海信TLM40V68PK液晶電視開關電源電路原理與維修

海信TLM40V68PK液晶電視開關電源是海信公司開發(fā)的大屏幕液晶彩電專用電源，型號是1673，由以下三部分電路組成:由集成電路N811 (MC33262)組成PFC電路;集成電路N831(NCP1396AD)組成的LLC(諧振)開關電源;集成電路N904(NCP1579D)、N905(HTMD4820H)組成5V-M開關電源。

一 、單元電路工作原理分析

1.輸入電路
接通電源后， 220V交流電壓經(jīng)保險管F801 ，濾波電感I801后分兩路:一路經(jīng)VB901整流.C903濾波后給待機5V-S開關電源提供+300V直流電壓，如圖1所示;另一路則經(jīng)過繼電器J801及C803~C805、R801~R803濾波后，送人大功率整流橋堆VB801，經(jīng)其整流后的直流+300V電壓直接送入PFC(功率因數(shù)校正)電路，作為PFC開關電源的+B供電。
V901及外圍元件組成繼電器J801的控制電路，主板上CPU電路送來的開機指令，是高電平控制電壓，經(jīng)R916控制V901的截止和導通。導通時，有電流流過繼電器的線圈，控制繼電器開關吸合，將220V交流電壓送入VB801整流后，產(chǎn)生300V電壓供PFC電路工作。
圖1中的C801、C803、C804、C805、L802是抗千擾元件;RV801是壓敏電阻，當供電電壓出現(xiàn)異常過壓時，該電阻擊穿，保險絲F801熔斷，以保證整個電源電路的安全，C808、C807、C80起抗高頻干擾的作用。
2.待機電源電路
待機電源電路主要負責產(chǎn)生待機狀態(tài)下CPU電路所需5V-S電壓，其電路主要由N901(LNK564P)、N902(PC817B)、N903(KA431A2)及外周元件組成。接通電源后，220V交流電直接由VD901整流、C903濾波電路，產(chǎn)生出300V直流電壓。N901的③腳和⑤腳之間有一個降壓5.8V的恒流源電路，在開機瞬間，300V直流電壓經(jīng)此電路向N901③腳外接的電容c906充電，當充電電壓達到5.5V時，N901內(nèi)部電路開始工作。同時， T901的②-①繞組上的感應電壓經(jīng)VD902整流.c906濾波后，向③腳提供一個穩(wěn)定的6V供電電壓，以維持N901持續(xù)工作。N901⑤腳內(nèi)置的MOS開關管耐壓為700V。VD901、C905、R901組成吸收回路，防止在MOS管關斷時T901產(chǎn)生的自感脈沖將開關管擊穿。
該開關電源的穩(wěn)壓電路由N902光電耦合器、N903及外圍元件組成。T901次級輸出的5V電壓經(jīng)R906、R908、R909分壓后，在R908上形成穩(wěn)定的2.5V電壓，此電壓加至N903的控制極，正常狀態(tài)下由于N903 R極電壓為2.5V，在N903的C、A極中形成穩(wěn)定的電流，給光電耦合器N902提供固定的工作電流。若因某種原因導致5V-S輸出電壓升高時，此電壓經(jīng)過分壓電路加到N903R極上的電壓也隨之升高，N903導通程度加大，C、A極之間的導通電流也迅速增大，N902①、②腳內(nèi)部發(fā)光二極管導通電流加大，發(fā)光強度增強，其③、④腳內(nèi)的光敏三極管c、e極間等效內(nèi)阻減小，引起N904④腳反饋電流增大，N901內(nèi)的MOS開關管導通時間縮短，T901儲能降低，輸出的感應電壓也隨之降低，起到穩(wěn)定5V-S電壓的目的，當5V-S電壓下降時，其穩(wěn)壓過程相反。
T901次級⑦-10繞組中的感應電壓，經(jīng)VD903整流、c907濾波產(chǎn)生5V-S電壓，通過L901、C908進一步濾波后送到CPU電路作為其待機工作電源。
3.PFC電路

