液晶電視機(jī)的開關(guān)穩(wěn)壓電源

液晶電視機(jī)的開關(guān)穩(wěn)壓電源其組成都是由進(jìn)線濾波器、功率因素校正（PFC）電路、DC/DC變換電路三大部分組成，本節(jié)以32寸液晶電視機(jī)電源E239218為例介紹：
一、 主要技術(shù)指標(biāo)
1、輸入交流電壓范圍：90〜250V
2、輸入交流電壓頻譜率：47〜63Hz
3、輸出電壓：見表3-4-1

4、輸出功率：202 W
5、待機(jī)時(shí)最大輸入功率：1W
6、效率：輸入交流電壓為90V時(shí)，大于81%；輸入交流電壓為220V時(shí)，大于86%。
7、工作環(huán)境：-10〜+50ºC 并具有全電壓范圍輸入，輸出過壓保護(hù)，輸出過流保護(hù)，短路保護(hù)功能，整機(jī)過溫保護(hù)，保護(hù)功能復(fù)位等功能。

二、 穩(wěn)壓電源的組成
該開關(guān)穩(wěn)壓電源的組成見圖3-4-1。

輸出電壓是三組電壓：5V、12V、24V；輸入是電視機(jī)板送來的開關(guān)機(jī)信號(hào)（on/off)。其中5V是作為待機(jī)電源，也就是說，電視機(jī)遙控關(guān)機(jī)后此電壓應(yīng)仍然存在，以保證電視機(jī)板的CPU加電，否則無法遙控開機(jī)。12V是電視機(jī)板和屏數(shù)字處理板的電源。24V是背光燈的逆變器電源。 因此從圖中可見，5V是單獨(dú)的DC/DC變換器，有專用的PWM控制芯片（TS3843）,確保關(guān)機(jī)后仍然存在。24V、12V因是工作電源，消耗功率大，其DC/DC變換的輸入電源是PFC電路輸出的400V直流電壓，pwm控制芯片與PFC的控制芯片是同一個(gè)即TDA16888。 保護(hù)功能完善，對(duì)輸出電壓有過壓過流保護(hù)，所用芯片有欠壓、過壓過流、過熱保護(hù)功能。

三、 芯片介紹
1、 PWM控制IC-TS3843 它是離線式DC/DC變換控制器。離線式開關(guān)變換器(off-line swiching converter)，所說離線并不是變換器與市電線路無關(guān)的意思，只是變換器中因有高頻變壓器隔離，故稱離線。其封裝和引腳功能如下

表3-4-2 TS3843引腳功能表

7腳是 Vcc IC電源
8腳是 V ref 基準(zhǔn)電壓


圖3-4-3 TS3843內(nèi)部框圖

芯片的工作原理如下：輸出電壓若偏高或偏低，通過2腳輸入，經(jīng)誤差放大器放大后通過分壓限幅電路，加到電流檢測比較器的同相輸入端，反相端是通過Q1的電流在Rs上的壓降，其輸出幅度大小控制PWM鎖存器的轉(zhuǎn)換時(shí)刻，達(dá)到PWM鎖存器輸出的脈沖寬度改變，通過或門輸出?；蜷T的作用是：振蕩器輸入是使頻率一致，欠壓鎖存器（UVLO）是控制或門的的開啟與關(guān)閉，當(dāng)芯片工作電壓Vcc低于7.6V時(shí)關(guān)門，6腳無輸出；高于8.4V時(shí)開啟，6腳有輸出。

