松下“画王”彩电电源的工作原理

近年来，随着电视机的制造技术的发展和消费者消费水平的提高，大屏幕彩色电视机应运而生。这些彩色电视机为了满足不同消费水平与不同地区电视制式的需要，通常采用多制式、多功能和宽电源范围设计。屏幕尺寸的加大和功能的增加，使负载功率剧增。宽电源范围、大功率、隔离型开关电源成为大屏幕彩色电视机电源的必然选择。

松下公司“画王”（THE ONE）系列大屏幕彩色电视机采用的M16M机心为了满足稳压范围的要求，在交流输入端采用了“交流电压自动切换”电路，使之能自动适应50～60Hz、AC110～240V的标称电压。遥控电源采用了独立的开关电源，以满足待机（STAND BY）状态下遥控电路的电源需要。整机消耗功率由于功能不同而略有差异。TC－29V2H（29英寸、21制式、Dome环绕立体声）型彩色电视机的最大功耗为215W，待机状态下的功耗为18W。

M16M机心电源电路主要由交流电压自动转换电路、主开关电源和遥控电源电路等三部分组成。原理框图如图1所示。下面分述各部分的原理。

该电源为了满足交流输入电压范围达到AC110～240V的要求，使用了电压自动适应电路。当输入电压过AC160V时，该电路将整流电路接成全波桥式整流电路形式；而在输入电压低于或等于160V时，为了提高直流输出电压，将整流电路接成全波倍压整流电路形式。电路图如图2所示。下面介绍其工作原理。

交流电压输入后，由D818和C840对其进行半波整流，在C840上形成一直流电压。该电压经R843和R846分压，于A点得到一采样电压，同时R854与R848分压，在B点形成D823和Q811的直流偏置电压。当采样电压不超过D828的击穿电压和Q814的基极导通电压时，Q814截止。B点电压使D823击穿，Q811导通，可控硅Q812栅极G得以偏置，使T1、T2间导通。这样整流桥D802的下方两只二极管因得到电容C808和C809上电压的反向偏置而处于截止状态，R809中无电流流过，输入电压的正负半周分别给C808和C809充电。直流输出电压则为二者之和。如图3（a）所示。

当A点采样电压超过D828的击穿电压和Q814的基极导通电压时，Q814饱和导通，使B点电压为0V，则D823和Q811因失去偏置电压而截止。可控硅Q812关断。此时是一个标准的全波桥式整流电路，电容C808、C809串联使用，如图3（b）所示。

可控硅Q812的动作值设计在交流输入AC160V处。即当输入电压不超过AC160V时，可控硅Q812导通，电路工作于倍压整流状态；而当输入电压超过AC160V时，可控硅关断，电路工作于桥式整流状态。

主开关电源提供电视机（除遥控电路外）所需的各种电压，主要有：（1）＋140V：行扫描电路供电电源（B+）；（2）+30V：双路伴音功放电源；（3）＋18V：小信号处理电路电源（低B＋）。由于机心有很多可与外部设备相连的功能端子，因此电源须采用冷底板设计，须采用隔离型开关电源。

M16M机心电源电路如图4所示，这是一个标准的并联自激式开关稳压电源。Q801是开关管，与开关变压器的初级绕组P1～P2、反馈绕组B1～B2及R810、C810和D805构成自激振荡电路。

1．电路的启动

当电源开关接通时，启动电压经启动电阻R822、R823加至开关管Q801的基极，使Q801导通，在开关变压器T801的初级绕组P1～P2中产生电流ip，激励绕组B1～B2中产生一感生电压Vd：

其中，Nd、Np分别为激励绕组与初级绕组的匝数，Lp为初级绕组的电感量。感生电压的极性为B1端正、B2端负。经R810、C810、D805加至Q801的基极，产生基极电流Ib：

这一电流使Q801迅速进入饱和并维持饱和导通状态。ip随时间呈线性增长：

其中，Vi为输入直流电压。

当ip达到β×Ib时，Ib不能维持ip继续增长，感生电压消失，Ib消失，ip减小，这一过程在B1～B2绕组中产生反向感生电压并经过R810、C810加至Q801的基极，使Q801发射结反偏而截止。储存在开关变压器T801中的能量经次级绕组及反馈绕组的整流二极管给负载电容充电，在各负载电容上得到直流电压。

根据上述过程，可得到自由振荡的导通时间为：

当开关变压器T801中的能量全部释放后，由于初级绕组P1～P2与电容C811、C806及分布电容的谐振作用，各绕组中产生自由振荡。当反馈绕组中这一振荡电压的极性使Q801的基极得到正向偏置并超过其导通电压时，Q801将再次导通，重复上述过程，使负载电容上电压逐渐升高并稳定在一定值上。其稳压过程将在下文中介绍。

