《電視機原理及電視機檢修實訓》課件第8章

第8章開關穩(wěn)壓電源工作原理及實訓8.1開關穩(wěn)壓電源

8.2典型電路及元器件介紹

8.3實訓

8.4常見故障檢修

8.1.1開關穩(wěn)壓電源的組成與作用

在電視機中，穩(wěn)壓電源是非常重要的電路部分，它是其他一切電路能夠正常工作的基礎，其性能好壞將直接影響到圖像和伴音的質量。開關穩(wěn)壓電源是20世紀70年代以來發(fā)展非常迅速的新技術，它被廣泛應用在彩色電視機中。8.1開關穩(wěn)壓電源開關穩(wěn)壓電源的效率高，開關管工作在開關狀態(tài)，功耗小，所以開關電源的工作效率可達80%～90%，而通常的調整式穩(wěn)壓電源的效率只有50%左右。開關穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓范圍寬，它把交流市電整流后的直流電壓通過開關管的開關作用又變成交流脈沖，再經過整流濾波把交流脈沖變成直流電壓，所以，只要開關電路能夠正常工作，就能夠設法輸出穩(wěn)定的直流電壓。因此，它允許輸入的電壓大范圍地變化，特別適用于電網波動大的地區(qū)。盡管構成開關穩(wěn)壓電源的電路多種多樣，但不管電路有多么復雜，它們的基本原理是不變的。其組成框圖如圖8-1所示。方框A對輸入的220V/50Hz交流電壓進行整流，產生出約310V的未穩(wěn)壓的直流電壓。方框B利用方框A輸出的未穩(wěn)壓的直流電壓進行開關振蕩，產生出頻率為15～50kHz的開關脈沖電壓。方框C對開關脈沖進行變壓和整流，產生出穩(wěn)定的直流輸出電壓。方框D對輸出電壓進行取樣，據此對方框B進行負反饋控制，從而保證輸出電壓穩(wěn)定。

圖8-1組成框圖目前，彩色電視機普遍采用開關穩(wěn)壓電源。電源電路與電視機各部分電路都有著密切的聯系，其性能好壞將直接影響電視機的工作性能。因此對開關穩(wěn)壓電源的工作性能有如下要求：

(1)穩(wěn)壓性能良好。對于彩色電視機開關電源電路，要求輸入市電在150～260V范圍內變化時，其輸出電壓的變化一般不大于2%。如穩(wěn)壓性能不符合要求，當電網電壓下降時，將使光柵的幅度減小。

(2)內阻小。內阻r愈小，則輸出電流隨輸出電壓的變化也越小。一般要求r小于0.3。如r過大，則輸出電壓會隨負載有較大的變化，且各部分的信號會通過r互相干擾。

(3)紋波電壓小。紋波電壓表示輸出的直流中含有交流成分，它越小越好，要求在額定負載時不大于5～10mV。紋波電壓過大，將導致圖像在垂直方向呈S形扭曲。

(4)效率高。黑白電視機的功率一般為30～100W，彩色電視機更大些。提高電源效率，就可減小整機功率消耗。黑白電視機的電源效率一般為50%～80%；彩色電視機由于采用開關穩(wěn)壓電源，其電源效率一般為70%～95%。效率高是開關電源的特點。

(5)有良好的短路、過流保護措施和安全措施。一般在開關穩(wěn)壓電源中都設有自動保護電路。當穩(wěn)壓電路、行與場掃描輸出級及高壓電路出現故障或負載短路時，能自動切斷電源，避免造成更嚴重的損失。

(6)漏磁小。變壓器的漏磁要小，以減小對顯像管電子束偏轉的影響。盡管開關穩(wěn)壓電源有一系列的優(yōu)點，但它也存在不利的一面，具體表現在以下幾點：

(1)因為電路板帶高壓，所以安全性差。

(2)因為開關頻率達幾萬赫茲，所以存在開關干擾。

(3)電路較復雜，維修不便。8.1.2開關穩(wěn)壓電源的種類

(1)按開關晶體管的連接方式分類，可以將其分為串聯型開關穩(wěn)壓電源和并聯型開關穩(wěn)壓電源。

①串聯型開關穩(wěn)壓電源。串聯型開關穩(wěn)壓電源框圖如圖8-2所示。其穩(wěn)壓原理是：如果輸入的交流電壓或負載電流發(fā)生變化，會引起輸出電壓Uo的變化，通過取樣電路取出其變化量與基準電壓作比較，其誤差電壓通過誤差放大器放大并送入脈寬控制電路，控制開關脈沖寬度，以便達到穩(wěn)定直流輸出電壓的目的。脈寬控制電路的功能是對開關脈沖寬度進行調制，即用誤差電壓作為調制信號，使開關脈沖寬度受誤差電壓控制。