2、PFC控制和PWM控制的二合一IC-TDA16888


1）TDA16888封裝
表3-4-3 TDA16888管腳功能表

2）TDA16888介紹
①是PFC和PWM二合一的單片IC。
②PFC采用平均電流和電壓傳感雙環(huán)控制,前延觸發(fā)調(diào)制脈沖最大占空比為94%.
③PWM是后延觸發(fā),,為防止脈沖變壓器飽和,最大占空比限止在50%內(nèi)。
④PFC和PWM在相同的頻率上工作，在內(nèi)部保持同步，其工作頻率范圍是在15KHZ～200KHZ，可由其（16）腳的外接電阻設(shè)定。
⑤保護(hù)功能分兩部分： 一部分是熱地電路的保護(hù)。輸入端PFC電路過電壓保護(hù)，欠電壓監(jiān)測,IC電源欠電壓閉鎖(11V-14V)、是通過9腳的電壓采樣，芯片內(nèi)部電源控制電路實(shí)行。11腳的PWM電路的過流保護(hù)采樣，控制PWM輸出關(guān)閉的保護(hù) 另一部分是冷地電路即輸出電路過壓過流的保護(hù)，開待機(jī)控制，是通過9腳電壓進(jìn)行的。
⑥+24V、+12V的電壓調(diào)整，是通過PWM的14腳進(jìn)行。
⑦一般PFC采用升壓的辦法是因?yàn)樵谙嗤敵龉β实臈l件下，通過PFC電路的電流可以成正比減小。
⑧PFC輸入電路在交流電源電壓90V～270V內(nèi)可正常工作，使該開關(guān)電源在工頻電壓是110V的國家也能正常工作。
3）內(nèi)部框圖介紹 內(nèi)部框圖見圖3-4-6，TDA16888由PFC和PWM控制器兩部分組成。
PFC 控制器主要包含有電壓誤差放大器（OP1）、乘法器、電流放大器（OP2）、比較器（C1～C3）、運(yùn)算跨導(dǎo)放大器（OTA1～OTA3）、觸發(fā)器（FF1）和 PFC 輸出驅(qū)動(dòng)器等電路。PWM部分主要包括振蕩器（與 PFC 共用）、比較器（C4～C10）、觸發(fā)器（FF2）和PWM圖騰柱（脈沖的上升和下降沿很陡，是近理想的矩形）柵極驅(qū)動(dòng)器等單元電路。此外，TDA16888 還內(nèi)置 7.5V 的精密帶隙基準(zhǔn)、欠電壓鎖定（UVLO）和電源控制電路。

TDA16888控制器可以在連續(xù)或斷續(xù)方式下工作，采用平均電流和電壓傳感雙環(huán)控制及前沿觸發(fā)寬度調(diào)制，最大占空比為 94％。改進(jìn)的電流型控制PWM電路可用作設(shè)計(jì)正向或回掃式變換器。為防止變壓器飽和、后沿觸發(fā)的PWM最大占空比限制在 50％。PFC 和PWM控制器在內(nèi)部保持同步，在相同的頻率上工作，固定頻率范圍從 15kHz 直至 200kHz。PFC 與PWM均采用快速軟開關(guān)圖騰柱柵極驅(qū)動(dòng)（IA）。TDA16888 啟動(dòng)電源電流典型值為 50μA,靜態(tài)工作 電流僅 15mA,具有低待機(jī)功耗。監(jiān)視和保護(hù)特征主要包括 PFC 直流輸出過電壓和欠電壓監(jiān)測、峰值電流限制和 IC 電源欠電壓閉鎖等。TDA16888 可用作設(shè)計(jì)適用于世界各國AC線路、輸入電壓從 90V 到 270V 的高品質(zhì)離線開關(guān)電（SMPS），滿足國際標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 AC 輸入電流的諧波限量要求，實(shí)現(xiàn)高于 0.99 的線路功率因數(shù)，并具有低成本、低損耗和高可靠等優(yōu)點(diǎn)。

圖3-4-6 TDA16888內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

輸入電壓從 90V 到 270V 的高品質(zhì)離線開關(guān)電（SMPS），滿足國際標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 AC 輸入電流的諧波限量要求，實(shí)現(xiàn)高于 0.99 的線路功率因數(shù)，并具有低成本、低損耗和高可靠等優(yōu)點(diǎn)。
圖3-4-6 TDA16888內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

3、雙運(yùn)放IC-LM393 LM393是雙運(yùn)算放大器，其電源工作電壓的范圍很寬，單電源是2-36V，雙電源供電是1-18V。其引腳如圖3-4-7。

