由于遥控彩电CPU控制技术的发展,控制功能的增加,新型彩电中的保护电路,已由过去的分立元件的局部故障检测和局部保护,发展到由CPU进行故障检测和执行保护。CPU单独外设保护引脚(保护),称为中断口,该脚外接一路或多路过流、过压故障检测电路,当被测电路发生过流、过压故障时,故障检测电路将检测信息传给CPU,引起中断口的电压发生变化,由CPU根据程序设计采取相应的保护措施,并向使用者提供故障提示,使保护电路更加智能化、自动化。
典型电路剖析
一、电路结构
为了将保护电路的工作原理叙述清楚,本文根据各个单元电路或元件在保护电路中的作用,为相应的单元电路或元件起了适当的名称,如有不当之处,望读者指正。采用CPU中断口保护电路的彩电,其保护电路的方框图如图 1 所示,主要由故障检测电路,智能控制电路,保护执行电路和保护提示电路四部分组成。

1.故障检测电路
CPU中断口保护电路外接的故障检测电路与分立元件构成的保护电路相同,详见本刊上期的《由分立元件构成的保护电路》,也分为过流检测,过压检测,欠压失压检测电路。当被检测的电压或电流超过设定值时,检测电路的电压发生变化,将检测结果送往CPU的中断口,由CPU根据该脚的信息,采取相应的保护措施。CPU的中断口电压正常时大多为高电平,故障检测电路检测到故障时,将该脚的电压拉低;也有个别机型中断口的电压正常时为低电平,检测到故障时,变为高电平的。
有的CPU还可对输入的行场脉冲、识别信号以及电源、复位、晶振、矩阵电路进行检测,当上述电压和信号发生异常时,也会采取相应的保护措施。
2.智能控制电路
CPU是CPU中断口保护电路的指挥控制中心,对中断口等各路输入的故障检测信息、电压、信号等进行分析和判断。当判断被检测电路发生过流、过压、短路、断路故障或各路输入的电压及信号发生故障时,CPU按设计程序,从保护输出端输出保护指令,执行相应的保护措施。
3.保护执行电路
CPU中断口保护电路采取的保护措施大多采用待机的方式,其保护执行电路多为待机控制电路,保护时,从CPU的待机控制端输出待机电压,进入待机或关机状态,因此进入保护状态的故障现象与待机或关机状态相同。
4.保护提示电路
部分CPU中断口保护电路还具有保护提示功能,进入保护状态时,通过指示灯的闪烁、改变颜色、改变发光亮度等方式,提示该机已进入保护状态,为维修提供参考。如索尼彩电在停机保护的同时,多以指示灯闪烁次数报告故障部位;夏普部分机芯彩电出现故障时,CPU控制点亮面板上 D1019 红色发光管,使红绿双色发光二极管由原来的绿管发光,变为红绿管同时发光而变为黄色,警告用户保护停机。
二、检修技巧
CPU中断口保护电路大多具有保护提示功能,进入保护状态时,往往通过指示灯变色、闪烁、亮度变化等方式,提示进入保护状态。在未进行遥控关机而发生自动关机故障,同时伴有保护提示时,即可确定该机进入了保护状态。
CPU中断口保护电路检修,与分立元件保护电路的检修基本相同,也可通过以下三个途径进行检修:一是观察保护前的故障现象,确定是否进入保护状态;二是通过电压或电阻测量的方法,进一步判断是否保护和由哪路故障检测电路引起的保护,再对相应的被检测电路进行检测,找到故障元件;三是设法解除保护状态,根据真实的故障现象,对故障范围做出判断,再对其故障范围内的元件进行检测。由于保护电路结构的差异,检修时,应注意以下几点:
1.首先排除CPU控制系统故障
在CPU中断口保护电路中,CPU不但是整个电视机的控制中心,还担任保护的检测和执行,当CPU和控制系统发生故障时,一是整机控制功能发生故障,造成遥控和操作障碍,二是影响保护电路的正常运行,引起误保护,严重时甚至引起整机瘫痪,造成死机故障。在检修采用CPU中断口保护电路的彩电时,一定要把CPU和控制系统的检测放在首位,首先排除CPU控制系统的故障。与检修传统彩电一样,先检测CPU的供电、复位、晶振三个工作条件是否正常,然后检查矩阵电路有无漏电、短路的故障。确保CPU进入正常的工作状态。
2.测量关键点电压,确定故障范围
CPU中断口保护电路关键点,除了由分立元件组成的各路故障检测电路的输出端外,主要是CPU中断口的电压和开关机控制端的电压。
