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第九章 开关稳压电源 电源是电视机工作的动力源泉，是整机正常工作不可缺少的一部分，常见的有串联型稳压电源和开关稳压电源两种。下面，本章将对电源的工作原理进行系统地介绍。 9.1 电 源 概 述 9.1.1 串联型稳压电源 串联型稳压电源是靠改变调整管的集电极与发射极之间的压降实现稳压的（相当于电路中串接了一个可变的降压电阻）。由于这种电源的调整管工作在放大状态，全部电流都要通过调整管，因此，串联型稳压电源的功率消耗大、效率低、可靠性差、稳压范围窄，只在黑白电视机和早期的彩电中用得较多。串联型稳压电源电路组成框图如下：如图 9 － 1 所示，交流市电经过变压器降压，然后经整流滤波电路的整流滤波，将交流电压变为脉动的直流电压，脉动的直流电压经过调整管的调整，从发射极输出，供给负载以能量。在交流市电或负载变化时，此电路还有一定的自动调节能力，即当交流市电（在允许范围内）升高或负载变轻时，调整管输出电压会相应地升高，此升高的电压经过取样，得到相对于正常电压的变化电压，变化电压与基准电压比较，得到误差电压，误差电压经过放大，控制调整管的导通程度，相当于调整可变降压电阻的阻值，使调整管的输出电压降低，得到相对稳定的输出电压，反之，当输入交流市电变低或负载变重时，经过取样放大控制调整管的输出，使调整管的输出电压升高到正常允许值。 9.1.2 开关稳压电源 70 年代，随着开关稳压电源技术的飞速发展，开关稳压电源的优点日益突出，并逐步取代了传统的串联型稳压电源。开关稳压电源采用直流到直流的变换方式，且输出直流电压与一个周期内开关的通断时间成比例。如果输入与输出部分需要隔离时，那么可以采用高频脉冲变压器实现隔离；如果输入电压或负载变化时，为使输出电压基本恒定，那么可以采用 PWM 调制方式；如果纹波电压与纹波电流相同时，开关频率越高，磁性器件和纹波滤波电容就越小，那么开关稳压电源就可以实现小型化和轻量化。 1 、串联型开关稳压电源 串联型开关稳压电源：它是一种功率开关管与输入电压和输出负载之间成串联关系的开关稳压电源。串联型开关稳压电源电路组成框图如下：如图 9 － 2 所示，当功率开关管 Q 的基极输入正的控制脉冲时，开关管 Q 导通，二极管 D1 由于反偏而截止，电感 L 上的电流接近线性增长，电感 L 上感应到电动势，其感应电动势为左正右负，电感 L 储存能量，此时开关管 Q 导通，其管压降很小，续流二极管 D1 一直处于截止；当开关管 Q 的基极输入负的控制脉冲时，开关管 Q 截止，这时电感 L 中电流不能突变，于是感应电动势反转，变为左负右正，此感应电动势经整流二极管 D2 整流、滤波电容 C2 滤波，得到一个直流电压，此直流电压经负载 RL 到 D1 ， D1 导通，电感 L 中储存的能量因此被释放。当输入的交流市电在允许范围内升高或负载变轻时，电感 L 上的能量经 D2 整流、 C2 滤波得到的电压会相应地升高，此电压经取样电路取样，得到相对于正常电压的变化电压，此变化电压经比较放大器的比较放大，得到误差电压，用于控制开关管 Q 的导通时间与工作周期之比（占空比），从而使输出电压降低到正常值；反之，当输入电压降低或负载加重时，经取样放大，控制开关管 Q 的占空比，使输出电压升高到正常值。 2 、并联型开关稳压电源 并联型开关稳压电源：它是一种功率开关管与输入电压和输出负载之间成并联关系的开关稳压电源。并联型开关稳压电源电路组成框图如下：如图 9 － 3 所示，当功率开关管 Q 的基极输入正的控制脉冲时，开关管 Q 导通，二极管 D1 反偏而截止，电感 L 上的电流呈线性增长而储存能量，其感应电动势为上正下负，此时二极管 D2 截止；当开关管 Q 的基极输入负的控制脉冲时，开关管 Q 截止，由于电感 L 中的电流不能突变，其感应电动势反转，变为上负下正，此时续流二极管 D1 导通，经二极管 D2 整流、电容 C2 滤波的直流电压加在负载 RL 上，电感 L 上的能量因此被释放。当输入的交流市电在允许范围内升高或负载变轻时，电感 L 上的能量经 D2 整流、 C2 滤波，得到的电压会相应地升高，此升高的电压经取样电路取样，得到相对于正常电压的变化电压，此变化电压经过比较放大器的比较放大，得到误差电压，送入脉冲宽度调制电路，用于控制开关管 Q 的占空比，使输出电压降低到正常值；反之，当输入电压降低或负载加重时，经取样放大和脉冲宽度调制电路，控制开关管 Q 的占空比，使输出电压升高到正常值。 3 、变压器耦合并联型开关电源 变压器耦合并联型开关稳压电源：利用变压器原理得到供电电压并实现电源地和主板地隔离的开关稳压电源。变压器耦合并联型开关稳压电源原理框图如下：如图 9 － 4 所示，当开关管 Q 的基极输入正的控制脉冲时，开关管 Q 导通，脉冲开关变压器通过电流，初级绕组 L1 感应到电动势，初级绕组储存能量；当开关管 Q 的基极得到负的控制脉冲时，开关管 Q 截止，初级绕组 L1 存储的能量开始释放， L2 感应到电动势，此电动势经 D 整流、 C2 滤波，得到电压 Uo ，用于给负载提供能量。当输入的交流市电在允许范围内升高或负载变轻时， L2 的感应电动势经 D2 整流、 C2 滤波得到相应升高的电压，此升高的电压经取样和误差比较放大，得到误差电压，误差电压经过脉宽调制电路，控制开关管 Q 的占空比，使输出电压降低到正常值；反之 , 当输入的交流市电降低或负载变重时，经取样和误差比较放大，控制开关管 Q 的占空比，使输出电压升高到正常值。 