海信RSAG7.820.4162電源板電路原理分析

前言：海信LED液晶電視RSAG7.820.4162型電源板，是海信公司專為 LED 彩電開發(fā)采用的電源板，集成電路采用 FAN7930＋TNY175＋FAN7612S 組成方案，輸出 5VS、24V、12V、18V電壓，應(yīng)用于海信 LED40Kl6X3D、LED42T39AK、LED46T39D41、Lm46K01P、LED55T36GP、 LED55XT39G3D 等 LED 液晶彩電中。海信RSAG7. 820. 4162電源板實物圖解如圖1所示，電源板電路組成方框圖如圖2所示。

該電源板由三部分組成：一是以集成電路FAN7930（N830）為核心組成的PFC功率因數(shù)校正電路，將整流濾波后的市電校正后提升到＋380V，為主、副開關(guān)電源供電；二是以集成電路TNY175（N975）為核心組成的副開關(guān)電源，產(chǎn)生＋5VS電壓和＋20V電壓，＋5VS電壓為主板控制系統(tǒng)供電；三是以集成電路FAN7612S（N831）為核心組成的主開關(guān)電源，產(chǎn)生＋24V、＋18V、＋12V電壓，為主板和背光燈板供電。

（1）抗干擾和市電整流濾波電路
海信RSAG7. 820. 4162電源板抗干擾電路、市電整流濾波電路如圖6-3所示。下面是電源板的輸出連接器。

①抗干擾電路抗干擾和市電整流濾波電路：利用電感線圈L801、L802和電容器0804、C805組成的共模抑制電路，濾除電源和電網(wǎng)產(chǎn)生的對稱干擾信號；C801、C803是差模抑制電容，濾除電源和電網(wǎng)產(chǎn)生的非對稱干擾信號。一是濾除市電電網(wǎng)干擾信號；二是防止開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾信號竄入電網(wǎng)。
RT801為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，限制開機瞬間的充電電流；RV801為壓敏電阻，市電電壓過高時擊穿，燒斷保險絲F801斷電保護；R801～ R803是C801、C803的泄放電阻，關(guān)機后泄放掉C801、C803的高壓電荷。 ②市電整流濾波電路濾除干擾脈沖后的市電，一路通過全橋VB801整流、電容C808濾波后，因濾波電容C808容量小，產(chǎn)生100 Hz脈動300V電壓，送到PFC電路；另一路送往副電源，整流、降壓后獲取市電取樣電壓，送到副電源厚膜電路的市電檢測端。

（2）副電源電路
海信RSAG7. 820. 4162電源板中的副電源如圖4所示。副開關(guān)電源由厚膜電路TNY175（N975）、變壓器T803、穩(wěn)壓控制電路N903、光電耦合器N902為核心組成。通電后首先工作，為整機控制系統(tǒng)提供5VS電壓，同時產(chǎn)生＋20V電壓，經(jīng)開關(guān)機電路控制后，為PFC驅(qū)動電路N830和主電源驅(qū)動電路N831提供VCC工作電壓。

①TNY175簡介TNY175是小型開關(guān)電源厚膜電路，內(nèi)部電路方框圖如圖5所示，內(nèi)含振蕩驅(qū)動電路和MOSFET開關(guān)管，應(yīng)用于電源適配器時，230VAC供電時輸出功率為8.5W， 85～265VAC供電時輸出功率6W；應(yīng)用于開放電源時，230VAC供電時輸出功率為15W， 85～265VAC供電時輸出功率11. 5W。TNY175的引腳功能和參考數(shù)據(jù)見表1。

②啟動供電過程整流濾波后的100Hz脈動300V電壓送往PFC功率因數(shù)校正電路，經(jīng)VD811向PFC濾波電容C822、C824充電，·待機狀態(tài)產(chǎn)生＋300V的直流PFC電壓，為副電源供電。該電壓通過變壓器T803的1-3繞組加到厚膜電路N975的4腳，進入集成塊N975內(nèi)部電路后分為兩路：一路加到內(nèi)部MOSFET開關(guān)管的D極；另一路經(jīng)集成塊N975內(nèi)部的恒流源充電電路向2腳外部的C907充電，當(dāng)充電電壓達到設(shè)定值時，內(nèi)部振蕩電路啟動，產(chǎn)生振蕩脈沖信號，內(nèi)部MOSFET開關(guān)管工作于開關(guān)狀態(tài)，在T803的1-3繞組中將有電流通過， 產(chǎn)生感應(yīng)電壓。T803的5-4繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)R915限流、VD903整流、C907濾波后分為兩路：一路經(jīng)R910
加到N975的2腳，作為反饋電壓，對振蕩器進行調(diào)整；另一路送到開關(guān)機控制電路V903的。極，經(jīng)V903控制后，為PFC驅(qū)動電路N830和主電源驅(qū)動電路N831提供VCC供電。T803的6-10繞組上將產(chǎn)生感應(yīng)的電壓，通過VD905整流及C914、L904、C915濾波得到5VS電壓，通過接口電路送往信號處理板上控制系統(tǒng)電路，為控制系統(tǒng)供電。T803的1-3初級繞組并聯(lián)的VD902、C902、R909組成尖峰吸收回路，保護N975內(nèi)部的MOSFET開關(guān)管。

