TCL PE461C4二合一板電路原理與故障維修

TCL PE461C4型二合一板的電路框圖如圖1所示，主要由輸入整流濾波電路、開/待機(jī)控制電路(待機(jī)電源控制芯片VIPer17L)、功率因數(shù)校正(PFC)電路(控制芯片F(xiàn)AN7930C)、PWM電路(即主電源，控制芯片F(xiàn)SFR1700XS)、背光 LED驅(qū)動(dòng)電路(控制芯片MP3391)、反饋及保護(hù)等電路組成，輸出3.3VSTB/0.2A、24V/1.25A、58V/1.9A電壓，廣泛用于42英寸及以上具有3D功能的大屏幕LED彩電中。

一、工作原理

1.市電輸入與整流濾波電路

市電經(jīng)保險(xiǎn)管F1、熱敏電阻RN1、抗高壓壓敏電阻RV1進(jìn)入抗干擾濾波電路，如圖2所示。RD1~RD8、LF1、LF2、LF3、CX1、CX2、CY1、CY2等構(gòu)成EMC電路，以消除電網(wǎng)中的雜波，同時(shí)避免開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。濾除干擾后的市電經(jīng)全橋BD1整流、C101濾波后輸出約+300V的脈動(dòng)直流電壓，一路經(jīng)變壓器LP1初級(jí)①-③繞組及電感L301送至PFC功率管Qw3的D極，第二路經(jīng)D301、D302續(xù)流后送入PFC電路輸出端(即濾波電容CE2、CE3正極)，D301與D302的連接處的VB電壓送往待機(jī)電源。

2. PFC電路

二次開機(jī)后，主板送來的高電平信號(hào)通過光耦PC3使控制管Q205導(dǎo)通，將待機(jī)電源輸出的vCC1(實(shí)測(cè)約+18V)送至U301(FAN7930C)的⑧腳，U301開始工作，⑦腳輸出正、負(fù)脈沖信號(hào)->放大管Q301、Q302輪流工作->QW3工作于開關(guān)狀態(tài)。在QW3導(dǎo)通期間，其電能轉(zhuǎn)化為變壓器LP1的磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來;在QW3截止期間，其LP1儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)D303整流.CE2、CE3濾波后得到約+90V左右電壓，與輸入的300V電壓疊加，故在CE2、CE3正極得到約+390V的VBUS電壓。該電壓分為三路輸出:一路經(jīng)R307~R310、R312、R313、R322分壓，為U301的①腳提供取樣電壓，該電壓與④腳的QW3電流檢測(cè)電壓一起加到U301內(nèi)部乘法器中，處理后控制⑦腳對(duì)外輸出的脈沖寬度。當(dāng)負(fù)載變重(比如圖像亮度增大或聲音變大)時(shí)，U301①腳的取樣電壓變低。與此同時(shí)，電源輸出電流也會(huì)增大，則電流取樣電阻R302、R306兩端壓降增大，U301④腳的電壓升高，這時(shí)U301⑦腳輸出的矩形脈沖寬度變寬，QW3導(dǎo)通時(shí)間延長，輸出電壓瞬時(shí)升高，即電源輸出功率變大;反之，輸出功率變小，從而保證輸出的+390V(VBUS )電壓基本不變。

3、待機(jī)電源及開/待機(jī)控制電路

該型電源板的待機(jī)電源如圖3所示。

接通電源后，VB電壓經(jīng)D202、R201、R202及開關(guān)變壓器TS1初級(jí)⑦-⑥繞組送至U201(VIPer17L)⑦、⑧腳(內(nèi)部開關(guān)管D極兼振蕩啟動(dòng)電源)，給②腳外接電容C215充電。當(dāng)C215兩端電壓達(dá)7.5V時(shí)，振蕩電路開始工作- >內(nèi)部開關(guān)管工作于開關(guān)狀態(tài)->TS1初級(jí)⑦-⑥繞組中有脈沖電流流過一次級(jí)繞組有感應(yīng)電壓產(chǎn)生。其中，③-④繞組的感應(yīng)電壓經(jīng)D214、D215整流，C204、R207、C215濾波，D205穩(wěn)壓后送到U201電源端②腳，以替代啟動(dòng)電源;TS1的⑧-⑨繞組的感應(yīng)電壓經(jīng)DS1整流及C208、L201、C210、C211濾波后得到+3.3VSTB待機(jī)電壓，經(jīng)排插送往主板。該電壓的穩(wěn)壓過程:當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，光耦PCI①腳電壓降低->發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度減弱->PC1③、④腳(光敏管)內(nèi)阻增大->U201④腳電壓升高一內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率升高->⑦、⑧腳輸出的脈沖寬度增加->輸出電壓升高;反之，輸出電壓下降。開/待機(jī)控制過程:二次開機(jī)時(shí)，P-ON信號(hào)變?yōu)楦唠娖?>Q407導(dǎo)通->PC3初級(jí)①、②腳的電流大增->PC3次級(jí)③、④腳的內(nèi)阻大幅減小->Q205導(dǎo)通->輸出vCC1電壓。待機(jī)時(shí)，P-ON信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，Q205截止，PFC、PWM電路停止工作。
4、PWM主電源電路

