电视机课件第14章

第14章彩色电视机开关电源电路 第14章彩色电视机开关电源电路 14.1开关稳压电源开关稳压电源 14.2并联自激式开关稳压电源并联自激式开关稳压电源 14.3串联调宽式开关稳压电源串联调宽式开关稳压电源 14.4开关电源的检修程序开关电源的检修程序 本章小结本章小结 思考与习题思考与习题 第14章彩色电视机开关电源电路 14.1开关稳压电源开关稳压电源14.1.1开关稳压电源的电路结构开关稳压电源的电路结构开关稳压电源的基本结构框图如图14-1(a)所示，有关电压的波形如图14-1(b)所示。该电路将220 V电网电压直接整流滤波得到直流电压Ui，再加至开关调整管。开关调整管工作在开关状态，输出脉冲电压Uk，再经换能器滤波获得平滑的直流电压。调整Uk脉宽TON与周期T的比例可实现稳压控制。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-1开关稳压电源结构与电压波形(a)结构框图；(b)电压波形第14章彩色电视机开关电源电路 14.1.2开关稳压电源的基本原理开关稳压电源的基本原理1.串联式开关稳压电源串联式开关稳压电源图14-2所示是串联式开关稳压电源的基本电路。220 V电网电压经VD1整流，C1滤波，得到直流电压Ui，加至开关调整管V，V在控制电路作用下处于开关状态。当V饱和导通时，由于有储能电感L的存在，Ice线性增加，Ice给负载RL供电，给C2滤波电容充电，同时在L中储能。当V截止时，L产生左负右正的感应电动势，使续流二极管VD2导通，并给RL供电，给C2充电，充电电流为ID。C2有平滑输出电压的作用，VD2有延续电流的作用。输出电压变化时，控制电路自动调整开关调整管导通时间与周期的比例，从而达到稳压输出的目的。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-2串联式开关稳压电源的基本电路第14章彩色电视机开关电源电路 2.并联式开关稳压电源并联式开关稳压电源图14-3所示是并联式开关稳压电源的基本电路。直流电压Ui加至开关调整管V，V工作在开关状态。当V饱和导通时，Ui经V对储能电感L充电储能，充电电流Ice按线性规律增加。当V截止时，L产生上负下正的感应电动势，使续流二极管VD2导通，并给RL供电，给C2充电。当V再饱和导通时，C2给RL供电。C2有平滑输出电压的作用。输出电压变化时，控制电路能自动调整开关调整管导通时间与变化周期的比例，达到稳压输出的目的。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-3并联式开关稳压电源的基本电路第14章彩色电视机开关电源电路 14.1.3开关稳压电源的类型开关稳压电源的类型1.按负载与储能电感的连接方式划分按负载与储能电感的连接方式划分按负载RL与储能电感的连接方式不同，开关稳压电源分为串联型和并联型，分别如图14-2和图14-3所示。第14章彩色电视机开关电源电路 串联型开关电源与并联型开关电源相比，其工作原理基本相同。串联型开关电源具有内阻小且稳压性能好(因整个周期内都对C2充电)，对开关调整管的最大集电极电流与c、e极间耐压要求低(因V与L串联后还与RL串联)，对电网电源的高频串扰小(因开关电压低)，电路简单易调整等优点；其缺点是当开关调整管击穿短路后，Ui直接加至负载，使RL两端电压升高，造成元器件损坏。可以用一个变压器初级绕组代替储能电感L，变压器次级加脉冲整流滤波电路产生辅助电源。对于串联型开关稳压电源，其辅助电源的负载不能太大，而且当主电源负载(行扫描电路)因故障断开时，辅助电源也无输出，但对于并联型开关稳压电源，其辅助电源的负载可以较大。第14章彩色电视机开关电源电路 并联型开关电源与串联型开关电源因主电源负载RL接地端会与电网火线相接而使机板带电，但并联型开关电源中储能电感L换成变压器后，形成变压器耦合式的开关电源(如图14-4所示)，可很好地用变压器将电路与电网电源隔离，使机板上除与变压器初级相联的电路外，其余电路均与电网电源隔离。