电源电路原理TDA16846（TCL）

马梦轩

开关稳压电源主电路
这里所指的开关稳压电源主电路是TCL公司生产的AT21U159型彩电机上用的实际电路。T802是开关变压器，其作用有三个：变压、隔离和储能。
变压：依靠初级（一次侧）与次级（二次侧）的变比不同，获得多种输出电压；隔离：初次级通过磁场耦合传递能量，使一次侧（热地）与二
次侧（冷地）电路隔离，不会造成使用及维修人员触电的危险；储能：一次侧从市电吸收电能转换为磁场能，储存在电感L1(N1)与L2(N2)中，
通过电感L2(N2)将磁能转换为电能形式传递给二次侧负载。一次侧开关K每闭合一次，L1就从300V整流电源吸收一次能量，开关断开时，L2将能
量输送给负载。为满足这种开关换能方式对储能功能的要求，初级绕组N1应有足够的电感量，且变压器磁芯开有气隙，防止磁路饱和，磁路饱
和后流过开关管的电流会猛增，导致开关管烧坏。

当开关K闭合时，整流电压300V加在N1绕组两端，电流iD线性上升，N1绕组储存磁场能。根据绕组极性的安排，二次侧绕组N3N6内的整流二极管
均处在截止状态。当K断开时，N3N6的极性使整流二极管导通，储存在磁场中的能量通过二次侧各副绕组转换为电能释放给用电负载。

设K的导通时间为Ton，截止时间为Toff，Ton增大，会使储能增大，通过控制Ton与Toff的比例，可以改变二次侧的输出电压，实现稳压调节的
目的。开关K实际是功率场效应管Q801，其导通Ton与关断(Toff)时间由芯片TDA16846控制。

K关断时，会在开关两端出现高电压，此刻由a.副绕组感应到N1的电压、b.因谐振产生的电压、c.300V直流电压叠加而成。为限制关断时Q801两
端的过电压，在N1两端接有D805、R809、C818组成的箝位电路。K导通时，N1的极性使D805截止，C818通过R809放电，K关断时N1的极性使D805
导通，将N1两端的电压加在C818上，C818被充电，但C818两端的电压不能突变，使N1两端因谐振和感应产生的电压峰值被限制在允许的范围内
（500V以下）。

R821作为开关电源的固定负载接在112V电源电路中，其目的是不让开关电源空载，否则，在待机(轻载)状态时K关断瞬间会出现过高的UDS峰值
，有可能将Q801击穿。

流过各整流二极管的电流波形为窄脉冲波形，其中含有丰富的谐波成分。落入视频和中频范围的谐波成分会产生干扰。在一次侧形成50Hz 调制
的干扰信号；在二次侧形成数十KHz调制干扰信号。为抑制这些干扰信号，在整流二极管两端均并有缓冲电容器，以平缓二极管两端的电压变化
速度；电流较大的回路还串有电感或小磁环用来限制电流的变化速度，以降低脉冲跳变瞬间所产生的谐波辐射。开关电源的干扰是客观存在，
检修人员应熟知上述防干扰措施的重要性，在检修工作中注意保护这些措施完整有效。

2.8.2 开关电源控制芯TDA16846的概述、引脚功能

概述
AT21U159型彩电的电源电路主要由IC TDA16846组成，TDA16846是飞利浦公司1998年推出的优化的开关电源控制集成电路，它的工作频率既可
采用固定方式（备用模式的最低频率为20KHZ），也可采用同步或自由调整式的工作模式。为了获得轻负载时的低功率损耗，其开关频率可随负
载的变化连续地调整。此外，为减轻对功率晶体管的冲击，它启动电流小、电压低，它还具有初、次级电压的过压和欠压保护，功率晶体管的
过流保护，另外还设置了两个备用的对故障检测用的保护端口，对开关电源输出电压既可通过其内部的误差放大器，也可通过外部的光电耦合
器加以控制。其输出端口既可以驱动功率场效应管也可以驱动双级功率晶体管。