八十年代，开关频率高频化对开关稳压电源的小型化作用显著，但又带来了开关元件开关损耗的增加和变压器漏感引起开关浪涌电压的增加，为此专家提出在电流为零时进行通断工作的零电流开关 ZCS 方案、在电压为零时进行通断工作的零电压开关 ZVS 谐振型变换器方案和 ZVS 准谐振变换器方案，但这些方案会带来很高的反峰电压，为了解决此问题，又提出了“软开关”技术的设想；由于电源采用了电磁变压器，集肤效应和邻近效应导致铜损太大和漏磁增多，因此开关频率很难达到兆赫级，后来有专家提出了采用压电变压器（利用振动来传送能量）的方案，其效率达到 90 ％以上，已经接近实用化。 电源的主流是 TRC 控制变换型开关稳压电源，常用的有 PWM （脉冲宽度调制）、 PFM （脉冲频率调制）和混合型调制三种，最盛行 PWM 方式，其优点有：体积小、重量轻、效率高、适应性强、可防止过压危害、突然停电时输出电压保持时间长，缺点有：电路复杂、输出纹波大、动态响应差。 目前，各国正在努力开发新器件、新材料和改进装连方法，进一步提高效率、缩小体积、降低成本，以解决开关稳压电源面临的环境适配性、人类安全适配性等新课题。9.2 创维 21 寸开关稳压电源典型电路原理 创维 21 寸开关稳压电源电路原理图如下：9.2.1 振荡过程 如图 9 － 5 所示，当按下电源开关时，交流市电从电源插头进入本机，经过电源开关和保险丝，送到 C601 、 L601 和 C602 组成的低通滤波器，低通滤波的电压经过 R601 ，送到 D601 、 C604 、 C605 、 C606 和 C607 组成的桥式整流滤波电路，交流电压变成约 300V 左右的脉动的直流电压， 300V 脉动的直流电压分两路送到后级电路：一路经过起动电阻 R616 降压，送到 Q604 的基极，一路经过脉冲开关变压器 T601 的初级绕组 I （ 1 － 2 ），送到 Q604 的集电极，由于 Q601 基极得到起动电压，集电极也得到供电，因此 Q601 开始导通， T601 的初级绕组 I 通过电流，初级绕组 I 感应到电动势，其感应电动势为上（ 1 ）正下（ 2 ）负，由于初级绕组感应到电动势，因此反馈绕组 II 也感应到电动势，其感应电动势是下（ 4 ）正上（ 3 ）负，此感应电动势加到 Q604 的基极，使 Q604 的导通程度加强，初级绕组感应到的电动势也加强，反馈绕组感应到的电动势也加强，反馈绕组感应的电动势又叠加到 Q604 的基极使 Q604 的导通程度进一步加强，这样初级绕组感应的电动势也更进一步加强，反馈绕组感应的电动势也更进一步加强，于是 Q604 的导通程度更进一步加强，如此循环往复，形成一个强烈的正反馈，此雪崩式的正反馈迅速地使 Q604 饱和，此时初级绕组的电流不再变化，初级绕组的感应电动势开始反转，其感应电动势变为上负下正，反馈绕组的感应电动势相应地变为上正下负，反馈绕组感应的电动势经过 D601 、 D602 、 C611 和 R613 组成的倍压整流电路的整流，得到的电压给 C610 充电，此充电电压使得 Q604 的基极电压下降， Q604 的导通程度变浅，于是又会形成一个强烈的正反馈，此强烈的正反馈使得 Q604 迅速截止，紧接着， 300V 直流电压又从两路加到 Q604 的基极和集电极，使得 Q604 又开始导通，继而又会重复上述过程，如此循环往复，开关稳压电源电路得以持续不断地工作。 9.2.2 稳压过程 当交流市电在允许范围内升高或负载变轻时，取样绕组 III 得到与之成比例的感应电压，此感应电压经 D602 整流、 C609 滤波，得到成比例升高的直流电压，此电压经 R605 、 VR601 和 R606 组成的取样电路的取样，得到取样电压，取样电压被送到取样放大管 Q601 的基极，由于 Q601 的发射极是一个稳定的电压，因此 Q601 的集电极得到一个能反映与正常电压之间差别的误差电压，放大的误差电压经 R609 和 R610 的分压，得到的电压被送到 Q602 和 Q603 组成的类可控硅电路，通过类可控硅电路调整 C610 的充放电，进而控制开关管 Q604 的占空比，使开关管的导通时间相应地变短，脉冲开关变压器的初级绕组感应的电动势相应地变弱，初级绕组储存的能量相应地变少，次级绕组感应的电动势相应地变弱，储存的能量也相应地变少， D602 整流、 C616 滤波输出的电压也相应地降低到正常值。 当交流市电在允许范围内降低或负载变重时，取样绕组 III 得到与之成比例降低的感应电压，此感应电压经 D602 整流、 C609 滤波， R605 、 VR601 和 R606 组成的取样电路的取样，得到取样电压，取样电压经 Q601 的放大和 R609 、 R610 的分压，送到 Q602 和 Q603 ，控制 C610 的充放电，进而控制开关管 Q604 的占空比，使开关管的导通时间相应地变短，脉冲开关变压器的初级绕组感应的电动势相应地变强，初级绕组储存的能量相应地变多，次级绕组感应的电动势相应地变强，储存的能量也相应地变多， D602 整流、 C616 滤波输出的电压也相应地升高到正常值。 