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-4变压器耦合式开关电源第14章彩色电视机开关电源电路 2.按控制方式划分按控制方式划分开关电源输出电压的调整是通过改变开关调整管导通时间与导通截止变化周期的比值来实现的，也可以说是通过改变加至开关调整管基极脉冲信号的脉宽TON与周期T的比值来实现的，见图14-5。输出的直流电压Uo与输入的直流电压Ui的关系为 第14章彩色电视机开关电源电路 可见，调整输出电压的控制方式有两种：固定频率调宽式，使加至开关调整管基极的脉冲频率(或周期)不变，通过改变脉冲宽度TON来调整输出电压Uo，TON越大(T一定)则Uo越高，如图14-5(a)所示；固定脉宽调频式，使加至开关调整管基极的脉冲宽度不变，通过改变脉冲频率(或周期T来调整输出电压Uo，T越小(TON一定)则Uo越高，如图14-5(b)所示。目前采用较多的是固定频率调宽式(简称调宽式)开关电源。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-5固定频率调宽式与固定脉宽调频式波形图(a)固定频率调宽式；(b)固定脉宽调频式第14章彩色电视机开关电源电路 3.按激励方式划分按激励方式划分(1)自激式：由开关调整管与正反馈电路形成间歇振荡器产生脉冲电压，加至开关调整管基极，使它饱和、截止的方式。(2)它激式：除开机后一小段启动时间(这时由正反馈电路使开关调整管自激)外，其他时间靠外来脉冲信号(通常为行逆程脉冲)使开关调整管饱和截止的方式。第14章彩色电视机开关电源电路 14.1.4减少开关电源干扰的方法减少开关电源干扰的方法开关电源工作在较高频率的开关状态，工作电流变化急剧，开关脉冲前沿陡，谐波多，所以会产生较大的干扰。干扰信号串入公共通道会使屏幕产生垂直干扰条，使图像质量下降，而且还会串入电网，影响其他电视机的正常接收。通常在电视机中可采取以下措施减小这种干扰：(1)合理设计，走线宽而短，开关元件引脚套磁环，以减小对外辐射。(2)在整流二极管两端并接缓冲电容器以使二极管两端电压变化平滑，在开关管回路中串入小电感或小电阻，以减小脉冲跳变产生的感应电动势，目的是为了减小对外辐射。第14章彩色电视机开关电源电路(3)在电网电压输入处加高频滤波电路，以防高频干扰的串入与串出。(4)用高频特性好的电容器做旁路电容，在电解旁路电容两端并接高频旁路小电容，以利于高频干扰的旁路。第14章彩色电视机开关电源电路 14.2并联自激式开关稳压电源并联自激式开关稳压电源康佳KKT953P型彩色电视机采用并联自激式开关稳压电源，其电路如图14-6所示，组成框图如图14-7所示。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-6康佳KKT953P型彩色电视机的并联自激式开关稳压电源电路 第14章彩色电视机开关电源电路 图14-7康佳KKT953P型彩色电视机的并联自激式开关稳压电源组成框图第14章彩色电视机开关电源电路 14.2.1整流、滤波与自动消磁电路整流、滤波与自动消磁电路220 V交流电压经电源开关S401、保险丝F401、C414、C415、R405及互感滤波器L401滤除市电电网中的高频干扰后，经限流电阻R404加至桥式整流器BR401的交流输入端。由BR401输出的直流电压经第二级互感滤波器L402、C417滤波后，得到300 V左右的直流电压，送到自激振荡电路，变换成电路所需的各种低压电源。自动消磁电路由消磁线圈L423和正温度系数热敏电阻RT401组成。开机后，由于正温度系数热敏电阻的作用，流过消磁线圈L423的交流电流由大迅速变小，从而产生由强到弱迅速变化的磁场，达到消磁的目的。第14章彩色电视机开关电源电路 14.2.2自激振荡电路自激振荡电路见图14-6，经整流、滤波后得到的300 V直流电压，分两路输出：一路通过开关变压器T402初级绕组 10 12 加到开关管V404集电极；另一路通过启动电阻R414R416限流，使V404导通。