③穩(wěn)壓控制電路穩(wěn)壓控制電路由三端精密穩(wěn)壓器N903（TL431）和光電耦合器N902組成，經(jīng)R924、R926從開關(guān)電源輸出端＋5VS分壓取樣，對開關(guān)電源初級N975的1腳內(nèi)部電路的脈沖占空比進行調(diào)整，達到穩(wěn)壓的目的。當(dāng)＋5VS電壓升高時，經(jīng)電阻R922加到光耦N902的1腳的電壓同樣也升高。同時，5VS電壓經(jīng)取樣電阻R924、R926分壓加到N903的R端，N903的K端電壓下降，流過N902的2腳的電流變大，N902內(nèi)部三極管的導(dǎo)通增強，N975的1腳電壓下降，N975內(nèi)部的控制電路控制MOSFET管提前截止，從而使輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的作用。

④市電過低保護電路R924、R926如圖6-4的左側(cè)所示，由V901、V902為核心組成。AC220V市電經(jīng)VD904整流、C901濾波產(chǎn)生直流電壓，再經(jīng)R911～R913與R901分壓，產(chǎn)生市電電壓取樣電壓，經(jīng)VD906、R916送到檢測電路V901的b極。
市電電壓正常時，V901導(dǎo)通，V902截止，對副電源厚膜電路N975的1腳電壓不產(chǎn)生影響，副電源正常工作；當(dāng)市電電壓過低時，V901截止，V902導(dǎo)通，將N975的1腳電壓拉低，N975的1腳內(nèi)部保護電路啟動，副電源停止工作。 ⑤過壓保護電路 N975的2腳供電端設(shè)有電壓檢測電路，當(dāng)副電源輸出電壓過高時，輔助繞組輸出的＋20V電壓也會隨之升高，通過R910加到N975的2腳電壓隨之升高，電流增大，當(dāng)2腳的電流大于5mA時，芯片鎖定，停止工作。 ⑥開關(guān)機控制電路開關(guān)機電路如圖6-4上部所示，由V905、光耦N904（PC817B）、V903為核心構(gòu)成，采用控制PFC電路N830和主開關(guān)電源驅(qū)動電路N831的VCC供電的方式。
開機時，STB控制信號為高電平時，V905導(dǎo)通，N904導(dǎo)通，V903導(dǎo)通，副電源產(chǎn)生的＋20V電壓經(jīng)V903輸出VCC電壓，首先為PFC驅(qū)動電路N830的8腳供電，如圖6-6左側(cè)所示，N830啟動后，1腳的PFC反饋取樣電壓達到2. 24V時，從2腳輸出高電平RDV電壓，迫使V835導(dǎo)通，輸出VCC-LLC電壓，為主電源驅(qū)動電路N831供電，主電源啟動工作。

遙控關(guān)機時，STB控制信號為低電平時，V905截止，N904截止，V903截止，切斷 VCC供電，PFC電路和主電源停止工作，整機進入等待狀態(tài)。

（3）PFC功率因數(shù)校正電路

海信RSAG7. 820. 4162電源板中的有源功率因數(shù)校正電路如圖6-6所示，由驅(qū)動電路FAN7930（N830）和大功率MOSFET開關(guān)管V810、V811、儲能電感L811、整流二極管VD812、濾波電容0822、C824為核心，組成并聯(lián)型PFC功率因數(shù)校正電路。 ①FAN7930簡介FAN7930C是飛兆半導(dǎo)體公司推出的有源PFC控制器，使用電壓模式PWM，通過比較內(nèi)部斜坡信號的電壓和誤差放大器的輸出電壓，獲得MOSFET開關(guān)管的關(guān)斷信號。由于電壓模式CRM PFC控制器不需要經(jīng)整流的AC線路電壓信息，可省去電流模式CRM PFC控制器所需的輸入電壓檢測網(wǎng)絡(luò)，從而節(jié)省功率。該電路提供了軟啟動和無過沖功能，能夠降低啟動時的電壓和電流應(yīng)力，并可去除由多余的過壓保護
OVP觸發(fā)所產(chǎn)生的噪聲。其內(nèi)部電路方框圖如圖7所示，內(nèi)含振蕩器、比較器、激勵輸出電路和保護檢測電路，和其他PFC電路不同的是設(shè)有PFC就緒引腳RDY，當(dāng)PFC電路工作電壓正常時，輸出高電平觸發(fā)電壓，用于觸發(fā)和控制下一級電路（一般為主電源）啟動工作。FAN7930引腳功能和維修數(shù)據(jù)見表2。