9.2.3 过压保护 当市电电压升高并超过一定值时，脉冲开关变压器的初级绕组在开关管导通期间会感应到相应异常升高的电压，取样绕组也会从初级绕组上感应到相应升高的电压，取样绕组的感应电压经过误差取样放大电路的误差取样放大、 R609 和 R610 的分压，得到一个相应升高的电压，此异常升高的电压会击穿稳压二极管 ZD601 ，使 Q602 的基极变成低电平，于是 Q602 饱和导通， Q603 也饱和导通， Q603 控制 C610 的充放电，使开关管 Q604 的导通程度非常浅、通过的电流非常小，从而起到保护开关管的作用，同时，次级绕组感应的电压非常低，次级绕组的负载不会由于电压过高而损坏，从而起到保护负载的作用。 9.2.4 过流保护 当由于某些原因引起通过开关管的电流过大时，此较大的电流通过 R614 、 R603 ，会在 R603 两端形成上负下正的电动势， R603 上端负的电动势首先经过 R604 、 C608 组成的微分电路的微分，然后与误差取样放大电路输出的误差电压进行叠加，加在 Q602 的基极，经过 Q602 、 Q603 组成的类可控硅电路的控制，使得开关管 Q604 的导通程度变浅，开关管通过的电流减小，从而起到过流保护的作用。 9.2.5 消磁电路 当按下电源开关时，交流市电依次经过热敏电阻 TH601 、插座 CN602 、消磁线圈 L601 ，形成电流回路，产生电流。在开机瞬间，热敏电阻的阻值非常小，再加上消磁线圈 L601 的阻值也很小，也就是说，整个消磁电路的内阻很小，这样消磁电路通过的电流会很大，此较大的电流通过消磁线圈会使之产生很强的磁场，此强磁场使显像管的磁粉分布均匀，从而消除显像管上的剩磁；在消磁电路通过大电流时，正温度系数的热敏电阻的阻值会迅速变大到可以看作无穷大，这样消磁电路的等效内阻也可以看作无穷大，即认为消磁电路没有电流通过，消磁线圈没有电流通过，即消磁线圈不会产生磁场，从而对显像管磁粉的分布不产生影响，保证电视的正常收看。 9.2.6 待机控制电路 在正常开机时， CPU 送给 Q607 基极一个高电平， Q607 导通， Q607 集电极低电平，相应地 Q606 的基极电压变低， Q606 导通， Q605 基极得到电压而导通，于是主电压通过 Q605 的 C － E 结，给行负载提供供电电压，从而实现开机；在待机时， CPU 送给 Q607 基极一个低电平， Q607 截止， Q607 集电极高电平，相应地 Q606 的基极电压升高， Q606 截止， Q605 基极因得不到电压而截止，主电压不能通过 Q605 送给负载，从而实现待机。 9.2.7 5V － 1 供电电路 当开关稳压电源电路正常工作后，脉冲开关变压器的 9 － 10 次级绕组（ V ）感应的电压经过 D608 整流、 C617 滤波，得到的电压经过 R627 限流，一路送到 Q609 的集电极，另一路经过 R628 限流 ZD604 、 D609 稳压，送到 Q609 的基极，于是 Q609 导通， Q609 发射极输出的电压经过 R213 限流、 ZD204 的 5.1V 稳压，得到 5.1V 。 9.3 创维 5D20 机芯开关稳压电源电路原理 9.3.1 达林顿管 D1640 介绍 1 ．达林顿管概述 达林顿管是将两只或更多只三极管的集电极接在一起，而将第一只三极管的发射极直接耦合到第二只三极管的基极，第二只三极管的发射极接第三只三极管的基极，依次类推，组成一个复合管。达林顿管的电流放大倍数为各三极管的放大倍数的乘积，在超过 2W 的达林顿管中，一般都有泄放电阻，以提高热稳定性和提高末级功率管的 C － E 结的压降，有些达林顿管的 C － E 结还并联有续流二极管（或叫阻尼二极管），在断电时，可以通过续流二极管将反向电动势泄放，以防止内部晶体管被击穿。 达林顿管内部结构图如下：如图 9 － 6 所示， D1640 是单晶硅 NPN 外延平面型达林顿管，它主要用于低频功率输出放大。实际上， D1640 是一个复合三极管，其中，三极管 Q1 的集电极与三极管 Q2 的集电极并联在一起，三极管 Q1 的发射极与三极管 Q2 的基极采用直接耦合， R 是泄放电阻， D2 是续流二极管，用于将反向电动势泄放，以保护内部的三极管。 2 ． D1640 绝对最大范围 （ Tc ＝ 25 ℃）
9.3.2 STR － S6709 介绍 STR － S6709 是一款日本三肯公司生产的开关稳压电源专用控制集成电路，它内部集成有振荡器、比较器、误差锁存器、预驱动、保护电路、第三代高压双极型大功率开关管等，其重要的系统参数（比如最大导通 ON 时间和关断 OFF 时间）在生产时就已固定，其中的保护电路有过压保护、过温度保护（在持续 8us 后即被锁定）、带延时的欠压切断保护。另外，此设备内部还有一个通用的三态电平抑制电路用于建立准谐振工作方式，抑制功能也可扩展用于触发 standby 模式工作方式。 1 ． STR － S6709 的绝对最大值
2 ． STR － S6709 的引脚功能及其在路参数
