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1、2009/09,数字电路,第七章,第1节：开关电源电路,一开关电源的控制结构： 一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。 如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。 实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。,2009/09,数字电路,下面是一个典型的开关电源原理框图，掌握它对我们理解开关电源有重要意义。,2009/09,数字电路,PM电路（类型PFM）,2009/09,数字电路,根据控制类型不同，PM（脉冲调制）电路可能有多种
2、形式。这里是典型的PFM结构。,2009/09,数字电路,二开关电源的构成原理： （一）输入电路： 线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。 作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。 1线性滤波电路： 抑制谐波和噪声。 2浪涌滤波电路： 抑制来自电网的浪涌电流。 3整流电路： 把交流变为直流。 有电容输入型、扼流圈输入型两种，开关电源多数为前者。,2009/09,数字电路,（二）变换电路： 含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。 这一级的开关功率管是其核心器件。 1开关电路 驱动方式：自激式、他激式
3、。 变换电路：隔离型、非隔离型、谐振型。 功率器件：最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。 调制方式：PWM、PFM、混合型三种。PWM最常用。,2009/09,数字电路,2变压器输出 分无抽头、带抽头。半波整流、倍流整流时，无须抽头，全波时必须有抽头。,2009/09,数字电路,（三）控制电路： 向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。 基准电路：提供电压基准。如并联型基准LM358、AD589，串联型基准AD581、REF192等。,2009/09,数字电路,采样电路：采取输出电压的全部或部分。 比较放大：把采样信号和基准信号比较，产生误差信号，用于控制电源PM电路。
4、V/F变换：把误差电压信号转换为频率信号。 振荡器：产生高频振荡波。 基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号，驱动开关管的基极。,2009/09,数字电路,（四）输出电路： 整流、滤波。 把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。输出整流技术现在又有半波、全波、恒功率、倍流、同步等整流方式。,2009/09,数字电路,三、 汇佳彩电开关稳压电源电路 1）输入电路 220V交流市电在机内首先经过延迟保险丝F501，在进入第一组共模滤波器L502 、C502 、C501。由于L502采用高导磁心和分段绕制，电感量较大，分布电容小，并且两个绕组绕向一致，流过两个绕组的电流相等、
5、方向相反。因此，从市电进入的双线对称干扰产生的磁场方向相反，互相抵消拟制掉从交流电网进入的对称性干扰。,2009/09,数字电路,220V交流市电经第一共模滤波净化后，加到由VD503VD506组成的桥式整流器，200V交流电压经桥式整流器和C507平滑滤波后，得到约300V的直流电压。整流电压经L503组成的第二级共模滤波器进一步拟制干扰信号后，经开关变压器T511 37绕组加到开关管V513的集电极。,2009/09,数字电路,2）电源的启动过程 市电经桥式整流、C507滤波后向开关电源供应的300V的直流电。R520 、R521、R524 、R522是启振电阻。开关管启动后，开关电源变压
6、器初级绕组37中流过电流，由于电感中的电流不能突变，所以会产生感应电动势，3脚为正7脚为负的感应电压，经过T511耦合，使正反馈绕组12端产生1脚为正、2脚为负的反馈电压，反馈电压通过C514、R519、VD517、R524形激烈的正反馈，开关管迅速饱和。但此时开关管中饱和电流很小，原因是电感线圈中电流不能突变。另外，由于变压器初级绕组和反馈绕组的电流比很大，所以基极电流很大，基极电压大于集电极电压，开关管处于深度饱和。,2009/09,数字电路,3）电源的自激振荡 电源启动完成，V513进入饱和状态。由于V513进入饱和通 状态，基极电流失去对集电极电流的控制作用，正反馈停止。这时反馈电压经
7、R519 R524 V513基极给C514反向充电或者说C514放电，由于R520 R521均为120K由于阻值较大，300V经启振电阻提供的给V513的基极电流太小，不能维持V513的饱和和导通，V513的饱和导通状态靠C514的反向充电时间常数决定了V513的导通时间的长短。随着C514反向充电电流减小，V513的基极电流减小，V513饱和导通的深度下降，集电极电流减小，经过一段的放电时间。,2009/09,数字电路,V513的基极对集电极从新启控，V513进入放大区工作。这时由于基极电流减小，集电极电流下降，在37绕组上的感应电压极性相反，产生3脚为负7脚为正的感应电压。经变压器T511
8、耦合，正反馈绕组12上的感应电压也相反，产生1脚为负2脚为正的反馈电压。即这时反馈电压为负压，反馈电压经R519 C514 R524提供反向偏置电压，使V513基极电压更低，这个反馈过程使V513很快进入截至状态。在V513截至后，整流器输出电压以及反馈电压给C514正向充电。充电路径是R520 R521 R533 C514 R519以及开关变压器12绕组到热地，使C514上的电压上升，V513基极电压也随之上升，经过一段时间的反馈过程V513的发射结有原来的反向偏置转为正向偏置。,2009/09,数字电路,重复上述过程V513很快有进入饱和导通状态。V513截至期结束，V513截至时间有C5
