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液晶彩電開(kāi)關(guān)電源基本電路組成
來(lái)源: 日期:2013-11-19 19:16:54 人氣:標(biāo)簽:
圖中,lf1、lf2是共模扼流圈,在一個(gè)閉合高導(dǎo)磁率鐵心上,繞制兩個(gè)繞向相同的線圈。共模電流以相同方向同時(shí)流過(guò)兩個(gè)線圈時(shí),兩線圈產(chǎn)生的磁通是相同方向的,有相互加強(qiáng)的作用,使每一線圈的共模阻抗提高,共模電流大大減弱,對(duì)共模干擾有強(qiáng)的抑制作用;在差模干擾信號(hào)作用下,干擾電流產(chǎn)生方向相反的磁通,在鐵心中相互抵消,使線圈電感幾乎為零,對(duì)差模信號(hào)沒(méi)有抑制作用。lf1、lf2與電容cy1、cy2構(gòu)成共模干擾抑制網(wǎng)絡(luò)。
ll是差模扼流圈,在高導(dǎo)磁率鐵心上獨(dú)立繞線構(gòu)成,對(duì)高頻率差模電流和浪涌電流有極高的阻抗,對(duì)低頻(工頻)電流的阻抗極小。電容cxl、cx2濾去差模電流,與ll構(gòu)成差模干擾抑制網(wǎng)絡(luò)。rl是cx,、cx2的放電電阻(安全電阻),用于防止電源線拔插時(shí)電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作中的電氣設(shè)備電源線被拔掉時(shí),在2s內(nèi),電源線插頭兩端帶電的電壓(或?qū)Φ仉娢唬┍仨毿∮谠妷旱?0%。
需要特別提出,電容cx、cy為安全電容,必須經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)部門認(rèn)證并標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志。cy電容一般采用耐壓為ac 275v的陶瓷電容,但其真正的直流耐壓高達(dá)4000v以上,因此,cy電容不能隨便用耐壓ac 250v或dc 400v之類的電容來(lái)代替。cx電容一般采用聚丙烯薄膜介質(zhì)的無(wú)感電容,耐壓為ac 250v或ac 275v,但其真正的直流耐壓達(dá)2000v以上,也不能隨便用耐壓ac 250v或dc 400v之類的電容來(lái)代替。
2.整流濾波電路
整流濾波電路的作用是將交流電轉(zhuǎn)換成300v左右的直流電壓。開(kāi)關(guān)電源電路中通常采用橋式整流和電容濾波方式,典型電路如下圖所示。
圖中,vd1—vd4是四只整流二極管,c是300v濾波電容。通過(guò)橋式整流電路,可以將交流電壓轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)的直流電壓;通過(guò)電容濾波,可將單向脈動(dòng)的直流電壓轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓。
3.功率因數(shù)校正( pfc)電路
(1)功率因數(shù)校正電路的作用
長(zhǎng)期以來(lái),開(kāi)關(guān)型電源都是采用橋式整流和大容量電容濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)ac-dc(交流一直流)轉(zhuǎn)換的。由于濾波電容的充、放電作用,在其兩端的直流電壓出現(xiàn)略呈鋸齒波的紋波。
濾波電容上電壓的 小值與其 大值(紋波峰值)相差并不多。根據(jù)橋式整流二極管的單向?qū)щ娦裕挥性赼c線路電壓瞬時(shí)值高于濾波電容上的電壓時(shí),整流二極管才會(huì)因正向偏置而導(dǎo)通;而當(dāng)ac輸入電壓瞬時(shí)值低于濾波電容上的電壓時(shí),整流二極管因反向偏置而截止。也就是說(shuō),在ac線路電壓的每個(gè)半周期內(nèi),只是在其峰值附近,二極管才會(huì)導(dǎo)通(導(dǎo)通角約為70°)。雖然ac輸入電壓仍圖4-9未加功率因數(shù)校正電路時(shí)大體保持正弦波波形,但ac輸入電流卻呈高幅值的尖峰輸入電流與電壓的波形脈沖,如下圖所示。這種嚴(yán)重失真的電流波形含有大量的諧波成分,會(huì)危害電網(wǎng)正常工作,使輸電線上的損耗增加,功率因數(shù)降低,浪費(fèi)電能。
為了提高功率因數(shù),部分液晶彩電的開(kāi)關(guān)電源采用了功率因數(shù)校正電路,加入此部分電路后,可以不斷調(diào)節(jié)輸入電流波形,使其逼近正弦波,并與輸入電網(wǎng)電壓保持同相,因此,可使功率因數(shù)大大提高,減小了電網(wǎng)負(fù)荷,提高了輸出功率,并明顯降低了開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的污染。
(2)功率因數(shù)校正(pfc)電路的基本工作原理
功率因數(shù)校正(pfc)電路分為無(wú)源和有源兩種。無(wú)源校正電路通常由大容量的電感、電容和工作于工頻電源的整流器組成,電路較簡(jiǎn)單,但效率低,因此,液晶彩電中一般不采用。有源校正電路一般由功率因數(shù)校正集成電路為核心組成,工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài),可以得到高于0.99的線路功率因數(shù),并具有低損耗和高可靠等優(yōu)點(diǎn),輸出不隨輸入電壓波動(dòng)變化,因此可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓,但電路較復(fù)雜。在液晶彩電中,有源pfc電路應(yīng)用比較廣泛。
有源pfc電路框圖如下圖所示。從圖中可以看出,這是一個(gè)由儲(chǔ)能電感l(wèi)、場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管v、二極管vd2構(gòu)成的升壓式dc-dc變換器。