3 ． STR － S6709 各引脚功能及其动作说明 STR － S6709 内部组成框图如下：如图 9 － 7 所示，是 STR － S6709 内部组成框图，我将给大家介绍其引脚功能。 1 、 2 、 3 脚分别接功率开关管的集电极 C 、发射极 E 、基极 B 。 4 脚（ SINK 端子）是驱动电流反馈输入端。 5 脚（ DRIVE 端子）是驱动电流输出端。 6 脚（ OCP 端子）是过流检测输入端。它属于峰峰过流保护，采用了具有两个门阀值的滞回比较器。脉冲开关变压器感应到的电压经过 STR － S6709 的 6 脚外围电阻的分压，送到 STR － S6709 的 6 脚（内部接一个 OCP 比较器），与其内部基准电压进行比较，当输入的电压比基准电压高时，就会输出一个误差电压，此误差电压送到振荡器（ OSC ），控制振荡器的振荡状态，这样开关管将提前截止或失去驱动电流而停止工作。 7 脚（ F/B 端子）是定电压控制信号输入端，其内接的 RC 定时电路用于产生控制开关管导通和截止的脉冲信号，实现稳压功能。 当 STR － S6709 的 9 脚提供正常供电后，起动电路起动，振荡器振荡，振荡的信号经比例驱动电路驱动，送到开关管的基极，开关管具备工作条件后开始导通；这时 C2 被快速充电至 2.3V ， VIN 经 R1 给 C1 充电，稳压电源工作后， STR － S6709 的 7 脚也送入电压，此电压加速了 C1 的充电；当 C1 上的充电电压达到 0.75V 时，振荡电路的工作状态翻转，雪崩式的正反馈使开关管迅速地截止，接着 C1 通过内部电路迅速放电至 0V ，同时， C2 通过 R2 放电（取决于 R2 和 C2 确定的时间常数）；当 C2 上的电压降到约 1.0V 左右时，振荡器的工作状态再一次翻转为振荡状态，开关管再次导通，于是又重复上述工作过程。 STR － S6709 原理框图中， R1 、 C1 是决定开关管导通时间的条件之一， R2 、 C2 决定开关管的截止时间。 C1 的充电除与 9 脚供电有关外，还与 7 脚外围光耦提供的电流有关。当光耦送来的电流加大时， C1 的充电速度加快，这样开关管导通的时间变短，开关变压器初级绕组感应电动势相应地变弱，次级绕组感应到的电动势也很弱；当光耦送来的电流减小时， C1 的充电速度变慢，开关管导通的时间变长，初级绕组和次级绕组的感应电动势也很弱，也就是说，当 7 脚输入的电流加大时，次级绕组感应的电动势会降低。 STR － S6709 的稳压主要是通过 7 脚输入的电流大小来实现自动调节的，而光耦的电流又与误差检测放大电路有关。 8 脚（ INH 端子）是关断时间同步和锁存电路动作信号输入端，其内部有三个比较器，各比较器都有自己的门坎电压。当 8 脚输入的电压超过某个基准电压时，其相应的比较器会输出误差电压控制振荡器的振荡频率，进而控制开关管的占空比。 9 脚（ VIN 端子）是 STR － S6709 控制部分的供电，当 9 脚电压达到典型电压 8.0V 时，内部起动电路开始起动，振荡器开始振荡，开关稳压电源工作。要保证 STR － S6709 在一定范围内能正常工作，外围电路需要提供 200uA 以上的电流。 4 ． STR － S6709 的电气特性
9.3.3 创维 5D20 机芯开关稳压电源电路原理图 9.3.4 振荡过程 如图 9 － 8 所示，当按下电源开关后，交流电压经过电源插头、保险丝 F601 ，送到 C601 、 L602 、 C603 、 C604 、 L603 和 C607 组成的低通滤波网络滤除电网中的高次谐波成分（也防止电源电路产生高次谐波污染电网），低通滤波的交流电压分两路送到后级：一路经过 D620 桥式整流、 C612 滤波，得到 300V 脉动的直流电压， 300V 电压经过 T601 的 8—7 初级绕组和 FB601 ，送到 STR － S6709 的 1 脚内置开关管的集电极；另一路经过 D602 整流、 R609 降压、 C616 滤波，得到的直流电压被送到 STR － S6709 的 9 脚 VIN 引脚，当 VIN 引脚电压达到起动电压（典型 8V ）时， STR － S6709 内部起动电路起动，振荡器开始振荡，振荡产生的信号经比例驱动电路的比例驱动和 TR2 的射随放大，从 5 脚输出驱动信号，它经过 R614 、 D601 、 D605 、 C619 ，送到 STR—S6709 的 3 脚内置开关管的基极。于是内置开关管开始导通，开关变压器初、次级绕组感应到电动势。开关管导通时， VIN 通过 R1 对 C1 充电， C2 也被振荡电路快速充电至 2.3V ，稳压电源工作后， TLP621 内置光敏三极管通过的电流也会给 C1 充电。当 C1 充电至 0.75V 时，振荡器的状态翻转，开关管迅速地截止， C1 通过内部电路迅速放电至 0V ，同时 C2 通过 R2 放电（放电速度取决于 R2 和 C2 确定的时间常数），当 C2 上的电压降到约 1.0V 左右时，振荡器的工作状态再一次翻转为振荡状态，开关管再次导通，于是又进入下一个工作周期，如此循环往复，保证整机能够持续不断地工作。 需要说明的是，在开关管由导通变为截止时， 3—1 绕组和 2—3 绕组的感应电动势分别经 D604 、 C617 和 D608 、 C621 整流滤波，得到相应的直流电压 VIN1 和 VIN2 ，在 C616 放电至接近 9 脚最大停止电压之前使 9 脚得到持续供电（如果让 C616 放电完全，那么就可能出现能量不够而导致振荡器不正常停振），从而保证振荡能够持续下去。 