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11年30系列12年XT50系列PDP电源板待机电源分析与实测数据 吴善龙2012-11-25 本文稿以P46U33机型为例进行电路分析，也给出P42XT50待机电源振荡芯片U203的实测数据。 一、待机电源电路简介：开关电源变压器是T101,Q101是N沟道大功率MOS管，IC101是开关电源振荡IC。 IC101的型号是FA5528,内部包含有以下功能： 1、 设有专门的启动脚8脚，加到该脚的启动电压可高达500V，IC内部启动完成之后，该脚内部被断开。 2、 IC正常工作时，工作电流仅1.4MA。 3、 负载很轻时，自动降低工作频率。是为了降低待机时的功耗。 4、 IC额定振荡频率是60KHZ. 5、 当开关电源过载时，进入关断模式。当IC供电高于28V时，IC停止工作。 6、 当IC供电低于9V时，自动关断。VCC端供电正常值在15V左右，大于28V时IC将停止工作。 各脚功能说明及实测电压： 脚号：符号 功能说明： 电压： 1、 CS 过流保护、软启动控制。 4.65V 2、 FB 稳压反馈输入端，用于稳压输出电压。 0.66V 3、 IS 开关管电流检测输入端。防止开关管过流。 0 4、 GND 接地脚 0 5、 OUT 驱动脉冲输出端。 0.07V 6、 VCC 供电脚。 14.31V 7、NC 空脚。 空 8、VH 启动电压输入，这个电压高于300V。 183V P42XT50待机电源振荡芯片U203的实测数据： 1：2.7V 2:1.66V 3:0V 4:0V 5:0.22V 6:17.4V 7:空 8：306V 二：IC内的启动电路：IC的8脚外接启动电压，最高可达到500V，启动电压来自于市电桥式整流之前，如图所示： 上图中的二极管D把市电电压进行半波整流，经过RVH电阻，为IC的8脚提供启动电压。当电视机接通市电时，220V市电经二极管D，经过RVH-----IC的8脚流入------IC内的启动电路------IC的6脚（供电脚）流出------为C2充电。在C2上建立起逐渐升高的启动电压，这个电压作为IC内部的振荡电路供电，IC得到供电，开始工作。 IC的8脚外接的电阻RVH阻值很大，高达几百K，是为了防止启动电流过大损坏IC，RVA限制这个启动电流大约在6MA左右。 三、开关管峰值电流限制电路： 开关管导通时，内阻几乎为0欧，相当于把开关电源变压器的下端接地，见下图： 变压器的上端接整流后的电压大约300V，也就是说300V直流电压加在了变压器的初级线圈两端，因此变压器初级的电流会从无到有，但因为线圈有很大的电感量，对突然出现的电流产生很大的感抗（阻碍），因此，流过线圈的电流只能从0逐渐增大，这个电流增长很迅速，当这个电流增长到比较大时，就要及时关断开关管，否则开关管会因为过流而烧坏，下面的电路图，就能够限制开关管的峰值电流。 上图中，IC内F.F.是一个双稳态电路，也叫Q触发器，它有两个输入端R和S，有一个输出端Q。S端称为置1端，R端称为置0端，即当S端输入H电平时，Q输出H电平1，当R端输入H电平时，Q端输出低电平0。振荡器OSC电路输出高频时钟，经过分频器整形后，加到S输入端，当时钟使S端为H电平时，Q输出H电平，经过缓冲器从IC的5脚输出高电平，加到开关管G极，开关管导通，因为RS的电阻很小，仅为零点几欧，因此，此刻相当于把开关变压器线圈的下端接地，上端接市电整流后的电压300V，线圈开始产生从零逐渐增大的电流（把市电的电能转化成磁能储存在变压器内部），这是一个正向增大的锯齿状电流，这个电流流过RS，在RS上转化成逐渐升高的锯齿电压（见上图），加到IC的3脚，3脚内部是一个电流比较器，比较器有两个输入端+和-端。当+端电压高于-端时，输出端变为高电平，反之输出低电平。-端加的电压是一个稳压的电压值。而+端加的是一个线性升高的锯齿电压，当3脚上升的锯齿电压高于-端的电压值时，比较器输出高电平，加到Q触发器的R 端，这将使Q端输出降为0V，IC的5脚同步变为0V，这将关断开关管，使流过开关管的电流在允许值之内。开关管截止后，变压器内储存的电能向负载释放。 由上图可看出：S端输入的脉冲开启开关管，R端输入的脉冲关断开关管。由此可看出，电流比较器可以决定开关管的导通宽度，比较器—端加的电压值决定开关管的导通宽度，如果-端加的电压值低，正端的锯齿波电压上升时用较短时即可达到-端的电压值，从而使开关管提前由导通转为截止。 