行输出管保护措施的改进

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在晶体管电视机中,行扫描输出级所消耗的功率最大。行输出管工作在大电流开关状态。其负载(行偏转线圈和行输出变压器)又是电感元件,在输出管集电极上形成很高的反峰电压。因此,该管的工作条件比较高,必须采用高反压,大电流的大功率管。以23厘米电视机为例,对行输出管参数的要求是:I\(_{cm}\)>5A、Vces<1.5V(4A)、BV\(_{ceo}\)≥120V。即使如此,在实际使用中,由于行输出管集电极电流峰值icm和集电极反峰电压u\(_{cm}\)的偶然短时间的过分增大,还会使该管烧毁。如果能避免icm、u\(_{cm}\)出现异常增大,就能使行输出管工作得更可靠。经分析可知,在电视机开关的瞬间,就会出现使行输出晶体管电流、电压峰值(Icm和U\(_{cm}\))短时间异常增大,因此行输出管的损坏常常是在开关电视机的瞬间,而不是在收看电视的中间。我们把这种电流、电压异常增大的现象叫作浪涌。

下面先以某厂生产的电视机行扫描电路为例(见图1)来分析开关机时引起i\(_{cm}\)、ucm浪涌的过程。

图1
图1 🔍原图 (1478×501)

图中行输出管BG\(_{3}\)09采用的是3DD15C硅低频大功率管,对其参数的要求是:BVceo>120V、I\(_{cm}\)>5A、Vces≤1.5V。行振荡级是由振荡管BG\(_{3}\)07(3DG12B)等组成的间歇振荡器。其振荡频率与图1中A点的电压UA有关,U\(_{A}\)高行振荡频率高,UA低则行频低。U\(_{A}\)是由电源电压Ucc经分压得到。调节行同步电位器W\(_{3}\)05和机内行频调整电位器W306可微调U\(_{A}\),以微调行频达到行扫描同步。

该机稳压电源输出电压U\(_{cc}\)为12V输出电流Icc约为1.2~1.5A。

现在看看开机时的情况。显然,当电源开关接通后的瞬间,稳压电源的输出电压U\(_{cc}\)将从0开始上升到+12V,这中间有一个过渡过程,电压Ucc随着时间变化的曲线见图2a。假设在t\(_{0}\)时开机,到t1时U\(_{cc}\)上升至+12V。从t0到t\(_{1}\)这段上升的时间里,对行振荡来说,足可以进行多次。但是,由于这期间Ucc<12, 所以U\(_{A}\)也必然小于其额定值,见图2aUA曲线。这就使得行振荡频率低于正常值(15625赫)。行频的降低,就使行输出管的正程导通时间延长,导致行输出管集电极电流i\(_{cm}\)增大。icm增大,就使行输出管在逆程截止期间的集电极反峰电压u\(_{cm}\)也增大。对行输出管构成威胁。根据实际测量,电源电压Ucc升至8V时,行推动管已可充分激励行输出管,使行输出管集电极电流和反峰电压i\(_{cm}\)、ucm突然产生超出正常值约1倍之多的浪峰。图2b为开机瞬间稳压源输出电流I\(_{cc}\)的变化曲线。类似的过程也发生在关机的时刻。

图2
图2 🔍原图 (391×538)

由于存在上述问题,所以在选用行输出管时,就必须使其参数I\(_{cm}\)、BVceo有较多的富裕量。一般认为BV\(_{ceo}\)选120~150V的还不能算很安全,往往还需要在行输出管的集电极与发射极之间接高压稳压管,以吸收过高的反峰压,如昆仑J201型电视机等即是。对于电视、收音二用机,则提倡先开收音再转换到电视,以便让过这段浪涌过程。可见,这样做并不能把问题解决得很满意。

图3
图3 🔍原图 (431×355)

有没有更好的解决方法呢?实践证明,如果能在开机时刻,及时将U\(_{A}\)稳定在额定电压值上,就能避免icm、u\(_{cm}\)浪涌。图3所示电路就是根据这个道理对图1虚线所围部分的改进。图中用稳压管DW将B点电压U\(_{B}\)稳定在某一定值(这里取7~7.5V),UA是由U\(_{B}\)的分压取得,所以UA也能稳定在额定值,使行振荡器始终以额定频率振荡,这样就避免了行输出管i\(_{cm}\)、ucm的浪涌。这种改动措施可在原印制电路板上进行。所用稳压管D\(_{W}\)为稳压值7~7.5V的小功率硅稳压管如2CW1等。也可从废三极管如3DG6、3DG12等一类硅管中选eb结反压合适者。对其稳压特性要求并不很严格。电阻R=(12-7.5)V/15mA=300Ω,实际可在270~330Ω选取。其余元件数值都不变(见图3),只要使改接后调节行同步电位器W305时,U\(_{A}\)的变化范围与原来的差不多即可。图4为改进以后开机瞬间的电压、电流变化曲线,从图4b可以看出Icc曲线已经没有高浪峰了。

图4
图4 🔍原图 (421×491)

这种方法也可用于其他类型的电视机上。

改进以后可以得到如下好处:

1. 增加了行扫描系统的可靠性,使行输出管的损坏机会大为减少,并使行输出管的选择条件有所放宽,如原来必须用BV\(_{ceo}\)>120的,现用BVceo为100V的其可靠性不比原来的差。

2.使电视机在电网电压跌落较多时,比改进前易于开启工作。改动前开机时,因稳压源输出电压u\(_{cc}\)升到8V左右有一个大的浪涌,使Icc最大可达数安培。这个大电流在电源变压器内阻及整流管上引起的压降也大。当电网电压下跌时,甚至可使稳压调整管前的电压下降至12V以下,再加上调整管在大电流下的压降也大,这样电源输出电压就有可能不再上升,停在8~10V,使机器不能正常工作。并且如果不立即关机,由于功率损耗的大增,很容易损坏元器件。改进后,因无浪涌电流,在电网电压较低的情况下如160V,也能顺利工作。即便电网电压更低,使u\(_{cc}\)上不去,也不会产生危险的大功耗。

3.因避免了浪涌,故可在稳压电源部分采用电子过流保护线路,使机器更可靠。改进前,如用保护线路,因有浪涌,使保护线路动作,结果电视机无法开启。(庄永基)