开关式稳压电源的原理与检修

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开关式稳压电源是一种比较新的晶体管稳压电源。由于这种稳压电源具有调整范围宽、滤波容易、可省去电源变压器,效率高等优点,因而得到了广泛的应用。本文以日立CTP—216D彩色电视机的开关式稳压电源为例,介绍一下开关式稳压电源的基本工作原理及常见故障的检修方法。

电路原理简介

图1是该机开关式稳压电源的原理电路。

图1
图1 🔍原图 (1292×1420)

1.工作过程

当电源开关接通后,220伏交流市电经桥式整流器CR901~ 4整流,并经L901及C909滤波,变为约(+300伏)的非稳定的直流电压,通过保险丝F903及开关变压器T902初级,加到开关管TR906集电极。由于TR906在行频开关状态下工作,所以在T902的初级可得到行频矩形脉冲电压。此电压经过变压器T902,并经 CR908整流和 C925滤波,在G1端得到+110伏的直流电压,然后送到行、场扫描电路等,使之工作。

行频开关脉冲电压,如图2(a)所示,是由行输出变压器的“2”端引出的。此脉冲电压经C914耦合并经R910、C915积分后变为行频锯齿波电压,如图2(b)所示。然后送到脉冲整形管TR903基极。行频锯齿波电压再经TR903放大、倒相,如图2(c)所示,再通过C916耦合到脉冲调宽管 TR904的基极,如图2(d)所示。所以TR904也工作在行频开关状态。

图2
图2 🔍原图 (2058×390)

G1获得的+110伏直流电压同时也加到厚膜组件CP901的①端,它的主要功能是析出误差电压,并由③端送到误差放大管TR907基极,进行放大,然后送到脉冲调宽管TR904的基极,以控制该管导通与截止的时间。TR904集电极输出的行频矩形脉冲电压,如图2(e)所示。该电压送到推动级TR905放大、倒相后,如图2(f)、(g)所示,再经变压器送到行频开关管TR906的基极,如图2(h)所示,作为行频开关信号,控制其导通与截止的时间。T901主要是用来进行阻抗匹配的。

2.稳压过程

当由于某种原因使+110伏直流电压升高时,TR907基极上的取样电压也升高。于是,TR907的电流增大,使集电极电位(即TR904基极电位)下降。由TR904是PNP型晶体管,又因发射极上接有大电容C919,其电位基本保持不变。所以,TR904基极电位下降后,使其集电极电流增大,从而使集电极上的行频矩形脉冲的宽度由图2(e)所示的47μs,展宽为图3(b)所示的51μs。此脉冲再经推动级TR905放大、倒相后,使TR906基极上的行频脉冲的宽度由图2(h)所示的22μs,变窄为图3(e)所示的19μs。结果使TR906的电流变小,使T902输出的能量减小。于是G\(_{1}\)处的电压就降低,直至降到+110伏为止。

图3
图3 🔍原图 (2052×201)

同样的道理,当由于某种原因使G\(_{1}\)处的直流电压降低时,经过上述稳压过程,可使其达到正常值,这时各点的电压波形变化如图4所示。

图4
图4 🔍原图 (2034×183)

3.启动原理

在电视机刚开启时,由于行扫描电路尚未工作,所以没有行逆程脉冲。此时电路的启动是由TR901、TR902组成的自激多谐振荡器来完成的。当电源开关合上后,桥式整流器即有直流电压输出,这个直流电压对电容C910充电,从而在C910、R902及多谐振荡器支路上建立起充电电流,使多谐振荡器起振。于是,输出一个短形脉冲电压。此脉冲电压经CR905及C913加至脉冲调宽管TR904的基极,再经过推动级送至行频开关级,从而使电源启动。开关管工作后,G1端就有正电压输出,行扫描电路就可工作了。这时就完全由行逆程脉冲电压代替开关信号。

只要C910、R902的数值选得合适,就能很快使充电电流降至零,从而使多谐振荡器停振。但是,为了防止多谐振荡器输出的脉冲信号与行逆程脉冲同时输入TR904的时间过长,采用了由R907、C913组成的时间常数电路。当C913充电电流达到某一数值时,R907两端将有一定的正向压降使 CR905截止,此时加到TR904基极的开关信号,就只有行逆程脉冲了。

在电源启动的瞬间,TR904、TR905的工作电压,是由桥式整流器输出的不稳定的直流电压,经CR906供给的。当开关电源有稳定的+110伏电压时,TR904、 TR905的工作电压就由+110伏通过CR907供给。CR906因负极加有正电压而截止。

4.过压、过流保护

过压、过流保护电路是由厚膜组件CP902和晶体管 TR908、TR909等组成。来自行输出变压器“ 2”端的行逆程脉冲、经 CR709整流后加至 CP902的①端。此电压在 CP902中,经分压器分压后再与基准电压进行比较,然后由④端送到TR908的基极。TR908与TR909系可控硅式接法,一旦 TR908导通后,TR909总是保持导通状态。

当显象管高压超过一定数值时,行逆程脉冲将升高,CP902就输出一个正电压,使TR908、TR909饱和导通。于是TR904的发射极接近地电位而处于截止状态,这就使整个电路停止工作,起到了过压保护作用。当电路出现过流现象时,流过行输出管的电流必然增大,因此发射极串联电阻R726上的压降也必然增大。又因为R726与TR908的基极间接有稳压二极管CR713,它两端的电压保持恒定。所以当 R726上的压降增大后,使TR908基极电位升高,TR908、TR909很快饱和导通,从而使TR904的发射极接近地电位而截止,于是整个电路停止工作,起到了过流保护作用。电视机正常后,保护电路就停止工作。