实际的电流比较器： 实际的电流比较器见上图，+端电路变化不大，-端分为三路输入： 1、下面一路加的是0.52V固定电压。 2、中间一路加的是稳压反馈电压，稳压反馈光耦把稳压反馈电压加到IC的2脚，经过D和60K电阻传递加到电流比较器3个-输入端的中间-端。 3、上面一路加的是软启动电压：在IC的1脚外接软启动电容CS，VCC电源经过恒流源以11微安的电流源，向CS充电，CS上的电压逐渐升高经过BUF缓冲和D及3R电阻的传递，加到比较器最上面的-输入端。 比较器有三路—端输入，哪一路起作用呢？答案是电压最低的那一路-输入起作用。 在刚通电时，由于CS还没有来得及充电，其上电压为0V，因此，这一路最低，将使开关管导通很窄。随着11UA电流源给CS充电，CS上电压越来越高，开关管的导通宽度变得越来越宽，这就起到了软启动的作用。等CS电压上升到高于2脚输入的FB电压时，加到最上面的-输入端CS高于中间的-输入端FB和下面的-输入端0.52V时，上面的-端输入就不起作用了。完成了软启动作用。 稳压过程：当负载加重时会引起输出电压的降低，此时光耦导通电流变小，使IC:2脚的电压升高，经过D和60K电阻的传送，使加到电流比较器中间一路-输入端的电压升高，这将使开关管导通变宽，开关管峰值电流变大，变压器中储存的电能增多，开关管截止时，变压器向负载释放出的电能增多，维持开关电源输出的电压不降低。这就达到了稳压的目的。 0.52V的作用：在IC正常工作期间，软启动这一路电压因为充电时间长，上升到4V左右，远高于0.52V，已经不起作用了，如果此时负载很重经过稳压反馈会使2脚的电压高于0.52V，这将使开关管导通过宽峰值电流过大烧坏，为此设置了0.52V电压，此时因为0.52V电压最低，因此，0.52V这一路输入限制了开关管的导通宽度过宽，也就限制了开关管的峰值电流不至于过大烧坏。 四、过载保护电路： 在正常工作时，IC的2脚电压小于3V，经过D降压0.6V，加到过载比较器的负输入端是2.4V，而此时正输入端加的是2.8V固定电压，因为此时正输入端高于负输入端电压，因此，过载比较器输出高电平，控制右侧的开关导通，把4.8V稳压管的正极经过此开关接地，这使IC的1脚电压被4.8V稳压管稳定在大约在4.8V，比较器Latch的正输入端接固定的8.5V电压，高于负输入端的4.8V电压，因此，该比较器输出高电平，经过与2输入端的与门向左输出高电平，加到5V稳压电路的控制端，使5V稳压电路输出5V电压供IC内部工作，2输入端的与门电路同时向下输出高电平，加到3输入端的与门输入端中间脚，3输入端的与门输出高电平，加到IC：5脚内的缓冲器ENB端，这使缓冲器能正常工作，从5脚输出驱动脉冲。 当过载时，开关电源输出的电压下降，经过取样和误差放大，再经过光耦加到IC:2脚的电压上升，超过3.6V时，2脚的3.6V电压经过D降压0.6V，加到过载比较器的负输入端电压是3V，高于正输入端的2.8V，因此该比较器输出端下跳到0V，右端的开关断开，4.8V稳压管到地断开，这使得IC:1脚电压不下再被限制而开始上升，当上升到大于8.5V时，Latch比较器负入端高于正输入端电压，该比较器输出低电平，加到2输入端与门的上侧输入脚上，因为与门只要有一个输入脚是0V，则输出脚肯定变为0V，因此，该与门输出低电平，向右关断5V稳压电源，向下加到3输入脚与门的中间输入脚，使3输入脚的与门输出低电平，加到IC:5脚内缓冲器的输入端ENB端，这将关断5脚的输出，起到了过载保护的作用。 过压保护： 下图是IC内的过压保护电路。OVP是过压比较器，Latch是锁定比较器。过压比较器的负输入端接28V固定电压，正输入端接IC的供电脚VCC端即IC的6脚，IC正常工作时6脚的电压大约在15V左右，因此，过压比较器的负输入端电压高于正输入端，比较器输出低电平，比较器输出端控制上侧的开关断开，不影响IC内部电路的正常工作。 当6脚的VCC供电高于28V时，OVP比较器的正输入端高于负输入端，OVP输出端上跳到高电平，输出端电压接通上部的开关，接通1.3MA的电流源，1.3MA的电流源开始给1脚外接的CS电容充电，这将使1脚的电压上升，1脚的电压加到锁存比较器Latch的负输入端，这个比较器的正输入端接8.5V固定电压，当1脚的电压上升到高于8.5V时，Latch比较器的负输入端电压高于正输入端8.5V，比较器的输出端跳到低电平0V加到2输入端的与门上输入端，这是一个2个输入端 的与门，与门有一个特点：只要有一个输入端是0，则输出端肯定是0。