康佳s系列彩电开关稳压电源电路原理分析

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1、康佳 S 系列彩电开关稳压电源电路原理分析 2009-09-25 12:21 康佳第二代超级芯片 S 系列彩色电视机的主芯片采用德国微科公司的 VCT3801A(P2971S 采用 VCT3803A1，开关稳压电源采用了日本三肯公司的最新 厚膜电源 IC STR-G8656(21 英寸采用 STR-G5653，它与 G8656 P1N 对 PIN，各 脚位均相对应，工作原理完全一样)。本文仅介绍 G8656 及外围元件组成。该电 源稳压电路采用初级取样方式，正常工作时工作于准谐振(QRC)状态，待机及听 伴音时工作于 PRC 状态。 STR-G8656 采用 5 脚 SIP 绝缘模块封装，内部

2、集成了功率场效应管和控制 器以及高精度的误差放大器。主要包括启动电路、逻辑电路、振荡器、高精度 误差放大器、软激励电路以及过流、过压、过热等保护电路。并有启动电流小， 功率 MOS 管雪崩击穿(耐受)能量商的优点。 该电源电路的主要特点如下： 1电源电压范围宽，交流电压输入 130V265V(国内销售机型)。 2采用初级取样，节省次级取样误差放大电路。 3电路形式简单，外围元件少。 4采用准谐振工作方式，降低导通损耗和 EMI(电磁脉冲干扰)值。 5具有多种保护电路。 下面以康佳 P2971S 型彩电为例介绍该电源电路的工作原理。 一、开关电源的组成 P2971S 的开关电源电路原理图如附图所

3、示，它由以下部分组成： 1整流滤波电路：线性共轭滤波器 L901、L902，桥式整流器 VC901，为 防浪涌电流的负温热敏电阻 R901，滤波电容 C9lO 等。 2开关稳压电路：开关变压器 T901，启动电阻 R903，厚膜集成电路 N907(G8656)，正反馈电路 VD947、C961，取样电阻 R967，滤波电路 R968、C953，导通延迟电路 R969、VD952、C960、VD951(上述元件均在 T901 的 初级一侧)。 3次级整流滤波电路：行电源 VD906、 C927，场正电源 VD9ll、C939， 场负电源 VD912、C946，场逆程及行推动电源 VD913、C9

4、45，整机芯片供电电 源 VD904、 C926，伴音功放电源 VD905、C925。 4待机控制电路：R113、V102、 R129、VD908、R919、V902、N902、R916、 V905、V904、V906。 5整机芯片供电控制电路：N904、 N905、N906、V904、V905、V906。 二、开关电源工作原理 1启动振荡 接通电源后，市电交流 220V 经 VC901 整流，R901 抑制浪涌，C910 滤波 后得到大约 300V 的直流电压。该电压经开关变压器的初级绕组 13-及电感 L904、L914 加至 N907脚 (内部功率场效应管的漏极)；另一路经 R903 降

5、压限 流后加至 N907脚，对电容 C961 进行充电。当充电到 16V 的启动电压后，内 部振荡器开始工作。开关脉冲经内部软驱动器放大后，推动开关管导通，开关 变压器初级流过电流。当开关管截止时，正反馈绕组 15-17 的感应电压经 VD947 整流， E961 滤波获得约 32V 的直流电压，以取代开机时由 R903 提供的 开启电压，使电源 IC(N907)正常工作，T901 次级绕组向各级负载提供直流电压。2稳压原理 该开关电源采用初级取样方式进行稳压(STR-G8656 也可采用次级取样方 式，但需使 N907脚电压低于 28V)。输出电压的定电压控制以脚得到的+32V 为取样电压，

6、由流过内藏误差放大器的反馈电流进行。该反馈电流流经 R968 及 R967 到地，在 IC脚形成直流电压 V(R968)。同时开关管在导通期间的漏 极电流 ID 在 R967 上形成锯齿波电压 V(R967)。当此两个电压叠加之和超过比 较器 l 的阈值 073V 时，比较器翻转，使振荡器进入 OFF 状态，关断开关管。 例如当某种原因使开关电源的+B 电压升高时，通过变压器的耦合，初级的正反 馈绕组电压也升高，加至 N907脚，经过内部高精度的误差取样放大电路放大 后的反馈电流也增大，在电阻 R968 上形成的直流电压也升高，很快达到比较器 1 的阈值，使振荡器很快进入 OFF 状态，即降低

7、了开关脉冲的占空比，从而使 +B 电压降低以达到稳压目的。反之亦然。 3准谐振延迟电路 当开关管截止后，初级绕组在开关管导通时储存的能量通过变压器传递到次级。次级二极管导通，向负载释放能量。当释放完能量后，此时开关管并不 马上导通。初级绕组与开关管漏极的电容 C954 开始进行串联谐振。开关管何时 导通由延迟电路决定。正常工作时，超级芯片 VCT3801A64 脚为低电平，V102 截止， V902 导通，光耦 N902 导通(光耦在整个电源电路中只是起一个开关的 作用，并没有参与调压)。在开关管截止时，正反馈绕组电压经 VD952 整流取出 正极性的脉冲波形，R969 与 R968 分压，经