9.3.5 稳压过程 当交流电压在允许范围内升高或主电压的负载变轻时，主电压输出会暂时性升高，它通过 SE140 误差取样放大，使 SE140 的 2 脚电压变低， TLP621 内置发光二极管的导通程度加深，发光强度加大， TLP621 内置光敏三极管的导通程度加深，通过的电流加大，此加大的电流送到 STR － S6709 的 7 脚，使其内部电容 C1 的充电速度加快，内置振荡器产生的信号使开关管的导通时间变短，开关变压器初级绕组上感应的电动势相应地变弱，次级绕组感应的电动势也相应地变弱，主电压的输出会下降到 140V ，从而实现稳压；当交流电压在允许范围内变低或主电压的负载变重时，主电压输出会暂时性变低，它经过 SE140 的误差取样放大和光耦的反馈，送到 7 脚的电流减小，电容 C1 的充电速度变慢，开关管的导通时间变长，初级绕组感应的电动势加强，主电压的输出会升高到 140V ，从而实现稳压。 9.3.6 准谐振工作方式 为了保证次级回路同步地工作，本机专门设计了 1 － 3 绕组、 D606 、 R612 、 R616 和 C618 组成的同步电路。在电源正常工作时， 1 － 3 绕组感应的电压经 D606 整流、 R612 和 R616 分压、 C618 滤波，得到一个直流电压，送到 STR － S6709 的 8 脚，当 C618 两端的电压超过典型值 1.4V （最大 2.0V ）时，内部比较器 2 输出一个误差电压，控制内部振荡器的振荡状态，从而保证次级绕组的放电时间同步于 8 脚的直流电压，实现准谐振工作方式。 9.3.7 宽电源电压自适应电路 为了提高对电网的适应能力，本机芯专门设计了 Q602 、 ZD601 、 R619 、 R620 、 C621 、 D608 和 2—3 绕组组成的宽电压自适应电路。当交流电压在允许范围内降低时，送给 STR － S6709 的 9 脚的电压和 C617 上的充电电压就可能不足以提供 STR － S6709 工作时需要的能量，此时 2 － 3 绕组的感应电压经 D608 整流、 C621 滤波，得到的直流电压经过 Q602 、 ZD601 、 R619 、 R620 调整，送给 STR － S6709 的 9 脚以持续供电，保证整机能正常工作。 9.3.8 保护功能 当 STR—S6709 的 9 脚得到一个超过 OVP 动作电压时，它起动过压保护电路，在过压持续 8us 之后，保护锁定电路锁定，强制振荡器停止振荡，从而实现过压保护。 当 STR—S6709 的 6 脚的峰值电压超过 1.0V 时，电源工作在准谐振状态；当 6 脚的峰值电压低于－ 1.0V 时，内部振荡器被迅速强制停振，从而实现过流保护。 当 STR—S6709 的基片温度超过 150 ℃时，过热保护电路起动，在过热持续 8us 之后，保护被锁定电路锁定，强制振荡器停止振荡，从而实现过热保护。 当 STR － S6709 的 8 脚的电压超过 0.75V 时，比较器 1 输出的误差电压使振荡器提前翻转，开关管提前截止而被保护；当 8 脚的电压超过 1.5V 时，比较器 2 输出的误差电压使振荡器更提前翻转，从而有效地保护开关管；当 8 脚的电压超过 5.1V 时，比较器 3 输出的误差电压经或门、锁存器，强制振荡器迅速地停振，从而更有效地保护开关管。 9.3.9 待机电路原理 当 CPU 的待机控制脚输出高电平时， Q901 基极高电平， Q901 集电极低电平， Q604 基极低电平， Q604 截止， Q604 集电极高电平， Q603 基极高电平， Q603 截止，待机电路不影响 TLP621 内置发光二极管两端的电压，从而实现正常开机。 当 CPU 的待机控制脚输出低电平时， Q901 基极低电平， Q901 集电极高电平， Q604 基极高电平， Q604 饱和导通， TLP621 内置发光二极管负极的电压被 D618 箝位在 1V 左右 （ D618 的压降约 0.7V ， Q604 饱和导通时 C － E 结压降约 0.3V ） ；同时， Q603 基极由于低电平而饱和导通， D610 整流 C643 滤波得到的电压经过 R626 、 Q603 的 E － C 结、 R629 、 D616 ，送到 TLP621 内置发光二极管正极。 TLP621 两端的电压差较大，发光二极管的导通程度较深、通过的电流较大、发光强度较大， TLP621 内置光敏三极管的导通程度较深、通过的电流较大，此电流送到 STR － S6709 的 7 脚，使 C1 的充电速度加快，振荡器迅速翻转，开关管截止，开关稳压电源迅速停止工作（负载在短时间内有电容提供持续供电）。一段时间之后， STR － S6709 的 9 脚得到供电，起动电路起动，振荡器振荡，开关管导通，开关稳压电源电路又开始工作，此时机器还处于待机状态， Q604 还饱和导通， TLP621 内置发光二极管两端的电压差仍然很大，于是又重复上述工作过程，使开关稳压电源电路迅速地停止工作，如此循环往复，开关稳压电源电路工作在间歇振荡状态，从而实现待机。 需要说明的是，在待机时， D612 整流、 C665 滤波，得到的直流电压比 5V 低很多，此电压不能使 CPU 正常工作；此时，由于 Q603 导通， Q603 集电极有 17V 电压，它经过 5V 稳压，给 CPU 提供供电电压，因此能确保 CPU 正常工作。 9.4 开关稳压电源故障检修 9.4.1 主电压无输出 基本思路：对于“主电压无输出”故障的检查，通常的办法是先判断是负载部分的故障还是电源部分的故障，然后再去检查相应部分电路的故障原因。如果是负载部分的故障，那么就按相应的办法检修负载；如果是电源部分的故障，那么就检修电源。当判断出是电源部分的故障时，技术人员通常会检查整流桥堆有无 300V 直流电压。