海信TLM3277電源電路分析與維修技術培訓

1、海 信 技 術 培 訓 TLM3277電源電路分析與維修 圖1整機電源方框圖由圖1的方框圖可以看出,這個機型的電源是由 3個開關電源組成的.即:主 電源、背光電源和待機電源。主電源的供電取自整流后未濾波的脈動直流,背光燈的+B高壓及V cc啟動 電壓均由主電源的PFC電路提供,只有主電源工作,背光燈才能工作.保證了 電源的時序關系,即主電源出現故障,背光電源也不可能正常工作.待機電源、CPU及繼電器供電,這一路功率較小由交流電源直接供電。該開關電源有較寬的電壓適應范圍(85V-265V。該機共有5路輸出電壓。1、小信號電源12V/3A液晶屏邏輯電路、驅動電路及伴音前端電路供電。2、小信號電源5

2、VM/3A 小信號電路及視頻前端電路供電。3、伴音功放電源14V/3A伴音功放輸出部分的供電。以上3路供電均由主電源供電,輸出功率約60W。4、背光電源24V/6A背光燈高壓變換器供電。這一路供電的輸出功率約140W。5、待機電源5V/2A CPU、存儲器及FLASH供電。這一路輸出功率約10W。 圖2電源板實物圖一、主電源電路分析 在主電源電路中包含了兩個部分,一是PFC部分,另一個是PWM部分。它采用了一 塊組合集成電路SMA-E1017。該集成電路的PFC工作模式是工作于在非連續(xù)導通模式, 即DCM方式。圖3主電源簡圖 圖4 電源原理圖圖 3是主電源框圖,在圖中EN001上劃分的紅色虛線

3、,其左上部分為PFC處理部分,紅 色虛線的右下部分為PWM部分。其中NE001的7、8、9、10、11、15腳是PFC部分工作。 2、3、4、5腳是PWM穩(wěn)壓輸出部分工作。6腳為公共地,1腳為PWM部分VCC供電。 第12腳啟動(Start UP開機整流未經濾波的脈動直流經DE017經電容CE019濾波加到SMA-E1017第12腳使電路 啟動,此時TE002次極線圈的感生電勢經過DE007整流、CE022濾波對1腳提供VCC, VCC的提供,振蕩加強VCC逐步上升,當VCC達到17.5V時電路趨于穩(wěn)定,正常工作為 22V-24V。DE017的作用 :每次在開機電源開關接通的瞬間,此時,加到電

4、感上的可以是交 流正弦波的任意瞬時值,如果是在正弦波的過零點附近,那么在電感 TE001上電流的 增長將是比較緩慢,其TE001上的自感電勢也比較低,如果在電源開關接通的瞬間是 在正弦波的最大值峰點附近,那么給電感所加的是一個突變的電壓,會引起電感上 產生極大的自感電勢,該電勢會大于所加電壓的兩倍,并形成較大的電流對后面的 電容充電,輕則引起輸入電路的保險絲熔斷,重則引起濾波電容及斬波管擊穿。設 置DE17后在接通電源的瞬間,由DE17導通并對CE019充電,使流過TE001的電流大大 減小,產生的自感電勢也要小得多,對濾波電容和斬波管的危害及保險絲的熔斷可 能要小得多(在開機正常工作時,由于

5、DE017右面為B+PFC,電壓比左面高,DE017呈 反偏截止狀態(tài)。 第7腳:PFC部分正弦半波波形取樣輸入(Mult FP 。這個腳輸入的是全波整流后的電壓的分壓,這個電壓的波形是把整機電流波形 進行正弦化的必要波形.該腳接在串聯分壓電阻 RE003、RE004、RE007的分壓點 上,其分壓點上的電壓波形即是整流橋堆輸出的波形(因為整流后無濾波電容,波 形是正弦半波。該波形經電阻取樣輸入NE001(SMA-E1017的第7腳,NE001內部 的激勵電路以此波形為依據控制斬波管QE001、QE002使斬波電流的包絡和此電壓波 形形狀相同。第8腳:PFC電壓電流相位調整(COMP這個腳的作用