圖4中，PFC電路送來的VBUS電壓一路直接加至U401( FSFR1700XS )的①腳，為內(nèi)部高端開關(guān)管供電，另一路送往諧振電容C406。此時(shí)經(jīng)Q305送來的LLC_VCC電壓(約為+17V)通過R412、R409加至U401電源端⑦腳，U401內(nèi)部的鋸齒波發(fā)生器、脈寬調(diào)制器工作，產(chǎn)生的開關(guān)激勵(lì)脈沖使內(nèi)部半橋功率開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)變壓器TS2初級(jí)②-⑥繞組與諧振電容C406串聯(lián)諧振。C401、D401、R411及U401內(nèi)部電路構(gòu)成的自舉升壓電路工作為低端開關(guān)管提供HVCC高壓電源。TS2次級(jí)12-13、12-14繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)DS4全波整流及L401、C413、C414、C420濾波后，得到+24V電壓;①-⑧、10-⑨繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)DS2全波整流及C411、C417、C418、L404、C421、C422濾波后，得到+58V電壓。

該P(yáng)WM主電源的穩(wěn)壓電路主要由光耦PC2(TLP781)、基準(zhǔn)電壓比較器U402(TL1431)等元件組成。當(dāng)+24V電壓降低時(shí)，光耦PC2①腳電壓降低->流過PC2①、②腳(發(fā)光二極管)的電流下降->PC2③、④腳(光敏三極管)內(nèi)阻變大->U401的②腳(輸出電壓反饋端)電壓上升->U401內(nèi)部脈寬調(diào)制器輸出的脈沖寬度增加->半橋功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間延長->輸出電壓升高。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，其穩(wěn)壓過程與上述相反。C403、C404為TS2的尖峰脈沖吸收電容，防止在開關(guān)管截止時(shí)，TS2初級(jí)繞組感應(yīng)的脈沖高壓將它擊穿。
5、LED驅(qū)動(dòng)電路
在主電源工作后，輸出的+24V、+58V電壓分別加至LED驅(qū)動(dòng)電路插座P601的10腳及11~14腳，如圖5所示。

另外，主板上MCU送出的3D使能信號(hào)3D_EN亮度調(diào)節(jié)信號(hào)P DIM、背光點(diǎn)亮信號(hào)BL_ON(實(shí)際為2D EN)也被分別送至P601的①、②、③腳。+24V電壓經(jīng)過電源控制管Q602(S5160T)后，分別由R601、R641送至控制芯片U601、U602( MP3391)的電源端②腳;BL_ON信號(hào)經(jīng)R604送到MP3391的使能端⑤腳，MP3391內(nèi)部的振蕩電路開始工作，從MAP3391的25腳輸出開關(guān)激勵(lì)脈沖信號(hào)，開關(guān)管Q601工作于開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)Q601截止時(shí)，與+58V電源疊加經(jīng)升壓二極管D601整流及C611、C612、C617濾波后，得到約+105V(3D狀態(tài)為+115V)的V1+輸出電壓，每路LED燈串中有33只大功率LED。該105V電壓分為兩路:一路送到LED燈串插座P602的7~10腳(四路LED燈串的+端);另一路送給分壓電阻R625~R628，分壓獲得的取樣電壓送到MP3391的輸出過壓保護(hù)檢測(cè)端22腳，及過壓保護(hù)控制管Q680的漏極。LED燈串的一端流過插座P602的②~⑤腳分別送到MP3391的13~20腳，這些腳內(nèi)部接的是背光亮度控制管的D極。當(dāng)調(diào)大電視亮度時(shí)，主板送到P601的②腳的亮度控制信號(hào)電壓升高->MP3391亮度控制端⑥腳電壓升高->MP3391內(nèi)部輸送給亮度控制管的開關(guān)脈沖占空比增加->內(nèi)部功率背光亮度控制管的導(dǎo)通程度增加->流過LED燈串電流增加->背光亮度增加。當(dāng)進(jìn)入3D模式時(shí)，由P601①腳送來的3D_EN控制電壓使Q610、Q620導(dǎo)通，MP3391的①腳對(duì)地電阻減小，此時(shí)流過LED燈串的電流約為560mA，背光電路消耗的功率約為61.8W;在2D模式時(shí)，在同一亮度控制電壓下流過LED燈串的電流約為540mA，消耗的功率為58.8W。