圖8-2串聯型開關穩(wěn)壓電源框圖②并聯型開關穩(wěn)壓電源。并聯型開關穩(wěn)壓電源的框圖如圖8-3所示，圖中的開關晶體管(簡稱開關管)與輸出負載是并聯的，其工作過程與上述串聯型開關穩(wěn)壓電源相似。

③脈沖變壓器耦合并聯型開關穩(wěn)壓電源。脈沖變壓器耦合并聯型開關穩(wěn)壓電源框圖如圖8-4所示。圖中的開關管與脈沖變壓器初級串聯后，與輸入電壓并接。開關管在開關脈沖控制下周期性地導通與截止，因此在集電極取得脈沖電壓，經脈沖變壓器耦合，在次級可得到相應的脈沖電壓，然后經整流濾波獲得所需要的直流輸出電壓Uo。

圖8-3并聯型開關穩(wěn)壓電源框圖

圖8-4脈沖變壓器耦合并聯型開關穩(wěn)壓電源框圖

(2)其他分類。按開關電源激勵方式分類，可將開關穩(wěn)壓電源分為自激式和他激式。自激式電路利用開關管、脈沖變壓器等構成正反饋環(huán)路，形成自激振蕩，使開關穩(wěn)壓電源產生電壓輸出；他激式是一種需附加一個振蕩器來產生開關脈沖以觸發(fā)開關管工作的激勵方式。按開關電源穩(wěn)壓控制方式分類，可將其分為脈沖寬度控制方式(調寬式)和脈沖頻率控制方式(調頻式)。按開關電源輸出電壓與輸入電壓大小關系分類，可將其分為升壓式和降壓式。

8.2.1典型電路

1.電路圖與框圖

圖8-5所示開關穩(wěn)壓電源是三洋公司開發(fā)的自激式并聯隔離型開關電源，其效率高，適用范圍寬，被廣泛應用于多種型號的彩色電視機中。

圖8-5的開關穩(wěn)壓電源由整流電路、自激振蕩電路、反饋穩(wěn)壓電路、保護電路及待機控制電路組成，其框圖如圖8-6所示。8.2典型電路及元器件介紹

圖8-5開關穩(wěn)壓電源電原理圖

圖8-6開關電源電路框圖如圖8-5所示，220

V交流電壓先通過電源開關SW501，然后再送至保險絲FU501，加到由C501和L501組成的電網濾波網絡，該網絡的作用是防止開關電源的高頻雜波串入電網，同時也防止電網上的干擾串入電視機中。RT501和RT502是熱敏電阻，其中RT501與消磁線圈L909組成了自動消磁電路，RT502在這里主要起限流作用。220V交流電壓經過限流電阻RT502送到由整流二極管組成的橋式整流電路和由C507(150μF)組成的濾波電路，得到約+300V的直流電壓Ui，作為開關穩(wěn)壓電路的輸入電壓。開關電路的基本工作原理是：開關管V513(2SC1710)導通時，開關變壓器T511的初級吸收由輸入電壓Ui提供的能量并儲存起來。V513截止時，T511中所儲存的能量由次級輸出到負載上。輸出電壓與輸入電壓的關系是

式中，Uo為輸出電壓，Ui為輸入電壓，TON為開關管的導通時間，TOFF為截止時間，N為變壓器匝數比。當輸入電壓Ui發(fā)生變化時，將引起輸出電壓Uo的變化，通過誤差取樣放大，控制脈沖寬度，即可改變V513的導通時間TON，使其向相反的方向變化，從而使Uo保持恒定。