該電路由N811、L811、V811等元件組成，它是由V811 L811、VD812、N811組成一個關聯(lián)型的開關電源，如圖2所示。其供電是由市電輸入電路整流橋堆VB801提供的，VB801整流后的電壓是未經(jīng)過濾波的脈動直流電壓，直接作為PFC電路的供電，在PFC電路的作用下最后輸出穩(wěn)定的380V的PFC電壓，作為+B電壓供給后級LLC開關電源電路。

儲能電感L811的⑧-10繞組是激勵集成電路N811的過零檢測取樣繞組。過零取樣信號加到N811的⑤腳，控制開關管V811工作在臨界模式狀態(tài)。L811 的⑦-⑨繞組及外部的倍壓電路輸出一路Vcc供電，送到N831的供電端為其供電。當開關管N811導通時，+B電源經(jīng)過L811、V811形成電流回路，此時由于L811內(nèi)部的自感電勢UL方向為左正右負，和+B的電勢正好反向，因此流過L811、V811的電流只能緩慢上升，并且以磁能的形式存儲在L811內(nèi)部。當開關管V811截止時，流經(jīng)L811.V811的電流被切斷，此時L811內(nèi)部的磁能無法繼續(xù)保存，則自感電勢UL為右負左正，此方向的自感電勢與+B電壓是同方向的，所以+B電壓便疊加在UL電壓上，再經(jīng)VD812整流，C810濾波后輸出。因220V市電整流后的峰值為310V，而L811產(chǎn)生的自感電勢UL的峰值為70V左右，所以由VD812整流輸出電壓約為380V。該+380V電壓是PFC電路的標準輸出電壓。
上述電路的激勵電路是由N811 (MC33262)和外圍元件組成的，N811的⑧腳為供電腳。在剛開機時，由于還沒能Vcc電壓，此時VB801輸出的300V脈沖電壓通過R807、R815對C814進行充電，當充電電壓達到4V時，C814上的電壓經(jīng)過R828送到N811⑧腳，瞬間提供一個較大的啟動電流，N811內(nèi)部振蕩電路開始振蕩，N811開始工作。由于電阻R807、R815的阻值較大，只能維持很小的電流(約5mA)，而N811⑧腳所需的啟動電流約20mA，全依靠電容C814放電得到，為此C814的容量大小對正常啟動PFC電路起著關鍵的作用。
N811工作后，從⑦腳輸出PFC激勵信號，經(jīng)過灌流電流限流電阻R818和放電二極管VD815，加到開關管V811的柵極，V811的源極經(jīng)過取樣電阻R820、R819接地、電阻上的電壓大小反映了流過V811電流的大小，此電流作為V811的過流檢測信號輸人到N811的過流保護端④腳。當出現(xiàn)負載電流過大時，R819、R820上的壓降迅速上升，即N811④腳電壓上升，與內(nèi)部閾值電壓比較，若高于閾值電壓，N811內(nèi)部保護電路啟動，停止工作，其⑦腳無PFC激勵信號輸出。
N811的①腳是PFC開關電源輸出電壓的穩(wěn)壓控制端，PFC電壓由取樣電阻R823R826取樣分壓后，在R826上形成2.5V左右的反饋取樣電壓，送到N811①腳，進入內(nèi)部的誤差放大器和過壓比較器中。在誤差放大器中，反饋取樣電壓與基準電壓(2.5V )進行比較后產(chǎn)生誤差電壓，經(jīng)放大器放大后，調整開關電源激勵信號的導通時間，從而控制開關電源輸出的PFC電壓。在過壓比較器中，這個電壓如果超過1.08V，比較器就輸出高電平的控制信號，⑦腳停止輸出，N811停止工作，從而起到保護作用。
N811②腳為誤差放大器輸出負載端，外接由C819、R827、R820組成的低通濾波電路，起軟啟動作用。N811⑤腳是過零點檢測取樣信號輸人端，接在1811次級繞組上，檢測的是電感電流。當電感電流為零時，N811內(nèi)部過零檢測電路輸出翻轉，將RS觸發(fā)器置“1”，⑦腳輸出高電平，v811導通;當電感電流增大到一定值時，V811關斷。
V811③腳是脈動直流電壓波形取樣輸入端。工作在臨界模式的PFC電路，其開關管的開關頻率是隨輸入電壓的幅度變化而變化的，若此腳沒有波形，則PFC電路也無法工作。
該PFC開關電源還設置有開機浪涌保護電路，由VD811擔任，在接通電源的瞬間，電流首先通過VD811對C810充電，使流過L811的電流大大減小，則產(chǎn)生的自感電勢也就隨之減小，從而消除了開機瞬間有可能出現(xiàn)的大電流，起到了保護V811的作用。