②啟動校正過程AC220V市電整流濾波后產(chǎn)生的100H：脈動電壓經(jīng)儲能電感L811、均流電感L803、L804送到PFC功率因數(shù)校正電路V810、V811的D極；二次開機后，開關(guān)機控制電路送來的12V的VCC電壓，加到N830的8腳，為其提供工作電壓，N830啟動工作，產(chǎn)生鋸齒波脈沖電壓，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，從7腳輸出激勵脈沖，經(jīng)過VD813、R813、R812及VD815、R819、R818組成的灌流電路，驅(qū)動開關(guān)管V810、V811工作于開關(guān)狀態(tài)，R811、R817為泄流電阻，為關(guān)機后的G極電容儲存的電荷提供泄放回路。
當(dāng)N830的7腳輸出高電平時，V810、V811飽和導(dǎo)通，市電電壓由整流后的300V電壓經(jīng)電感L811、均流電感L803、L804、MOSFET開關(guān)管V810、V811的D-S極、R820、R821到地，形成回路，在儲能電感L811兩端形成左正右負(fù)的感應(yīng)電壓；當(dāng)N830的7腳輸出低電平時，灌流電路VD813、R813、R812及VD815、R819、R818迅速將開關(guān)管V810、V811的G極電壓拉低，V810、V811截止，300V電壓經(jīng)電感L811、VD812、C822、C824到地，對C822、C824充電，同時，流過L811電流呈減小趨勢，電感兩端必然產(chǎn)生左負(fù)、右正的感應(yīng)電壓。這一感應(yīng)電壓與300V電壓的直流分量疊加，在濾波電容C822、C824正端形成380V左右的PFC直流電壓，不但提高了電源利用電網(wǎng)的效率，而且使得流過L811的電流波形和輸入電壓的波形趨于一致，從而達到提高功率因數(shù)的目的。
VD811是充電二極管，當(dāng)開機的瞬間向濾波電容C822、C824充電，防止通電瞬間大的電流流過儲能電感L811，產(chǎn)生過高的感應(yīng)電壓對其他元件造成傷害。 ③穩(wěn)壓過程PFC電路輸出電壓的變化經(jīng)R823～825與R826分壓后作為取樣電壓由N830的1腳輸入；L811的次級感應(yīng)電壓作為過零檢測信號，經(jīng)R816送到N830的5腳。上述取樣和檢測電壓經(jīng)內(nèi)部比較放大后，進行對比與運算，確定輸出端7腳的脈沖占空比，維持輸出電壓的穩(wěn)定。在一定的輸出功率下，當(dāng)輸入電壓降低，N830的7腳輸出的脈沖占空比變大，開關(guān)管V810、V811的導(dǎo)通時間延長，輸出電壓升高到正常值；當(dāng)輸入電壓升高，N830的7腳輸出的脈沖占空比變小，開關(guān)管V810、V811的導(dǎo)通時間縮短，輸出電壓降低到正常值。
N830的1腳同時兼顧PFC輸出電壓欠壓、過壓檢測功能，1腳電壓正常時在2. 5V左右，當(dāng)1腳電壓高于2. 67V或低于1. 64V時，芯片進入保護狀態(tài)，PFC電路停止工作。 ④過流保護電路FAN7930的4腳為電流檢測輸入端，通過R822對MOSFET開關(guān)管V810、V811的S極電阻R820、R821兩端電壓進行檢測。R820、R821兩端的電壓降反映了PFC電路電流的大小，當(dāng)MOSFET開關(guān)管V810、V811電流過大， R820、R821兩端的電壓降隨之增大，F(xiàn)AN7930的4腳電壓超過0. 8V， PFC就會停止輸出。
（4）主電源電路
海信RSAG7. 820. 4162電源板中的主電源電路如圖8所示，由振蕩驅(qū)動電路FAN7621S（N831）和半橋式推挽輸出電路V831、V832、開關(guān)變壓器T831組成半橋式LLC諧振型開關(guān)電路。諧振型變換器工作在正弦波狀態(tài)下，讓MOSFET開關(guān)管在零電流或零電壓的情況下導(dǎo) 通和截止，提高轉(zhuǎn)換效率，減少損耗。本電路T831的初級繞組和電容器C842組成串聯(lián)諧振電路，當(dāng)開關(guān)管的開關(guān)頻率和諧振頻率相等時，流過電路的電流達到最大值，負(fù)載恒定時輸出的電壓最高，功率最大。遙控開機后主電源啟動工作，產(chǎn)生24V、12V、18V電壓，為主板和背光燈電路供電。

