东芝2120HC彩电开关电源
时间:2007-08-27 18:53:45
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东芝2120HC彩电开关电源
东芝2120HC彩电开关电源的设计新颖独特，电路也比较复杂，该电源具有以下特点：
(1)采用分立元件电路，属于变压器耦合并联型自激式开关电源。
(2)采用恒流驱动方式，使电源适应于90～280V的交流输入电压变化范围。
(3)该电源既是整机的主电源，又是微处理器控制电路的供电电源。收看状态下该电源输
出的主电压为+112V，待机状态下主电压降为+60V左右，但仍能为微处理器的控制电路继
续提供+5V供电。
(4)增设了过压、过流、欠压保护及导通延时电路。
(5)采用光电管耦合来实现稳压与待机控制，使除开关电源电路外，整机底板为冷底板。
东芝2120彩电开关电源的电路如图8—10所示，下面介绍其工作原理及常见故障检修方法。
一、开关管振荡工作过程
当交流电源开关S801接通后，220V交流电经T801、T802低通滤波及D801桥式整流，在滤波电容C809上生成约300V未稳定的直流电压。
300V电压经开关变压器T803(5)、(1)端绕组加到开关管Q823的集电极，并经开启电阻R828为Q823基极提供开启电流。Q823的导通电流在T803初级绕组中产生(5)端正、(1)端负的感应电势，此感应电势经互感耦合，在T803正反馈绕组中产生(9)端正、(7)端负的电势，该电势经R826、C820加到Q823基极，使Q823电流进一步增大，并迅速进入饱和状态。在Q823饱和期间，T803(5)、(1)端绕组中的电流线性地增大，T803将建立磁场能量，而此时T803次级绕组感应电势的极性均使D830、D832截止。只有正反馈才能维持Q823饱和正反馈电流使C820不断地被充电，但C820的充电又使得Q823基极电流不断减小，这必将导致Q823的饱和状态难以继续维持。
Q823一旦退出饱和，其电流减小，T803(5)、(1)端绕组电势的极性变为(5)端负、(1)端正，则T803正反馈绕组电势的极性也将变为(9)端负、(7)端正，该电势再由R826、C820加到Q825基极，使Q823电流进一步减小，并迅速进入截止状态。
在Q823截止期间,T803负载绕组中电势的极性使D830、D832导通，T803中的磁场能转换成C829、C831中的电场能，即产生+18V与+112V直流输出电压。此时C820经R826、T803(9)、(7)绕组及D839放电，同时300V电压经R828给C820反向充电，这些因素均使Q823基极电位不断回升，最终又使Q823重新导通，并由此进入了下一个周期的间歇振荡过程。
二、恒流驱动
该开关电源除了设置R826、C820正反馈来驱动Q823产生间歇振荡外，还设置了由Q820等元件组成的恒流驱动电路。恒流驱动使Q823基极驱动电流不受电网电压波动影响，使开关管避免出现过激励现象，开关电源对交流电网电压的适应范围也将达到90～280V。
在开关管Q823饱和期间，T803各绕组产生的电势幅度与电网电压有关。在开关管Q823截止期间，T802各绕组产生的电势的幅度与电网电压几乎无关，电势幅度基本恒定。由于Q823截止时，T803(8)、(7)端绕组电势的极性为(8)端正、(7)端负，此电势经D820整流后在C821上生成8V恒定直流电压，该电压将作为Q820的集电极工作电压。在开关管Q823导通期间，T803(9)端的正电势经R823使Q820导通，Q820发射极电流向Q823基极注入，当交流电网电压较高时，T803(9)端正电势的幅度足以使Q820饱和导通，则Q820向Q823基极注入的电流是恒流驱动电流，驱动电流大小由R822阻值决定。
三、稳压原理
在正常收看状态下，Q828与IC829均截止，此时由Q827、IC826、Q824、Q822组成稳压电路。Q827为取样、基准、误差放大集成电路，其任务是对+112V直流输出电压的误差进行取样放大。IC826为光电耦合器，其任务是将Q827(2)脚的误差放大输出以光电转换形成送到Q824基极再放大。Q822为稳压控制管，通过对开关管基极电流的分流，以控制Q823饱和期的长短，从而达到稳定输出直流电压之目的。
假如某原因使输出电压高于+112V，则升高后的输出电压加到Q827(1)脚，经Q827内部取样、放大，使从Q827(2)脚流人的电流增大，IC826内部光电管电流增大，进而使Q824、Q822的导通电流也随之增大，于是开关管Q823的基极电流更多地被Q822所分流，Q823的饱和导通期缩短，输出电压自动降回到+112V标准值。同理，当输出电压低于+112V时，经过与上述相反的稳压过程，输出电压也会自动回升到+112V标准植。
四、导通延时和过压保护
