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T2588B/X、T2987B/X、T3477B、T3877N系列大屏幕彩電開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路(一)
T2588B/X、T2987B/X、T3477B、下3877N系列機(jī)芯96年8月以來(lái)作為康佳彩電的主力機(jī)芯年產(chǎn)量超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)套,其開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能優(yōu)良,特別是它的可靠性已得到考驗(yàn)和公認(rèn),該機(jī)芯開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源具有下述特點(diǎn):
1、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路組成 (1)由開(kāi)關(guān)管V401和VD407//C410、R406、R417//C462 組成正反饋驅(qū)動(dòng)電路。 (3)V48Q、VD484、VD489、RP401、R486、R485與N410組成取樣、放大電路(冷底板部分)。而N410中的光敏三極管及V402、V403組成放大和控制電路(熱底板部分),用于穩(wěn)定輸出電壓。 (4)VD405、R409和V406組成防止;中擊電流電路(即動(dòng)態(tài)限壓電路),以保證開(kāi)關(guān)電源在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)正常工作。 (5)V450、N401、V406和V411組成遙控開(kāi)關(guān)機(jī)電路。 (9)副方有四路穩(wěn)壓輸出 除上述電路外,穩(wěn)壓電源的輸入端還有橋式整流、濾波電路及共軛濾波(互感濾波器)、電源開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲(F401)等元器件及冷、熱底板之間靜電耦合抗干擾電路R421// C416等。
2.1開(kāi)關(guān)管的自激振蕩過(guò)程 1)開(kāi)機(jī)狀態(tài):由橋式整流器BR401整流后在C401上充有約+300V的直流電壓(未穩(wěn)壓),在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下CPU (M37210M3—902SP)的21腳(P0W)為低電平(0V),通過(guò)接插件XS201的①針、R235到V450的基極,使其Ub=0而截止。N401(光耦合器)中的發(fā)光二極管截止(不發(fā)光),光敏三極管亦處于截止?fàn)顟B(tài),N401③、④腳間開(kāi)路。+300V 電源通過(guò)R404(82K/2w)、R405(6.8K/2w)為開(kāi)關(guān)管V401基極提供約3.3mA的啟動(dòng)電流fbl 使V401開(kāi)始導(dǎo)通。V401集電極電流通過(guò)T401原方主繞組在Ic增長(zhǎng)期間使T401正反饋繞組產(chǎn)生約10V的脈)中峰值電壓U2,U2通過(guò)VD407、R406、R417向開(kāi)關(guān)管V401基極提供約0.37A的電流I2 <I2=(U2-0.7)/(R406+R417)=0.372A>,與此同時(shí),V406吸收了部分電流I3,<I3=(U2—7.5V)÷R409xB=(10—7.5)÷6.8K x 200=73。6mA>,因此開(kāi)關(guān)管實(shí)際基極電流約為Ib=I2-I3=0.372-0.074=0.298A=298mA 2)由于正反饋的結(jié)果,V401基極得到近于300mA的飽和導(dǎo)通電流,開(kāi)關(guān)管V401飽和導(dǎo)通,V401集電極電流Ic1將隨時(shí)間線性增長(zhǎng)。