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海信TLM3237D系列液晶电视机开关电源电路原理与维修 郝铭 （PFC部分） 文中电原理图不清楚，请到下面网址下载清晰的原理图： http://www./viewthread.php?tid=260695&extra
开关电源原理图 开关电源原理图 开关电源采用了三块安森美公司开发的集成电路及部分分立元件组成一个具有PFC功能、多电压大功率输出、保护功能完善的开关电源，适合多系列大屏幕液晶电视机应用。 整体介绍； 电路组成; 1） PFC部分处理; 主要由 N801（NCP1653ADR2G）、V801、L806、VD802组成，完成功率因数校正,输出B+PFC（+380V）。 2） PWM部分 主要由N802（NCP1217ARD2G）及双管正激功率输出电路V806、V805、T801等组成，向整机提供背光灯24V及伴音28V、小信号12V供电。集成电路 3） 待机电源; 主要由N803（NCP1207ADR2G）、V809、T803组成，输出5V－S供CPU供电、5V－M供小信号处理用（减轻主电源的负担，并受控主电源的12V控制），并产生输出N801、N802的VCC供电。 这三部分系统供电的相关关系如图1
图1 图1中可以看出N801输出的B+PFC（380V）向N802和N803提供B+供电，N803经过待机控制（V807）向N801、N802提供VCC。整个开关电源框图如图2
图2 PFC处理部分及PWM处理部分；该电源是具有PFC功能的开关电源（关于PFC的工作原理可以参考2006－11期 海信技术服务月刊“开关电源功率因数校正及工作原理”一文），具有PFC功能的开关电源实际上是在常规的PWM开关电源的基础上，在整流元件和滤波电容之间再增加一个并联型的开关电源（俗称PFC开关电源），使之成为具有PFC功能的开关电源，那么；具有PFC功能开关电源 = PFC开关电源 ＋ PWM开关电源。其最主要的特点是；交流电在整流后不能直接采用滤波电容器滤波，经过PFC开关电源后在进行滤波，使对于供电源来说；开关电源的输入特性由容性转变为阻性，以解决因为一般的开关电源采用整流后直接滤波而引起的电磁干扰和电磁兼容（EMI、EMC）问题。如下图3为一般开关电源等效图，图4为该电源等效图，图4中可以看出集成电路N801、N802分别为PFC开关电源部分和PWM开关电源部分的振荡激励信号源。
图3
图4 PFC开关电源部分；在整流元件和滤波电容之间起到隔离作用，并输出380V正电源（B+PFC）,向主电源、待机电源提供总供B+供电。输出功率大于200W。 PWM开关电源部分；采用了双管正激励功率输出，两只功率输出管串联连接，既解决了大功率输出问题，又解决了耐压问题。 图3是一般开关电源的等效电路图，图4是具有PFC功能的开关电源等效电路图。可以看出在图2的一般常规开关电源的整流元件和滤波电容之间增加一并联的开关电源（图3 PFC处理部分），就成为图3具有PFC功能的开关电源。 工作原理是； 220V交流市电经过整流，不经过滤波而由一并联开关电源（PFC处理部分）将其变换成高频开关脉冲，并经过VD802整流C809滤波后成为稳定的直流正电压（称为B+PFC）供PWM开关电源应用。 下面先就PFC部分电路的进行分析； 在该电源中；参考图5 PFC处理部分由集成电路 N801（NCP1653ADR2G）、开关管V801和电感L806组成。完成PFC处理，并输出＋380V的B+PFC电压，作为主电源，及待机电源的B+。 PFC部分；PFC部分是一个并联型的开关电源 由L806、V801、VD802及N801组成一个并联型开关电源来完成PFC功能 N801是PFC控制、激励振荡输出，V801是开关管，VD802是整流管，C809是 B+PFC滤波。由于该部分是一个独立的开关电源，也具有稳压作用，N801的1脚即为稳压控制输入端外接＋380V输出取样电路R804、R805、R806，该脚并具有过压及欠压保护功能。2脚为软启动控制端，2脚外接电容C814是软启动设置电容C814的容量大启动延时时间长，2脚为低电平时电路不工作，随着2脚电平的逐步上升电路逐步启动。由于该PFC开关电源是属于连续导通模式，开关管的占空比是随输入馒头波的幅度变化而变化，所以3脚是馒头波取样输入端，外接电阻R801是N801馒头波输入取样电阻。5脚外接电阻R811、C815决定PFC电路决定电路工作在电流平均模式（如果N801 5脚不接811和C815则工作在峰值模式）。7脚为激励输出（内含适合激励MOS管的灌流电路，电阻R817是充电限流电阻，电容VD823是放电二极管。8脚是VCC供电，供电电压为15V。VD801的作用在“开关电源功率因数校正及工作原理”一文中已经有介绍这里就不再赘述。