整流輸入電壓由rl、r2分壓后,經(jīng)輸入電壓檢測(cè)電路后送到乘法器,場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管的源極電流經(jīng)輸入電流檢測(cè)后也加到乘法器,輸出電壓由r3、r4分壓后,送到輸出電壓檢測(cè)電路,經(jīng)與參考電壓比較和誤差放大后也送到乘法器。
在較大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),模擬乘法器的傳輸特性呈線性。當(dāng)正弦波交流輸入電壓從零上升至峰值期時(shí),乘法器將三路輸入信號(hào)處理后,輸出相應(yīng)電平去控制pwm比較器的門限值,然后與鋸齒波比較,產(chǎn)生pwm調(diào)制信號(hào),加到mosfet場(chǎng)效應(yīng)管v的柵極,調(diào)整場(chǎng)效應(yīng)管漏、源極導(dǎo)通寬度和時(shí)間,使它同步跟蹤電網(wǎng)輸入電壓的變化,讓pfc電路的負(fù)載相對(duì)交流電網(wǎng)呈純電阻特性。結(jié)果,使流過(guò)一次回路感性電流峰值包絡(luò)線緊跟正弦交流輸入電壓變化,獲得與電網(wǎng)輸入電壓同頻同相的正弦波電流。
在開(kāi)關(guān)電源實(shí)際pfc電路中,除場(chǎng)效應(yīng)管v和幾個(gè)分壓電阻外,上述的大部分電路都集成在一塊集成電路上,稱為功率校正集成電路,如l6560、sg3561、ncp1650、icepcs01等。
4.啟動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電源控制電路和開(kāi)關(guān)管
為了使開(kāi)關(guān)管工作在飽和、截止的開(kāi)關(guān)狀態(tài),必須有一個(gè)激勵(lì)脈沖作用到開(kāi)關(guān)管的基極(對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管則為柵極),液晶彩電一般采用他激式電源,這個(gè)激勵(lì)脈沖一般是由開(kāi)關(guān)電源控制電路內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生。而振蕩器的工作電壓則由啟動(dòng)電路來(lái)提供。在開(kāi)關(guān)管飽和期間,要求振蕩器能為開(kāi)關(guān)管提供足夠大的基極電流,否則,開(kāi)關(guān)管會(huì)因開(kāi)啟損耗大而損壞;在開(kāi)關(guān)管由飽和轉(zhuǎn)向截止時(shí),基極必須加反向電壓,形成足夠的基極反向抽出電流,使開(kāi)關(guān)管迅速截止,減小關(guān)斷損耗給開(kāi)關(guān)管帶來(lái)的危害。
5.穩(wěn)壓電路
為了使開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓不因市電電壓、負(fù)載電流的變化而發(fā)生變化,必須通過(guò)穩(wěn)壓控制電路,來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制,達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓電路主要有兩種形式:間接取樣穩(wěn)壓電路和直接取樣穩(wěn)壓電路。
(1)間接取樣穩(wěn)壓電路
間接取樣穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)是在開(kāi)關(guān)變壓器上專設(shè)一個(gè)取樣繞組,經(jīng)整流和波濾后產(chǎn)生取樣電路,反饋到開(kāi)關(guān)電源控制電路,去控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止時(shí)間,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。由于取樣繞組和二次繞組采用緊耦合結(jié)構(gòu),所以,取樣繞組被感應(yīng)的脈沖電壓的高低就間接地反映了輸出電壓的高低,因此,這種取樣方式稱為間接取樣方式,如下圖所示。
間接取樣方式的缺點(diǎn)是穩(wěn)壓瞬間響應(yīng)差,當(dāng)輸出電壓因市電電壓等原因發(fā)生變化時(shí),需經(jīng)開(kāi)關(guān)變壓器的耦合才能反映到取樣繞組,不但響應(yīng)速度慢,而且不便于空載檢修,檢修時(shí),一般應(yīng)在主電源輸出端接假負(fù)載。
(2)直接取樣穩(wěn)壓電路
直接取樣電路比間接取樣電路復(fù)雜,主要有取樣電阻、誤差放大電路、基準(zhǔn)電路、光耦合器等組成,如下圖所示。
直接取樣穩(wěn)壓電路的原理是:通過(guò)兩個(gè)分壓電阻,對(duì)電源主電壓輸出端的電壓直接進(jìn)行取樣,然后,將取樣電壓(兩個(gè)取樣電阻的分壓稱取樣電壓)送到誤差放大電路與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,比較后的電壓再通過(guò)光耦合器反饋到開(kāi)關(guān)電源控制電路,去控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止時(shí)間,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
直接取樣穩(wěn)壓電路具有安全性能好、穩(wěn)壓反應(yīng)速度快、瞬間響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),在液晶彩電開(kāi)關(guān)電源電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
在實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源電路中,基準(zhǔn)電壓電路和比較放大電路一般集成在一起,如常見(jiàn)的誤差放大集成電路tl431就集成有基準(zhǔn)電壓和比較放大電路。
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