6、是PFC的相位校正,其外接元件是用于調整電壓和電流的波形 之間的相位的(電流略滯后于電壓有利于控制電路的穩(wěn)定工作 ,當電源出現啟動不 良工作不穩(wěn)定時,就可以通過改變其外接低通濾波電路的時間常數來改善. 第9腳:PFC/OVPB+PFC電壓檢測及穩(wěn)壓控制這個腳輸入的是B+PFC(380V的電壓的分壓,類似于開關穩(wěn)壓電源的控制信 號,其電位決定了380V電壓的高低.外接在分壓取樣電阻RE017、RE018、RE019的 分壓點上,分壓點電位的變化直接反應B+PFC的變化,NE001 SMA-E1017內部根據9腳的變化來調整15腳的激勵輸出,使B+PFC電壓趨于穩(wěn)定(其電路類似于普通開關 電源的穩(wěn)

7、壓控制電路。第10腳:斬波管源極電流檢測輸入端(CS這個腳輸入的斬波管QE001、QE002源極(S電阻端電壓,在斬波管QE001 QE002的漏極電阻RE013、RE014上進行源極電流取樣。當斬波管過流時,該取樣電壓 上升,輸入第10腳內部保護電路,用以控制斬波管激勵脈沖,使斬波電流得以控制。 第11腳:過零檢測輸入(ZCDSMAE1017的PFC采用臨界電流檢測方式,這個腳是過零電流檢測輸入腳, PFC開 關就是在過零點時打開.TE001是PFC部分的儲能電感,由于該PFC電路工作在DCM方 式,所以在電路中必須對被斬波電壓進行“過零識別”以控制PFC激勵脈沖的“啟” 和“?！?在TE0

8、01設置付線圈L1并經RE005輸出,向SMA-E1017第11腳提供一識別信 號,以控制NE001內部PFC部分振蕩器在過零時的“啟”和“?！?圖10中TE001中的 黑點標明是線圈的同名端,千萬不能接反,否則無法工作, RE005是限流電阻。這也 是DCM方式的特有電路.第15腳:斬波管QE001/QE002激勵輸出(PFC OUT PFC第15腳輸出斬波激勵脈沖,經過“灌流電路”激勵QW001/QE002工作,VE001、 DE002組成灌流電路,RE011是限制QW001/QE002柵-原極初始充電的限流電阻,DE003是激勵脈沖下降沿促使柵-源迅速放電的放電二極管。工作過程如下:在激

9、勵脈沖上 升沿(T1時間;VE001截止,DE002導通對柵-源充電,形成柵-源電場,斬波管迅速導通。在激勵脈沖平頂持續(xù)時間(T1-T2時間,由于電場的持續(xù)導通維持,此 時導通呈阻性。在激勵脈沖下降沿(T3時間;VE001導通DE002截止,所充電荷通 過VE001迅速放電;斬波管迅速關斷,完成一個斬波周期。圖 5斬波激勵灌流電路第2腳:PWM激勵輸出(DD OUT 這個腳輸出的是PWM激勵信號,激勵開管QE003工作,RE050是QE003輸入限流電 阻,DE020是使在輸入脈沖下降沿時迅速放電的泄放二極管, RE023是MOS管G-S電荷 釋放電阻.RE025、RE026是源極電阻,也是Q

10、E003電流取樣電阻。穩(wěn)壓輸出管QE003的 柵極經過DE020和RE050接到PWM激勵輸出的第2腳。RE050是柵極充電(場效應管輸入 為容性限流電阻,DE020是在脈沖下降沿迅速放電的使脈沖后沿陡峭的泄放二極管。 RE023的作用 :RE023為PWM開關管QE003的G-S泄放電阻,由于QE003是MOS管,輸 入為容性,關機后G-S所充的電荷必須釋放,否則在此開機瞬間由于此電荷產生的電 場會使MOS管還沒工作就瞬間短路燒壞。RE025、RE026是QE003源極電阻,SMA-E1017的過流檢測(OCP則由該電阻上進 行取樣經RE026輸入SMA-E1017的第4腳,其OCP門檻電壓

11、VOCP為0.62V。第3腳PWM穩(wěn)壓控制(DFP這個腳輸入的是PWM穩(wěn)壓輸出電壓的調制,用于控制開關穩(wěn)壓電源的輸出.其主 要由基準電源NE050、RE502、RE503、N002組成,NE050中間的端子是基準電壓,精確 選擇RE502 RE503的阻值,可以控制流過N002的電流,使輸出電壓為標準值 .第4腳PWM部分過流檢測(OCP這個腳輸入的是MOSFET的源極限流電阻上的壓降,OCP門檻電壓VOCP為0.62V.當PWM輸出管過流時VOCP電壓上升,電路保護.4腳接輸出開關管源極電阻上端,當開關管QE003過流時,該取樣電壓上升到 0.62V(門檻電壓時PWM激勵輸出的第2腳停止輸出