V404导通后，其集电极电流在T402初级绕组上产生感应电动势，T402正反馈绕组脚被感应正脉冲电压，通过C420、R418、C413送入开关管V404的基极，使V404因正反馈雪崩过程而迅速进入饱和状态。第14章彩色电视机开关电源电路 V404饱和导通后，开关变压器T402因次级绕组所接的整流二极管截止而储能,同时正反馈绕组上的脉冲电压对C420充电，使V404基极电位逐渐下降，导致V404退出饱和。V404退出饱和状态后，其集电极电流开始下降，T402各个绕组的电动势反相。因此，T402脚的脉冲电压与C420所充的电压叠加后，使V404迅速截止。第14章彩色电视机开关电源电路 V404截止后，C420经T402的脚、脚、VD408、R418构成放电回路，以便在下一个振荡周期时为V404再次提供导通回路，同时开关变压器T402存储的能量向负载及滤波电容释放。当T402储能释到一定值时，T402初级绕组产生一个反相的电动势以阻止电流的急剧下降，因此正反馈绕组脚的脉冲电压使V404又重新导通，由此形成了自激振荡。开关管V404集电极所接C421、R420、VD407的作用是吸收开关管截止时产生的尖峰高压，防止V404被二次击穿。第14章彩色电视机开关电源电路 14.2.3稳压调节电路稳压调节电路见图14-6，当市电电压升高或负载变轻，引起输出端电压升高的同时，取样绕组脚上的脉冲电压相应升高,经VD406整流，在滤波电容C416两端产生的误差取样负电压随之升高。C416两端的负压经R407、RP401、R408分压后，送入误差取样放大管V401的基极，V401发射极接有稳压管VD405，使V401的发射极电压稳定不变。当V401的基极的负压升高后，流过V401的电流增大，使V401导通程度加强，同时使V402的导通程度加强，引起V403的导通程度加强，对V404分流加大，导致V404截止时间被延长。T402因V404的饱和导通期缩短而储能下降，输出端电压恢复到规定电压值。第14章彩色电视机开关电源电路 当输出电压降低时，稳压调节过程与上述过程相反，最终使输出端电压升高到稳定值。第14章彩色电视机开关电源电路 14.2.4待机控制电路待机控制电路待机状态下，微处理器N601电源控制端脚为0 V低电平，V610截止。此时，光电耦合器N402因有导通电压而发光，光敏管因光照而导通。因此，300 V电压通过R414、R415、R447光敏管c、e结，使V403饱和导通，进而使V404因基极被短路而截止，主电源电路停止工作。同时，待机指示灯VD628因有导通电压而发光，表明整机处于待机状态。待机状态下，按下遥控器的“电源”键，则进入开机状态。此时微处理器N101电源控制端脚输出5 V高电平，使V610导通。光耦N402截止，主电源电路进入工作状态，整机进入收视状态，同时待机指示灯VD624熄灭。第14章彩色电视机开关电源电路 14.2.5保护电路保护电路该并联自激式开关稳压电源的保护电路主要有+B电源过压保护与显像管束电流过流保护两种。1.显像管束电流过流保护显像管束电流过流保护为了防止亮度电路、显像管管座及视放输出电路供电异常而引起显像管束电流过流，给显像管、行输出变压器等元器件带来危害，设置了显像管束电流过流保护电路。第14章彩色电视机开关电源电路 见图14-6，在显像管束电流正常时，V305导通。此时112 V电源经R365、R366R367分压限流后电压低于9.4 V，VD301、V612截止，对主电源电路的正常工作没有任何影响。一旦显像管束电流过流并超过1.4 mA时，电子束过流检测端电压降低，使V305截止。此时，112 V电源经R365、R366分压限流后的电压超过20 V，所以VD301、V612导通，进而使N402内的发光管因有导通电压而发光，光敏管因有光照而导通，主电源电路停止工作，避免了故障范围的扩大。第14章彩色电视机开关电源电路 2.+B电源过压保护电源过压保护当稳压调节电路异常，引起+B(112 V)超过130 V时，经R365、R366、R367取样后的电压升高，使VD301、V612导通。12 V电源通过R687、R688、VD629使N402内的发光管有导通电压而发光，光敏管因有光照而导通，进而使开关电源处于保护性待机状态，从而避免了对负载元件及开关管V404的危害。