2．稳压电路

为了使行电路电源（B＋）有较高的负载电压稳定度，取样电压由B+取得，送至取样放大器。为了实现初次级间的有效隔离，取样系统与脉宽调制器之间的耦合采用了光电耦合器。稳压原理如下：

当输出电压B+超过140V时，取样放大器IC801输出脚②电位降低，光电耦合器D812发光管亮度增大，光敏三极管等效电阻减小，使Q802、Q803的导通时刻提前，Q801的截止时刻提前。这样储存在T801中的能量将减小。因此，次级输出电压将下降。相反，当输出电压下降时，这一反馈回路将使输出电压升高。上述过程可使输出电压保持恒定。

C804的放电回路有两个。一路流经R804、R805、D822，并给Q802提供基极电流。另一路流经Q803、Q801的发射极与基极（反向），使Q801快速进入截止状态。

3．待机（STAND BY）状态控制电路

待机状态控制电路由Q841、D841和Q803等组成。

当CPU发出开机命令（ON）时，Q841截止，D841光敏管呈高阻状态，对Q803的开关振荡过程无影响，开关电源正常工作，输出电视机所需的各种电压。

当CPU发出待机命令（OFF）时，Q841导通，有电流经R862（180Ω）流过D841的发光管，使之发光，使D841的光敏管电阻减小，＋12V电源经R861（270Ω），D841光敏管接入Q803的基极，使Q803饱和导通，将Q801的基极反馈交流信号短路，使Q801因失去正反馈而停止振荡，开关变压器无输出电压，使整机处于待机状态。

遥控彩色电视机一般都设有待机状态。在此状态下，主机停止工作，CPU处于待机接受命令状态。为了给CPU供电，采用的一般方法是设计一个小功率电源，通常称为遥控电源或副电源。待机状态下，将主电源被切断以提高整机的可靠性，降低能耗。

M16M机心中，遥控电源采用了一个小功率开关稳压电源，电路简洁紧凑，输入电压范围宽。其简化电路如图5所示。取样绕组与D882、D885、Q882等组成稳压电路。Q882同时还兼作Q881的限流保护管。当输出电压升高时，D885将击穿，使Q882导通，使Q881提前截止，开关变压器T881中储存的能量将减少，次级电压降低，从而使输出电压保持恒定。取样绕组同时为主电源提供待机状态控制电路用的+12V电源，次级绕组则提供遥控电路用的+5V电源。

1．开关管Q801过流保护

该电路由Q804、Q805、Q803和R802∥R803等组成，参见图4。当次级电压由于某种原因升高或电流增大，则导致Ip增大，Q801的发射极电流也增大。当取样电阻R802∥R803上电压大于Q804基极导通电压时，Q804导通，Q805、Q803导通，Q801截止，从而使Q801的集电极电流得以限制。

2．B+电压与低B+电压的过流保护

该电路由Q806、Q807、Q554、Q555、Q841等组成，参见图6。当B+电压或低B+电压出现过流时，Q806或Q807将导通，使Q554导通，Q555导通，Q841导通，启动待机控制电路，使主电源进入待机状态。由于Q555与Q554组成一个自锁电路（等效于可控硅），Q554一旦导通，就维持该状态，使主电源输出为零，完成过流保护功能。

3．B＋电压的过压、欠压保护

B＋电压的过、欠压保护电路由取样电阻R836、R856、R866、R835、D843、Q821及Q820等组成，参见图6。当B＋电压正常输出140V时，C点取样电压为9.55V，D点取样电压为5.25V。当C点电压高于11V（即B+电压高于约160V）时，D843将击穿，触发可控硅Q821，将B+电压短路，使主电源停止振荡，以保护行电路免受损坏，完成过压保护功能；当D点电压低于4.4V（即主电压低于约120V）时，Q820导通，触发Q554、Q555自锁电路，使待机状态控制电路进入待机状态，主电源停振，完成欠压保护功能。

需要说明的是，在开机瞬间，Q820也可能有瞬间的导通，但由于R833和C577有一充电时间常数存在，不会触发Q554。

4．倍压整流电路输出电压的过压保护

倍压整流电路输出电压的过压保护电路由R844、R851、D824、Q813等组成，参见图2。

如果输入电压自动切换电路出现误动作，在输入交流电压高于160V时，可控硅Q812仍处于导通状态，即整流电路仍处于倍压整流状态，整流电路的输出电压将过高，容易损坏开关管等元件。为此，需在出现该情况时，切断交流输入电压以保护电源电路。R844与R851组成取样电路。当取样值高于24.6V时，D824将击穿，使可控硅Q813导通，将交流输入电路短路，使保险丝F801熔断，达到保护目的。保护电压的设计值在交流输入电压为180V左右。（李砚泉）