1.TDA16846的引脚名称
引脚号
符号
功能

1
TC
外接RC定时电路确定轻载时的关断时间Toff

2
PCS
变压器一次电流的虚拟信号输入引脚

3
RZI
变压器电流过零时刻检测二次侧电压检测

4
SRC
外接软启动定时电容

5
CI
光耦信号输入引脚

6
FC2
故障比较器2信号引脚

7
SYN
同步信号输入引脚用于同步工作方式时

8
N.C.
空引脚

9
REF
基准电压电流输出引脚

10
FC1
故障比较器1信号引脚

11
PVC
变压器一次侧电压检测信号的输入引脚

12
GND
地

13
UT
开关管驱动信号输出引脚

14
VCC
工作电源引脚


2.引脚功能说明
(1)    Pin 1与地之间并联RC电路，RC值确定抑制阻尼振荡时间和待机状态下的振荡频率。
(2) Pin2是一次侧电流虚拟信号的输入端。
(3)Pin 3是误差放大器和过零信号输入引脚，控制绕组的电压经分压器输入该引脚。如果
引脚3的电压超过阈值（5V），引脚4的控制电压就降低。
(4)pin4这是控制电压引脚，与地之间接有电容，其值决定软启动的持续时间和控制速度。
(5)Pin5 是光耦输入端。
(6)Pin6是故障比较器2输入端，如果加于该引脚的电压大于1.2V，则SMPS
（swit h-mode power supply 开关电源）停止输出。
(7)Pin7是同步输入引脚，如果要求固定频率工作模式，则在Pin7与地之间接RC电路，
RC值决定开关频率；如果按同步模式工作，则同步脉冲从Pin7输入。
(8)Pin8：未用
(9)Pin9输出基准电压（5V），Pin9到地之间接有电阻时，就激活故障比较器2。

(10)Pin10是故障比较器1输入端，加于该脚的电压大于1V时，SMPS停止输出。
(11)Pin11是一次侧电压检测反馈信号的输入引脚，整流输出主电压经分压器送到Pin11。
如果该脚电压低于1V，则SMPS关闭。Pin11的第二个功能是主电压的折回点校正。
（12）Pin12是公共地线。
(13) Pin13是开关管控制信号输出引脚。该输出端通过串联电阻连接到功率晶体管门极。
(14) Pin14是电源电压输入端。电源启动后，由控制绕组经外部二极管整流产生电压。

IC TDA16846内部组成方框图
（稍后处理）

TDA16846的工作原理
1.启动过程
当加于Pin14的电压U14(Vcc)小于电源电压比较器SVC上限阈值Uon时输入电流I14将小于100uAPin13及Pin14 将保持低电平当U14超过Uon时芯片
开始工作I14增大。当U14向阈值下落时芯片TDA16846开始启动如图2.8.2及图2.8.3所示。


C14初始充电是通过虚拟电路元件R2及内部二极管D1 实现的，所以，不需附加启动电阻。随后由变压器辅助绕组通过二极管D14向C14提供充电
。

开关电源启动后，由于刚开始时二次侧输出电压为零，反馈环路必然会使开关管的电流大增，容易损坏开关管。为了解决这一问题，在
TDA16846中设有软启动电路，软启动过程中，Pin13输出占空比小的激励脉冲，避免开关管出现过大的开机峰值电流。TDA16846（Pin4）的电压
及其外接电容C817，决定软启动的时间。                                                                                  2.一次
侧电流虚拟信号的产生
整流电源经R2向C2充电，使Pin2的电压U2与通过功率晶体管的电流Ip成正比。因此不必直接测Ip（检测Ip的方法角困难），U2的变化规律可代
表Ip。Pin13输出驱动脉冲使功率晶体管导通的同时，Pin2释放C2，使之通过R2 开始充电，U2与Ip成比例上升。