第14章彩色电视机开关电源电路 14.3串联调宽式开关稳压电源串联调宽式开关稳压电源牡丹牌TC483P型彩色电视机采用串联调宽式开关稳压电源，其电路如图14-8所示，组成框图如图14-9所示。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-8牡丹TC483P型彩色电视机的串联调宽式开关稳压电源电路第14章彩色电视机开关电源电路 图14-9牡丹TC483P型彩色电视机的串联调宽式开关稳压电源组成框图第14章彩色电视机开关电源电路 14.3.1整流、滤波和自动消磁电路整流、滤波和自动消磁电路见图14-8，220 V交流电压经C801、C802、L801组成的高频干扰抑制电路后，加至VD801、VD802组成的桥式整流电路进行整流，再经C807滤波，得到直流电压Ui，加至脉冲变压器T801初级。VD811是压敏电阻，可将整流输出的直流电压控制在一定范围内。VD809是正温度系数热敏电阻，L810是消磁线圈，它们组成自动消磁电路。14.3.2自激振荡过程自激振荡过程开关调整管V801、脉冲变压器T801、电容C810、续流二极管VD805等组成脉冲间歇振荡电路，如图14-10所示。图中Rk为V802 c、e极间等效电阻。振荡过程如下。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-10脉冲间歇振荡电路第14章彩色电视机开关电源电路 1.脉冲前沿阶段脉冲前沿阶段直流电压Ui经P1P2绕组加至V801集电极，同时Ui经R803给V801基极提供偏流，使V801处于放大状态。V801基极电流Ib1增加，引起V801集电极电流Ic1增加。Ic1流过P1P2绕组，产生左正右负的感应电动势e0，F2F3绕组产生左正右负的感应电压e1，使V801发射结两端电压Ube增加，因而形成正反馈 Ib1Ic1e0 (左正右负)e1(左正右负)UbUbe使V801迅速饱和，进入脉冲平顶阶段。第14章彩色电视机开关电源电路 2.脉冲平顶阶段脉冲平顶阶段V801饱和后，Ic1对C814充电，Ic1按线性规律增加，T801储存电能，同时e1经C801、R806、rbe1Rk对C801充电。随着充电进行，Ib1逐渐减小，当Ib1Ic1/时,V801进入放大状态，此后脉冲进入后沿阶段，充电时间常数充=C801(R806+rbe1 Rk)，因此有Rk充平顶时间脉宽TONUo第14章彩色电视机开关电源电路 3.脉冲后沿阶段脉冲后沿阶段V801处于放大状态，Ib1的减小又引起正反馈 Ib1Ic1e0(左负右正)e1(左负右正)UbUbe使V801迅速截止，进入脉冲间歇阶段。第14章彩色电视机开关电源电路 4.脉冲间歇阶段脉冲间歇阶段V801截止后，F1F3绕组感应电压e2(左负右正)经VD805、L802给C814充电，给负载RL供电。L802对输出电流有平滑作用，而且可减小对外辐射干扰。同时，C810经过R806与Rk、F2、F3绕组放电。随着放电的进行，Ub逐渐上升，Ib1增加，当Ib1Ic1/时，V801又进入放大状态，脉冲又进入前沿阶段，如此周而复始。正常工作时，是用行逆程脉冲经C813、R817控制V801由截止进入放大状态的时间，使振荡频率为行频，因行频较稳定，从而可稳定输出电压。第14章彩色电视机开关电源电路 14.3.3稳压调节电路稳压调节电路参看图14-8，电阻R809与稳压二极管VD807组成基准电压电路，使比较放大管V803发射极电位Ue3固定。电阻R810R812组成取样电路。当输出电压Uo增加时，V803基极电位Ub3上升，因Ue3固定，所以V803发射结电压Ube3增加，V803基极电流Ib3上升，集电极电流Ic3上升，调宽管V802基极电流Ib2增加，使V802 c、e极间电阻Rk减小，从而实现输出电压的稳定。稳压的过程为UoUb3(因Ue3不变)Ube3Ib3Ic3Ib2Rk充脉宽Uo第14章彩色电视机开关电源电路 14.3.4脉冲整流滤波电路与保护电路脉冲整流滤波电路与保护电路参看图14-8，二极管VD803、VD804将T801脉冲变压器S2S1、S3S1绕组输出的脉冲信号整流，得到稳定的直流+57 V和+16 V电压。