如果没有 300V 直流电压，那么就检查电源插头到桥式整流滤波这一个回路的元件是否存在故障；如果确定有 300V 直流电压，那么就检查 STR － S6709 及其外围元件和主电压的反馈回路。 注意事项：在判断是负载部分的故障还是电源部分的故障时，有很多技术人员通过断开行负载（即悬空 L604 ）测量主电压来判断故障范围，即如果有主电压，就判断故障在负载部分；如果没有主电压，就判断故障在电源部分。当断开行负载测得没有主电压时，很多技术人员就会马上检查电源初级部分电路。上述操作看起来好像没有问题，实际上，这样做会很容易出现漏判和误判。假设主电压整流二极管 D609 完全击穿或缓冲电容 C625 完全击穿，不管是否断开负载，我们测得的结果肯定是主电压无输出，这是由于次级绕组感应的电压被 C627 交流短路到地了！另外，主电压整流回路开路也会引起本例类似的故障。很明显，对于此类故障，采用测电压的办法是很难一步到位地判断出故障的，因此，我建议大家在断开负载测量主电压之后，顺便测量一下 140V 滤波电容 C627 两端的在路阻值，然后根据在路阻值的大小定性地判断故障范围，即如果测得的阻值为 0 欧姆或很小，那么可以很快判断出是元件击穿的故障；如果测得的阻值为无穷大，那么可以很快判断是回路出现开路故障。 在检修电源部分的故障时，技术人员首先应该要有良好的理论基础，然后应该要有一套良好的思路，否则，可能出现不知从何处下手的现象，另外，考虑问题要全面，特别是电路的元件可能是正常的，但这些元件是否构成回路很容易被忽略。 特别提醒大家， 5D01 机芯的视频信号宽带放大电路的供电由电源提供，如果出现本例故障，那么有必要检查此供电回路及其负载是否正常。 检修技巧 ① 、检查判断故障是在负载还是在电源部分。断开主电压的负载及其它次级绕组的输出，测量输出的主电压是否正常，必要时测量主电压滤波电容两端的在路阻值，然后依据主电压和在路阻值判断故障在负载还是在电源部分。如果判断故障在电源部分，在检查主电压整流滤波回路无故障的情况下，执行下一步操作； ② 、检查有无过流元器件。很多技术人员通常判断出故障在电源部分之后，紧接着就检查是否有 300V 直流电压，这并没有什么错误，但在电源部分出现过流的情况下，这一步检查是毫无意义的。在此建议大家，判断故障在电源初级电路时，最好先检查 STR － S6709 的 1 、 2 、 3 脚有无击穿， 7 脚、 9 脚在路阻值有无比正常时小， 2 脚外围的电阻有无开路， 6 脚外围的电阻有无开路， D1640 及其外围元件有无击穿损坏； ③ 、检查振荡回路是否正常。在检查是否有过流元件之后，我们接着就检查振荡的元件是否正常，同时还要保证构成振荡回路。假设振荡元件是正常的，只是回路中哪一个地方有铜箔断裂或元件虚焊，那么很显然电源还是不会工作。这一环节，我们主要检查 i c 和 i b 电流回路的元件是否正常，同时有必要检查这些元件是否构成回路 ； ④ 、检查供电是否正常。在振荡回路正常时，按理来说，提供正常的供电，电源至少要振荡一次，至于是否能够持续振荡下去，暂时不用管，接下来，主要检查 STR － S6709 的 1 脚有无 300V 直流电压、 STR － S6709 的 9 脚是否有 6V 以上的直流电压即可； ⑤ 、检查持续供电回路是否正常。在振荡回路正常和供电正常的情况下，按理来说，电源至少可以振荡一次，能否持续振荡的条件之一是持续供电是否正常。这一环节，我们主要检查 D1640 及其外围电路是否正常； ⑥ 、检查是否过压保护。我们可以断开 D603 ，看本机能否正常工作。如果本机能正常工作，那么可以判断是过压保护引起故障，此时，测量一下交流市电是否正常，如果交流市电正常但还出现过压保护，可能是电路分布参数变化引起故障，检查此回路的整流滤波电路又无故障元件，那么可以在脉冲开关变压器 3 脚输出端串一个限流电阻在回路中，直到能正常工作为止；如果本机不能正常工作，那么可以判断是其它方面原因引起的。当然，对于有些地方交流市电电压经常很高，只要不超过 260V ，要强制本机工作也是可以的，即只要在脉冲开关变压器 3 脚输出端串一个限流电阻在回路中，直到能正常工作为止； ⑦ 、检查是否 STR － S6709 的抑制端功能起控。我们可以断开 D606 ，看本机能否正常工作。如果本机能正常工作，那么可以判断是抑制端起控引起故障，只要交流市电不超过 260V ，也可以通过在脉冲开关变压器 3 脚输出端串一个限流电阻在回路中强制本机工作；如果本机不能工作，那么故障应该是其它原因引起； ⑧ 、检查是否过流保护。我们可以适当将 R611 的阻值改大判断是否属于此类故障； ⑨ 、检查是否 STR － S6709 的 7 脚反馈端功能起控。可以单独断开 STR － S6709 的 7 脚开机，判断是否属于此类故障。这一环节，主要检查 IC607 、 IC601 等是否正常即可。 特别提醒 我们要学会动态地分析问题。比如，本机过压保护功能的起控原理是：当 STR － S6709 的 9 脚电压超过 OVP 起控电压并持续 8us 时，保护电路被锁定，从而起到保护作用。由于起控的时间短，因此我们通常观察不到起控的过程，只能看到“主电压无输出”的结果，很多技术人员如果只是从结果去判断问题，那么可能掉入一个陷阱，实际上，这是一个动态的过程。 另外，注意 STR － S6709 的 6 、 7 、 8 、 9 脚不能同时都断开（ 6 脚最好不要断开）！ 9.4.2 带负载能力差 基本思路：对于“带负载能力差”的故障，我们很多技术人员通常是检查 STR － S6709 本身是否故障和 STR － S6709 的 2 脚的外围电阻的阻值是否变大。 