12、,保護開關管及電路的損壞。 第5腳PWM部分準諧振檢測(BD5腳為準諧振檢測控制端,根據輸出開關變壓器的初級電感及分布電容,適當的 調整RE027、RE028的分壓比,使PWM開關管在準諧振諧的振波形底部開始導通。為了 提高開關電源的效率,NE001 SMA-E1017的PWM部分工作在準諧振方式。輸出管工作在 “開”與“關”的狀態(tài),當輸出開關管“關”后,再次“開”通,必須在漏極“振零” 波形的低谷區(qū)域,由于“振零”的頻率由TE002的初級電感和其分部電容決定,頻率 會比較高、周期短,開關管再次導通難以控制在低谷區(qū)域內。這樣就采取加大其分布 電容的辦法來降低頻率、延長低谷區(qū)域的時間,使開關管的

13、再導通始終在低谷區(qū)域 .二、背光燈24V供電電源電路分析TLM-3277的液晶屏背光部分是由16根CCFL(冷陰極熒光燈組成,所需功率約 130W。所以該24V背光燈供電源的功率輸出約大于120W。該電路的供電由主電源的B+PFC(380V提供。STR-W5667的啟動Vcc由主電源 PFC部分蓄能電感TE001的付線圈產生的感生電勢經DE001整流后提供,該Vcc的大小 于主電源的負載小信號電路的工作電路成正比,當小信號電路不正常,該 Vcc可能不 正常,該背光燈電源也無法正常啟動,這也保證了只有小信號電路正常工作,背光 燈才能點亮的時序關系。圖 6背光電源電路 圖 7啟動電路啟動過程:(見

14、圖7當主電源工作后,主電源向該24V背光燈電源提供啟動Vcc(40V和工作電源 B+PFC(380VVcc經過RE037、DE011加到 NE003第6腳,由于RE037阻值較大及 CE024 的充電作用,NE003第6腳電壓逐步上升,當上升到閾值電壓16V時,NE003內 部的電路開始啟動,NE003第6腳電流也開始大幅上升(由于RE037較大 NE003第6腳 電壓會下降,此時由于電路的啟動(弱振狀態(tài),TE003的感生電勢經DE009整流 CE024濾波,又加于NE003第6腳使電壓上升并為持在22V23V左右,B+PFC電壓經 TE003的初級加于NE003第1腳,背光燈24V開始正常工

15、作。(NE003第6腳電壓大于34V 則進入過壓保護NE003(STR-W5667內部振蕩器的工作: (見圖8IC內部振蕩器是通過對C1的充放電形成振蕩脈沖的。放電時間常數C1R1(約50S 決定了MOSFET的關斷時間,在PRC工作狀態(tài)下,穩(wěn)壓過程是由固定的截止時間(Toff,通過改變導通時間(Ton來實現的。當MOSFET導通時,電容C1被充電到 6.5V,同時漏極電流Id流過電阻RE039,在RE039上產生鋸齒波電壓Vd,Vd經RE038反 饋至IC第7腳OCP/FB端口。當第7腳電壓上升到閾值1V時,集成電路內部電壓比較器1翻轉,控制振蕩器輸出反相的低電平,并通過驅動電路迫使 MOS

16、FET截止。MOSFET截 止后,電容C1通過內部電阻R1放電,電容C兩端電壓按恒定的放電時間常數 C*R 線性 下降。 圖 8相關點波形當C1兩端電壓下降到3.7V時,振蕩器輸出再次反相,為高電平,使 MOSFET再次導 通,C1兩端的電壓再次跳升到6.5V,振蕩器開始下一周期工作。放電時間常數 C*R 決定(約為50us決定了MOSFET的截止時間,而第7腳電壓上升的快慢決定了 MOSFET的導通時間,至于什么時間開始再導通,由準諧振方式決定。準諧振方式就 是使 MOSFET在VDS(振零的諧振周期的半周處導通。準諧振原理:(見圖9因 NE003第7腳電壓上升的快慢決定開關管的導通時間長短

