[资料]彩电实用开关电源电路分析

[资料]彩电实用开关电源电路分析 彩电实用开关电源电路分析 一、 电路基本结构 ,220VD801,D804 D815+114VR803 Ns NpC818 R804 C802C807D816R801 +24V激励电路L801 D807,D809NsC821C809R808、C811 R807C820Q801RNd D805C826保护电路 R810Q805、D822脉宽调制器D810 R811R805Q803、Q802 R812 误差放大器Z814D811Ng Q804R851C813图1 东芝四片机开关电路的原理方框图 图1所示是该开关电源的原理方框图。这是一个并联型自激振荡式开关电源D812。 220V交流电经D801,D804四个整流二极管组成的桥式整流器整流，负极端通过一个限流电阻R801接地。正极通过C802、C807(由电容组成П型滤波电路)滤波后。输出300V左右的直流电压(该电压为波动的直流电压)。 Q801是开关管(NPN型三极管)。Np是开关变压器的初级绕组。一端与输入回路，另一端与Q801的集电极相连。Ns是开关变压器的次级绕组(有三个抽头的次级绕组，第?脚接地)，D815、C818和D816、C820分别组成两个半波整流滤波电路,为负载(电视机的其它电路)提供114V和24V两种稳定的直流电压。 R803、R804和L801、R807、R809组成启动电路，在电源开启时给开关管提供启动电流。 开关变压器的正反馈绕组Nd(次级绕组)和D807,D809、R808、C811组成一个激励电路。Nd绕组的同名端与激励电路相连，为开关管提供正反馈。另一端通过R805(限流电阻)接地。 Q802、Q803组成一个脉冲宽度调制器，控制开关管饱和、截止工作时间。 开关变压器的负反馈绕组Ng(同名端接地)、R812、D812和Q805、D822组成保护电路，为开关电源提供过压和过流保护功能。 负反馈绕组(取样绕组)Ng、稳压二极管D814(提供基准电压)和取样电位器R851、Q804 组成误差放大电路。去控制Q802和Q803组成的脉冲宽度调制器的工作状态。间接地控制开关管的饱和、截止工作时间。起到稳定输出电压的作用。 二、 分电路及工作原理 东芝?型机芯的开关稳压电源的电路图由输入回路、开关振荡电路、脉宽调制电路、误差放大电路、保护电路、输出回路等六个功能电路组成。 1、 输入回路 P801是电源插头，S801是电视机开关。P580的?、?端是接插件。 F801是交流保险丝，作用:保护因开关电源内某个元件损坏而造成的短路。 T803、和C830、C831组成第一级馈线低通滤波器，T801和C802组成第二级馈线低通滤波器。平衡L型，把开关电源与交流电网隔离开来，目的:一是滤除掉低频交流电中的高频干扰脉冲;二是防止开关电源中的高频脉冲干扰交流电网。 D801D804 1N4007 C806 4.7nC803 4.7nC804 4.7n L901 1.0m C807 120.0uC802 2.2n R890C805 4.7n NTC R801 6.2 T802P801P801 C830 220.0pC801 100.0n F801 3.15AT803 C831 220.0p 图3 输入回路 901是消磁线圈，R890是正温度系数热敏电阻，组成开机自动消磁电路。用于消除显像管金属部件的剩磁，以免造成电视图像的彩色失真。 由D801,D804四个二极管组成桥式整流器，C803,C806组成高频旁路电容。 C802和C807组成一个П型滤波电路。C802还是交直流地之间构成回路的电容，接地端与馈线低通滤波器的电容接地端连在一起。220V的交流电经整流滤波后，变成300V左右的直流电压。电视机开机后，C802两端电压为300V左右。C807是一个容量120uF、耐压400V的电解电容(体积较大)。电阻R801是限流电阻，阻值较小但瓦数较大，当电流超过额定功率时，电阻会损坏而造成电路的断路。起到一定的过流保护作用。 2、 开关管振荡电路 300V的直流电压一方面通过开关变压器T802的初级绕组?,?端给开关管Q801集电极供电，另一方面又通过启动电阻R803、R804，流经L801和R807并联端并与R809分压，为Q801基极提供一个正向偏置电压。使其导通并进入放大状态。 当开关管Q801的集电极电流流过T802的初级绕组Np时，产生自感电动势，其极性为?端为正、?端为负。因此在次级绕组(激励绕组)Nd也产生互感电动势，极性为?(同名端)端为正、?