CPU中断口大多采用低电平保护,正常时为高电平5 V ,故障检测电路检测到故障时,将该脚电压拉低,CPU据此判断被检测电路发生故障。如果CPU采用 5 V 电源供电,该脚电压低于 2.5 V 以下时,CPU就会判断检测到故障, 采取相应的保护措施,也有少数CPU中断口采用高电平保护的,正常时为低电平 0 V ,故障检测电路检测到故障时,该脚电压变为高电平,一般高于 2.5 V 以上时,CPU就会采取保护措施。
CPU开关机控制端的电压因机型而异,进入保护状态时,有的为高电平5V关机,有的为低电平0V关机。检修时,应根据各机型电路,进行检测和判断。
测量关键点电压,一是抓住开机后、保护前的瞬间,测量关键点电压变化;二是进入保护状态后,测量关键点电压;三是退出保护状态或强行开机后测量关键点电压。根据关键点电压的变化,判断是哪路检测电路进入保护状态,确定故障范围。
3.解除保护,观察故障现象
解除保护状态仍然要坚持电源和行输出电路无明显短路、漏电故障,且电源电路工作正常,输出电压不应过高的前题。解除保护状态可在CPU中断口和CPU保护执行电路开关机控制端采取措施。
⑴从CPU中断口采取措施,退出保护状态
这种情况可采用两种方法进行:一是将CPU中断口引脚与故障检测电路的连接断开,保留上拉电阻;二是采用并联上拉电阻或下拉电阻的方法,将保护检测输入引脚的电压强行置于正常状态。CPU中断口采用低电平保护的,并联上拉电阻( 1 kΩ 左右),将中断口电压置于5 V ;CPU中断口采用高电平保护,并联下拉电阻,将中断口电压置于0 V,使CPU退出保护状态,进入正常工作状态。通过声、光、图的观察,进一步确定故障范围,也可采用逐个断开CPU中断口各路故障检测电路的方法,观察是否退出保护状态。如果断开哪路故障检测电路,保护电路退出保护状态,则故障发生在该被检测的电路中。一是被检测的电路发生故障,进入保护状态,二是故障检测电路本身发生故障,误入保护状态。
这种方法的好处是,CPU和其他电路同时退出保护状态进入正常工作状态,便于观察到真实的故障现象。
⑵从CPU保护执行电路的输出端采取措施,退出保护状态。
如果CPU没有单独设立保护电路检测输入引脚,而设立了输出保护执行引脚,多为由开关机引脚执行保护。将该脚与外电路断开,一般即可退出保护状态。如果仍未退出保护状态,也可用并连上拉电阻或下拉电阻的方法,强行将其置于开机状态,退出保护,也可根据故障电视机的具体情况采取短路开关机继电器接点、短接开关机大功率三极管集电极与发射极、短路关机光耦发光二极管等方法,强行开机。
这种方法的缺点是:只是执行保护的被控电路(开关电源)进入正常状态,为整机提供了电源,但CPU仍处于保护状态,各项控制功能可能未进入正常控制状态,此时有可能无图无声,但可对开关电源输出电压和受控电路电压进行大致的测量,以便做到心中有数,对症检修。
典型实例分析
一、松下 M19 机芯
松下 M19 机芯的代表机型有:TC-29 GF95R,TC-29 GF92G,TC-29 GF90R,TC-29 GF95G等,其保护电路较复杂,故障检测电路遍及整机各个单元,采用了CPU中断口和分立元件双重保护电路,具体电路如图2 所示(图中符号均同原厂图纸符号)。CPU中断口保护电路,从中断口获取故障检测信息,从开关机控制端执行保护;分立元件保护电路,直接对开关机电路进行控制执行保护,然后再通过中断口通知CPU执行关机。下面以 TC-29 GF95G 为例,介绍该机芯的保护电路。松下 M18 机芯的保护电路与其相似,可参照本文维修。
1.CPU中断口保护电路
微处理器IC1213 ( MN1876476T8J )的⑥脚单独设立中断口故障检测引脚,外接各路保护检测电路,对电源和行场扫描电路进行检测,发生故障时,从输出控制电压,实施待机保护。
(1)智能控制电路
CPU是保护电路的指挥控制中心,对⑥脚中断口各路故障检测电路输入的检测电压进行分析和判断,正常时⑥脚的电压为低电平,故障检测电路检测到故障时,向⑥脚送入高电平,CPU据此判断被检测电路发生故障,执行保护措施:从待机控制端输出保护指令,执行待机保护措施,并从指示灯控制端输出保护提示信息。
开机时,CPU的为高电平 5 V,通过 R857,R856、R854 使开关机控制管Q852 导通,继电器RL801获电吸合,将主开关电源接通;待机或保护时,CPU的变为低电平0 V,Q852 截止,RL801 失电断开,主电源关闭。