6、保護(hù)電路
(1)市電輸入及PFC電路保護(hù)
1)市電過壓輸入保護(hù)
當(dāng)市電電壓過高時(shí)，壓敏電阻RV1擊穿，保險(xiǎn)管F1熔斷，達(dá)到保護(hù)之目的。如果壓敏電阻失效，VB輸出電壓升高，通過D302、R307~R310送至U301過壓輸入檢測(cè)端①腳的電壓必然升高。當(dāng)①腳電壓高于2.7V時(shí)，U301內(nèi)部過壓保護(hù)電路動(dòng)作，PFC電路停止工作。
2)PFC電路輸出過流/過壓保護(hù)
當(dāng)PFC電路輸出過流或負(fù)載有短路時(shí)，流過QW3源極的電流增大->R302、R306兩端電壓升高->U301④腳電壓升高->當(dāng)該腳電壓升至0.75V時(shí)，U301內(nèi)部過流保護(hù)電路動(dòng)作，PFC電路停止工作。與此同時(shí)，當(dāng)PFC電路輸出過流時(shí)VBUS電壓降低U301①腳的電壓降低當(dāng)VBUS電壓降至+320V時(shí)->U301②腳輸出低電平->Q305截止->U401因失電停止工作->整機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。
當(dāng)PFC電路VBUS輸出過壓時(shí)->U301①腳的電壓升高當(dāng)升至2.7V時(shí)->U301內(nèi)部過壓保護(hù)電路動(dòng)作->PFC電路停止工作，整機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
3)開機(jī)浪涌電流限制
在冷機(jī)開機(jī)時(shí)，由于需要對(duì)大容量CE2、CE3電容充電，因此會(huì)對(duì)市電整流二極管及相關(guān)元件造成過流沖擊，故在市電輸入回路串入了負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RN1。在剛開機(jī)時(shí)，由于溫度較低，RN1阻值較大，故對(duì)浪涌電流有較大的限制作用。開機(jī)后，RN1溫度升高，其阻值迅速下降，對(duì)輸入電路造成的影響可忽略不計(jì)。
4)U301電源過/欠壓保護(hù)
U301⑧腳為電源端，工作電壓范圍為11V~24V。當(dāng)待機(jī)電源穩(wěn)壓電路開環(huán)失效，導(dǎo)致U301⑧腳電壓在24V~33V之間時(shí)(大于33V有D210鉗位)，U301內(nèi)部過壓保護(hù)電路動(dòng)作，PFC電路停止工作。另外，當(dāng)U301⑧腳的電壓小于8.5V 時(shí)，U301欠壓保護(hù)電路動(dòng)作，PFC電路停止工作，此時(shí)Q305截止，進(jìn)而引起PWM主電源停止工作，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。
5)U301過熱保護(hù)
U301芯片的內(nèi)部設(shè)有過熱保護(hù)電路。當(dāng)芯片內(nèi)部溫度達(dá)到150°C時(shí)，過熱保護(hù)電路動(dòng)作，⑦腳無開關(guān)脈沖輸出;當(dāng)溫度低于120°C時(shí)，過熱保護(hù)解除。
(2)待機(jī)電源保護(hù)
1)過壓保護(hù)
當(dāng)穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障導(dǎo)致+3.3VSTB待機(jī)電壓過高時(shí)，經(jīng)D211、D212、R208加至U201③腳(反饋電壓控制及異常保護(hù))的脈沖電壓達(dá)+3V，內(nèi)部過壓保護(hù)電路動(dòng)作，待機(jī)電源及PFC、PWM電路均停止工作，使MCU及整機(jī)免受損壞。與此同時(shí)，經(jīng)D214、D215整流，C204濾波，送到U201②腳電源端的電壓達(dá)+18V，穩(wěn)壓管D205齊納擊穿，U201因失電而停止工作。
2)過流保護(hù)
當(dāng)+3.3VSTB電壓因負(fù)載短路而過流時(shí)，經(jīng)D211、D212、R208加至U201③腳的脈沖電壓低于+1.26V，IC內(nèi)部過流保護(hù)電路動(dòng)作，待機(jī)電源及PFC、PWM電路均停止工作，電源無輸出。與此同時(shí)，TS1③-④繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也會(huì)大幅下降，當(dāng)U201②腳(電源端)電壓低于+7.5V時(shí)，IC內(nèi)部振蕩器停止工作，整個(gè)電源無輸出。