17、而 NE003內C1放電的 快慢決定開關管截止時間長短,開關管截止時,其源極與漏極間有較大的脈沖電 壓,該脈沖電壓的后沿在下降到低電平之前,因 NE003內C1放電使開關管已進人導通 狀態(tài),這樣開關管就會有較大的導通損耗,為減少這種損耗就要在漏極和地間在 MOSFET管關斷時自感電勢和分部電容產生的振零波形的 “谷點”要落在MOSFET再次 導通點的時間上。但是為實現這樣一個目的需要如下兩個條件:(1在漏極和地之間要有一個合適的電容CE027存在,由他和初級電感構成 LC振蕩 回路,以便形成漏-源極之間振零電壓諧振波形有一個略寬的適當范圍。由此可見 這個CE027電容非常關鍵。(2在柵極的驅動

18、信號中要有一個合適的延遲時間,以保證當準諧振信號下降到 0.73V以下、MOSFET開始導通時恰好處于振零波形的最低處。從原理圖中可知開關變壓器TE003初級繞組與電容CE027組成一個LC串聯諧 振電路,CE027接在開關管的漏極(NE003(1腳與地之間,在開關變壓器向次級放 完能量后,電容CE027經初級繞組放電CE027與初級繞組發(fā)生諧振CE027的兩端產 生諧振電壓, 若在該諧振電壓的最低點(即諧振開始后的1/2周期處使開關 圖 9準諧振電路管導通,則可將開關管的導通損耗降至最小(適當選取 CE027的大小,可使開關管再 次導通時其位置正好在諧振曲線的谷點,此時損耗會降至最小。為達到

19、開關管在CE027兩端電壓最低時才導通的目的,電路中還采用了延遲導通措施。 延遲導通電路由DE010、RE032、CE025、DE012、CE026等組成,這樣在CE027與 TE003初級繞組發(fā)生諧振時,繞組上的諧振電壓會感應到驅動繞組TE003繞 組,其感應電壓經DE010、RE032、DE012對CE025、CE026充電,使得NE003(7腳的 電壓,在TE003能量放完后不會立即下降到0.73V以下,開關管便一直處于截止狀態(tài); 只有當CE025、CE026放電,使NE003第7腳電壓降到0.73V以下后,開關管才導通,適 當選擇CE025、CE026大小,延遲MOSFET的導通時間,

20、使開關管正好在CE027端電壓最 低時導通,從而實現降低開關管導通損耗的目的,這就目前開關電源為了降低損耗、 提高效率而廣范應用的準諧振技術的原理。穩(wěn)壓控制穩(wěn)壓控制原理是以固定開關管的截止時間(約50us調節(jié)其導通時間的方式進行 的,即上面講的PRC工作方式。當變壓器TE003次級輸出電壓(+B上升時,經過取樣、 比較后,流過光耦N004(1(2腳的電流增大,光電耦合器中光敏三極管的內阻減 小,輸出電流增大,NE003第7腳電壓上升,導致輸出電壓下降。背光燈自動關閉電路:在正常收看的過程中,如果信號電路出現故障,則背光燈供電也會同時停止,防 止出現“白板”現象。工作原理: (見圖10在正常工作

21、時,Vcc1的電壓由TE001的付線圈經整流濾波后提供約40V,該電壓加 到串聯電阻RE035(10K、RE036上,其串聯中點電壓是30.3V接VE002(PNP基極, VE002的發(fā)射極接NE003第6腳Vcc 供電端,此時VE002反偏截止,當在電視機收看過 程,主電源小信號處理部分出現故障時,Vcc1(40V電壓會較大幅度下降,VE002 的基極電壓(30.3V也會相應下降,此時VE002會進入導通狀態(tài),造成 Vcc2(22.5V 經 VE002、RE034施加于NE003第7腳,(第7腳電壓上升會引其內部振蕩器停振使 24V背光燈供電停止輸出,背光燈自動關閉。 圖 10背光保護電路三