U2加在“开通时间（Ton）比较器_NTC”的输入端，与芯片内部的控制电压相比较。如果U2超过控制电压，TDA16846即转入关断期(Toff)，限制
Ip的继续上升。可见，调整NTC的控制电压即可调整Ip的最大值，亦即开通时间Ton的大小。该控制电压能通过光耦信号输入引脚Pin5的电压U5
或折回点校正信号引脚P11的电压U11进行调整，U5通常是通过光耦传送的二次侧输出电压的取样值。关断Ip的同时，Pin2使C2放电为零，进入
功率晶体管的关断期（Toff）。

3.关断时间Toff的控制
Pin3连接变压器辅助绕组，功率晶体管关断后，变压器二次侧各整流电路导通，向负载供给能量，贮存在变压器中的能量逐渐减少，Pin3的电
压U3下降，U3下降过零时，TDA16846从Toff转换为Ton期，开始一个新的开关周期，Toff期结束。

4.轻载时关断时间Toff的控制
芯片内部通过Pin1向C1充电，U1达到3.5V时，充电自动停止，C1通过R1 放电，放电时间由R1C1值决定。放电使U1下降。当U1下降到小于U5、且
Pin3的电压U3送出过零信号时，Pin13输出驱动脉冲，使功率晶体管导通，进入Ton期。负载很轻时，功率晶体管关断后，变压器产生寄生振荡
，U3过零频率高（如图2.8.4所示），易使开关管动作不稳定，上述方法可使开关频率不会随U3过零频率升高而升高，使开关电源在轻载时（如
待机状态时）稳定工作，维持二次侧输出直流电压稳定。

5.保护功能
(1) 整流电压检测
Pin11通过分压器对整流输出电压进行检测,当U11小于1V时，TDA16846的Pin13便不再输出驱动脉冲，防止因一次侧电源电压太低使通过开关管
的电流过高而损害开关管。

(2)过压与欠压保护
Pin14的电压U14是由变压器副绕组提供的，U14既是TDA16846的工作电压，又能反映二次侧输出电压的大小。当U14超过16V时，说明二次侧电压
过高，开关电源应停止输出。TDA16846内部的检测比较电路因U14超过了上门限值就会封锁Pin13脚的输出，使之不再输出驱动脉冲，二次侧的
电压就会降下来，使各路用电负载得到保护。当U14低于检测比较电路的下门限值时，说明二次侧电压过低（如负载出现短路时），TDA16846的
Pin13即停止驱动脉冲的输出，并使Pin4保持低电平而不能进入软启动，开关电源停止输出。

电源电路检修要点
该开关电源可能出现的故障主要有：C809击穿、Q801击穿烧毁、IC801失效等。
1. C809是150uF 450V滤波电容，发生击穿时，常伴有保险丝烧断现象。
1.       Q801工作频率高，电流大，关断时漏-源电压高，出现故障的几率大。如果因Q801
控制栅极击穿时保险丝不会烧断漏-源极击穿,保险丝也会烧断测量Q801栅-源、漏-
源电阻，可判断其是否存在故障。与此同时，还应查明并排除引起Q801击穿烧毁的
原因。
2.       IC801(TDA16846)可能失效，无激励脉冲输出。此种情况下IC801 Pin14的电阻会有
较大变化。用示波器测量Pin13的波形可快速确定IC801有无故障。
4.当出现开关电源停振故障时，一个不易被注视的故障原因是电流虚拟电路的故障。该
电路的C815击穿或开路，失去虚拟功能，IC801就会停止激励输出，开关电源停止
工作。
5.输出电压误差大，稳定性差，应首先检查光耦及反馈环路是否完好。
6.二次侧整流二极管击穿，就会形成交流短路将Q801烧毁。
7.检修开关电源时，为了人身安全和设备安全，应先将C809放电，使Q801漏极电压
为零，以防操作不慎误将Q801漏-栅极短路，造成栅极被击穿的后果。

8.开关管的散热板必须可靠接地，否则，会对图象和伴音造成很强的干扰。
9.检修后必须保持开关电源各项抗干扰措施完整有效。
10.开关电源的安全可靠至关重要，检修中对每个元器件、每个焊点的安全可靠性都应
仔细检查，排除任何可能引起工作失效的安全隐患。

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