注意事项：按理说，前述操作也没有什么大的问题，事实上，这种操作很容易出现对故障的漏判和误判。 检修技巧 对于“带负载能力差”的故障，技术人员可能大多数都能解决，但是他们不知道这其中的根本原因，可能遇到一些非常规问题就不那么容易解决了，在此我将给大家进行详细地介绍，大家根据提供的思路再去考虑问题，就能够做到判断问题既快又准。 假设一个变压器初级绕组的圈数是 n 1 匝，其内阻为 r 1 欧姆 ，输入电压是 u 1 ，那么在正常情况下此变压器的初级绕组通过的最大电流是输入电压与回路的等效内阻之比；当由于初级回路出现铜箔老化或元件虚焊而增大回路的内阻时，根据欧姆定律，我们知道此时变压器的初级回路通过的电流比正常情况下通过的电流要小，初级绕组感应的电动势相应地变小，储存的能量也就少，次级回路感应的电动势自然就小，次级绕组储存的能量也就少，变压器提供给负载的输出功率就小，在变压器提供的能量不能满足负载的实际需要时，就会导致“带负载能力差”的故障。 我们知道创维 5D20 机芯开关稳压电源 300V 直流电压的电流回路是： 300V →脉冲开关变压器的 8 － 7 初级绕组→ STR － S6709 的 1 脚内置开关管的集电极→ STR － S6709 的 2 脚内置开关管的发射极→ STR － S6709 的 2 脚外围的电阻→地。 根据理论研究知道， 300V 电流回路出现故障引起回路的等效内阻比正常情况下的大时，就有可能使开关稳压电源的输出功率变小而导致本例故障，因此，我们考虑问题不能孤立在某一个元器件上，而应该考虑到整个回路上。只有这样，才能确保顺利排除故障。 需要说明的是，在检查回路的元器件正常的情况下，开关管导通的时间长短也会对电源的带负载能力有影响，这主要集中在 STR － S6709 的 9 脚的电压提供上，因此，我们还要注意检查 STR － S6709 的 9 脚的外围元件是否正常。同样地，次级回路的等效内阻变化，也会引起带负载能力差，比如 D609 性能不良也会导致“带负载能力差”的故障，因此，不能忽略这些可能的因素。 特别提醒大家的是， STR － S6709 的 6 脚输入的电压不正常也会引起“带负载能力差”的故障。 STR － S6709 的 6 脚是峰峰过流保护输入脚，内部电路采用了具有两个门阀值的滞回比较器。当 6 脚的峰值电压低于－ 1.0V 时，内部振荡器被迅速强制停振，主电压没有输出；当 6 脚的峰值电压超过 1.0V 时，电源工作在准谐振状态，此时电源输出的功率较正常低得多。也就是说，当由于电路故障引起 STR － S6709 的 6 脚输入的峰值电压超过 1.0V 时，就可能导致“带负载能力差”的故障。比如，我们有些技术人员在工作中将 R611 用一个小阻值的电阻代换就出现过“带负载能力差”的故障。 总之，对于开关稳压电源出现“带负载能力差”的故障，只要抓住脉冲开关变压器初级和次级回路的等效内阻这个根本，然后逐步展开即可。这个根本要求脉冲开关变压器初级回路和次级回路的等效内阻尽可能理想；如果初级回路或次级回路的等效内阻变大，那么就有可能导致此类故障。对于是否为“带负载能力差”的故障的判断方法是：强行开机，在收看有声电视节目的情况下，加大音量，看画面是否随音量的加大而左右收缩。 9.4.3 主电压输出为待机电压 基本思路：对于“主电压输出为待机电压”的故障，我们要把它与“主电压输出低”、“带负载能力差”和“负载交直流短路”故障区分开来（很多技术人员不善于区分故障的微小差别，通常将一些故障混淆）。“主电压输出为待机电压”故障的根本原因是待机方面的原因导致输出待机电压，通常的检修思路是判断问题在待机控制电路还是在 CPU 电路。技术人员通常是首先测量 CPU 的待机控制脚输出的电压是否正常，然后再决定检修方向。如果 CPU 的待机控制脚输出的电压正常，那么就检修待机控制电路；如果 CPU 的待机控制脚输出的电压不正常，那么就检修 CPU 电路。 注意事项：对于待机控制电路的检修，我们很多技术人员采用的是直接代换法，实际上这是有一定问题的，我们完全可以通过测量各三极管的输入 / 输出的高 / 低电平变化来判断问题，或者是人为地改变任意一个三极管的基极偏置电压，看它是否受控即可。对于 CPU 方面的检修，技术人员通常只考虑 CPU 本身工作必需的条件，然而很少去考虑 I2C 总线的负载和显像管跳火等其它引起 CPU 不能正常开机的原因，这些要特别注意。 检修技巧 ① 、断开 CPU 的待机控制脚，开机，测量 CPU 的待机控制脚的电平，观察控制脚的电平能否转换到正常开机状态。如果待机控制脚不能转换到开机状态，那么可能是 CPU 控制信号的原因，则进行 ② 步操作；否则，可能是待机控制电路的原因，则进行 ③ 步操作。 ② 、检查 CPU 本身工作必需具备的条件和其它能影响到 CPU 正常工作的条件。至于 CPU 控制信号方面的原因，我们不仅要考虑 CPU 本身工作必需具备的条件，还要考虑能影响 CPU 正常工作的其它条件。具体操作是先将存储器之外的 I2C 总线的负载断开，开机，测量 CPU 待机控制脚，观察电压变化情况。如果待机控制脚的电压变化不正常，那么可以确定是 CPU 及其外围元件（包括存储器）的故障；否则是 I2C 总线的负载故障或显像管跳火故障。