PFC電路除輸出380V的PFC電壓外，還向LLC開關電源電路提供15V的啟動工作電壓Vcc。該電壓是由L811⑦-⑨繞組產(chǎn)生的感應電壓，經(jīng)VD814、VD813倍壓整流，C811、C812濾波后輸出的。當感應電壓在⑦-⑨繞組上的極性為右正左負時，VD813導通，VD814截止，電流經(jīng)過⑨端VD813對C811充電。當感應電壓在⑦-⑨繞組上的極性為右負左正時，VD813截止，VD814導通，電流經(jīng)VD814對C812充電。這兩個電容的充電電壓疊加在一起就實現(xiàn)了倍壓，也就是15V左右的Vcc電壓，此電壓輸出后分為兩路:一路供給后級LLC開關電源，另一路經(jīng)VD816 R828加到N811的⑧腳作為其正常工作狀態(tài)時的電源。
4.LLC開關電源
此開關電源由N831(NCP1396A)、功率管V832、V833、開關變壓器T831、N832(KA431A2)、N833 (PC81713)、N834(KA431A2)及外圍元件組成，如圖3所示。IC開關電源與其他開關電源不同，它輸出的是正弦波，因正弦波的正負半周是對稱的，所以不需要控制開關管的導通時間，而是采用控制振蕩頻率和輸出諧振電路的頻偏大小來實現(xiàn)穩(wěn)壓的。N831 16腳是上橋開關管激勵電路的供電端，是經(jīng)VD831將Vcc電源接到16腳的，面腳與14腳還跨接一只電容C836組成自舉升壓電路。當負激勵信號通過N831 15腳輸出后，上橋開關管v832截止，同時，正激勵信號從N831 11腳輸出，控制下橋開關管V833導通，此時由V832、V833組成的功率放大器的輸出端電壓為0V，則N831 14腳電壓也為0V，Vcc電壓通過VD831開始對C836充電，充電電壓為上正下負，電容兩端就保持了一個15V左右的Vcc電壓。當正激勵信號從N831 15腳輸出后，上橋開關管V832導通，同時，負激勵信號從N83111腳輸出，控制下橋開關管V833截止，此時放大器的輸出端等效接PFC電壓為+380V，這樣N831 14腳電壓由0V升至+380V，此時電容C836的負端電位也由0V被升至+380V，由于C836在V832截止時間已經(jīng)充電保存了一個上正下負的+15V電壓，為此C836正端的電壓就變?yōu)?395V，從而實現(xiàn)了自舉升壓，電容C836的正端連接在N831 16腳， N831 內(nèi)部上橋開關管灌流電路的供電端也就升為+395V，保證了灌流電路的正常工作。此時，自舉升壓開關二極管VD831處于反偏狀態(tài)，高電壓也就不會對N831 12腳Vcc進行倒灌。可見N831 16腳電壓是隨著上橋開關管V832的工作狀態(tài)在15V和395V之間浮動，以保證整個功率輸出電路的正常工作，它是由16腳外接的VD831和C836組成的自舉升壓電路完成的。
LLC開關電源工作后，NI31的15、11腳輸出頻率相同、相位相反的開關激勵信號，分別送至上橋開關管V832和下橋開關管V833的柵極。在PFC供電及VD831、C836組成自舉升壓電路的共同作用下，在V832源極也就是N831 14腳形成0V和380V變化的開關振蕩信號，此振蕩信號的振蕩頻率送到后面由T831. C842組成的LLC諧振電路，由于諧振電路的工作頻率與該振蕩頻率相差不大，所以就有效保證了LLC電源的輸出功率。N831還設置了兩個保護控制腳:⑧腳快速故障檢測端，⑨腳延遲保證控制端。當送到⑧腳的故障反饋電壓達到設定閾值時，N831立即關閉15腳和11腳的激勵信號，LLC開關電源電路停止工作。當送到⑨腳的故障反饋電壓達到設定值時，N831內(nèi)部計時器啟動，延遲一定時間后控制芯片內(nèi)部電路管理器進人保護狀態(tài)。上述兩個檢測信號來自功率輸出過壓保護電路，此電路由C841VD835、VD834、N832、VZ832 R845 V831等元件組成。當功率放大電路出現(xiàn)異常電壓升高時，T831③腳輸出的正弦波信號幅度升高，此信號流過由841 VD834、VD835組成的半波倍壓整流電路后，輸出的直流電壓也升高，該電壓加至電壓比較控制器N832(KA431A2 )的參考控制端，當電壓高于2.5V時，N832導通程度加深，V831導通，Vcc電壓經(jīng)R844、V831加到N831的⑨腳，并同時經(jīng)VD832.R840加到N831的⑧腳，由于這兩個保護檢測腳電壓升高，N831內(nèi)部激勵電路被關閉，LLC開關電源停止工作，完成功率輸出過壓保護功能。