图5 图6是该开关电源PFC处理部分的原理图 表1 为N801各引脚功能。
图6
表1 PWM开关电源部分是该电源的主电源输出部分，输出整个液晶电视机需要的背光灯24V、伴音28V、信号处理的12V供电，约需近200W的功率。由振荡激励、功率输出、整流变换三部分组成。
PWM部分电路原理图 振荡激励；由N802(NCP1217ADR2G)振荡稳压控制，V820 V821 T804激励输出组成 双管正激功率输出；由V805 V806 VD807 VD808 T801组成双管正激励功率输出电路。 整流变换；由VD807 VD816 L807 C854 C855 组成24V输出 VD805 VD815 L C864组成28V输出 N811 把24V变换（开关电源）成为12V输出。 电路分析； 振荡激励部分 由N802(NCP1217ADR2G)完成振荡、稳压控制、过流保护。V820 V821组成的射随OTL输出电路完成激励输出。T804完成适合双管正激功率输出级需要的双路同相位激励输出。 等效电原理图 图1中N802的5脚（DRV）为激励输出端，接激励输出管V820、V821。2脚（FB）为稳压控制输入端接光耦N806。3脚（CS）为过流检测输入端,接V805源极电流取样电阻R822。6脚为VCC供电端（由ON/OFF开关V807控制）。 V820 V821组成射随OTL激励输出，具有较强的电流输出能力。由于后级的双管正激输出电路，要求两个相位相同的激励信号(两个信号对地的直流电平不同)。T804即完成激励功率的传递及完成形成两个激励信号的作用，在图中T804线圈上标注的黑点即是相位的同名端。
图1
图2 NCP1217ADR2G 内部框图
表1 NCP1217ADR2G 引脚 双管正激励部分 双管的含义是两只功率输出管共同工作以提高功率输出及承受较高的B+电压。正激的含义是输出开关变压器T801两边的元件开关管V806、V805及VD817工作在同时导通和同时关断状态（开关导通整流管同时导通为正激工作方式，开关和整流管论流导通为反激工作方式）。 电源理图3 图中T804是输入激励变压器，从T804的标识，可以识别出T804的3脚和5脚为同相位端，4脚和6脚为同相位端。3脚和5脚分别通过激励电路接功率输出管V805和V806的栅极,V805和V806是同相位工作，输出级等效电路如图1。 在V806工作部分；VD806 V803是V806的栅极灌流元件，在输入正半周时VD806导通对V806栅极充电，在输入负半周时V803导通释放V806栅极电荷。C826 R837是V803基极回路的整形元件，R818是基极充电限流电阻。R821是泄放电阻（关机后迅速释放V806存储电荷）VZ807为保护V806栅极的稳压管。V805部分电路和工作原理完全相同不在赘述。 等效电路分析 双管正激输出部分的等效电路如图4所示 图中可以看出V805、V806、VD807、VD808组成一个桥式电路，V805、V806、VD807、VD808是桥的四个臂，T801的绕组1－3连接在桥式电路的中间，使V805、V806是串联关系VD807、VD808也是串联关系。
图 3
图4