另外，當(dāng)市電電壓過高時(shí)，VB電壓增大，此時(shí)TS1的③-④繞組的感應(yīng)電壓升高，使U201的③腳電壓過高，U201內(nèi)部振蕩電路停振，整機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。同樣，當(dāng)市電電壓低于100V時(shí)，U201的③腳電壓過低，整機(jī)也會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
(3)PWM主電源保護(hù)
1)過壓保護(hù)
當(dāng)穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障導(dǎo)致+24V輸出電壓過高時(shí)，流過PC2①、②腳的電流增大一PC2 3、④腳內(nèi)阻減小->U401②腳電壓小于0.4V->U401內(nèi)部振蕩器停止工作->+24V、+58V 電壓均無輸出。
除上述過壓保護(hù)外，還有一路模擬可控硅過壓保護(hù)電路。當(dāng)+24V電壓升至+27V時(shí)->穩(wěn)壓管D403齊納擊穿->Q406 導(dǎo)通->Q405導(dǎo)通->開/待機(jī)控制管Q407截止->PC3①、②腳無電流通過->PC3③、④腳內(nèi)阻大增->Q205 截止->PFC、PWM電路均停止工作->整機(jī)處于待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
2)過流保護(hù)
當(dāng)輸出過流時(shí)，流經(jīng)電流取樣電阻R401、R403的電流增大U401過流檢測(cè)端④腳電壓下降，降到-0.6V、且持續(xù)時(shí)間達(dá)0.15us時(shí)U401內(nèi)部過流保護(hù)電路動(dòng)作->U401 停止工作->整機(jī)處于待機(jī)保護(hù)狀態(tài)。
(4)LED驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)
1)輸入欠壓保護(hù)
當(dāng)+58V電壓降到+43V時(shí)->穩(wěn)壓管D603、D604不被齊納擊穿->Q603截止->Q602截止->約+24V工作電壓因MP3391的電源端②腳失電停止工作->LED背光熄滅。
2)輸出過壓保護(hù)
正常工作時(shí)，Q670截止，U601③腳輸出的+5V基準(zhǔn)參考電壓vcc通過R683加至Q680的G極，Q680導(dǎo)通將U602(MP3391)過壓保護(hù)端22腳接地，避免干擾脈沖使其誤動(dòng)作。若升壓電路輸出電壓V1+過高，D681.D682齊納擊穿，Q670導(dǎo)通、Q680截止，U602輸出過壓保護(hù)窗口打開，R625~R628所得取樣電壓使U601 22腳的電壓升高，當(dāng)超過+1.24V時(shí)，U601的10腳對(duì)C608充電(充電電流為50uA)，當(dāng)C608兩端電壓升到+1.24V時(shí)，過壓保護(hù)電路啟動(dòng)。
3)輸出對(duì)地(LED+對(duì)地)短路保護(hù)
當(dāng)輸出端或LED燈串對(duì)地短路時(shí)，取樣電路使U601的22腳電壓降至0.08V，U601關(guān)閉25腳輸出的開關(guān)脈沖，并且U601內(nèi)置的背光亮度控制管截止。只有排除短路故障， U601 22腳的電壓高于0.08V時(shí)，U601才會(huì)恢復(fù)正常工作。
4)燈條(LED+對(duì)LED-)短路保護(hù)
若LED燈條內(nèi)部短路，U601、U602的12腳電壓超過閾值，U601關(guān)閉西腳輸出的開關(guān)脈沖，同時(shí)U601 25腳開始對(duì)C608充電，在10腳電壓未升到+1.24V之前，U601的西腳間歇輸出開關(guān)脈沖，以試探短路故障是否已排除。如果短路排除，背光電路恢復(fù)正常工作;如果未排除，則U601立即關(guān)閉25腳輸出的開關(guān)脈沖，同時(shí)芯片內(nèi)部的亮度控制管截止并鎖定。
5)升壓開關(guān)管過流保護(hù)
若升壓開關(guān)管輸出過流，U601的24腳電壓升高，當(dāng)該腳電壓高于0.025V時(shí)，過流保護(hù)功能啟動(dòng)，U601關(guān)閉25腳輸出的開關(guān)脈沖，Q601停止工作，同時(shí)芯片內(nèi)部的亮度控制管截止并鎖定。

