彩电开关电源电路李明勇

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1、彩电开关电源电路1 .简述开关电源同比线性电源，因其效率高、体积小、重量轻等特点而在家电产品 中得以广泛应用。现在所有的彩电产品基本都是使用开关电源。由于CRT彩电的电源功率通常在200W以下，因此现在彩电所用的开关电 源大都属于反激式开关电源。所谓反激式即指当功率开关MOS管导通时，将电能转化为磁能储存在开关变压器中。只有在功率开关MOS管关断时，才向次级输出能量。而在反激式电源中，相对于硬开关模式，准谐振(QRC, Quasi-Resonant Converter)开关模式因具有低 EMI和高效率而普遍适用。例如 Fairchild公司的 KA5Q系列、FSCQ系列，Sanken公司的ST

2、R-W67xx系列等。准谐振开关模式即是，当次级线圈通过整流二极管释放完能量后，功率开关MOS管并不立即导通。而是由初级绕组与开关 MOS管漏极电容(包括漏极所接 的电容Cr和MOS管的输出电容Coss以及次级的反射电容C，)进行串联谐振，谐 振到半周即最低点时导通。因此可以看出，准谐振开关模式属于完全能量转换的 电感电流不连续工作方式。由于外接了 Cr电容以及在电压最低点导通，因而降 低了损耗和EMI，提高了电源效率。彩电开关电源电路的设计，其中最重要的部分是开关变压器的设计。开关变 压器设计好后，才能依据来选择开关变压器外围的元器件参数。2.设计输入分析2.1输入电压范围：输入电压范围内销

3、外销VrmsAC130V-265VAC90V-265V2.2最大输入功率最大输入功率21寸及以下25寸及以上普通机大屏幕逐行机Pn75W150W180W由以上的参数可得到如下:2.3最大输入直流电压：y max _ 阴 max一=1.414x265=375V2.4最大输入有效值电流（）对彩电所用的桥式整流滤波电路，一般功率因数为0.55-0.65 ,增加谐波抑制电感后，功率因数提高至0.70-0.85，分别取0.55,0.70 。pn 二 UmsrmsCS=其中Pin为有功功率即输入功率，U rms为输入有效值电压，I rms为有效值电流，COS二PF为功率因数。因此：1 rms = pn /

4、U rmsCS各种机型的最大有效值电流如下:种类机型最大输入有效值电流（脚名）121寸及以下内销机75W/(130Vx0.55)=1.05A221寸及以下外销机75W/(90Vx0.55)=1.51A325寸及以上内销机150W/(130Vx0.70)=1.65A425寸及以上外销机150W/(90Vx0.55)=3.03A5大屏幕逐行机（内销）180W/(130Vx0.70)=1.98A6大屏幕逐行机（外销）180W/(90Vx0.55)=3.64A电源电路中选取的元件应满足以上电压和电流的要求（具体到某个机型的某项参数，可能会因测试条件不同而取值不同，但计算方法一样）。3.电源电路分析和器

5、件选取3. 1电源开关功率大于15W或电压大于40KV的设备必须装有手动机械开关。对电源开关的 参数要求主要有额定电流、浪涌电流及额定电压。例如 5A/120A/250VAG选择 电源开关时应满足这些参数的要求。3. 2共模和差模抑制电路（如图）eB图中L901 , L902分别与C904, C905组成两级低通滤波器抑制共模干扰，C901, C902与L901 (或L902)中两个线圈的电感差值组成滤波器抑制差模干 扰，差模电容的选取一般在47nF-0.22uF,通常不大于0.47uF,而且需并联阻尼 电阻，在电源关机后泄放掉电容上的电荷。现在大部分电源电路上没有该电阻， 是因为消磁热敏电阻

