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1、- 1 -彩电实用开关电源电路分析彩电实用开关电源电路分析在本文中分析常见的 TA 四片机芯（即东芝型机芯）的开关电源电路。该电路结构非常典型，应用广泛。例如，早期的北京牌 14 英寸、18 英寸彩电就采用这种类型的电路。目前，长虹生产的新型彩电 2191（21 英寸） 、2591（25 英寸）也采用这种这种电路。一、一、 电路基本结构电路基本结构图 1 东芝四片机开关电路的原理方框图图 1 所示是该开关电源的原理方框图。这是一个并联型自激振荡式开关电源。220V 交流电经 D801D804 四个整流二极管组成的桥式整流器整流后，负极端通过一个限流电阻 R801 接地。正极通过 C802、C8
2、07 滤波后（这是一个由电容组成 型滤波电路） 。输出 300V 左右的直流电压（该电压为波动的直流电压） 。Q801 是开关管（NPN 型三极管） 。Np 是开关变压器的初级绕组。一端与输入回路，另一端与 Q801 的集电极相连。Ns 是开关变压器的次级绕组（这是一个有三个抽头的次级绕组，其中第脚接地） ，D815、C818 和 D816、C820 分别组成两个半波整流滤波电路。为负载（指电视机的其它电路）提供 114V 和 24V 两种稳定的直流电压。请注意变压器的同名端。D801D804C802C807R803R804R801RR807R805L801NsNsNpC809D815D810
3、D816D805Q801C826R810R811NdC821C818C820NgR812D812Z814D811 C813R851保护电路 Q805、D822激励电路 D807D809R808、C811脉宽调制器 Q803、Q802误差放大器Q804220V +114V+24V- 2 -R803、R804 和 L801、R807、R809（R809 未画出，是 Q801 基极与地之间的分压电阻）组成启动电路，在电源开启时给开关管提供启动电流。开关变压器的正反馈绕组 Nd（实际上这也是一个次级绕组）和 D807D809、R808、C811 组成一个激励电路。Nd 绕组的同名端与激励电路相连，为开
4、关管提供正反馈。另一端通过 R805（这也是一个限流电阻）接地。Q802、Q803 组成一个脉冲宽度调制器，控制开关管饱和、截止工作时间。开关变压器的负反馈绕组 Ng（同名端接地） 、R812、D812 和 Q805、D822 组成保护电路，为开关电源提供过压和过流（输出电压过高和输出电流过大）保护功能。负反馈绕组（取样绕组）Ng、稳压二极管 D814（提供基准电压）和取样电位器 R851、Q804 组成误差放大电路。去控制 Q802 和 Q803组成的脉冲宽度调制器的工作状态。间接地控制开关管的饱和、截止工作时间。起到稳定输出电压的作用。二、二、 电路及工作原理电路及工作原理图 2（最后一页
5、）所示为东芝型机芯的开关稳压电源的电路图。该电路由输入回路、开关振荡电路、脉宽调制电路、误差放大电路、保护电路、输出回路等六个功能电路组成。1、 输入回路图 3 所示为东芝型机芯的开关稳压电源的输入回路。P801 是电源插头，S801 是电视机开关。P580 的、端是接插件。F801 是交流保险丝，其作用是保护因开关电源内某个元件损坏，而造成的短路。T803、和 C830、C831 组成第一级馈线低通滤波器，T801 和 C801 组成第二级馈线低通滤波器。图中所示的是平衡 L 型。把开关电源与交流电网隔离开来，目的：一是为了滤除掉低频交流电中的高频干扰脉冲。二是防止开关电源中的高频脉冲干扰交
6、流电网。图 3 输入回路901 是消磁线圈，这个线圈是绕在显像管壁上面的，R890 是正温度系数热敏电阻。这两个元件组成一个开机自动消磁电路。用于消除显像管金属部件的剩磁。以免造成电视图像的彩色失真。由 D801D804 四个二极管组成桥式整流器，C803C806 组成高频旁路电容。C802 和 f 7 n n n n t n a m x 呎 C n i u p p n - 3 -C807 组成一个 型滤波电路，另外，C802 还是交直流地之间构成回路的电容，接地端与馈线低通滤波器的电容接地端连在一起。其接地符号特殊以识区别。C807 是一个容量为 120uF、耐压为 400V 的电解电容（体
7、积较大） 。220V 的交流电经整流滤波后，变成约为 300V 左右的直流电压。因此，电视机开机后，C802 两端电压为 300V 左右。电阻 R801 是限流电阻，阻值较小但瓦数较大，当电流超过额定功率时，电阻会损坏而造成电路的断路。起到一定的过流保护作用。2、 开关管振荡电路图 4 所示为东芝型机芯的开关稳压电源的开关管振荡电路。300V 的直流电压一方面通过开关变压器 T802 的初级绕组端给开关管 Q801 集电极供电，另一方面又通过启动电阻R803、R804，流经 L801 和 R807 并联端并与 R809 分压，为 Q801 基极提供一个正向偏置电压。使其导通并进入放大状态。当开