C808、C809是整流滤波电容。电容C816、C817可使整流二极管两端的高频电压变化缓慢，从而减少开关信号的干扰，电感L803也有减少开关信号干扰的作用。稳压二极管VD812用来防止直流电压E2超过+16 V。当E2超过+16 V时，VD812导通，使V803基极电位上升，从而使输出电压下降。晶闸管V804与电容C818、电阻R819、电感L804组成过压保护电路，当输出电压过高超出规定值时，V804内的稳压二极管(如图14-11)VDZ击穿，在R819两端产生正极性脉冲，触发晶闸管V804使之导通。V804导通使直流电压E1对地短路，强迫开关稳压电源停止工作，起到过压保护的作用。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-11过压保护电路第14章彩色电视机开关电源电路 14.3.5元器件损坏后的故障现象分析元器件损坏后的故障现象分析参见图14-8。(1)F801开路，2 A电源保险丝断开，使220 V交流电压无法加至开关稳压电源，无直流电压输出，整机不工作，造成无光栅无伴音故障现象。(2)R806开路，使充放电回路断开，间歇振荡电路不工作，无直流电压输出，造成无光栅无伴音故障现象。(3)R805开路，+57 V稳压直流电压消失，该电压是供给场输出电路的，所以无场输出，造成有伴音、水平一条亮线的故障现象。(4)R817开路，行逆程脉冲无法加至开关调整管基极，使振荡频率偏低而且不稳定，所以电路会产生“吱吱”的行频叫声，而且图像大小会变化。第14章彩色电视机开关电源电路 14.4开关电源的检修程序开关电源的检修程序14.4.1检测要点检测要点如果经过检测，开关电源的输入电压正常，那么能否输出直流电压的关键就在于开关管能否进入开关状态，间歇振荡器是否起振。要保证振荡器正常起振，应重点检测以下电路。1.使振荡器起振的重点检测电路使振荡器起振的重点检测电路(1)启动电路是否正常。(2)正反馈电路中有无断路或短路。(3)稳压电路是否有故障，必要时可暂时截断稳压电路，使振荡器起振。(4)保护电路是否有故障，必要时可暂时截断保护电路。第14章彩色电视机开关电源电路 2.检查振荡器是否起振的方法检查振荡器是否起振的方法开关电源中振荡器的振荡频率有10 kHz、15.625 kHz、30 kHz、5065 kHz等，开关管工作在高频开关状态，可用以下几种方法判断其是否起振。(1)用直流电压检测法，检测开关管基极有无负电压，判断其是否进入开关状态(类似于对行输出管工作状态的判断)。(2)用“dB”电压检测法，检测开关管基极和集电极有无开关脉冲信号。(3)用示波器检测开关管基极和集电极的脉冲波形。第14章彩色电视机开关电源电路 14.4.2一般检测流程一般检测流程在彩色电视机中，开关电源的故障往往造成无图像、无光栅、无伴音的“三无”故障现象，它们的一般检测流程如图14-12所示。第14章彩色电视机开关电源电路 图14-12开关电源的一般检测流程第14章彩色电视机开关电源电路 本章小结本章小结1.开关稳压电源的主要特点是：功耗小、效率高、温升少、重量轻、体积小、稳压范围宽、用行频脉冲作开关信号。2.开关稳压电源按负载与储能电感的联接方式可分为串联式和并联式，按控制方式可分为固定频率调宽式和固定脉宽调频式，按激励方式可分为自激式和它激式。3.开关电源能否输出直流电压的关键就在于开关管能否进入开关状态，间歇振荡器是否起振。第14章彩色电视机开关电源电路 思思 考考 与与 习习 题题1.开关稳压电源主要由哪几部分组成？2.并联式开关稳压电源与串联式开关稳压电源相比有哪些优点？3.开关稳压电源有几种类型？4.要减少开关稳压电源的对外干扰，应采取哪些措施？5.检修电视机的开关电源时，最好在开关电源的交流输入端接一个11的隔离变压器，原因是什么？6.简述康佳KKT953P型彩色电视机开关稳压电源的稳压调节过程以及自激振荡过程。7.简述牡丹牌TC483P型彩色电视机开关稳压电源的稳压调节过程以及自激振荡过程。