在維修中學會恒流升壓開關管的選擇

接修一臺東芝42L1350C液晶電視，開機后有聲無光。該機背光升壓電路如圖1所示，查電源板送給背光板的50V電壓正常。在路測量，發(fā)現(xiàn)兩只0.17Ω的貼片電阻斷路，升壓整流二極管D1(MB515 )擊穿，升壓開關管Q2(A0D256)擊穿。查資料得知，D1是一只肖特基二極管，耐壓150V，電流5A;Q2耐壓150V，電流19A，不裝散熱片時的功耗為2.5W。

根據(jù)維修經(jīng)驗，本機應該是D1擊穿引起Q2 燒壞，再引起兩只限流電阻燒壞。檢測MP3389，沒有短路現(xiàn)象，于是更換0.17Ω限流電阻后上電，檢測MP3389的②腳VCC電壓為13V，③腳基準電壓輸出端電壓為5V，Q2的G極有驅動脈沖。由于沒有裝Q2和D1，MP3389檢測到電壓不正常。后馬上停止工作，此時芯片③腳5V電壓和驅動脈沖都消失，由此判斷MP3389應該沒壞。

由于筆者手頭沒有高電壓肖特基二極管，于是D1用高頻二極管ER304(3A400V)代替，Q2用IRF640( 200V、18A、25W )代替。由于IRF640采用TO220封裝，體積較大，于是把新管裝在線路板另一面 ，和散熱片焊在一起。 上電開機，背光亮，以為問題解決，無意中手碰到開關管竟然燙手。關機冷卻后再開機，發(fā)現(xiàn)Q2溫度上升很快，僅2min就燙手，但D1基本不發(fā)熱。按理說IRF640的功率比AOD256要大許多，為何發(fā)熱如此之快?找到AOD256和IRF640的資料，發(fā)現(xiàn)這兩個元件的導通電阻(RDS)有差別:AOD256為0.07Ω，而IRF640為0.15Ω，相差一倍多 。從等離子彩電線路板上拆下一只TO 263 封裝(比TO252大)的場效應管K3995(耐壓200V，電流30A，功耗15W)，導通電阻0.05Ω，所有指標都比AOD256好，換上后發(fā)現(xiàn)發(fā)熱量確實小一些，但仍然燙手。

提示:場效應管的導通電阻是指在G和S極間加上一個正偏電壓(N溝道管G正極S負極，P溝道管極性相反)，場效應管導通以后D和S極間的電阻，一般以VGS為10V時的D和S極間的導通電阻作為標準。開關管的功耗由三部分組成: 一是開關管從截止到導通或從導通到截止期間產(chǎn)生的功耗(分別稱為開啟功耗和關閉功耗，開和關的速度越快，功耗越小)，二是開關管導通時產(chǎn)生的功耗。當開關管G極加上一個矩形脈沖時，會在D極產(chǎn)生一個放大后的矩形脈沖(相位相反)，即G極脈沖的上升沿(矩形脈沖左邊)使開關管導通，產(chǎn)生D極脈沖的下降沿( 矩形脈沖右邊);G極脈沖的下降沿使開關管截止，產(chǎn)生D極脈沖的上升沿。實測該機Q2的D極波形，如圖2所示，D極脈沖的上升沿正常說明 Q2截止狀態(tài)良好 ，但下降沿下部有一個圓角，這說明Q2導通速度過慢，導通電阻過大。再測Q2的G極波形，如圖3所示，脈沖幅度只有4.8V，并且波形頂部有一個斜坡。測MP3389驅動輸出端26腳波形，幅度為5V，頂部也沒有斜坡，判斷47Ω電阻變大所致，但拆下檢查卻正常。將該電阻短路后，開機，Q2溫升正常，工作30min后管子溫熱。

事后整理資料，發(fā)現(xiàn)AOD256在vGS為4.5V時RDS為0.078Ω，而IRF640在VGS為4.5V時RDS超過19。在MP3389輸出脈沖(幅度僅5V)驅動下，后者的功耗大于前者十幾倍，自然會引起開關管發(fā)熱嚴重。另外，由于場效應管的G.S極間有較大極間電容(IRF640 為1275pF，功率越大，容量也越大)，G極波形上的斜坡就是充電電流在47Ω電阻上引起的電壓降，加之驅動脈沖只有5V，無法使IRF640快速導通，D極波形上就出現(xiàn)了圓角。短路47Ω電阻以后，脈沖上升速度加快，幅度略有增加，功耗自然就大幅度下降了。

一般電源或背光芯片驅動場效應管的脈沖幅度約為10V左右，可以使開關管迅速導通，而MP3389脈沖輸出幅度僅為5V。查看資料發(fā)現(xiàn)，MP3389的②腳vCC工作電壓在5.5V~28V之間，芯片內(nèi)部只有一個5V基準電壓，并沒有升壓電路，據(jù)此可以認為輸出脈沖5V是正常的。綜上所述，對于輸出低驅動電壓的恒流芯片而言，其外接開關管應選擇在較低的vGS電壓下仍然有較小的導通電阻的場效應管，如AOD256在VGS電壓從4.5V升至10V時，其導通電阻變化并不大，而IRF640的變化就接近10倍。另外，場效應管的開啟電壓VGS (th)(即場效應管的G和S極間加上多少電壓，管子才開始導通)，也可以作為參考指標:AOD256為2.8V，而IRF640為4V，可以看出，前者在VGS電壓為4.5V時，已經(jīng)充分導通，而后者還處于淺導通狀態(tài)，其導通電阻(RDS)要比充分導通時大許多。

提示:1.場效應管的導通電阻和管子的耐壓有關，耐壓越高，導通電阻越大，流過相同電流時的功耗也就越大，所以代換時不能一味選擇高耐壓的管子。

2.高電壓的肖特基二極管較易擊穿，本例用普通3A快恢復二極管代替，管子本身熱量并不高(LED背光工作電流一般不會超過500mA)，對整個升壓電路效率稍有影響，但可靠性比較高。在圖1中，兩只并聯(lián)的0.17Ω電阻是背光過流取樣電阻，當電阻兩端電壓達到Q1的b-e結導通電壓時，50V電壓通過Q1和電阻R(沒有安裝此電阻)使MP3389的②腳電壓升高。

MP3389的2腳是外部電壓檢測端，當該腳電壓小于0.07V或大于1.23V時，芯片都要進入保護狀態(tài)。由于R沒有安裝，過流保護并沒有起作用。另外，從過流保護取樣電阻的阻值來看，只有電流達到七八安培時，Q1才會導通，而此時估計兩只0.17Ω電阻早已經(jīng)燒壞了，因此筆者認為這兩只0.17Ω電阻只起到了保險電阻的作用。拆除Q1，用一只1A保險絲代替兩只并聯(lián)的0.17Ω電阻。為了便于檢修時參考，特附上MP3389引腳功能與實測電壓，如表1所示。