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夏普32英寸液晶电源板主开关电源电路原理分析

 杯中的月亮 2016-10-03

夏普32英寸液晶电源板主开关电源电路原理分析


 

  夏普32LX335、 32A15DA、 32LX235 、 32BX350 、32N-X1 55A、 32NX230A、 32LX150A型LED平板彩电所用的电源板基本相同。该电源板在社会上拥有量大,但在夏普维修手册中因为没有该电源板的电路图,使得维修极为困难,为此,根据实物画出该电源板的电路图,以解决该电源板维修之急需。该机的电源板是主开关电源与LED背光电路二合一板,因为是32英寸平板彩电,整机耗电量小,故220V整流之后的300V脉动电压直接加给主开关电源电路,没有PFC电路。主开关电源芯片采用8脚双列直插MIP004,背光电路采用14脚双列贴片MP24830。

主开关电源电路见下图所示。

主开关电源芯片MIP004各引脚功能:⑤脚:振荡启动电压输入端。AC220V整流滤波成300V后经大阻值电阻限流降压加到此脚,经IC内部恒流源为IC启动振荡供电。因为串联的限流电阻阻 值大,使此启动电路供给的电能很小,仅能维持芯片振荡1s左右。如果芯片②脚不能得到来自外部电路更大的电能供电,仅凭⑤脚输入的启动电压,IC会处在微 弱的间歇振荡状态。正常工作时,⑤脚电压为320V。②脚:在开关电源没有启动工作前,由⑤脚提供启动电压加到②脚内部振荡电路,开关电源因此得以启动振 荡。开关电源进入正常工作状态后,开关电源变压器辅 助绕组产生的感应电压经整流后得到20V,加到②脚为振荡电路提供足够的供电,使芯片持续工作。正常工作时②脚电压为20V。④脚:有两个功能,一是开关 电源的误差电压输入端,一是开关电源AC检测电路产生的保护电压也加到该脚。当220V市电电压下降到100V以下时,为了防止开关电源管过流损坏,此时 把高电平加到④脚关闭振荡。④脚正常电压为5.7V。①脚:开关管驱动脉冲输出接大功率MOS开关管的G极,实测是(NO⑧脚:开关管过流检测输入端。大功率MOS开关管S极到地一般串联一只0.25Ω的电流取样电阻, 在其上产生的压降加到⑧脚,当开关管过流时⑧脚的输入电压会升高,触发IC内部的过流保护电路动作,关闭开关电源的振荡,以防止烧坏零件。⑧脚正常为 0V。⑦脚:接地。③脚:开关管导通触发输入端。与开关电源变压器的辅助绕组相连,当MIP004芯片的①脚输出正脉冲电压时,MOs开关管导 通,+300V电压经开关变压器的初级绕组和开关管的D-S到地,该电流把市电的电能储存到开关变压器中。当开关管截止时,开关变压器的次级产生正的方波 电压,经整流二极管整流和大电解电容滤波得到的直流电压为整机供电,把开关变压器中储存的市电电能向负载供 电(把变压器中储存的电能向负载释放)。与此同时,辅助绕组产生正相脉冲电压加到IC芯片的③脚,经IC内部电路的作用维持①脚输出0V(维持开关管的截 止),让变压器在开关管截止期间持续为负载供电。当开关变压器中储存的电能向负载释放完毕时,开关变压器各绕组感应电压变成0V,辅助绕组产生的感应电压 也下降到0V,辅助绕组感应电压下降到0V的瞬间加到③脚的脉冲电压由正变成0V,称此为“过零点”,芯片内部的过零检测电路据此触发IC内部数字电路状 态翻转,使①脚输出由0电平翻转到高电平加到开关管的G极,开关管再次导通,为开关变压器再次充入市电的电能,进入下一周期的工作过程。

主开关电源的工作流程:220V交流电经全桥D整流、L7002和C7079滤波得到300V脉动直流电压,经开关变压器T7001的L1绕组加到开关 管Q7001的D极,L1并联的R7006、 C7107、 D7003、 C7016用于吸收当开关管由导通到关闭转换时刻产生的尖锋电压,防止此尖峰电压击穿开 关管。Q7001的S极到地接有四只并联的1Ω电阻(R7011、 R7152、 R7153、 R、7154),用于限制开关管的峰值电流。开关管在导通时,S极的电流流过这四只电流取样电阻,转化成反映开关管电流成正比的电压,经R7009加到 IC的过流保护输入端⑧脚。当开关管过流时,⑧脚的电压同比升高超过电流保护的门限,引发IC内部的过流保护电路动作,关闭①脚的驱动脉冲输出,以防止烧 坏零件。

①脚输出开关管驱动脉冲:①脚到开关管的G极之间,接有D7004 、 R7007 、 R7008阻值很小,仅68Ω) 、用于产生较大的开关管G极驱动电流,让开关管快速从截止状态转换到饱和导通状态,以降低开关管的开启损耗。R7007、 D7004反向接在IC的①脚与开关管的G极之间,目的是加速开关管从导通到截止的转换速度,降低开关管的关断功耗。当IC的①脚输出从高电平跳变到低电 平时,会关断开关管,因为有D7004的导通,开关管G极存储的电荷可以同时经R7007 、 D7004 、R7008、 IC的①脚泄放到地,这就加快了开关管关断的速度。