T511的各次級繞組輸出的脈沖電壓，經整流濾波后提供以下幾種直流電壓：

(1)

B1：

+

110V，為行掃描輸出電路供電。

(2)

B2：+

17V，為伴音功放電路供電。

(3)

B3：+

190V，為末級視放電路供電。

(4)

B4：+

24V，為場掃描輸出級與行激勵級供電。

(5)

B5：+

5V，為CPU微處理器供電。

(6)

B6：+

12V，為行、總線等小信號處理電路供電。

(7)

B7：+

5V，為幀、亮度等小信號處理電路供電。

2.電路的啟動和正常工作狀態(tài)

當電源接通后，如圖8-5所示，輸入電壓Ui經T511的初級繞組3-7加到V513的集電極，同時Ui經啟動電阻R520(120kΩ)、R521(120kΩ)、R522(15kΩ)和R524(68Ω)給基極注入電流。由于反饋繞組1-2的正反饋作用，使V513迅速飽和(t1時刻)，隨后Ui為T511初級線圈充電，集電極電流Ic線性增長。同時，次級繞組上感應負極性電壓，使整流管VD551(RV3A)截止，由初級吸收的能量儲存在變壓器中。當Ic增加到基極電流的β倍時，V513退出飽和區(qū)，Ic停止增長，反饋繞組的感應電壓為0，引起正反饋過程，使V513很快截止(t2時刻)。次級繞組上感應正極性電壓Uo，使整流管VD551導通，向C561(120μF)充電。在C561上建立起正電壓Uo，將存在變壓器內的能量供給負載。次級電流線性下降。同時，反饋繞組上感應出負電壓，使V513保持截止。

當儲存在T511中的能量提供給負載后，次級電流下降為0(t3時刻)。初級繞組的感應電壓開始下降，C516所充的電壓向初級繞組諧振放電，各繞組的感應電壓極性改變，當反饋繞組變正時，V513將再次導通，并進入飽和狀態(tài)(t4時刻)。

上述過程不斷重復，電路進入正常工作狀態(tài)，其供電電壓為～220V，V513的導通時間TON為6μs，工作頻率約為66kHz。開關管V513的截止時間TOFF主要取決于儲存在T511中的能量向負載放電的時間；開關管的導通時間TON主要取決于其飽和導通時基極電流Ib的大小。改變Ib就可以改變TON，從而改變輸出電壓Uo。

3.穩(wěn)壓控制工作原理

在TON期間，T511的反饋繞組為正電壓，為控制管V512提供正向偏置，使其處于放大狀態(tài)。V512的集電極接在V513的基極上，對V513的基極電流Ib形成分流作用，改變V512集電極的電流，就可以改變V513的基極電流Ib，Ib的大小又決定t2時刻到來的遲早，即V513的導通時間TON最終將改變輸出電壓Uo，達到穩(wěn)壓的目的。

V553(2SC1815)為取樣放大器，穩(wěn)壓管VD561(Hz6C3)為電壓基準，N501(EL817)起傳遞誤差信號并起隔離交流電網的作用。當220V交流電壓上升時，Ui上升，Uo上升，取樣管V553的基極電流增加，同時其集電極電流即光電耦合器電流增加，V511的基極和集電極電流增加，使V512的基極和集電極電流增加，由于其分流作用加大，使V513的基極電流減小，t2時刻提前到來，這樣即減小了TON，使輸出電壓Uo下降，實現穩(wěn)壓作用。

相反，若電網電壓下降，調整方向與上述情況相反，最終使Uo上升，保持輸出電壓恒定。在待機狀態(tài)下，微處理器的 腳輸出低電平，控制V552關斷B6(+12V)、B7(+5V)電源，+110V電源也由于微處理器 腳輸出行激勵的消失而處于空載狀態(tài)。此時Uo將升高，穩(wěn)壓控制電路立即進行閉環(huán)調整控制，最終使開關管的導通時間TON減小到1.3μs，振蕩頻率提高到165kHz，使Uo維持穩(wěn)定。由此可見該電源電路對負載變化具有很強的適應能力。