①FAN7621S簡介FAN7621 S是半橋式諧振轉(zhuǎn)換器，采用SOP雙列貼片式16腳封裝，工作電壓一0. 3～25V，最大工作電流50μA，功耗1. 13W，工作溫度一40～130°C。內(nèi)部電路方框圖如圖6-9所示，包括高端的G極驅(qū)動電路，精確電流控制振蕩器，頻率限制電路、軟啟動電路，內(nèi)置保護功能。高端的G極驅(qū)動電路具有共模噪聲消除能力，通過卓越的抗噪能力確保運行穩(wěn)定。使用零電壓開關(guān)ZVS技術(shù)，顯著降低開關(guān)損耗并提高效率。固定死區(qū)時間350ns，工作頻率最高可達300kHz，
通過外部LVCC為所有保護提供自動重啟操作，設(shè)有過壓保護OVP、過流保護OCP、異常電流保護AOCP、內(nèi)部熱關(guān)斷保護TSD等。

FAN7621S引腳功能和維修數(shù)據(jù)見表3。

②半橋式輸出電路簡介電路中，R840為過流檢測取樣電阻；R865、R866、R868、R869為輸出電壓取樣電阻；N833為穩(wěn)壓光電耦合器；N834為具有精密電壓基準(zhǔn)的穩(wěn)壓集成電路；R867、C849用于防止寄生振蕩。
為了更好的驅(qū)動上臂MOSFET開關(guān)管，采用了自舉升壓電路，VD831為自舉升壓二極管；C836為自舉升壓電容。當(dāng)半橋式輸出電路開關(guān)管V831截止時，V832導(dǎo)通，N831的2腳接地，VCC-LCC通過VD831為C836充電，此時C836兩端電壓為VCC-LCC，當(dāng)半橋式輸出電路開關(guān)管V831導(dǎo)通，V832截止時，N831的2腳變?yōu)?80V，此時C836兩端電壓不能突變，N831的1腳電壓為VCC-LCC加上380V，滿足V831推動所需。

③啟動工作過程遙控開機后，PFC電路啟動工作，一是輸出380V的PFC電壓為半橋式輸出電路MOSFET開關(guān)管V831、V832供電；同時PFC驅(qū)動電路N830的2腳輸出高電平 RDV電壓，迫使V835導(dǎo)通，輸出VCC-LLC電壓，為主電源驅(qū)動電路N831供電，主電源啟動工作。
N831從3和14腳輸出相位相反的激勵脈沖，通過VD803、R856、R857和VD802、R859、R860組成兩路灌流電路推動V831、V832交替導(dǎo)通和截止，產(chǎn)生的脈沖電流在T831中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于T831的初級繞組和電容器C842組成串聯(lián)諧振電路，流過繞組的電流接近正弦波。T831次級感應(yīng)電壓經(jīng)全橋整流電路整流、濾波后產(chǎn)生24V、12V、18V電壓，24V電壓為背光燈電路供電，12V電壓為主板供電，18V電壓為伴音功放電路供電。

④穩(wěn)壓工作過程穩(wěn)壓控制電路由誤差放大器N834、光電耦合器N833為核心組成。當(dāng)24V、12V輸出端的電壓偏高時，此偏高的電壓經(jīng)電阻取樣，N834的輸入電壓升高，輸出電壓降低，N833內(nèi)部發(fā)光二極管通過的電流加大，光敏三極管通過的電流加大，N831的8、6腳得到的反饋電壓比正常時低，開關(guān)管的導(dǎo)通時間相應(yīng)地變短，T831上的各感應(yīng)電壓會相應(yīng)地降低，24V、12V輸出端的電壓恢復(fù)到正常值；當(dāng)24V、12V輸出端的電壓偏低時，其穩(wěn)壓過程與前述相反。

⑤開關(guān)管電流檢測電路由R840、R834和N831的9腳內(nèi)部完成。半橋式輸出電路MOSFET開關(guān)管V831、V832過流時，流過R840的電流增大，R840兩端的壓降增大，經(jīng)R834送到N831的9腳電流檢測輸入端，使9腳負(fù)壓更負(fù)，達到保護設(shè)定值時，內(nèi)部過流保護電路啟動，使N831停振，保護MOSFET開關(guān)管V831、V832的安全。 ⑥過壓保護電路驅(qū)動芯片N831的12腳供電輸入端，內(nèi)設(shè)電壓檢測電路，當(dāng)輸入到12腳的供電電壓過高，超過23V時，N831芯片內(nèi)部保護電路動作。