6、充当了阻尼作用。 如果电路中有继电器切断了消磁电阻，贝U 必须另外增加阻尼电阻来满足要求。_t_电阻阻值的选择：U =Umax.e RC按国标要求，在关机t= 2S后，线上的电压应该小于安全电压 36V。因此，U =36V，假如关机前的峰值电压Umax = 375V，C= 2x0.1uF,则可求出R的阻 值，选取的电阻值要小于该值。建议选择高压玻璃釉电阻。如果选择金属氧化膜 电阻，1W的需要2个串联。共模电容一般取470p 2200p,大了则初次级间漏电流会增加。漏电流计算公式如下：V VlL2 Vfc(1)L XC 1/2fcIL为漏电流，v是加在电容上的交流电压，f是作用在电容上的电源频率

7、，C是电容量。共模电感的计算式如下：L=1/ C (2n f) 2(2)如果选取截止频率为150KHz,则L901 , L902由下式计算出：L90仁L902=1/（2 n f） 2.C=1/ （2n x150） 2 .470 =2.4mH如按以上参数组成共模抑制器时，则当共模干扰信号经过该滤波器时，在150KHZ频率处，该滤波器的插入损耗为 6dB（未考虑输入输出阻抗）。但由于我 们并不知道共模干扰信号的初始幅度，因而不知道需要衰减多少dB才能满足要 求。因此实际的参数应该通过试验得出。一般在 10m H以上。电感量越大，低端共模抑制效果越好。但需要指出的是电感量并不是越大越好，因为随着电感

8、量的增加，匝数相应增加，其分布电容也增加，很可能使 高端频响（MHz处）曲线变差（当然，分槽绕制会改善这种情况）。如果匝数不 增加，磁芯的磁导率增高，也同样可能使频响（500KHZ处）变差。因此选择何种规格的磁芯以及电感量取多大，都需要兼顾高低频。电源滤波器主要滤除低端共模干扰，共模电容即丫电容滤除高端共模干扰。下图为 EMI的测试波形需要注明，1MHz以上的干扰基本上都属于共模干扰，150KHZ 1MHz既有差模也有共模干扰。因此需要针对不同的干扰频段来区分解决通过实际的试验测试选定磁芯和电感量后，还应考虑线径，以满足一定的电流密度，以免线径温度过高。电流密度一般取J=7-10A/mm2（视

9、散热条件而决定）,根据公式:pm4Irms二 1.1rmsJI.J(3)结合上面已知的最大输入有效值电流，可得出各种尺寸电视所用的电源滤波 器的线径大小（有效值电流视实际测试条件而计算）输入功率大于75W的电视机中，需要增加谐波电感抑制器来满足谐波电流测 试要求。谐波电流抑制器实际上是一个矽钢片制成的工频电感，它利用电感线圈内部 电流不能突变的原理调节电路中的电压及电流的相位差， 使得交流输入的基波电 流与电压之间相位差减小，并且电流波形趋向于正弦化以提高功率因素， 这就是 无源PFC。但无源PFC的功率因数不是很高，只能达到 0.70.85;谐波电流抑制器的关键参数是电感量 L,随负载功率而

10、定。电感量不能太小， 要保证负载功率临界小时能满足谐波电流要求； 但也不能太大，一个是体积受限， 另一个随电感量的增加（成本也增加），压降将增大，影响温升。因此，通常是 按功率不同分段设置不同的谐波电流抑制器， 随负载功率的增大，其电感量减小。现在公司内销使用的谐波电流抑制器主要有三种11001443（ 11001453）、11001442、11001672 分别对应的使用情况为：电感量应用11001443 (11001453)47mH普通25寸及以上机型1100144233mH逐行25寸及以上机型1100167222mH背投25寸及以上电视机增加谐波电感抑制器后，可节省后一个电源滤波器（即L

11、902）。3. 3继电器电路继电器的工作原理是通过给其内部线圈施加一个电压后产生电流进而形成磁场力来使触点进行吸合的。其主要参数包括触点参数和线圈参数。触点参数主 要有最大切换电流，最大切换电压，线圈参数主要有工作电压，线圈电流等。典 型切换电路上图所示。这里需要着重说明的是，吸合时，应使控制三极管 V978 处于饱和状态，即基极电流足够大，保证线圈电流符合参数要求，以使吸合稳定 例如线圈电流 =lc=40m A,三极管B =150,贝U lb=40/150=0.27m A。要求lb 电 流0.27m A。即卩 R963(5-0.7 ) /0.27=16K。取 R963=10K 同理，释放时