8、关管 Q801 的集电极电流流过 T802 的初级绕组 Np 时，产生自感电动势，其极性为端为正、端为负。因此在次级绕组（激励绕组）Nd 也产生互感电动势，极性为（同名端）端为正、端为负。端的电压经 D809、C811、R808、R807 送至Q801 的基极形成正反馈。该正反馈过程如下所示：Q801 的基极电位上升基极电流增加集电极电流增加激励绕组的互感电动势上升初级绕组的自感电动势上升结果使 Q801 迅速进入饱和状态。集电极电流不再增加，T802 的初级绕组电流变化率为零，初级绕组的自感电动势降为零。激励绕组的互感电动势也降为零。那么给 Q801 提供的正反馈就消失了。经一段时间后，Q8
9、01 退出饱和状态进入放大状态。此时流经变压器初级绕组的电流开始减小，各绕组产生的感应电动势极性翻转，极性为端为负、端为正、（同名端）端为负、端为正。基极电流减小又导致集电极电流减小。从而形成一个反向的正反馈。该正反馈如下所示：Q801 的基极电流减小 集电极电流减小激励绕组的互感电动势反向上升初级绕组的自感电动势反向上升结果使 Q801 迅速进入截止状态。Q801 进入截止状态后，流过开关变压器绕组的电流降为零。变压器绕组产生的感应电动势也逐渐降为零。1 6C80712 4R803 L801 R804 D809 3C809 Q801 10L807 R807 R808L806 R809 C81
10、1 9R802 R805D805图 4 开关管自激振荡电路- 4 -然后，开关管在启动电路提供电流的情况下，又从截止状态重新进入放大状态。开关变压器的感应电动势的极性，变成端为正、端为负。因此在次级绕组（激励绕组）Nd 也产生感应电动势，极性为（同名端）端为正、端为负。端正电压又通过 C811、D809 和 R808正反馈网络，以及 L804、R807、R809 重新使 Q801 导通。如此周而复始。开关管这种振荡工作方式，是间歇振荡器（为自激式） 。正反馈回路由开关变压器次级绕组和电容 C811、R808 和D809 组成。对于这类变压器并联型自激式开关电源。有如下特点：（1） 都有一个启动
11、网络，作用是开机时，为开关管基极提供一个启动电流。通常由电阻串联电路或 RC 串联电路构成。（2） 都有一个正反馈网络，为开关管自激振荡提供一个正反馈（这与正弦波振荡器中的正反馈作用是一样的） 。通常由 RC 串联电路或 RD、RDC（D 是二极管）串并联电路构成。（3） 开关管工作在间歇振荡方式下。附加元件及电路说明：（1） 在 Q801 的集电极与地之间接有电容 C827，以及发射极与地之间接的电感 L806（高频阻流圈） ，是用来抑制开关管振荡过程中产生的高次谐波干扰。（2） 由 C809、L807 和 R802、D805 构成一个削波电路。以避免开关管从饱和到截止时，开关变压器初级绕组
12、中产生的过高反峰脉冲电压击穿开关管。3、 输出回路图 5 所示为东芝型机芯的开关稳压电源的输出回路。（1） 114V 直流输出电路：增加了 L802 和 L803 两个电感，它们与 C818 组成一个 T 型滤波电路。另外，L805 和 C817 组成一个串联谐振电路，目的是为了抑制掉直流电压中的高频分量。（2） 24V 直流输出电路：增加了 L804 和 R607、R606，它们组成一个 L 型的 RL 滤波电路。另外，C819 并联在 D816 两端。抑制掉来自开关电源的高频振荡干扰。图 5 输出回路D815D816C817 560pC818 100uC819 100pC820 470uL
13、802L805L803L804R607 820R606 8206433+114V+24V- 5 -4、 脉冲宽度控制电路图 6 所示为东芝型机芯的开关稳压电源的脉宽调制电路。这个开关电源的开关管振荡频率，是由正反馈网络的元件数值决定的。基本上是固定不变的（另外有一种开关电源的开关管的振荡频率受行扫描频率控制） 。为能保持输出电压不变，需要一个控制电路，来控制开关管振荡过程。当振荡频率不变时，就只有对开关管的饱和和截止时间进行控制。即对脉冲宽度进行控制。由 R806、Q802 和 Q803 组成复合管工作电路，它们也工作在开关工作状态。当 Q803 基极和 Q802 的发射极为高电位时，两个三极
14、管同时导通并进入饱和状态。如果不满足上述两条件，则两个三极管处于截止状态。这个电路与 C821、D810、D807、D808 和 R810、R811 构成了脉冲宽度控制电路。其具体工作过程如下所示。1 6C807R808 D809 12 4C811 10C821R810 D807 D808R808 D810R811 R805Q802 8Q803 R8127C813 R814图 6 脉冲宽度调制电路当开机时，300V 直流电压经 R810、R811、C813、R812、R814 到地（Ng 绕组的、端） ，对 C813 充电，使 C813 的极性为左正、右负。C813 左端的正电压加到 Q803 的基极。使 Q803基极为高电位。当 Q801 处于从截止到饱和状态期间，开关变压器的正反馈绕组的端为负电位，Q802、Q803 因此处于截止工作状态。当 Q801 处于从饱和到截止状态期间，开关变压器的正反馈绕组端为正电位，端的正电压使 D810 导通，并对 C821 充电，C821 极性为下正上负。充电后的 C821 下端正电压通过电阻 R806 加到 Q803 的集电极，Q803 导通并饱和。Q803 饱和后造成 Q802 基极电位被箝位在 0.3V 左右，因此低于其发射极电位，所以 Q802 也导通并饱和（符合 PNP 型三极管导通条件） 。Q802 导