因此，2与门输出端下跳到0V，分两路去控制:第一路向右去关断5V稳压电源，第二路向下去加到3输入端与门的中间输入脚，因为与门固有的特点：只要有一个输入端是0，则输出端肯定是0V。因此，3输入端的与门输出端肯定变成0V，去加到输出缓冲器的ENB输入端，关闭IC:5脚的输出。起到了过压保护的功能。 五、欠压保护电路：IC内部设计有欠压保护电路，当IC的供电脚VCC端电压下降时，会自动启动欠压保护电路。当IC的VCC端6脚供电从0V上升到15V时，IC开始正常工作。当IC的供电脚电压下降到9V以下时，IC内部的欠压保护电中启动，把IC的输出端5脚和软启动脚1脚强制拉低到0V，关断IC：5脚的输出。 P46U30的待机电源电路： 见下图： 六、待机电源的启动：市电进入电视机后，先经过保险F001，然后加到D007正极，由D007进行半波整流得到启动电压IC_Start， IC启动电压加到上图中的R148右端，启动电阻由8支3.9K电阻串联而成，加到IC101的8脚，在8脚与6脚之间的IC内部有一个启动开关，8脚进入IC的启动电压经过内部开关从6脚出来，给6脚外接的电容C107\C117充电，C117上的电压逐渐升高由此得到了VCC电源电压，当6脚的电压上升到了15V以上时，IC才开始进入正常工作。为IC内部供电。最近两年不同公司制造的各种型号的开关电源IC，都是用这样的启动方法。 在IC内部，由6脚VCC电压产生11UA的电流源，向1脚外的软启动电容C104\C105充电，这使1脚的电压逐渐升高，直到升到4V为止。1脚逐渐升高的软启动电压在IC内部加到电流比较器的负输入端，这使IC输出端5脚输出的正脉冲宽度，从刚开机瞬间时起逐步加宽，使开关电源输出的电压逐渐升高直到标准值。 1脚正常工作时电压在4.65V，当人为的在1脚加一个大于8.5V的电压时，就会启动IC内部的保护电路，使IC停止工作。 进入机内的交流220V电源，先经过D006半波整流再经过热敏电阻NTC001，加到上图中的开关电源变压器T101的初级线圈6脚，再经过T101的4脚加到大功率N沟道MOS管Q101的D极，见上图所示：Q101的S极到地接有一个0.32欧的电阻R112,该电阻把Q101的S极流过的正向锯齿状电流转变成锯齿电压，经过R116加到IC的3脚，在3脚内部接电流比较器的正输入端，当3脚的正向锯齿波电压峰值达到设定的高度时，就会触发IC内部的Q触发器翻转，输IC输出端5脚变成低电平，关断开关管的导通。开关管的导通是由IC内振荡电路产生的时钟触发的，而开关管的截止是由开关管峰值电流幅度决定的。 IC内部产生的正的驱动脉冲从IC的5脚输出，经过R111---R108-----R102-----R100加到Q101的G极，驱动Q101导通。当IC：5脚变为0V时，关断开关管。 在开关管导通时，市电经过半波整流后得到的300V电压STB_vin,产生如下电流通路：STB_VIN----T101:6-------T101：4---------Q101 ---------Q101:S-----R112----------地，该电流是一个线性增大的锯齿状电流，该电流通过T101的初级把来自市电的电能由变压器线圈转化成磁能，储存在T101内。当开关管Q101截止时，T101内部储存的磁能又转换成电能从T101的次级线圈及整流二极管向负载释放供电，此时在T101次级的1脚、8脚、10脚产生正的脉冲电压，分别加到D107 D151 D301的正极，经过这3个二极管的整流，得到了3路稳压后的直流电压，其中D301负极整流得到5V待机电压供A板内的微处理器使用。D151负极整流输出15V电压，供给伴音电路、数字视频处理电路使用，D107负极整流输出15V直流电压称为STB-VCC，经过R110加到IC101的VCC端6脚，为IC101供电。以接替IC101:8脚输入的启动电压。 因为IC101：8脚外接的电阻很大，8个电阻串联总共32K，因此，IC_START启动电压经过这么大的电阻为IC:提供的启动电流很小，只能供IC在很短的时间内启动，只要IC启动时输出了脉冲驱动Q101导通----截止-----导通----截止周而复始的工作几个周期，D107就可以为IC101的6脚很快的提供电源VCC电压，此电压接替8脚的启动电压，使IC可持续的工作起来。