由于LLC開關電源的諧振頻率與N831輸出的開關振蕩信號頻率相近，所以T831輸出的是近似正弦波，為此其輸出整流電路采用全波整流方式，以提高輸出電壓的穩(wěn)定性。
從T831 12-13繞組輸出的正弦波信號電壓，分別由VD838、VD839 兩雙路二極管進行整流，每一路信號電壓由兩只并聯(lián)的二極管進行整流，進一步提高了電路的穩(wěn)定性，保證了更大功率的輸出。整流后的電壓經(jīng)C843~C845濾波后，形成穩(wěn)定的24V直流電壓輸出，供后級背光板高壓電路使用。
從T831 10-11繞組輸出的電壓，送人雙路二極管VD840進行整流，然后輟C846、C847濾波后形成12V電壓，此電壓分為兩路輸出，一路送到電源板的5V-M開關電源電路，另一路則送主板，供整機小信號處理電路作為電源。
從T831⑨腳輸出的電壓，經(jīng)VD841整流、C848濾波后，形成18V左右的直流電壓，再經(jīng)VD842、VD843進-步整流處理后，送到后級伴音功放電路作為電源。為保證開關電源的輸出穩(wěn)定性，該開關電源輸出電路還設置有穩(wěn)定的反饋電路，主要由N834.N833和外圍元件組成，從24V和12V的輸出端各取一路電壓，由R865、R869分壓后，送到電壓比較控制器N834的參考控制端。12V電壓由R866、R869分壓后也送到N834的控制端，正常工作時，電壓穩(wěn)定在2.5V。
當由于某種原因導致24V或12V輸出電壓升高時，分壓后的電壓加到N834的控制端的電壓也隨之升高，引起N834的導通程度增大。使得光電耦合器N833的①、②腳內(nèi)部的發(fā)光二:極管電流增大，發(fā)光強度增強，促使其③、④腳內(nèi)的光敏三極管的內(nèi)阻減小，將反饋電流送人N831的⑥腳，該腳是電流反饋輸入端。當輸人電流增大時，控制芯片內(nèi)部的振蕩的振蕩頻率提高，但不會超過N831②腳外圍設置的最大頻偏。
由于振蕩頻率原本就高于負載LLC諧振電路的諧振頻率，所以兩者的頻率差進一步被拉大， 使得電路輸出功率下降，開關變壓器儲能降低，從而實現(xiàn)了穩(wěn)壓控制，當電源整流輸出的24V和12V電壓降低時，其控制過程相反。

5.5V-M開關電源

該開關電源電路由N904(NCP1579D)、N905(NTMD4820N)及外圍元件組成，如圖4所示。N904是專用開關電源振蕩激勵集成電路，它的②、④腳同時輸出頻率相同相位相反的激勵信號，分別加到趼關模塊N905內(nèi)部兩只MOS管柵極，控制兩只MOS管輪流導酒，從LLC開關電源送來的12V電壓，經(jīng)N905內(nèi)部兩只MOS管輪流導通后為負載供電，L902是能量存儲元件，最終輸出5V-M電壓。

N904⑥腳是穩(wěn)壓控制端，連接于5V-M輸出端，根據(jù)輸出電壓的變化而調制②腳和④腳輸出PWM信號的占空比，以實現(xiàn)穩(wěn)壓控制。當接通12V電源后，N904開始工作，其②腳輸出為正，④腳輸出為負，其內(nèi)部的上橋開關管導通，下橋開關管截止，12V電壓通過上橋開關管，L902對負載供電，由于L902產(chǎn)生左正右負的自感電勢，流過L902的電流逐步上升并存儲。
當輸出電壓上升至5V時，經(jīng)過分壓電阻R923、R921分壓取樣后，反饋至N904⑥腳，控制激勵輸出信號相位反轉，進人下一個周期，N904②腳輸出為負、④腳輸出為正，這時上橋開關管截止，下橋開關管導通， 12V電壓不再流人L902。因此L902的自感電勢方向轉變?yōu)樽筘撚艺?，自感電勢便?jīng)過負載及下橋開關管流通，繼續(xù)對負載供電，I902逐步釋放存儲的能量。