导通延时电路由Q821、D843、C833组成。其作用是在开关管Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间，对Q823基极进行适量分流，从而使开关管的饱和导通时刻稍有延时，这可以减小开关管在状态转换瞬间的功率损耗，因为在此刻导通，Q823集电极电压已下降到低点。
导通延时过程如下：在Q823截止期间，T803⑧端的正电势使D843导通，C833被充电，C833所充电压又使Q821导通。在Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间,C833所充电压将维持Q821再导通一段时间，也就是Q821对Q823基极电流的分流再延时一段时间，但因C833的容量很小(2400P)，C833很快放电完毕，Q82l也很快截止。Q821截止后，对开关管Q823的饱和导通不再产生影响。
过压保护电路由D844、Q821组成。正常情况下，经D820、C821整流、滤波后的8V直流电压不会使D844击穿导通，也就是保护电路不动作。如果C821上的直流电压升高到10V以上，则D844击穿导通，Q821饱和导通；于是Q823基极被Q821的c—e极完全旁路，Q823处于停振受保护状态。
五、过流保护和欠压保护
过流保护电路由R839、Q825等元件组成，其作用是当开关管Q823出现过流现象时，对开关管实施过流限制保护。
R839是Q823发射极电流的过流检测电阻，R833将R839上的过流检测正电压加到Q825基极，R835又将C826负端电压加到Q825基极，在正常状态下，Q825的基极电压略为负，故Q825处于截止状态。如果Q823出现过流，则R839上压降突增，并使Q825导通，使得Q822电流增大，于是Q823基极电流更多地被Q823所分流，Q823获得了过流限制保护。
欠压保护电路由R868、R869、Q838、Q824等元件组成，其作用是当交流电网电压低于90V时使开关电源停止工作。在开关电源正常工作时，T803(9)、(7)端绕组的电势经D824整流，在C826上生成一10V的稳定电压，该电压由R869加到Q838基极。同时，300V电压经R868也加到Q838基极。当交流电网的电压在正常稳压范围内时，Q838基极电压为正而处于截止状态。如果交流电网电压低于90V，则经D801桥式整流后的电压降到140V以下，Q838基极由正电压变为负电压，于是Q838导通，并引起Q824、Q822电流突增，Q823基极被Q822完全分流而处于停振受保护状态。
东芝2120HC彩电开关电源的设计新颖独特，电路也比较复杂，该电源具有以下特点：
(1)采用分立元件电路，属于变压器耦合并联型自激式开关电源。
(2)采用恒流驱动方式，使电源适应于90～280V的交流输入电压变化范围。
(3)该电源既是整机的主电源，又是微处理器控制电路的供电电源。收看状态下该电源输
出的主电压为+112V，待机状态下主电压降为+60V左右，但仍能为微处理器的控制电路继
续提供+5V供电。
(4)增设了过压、过流、欠压保护及导通延时电路。
(5)采用光电管耦合来实现稳压与待机控制，使除开关电源电路外，整机底板为冷底板。
东芝2120彩电开关电源的电路如图8—10所示，下面介绍其工作原理及常见故障检修方法。
一、开关管振荡工作过程
当交流电源开关S801接通后，220V交流电经T801、T802低通滤波及D801桥式整流，在滤波电容C809上生成约300V未稳定的直流电压。
300V电压经开关变压器T803(5)、(1)端绕组加到开关管Q823的集电极，并经开启电阻R828为Q823基极提供开启电流。Q823的导通电流在T803初级绕组中产生(5)端正、(1)端负的感应电势，此感应电势经互感耦合，在T803正反馈绕组中产生(9)端正、(7)端负的电势，该电势经R826、C820加到Q823基极，使Q823电流进一步增大，并迅速进入饱和状态。在Q823饱和期间，T803(5)、(1)端绕组中的电流线性地增大，T803将建立磁场能量，而此时T803次级绕组感应电势的极性均使D830、D832截止。只有正反馈才能维持Q823饱和正反馈电流使C820不断地被充电，但C820的充电又使得Q823基极电流不断减小，这必将导致Q823的饱和状态难以继续维持。
Q823一旦退出饱和，其电流减小，T803(5)、(1)端绕组电势的极性变为(5)端负、(1)端正，则T803正反馈绕组电势的极性也将变为(9)端负、(7)端正，该电势再由R826、C820加到Q825基极，使Q823电流进一步减小，并迅速进入截止状态。
在Q823截止期间,T803负载绕组中电势的极性使D830、D832导通，T803中的磁场能转换成C829、C831中的电场能，即产生+18V与+112V直流输出电压。此时C820经R826、T803(9)、(7)绕组及D839放电，同时300V电压经R828给C820反向充电，这些因素均使Q823基极电位不断回升，最终又使Q823重新导通，并由此进入了下一个周期的间歇振荡过程。