端为负。?端的电压经D809、C811、R808、R807送至Q801的基极形成正反馈。该正反馈过程如下所示: Q801的基极电位上升?基极电流增加?集电极电流增加?初级绕组的自感电动势上升 激励绕组的互感电动势上升 结果使Q801迅速进入饱和状态。集电极电流不再增加，T802的初级绕组电流变化率为零，初级绕组的自感电动势降为零。激励绕组的互感电动势也降为零。给Q801提供的正反馈就消失了。经一段时间后，Q801退出饱和状态进入放大状态。此时流经变压器初级绕组的电流开始减小，各绕组产生的感应电动势极性翻转，极性为?端为负、?端为正、?(同名端)端为负、?端为正。基极电流减小又导致集电极电流减小。从而形成一个反向的正反馈。该正反馈如下所示: Q801的基极电流减小?集电极电流减小?初级绕组的自感电动势反向上升 激励绕组的互感电动势反向上升 结果使Q801迅速进入截止状态。Q801进入截止状态后，流过开关变压器绕组的电流降为零。变压器绕组产生的感应电动势也逐渐降为零。 1 6 C807 12 4 R803 L801 R804 D809 3 C809 Q801 10 L807 R807 R808 L806 R809 C811 9 R802 R805 D805 图4 开关管自激振荡电路 Q801的集电极与地之间接有电容C827，发射极与地之间接的电感L806(高频阻流圈)，是用来抑制开关管振荡过程中产生的高次谐波干扰。 由C809、L807和R802、D805构成一个削波电路。避免开关管从饱和到截止时，开关变压器初级绕组中产生的过高反峰脉冲电压击穿开关管。 开关管在启动电路提供电流的情况下，又从截止状态重新进入放大状态。开关变压器的感应电动势的极性，变成?端为正、?端为负。因此在次级绕组(激励绕组)Nd也产生感应电动 势，极性为?(同名端)端为正、?端为负。?端正电压又通过C811、D809和R808正反馈网络，以及L804、R807、R809重新使Q801导通。如此周而复始。开关管这种振荡工作方式，是间歇振荡器(为自激式)。正反馈回路由开关变压器次级绕组和电容C811、R808和D809组成。 3、 输出回路 (1) 114V直流输出电路:增加了L802和L803两个电感，与C818组成一个T型滤波电路。 L805和C817组成一个串联谐振电路，目的是为了抑制掉直流电压中的高频分量。 (2) 24V直流输出电路:增加了L804和R607、R606，它们组成一个L型的RL滤波电路。 C819并联在D816两端。抑制掉来自开关电源的高频振荡干扰。 L805 C817 560p +114VL802L8036 D815C818 100u 3 +24VD816L804 4 R607 820 C820 470uC819 100pR606 820 3 图5 输出回路 4、 脉冲宽度控制电路 1 6 C807 R808 D809 12 4 C811 10 C821 R810 D807 D808 R808 D810 R811 R805 Q802 8 Q803 R812 7 C813 R814 图6 脉冲宽度调制电路 开关电源的开关管振荡频率，是由正反馈网络的元件数值决定的。基本上是固定不变的。为能保持输出电压不变，需要一个控制电路，来控制开关管振荡过程。当振荡频率不变时，就只有对开关管的饱和和截止时间进行控制。即对脉冲宽度进行控制。 由R806、Q802和Q803组成复合管工作电路，工作在开关工作状态。当Q803基极和Q802的发射极为高电位时，两个三极管同时导通并进入饱和状态。如果不满足上述两条件，两个三极管处于截止状态。这个电路与C821、D810、D807、D808和R810、R811构成了脉冲宽度控制电路。 当开机时，300V直流电压经R810、R811、C813、R812、R814到地(Ng绕组的?、?端)，对C813充电，使C813的极性为左正、右负。C813左端的正电压加到Q803的基极。使Q803基极为高电位。 Q801处于从截止到饱和状态期间?开关变压器的正反馈绕组的?端为负电位?Q802、Q803处于截止工作状态。 Q801处于从饱和到截止状态期间?开关变压器的正反馈绕组?端为正电位?使D810导通，?对C821充电，C821极性为下正上负?充电后的C821下端正电压通过电阻R806加到Q803的集电极，Q803导通并饱和(Q803饱和后造成Q802基极电位被箝位在0.3V左右，低于其发射极电位)?Q802导通并饱和(Q802导通后其发射极电位接近集电极的零电位，将C821下端的正电位箝位到地电位)?C821上端形成负电压?