4.附加電路的作用

VD518(IN4148)、VD519(Hz7C2)和R523(3.3kΩ)組成過壓保護電路，當輸入電壓過高時，反饋繞組1-2感應電壓也升高，當超過VD519的穩(wěn)壓值時，VD519被擊穿導通，由R523為V512提供基極電流，使其進入飽和狀態(tài)，V513截止，開關電源停振。

R525(68Ω)和C516(680pF)組成開關管集電極尖峰電壓抑制電路，在V513進入截止時，能吸收因變壓器漏感和分布電感引起的尖峰電壓，避免V513被擊穿。

電源地線與次級地線之間加入R531(8.2MΩ)和C531(2200pF)，可減小開關電源對電視廣播波段信號的干擾。

5.開關穩(wěn)壓電源電路檢修

開關電源電路常見故障為無輸出電壓，此時應檢查取樣放大電路的元器件是否有失效的，R523是否開路，V511及開關管V513是否損壞。如果屢燒開關管，應重點檢查尖峰抑制電路C516和R525是否開路或失效，同時檢查光電耦合器N501各引腳有無開路現象。當

+110V端低到

+50V左右時，應檢查VD517、VD514是否損壞。故障現象若是圖像扭曲且

+110V不穩(wěn)定，應檢查300V濾波電容C507是否漏電。8.2.2典型元器件

(1)電源變壓器的選用及檢測。在簡易小電視機中還經常用到電源變壓器。如SQ-352中采用了DB-30-352型的電源變壓器，其外形如圖8-7所示，其作用是將220V的交流市電變成黑白電視機所需要的16.5

V左右的交流電。在選用變壓器時，應選擇功率容量足夠(應大于30W)、變壓比符合要求的變壓器。先進行外觀的質量識別。正常的變壓器絕緣紙應無燒焦或變黑的痕跡，線包應無破損、劃傷等痕跡，引出焊片不應松動，矽鋼片不應松動，緊固板和緊固螺釘應擰緊。再檢查變壓器的直流阻值、輸出電壓、絕緣性能、功率及長時間工作的質量。

圖8-7電源變壓器外形圖

(2)整流二極管的檢測。整流二極管的外形如圖8-8所示。用萬用表的R×1

Ω擋測其正向電阻應為9.5Ω左右；用R×10

Ω擋測其反向電阻應為無窮大。

(3)穩(wěn)壓二極管的檢測。穩(wěn)壓二極管的外形如圖8-9所示，用500A型萬用表的R×1

kΩ擋測其正向電阻為7

kΩ左右，用500A型萬用表的R×10

kΩ擋測其反向電阻約為240

kΩ，說明該穩(wěn)壓二極管具有穩(wěn)壓能力。

圖8-8整流二極管外形

圖8-9穩(wěn)壓二極管外形

(4)電源濾波器(線路濾波器)的選用及檢測。L301線路濾波器的型號為LQ0002，其檢測方法為：用萬用表的R×1

Ω擋測其兩組繞組的直流電阻值，其阻值約為1

Ω。L302線路濾波器的型號為LQ0003，與LQ0002一致，其阻值為1

Ω。

(5)開關變壓器的選用及檢測。開關變壓器的外形如圖8-10所示。其檢測方法是用萬用表的R×1

Ω擋測各管腳之間的直流電阻值，其阻值大小如圖8-11所示。

圖8-10開關變壓器外形

圖8-11開關變壓器各管腳間的直流電阻值圖8-12厚膜電路STR5412的電原理圖

(6)濾波電感器的選用及檢測。有兩只濾波電感器，編號為L351、L361。用萬用表的R×1

Ω擋測L351兩端的阻值為0.2

Ω；L361為B2電源濾波電感，型號為L4082，用萬用表R×1

Ω擋測其阻值為0。

(7)整流二極管的選用及檢測。彩電的開關電源部分共有整流二極管10只，有6種型號規(guī)格，都用萬用表檢測。

(8)開關三極管的選用及檢測。83P彩色電視機的開關三極管可選用2SC3089或2SD1403。開關三極管在電路中的編號為V311。下面以選用2SC3089為例，說明該器件的檢測方法。用R×1

kΩ擋測其b、e間的正向阻值為4

kΩ，反向阻值為∞；b、c間的正向阻值約為4.8

kΩ，反向阻值為∞；c、e間的正、反向阻值用R×10

kΩ擋測量均為∞。

(9)電源控制厚膜集成電路的選用及檢測。厚膜電路STR5412的內部元器件及連接關系如圖8-12所示。V1的基極電流波形如圖8-13所示。圖8-13V1之基極電流波形