如果是 CPU 及其外围元件（包括存储器）的故障，那么可以只保留 CPU 的供电（包括地）、晶体振荡、复位、存储器、键控几个引脚，断开其它引脚，也就是想了解 CPU 在最基本条件下能否正常工作，判断是其它引脚的外围元件引起的故障，还是 CPU 必需的基本工作条件都不具备。如果是 CPU 必需的基本工作条件方面的故障，那么大家可以通过测量电压或代换元器件而排除故障；如果是其它引脚的外围元件引起的故障，那么可以逐个地将各引脚接回去，最终查出故障。至于 I2C 总线的负载故障，可以逐一断开各负载去排除故障。 ③ 、将 Q604 的集电极断开，开机，测量主电压的输出是否正常，然后判断故障范围。如果断开 Q604 的集电极开机测量主电压正常，那么问题在 CPU 待机控制脚到 Q604 之间，我们可以通过测量各三极管的基极和集电极的逻辑电平变化情况来判断具体故障点。 9.4.4 主电压输出低 基本思路：对于“主电压输出低”的故障， 我们首先要能很快地把它与“主电压输出为待机电压”、“带负载能力差”和“负载交直流短路”故障区分开来，区分故障的目的是排除一切外在干扰，提高工作效率；然后抓住电压的大小取决于开关管的占空比这一个根本进行逐步展开，其中，主要考虑影响 STR － S6709 内部开关管占空比方面的因素，而且检查的重点在 STR － S6709 的 7 脚和 9 脚。 注意事项：对于此类故障，我们首先将它与“主电压输出为待机电压”、“带负载能力差”和“负载交直流短路”的故障区分开来才是最重要的。如果我们能够确定是另外一类故障，那么就有相应的解决思路和办法，因此没必要让它进来扰乱思路。只有这样，才能排除外在因素对我们思考问题的干扰，但是技术人员通常没有这种习惯或是没有把握，实际上，大家根据前面介绍的方法会很容易将它们区分开来。如果我们已经区分出故障是在电源部分，那么单纯检查电源部分的故障原因相对容易多了。通常主要考虑 STR － S6709 本身的故障及其 7 脚反馈端的电流和 9 脚的供电。 7 脚反馈端的电流又由 IC607 、 IC601 等元件组成的反馈回路决定，我们逐一检查反馈回路元件即可。 9 脚的供电由三部分组成，其中，检查回路的元件是否正常是检修的重心。 特别提醒：在检修此类故障时，很多技术人员也想到了去区分故障，但就是不能很快判断故障类型，并解决问题，原因是经常在考虑问题时会忽略一些内容，特别是交直流短路的问题。比如，主电压输出回路以外的次级回路的整流滤波电路的元件击穿或负载短路，还有主电压整流滤波电路的元件不完全击穿，这些都能导致“主电压输出低”。单独问大家这些电路交直流短路是否会导致主电压输出低，得到的回答是肯定的，可是很多技术人员在工作中就不那么容易想到。 9.4.5 主电压输出高 基本思路：对于“主电压输出高”的故障，它的根本原因应该是 STR － S6709 内部的开关管的导通时间比正常情况下的时间要长。我们抓住这个根本，找出哪些因素会导致开关管的导通时间比正常情况下的导通时间要长，最终解决问题。 检修技巧 我们知道，开关稳压电源有稳压电路，在主电压升高时，稳压电路又无故障，那么经稳压后应该会输出正常主电压。如果遇到“主电压输出高”的故障，我们至少可以肯定稳压电路有故障，检修稳压电路是当务之急。另外，必要时考虑引起 STR － S6709 内部开关管导通时间变长的因素。即对于“主电压输出高”的故障，检修稳压电路是当务之急，之后，依据情况决定是否考虑引起 STR － S6709 内部开关管导通时间变长的因素。 9.4.6 自动关机 基本思路：“自动关机”故障涉及的范围比较广，有时也会让人头疼，大家最容易想到的是元件虚焊和稳压电路元件性能不良，另外，就是 CPU 电路引起待机和行振荡电路停振。这是因为大家很容易想到电源不能正常工作的常见原因和行不工作的原因，这是多数技术人员常见的思路，通常依靠的是经验。 检修技巧 不过在此建议大家，首先应该划分出故障范围，然后再逐一检查，即使有些头疼的问题，也会很容易解决的，不过问题的焦点是怎样划分故障范围。 ① 、测量主电压的输出是否正常。如果主电压的输出正常，那么很容易想到检查行输出电路不能正常工作的原因，则进行 ② 步操作；如果主电压输出为 0V ，则进行 ③ 步操作；如果主电压输出为待机电压，则进行 ④ 步操作；如果主电压输出低，则进行 ⑤ 步操作。 ② 、对于行输出电路不工作的故障，通常是先检查行输出电路是否有元件接触不良等，然后检查行振荡电路工作是否正常。如果行振荡电路工作正常，那么检查行激励电路是否正常；否则，我们除了检查行振荡基本元件、行 AFC1 、行 AFC2 、行逆程脉冲、 CPU 、存储器之外，还要注意检查 CPU 的 I2C 总线的负载的故障、显像管及其各极跳火的故障。 ③ 、对于主电压输出为 0V 的故障，我们可以参考“主电压无输出”的故障的检修方法，不过要特别注意 D603 、 D604 、 D608 、 Q602 、 IC607 等元件性能不良和各种保护。 ④ 、对于主电压输出为待机电压，我们可以参考 “主电压输出待机电压”的故障的检修方法，不过要 特别注意 I2C 总线的负载故障和跳火的故障。 ⑤ 、对于主电压输出低的故障，我们可以参考“主电压输出低”的故障的检修方法，不过要特别注意次级回路交直流短路的情况。 本文出自家电维修网: http://www./skyworth/skyworth3808.html欢迎转载，转载请保留链接。 |
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