负电压使D808、D807导通?流向Q801基极的基极电流被分流(使用两个二极管的目的:使Q801基极电位到?端电位有一个1.4V的压降，可防止Q801截止过深)。 Q802、Q803的饱和导通加速Q801进入截止状态，使Q801继续保持截止状态。取样绕组Ng的?电压为正、?端为负，这个正电压经R812、R814分压，对C813充电，使C813的极性变为 Q802、Q803又重新进入截止状态。Q801又右正、左负。C813左端电压的下降到一定程度，使 重新导通并进入饱和状态。 开关管Q801和Q802、Q803组成的复合管的开关工作状态是相反的。只要控制Q802和Q803的饱和和截止时间，就可控制Q801的截止和饱和工作持续时间。达到控制脉冲宽度的目的。 5、 误差放大电路 去Q803基极 8 D814 R817 O5Z7.5Y 7 C815 R820 D811 C814 Q804 R815 R851 C813 R818 R816 图7 误差放大电路 误差放大电路由取样绕组Ng(?、?端)和D811、R820、C815、Q804(误差放大管)、R817、 R818、R851(可调电位器)、R815、R816组成。 取样绕组Ng上的感应电动势与初级绕组上的感应电动势成正比，感应电压经D811整流、R820和C815滤波后，成为直流电压，电压大小与114V输出电压成正比，正常值21V左右。 D814和R815组成基准电压电路，D814工作在击穿状态，压降为7.5V。提供给Q804发射极的电压正常值为21,7.5,13.5V。 R817、R851和R818组成取样电路，21V直流电压经三个电阻分压得到的误差电压加到Q804的基极。调节R851使Q804基极电位也为13.5V左右。使Q804截止，误差放大电路不起作用。 C814是防止Q804自激的中和电容。 输出电压升高?取样绕组Ng上的感应电压升高?Ng上感应电压经整流滤波后形成的直流电压升高?D814上的电压降基本上是固定不变的?升高的电压都转移到R815上?Q804发射极电压升高?经取样电路取出的电压升高(但升高的幅度不会超过射极电压的升高幅度)?Q804因射极反偏、集电极正偏而导通(有电流流经Q804射极、集电极、R816到Q803基极和C813。且感应电压越高，Q804导通程度加大，射极电流也相应增大)?C813的左端电位升高，?Q803基极电压升高，基极电流增大，导通时间加长?Q802的导通时间加长?开关管Q801截止时间加长?输出电压下降，保持电压稳定。 输出电压下降时?整流滤波后的直流电压下降?Q804导通程度下降?发射极电流减小，集电极电压下降?Q803基极电压下降?Q803、Q802导通时间缩短?开关管Q801截止时间缩短，输出升高，保持输出电压稳定。 6、 保护电路 开关电源的保护电路主要有过压保护电路和过流保护电路两种。下面分别进行说明 (1) 过流保护 主要是利用开关变压器激励绕组进行。由于负载短路，造成电流过大时，开关变压器激励绕组产生的正反馈电压会急剧下降，从而使开关管和开关变压器激励绕组形成的正反馈不能正常进行，开关管处于截止状态，达到过流保护目的。 (2) 过压保护 图8所示为东芝?型机芯的开关稳压电源的过压保护电路。由反馈绕组Nd、取样绕组Ng、R812、R814(这两个电阻组成分压电路)、D812、D820、Q805(可控硅)、D822(稳压二极管)、R825等元件组成。 在正常状态下，可控硅Q805和齐纳二极管D822均处于截止状态。当误差放大器Q804或脉宽调整管Q803、Q802等电路发生故障只要电压超过175V，保护电路就会动作。 动作过程如下:取样绕组的感应电动势急剧加大??端正电压经R812、R814分压，通过R825加到D822的负端的电压升高?升高到超过D822的击穿电压6.2V时，D822导通?电压加到可控硅的控制极，使可控硅Q805导通?Q805的正端电位被箝位到地电位?取样绕组的?端正电压经D820整流后对C826充电，(Q805导通之前已充有6V左右的电压，极性为左负右正)?Q805导通?C826开始经Q805到地放电，本来流向Q801基极的电流全部流向R823、C826、Q805到地。致使Q801无基极电流。?可控硅导通后将其正端箝位到地时，二极管D820正偏导通?将Q802射极也箝位到地?C821上的负电压加到开关管基极使开关管截止，初级绕组无电流流过，无感应电动势?次级输出绕组也无感应电压，输出电压为零?完成过压保护任务。