當(dāng)Icl的峰值接近3A時(shí),T401磁通飽和,U2↓V401退出飽和而進(jìn)入放大區(qū),并使正反饋繞組L2上感生電壓U2反相導(dǎo)致Ib1減小,從而促使V401集電極電流Ic1減小,集電極電壓Uc1即上升,這個(gè)正反饋過(guò)程使Ib1迅速降為0,開(kāi)關(guān)管V401截止。 3)當(dāng)V401截止瞬間其集電極出現(xiàn)尖峰自感電壓并被C'2所吸收。(C2’≈ 4)因負(fù)截的單向?qū)ㄌ匦院蚔401處于截止期,此時(shí)V401集電極負(fù)截電路可等效為L(zhǎng)1'//C2'的并聯(lián)諧振回路(參見(jiàn)圖2C),在V401截止瞬間C2'上充有約150V的電壓,經(jīng)1/4個(gè)諧振周期(△t=1/(4x 2 L1'C2')≈5mSC2'開(kāi)始通過(guò)L1'放電,再經(jīng)1/4周期后,C2'反向放電(電流自上而下),使正反饋繞組又得到正向電壓U2,此時(shí)U2值較小,但U2與C410上充的電壓相疊加,形成I2電流,使V410基極又得到一定的Ib1(遠(yuǎn)大于超始的3mA),V401正偏導(dǎo)通,形成集電極電流Ic上升…再繼續(xù)開(kāi)關(guān)管V401的飽和導(dǎo)通與截止(即開(kāi)-關(guān))過(guò)程,周而復(fù)始,不斷循環(huán)。 2.2穩(wěn)壓原理 穩(wěn)壓是通過(guò)對(duì)輸出電壓B+的取樣、放大,使原方產(chǎn)生調(diào)節(jié)電流L4,改變開(kāi)關(guān)管V401的基極電流Ib1來(lái)達(dá)到的。V401電感L的儲(chǔ)能電流Ic1和V401導(dǎo)通時(shí)間△t(儲(chǔ)能時(shí)間 )都發(fā)生變化,從而使次級(jí)輸出電壓得到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的效果。從次級(jí)B+通過(guò)R486、RP401、R485電壓取樣網(wǎng)絡(luò)的RP401中點(diǎn)為取樣放大管V489的基極電壓,V489的射極接VD484串VD489得11.3V的穩(wěn)定電壓,集電極通過(guò)N410②—①(內(nèi)部為發(fā)光二極管),R487接B+,N410①—②腳電位差正常值為1.0V左右,當(dāng)某種原因使B+電壓升高時(shí);B+↑→V489基極電壓↑→b-e間電位差↑→Ic409↑→Uc489↓→通過(guò)發(fā)光二極管的電流↑→發(fā)光二極管光強(qiáng)↑→N410④—③腳等效電阻rce↓→Vb402基極電壓↓→V402集電極電流↑(V402為PNP管)→V403基極電流↑→V403集電極電流↑→(V403的rce減小)即L4↑→Ib1↓→V401飽和導(dǎo)通時(shí)間↓←T40l原方儲(chǔ)能↓→B+↓。 V489射極接有6.2V和5.1V兩只串聯(lián)穩(wěn)壓管,兩只穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)相反而互補(bǔ),保證穩(wěn)壓電源溫漂極小,同時(shí)5.1V穩(wěn)壓管上端接V411遙控關(guān)機(jī)控制管的集電極,因此不能用一只穩(wěn)壓管取代,另外,在正常開(kāi)機(jī)整個(gè)期間N410①—②電位差約在0.8V~1.2V之間變動(dòng),通過(guò)的電流約為1.5mA,因此兩只穩(wěn)壓管上端無(wú)需接提供穩(wěn)定電流的電阻,也能始終保持6.2十5.1=11.3V的穩(wěn)壓值。 RP401為次級(jí)輸出電壓微調(diào)電位器,可調(diào)范圍可達(dá)額定值±10%左右。 2.3負(fù)載短路和開(kāi)路保護(hù) 從上述原理分析可知,當(dāng)負(fù)載短路時(shí)L'1等效并聯(lián)了電阻,而且阻值較小,L'1,與C'1不可能產(chǎn)生諧振,即不能產(chǎn)生穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài),必須由起動(dòng)電路提供基極電流來(lái)再次進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)通—截止周期,但起動(dòng)電路R404、 當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí),副方各路輸出電壓均增高,由于B+ 上升進(jìn)而使V402、V403接近飽和導(dǎo)通,吸收開(kāi)關(guān)管V401的基極電流而使V401占空比下降。