该机没有主电源开关,采用副电源和主电源双电源电路,插上电源插头后副电源工作,为CPU提供工作电压,此时为待机状态,电源指示灯为黄色;按下面板上的电源开关或遥控开机,CPU会由待机状态转为开机状态,此时指示灯先由黄色变为红色,随后熄灭0.5秒钟,当继电器RL801吸合主电源工作后,指示灯变为绿色;当电源或负载电路发生故障,开机即进入保护状态时,指示灯只会由黄色变为红色,红灯熄灭后绿灯不亮;当正常收看途中发生自动关机保护时,指示灯由正常时的绿色,变为红色。
(2)故障检测电路
CPU中断口⑥脚外接低压失压检测、行输出过压检测电路。
①低压失压检测电路
此电路由Q861、D863、D861等元件组成,Q861的发射极接+8V电压,基极通过 R862 与失压检测隔离二极管D863、D861 相接,D861负极接+25 V电源, D863负极接+12V电源,正常时,D863、D861均反偏截止,Q861也截止,集电极无电压输出;当+25V、+12V电源因整流滤波电路或负载短路等原因,造成输出电压降低或为0V时,相应D863或D861导通,通过R862将Q861的基极电压拉低,Q861导通,其集电极有电压输出,该电压经R864、D862送到CPU的中断口⑥脚,CPU据此进入保护状态。
②行输出过压检测电路
行输出管 Q552 的集电极脉冲电压经 C555、C567 分压,其分压点作为行输出脉冲电压取样点。正常时该点的电压较低,D554截止,对保护电路不产生影响;当因电源输出+B140 V电压过高或行逆程电容开路等原因,造成行输出脉冲电压升高,可能损坏行输出管时,C555、C567分压点的电压也升高,将 D554 击穿,击穿后的电压经 R567、D553送到CPU的中断口⑥脚,CPU据此进入保护状态。
2.分立件保护电路
在开关机控制管Q852的基极,接有光耦D819、三极管 Q856、Q858 三路保护执行电路。光耦 D819 保护执行电路,主要对开关电源初级的整流滤波电路发生过压,失压故障实施保护;三极管Q856、Q858保护执行电路,主要对+B电压和行场扫描电路发生过压、过流故障实施保护。
(1)光耦 D819 保护电路
光耦 D819的发光二极管与市电整流滤波电路故障检测电路相连接,当市电整流滤波电路发生故障,造成整流滤波后的电压过低或过高,可能损坏电源电路时,故障检测电路向 D819 初级的发光二极管提供正向电流,使其导通,通过光电耦合,光敏三极管饱和导通,将开关机控制管Q852基极开机状态的高电平拉低,致使 Q852 截止,继电器 RL801 断开,送往主电源的市电被切断,进入保护待机状态。市电整流滤波检测电路具有过压检测和失压检测两种功能。
①市电整流失压检测电路
此电路由 Q805、Q803 及其外围元件构成。主开关电源的市电整流滤波电路正常时,其滤波电容 C818、C819 的中间应为整流电压的一半,当市电为 220V 时,C818 正极的电压为300 V,C818负极的电压为150 V左右。电源厚膜块 IC801 的脚和Q803 的集电极V\(_{CC}\)电压为21.2 V ,Q805 基极的D827 反偏截止,对开关电源不产生影响;当市电整流滤波电路发生开路、短路、漏电故障,引起整流后的电压降低或为0V时,D827正偏导通,Q805导通,其集电极电压分两路:一路为Q803提供正向电压, Q803导通,将IC801的⑤脚高电压通过 D822、R846加到IC801的④脚,使IC801保护停振;另一路使稳压管 D821击穿,经R843 加到光耦 D819 的发光二极管上,光耦导通,把Q852的基极电压拉低到 0V,Q852截止,进入保护待机状态。
②市电整流过压检测电路
由于该机采用宽电源电路,为了适应AC110V和AC220V的市电电源,采用了全波和倍压整流切换电路IC895(STR83145LF55),市电为AC110V时, IC895 使整流滤波电路工作于倍压整流状态,市电为AC220V时,IC895 使整流滤波电路工作于全波整流状态。若IC895切换电路发生故障,当市电为 AC220V 时错误地变成倍压整流状态,就会引起输出电压过高,击穿开关电源元件,但此时,C819 正极的电压也会升高。该电压经 R817、R818分压后,将D820击穿,其击穿后的电压也分两路:一路为Q803 提供正向电压,Q803 导通,使 IC801 保护停振;另一路使稳压管 D821 击穿,经 R843 使光耦 D819 导通,引起 Q852 截止,进入保护待机状态。