四、液晶開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理
1、待機(jī)電源部分 當(dāng)電源接入交流220V市電后，交流電通過進(jìn)線濾波器（原理上節(jié)已分析）經(jīng)橋式整流器和LC組成的高頻濾波器變?yōu)?00HZ的脈動(dòng)直流，經(jīng)電阻R80A-D與U2內(nèi)部電路分壓后，給U2送入啟動(dòng)電源，U2開始工作，其6腳送出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使功率開關(guān)管MOSFET開始工作，通過高頻變壓器T1和對(duì)應(yīng)的整流管整流后，送出如下電源：
1）T1線組4經(jīng)D4整流后，給U2（TS3843）送入工作電源。
2）T1繞組7經(jīng)D23、D24整流后，給電視板送出待機(jī)電源5Vsb。
3）T1繞組8經(jīng)D8整流后，提供本電源板使用的待機(jī)輔助電源30Vsb 4）T1繞組5經(jīng)D5整流,Q14穩(wěn)壓，產(chǎn)生TDA16888的工作電源Vcc1 2、工作電源（12V、24V）部分 當(dāng)電視機(jī)送入高電平開機(jī)信號(hào)（on/off）后，Q13導(dǎo)通，光耦U5工作，Q11導(dǎo)通，使Vcc1產(chǎn)生Vcc2，送入TDA16888的9腳，使芯片內(nèi)PFC控制電路工作，8腳輸出PFC驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率開關(guān)管Q1、Q2工作，經(jīng)升壓電感L1和升壓二極管D1后，輸出400V直流電壓。 PWM控制電路經(jīng)軟起動(dòng)時(shí)間過渡后，10腳輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率開關(guān)管Q5Q6工作，經(jīng)高頻變壓器T2耦合，整流濾波后，輸出24V、12V電壓。穩(wěn)壓調(diào)整取自24V電源，通過U11誤差放大，光耦U4隔離，送入TDA16888的14腳，調(diào)整10腳輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)寬度，以此來穩(wěn)定輸出電壓。
2、 保護(hù)電路
1） TDA16888本身自帶的保護(hù)功能有： ① 其19腳的輸入電壓（PFCR的分壓）過高就過壓保護(hù)，過低是欠壓保護(hù)，立即關(guān)閉PFC和PWM的柵極驅(qū)動(dòng)。 ② 其11腳是PWM的工作電流取樣，即R2上的壓降，若過大立即關(guān)閉PWM的柵極驅(qū)動(dòng)。
③ 其6腳上電壓取自PFC的開關(guān)管的工作電流，即R1上的壓降，若過大立即關(guān)閉PFC的柵極驅(qū)動(dòng)。
2） 輸出電壓的保護(hù) ①12V、24V的過流保護(hù)信號(hào)分別取自MR2和MR1上的壓降，加到 U7（雙運(yùn)放）的同相輸入端，其運(yùn)放的反相輸入端是U9和U10提供的基準(zhǔn)電壓。過流時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，使Q7、Q8飽和導(dǎo)通接地，光耦U5輸入也跟著接地而截止， Q11將斷開TDA 16888的工作電源Vcc2，PFC與PWM電路都不工作，無12V和24V電壓輸出。
②12V、24V的過壓保護(hù)：分別來自ZD4與D18串聯(lián)，ZD3與D19串聯(lián)結(jié)點(diǎn)的過壓保護(hù)信號(hào)，加到運(yùn)放U8B的反相端，當(dāng)大于設(shè)定值，運(yùn)放輸出高電平，使Q12、Q15飽和導(dǎo)通接地，光耦U5輸入也跟著接地而截止， Q11將斷開TDA 16888的工作電源Vcc2，PFC與PWM電路都不工作，無12V和24V電壓輸出。 [Page]

五、電源的維修
1、維修方法
1）外觀目視法 觀察電路板有哪些元件有發(fā)燙，或燒傷變色的痕跡，再分析與此有關(guān)的電路，這種方法可以邦我們很快縮小故障范圍。
2）電阻法 測量有關(guān)電路或元件的阻值，常用此法電阻、電容、晶體管的好壞。
3.電壓法
測量有關(guān)電壓值，特別是直流電壓值，來判斷故障。一般不用電流測量法，因?yàn)闇y量電流要斷開有關(guān)電路，很麻煩。
4.外灌DC法
此法主要是外灌控制信號(hào)，如高電平或低電平信號(hào)，給芯片提供工作電壓，來判定芯片或有關(guān)電路的工作是否正常。 5.關(guān)鍵點(diǎn)或組件切除法.如對(duì)有關(guān)電路或有關(guān)組件進(jìn)行幵路,若故障消除，則故障就在切除的部分。
3、故障分析 該電源的組成框圖如圖3-4-8所示，該電源的待機(jī)電源與12V、24V電路無關(guān)。但12V、24V與它有關(guān)，因?yàn)門D16888的工作電源Vcc2是待機(jī)電路高頻變壓器一專用繞組提供的。見原理圖3-4-8，保護(hù)電路三個(gè)通道運(yùn)放的輸出端是合在一起的，然后去控制Q12、Q15的接地，使光耦U5的輸入端也隨之接地，Q5斷開，TDA16888失去Vcc2而不工作，達(dá)到保護(hù)的目的。開關(guān)機(jī)信號(hào)也是去控制光耦的輸入電源，與上面一樣，控制Vcc2的有無，而達(dá)到開關(guān)機(jī)目的。

圖3-4-8 電源框圖

4、無12V和24V的故障分析舉例：見3-4-9

圖3-4-8 無12V和24V的故障分析

圖3-4-9 液晶電視開關(guān)穩(wěn)壓電源