二、常見故障檢修
故障現(xiàn)象1:無+3.3VSTB待機(jī)電壓輸出。分析檢修:無+3.3V待機(jī)電壓輸出首先應(yīng)檢查u201⑧腳電源啟動(dòng)端是否有約+290V電壓;如果無，檢查市電的輸入、整流濾波電路;若有，則斷開L201右端試機(jī)。檢測(cè)C208正極是否有待機(jī)電壓輸出，若有輸出，表明負(fù)載有短路故障;若仍無輸出，表明故障在電源本身，這時(shí)可斷開U201④腳外接電路試機(jī)。若有很高的電壓輸出，說明故障在穩(wěn)壓控制環(huán)路;否則，故障在u201②、③腳外接的整流濾波電路或U201本身。表1是U201的引腳功能與待機(jī)電壓。

故障現(xiàn)象2:無+24V、+58V電壓輸出。分析檢修:先在+3.3VSTB電壓輸出端與插座P1的10腳之間接一只1k電阻，強(qiáng)制開機(jī)，測(cè)量U401電源端⑦腳是否有+17V電壓。如無，則先排除電源方面的故障;如果有，再測(cè)U401的①腳電壓，若正常，可斷開+24V、+58V負(fù)載，在輸出端接一塊電壓表，然后通電試機(jī)。如果讀數(shù)明顯增大，表明故障極可能是過壓保護(hù)電路動(dòng)作所致，排查穩(wěn)壓環(huán)路;若電壓表讀數(shù)正常，則說明過流保護(hù)電路動(dòng)作，應(yīng)對(duì)負(fù)載作“斷開法”檢查;若電壓表讀數(shù)為零，則重點(diǎn)檢查D405、C407 ，最后代換U401。U401引腳功能及參考電壓見表2，供參考。

故障現(xiàn)象3:電源帶負(fù)載能力差。分析檢修:檢查FPC電路輸出的VBUS(+390V)電壓是否正常，如果明顯偏低，應(yīng)查VB電壓(約+300V )是否正常，如不正常，則檢查市電整流濾波電路;若正常，則表明PFC電路存在故障，重點(diǎn)檢查R307 ~R310.CE2、CE3、QW3等元件。U301( FAN7930C )引腳功能及電壓見表3。

故障現(xiàn)象4:背光燈不亮。分析檢修:先測(cè)插座P601②、③腳電壓是否大于+2V，若否，則對(duì)主板輸出的背光開/關(guān)、亮度調(diào)節(jié)信號(hào)及傳輸電路進(jìn)行檢查。若正常，則檢查+58V、+24V供電是否正常;若不正常，則對(duì)電壓的產(chǎn)生及控制電路進(jìn)行排查。若供電正常，則測(cè)量升壓輸出端電壓是否為105V/115V(2D/3D狀態(tài)時(shí))，如果異常，則檢查Q601、R620、D601 .C611.C612、L601等元件，最后代換U601、U602。MP3391 引腳功能與在路2D狀態(tài)下實(shí)測(cè)電壓見表4，供參考。

故障現(xiàn)象5:開機(jī)后屏亮一下，隨即黑屏。分析檢修:若測(cè)得+24V、+58V電壓正常，則故障可能是LED驅(qū)動(dòng)電路過壓保護(hù)所致，可在開機(jī)時(shí)迅速測(cè)量U601的22腳電壓，若大于+1.24V，再檢測(cè)V1+電壓。如果V1+電壓過高，則表明輸出電路開路，如插座P602與插頭松動(dòng)或接觸不良;若電壓正常，則是過壓保護(hù)電路本身存在故障，如R627.R628阻值增大或引腳虛焊。