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1、T开关稳压电源电路原理 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途T03开关稳压电源电路原理 大屏幕彩色电视机的开关稳压电源和中小屏幕彩电开关电源比较有许多不同.例如，电源供给功率增大，要特别重视提高电源效率；一般要求对市电的适应范围要为110260V,频率50HZ或60HZ均适用，为了和录像机、影碟机，卫星接收机等AV设备连接，要求机芯为冷底板设计；具有良好的过流、过压、短路等保护功能，使用更安全可靠；开关电源工作频率高于行频一般可在1676KHZ，这样可减小开关变压器的体积和滤波电容的容量. T03型机芯采用自激式并联型调频一调宽开关稳压电源，可为整机提供250W以上的功率,对市电的适应
2、范围宽,在交流电压90270V、频率5HZ或60HZ情况下均能正常工作。机芯采用冷底盘设计，由开关变压器和光电耦合器隔离，使用和维修安全，该机保护功能齐全，设有过压、过流、欠压、负载短路、防“开机冲击电流等保护电路，一旦出现故障，开关电源停止工作，故障范围不致扩大，起到保护作用。 T03机型有一个显著的特点，就是将主机开关电源与遥控系统待机电源合二为一，待机工作时，主电源为低频间歇振荡，工作在小功率欠压输出状态，经稳压后为遥控系统提供待机工作电源,从而去掉了遥控系统待机电源电路。一般彩电遥控电源电路是一组单独的电源电路,主电源的通断受遥控电源电路的控制。T03电路这样设计，既降低了电源电路的成
3、本，也消除了遥控待机电源因稳压范围不够造成不能适应市电波动范围大的弊端。不过,该机电源电路结构比较复杂，分析和调试都比较严格，稍有不当，电路就不能正常工作。 一、开关稳压电源的组成 开关稳压电源主要由输入整流电路、开关变压器、开关调整管、脉宽调制、待机控制及各种保护电路等组成。 开关稳压电源经次级整流、滤波后，提供以下电压: 二、开关稳压电源整流电路 1、整流滤波电路 接通电源开关S501后，输入交流220V经保险丝管F501，进入由T501、C501、C502组成的第一组共模低通滤波器，所谓“共模”是指T501两个绕组的绕向一致，流过两个绕组的电流相位相反，对进线端的双线对称干扰形成的磁场相
4、互抵消。这样，即使对非对称高频干扰，亦有很好的抑制作用。R501是以C501的泄放电阻，以避免电源插头拨下后在C501上有残留电压. T502、C530、C599、C531、c504C507组成第二组共模低通滤波器，其作用仍在于提高电源的抗干扰能力.采用两组共模滤波器，可防止电网各种谐波干扰进入电视机，又可防止开关电源产生的高次谐波对电网的污染。 滤掉干扰后的交流220V市电，经R504进入全波桥式整流器VD501，经全波整流和C508平滑滤波，在C508两端得到约300V不稳定电压经开关变压器T503向开关调整管V509供电。 由于C508 （330UF 450V）的容量很大,在开机瞬间有很
5、大的涌浪电流，可能损坏整流器VID501，因此接入了由R504、R506组成的限流电路。在电源稳定工作后,整机电流要通过R504和R506造很大的功率损耗,使电源效率降低。为此，在限流电路中增加了由继电器、V501组成的限流控制电路，继电器的一对常开触点并接在R504两端。开机瞬间，继电器不工作限流电阻R504接入整流电路，起到限流的作用：在电源稳定工作后，开关电源VD517、C527整流滤波，在电容C527两端有电压约12V,使V501饱和导通,继电器线包得电，继电器常开触点闭合，将R504短路，减少了电源的功率损耗。 2、消磁电路 彩色显像管的荫罩受到地磁场或机外杂散磁场的影响时，会使彩色
6、图像出现异常，因此彩色电视机都设有自动消磁电路.消磁线圈和具有正温度系数的热敏电阻R503组成消磁电路。刚开机时， R503冷电阻很小(约为1218），流过消磁线圈的电流很大，产生很强的磁场，同时电流也流过R503，使R503温度上升,其阻值逐渐增大,电流逐渐减小，磁场逐渐减弱起到消磁的作用。 三、开关稳压电源的工作原理 1、自激振荡电路 T03型开关稳压电源的自激振荡简化如图：在接通电源开关S501时，经整流滤波后的不稳定直流电压Vi（约300V）经开关变压器T503初级绕组（6)一(1）加到开关管V509的集电极，同时通过启动电阻R517给V509提供一个很小的基极电流Ib，使V509进入
7、放大状态.其集电极电流Ic经T503的（6）一（1)，当电流1c增大时，在绕组（6）一（1)上产生（6）端为正，（1)端为负的反电动势V1，反馈绕组(7）一（9）上产生（9）端为正（7)端为负的感应电动势Vp，此感应电动势Vp经R520、C514反馈到V509的基极，使基极电流Ib增大,于是电路产生如下反馈过程:Ib Ic VI Vp 正反馈 开关管V509进入饱和状态.由于绕组（6）一（1)的电感效应,电流Ic不可能突然变大,而按非线性增大，在这过程中，向稳压电路提供能量,并以磁能的形式贮存于变压器T503中。与此同时，变压器T503次级绕组感应电动势（12）端为正（15)端为负，使二极管V