图5 图6 双管正激输出部分工作原理； 当激励信号为正的时候；V805、V806导通，电流经过V806、T801的1－3绕组、V805流通如图5，由于电磁感应的作用T801的1－3绕组产生的感生电势为左负右正，此时VD807、VD808截止。 当激励信号为负时候；V805、V806截止，流过的电流被迅速切断，由于电流的突变，在T801的1－3绕组产生巨大的感生电势，其方向为左正右负（楞次定律；自感电势总是和外加电势相对抗，当外加电势上升引起电流的上升，自感电势对抗它的上升，当外加电势下降引起电流的下降，自感电势对抗它的下降），此1－3绕组的左正右负自感电势，正好符合VD807、VD808导通的方向，电流如图6流通，VD807、VD808保证了在V805、V806截止后T801的1－3绕组电流继续流通的元件，称之为；续流二极管。在图5和图6的整个周期过程中，V805、V806和VD807、VD808随着激励信号的不断翻转论流导通，维持T801的1－3绕组的持续流通，而T801的1－3绕组内部的感生电势却随着激励信号的翻转，其极性也不断变化。 该电路的特点是；两只功率输出管是串联状态接在电源上，每只管只承受二分之一的电压，降低了对MOS管耐压的要求（目前的技术条件还不能生产高耐压的MOS管，现在的MOS管VDS电压小于1000V），又保证了足够的输出功率。 整流变换输出；经过T801输出的电动势经过整流变换后，输出28V 24V 12V 供整机应用。 功率输出和整流输出部分是工作在正激变换状态，电路和一般的常规整流输出不同； 先来介绍什么是正激开关电源，正激指开关管开通，变压器传递功率，输出给负载；反激指开关管开通，变压器不传递功率，磁能储存在变压器中，开关管关断后，变压器储存的能量才释放出来。在简单一点说；就是初级开关管和次级整流管同时导通为正激开关电源，初级开关管和次级整流管轮流导通为反激开关电源。其主要区别是开关变压器初次级同名端的设置不同。在正激开关电源中开关变压器主要是传递能量，在反激开关电源中开关变压器主要是存储能量。 次级整流电路工作原理（24V整流输出）；图7为24V整流电路，VD817作用是整流，VD816作用是续流，L807是储能，C854是滤波。 工作原理；在T0～T1时间（见图8） VD817导通，电流经过L807，负载R ，绕组11～12流通并对C854充电（粗虚线），此时电流经过L807流通时L807产生的感生电势方向是左正右负，由于L807的电感作用，电流缓慢上升，平滑了电流的突变，并以磁的形式存储了部分能量。 在T1～T2时间VD817截止，流经VD817、L807的电流被切断，L807上的感生电势为左负右正（符合VD816导通条件），该感生电势经过R负载、VD806、L807流通（细虚线）。继续对负载供电（所以VD816称续流二极管）。 电路的特点是；VD817和VD816在T801 11～12绕组产生的供电的正半周和负半周期间轮流导通，比较平滑的向负载供电，L807既是储能元件，又是滤波元件，可以采用较小容量的滤波电容，输出较低纹波系数的电源。
图7
图8 28V整流输出电路的原理和上面24V整流输出相同。 12V输出是把24V经由N811 (LM2576)开关降压集成电路模块完成，其工作原理在海信月刊2006－10期专门撰文介绍，这里不在赘述。
图9 整流输出部分原理图 待机电源部分由主控电源管理芯片N803（NCP1207A）、开关管V809（FQPF3N80C）、开关变压器T803及输出控制电路组成。 1、振荡激励：由N803（NCP1207ADR2G）完成振荡、N804（HS817）及N808（TL431）完成稳压控制； 2、开关输出：由V809（MOS）开关管及开关变压器T803组成； 3、15V输出：由T803的绕组＃5脚输出，经VD809整流、C832滤波产生；经V807控制后，作为PFC、PWM部分振荡集成电路的VCC供电； 4、5V输出：由T803绕组＃6脚～＃10脚输出，经VD812整流，C842、C843、L811滤波产生+5V_S，+5V_S经过V813、V812控制后产生+5V_M输出。 所以，待机电源部分提供三种电源输出： （1）+5V_S：向CPU部分提供5V供电； （2）+5V_M：向信号前端提供5V供电； （3）VCC_15V：向本开关电源的PFC和PWM部分提供+15V的VCC供电。 一、开机/待机控制： 由CPU发出的待机/开机指令（on/off），经由V807控制PFC和PWM部分的VCC供电，达到待机的目的，图1、图2所示为待机部分原理图。 1、电路组成： 待机开关电源由N803、V809、T803组成，输出+15V和+5V。+15V作为PFC部分和PWM部分振荡集成电路的VCC供电，+5V一路作为CPU系统控制5V_S，另一路作为小信号前端供电5V_M。 在开机和待机状态（on/off），由CPU发出指令控制V807地切断/接通，PFC部分和PWM部分的VCC供电。在出现过压、短路、欠压故障时，保护电路动作，控制V807切断PFC部分和PWM部分的VCC供电，进入保护性待机状态。 5V_M输出设置了输出控制，受PWM部分的12V控制。当PWM部分无12V输出时，该5V_M输出即被切断，该级还设置了输出短路保护电路。