故障检修

开关式稳压电源不仅电路复杂,而且还与行、场扫描等电路相关联。因此,不论是电源本身,还是其它有关电路出故障,均会使开关电源工作异常。下面介绍一下,由于G1端电压不正常,造成电视机无光栅、无伴音故障的检修方法。

1.G1端无直流电压输出

当电视机开启后,测量G1端,如果没有+110伏电压,同时面板上的节目指示灯也不亮,首先应检查开关管TR906集电极,看有无230~360伏的非稳定直流电压。

若TR906集电极无电压,说明故障发生在从电源开关到TR906集电极的通路中。这时应检查保险丝F901和F903,看有无损坏。如果保险丝被烧断,更换新的后,开机后仍然烧保险丝,说明电路有故障。烧断F901,常见的故障是整流二极管CR901~4有一个或几个击穿短路;烧断F903,常见的故障是TR906或CR908被击穿或变压器T902内部有短路。如果F901、F903均无损坏,造成TR906集电极无电压的原因,可能是交流220伏电源进线、电源开关、桥式整流器等有开路故障,应进一步查找。

若TR906集电极上有电压,例如为+300伏左右,而G1端无直流电压输出,说明天开关信号加到 TR906基极,此时应先断开电阻R941。当断开R941后,机器恢复正常,说明故障发生在保护电路,常见的故障有TR908或TR909击穿。当断开R941后,故障依然存在,说明故障在多谐振荡器(TR901、TR902)、脉冲调宽级(TR904)、推动级(TR905)及行频开关(TR906)等电路中。为了检查方便,可将电容C910临时短路(人为地将多谐振荡器的工作时间延长,但开机时间不要超过半分钟),然后,分别检查各级的工作电压,正常电压如图1中所注。或者用示波器逐级观察各点的电压波形,正常波形见图2。这样就可很快找到故障部位。常见的有晶体管损坏、管脚或元件虚焊、推动变压器 T901内部断线、 TR906基极限流电阻R925、R936断等。

2.G1端瞬间有直流电压

当电视机开启后,如果测得G1端有+80伏以上的电压,但立即降到零伏。同时,面板上的节目指示灯亮一下即灭。这说明从多谐振荡器至开关输出级的电路,基本上是正常的。故障一般发生在脉冲整形级,行扫描电路,稳压、取样、放大电路,以及保护电路。

可按下列步骤进行检查:

①先将电容C910临时短路,开启电视机(时间不要超过半分钟)。如果测得 G1端电压基本正常,并能出现图象和伴音,说明故障出在脉冲整形级。常见的有TR903损坏、管脚虚焊、电容C914失效等。

②如果短路电容C910后,虽然G1端电压正常,但仍无光栅和伴音,说明故障在行扫描部分,重点检查行输出电路。

③如果短路电容C910后,G1端的电压仍然是瞬间有,而后立即降为零伏。说明下列电路出故障后,使保护电路动作,切断电源所致。第一,稳压、取样、放大电路有故障,导致G1端电压高于正常值,引起行输出电流增大、显象管高压增高,使保护电路动作,常见的故障有厚膜组件CP901②、④端内的稳压二极管断、TR907断极或管脚焊接不良等。第二,行扫描电路工作异常。例如行振荡频率偏低、行输出级有故障等,引起电流过大;行逆程电容失效,引起行反峰电压过高等。第三,保护电路本身有故障,造成误动作。常见的故障有厚膜组件CP902内部损坏等。对于第一种情况,可用测量TR907集电极电压的方法来判断,如果此电压高于正常值,说明是此情况引起的。对于第三种情况,如果查出组件CP902内部有问题后,再焊开电阻R941,若故障消失,出现正常的图象和伴音,说明保护电路有故障。厚膜组件CP901、CP902的内部结构图如图5所示。①、③、⑤端为电阻分压器,②、④端为稳压二极管。正常情况下,①~③端的电阻R\(_{1}\)约为28KΩ,③~⑤端的电阻R2约为2KΩ,稳压管DW的正向电阻约为9KΩ,反向电阻约为200KΩ。如果测得结果与上述数值相差较大,说明厚膜组件已经损坏。对于第二种情况,检修是比较麻烦的,有时需要焊开电阻R\(_{941}\)来寻找故障所在。但必须十分小心,否则,本来是行扫描电路的故障,由于不慎可能损坏电源部分的元件。

图5
图5 🔍原图 (347×267)

注意事项

1.该机底盘带有220伏交流电压,为了防止发生触电事故;在检修时,最好外接隔离电源变压器,以保证安全。

2.在检修过程中,不得将二极管CR908做开路试验。否则,由于开关变压器T902次级的开路,使初级反峰电压增高,有击穿开关管TR906的危险。

3.当电视机修复后,务必将检修过程中短路或焊开的元件恢复。同时,在电视机正常工作时,将TP912和TP913两点短路,做能否切断电源的试验,以考察保护电路是否良好。

4.图1中带有号的元器件,说明这些元器件在规格上要求较严。为保证原机质量,在更换时,要考虑。(崔曙光)