當(dāng)因調(diào)壓失敗(穩(wěn)壓系統(tǒng)有故障,例如光電藕合器開(kāi)路)而引起次級(jí)電壓升高時(shí),過(guò)壓檢測(cè)電路通過(guò)VD405使V406飽和導(dǎo)通,從而吸收開(kāi)關(guān)管V401的基極電流并使V401趨于截止,電源停止工作,但過(guò)壓檢測(cè)電路亦會(huì)因此失去作用而重復(fù)以上過(guò)程,為此在B+輸出回路VD409的陰極(輸出端)接有R455、R452、VD420等組成的B+過(guò)壓保護(hù)回路,以確保大屏幕彩電的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源萬(wàn)無(wú)一失,避免B+突然升高,x射線保護(hù)電路延時(shí)動(dòng)作造成高壓過(guò)高損壞顯像管、行輸出管、行輸出變壓器等器件的可能性。 2.4遙控開(kāi)關(guān)機(jī)的電路 遙控開(kāi)關(guān)機(jī)功能主要由V450、N401、V411等元器件實(shí)現(xiàn);遙控開(kāi)關(guān)機(jī)指令信號(hào)來(lái)自CPU(M37210M3-902SP或M37210M4-705SP)的第21腳(低電平0V開(kāi)機(jī),高電平5V關(guān)機(jī)),通過(guò)R237(100
負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路由V403、C405//C411、VD403等元器件組成,其主要功能是可以保證開(kāi)關(guān)管(V401)的集電極反向電壓工作在Ucbo狀態(tài)(Ucbo>Uceo),并且可以有效的減少開(kāi)關(guān)管退出飽和到完全截止的時(shí)間,使大功率開(kāi)關(guān)管溫升降低,提高了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的可靠性。 (注:一般彩電大功率電源開(kāi)關(guān)管,例如2SD1545或 2SD4111的BUcbO>1500V,而B(niǎo)Uceo>1000V)。 因?yàn)樵黾恿素?fù)壓驅(qū)動(dòng)電源,使V402、V403工作的動(dòng)態(tài)范圍增大,也就是使它們的控制范圍增大,提高了輸入電網(wǎng)電壓變動(dòng)的適應(yīng)能力,增加了開(kāi)關(guān)電源的安全性能。VD402的作用是;從正反饋繞組取出負(fù)脈沖電壓疊加在-6V的直流電平上,使得V403退出飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)向截止,與此同時(shí)V402飽和導(dǎo)通,保證了開(kāi)關(guān)管V401能迅速由截止?fàn)顟B(tài)再次轉(zhuǎn)入飽和狀態(tài)。
這里所說(shuō)的動(dòng)態(tài)范圍是指;不引起次級(jí)輸出電壓明顯降低(欠激勵(lì))的 大負(fù)載電流和不致引起自激 小負(fù)載電流之間的差。一般來(lái)說(shuō),動(dòng)態(tài)范圍越寬,電壓穩(wěn)定性將變差。 在反饋環(huán)增益固定的情況下,C413(V403b-e間的外接電容)決定了I4的上升速度,從圖5中可以看出,在 大負(fù)載電流時(shí),I4的上升速度變慢,幅值小,Ib1的脈寬就越寬幅值大。反之,在 小負(fù)載電流時(shí),I4的上升速度變快且幅值大,Ib1的脈寬越小。Ib1的脈寬越寬就意味著Ib1越大,即開(kāi)關(guān)管V401飽和導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng),T401儲(chǔ)能越大。 通過(guò)實(shí)驗(yàn),選擇C413為10nF,既能保持良好的電壓穩(wěn)定性,又可以有足夠的動(dòng)態(tài)范圍(隨機(jī)附圖中C413為22nF,實(shí)際電路中C413為10nF。