9、14的充电时间常数决定。V513按上述方式由饱和导通到截至，由截至又到饱和导通，周而复始的进行，开关稳压电源产生自激振荡。,2009/09,数字电路,在V513截止期结束时，C514充有上正下负电压，电压大小约为正的0.7。VD517反偏而截至。当V513进入饱和状态后，C514放电，电压下降，但保持上正下负的极性，故VD514不会导通。在电路设计时，合理选择电路参数，保证VD517导通前V513正进入放大状态，饱和导通时间结束。,2009/09,数字电路,4）控振荡及稳压原理 为了稳定开关稳压电源输出电压，必须使开关稳压电源的振 荡处于受控状态，不能自由振荡。受控状态是通过将主电压受控到13
10、0V或110V取样电压放大，经光耦合成N501隔离耦合在经V511 、V512控制开关管V513的导通时间来实现的。光电耦合器实际上就是一个自动可调的电位器。来控制后级电路输出稳定的电压。,2009/09,数字电路,5）.控置电路 从CPU15脚输出待机控制脚，控制V703基极的电压从而控制V552的导通和截至来控制本机的24V、12V、5V的输出，从而控制本机小信号集成电路的供电。,2009/09,数字电路,6）主要元件的作用 1、 v553是稳压控制检测管。 V553根据+B130V输出电压的高低，决定自己的电流大小，将电压的高低情况通过光耦VD515反馈给V511和V512根据此情况决定
11、自己对开关管基极电流的分流大小，从而决定下周振荡时开关管基极电流的大小，也就是决定饱和程度，达到稳压的目的。,2009/09,数字电路,2、 VD519二级管的作用 VD519是稳压电路的一部分；电源电压升高使反馈绕组电压升高。到一定程度时VD519导通。此导通电流控制V512电流增大，使开关管基极电流没有减小，缩短了开关管的导通时间，输出电压降低。VD519电路是稳压控制的粗调部分，在V512的值足够大时，去掉光耦VD515，仅使VD519电路起作用，在220V电压正常时，+B电压为150V。,2009/09,数字电路,这时V512的值很重要。如果V512的值低，此时+B电压会高到200V。
12、V511电路的稳压控制是在VD519电路的粗调基础上进行的。V511电路的调整为细调，细调作用将+B电压调整在额定值。VD519电路和V512的值共同将稳压范围上限提高。另外，V512的值共同将稳压范围上限提高。另外，V512的值和其静态电流设计合理时，可以扩展稳压范围下限。,2009/09,数字电路,但220V电压升高或降低超过V511管的调整极限时，V511管就会饱和而失去控制作用。一些机器常烧开关管就是因为V512使用了低值管，或者根本装VD519电路。屡烧开关管故障多在电压不稳定地区发生。正确认识三极管的饱和三极管饱和后，1、集电极和发射极之间的压降很低；2、集电极和基极之间电压处于正
13、偏状态。,2009/09,数字电路,判断三极管在电路中是否已经饱和，测量上述两个电压就可以。三极管的饱和电流大小取决于电源电压和集电极负载，当电源电压固定以后，仅决定于负载的阻抗。负载阻抗大，饱和电流小；负载阻抗小，饱和电流大；三极管仅起一个“开关”作用，而基极电流的作用是使“开关”良好导通。 控制管饱和是一种危险状态，由于饱和后失去控制作用不但不会使+B输出电压降低，而是使+B输出电压升高。,2009/09,数字电路,3、 V511管有两路电源 一路为R520、R521，主要是开关管截止时间向V511供电，此时V511管集电极和发射极两端的压降大小，能控制开关管的基极电压大小，决定开关管何时
14、启动；另一路是反馈绕组通过VD514隔离、C513充电，在开关管导通时间向V511管供电，控制开关管导通时间的长短。前者不需要控制V512，而直接控制开关管基极电压，需要的控制电流较小；后者是控制V512的基极电流，需要的电流较大，有些A3机心彩电的开关电源中没有装C513，会使稳压范围上、下限收缩，维修人员在维修此类机型时，需要对C513进行增补。,2009/09,数字电路,另外，此电路中VD514如漏电，开关管V513基极和V511管发射极失去了隔离，+B电压不稳，出现锯齿形光栅。,2009/09,数字电路,4、 C515的作用 不装C515或C容量偏小时，开机后开关管没有及时导通，V51
15、2已经导通，使开关管难启动，C515的作用是使V512延迟导通，有利用开关管启动。但一些A3机心开关电源中V512使用了低值管，减小了C515的容量后，并不影响开关管启动。,2009/09,数字电路,5、 VD516的作用 是开关截止时，反馈绕组1负2正的电压向C515反向充电，或者说让C515原来的正充电电压放电，有利于开关管下一周期的启动。由于VD516的作用，V512的基极电压为负值，这个负值电压是判断开关电源工作情况的重要依据。220V市电电压正常，V512的值正常，以及无信号时，V512基极电压为-1。,2009/09,数字电路,2V左右，集电极电压约为-0.9V处于集团放大状态；如
16、果市电电压明显偏高或负载变轻，此电压向饱和状态转变，V512的基极负电压变小，且变化幅度大于集电极电压的变化幅度；如果市电电压明显低于220V或负载变重，此电压截止状态转变，V512的基极负电压变大，变化幅度也同样大于集电极电压；如果稳压电路有故障使V511、V512管静态电流变大，+B输出电压变低，V512基极电压为-2-2.2V,而集电极电压-1.6-2V，反偏0.5V左右。上述负压的增大或减小，是稳压电路“努力”稳压的结果。,2009/09,数字电路,VD516有效故障后，不再遵循上述变化规律。 市电220V电压正常时，引起+B电压低的故障大多是V512的静态电流大。此时如果测量V512基极电压在-2V以上，可查出C515的容量变小，V511、V512管的下偏置电阻R511、R515阻值变大，或者V512管上偏置电阻R526以及VD519电路限流电阻R523的阻值变小，上述电路有故障后，无信号时和有信号但亮度低时能稳压；而高亮度时，+B输出电压降低，即带负载能力差。这是因为稳压电路仍能工作，但V512管的静态电流太大。,2009/09,数字电路,引起V512管静态电流大