如果D107不能及时的为IC:6脚提供VCC电压，8脚提供的启动电压，会很快的下降到9V以下，IC内部停止工作，稍后IC又自动进入启动状态，在这种情况下，可以在IC的6脚测到VCC电压不断的从9V上升到15V，然后又很快的从15V下降到9V，6脚的电压会周期性按这样的规律变化。 七、PFC过压检测电路也在5V待机电源电路中，见上图： PFC输出的电压加到上图中右上角 FC-OUT点，经过R160-----R171共计13个串联电阻的分压，把R171上的分压加到Q161的B极，在Q161的E极到地接有一个6.8V的稳压管D161,在PFC电压没有过压时，R171上分压小于6.8V，因此，Q161是截止的，不影响电路的正常工作。但当PFC输出的电压升高超过标准电压时，R171上的分压超过6.8V，这使Q161的B极高于E极电压，Q161导通，把Q162的B极拉低，使Q162导通，C极输出高电平大于8.5V，经过D162----R172加到IC的1脚，因为IC的1脚电压高于8.5V，这将启动IC101内的保护电路，使IC101停止工作，使全机的待机5V电源消失，整机停止工作，电源继电器断开。防止故障扩大。 八、待机电源的稳压过程：见上图。 T101：8脚输出的脉冲电压经过D151整流和C153 C154 C155滤波，得到15V电压，经过Q206导通后输出送到A板去。上图中的R154---R155---R157组成15V分压取样电路，取样电压加到误差放大IC151的输入端，经过IC151的误差放大，驱动光耦PC101内部发光管发光，当15V输出电压升高时R157上分得的取样电压升高，IC151导通电流增大，PC101内部的发光管发光变强，PC101内部的光敏三极管内阻变小，这将使IC101:2脚的电压降低，这将使IC101内部电流比较器负输入端的电压降低，从而使开关管导通宽度变窄，把开关电源输出电压由高拉低，回到标准值。 IC101:1脚和6脚外接的电容容量很重要，如果容量变小，开关电源就不能正常启动，会反复在启动-----停止------启动间转换。 T101:4和6脚间外接的C121 D121 R126用于吸收Q101：D极的尖峰电压，如果这3个零件损坏，会击穿Q101。 九、T101输出的15V电源电压，分3路输出：15VS 15VC F15V。见下图 15VS的输出：来自电源板微处理器40脚输出的H指令，加到上图中Q202的B极，Q202导通输出低电平加到P沟道开关管Q206的G极，Q206导通，把D151整流后的EV-15V输出。Q206：D极输出的15V，分成两路：一路平行向右输出15VS，另一路向下经R221输出15VC，R221是15VC的电流取样电阻：0..33欧，当15VC过流时，在R221两端压降升高，加到Q221的E-B极间，在R221上产生的压降大于0.6V时，Q221导通，从C极输出高电平的过流指示DC-15V，去加到P板微处理器的9脚，让P板进入保护关机。 F15V的输出控制：P板微处理器的14脚输出H 时，加到上图中Q203的B极，Q203导通，C极变成低电平，加到P沟道Q205的G极，Q205导通，把D151输出的EV-15V输出作为F15V电压。 P板微处理器IC601的供电VDD电压：IC601的5脚是VDD供电脚，由上图中的Q371供给。D301整流产生6V电源电压，经过R371加到Q371的C极，D151整流产生的15V电压，经过R372---D371组成5.6V稳压电路，产生5.6V电压加到Q371的B极，Q371就可以从E极输出稳定的5V电压VDD，为P板微处理器IC601供电。 为A板提供STB5V的供电电路：见下图。D301整流得到的6V电压，经过R358 R359加到开关兼稳压IC351的输入端4脚，当面板上的电源开关闭合时，由开关过来的5V电压加到R354的左端，并经过R354与R355的分压变成2.5V，加到IC351的3脚（开/关控制端），IC351由此导通，从6脚输出STB5V电压。为A板内的微处理器供电。IC351输出端6脚输出的STB5V电压，经过R351 R352 R353分压取样，把取样电压加到IC351的1脚电压调整端，控制6脚输出的电压是标准的5V。 | 
IP卡
发表于 2012-11-28 00:25
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发表于 2012-11-29 09:43
