V861基极,使V861截止,C866两端约24V直流电压,经R864、B865分压使V862饱和导通,引起C480两端电压被V862导通的集射结短路,行扫描电路因无工作电源而停止工作,继而使行输出电路与场扫描电路相继停止工作,此时开关电源的负载很轻,几乎为空载。
另一路关机低电平加到V804基极,使V804截止,开关电源T861的16-17脚绕组产生的感应电压,经VD824、C821整流滤波形成的约65V直流电压,经R825加到9.1V稳压管VD828的阴极,使VD828齐纳导通。
其导通电流在R822两端产生的压降使V803饱和导通,使V803集电极为低电平(约0.1V)。
该低电平的控制作用有:
(1)使VD826正向导通,光电耦合器N802中发光二极管因阴极电位被钳位于1.0V以下,使其发光电流剧增,致使N802内光敏三极管内阻剧减,引起厚膜集成块N801⑦脚反馈端电位升高,即N801⑦脚内部电容C1充电电流剧增,使C1由0V充电到0.75V的时间大为缩短,继而引起振荡器输出脉宽(高电平期间)很小(如图1-5所示波形变化),使开关管Q1导通时间很短,导致开关电源各次级输出直流电压剧降至标称值的1/4-1/5左右。
当C821两端电压由正常65V降至15V以下时,N802内发光管发光电流较小,使其光敏管等效电阻增大,N801⑦脚电位随之降低,使C1充电电流减小,即C1由0V充电到0.75V的时间延长,使Q1饱和导通时间延长,开关电源输出电压又逐渐升高,向电路补充能量。
由于此时因整机各负载都不工作,补充一次的能量足可使光电耦合器N802内发光管,保持较长时间、较高亮度发光,从而使N801内振荡器间歇振荡的时间间隔稍长些,以确保待机状态时功耗较小。
一般整机正常工作时,N801⑦脚电压给C1由0V充电到0.75V的时间约5μs(此时充放
电的周期约15μs);
在待机时,N801⑦脚电压C1由0V电到0.75V的时间约1.5μs,但此时充放电的周期约50μs。
待机时,由于开关电源的振荡系统进入小功率弱振状态,因此开关变压器T861次级各绕组整流电路输出的直流电压都下降为原来标称值的1/4-1/5左右,即+B输出端电压降为35V,+65V输出端电压(即C821两端)降为15V左右,+24V输出端(C866两端)电压降为6.5V左右,+12V输出端(C825两端)电压降为3V左右(在V802未接时)。
(2)使V802饱和导通。
此时,在待机状态下,C821两端形成的约15V直流电压通过R819及饱和导通的V802集射结,加到12V输出端电容C825两端,使其持续供电于5V稳压电路,以使其仍能输出+5V电压给遥控电路,维持微处理器正常工作,使其随时都能接受并处理遥控指令和面板按键控制指令。
另外,在待机状态下,由于开关脉冲变压器T861次级绕组输出的电压约降至原来的1/4-1/5,初级绕组①、②脚输出的脉冲感应电压也相应成比例下降到原来的1/4-1/5左右。
此时由VD825、C811整流滤波形成的启动电压较小而不足以使N801⑨脚内部启动电路正常工作,而由V801提供,即由VD807、C812整流滤波形成的约10V(正常收视状态时C812两端电压约45V)直流电压,加到由V801、VD809组成的稳压调整电路,以形成约7.0V的直流电压加到N801⑨脚,确保N801内部启动电路正常工作。
5.交流关机电路
该机具有遥控交流关机功能,即使用遥控器可将电视机的总电源切断。
此功能实现的核心受控器件是电源开关S801,它带有与开关触点联动控制的继电器,其特点是既可二次按动复位,又可通过对其附加的继电器线圈通电复位。
此继电器与一般继电器不同之处,是线圈吸动的衔铁不直接驱动开关触点分开,而是通过控制其自锁机械,使开关复位断电。
交流关机电路主要由V851-V853、VD851-VD857、C851、C852及与电源开关S801联动的继电器等组成,如图1-7所示。
它是通过微处理器N906②、③脚波段输出信号在交流关机控制指令下均处于高电平时,使图1-7电路中V851-V853均相继饱和导通,继而使与电源开关S801联动的继电器吸合来实现交流关机功能。
图1-7海尔HH-2948型彩电交流关机电路