當輸出電壓低于5V時，輸出電壓經(jīng)分壓電阻取樣后，反饋至N904⑥腳，控制激勵信號相位反轉進入下一個周期。N904①腳外接自舉升壓電路， VD907為自舉升壓二極管，C913是自舉升壓電容，主要是用來提高上橋開關管的激勵信號直流電平。5V-M電壓產(chǎn)生后，主要供給主板上的小信號處理電路使用，同時，5V-M電壓還經(jīng)過VD904加到待機電源5V-S，以保證CPU電路在正常開機狀態(tài)下所需較大工作電流。
6.電源板的啟動過程
接通電源后，20V交流市電經(jīng)整流橋堆VB901整流，C903濾波后，給待機開關電源(5V-S)電路提供+300V工作電壓，待機電源開關集成電路的⑤腳得到T901的④-⑥繞組送來的+300V電壓后，開始工作產(chǎn)生5V-S待機電壓，供給CPU電路， CPU電路開始工作，當CPU接到開機指令后，發(fā)出ON/OFF開機信號，控制繼電器J801吸合，220V交流市電經(jīng)橋堆VB801整流后，直接加到PFC功率因數(shù)校正電路。
PFC電路開始工作，由N811、開關管V811、電感L811組成的PFC開關電源電路，工作產(chǎn)生380V的PFC電壓，同時還產(chǎn)生15V的Vcc電壓，供給llC開關電源電路。主電源LC開關電源工作后，輸出+24V、+12V、+18V三路電壓，分別供給背光高壓板電路;12V供給5V-M開關電源及小信號處理電路;18V供給伴音功放電路。5V-M開關電源得到12V電壓工作后，形成5V-M電壓供給主板小信號處理電路，，上述電路全部正常工作并輸出各自電路要求的工作電壓后，整機正常工作。
二、檢修實例
故障現(xiàn)象1:開機后呈“三無”狀態(tài)。分析檢修:此類情況多是待機開關電源有問題引起輸出電壓異常，或CPU電路工作不正常造成的。首先檢查待機開關電源的輸出端電壓，經(jīng)查無5V-S電壓，查待機開關電源中的n901及外圍元件，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電容c906已漏電嚴重，更換一只22uF/16V的電解電容后，故障排除。
故障現(xiàn)象2:通電開機后，電源指示燈亮，并且能聽到繼電器的吸合聲。分析檢修:故障現(xiàn)象說明待機開關電源工作正常，CPU也已發(fā)出ON/OFF開機信號，這種情況多是PFC開關電源和其他開關電源電路工作異常所致。檢查發(fā)現(xiàn)+300V電壓正常，而PFC電壓輸出端無電壓，應查以N811為主的PFC電壓形成電路。經(jīng)查VD811已呈開路狀態(tài)，換用一只型號為RU4AM的二極管后機器恢復正常，故障排除。
故障現(xiàn)象3:同例2。分析檢修:檢查發(fā)現(xiàn)待機開關電源工作正常，測PFC電壓也基本正常，懷疑主開關電源(LLC開關電源)有問題。由于背光燈不亮，首先檢查24V及其他輸出電壓，經(jīng)查無24V電壓，重點檢查24V電壓輸出電路中的VD838、VD839、C843、C844、C845，最后發(fā)現(xiàn)24V濾波電容C845已擊穿損壞，換用一只1000uF/35V的電解電容后，24V和其他各組電壓恢復正常，故障排除。
故障現(xiàn)象4:通電開機后，無圖無伴音。分析檢修:據(jù)以往的維修經(jīng)驗，此類情況多是小信號處理電路或其供電電路有問題所致。檢查主開關電源12V電壓和其他各組電壓均正常，說明主開關電源工作基本正常，故障可能是為小信號處理電路供電的5V-M開關電源有問題造成的。仔細檢查以N904.N905為主的外圍元件組成的5V-M電壓形成電路，沒發(fā)現(xiàn)明顯問題，但測量5V-M電壓無輸出，查其輸出端的VD904、C917 ，C918也均無問題。后來仔細檢查發(fā)現(xiàn)L902與N904⑧腳和R889連接的--腳周圍有裂縫，估計已開焊，將其重新焊接后，故障排除。