图1
图2 2、电路分析： （1）待机开关电源部分： N803振荡激励集成电路各引脚功能如表1所示，图3是N803的内部框图。
表1
图3 NCP1207ADR2G内部框图 （2）电路启动的过程： 该振荡电路工作时的供电（VCC）依靠自身的输出开关变压器次级绕组，经过VD810整流提供。在电路启动的初期，VCC还没有建立，N803无法正常启动工作，此时由＃8脚，经电阻R826接220V整流电源，＃8脚内部是一个7mA的恒流源电路，在开机的瞬间提供一个启动电流；电路启动后，由自身的开关变压器提供一电压，经VD810整流，C833、C817滤波的电压，作为VCC电压维持电路正常工作。 （3）过压及欠压保护： 振荡集成电路N803的＃1脚是保护设置端，其阈值为7.2V；当此脚电压超过7.2V时，则进入保护状态，电路停止工作。在该引脚外围接了两路输入端，一路是经由R828接关开变压器的＃4脚，当电路异常时，输出电压上升，开关变压器＃4脚的反馈电压也上升，经过R828加到N803的＃1脚；经过R828降压后，当反馈电压峰值达到7.2V以上时，N803的内部电路翻转，控制激励信号停止输出，达到过压保护的目的。另外，该引脚另接V808组成输入电压欠压保护电路，如图4所示。V808的基极经过分压电路（VD811、VZ805、R904、R910、R905、R906）接交流220V整流的300V脉动“馒头波”，V808的基极和发射极之间接一个时间常数电路R926、C839。 工作原理：当输入的供电电压220V正常时，R905上的“馒头波”经过VD829整流加到V808的基极，并对C839充电，C839上的电压为左正右负，此电压维持V808的截止并通过R926放电（由于输入是“馒头波”，波峰对C839充电，波谷C839对R926放电，适当地选取C839和R926的时间常数，基本使V808维持在截止状态）。当输入的供电电压220V下降幅度比较大时，N803的＃6脚VCC经过R926、R825、VD829流通，V808逐步进入正偏状态，此时VCC经过V808及R824对C807充电，当C807上电压达到并超过7.2V时，该电压加到N803的＃1脚，电路进入保护状态，此项为220V输入电压欠压保护。
图4 （4）5V_M的输出控制及5V_M输出短路保护： 在输出的电源中，15V_VCC受控于V807，+5V_M受控于V813。在主电源（PWM）12V建立的情况下，加到V813的栅极，致使V813导通5V_M才有输出，如图5所示。V812及VZ816组成5V_M短路保护；在正常开机工作情况下，V812的基极被VZ816箝位在3.6V，V812的发射极为5V（5V_M），V812反偏截止；当5V_M出现短路时，V812的发射极电位小于3.6V，V812正偏、导通，V812的集电极和发射极接在V813的栅极和源极，V812的导通使V813失去了偏置，V813截止切断了5V_M的流通，起到了短路保护的作用。 （5）关于待机部分的B+供电： 在待机电源向主机输出的5V_S和5V_M中，5V_M的功率达到25W（5V_S只有5W），参考表2。但是，5V_M的输出受PWM部分12V输出控制，也就是说在待机状态时，待机电源只有5W的输出功率（只向CPU系统供电）；在开机状态，PWM部分开始工作，输出的12V启动了5V_M的输出，就要有大于30W以上的功率输出。另外，该机在待机状态PFC部分是不工作的，此时B+PFC不输出380V，只有220V经过整流流过L，再经过C滤波的300V；所以，该待机开关电源的B+供电是开机有380V，待机只有300V左右。又因为在待机时的功率只有5W输出（开机要有30W以上），所以开机由380V供电，待机由300V供电；这种B+变化的供电方式是合理的，正好符合该电源在待机时功耗很小的特点。
表2
图5 |
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