在正常收看或选台状态时,N906②、③脚依次输出00,10,01三组电平或这三组电平中某一组,使整机工作于UHF或VH或VL频段的信号接收状态,此时VD851或VD852至少有一个二极管正向导通,使V851因基极电位被钳位,恒处于截止状态,即V851集-射极等效开路,使V852、V853、VD853均截止,继电器恒处于释放复位状态,电源开关S801触点闭合并自锁,整机通电正常工作。
当按遥控器上交流关机控制键时,微处理器N906接收到此控制指令信号后,经内部电路译码与处理后,使N906②、③脚均输出约4.6V的高电平,此高电平分别加到VD852、VD851阴极,使VD852和VD851均反偏截止。
此时+5V电压经B851、R852、R853分压,使V851正偏导通。
V851导通后,其发射极输出较高的直流电压,使VD853、V853相继导通,继电器通电吸合,使电源开关S801触点断开,而切断市电电压输入到开关电源的交流线性滤波电路,使整机停止工作,达到交流关机之目的。
另一方面,V851导通后,其集电极电位降低,使V852因基极电位降低而饱和导通,从集电极输出较高的直流电压,经R857加到V853基极,以确保V853饱和导通,继电器吸合,从而确保交流关机功能的实现。
该电路还具有断电交流关机功能。
它是通过断电瞬间,由电容C851的放电作用,使V852、V853相继瞬时导通来实现断电交流关机功能的。
在整机正常工作时,开关电源12V输出端直流电压经VD856加到5.1V稳压管VD854阴极,使VD854齐纳导通而不断给电容C851充电。
同时,12V直流电压经VD857、R858给C852充电,V852因基极电位较高(约12V)而恒处于截止状态。
当某种原因引起市电突然中断时,开关电源停止工作,12V输出端电容C825通过其负载迅速放电,使VD826与VD857均反向截止,而此时电容C851通过VD854、V852发射结、R856也向12V负载放电,结果使V852瞬时导通,继而使V853在C852两端充电电压作用下也瞬时导通,继电器通电吸合,实现断电交流关机之功能。
6.保护电路
该机电源系统的过流、过压保护功能都是通过厚膜集成块N801内部固有保护电路来实现的。
(1)过压(OVP)保护
厚膜电路N801⑨脚是内部电路工作电源的输入端,其典型电压在7.8-8.8V之间。
进入⑨脚的电源电压有一路送到OVP电路,进行幅度检测,当某种原因引起开关电源输出电压升高时,开关变压器T861初级绕组①、②脚感应的脉冲电压也相应升高,其②脚感应电压经VD825、C811整流滤波后送到N801⑨脚,使⑨脚启动电压升高,当此电压升高到12.8V时(该机在正常工作时约为8V,有的机型,如松下TC-2950R彩电,为8.8V),内部过压保护电路起控,并输出控制信号送往“或”门逻辑电路中,继而控制阀锁电路,使其关断预驱动电路,迫使开关管Q1截止,开关电源停止工作,达到过压保护之目的。
过压保护电路起控期间,N801⑨脚电压在4.9—8.0V之间呈锯齿状波动,只有断电后重新开机启动或在N801⑨脚电压降至3.3V以下后,才能解除保护状态。
另外,T861②脚感应电压过大时,会引起N801⑥脚过流保护检测端输入电压过大(由R807、R804分压加到N801⑥脚),使N801内部过流保护电路起控,迫使振荡电路停止振荡,继而引起开关电源停止工作,达到双重保护开关管Q1免遭过压或过流损坏之目的。
但此类保护只是使振荡电路瞬时停振,、即当V801⑥脚输入的感应电压峰值低于0.75V时,振荡电路又继续振荡。
(2)厚膜电路过温保护
如果稳压控制电路失控产生过压或负载电路短路产生过流,都将会引起厚膜电路内部开关管Q1功耗过大,而使厚膜块的温度过高,若当厚膜块的温度升至150℃以上时,通过内部温度传感器的检测,使过热保护电路(TSD)起作用,并输出控制信号。
此控制信号通过“或”门启动阀锁电路,以关闭预驱动电路与振荡电路,开关管Q1截止,开关电源停止工作,达到保护厚膜电路免遭过热烧坏之目的。
此类保护电路无自锁功能,即当厚膜电路温度降到1
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