22、、常見故障分析維修1、電源板炸件的問題:首先,應分析一下元器件炸裂的原因,PFC電路的場效應管為何擊穿?究其原因無非 兩點:1、場效應管過流;2、場效應管過壓。我們知道場效應管過流會損壞,為什 么呢?因為在過流時,兩個PN結會擊穿,而更多的原因是由于Ton周期過長,場效應 管在截止 時反壓過高而損壞。為什么呢?在開關電路中,開關管的集電極加上吸收 回路來降低開關 管截止時形成的高壓,其電壓的大小與電流的變化率成正比(正比 于di/dt。也就是當開關管截止時,開關管的反壓最高,對于軟開關的電源又是如 何呢?所謂軟開關就是將開關 管開關時的功耗降低趨向于0。我們知道 MOSFET管 開關時呈阻性,

23、在其飽和導通時呈低 阻特性。在平板維修時,我們會發(fā)現 IRF7314,MOSFET管的d、s兩端壓降用我們的萬用表是量不出來的,而普通三極管的 飽和壓降為0.3V。對于使用場效應管的開關電源,開關管之所以熱,其原因就是因 為開關損耗嚴重。軟開關是指ZCS(zero current switching 零電流開關和 ZVS(zero voltage switching零電壓開關。由上可知,開關管在截止時若使用軟 開關,只能使用ZCS;在使用軟開關時,開關在截止期間仍然有高壓存在,而這個高 壓只有零電流時出現。因為在諧振電路中,只有零電流時,電容和電感兩端的電壓 達到最高。由此,我們可以知道,當電

24、流超過正常值時,開關管截止 的電壓比正常 時會高。當這個電壓超過其極限值時,就會擊穿 .也就是Ton的周期過長,會損壞開關管。 我們修普通電源輸出電壓高,會損壞開關管原因就是如此。所以 PFC電源炸件問題地解決應從如下入手:開機炸件屬于反饋檢測電路有問題,其關鍵腳是第 9腳(pfb/ovp,該腳直接反映 PFC輸出電壓的高低,及其過壓保護。重點檢查 RE017、RE018這兩個電阻,阻值增 大會出現PFC電壓高,在早期的機器中出現比較多的是 RE017、RE018阻值增大,造 成 CE019炸裂。 還要注意CE017是否漏電,還有一個更為關鍵的腳就是第 10腳。該 腳為CS,既然是CS而不是O

25、CP,這就決定了它的功能是電流開關(CS為current switching電流開關,而OCP為over current protect過流保護,該腳決定著Ton 的時間,由下圖可知: 其中左邊是一般PFC電源的原理圖,右側是PFC電流波形。由左圖可知,PFC電源穩(wěn) 壓主要是由輸出電壓的1/K分壓后,作為反饋量進行穩(wěn)壓的,這個1/K=RE019/ (RE017+RE018。由此我們知道,RE017和RE018阻值增大、CE017漏電,都會導致 反饋量減小,PFC輸出電壓升高。早期的77系列B+PFC爆電容的技改之一,R017、 R018用五環(huán)精密電阻原因就是如此。右邊的示意圖中,每一個鋸齒波就

26、是一個開關 周期,這個鋸齒波由峰值開始下降,就是開關管由導通變截止的轉折點。這個轉折 點在很大方面是由電流峰值檢測控制,所以要重點檢查 RE012、RE013、RE014,測 量CE009是否漏電。還有一個問題,那就是灌流電路,在通常情況下,場效應管擊 穿,往往伴隨著灌流電路的損壞,這部分電路也要多查一下。通常限流電阻,激勵 三極管會損壞,灌流電路的元件如檢查有誤,一般不會馬上就燒場效應管,會有較 長的滯后過程;那是因為灌流電路不好,會造成激勵不足,時間長了才會燒開關 管,這種情況在修普通電源(TDA16846、TDA4605、MC44608 等 時應該遇到過。 如開機一段時間后,感覺開關管特別燙,這種情況多屬于激勵有問題,要多查一下 灌流電路的元件,這些元件在路基本能夠測量出來,但是 DE003不能在路測量,因為 它并接了一個68電阻,開關管損壞,這種二極管有時也會損壞。 5V_M、12V、14V 電源的故障率比較低,常常是整流二極管損壞,或是 LM2576帶載能力弱,其它地方 壞的比較少。還有就是24V電源的問題,24V的故障率比較高,因為這一部分占整個 電源 70%的輸出功率,高電壓、大電流是故障高發(fā)的主要原因,電源厚膜（STR-X6769、 STR-W5667）損壞的比較多。對于此部分，常常出現故障的地方： 對于STR-X6