开关电源维修精萃
日立S2机心彩电开关电源原理与检修

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编者按:

开关电源是彩电中故障率较高的单元电路,为此我们从本期起连续介绍目前流行彩电所采用的几种典型开关电源的电路特点及维修要点,希望对广大家电维修人员有所帮助。

日立S2机心彩电为90年代后期产品,在我国有较大拥有量,其代表机型有CMT2579-041,CMT2579-052等。该机心采用新颖独特的串、并联自激式开关电源。启用了新型电源厚膜块STR-D5095A,使该电源具有结构简单、故障率低、保护功能完善、维修方便等优点。以下将该电源工作原理及故障检修方法作一简要介绍。

一、 工作原理

本机心开关电源电路如附图所示。市电经主电源开关S901及由C901、L901、C901A、L9001等组成的抗干扰电路滤去高频干扰后,被送至D901~D904桥式整流堆整流,经C905滤波后得到约300V直流电压。图中R901、R901A为整流堆限流保护电阻。300V电压分两路输出:路经开关变压器T901的P1~P2绕组加至电源厚膜块IC901(STR-D5905A)③脚(内部开关管Q1的c极);另一路经启动电阻R902、R903、启动电容C906、FB905,加至IC901的②脚,给Q1加一启动电压,使Q1管开始导通,并产生集电极电流IC。开关变压器P1~P2绕组中因有变化电流流过,致使F2~B1绕组产生感应电动势。此电动势经反馈电容C910、反馈电阻R905、FB905正反馈至IC901②脚(Q1管b极)。导致Q1管迅速饱和导通。Q1管饱和导通后,其c极电流不再增长。由于电流不变,F2~B1绕组产生的感应电动势消失,正反馈消失,Q1管退出饱和区而进入放大区。这时Q1管c极电流开始减少,于是F2~B1又产生与原来极性相反的感应电动势,此电动势经C910、R905、FB905加至Q1管的b极,使Q1管很快截止。

图1
图1 🔍原图 (992×525)

在Q1管截止期间,存储于T901中的磁场能将转化成整机正常工作的电压。即S1~S2绕组的感应电压经D906整流、C915滤波后输出14V电压,供待机电路及音频功放电路使用。F1~F2绕组输出经续流二极管D905对主负载供电。由于开关变压器F1~F2绕组和负载组成串联关系,这就是本电源称串联开关电源的由来。但又因S1~S2绕组和音频功放负载是并联关系,故本电源称串、并联开关电源。考虑到开关管振荡最初仍采用正反馈自激式启动,所以该电源全称为自激式串、并联型开关电源,这是它的独特之处。

另外,当Q1截止后,随T901中磁场能的不断转化,F2~B1绕组中反向感应电动势逐渐消失,Q1管b极电位不断升高,升到Q1管接近导通状态时,刚好由R908、D910引入的行逆程正脉冲到来,加至IC901②脚(Q1管b极),使Q1管触发导通,进入下一个工作循环。显然,该开关电源的振荡频率与行频同步,工作稳定,同时减少了电源工作时带来的干扰,这是本电源优点之一。

该电源稳压过程是:当市电电压输入过高或负载变轻,致使输出电压升高时,光耦器IC902⑤脚(内部光敏管c极)电压升高,其④脚(光敏管e极,即IC901内部取样管Q3的b极)电压升高。但Q3 e极因接有稳压二极管D而使电位保持不变,故Q3c极电流增大,使激励管Q2导通,使得Q1管b极电位下降,Q1管导通时间缩短(脉宽变窄),输出电压下降,反之亦然。

当微处理器发出待机指令(输出低电平)时,控制管Q903 b极因低电平而截止。IC902内部发光二极管发光,其中光敏管因受光照而导通,使得IC901内部Q3管b极电位升高许多。由上述稳压原理的分析可知,此时Q1管的导通时间极短,使+B电压降至约30V。另外,当9V电源电路未出现过压或过流故障时,高电平将使控制管Q905导通,于是输出电压控制管Q904因b极低电位而导通对外供电。

本电源有完善的过压过流保护功能。当+B(95V)输出电压过高时,经取样电阻R910、R911分压的电压值升高,使稳压管ZD902导通,可控硅Q901导通,从而使IC901④脚通过R909(1Ω)接地。同时T901的F1~F2绕组相当于短路,导致开关电源处于间歇振荡状态(可听到“吱吱”声),整机得以保护。另外当行输出管Q751过流时,在取样电阻R751上的压降增大,当超过稳压管ZD755(5.1V)稳压值时,ZD755导通,通过R913同样会使Q901触发导通,让机器得到保护。

有必要指出:该机9V短路、180V过压、场输出电路过流等保护功能,则是通过微处理器检测得到高电平,使发出待机指令来完成的。

二、常见故障的检修

本开关电源故障常见为无光栅、无伴音,主要有以下几种表现:


1.烧保险丝管F901或保护电阻R901、R901A

这说明开关电源存在严重短路故障。其故障点主要有:

(1) 整流桥堆D901~D904或抗浪涌电容C902~C904之中有击穿。

(2) 300V电源滤波电容C905(220μF/400V)击穿。

(3) 电源厚膜块IC901内部开关管击穿。

以上故障均可用万用表欧姆挡直接查出。对于IC901主要检查②、③、④脚之间的正、反向电阻,正常值应与一般大功率高反压三极管的极间电阻值相同,若为零或很小,则为击穿。


2.保险管F901、电阻R901、R901A完好,但电源输出电压为零

这说明开关电源存在开路性故障或本身损坏。其故障点可能在:

(1) 启动电路元件R902、R903、C906开路或变质,正反馈元件C910、R905变质或开路。

(2) 厚膜块IC901内部损坏,或上述元件焊点出现裂纹。

(3) 光耦器IC902(TLP531)内部光敏管击穿。

以上电容、电阻、光耦器可用万用表等检测。在整流滤波电路正常的情况下,IC901③脚约有280V电压。在开机瞬间,IC901②脚应有大于0.4V的启动电压,否则说明启动、正反馈电路存在故障或IC901损坏。

附表给出了IC901在正常情况下各脚电压值及不在路电阻值。


3.电源无输出,有较大“吱吱”声

这种情况说明电源负载有严重短路,或过流、过压引起保护电路动作,其故障点主要有:(1) 电源滤波电容C914或C915击穿。(2) 保护可控硅Q901击穿。(3) 行输出电路(行输出管Q751、行输出变压器T751、行偏转线圈、行枕校电路等)发生短路故障,导致过流保护电路动作。(4) 电源输出电压过高,导致过压保护。

其检修思路是:对于前两种情况,一般可用万用表直接检测出。对于后两种情况,Q901G极电压必大于0.75V。至于是过流还是过压引起保护电路动作,可通过断开ZD755或ZD902来予以确定。若是输出电压过高,通常是光耦器内部呈开路性故障,可用万用表测出,也有可能是IC901内部元件变质(值),可用替换法来判定。


4.电源输出电压极低(电源处于待机状态)

这种情况表明可能是由CPU控制的保护电路动作,或保护电路(含CPU)本身损坏。故障点可能在:(1) 9V供电出现短路,使保护电路动作。(2) 180V供电过压,导致保护电路启动。(3) 场输出过流,使保护电路动作。(4) CPU、R913、R915、R922、Q902、Q903之中有损坏。

上述三种保护电路动作,分别是通过击穿稳压二极管ZD721、ZD751,或使IC601(场输出块)⑥脚电压升高,或使CPU(M37210M4-650SP)(保护信号检测端)电压升高(至4.8V),致使输出低电平(0V),导致IC902内发光二极管点亮,整机处于待机状态。

因此,当确定是保护电路动作时,可分别断开ZD721、ZD751及检测IC601⑥脚电压来确定是哪路保护电路动作。

若CPU电压很低,但却输出低电平(0V),在CPU控制电路正常的情况下,可能是CPU本身损坏。若CPU输出的是高电平,但IC902①、②脚却有大于1V的电压,则必是R913、R915、R922、Q902、Q903等元件之中有开路性损坏。


5.电源输出电压低于90V,且有较轻“吱吱”声

在保护电路未动作的前提下,这主要是行逆程脉冲传输电阻R908、R925或整流二极管D910之中有元件出现损坏,使开关电源失去行频同步脉冲所致。这很容易查出损坏元件。

三、检修实例


〔例1〕无光无声,保险管F901已熔断

显然电源有在短路故障。首先在路检测300V滤波电容C905两极近似短路,但焊下检测并未短路,而查出是IC901击穿。经询问用户,该机IC901已经损坏多次。为什么屡损IC901呢?原来该用户就住在电力变压器旁,经测量晚上22时以后,电压升至270V以上,故容易击穿IC901内部开关管。试在IC901④脚再串一只0.51Ω/3W负反馈电阻,同时将尖脉冲吸收电容C920(470p/2kV)改为680p,经跟踪调查,屡损IC901故障从此消失。


〔例2〕无光无声,保险管完好,但电源无输出

这可能是电源未启动。经查IC901③脚有近280V电压,但在开机瞬间IC901②脚却无0.4V启动电压,表明故障在启动电路。最后查出是启动电阻R902(47k/0.5W)开路,用1W同阻值电阻更换后,整机恢复正常。


〔例3〕无光无伴音,但有“吱吱”尖叫声

这表明电源保护电路可能动作,经检查保护晶闸管Q901G极电压约1V,显然判断正确。

为了确定是过压还是过流保护,试断开稳压管ZD902,在+B电压输出端(C914两端)并联一只100V的稳压二极管,开机,发现稳压二极管立即击穿,这说明开关电源的确是过压输出。显然是稳压环路出现了故障,而稳压环路最主要的元件是IC901。经更换IC901后试机,电源输出正常,故障排除。


〔例4〕无光无声,电源输出极低

这说明机器可能处于待机状态。怀疑是CPU控制的保护电路动作。实测CPU输出电压为1.2V(正常),表明不是CPU保护动作。再测待机控制管Q903 b极电压却为零,显然是信号传输电阻R922(10k)开路。经查,发现R922有一端焊点出现裂纹,经重焊后,故障排除。

(王绍华)