12、V955 处于完全截止状态。和继电器线圈并联的二极管是给线圈提供通路的，以便在V978截止时线圈产生的反电动势能通过二极管泄放掉，保护继电器。3. 4消磁电路消磁电路部分的器件包括消磁热敏电阻和消磁线圈。消磁电路是专为 CRT像管而设计的，主要消除地磁、剩磁、以及外磁场对CRT象管的影响。消磁电路的主要参数是消磁功率和残余电流。由于消磁功率不但与起始电流成正比，而且与消磁电流的波形有关，即与起始电流的半幅衰减时 间成正比。因此一般CRT像管的规格书上对此都有规定。例如 29寸彩虹纯平管 要求，最小消磁功率为1600AT( P-P)，5个周期后的电流值应不小于初始电流值 的一半，残余电流不大于0

13、。7AT (P-P)。如图所示I*N = 2. ()/( RT + RL) *N(4)是输入交流电压的有效值，RT为消磁热敏电阻的阻值，RL为消磁线圈 的阻值，N为消磁线圈的匝数，前面参数 2是因为25寸以上采用8字型绕法其 消磁功率近似于两倍(也有认为经验值为1.5倍甚至1.3倍的)。21寸及以下采 用口字型绕法的不乘参数2。消磁热敏电阻分几类，主要是 4.5 Q ,9 Q ,18 Q。它的关键参数除了标称电阻值外，主要还有要求匹配的最小的消磁线圈电阻值。 其它参数还包括温度特 性、最大工作电压、额定工作电压、残余电流以及回路功耗。回路功耗低的消磁 电阻是为做待机小于3W而需求的选用 3 脚

14、而不用 2 脚的消磁热敏电阻，是因为 3 脚的电阻内部配置了专用的 旁路加热片，提高了主片的平衡温度和电阻值，降低了残余电流。消磁线圈的关键参数是匝数、阻值、形状结构。消磁热敏电阻和消磁线圈的选取是多种综合因素的考虑。例如，内销机要求 消磁热敏电阻的额定电压为220Vrms,最大工作电压达到270Vrms；如果要做低 待机功耗的机型， 则要求回路功耗尽量小； 而温度特性和残余电流则取决于所用 的显像管；像管要求多个正弦波后才衰减,则电阻的居里点要高；选定消磁热敏电阻后,根据显像管的消磁功率和条件选择消磁线圈。当然, 有时电阻和线圈是同时匹配选择的。 因为消磁线圈的阻值大小也会影响到消磁电 流波

15、形的形状, 阻值大时, 消磁功率峰值小, 但正弦波保持时间相对长一点, 消 磁效果要好些。这是一个质量和成本的综合考虑。注意事项：由于消磁热敏电阻阻值的降低, 将会使得开机时的起始消磁电流增大, 这就要求电源保险丝的防浪涌电流能力加强。保险丝的关键参数主要是额定电流和额定电压, 现在我们内销所用的主要是22.0A/250VAC, 2.5A/250VAC , 3.15A/250VAC。还有一个参数：公称热能值 I 2t， 是表征保险丝的防浪涌电流能力。通常用公称熔化热能值 I 2t 来表示。I2t = 1/2 （ip ）2t/k（5）其中 ip 为开机瞬间的电流输入波形的最大峰值, t 为峰值电流持续时间, K 为把单次脉冲 1/2（ip）2t 转换成所要求的额定焦耳积分 I2t 值的转换因子 （对 彩电 K 取 0.23） 。因此在配管时, 需要考虑起始消磁电流是否会过大, 现用的保 险丝的公称熔化热能值是否满足要求。35 整流滤波电路在整流滤波电路中串接了一个负