在开关管截止时,当开关变压器中储存的电能向负载泄放完时,开关变压器 T7001的辅助绕组L2上端的脉冲电压由正跳到0V,形成触发脉冲的下降沿(称为过零脉冲),该下降沿电压经R7010、R7012分压后加到IC的③ 脚,通过③脚内部电路的作用,从①脚输出正脉冲的前沿,接通开关管,让开关变压器再次充入市电的电能,开启下一周期开关电源的工作。

  IC的持续供电:开关变压器辅助绕组L2产生的脉冲电压经D7005整流、C7017滤波后提供20V供电。②脚外电路中稳压管D7008、Q7002组成稳压电路,为IC提供一个稳定的供电。D7008的稳压值是20.5V、L2次级经D7005整流得到的22V电压,经R7016、D7008串联稳压,得到稳定的20.5V接Q7002基极,从发射极输出经稳压的20V加到IC②脚。

IC的过压保护:当开关电源稳压异常,开关电源输出的电源电压过高时,L2绕组经D7005整流后的电压也同比升高,稳压管D7006、D7007就会击穿导通,把异常升高的电压加到IC的②脚,②脚内部的过压保护电路就会启动,关断①脚的驱动输出,防止损坏零件。

AC检测电路:AC检测电路的目的,是为了防止当市电电压过低时,引起开关管过流损坏。当AC220V供电降低时,为了保持开关电源输出给整机的供电电 压稳定不变,就要增大开关管的导通宽度,增大开关管的峰值电流,以此来维持开关电源输出的电压不随AC220V下降而同步下降。当AC220V市电低于 100V时,开关管的峰值电流会变得很大,开关管易出现过流损坏,为此,设置了AC检测电路。本机的AC检测电路由稳压管D7011、D7010、 Q7006、Q7005组成。输入的AC220V市电,经D7025、R7024和D7026-R7021整流后合并成一路,得到全波脉动电压,再经 R7090、R7091、28V稳压管D7011、R7020、R7022、R7023分压电路分压,在R7022上分得的电压再经12V稳压管 D7010加到Q7006的基极。当市电电压高于AC100V时,加在上述串联电路的电压足够高,引起两个稳压管D7011、D1010导通,高电平加到 Q7006的基极,Q7006导通,Q7005、D7038截止,不影响IC芯片④脚的电压,IC正常振荡工作;当市电电压降低到AC100V时,稳压管 D7011、D7010截止,Q7006截止,Q7005导通,该管发射极输出的高电平经D7038加到IC芯片的④脚,引起IC内部保护电路动作,关断 ①脚的驱动输出,开关电源停止工作,防止损坏开关管。

开关电源的稳压过程:开关变压器T7001次级L4绕组产生的感应电压,经 D7012整流,C7073、L7004、C7031滤波,得到UR13.5V电源电压为主板供电。该电压经下述分压取样电路进行取样:在R7036上分 得的取样电压加到误差放大器IC7005的控制端,误差放大器的输出端接稳压隔离光祸IC7002的②脚(发光管负极);同时,UR13.5V电压经 R7043限流加到IC7002的①脚(发光管正极)。当开关电源的输出电压UR13.5V比标准值升高时,R7036上分得的电压也同比升 高,IC7005控制极电压升高,IC7002内发光管发光变强,④、③脚间内部阻值变小,电流变大,④脚电压升高,引起开关电源块①脚输出的正方波变 窄,开关管导通变窄,T7001初级绕组电流变小,储能变少,引起次级输出电压降回到正常值。

电源板的开/关机控制:主板微处理器对 电源板发出电源开、关的控制电压PS-ON,加到电源板P7002的⑦脚,对Q7008、Q7007、Q7009进行开/关机控制。当主板对电源板发出开 机指令PS-ON为高电平3.3V时,经R7158、R7034加到Q7008的基极,Q7008导通,集电极为低电平,PNP的 Q7007导通,集电极输出高电平,Q7009导通,把R7037/R7038左端接地。稳压电路的下取样电阻由87036、87037、87038组 成,这使得取样电路的下取样电阻阻值变小,分压也降低,加到误差放大IC7005控制极电压下降,IC7002电流变小,④和③脚间的内阻变大,③脚加到 开关电源块④脚的电压下降,①脚输出的正脉冲宽度变宽,开关管导通宽度变宽,开关变压器储能变多,次级输出电压升高到开机时的标准值13.5V。而当主板 发给电源板的PS-ON为低电平0v时,因为Q7008截止,Q7007、Q7009截止,R7037、R7038到地开路,此时下取样电阻仅由 87036构成。因为没有电阻的并联,下取样电阻R7036上取样电压升高,导致IC7005控制极电压升高,IC7002电流变大,④和③脚间内阻变 小,开关电源IC的④脚电压升高,开关电源的输出降低到7.8V。

夏普32英寸平板彩电电源板主开关电源电路原理分析

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