在彩電開(kāi)關(guān)電源電路中,大功率開(kāi)關(guān)管是 容易損壞的元件,開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)的電流很大,截止時(shí)集電極的電壓很高,開(kāi)關(guān)管在狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間存在著開(kāi)啟損耗和關(guān)斷損耗。 在電路中,開(kāi)關(guān)管V401的集電極通過(guò)電容C409(220/2kV接+300V點(diǎn)(接地效果相同),其作用是吸收 另外C402(330pF)(V406be間的外接電容),可以使V406的吸收電流I3的產(chǎn)生滯后于I2從而使開(kāi)關(guān)管V401迅速導(dǎo)通,C414上吸收的反峰電荷,主要釋放在R419上,避免了開(kāi)關(guān)管在飽和導(dǎo)通時(shí),因消耗C414上的電荷而過(guò)熱。與開(kāi)關(guān)管V401射極電阻R418(0.68/2w)并聯(lián)的一只VD412(穩(wěn)壓值6.2V。功耗1w),它在開(kāi)關(guān)電源正常工作時(shí)并無(wú)任何作用,但如果開(kāi)關(guān)管V401c-e擊穿損壞時(shí),往往R418發(fā)熱將底板燒焦成兩個(gè)孔狀,印制板因較大面積炭化而無(wú)法修復(fù)。加裝VD412后,如果發(fā)生V401c-e擊穿故障,就會(huì)使VD412擊穿短路導(dǎo)通,立即燒斷保險(xiǎn)絲F401,必需開(kāi)機(jī)檢查維修,而不會(huì)使故障擴(kuò)大,造成難以修復(fù)的情況。 3、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 3.1副方行輸出(主)電源 B+過(guò)壓保護(hù)電路 由于自動(dòng)穩(wěn)壓環(huán)路故障(例如R487開(kāi)路、光耦合器N410開(kāi)路、V48Q開(kāi)路),或動(dòng)態(tài)限壓電路故障(例如VD405、R409和V406開(kāi)路)。開(kāi)關(guān)變壓器副方各路電壓均會(huì)突然上升,繼而會(huì)造成行輸出管、行輸出變壓器、場(chǎng)輸出集成電路等器件損壞,使故障進(jìn)一步擴(kuò)大,后果難以預(yù)料。雖然這種現(xiàn)象的幾率很低(約萬(wàn)分之一),但為了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源可靠的運(yùn)行,即使出現(xiàn)故障也局限在少數(shù)元件損壞的范圍內(nèi),為此,在B+整流管VD40Q陰極輸出端接有R455、C463、R452、VD420、C464、R454、R453等組成的B+過(guò)壓保護(hù)電路。在正常開(kāi)機(jī)狀態(tài)T3877N型機(jī)B+為135V,穩(wěn)壓二極管VD420的陰極電壓就在8.0V ±0.2V。(R455、R452分壓并考慮到C463漏電流及負(fù)載等),VD420的穩(wěn)壓值為9.1V,只有當(dāng)B+突然上升超過(guò)15%亦即B+上升到155V(或大于155V)A點(diǎn)電壓接近10V,VD420齊納擊穿,通過(guò)R454將此擊穿電流加到可控硅保護(hù)管V604的控制柵極G,使V604雪崩擊穿,V450飽和導(dǎo)通,彩電進(jìn)入保護(hù)性關(guān)機(jī)狀態(tài)。遙控器無(wú)法重復(fù)開(kāi)機(jī)。 