實訓1開關電源的檢測

1.實訓目的

(1)熟悉開關電源的主要器件。

(2)熟悉開關電源的檢測方法。

(3)進一步理解開關電源的工作原理與維修方法。8.3實訓

2.實訓器材

(1)彩色電視機一臺。

(2)示波器一臺。

(3)

MF47型萬用表一只。

(4)其他工具。

3.實訓內容

(1)器件識別。

①打開后蓋，在電路板上找到與原理圖對應的開關變壓器、開關管、開關電源集成電路。

②在電路板上找到與原理圖對應的消磁線圈,與消磁線圈串聯的熱敏電阻、保險絲、整流二極管、濾波電容。

③對照電路圖,在電路板上找到電源部分可能對人造成觸電傷害的部件與接點，并作出危險標記。

(2)靜態(tài)測試。

①測試電視機插頭兩端的直流電阻。

②測試

+300V端的對地正、反向電阻。

③測量

+114V、+45V輸出端的對地電阻。

④測試開關管與集成塊各端子的對地電阻。

(3)直流電壓測量。

①在市電與電視機之間接入隔離變壓器。

②打開電視機,用萬用表測量電源濾波電容正極、開關管的集電極、電源集成電路各引出端子對地(開關變壓器輸入一側地端)的直流電壓，并做好記錄。

③測量各電壓輸出端口對開關變壓器輸出一側地端的直流電壓。

(4)測量波形。用示波器測量開關管基極波形。

(5)比較畫面色彩。剝下消磁線圈,用磁鐵靠近顯像管磁化一下離開，開機觀察電視畫面；恢復消磁線圈后再開機，比較兩次畫面色彩有何變化。

4.實訓報告

(1)整理所測的各種參數與波形并分析。

(2)列出實訓過程中遇到的問題及解決方法。實訓2穩(wěn)壓電源開關振蕩波形的測量

1.實訓目的

觀察和測量穩(wěn)壓電源開關振蕩波形，測量穩(wěn)壓電源輸出值。

2.實訓器材及資料

(1)

THPTV-2實驗臺(含遙控器)或普通彩色電視機。

(2)彩信儀(發(fā)送黑白格信號)。

(3)雙蹤示波器。

(4)萬用表。

(5)整機原理圖(見書末插圖一)。

3.實訓內容

(1)實驗臺接收彩信儀的黑白格信號，亮度、對比度適中。

(2)用示波器觀察開關變壓器次級(TP505)的開關波形。

(3)記錄波形、頻率和幅度值。

(4)測量B1～B7的直流電壓輸出值。

4.實訓報告

(1)記錄正常狀態(tài)下穩(wěn)壓電源開關波形、頻率和幅度，以及B1～B7的直流電壓輸出值。

(2)列出實訓過程中遇到的問題及解決方法。實訓3負載變化對開關波形的影響和對穩(wěn)壓電源輸出值的影響

1.實訓目的

觀察和測量負載變化狀態(tài)下穩(wěn)壓電源開關波形，測量穩(wěn)壓電源輸出值。

2.實訓器材及資料

(1)

THPTV-2實驗臺(含遙控器)或普通彩色電視機。

(2)彩信儀(發(fā)送黑白格信號)。

(3)雙蹤示波器。

(4)萬用表。

(5)整機原理圖(見書末插圖一)。

3.實訓內容

(1)接收彩信儀的黑白格信號，亮度、對比度關小，即盡量減小顯像管的束電流。

(2)用示波器觀察開關變壓器次級(TP505)的開關波形。

(3)記錄波形、頻率和幅度值，并和實訓2的波形作比較。

(4)測量B1～B7的直流電壓輸出值。

(5)亮度、對比度開大，盡量增加束電流。

(6)用示波器觀察開關變壓器次級(TP505)的開關波形。

(7)記錄波形、頻率和幅度值，并與輕負載下的波形作比較。

(8)測量B1～B7的直流電壓輸出值。

4.實訓報告

(1)分別記錄輕、重負載狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源開關波形、頻率和幅度，以及穩(wěn)壓電源的輸出值。