二、恒流驱动
该开关电源除了设置R826、C820正反馈来驱动Q823产生间歇振荡外，还设置了由Q820等元件组成的恒流驱动电路。恒流驱动使Q823基极驱动电流不受电网电压波动影响，使开关管避免出现过激励现象，开关电源对交流电网电压的适应范围也将达到90～280V。
在开关管Q823饱和期间，T803各绕组产生的电势幅度与电网电压有关。在开关管Q823截止期间，T802各绕组产生的电势的幅度与电网电压几乎无关，电势幅度基本恒定。由于Q823截止时，T803(8)、(7)端绕组电势的极性为(8)端正、(7)端负，此电势经D820整流后在C821上生成8V恒定直流电压，该电压将作为Q820的集电极工作电压。在开关管Q823导通期间，T803(9)端的正电势经R823使Q820导通，Q820发射极电流向Q823基极注入，当交流电网电压较高时，T803(9)端正电势的幅度足以使Q820饱和导通，则Q820向Q823基极注入的电流是恒流驱动电流，驱动电流大小由R822阻值决定。
三、稳压原理
在正常收看状态下，Q828与IC829均截止，此时由Q827、IC826、Q824、Q822组成稳压电路。Q827为取样、基准、误差放大集成电路，其任务是对+112V直流输出电压的误差进行取样放大。IC826为光电耦合器，其任务是将Q827(2)脚的误差放大输出以光电转换形成送到Q824基极再放大。Q822为稳压控制管，通过对开关管基极电流的分流，以控制Q823饱和期的长短，从而达到稳定输出直流电压之目的。
假如某原因使输出电压高于+112V，则升高后的输出电压加到Q827(1)脚，经Q827内部取样、放大，使从Q827(2)脚流人的电流增大，IC826内部光电管电流增大，进而使Q824、Q822的导通电流也随之增大，于是开关管Q823的基极电流更多地被Q822所分流，Q823的饱和导通期缩短，输出电压自动降回到+112V标准值。同理，当输出电压低于+112V时，经过与上述相反的稳压过程，输出电压也会自动回升到+112V标准植。
四、导通延时和过压保护
导通延时电路由Q821、D843、C833组成。其作用是在开关管Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间，对Q823基极进行适量分流，从而使开关管的饱和导通时刻稍有延时，这可以减小开关管在状态转换瞬间的功率损耗，因为在此刻导通，Q823集电极电压已下降到低点。
导通延时过程如下：在Q823截止期间，T803⑧端的正电势使D843导通，C833被充电，C833所充电压又使Q821导通。在Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间,C833所充电压将维持Q821再导通一段时间，也就是Q821对Q823基极电流的分流再延时一段时间，但因C833的容量很小(2400P)，C833很快放电完毕，Q82l也很快截止。Q821截止后，对开关管Q823的饱和导通不再产生影响。
过压保护电路由D844、Q821组成。正常情况下，经D820、C821整流、滤波后的8V直流电压不会使D844击穿导通，也就是保护电路不动作。如果C821上的直流电压升高到10V以上，则D844击穿导通，Q821饱和导通；于是Q823基极被Q821的c—e极完全旁路，Q823处于停振受保护状态。
五、过流保护和欠压保护
过流保护电路由R839、Q825等元件组成，其作用是当开关管Q823出现过流现象时，对开关管实施过流限制保护。
R839是Q823发射极电流的过流检测电阻，R833将R839上的过流检测正电压加到Q825基极，R835又将C826负端电压加到Q825基极，在正常状态下，Q825的基极电压略为负，故Q825处于截止状态。如果Q823出现过流，则R839上压降突增，并使Q825导通，使得Q822电流增大，于是Q823基极电流更多地被Q823所分流，Q823获得了过流限制保护。
欠压保护电路由R868、R869、Q838、Q824等元件组成，其作用是当交流电网电压低于90V时使开关电源停止工作。在开关电源正常工作时，T803(9)、(7)端绕组的电势经D824整流，在C826上生成一10V的稳定电压，该电压由R869加到Q838基极。同时，300V电压经R868也加到Q838基极。当交流电网的电压在正常稳压范围内时，Q838基极电压为正而处于截止状态。如果交流电网电压低于90V，则经D801桥式整流后的电压降到140V以下，Q838基极由正电压变为负电压，于是Q838导通，并引起Q824、Q822电流突增，Q823基极被Q822完全分流而处于停振受保护状态。
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