8、D521反向截止，次级无输出。 在V509饱和导通期间，反馈电压继续通过R520、C514和V509的基一射极对C514反向充电使C514下端电压越来越高，上端电压越来越负, v509基极电流Ib逐渐减小，当Ib减小到使开关管V509退出饱和区而进入放大状态时，基极电流Ib又恢复对集电极电流Ic的控制作用，电路发生反向变化的正反馈过程：Ib Ic VI Vp正反馈正反开关管V509很快进入截止状态。在V509截止期间， T503初级绕组（6）一(1）上产生(6）端为负（1）端为正的反电动势V1在反馈绕组（7）一（9）上产生(9）端为负（7）端为正韵感应电动势Vp。次级绕组（15）一(12)上产
9、生（12）端为负（15）端为正的感应电动势v2，使整流二极管VD521正偏导通,把原来贮存在变压器初级绕组的能量转移给负载并给电容C546充电（贮能)。如果V509再次导通， VD521截止，电容C546向负载放电，负载上便可得到平滑的直流电压VO。 在开关管V509截止后，输入直流电压Vi和反馈绕组（7）一（9)改变方向后的感应电动势，经R517、R520、C514充电,使V509基极电压按指数规律上升，当C514充电到基极电压达到基一射极导通阀值电压时, v509再次饱和导通，电路完成一个周期的变化。如此周而复始，形成自激振荡。 由以上分析可知，V509的导通时间Ton由C514的放电时间
10、常数决定，而V509的截止时间Toff由C514的充电时间常数决定因此电路的自激振荡周期 TTon十Toff。 对变压器耦合并联型开关电源，设T503初级绕组（6）一（1）的匝数为n1，次级绕组(15）一（12)的匝数为n2,反馈绕组(9）-(7）的匝数为n3，则不难得到如下关系： (1)Vp=n3Vlnln3Vin1 Ton n2 n2 （2）Vo= - - vi = - vi T一Ton nl l一 nl 正反馈电压vp和输出电压vo均与整流后的输入直流电压vi有关，如交流电网电压为90280V，整流后的直流输入电压vi为118367V，从最小值到最大值相差3倍。显然，开关管激励电压VP变
11、化3倍，其基极激励功率会相差9倍，给设计带来困难，如果在最小值满足驱动要求，当电压上升到最大值时，会使开关管饱和,出现过激励现象；若最大值满足驱动要求，当电压下降到最小值时，激励功率不足,开关管便不能可靠饱和. 从稳压性能看，由(2)式可知，当输入直流电压vi变化时,为了保持输出电压Vo稳定，可采用频率一脉宽控制方式,即在控制开关管激励脉冲宽度Ton的同时，也使激励脉冲频率f1T随之变化.如果V。115V，设开关变压器变比n1：n2=2。5，当交流电网电压为90v时,可算出激励脉冲占空比=Ton/T=0。71;当交流电网为280V时，占空比=0。44。如此宽的占空比调节范围,仅靠R520、C8
12、20正反馈口路是难于实现的。 为了解决上述两方面的问题，T03型电源电路中，设计了由T503(9）(7）绕组、R511、V502,VD509组成的正反馈回路,V502是一个射极跟随器，其集电极电压取自T503附力绕组(8）（7）经VD506整流所得电压,见图。当市电交流电压低于160v时,整流后的直流输入电压vi较低，反馈电压Vp也较低。这时,不能用减小R520的阻值或增加T503正反馈绕组（9）-（7）的匝数来提高开关管基极激励电流，否则，市电电压升高时，会出现过激励现象。T03电源电路中，当市电电压较低时，T503正反馈绕组（9）(7)除通过R520、C514向开关管V509提供正常激励电
13、流外还通过R511、V502向V509提供激励电流,保证在低输入电压时开关管对正反馈量的要求。使激励脉冲宽度不变，输出电压不变. 当市电交流电压升高到大于160V时，整流后的输入直流电压vi逐渐升高,正反馈电压Vp也逐渐升高.当T503正反馈绕组（9)一(7)的脉冲电压Vp高到一定程度时， V502基一射极间的稳压管vD509被击穿， v502基极电压被钳位于VD509的稳压值（稳定电压Vz = 7。5V）.如果市电交流电压继续升高，正反馈脉冲幅度超过7.5V（p-p），由于VD509的钳位作用， v502基极电压不再受T503（9)端输出的反馈脉冲控制，失去正反馈作用。这时，V502射极电流
14、以保持恒定，电流大小由R510决定， v502射极电流流入开关调整管V509的基极,实现开关管的恒流激励，保证输出电压稳定. 2,脉宽控制电路 脉宽控制电路的作用是控制开关调整管激励脉冲的宽度，改变开关管的导通时间，使输出直流电压自动趋于稳定。 T03型机电源稳压脉宽控制电路如图。它主要由脉宽控制管v508,误差电压取样放大器N505和光电耦合器N501等组成. 采用变压器耦合的开关电源，误差电压取样电路有直接取样，间接取样和光电耦合取样等各种形式，它们各有优缺点.T03型机采用行扫描输出电路所需电压十117V端取样,通过光电耦合送人脉宽控制管，这种方式既实现了直接取样，瞬态响应速度快,稳压性能好，又采用光电耦合器件隔离，使电视机除开关电源底板外均不带电，安全性能好。近期生产的彩电开关电源，常采用这种方式。 117V电压进入取样误差放大器N505。N505内部电路包含R1、R2取样电路, R3、DZ基准电路，比较放大器Q等。电路连接后,Rl和R2组成误差取样电路.（见图2）下面介绍脉宽控制电路的工作过程。当市电交流电压升高或负载电流减小使输出电压Vo升高时，经取样电阻分压后,使N505内部三极管Q的基极