3.2 X射線保護(hù)電路 3.3束電流過(guò)流保護(hù)電路 右下方T601為行輸出變壓器,其副方高壓繞組的下端⑦腳并不直接接地,而是通過(guò)C608)(56nF/200V)交流接地,⑦腳通過(guò)R60Q、R612、R611接B+(135V),R609為檢測(cè)電阻,在R609兩端的電位差反映束電流的大小,如B—C之間電位差為10V,則陽(yáng)極高壓電子束電流Ia=Ubc/R609=10V/10K=lmA,Ia=1mA時(shí),A點(diǎn)的電位為Ua=135—Ia x R611=135v-1 x 10 x56 x 10^3=79V,只有當(dāng)束電流為Ia=(135—15)/56K=2.14mA時(shí),A點(diǎn)的電壓為+15V。實(shí)測(cè),顯像管電子束電流在1mA—1.9mA之間,保護(hù)管V603均處于截止?fàn)顟B(tài),無(wú)動(dòng)作。如束電流大于2.0mA,則A點(diǎn)低于14.5V,由于V603射級(jí)接+16V電源,基極通過(guò)VD603接A點(diǎn),因V603基極低于射極0.7V而導(dǎo)通,在集電極電阻R614(10Kn上將產(chǎn)生約+5V的電壓(u=Ic·R614),只要這個(gè)電壓大于1V,就有可能使可控硅保護(hù)管V604導(dǎo)通,接著如上節(jié)所述,彩電處于保護(hù)性關(guān)機(jī)狀態(tài),如不按壓電源開(kāi)關(guān),用遙控器無(wú)法重復(fù)開(kāi)機(jī),同樣,再次開(kāi)機(jī)后如又頻繁自動(dòng)關(guān)機(jī),必須檢修。(注:38英寸彩管 大束電流Ia的限定值為1.9—2.0mA;34英寸彩管Ia的限定值為1.7mA;29英寸彩管Ia的限定值為1.6mA;25英寸彩管Ia的限定值為1.5mA,因此在設(shè)計(jì)時(shí)取樣電阻R611與R612的值,應(yīng)作相應(yīng)的改動(dòng)。應(yīng)該說(shuō)明,理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值會(huì)有偏差,應(yīng)以實(shí)測(cè)值為準(zhǔn))。 4、小型遙控開(kāi)關(guān)電源(CPU電源) 本機(jī)遙控電源(副電源)也采用開(kāi)關(guān)電源電路,這樣可降低功耗,增大電網(wǎng)電壓適應(yīng)范圍,減輕重量,雖然電路元器件比一般50Hz交流變壓器降壓、整流電路復(fù)雜一些,但故障率反而下降,因?yàn)樗苊饬思?xì)漆線易霉斷的缺點(diǎn)。副電源除了為遙控接收器、微處理器(CPU)和存儲(chǔ)器提供+5V直流穩(wěn)壓電源外,還為遙控開(kāi)關(guān)機(jī)控制管V450提供Vcc和為可控硅保護(hù)管V406提供陽(yáng)極電壓(十9.5V左右)。 T402為小型開(kāi)關(guān)變壓器,V410為開(kāi)關(guān)管(25C4004), 按壓電源開(kāi)關(guān)K401,在C401(470/400V)電解電容上 建立約為+300V的直流電壓(未穩(wěn)壓),通過(guò)限流保護(hù)電阻R401直流電源接入遙控開(kāi)關(guān)電源(約十29OV左右),由于有R427(33K/1W)向V410基極提供約0.85mA的啟動(dòng)電流,此時(shí)流過(guò)V410集電極(即流過(guò)T402原方繞組)的儲(chǔ)能電流IL=Ic≈B·Ib,使T402建立磁通。在IC上升期間正反饋繞組通過(guò)C442、R443//C412向V410提供激勵(lì)電流, 在正反饋繞組(中間抽頭接地)的另一端接有整流管VD415,輸出負(fù)電壓并由C441濾波,在正常輸入電壓情況下VD415的陽(yáng)極,也是穩(wěn)壓二極管VD413的陽(yáng)極有—8.5V的電壓,當(dāng)輸入的電源電壓升高時(shí),該點(diǎn)負(fù)壓的絕對(duì)值增大,如果此點(diǎn)電壓絕對(duì)值接近于10V時(shí)(即—10V),VD413齊納擊穿,V410基極得到此負(fù)電壓使基極電流減小(或稱拉電流),使V410飽和導(dǎo)通時(shí)間減小,電流脈)中寬度減小,這個(gè)電路可保證遙控開(kāi)關(guān)電源在很寬的電網(wǎng)電壓范圍內(nèi)保持正常工作,次級(jí)整流輸出電壓(未穩(wěn)壓時(shí)約在+10V—+12V之間),通過(guò)三端穩(wěn)壓塊N402(AN7805)④腳輸出+ 5V±3% 。 |