8、光耦 N902 到 C960 由 R969 与 C960 形成的 RC 延迟后，通过 VD951 到达 N907脚，再与比较器 2 的阈值进行比较， 控制开关管在谐振电压到达最低点时导通。降低了开关管的导通损耗和 EMI 电 磁脉冲干扰值。 4光耦在稳压和待机状态的动作及作用 光耦在整个电源稳压电路中只是起一个开关的作用。在正常工作中，光耦 N902 导通，将反馈绕组的正极性脉冲波形送到厚膜电源 IC脚，IC 内部将之 与比较器 2 的阀值进行比较，使开关管在谐振电压到达最低点时导通。在待机 和听伴音状态，光耦 N902 截止，IC脚因没有该反馈脉冲波形而进入 PRC 工作 状态。如果不考虑待

9、机和听伴音状态。则可取消该光耦。在光耦一脚处直 接用导线短路，控制光耦(一脚)的电路部分部可取消。电源照样正常工作。 这样将没有 PRC 状态，即电源始终处于准谐振状态。但由于待机和听伴音时， 负载很小，电源的工作频率将很高，尤其在交流输入电压很高时，可达到 150kHz。这样电源 IC 的关断损耗很大(即关断时储存在漏极电容上的能量在功 率 MOS 管下一个导通周期的导通开始瞬间流过 MOS 的损耗)，造成电源散热片温 升很高。同时变压器的铁损和铜损也很高，变压器的温升也大。因此，在待机 和听伴音时，增加一个光耦进行切换。使电源在轻负载时，工作于 PRC 模式， 使之工作频率降低以降低损耗，

10、保证电源散热片和变压器的温升不致过高。因 此该光耦只是一个开关，并没有参与调压作用。 5待机和听伴音控制电路 当待机和听伴音时，VCT3803A64 脚为高电平。V102 导通，V902 截止，光 耦 N902 截止，N907脚由于没有正反馈绕组脉冲而进入 PRC 工作模式(注： PRC 是 Pulse Ratio Control 缩写，即关断时间一定，调节导通脉冲宽度的控 制方式的简称)。MOS 管的 OFF 时间由内部固定为 50s(20kHz)，此时脚的电 压为 MOS 管导通时的 ID 电流在 R967 上形成的锯齿波电压 V(R967)和内部固定 偏流在 R968 上形成的直流压降之

11、和，它与比较器 1 的阈值比较来决定 MOS 管的 ON 时间。 待机时，VCT3803A脚(POWER)为低电平，V905 截止。V904、V906 因没有 电流通路而截止，截断了供给主芯片解码和行场部分，以及中频 IC、伴音处理 IC 等的电源，只留下待机的 5V CPU 电源。 听伴音时，POWER 脚为高电平， V905 导通，V904、V906 导通，供给整机 芯片的所有电源。但由于 VCT3803A64 脚为高电平，其连通至该芯片的 32 脚也为高电平。该脚电位在低电平时整机正常工作，在高电平时将关断行输出信号， 即关断行伍载。此时整机其他部分正常，即进入了听伴音状态。三、保护电路

12、的工作原理 1初级保护 (1)防浪涌保护 由于初级电源滤波电容 C910 的容量较大，为防止开机瞬间的浪涌电流烧 坏整流桥堆 VC901，同时保护开关管在电源启动时免受大电流的冲击，在开关 电源的输入回路上串入了负温度系数的热敏电阻 R901(常温状态下为 5）。在 刚接通电源时，R901 为冷态，其阻值为 5，能使浪涌电流控制在允许的范围 内。随通电时间的延长，其阻值降低为接近于零，减少了不必要的热损耗。 (2)过流保护 当彩电发生短路故障时，N907脚锯齿波电压上升，超过比较器 l 的阈值 电压后翻转，使场效应开关管进入截止状态。输出电压降低而得以保护。 (3)过压保护 当次级电压升高或稳

13、压环路失控导致 N907 的脚电压达到 375V 时，IC 内部的 OV 保护电路动作。持续 8s 后，进入锁定状态。 (4)过热保护(只有 STR G5653 才有，STR-G8656 无) 当厚膜电源 IC 中基板的温度超过 140时，过热保护电路动作。同样， 持续 8s 后进入锁定状态。 锁定状态时，N907脚电压波形为锯齿形，即为 16V-10V-16V-10V 的锯齿 波电压。要解除锁定状态，须使该脚电压低于 65V(关机以后重新开机即可)。 由于 MOS 功率开关管的高雪崩能量保证以及变压器设计时留有的电压余量，本 机简化了反峰吸收电路。 2次级保护 (1)场脉冲保护 当某种原因(

14、例如场输出短路)使得加至 VCT3803A(N103)的 31 脚的场脉冲 幅度低于 25V 时，CPU 使超级芯片 N103 输出的 RGB 信号 (VCT3803A42、43、44 脚)消隐。保护显像管不致损坏。 (2)X 射线保护 当灯丝电压超过 69V 时，灯丝电压脉冲经 VD914 整流，C918 滤波以及 R933 与 R934 分压后，使 18V 的稳压管击穿，对电容 C957 充电，充电电压达到 06V-07V 后，V909 导通，V948 导通， VCT3803A脚电平变低(正常工作时 为高电平)，CPU 控制使机器自动关机处于保护关机状态。由于 V909 与 V948 接 成可控硅模式，即使触发电平消失，依靠本身的电流也维持锁定状态。因此此 种保护需重新开机才能“解锁。