(2)列出實訓過程中遇到的問題及解決方法。實訓作業(yè)文件

(1)觀察開關電源電路的主要元器件，完成表8-1。表8-1開關電源的主要元器件

(2)靜態(tài)測試。測試電視機插頭兩端的直流電阻；測試

+300V端的對地正、反向電阻；測量+114V、+45V輸出端的對地電阻；測試開關管與集成塊各端子的對地電阻，完成表8-2。表8-2各測量點測量記錄

(3)直流電壓測試。打開電視機，用萬用表測量電源濾波電容正極、開關管的集電極、電源集成電路各引出端子對地(開關變壓器輸入一側地端)的直流電壓以及各電壓輸出端口對開關變壓器輸出一側地端的直流電壓，完成表8-3。

表8-3直流電壓測試記錄

(4)用示波器測量開關管基極波形，并記錄。

(5)分別在亮度、對比度關小和開大的情況下，用示波器觀察開關變壓器次級(TP505)的開關波形，并記錄。

亮度、對比度關小的情況亮度、對比度開大的情況

(6)分別在亮度、對比度關小和開大的情況下，測量B1～B7的直流電壓值，并記錄在表8-4中。

表8-4B1～B7的直流電壓值

1.通電檢測中的問題處理

(1)故障現象：空載時輸出電壓偏高，調不下來。

故障分析：空載輸出電壓偏高，當接上負載后電壓又可調到12V時，可能有兩種原因：一是調整管的穿透電流過大或復合管的穿透電流過大，而使調整管基極的注入電流過大，從而使空載電壓偏高；二是取樣比較放大管的放大倍數

過小，而使該管導通程度不夠，從而使空載電壓偏高。8.4常見故障檢修

(2)故障現象：接假負載后連續(xù)燒壞復合管。

故障分析：空載時輸出電壓可調至12V，但接上負載后，電壓下降許多，且燒壞復合管V8時，一般為調整管的集電極脫焊或接觸不良所致。

(3)故障現象：空載、有載時輸出電壓均偏高。

故障分析：這時應檢查基準二極管的穩(wěn)壓值是否正常。穩(wěn)壓管開路或穩(wěn)壓值偏高均會造成輸出電壓偏高的現象。若基準二極管的穩(wěn)壓值正常，則要檢查取樣比較放大管是否開路，分壓取樣電阻的組裝與焊接是否正確等。

(4)故障現象：輸出電壓偏低。

故障分析：若輸出電壓偏低，應檢查基準穩(wěn)壓二極管是否裝反或被擊穿，分壓取樣電阻組裝得是否正確，取樣比較放大管是否被擊穿等。

2.穩(wěn)壓電源故障類型

(1)輸出紋波大。當光柵邊緣出現S形扭曲(可調節(jié)行頻使光柵邊緣出現此現象)，穩(wěn)壓源輸出電壓又基本正常時，可判定為輸出紋波大，這時若收看電視節(jié)目，則將看到扭曲的圖像，且伴有黑白相間的橫帶上、下滾動，伴音中也往往伴有交流聲。注意，一定是光柵和圖像都出現扭曲，才屬于這種情況。

(2)輸出電壓不正常。

①輸出電壓高和輸出電壓為零?？隙ǚ€(wěn)壓電源已有故障，檢修時需斷開負載。

②輸出電壓低。應先斷開負載測試，若仍低，可判定穩(wěn)壓電源有故障。

3.開關電源的檢修

1)開關電源的檢修注意事項

(1)注意人身、儀器及彩色電視機的安全。為了避免事故的發(fā)生，檢修時必須采取隔離措施，在電視機電源進線端外接隔離變壓器，隔離變壓器的初、次級間應有良好的絕緣，匝數比例為1∶1，目的在于將整機與電網火線隔斷。

(2)避免擴大故障。為了避免彩色電視機內部的短路故障燒壞機內保險絲或危及其他元件，可在交流電源的輸入端串接一個開關，在開關兩端并接一個220