(2)三极管 Q856 保护电路
三极管Q856的基极外接+B过压检测电路、行输出过流检测电路和场输出故障检测电路。当上述检测电路发生故障时,向保护执行元件Q856的基极提供正向高电平,Q856 由正常时的截止进入导通状态,将开关机控制管Q852 基极开机状态的高电平拉低,致使 Q852 截止,继电器 RL801 断开,送往主电源的市电被切断,进入待机状态。
①+B过压检测电路
+B电压正常时,经R830与R831分压后加到 D832 负极(图中的e点)电压较低,稳压管 D832 截止,对保护电路不产生影响;当+B 电压过高,e点电压超过设定值时,D832击穿导通,导通后的电压加到保护执行三极管Q856的基极,使 Q856 导通,进入保护状态。
②行输出过流检测电路
此电路由行输出电流取样电阻 R557(0.22Ω)和检测管Q590及外围元件构成。当行扫描电路发生短路、漏电故障,引起行输出电流增加时,在R557上的电压降增加,迫使Q590导通,导通电压经R593、R594分压后d点电压将稳压管 D590 击穿,向保护执行三极管Q856的基极提供正向电压,使Q856导通,进入保护状态。
③场输出故障检测电路
当场输出电路发生故障,引起电流过大时,或C454击穿漏电时,在R454上的电压升高,升高后的电压加到保护执行三极管 Q856 的基极,使Q856导通,进入保护状态。
(3)三极管 Q858 保护执行电路
Q858为X射线保护电路,基极通过稳压管D566接显像管灯丝电压整流滤波电路。当行输出级脉冲电压过高,可能引起X射线过大时,行输出变压器T501的⑤脚输出的显像管灯丝电压也同时升高,该电压经D565、C572整流滤波和R569、R568分压,加到稳压管D566 的负极,致使 D566 击穿,击穿电压使保护执行三极管Q858导通,将Q852 基极电压拉低,进入保护状态。
(4)保护维持与信息传递电路
光耦D819、三极管Q856、Q858执行保护关闭主电源后,电源无电压输出,光耦 D819、三极管Q856、Q858 也同时失去电压,无法维持保护状态,必须通过CPU执行待机指令,方能维持保护状态不变。光耦D819、三极管Q856、Q858的保护电压,通过Q857将保护信息传递给CPU的中断口脚,⑥通知CPU进入待机状态。
光耦D819、三极管Q856、Q858执行保护关闭主电源的同时,不但将Q852的基极电压拉低,还通过R856和R858将 PNP 三极管Q857的基极电位拉低,引起 Q857 导通,其导通后的集电极电压分两路:一路通过R865向CPU中断口⑥脚送入高电平,CPU据此由开机状态转为待机状态,从输出低电平待机控制电压;另一路通过 R859、D859 向 Q856 提供正向电压,维持保护信息传递的瞬间保护状态不变。
3.检修技巧
(1)观察故障现象,判断是否保护
由于该机的保护执行电路与开关机电路相连接,其保护被控电路是主开关电源,保护时与待机状态相似。如果开机有继电器吸合的声音,但不能开机,指示灯由黄色变为红色,但不能变为绿色,然后继电器释放,或开机后未进行遥控待机操作,电视机自动关机,指示灯由开机后的绿色变为红色或黄色,即可判断是保护电路工作,进入保护状态。
(2)测量关键点电压,判断故障范围
①判断是否进入保护状态
由于保护时采取关断主开关电源的方法,如果开机的瞬间有+B电压输出,然后降为0V,即可确定是进入保护状态;同时测量CPU中断口⑥脚电压和待机控制脚电压,如果⑥脚电压由正常时的低电平变为高电平2.5 V以上,同时电压由开机时的高电平变为低电平,即可判断是进入保护状态。
②判断是由哪路保护执行电路引起的保护
在开机后进入保护前的瞬间,测量各路保护执行电路的触发电压和CPU中断口电压。如果光耦 D819 的发光二极管正极(图2中的a点)、三极管Q856的基极(图2中的b点)、Q858 的基极(图2中的c点)有触发电压的同时CPU中断口也为高电平,则是分立元件保护电路引起的保护;如果保护执行电路D819、Q856、Q858(图2中的a、b、c点)无触发电压,只是CPU中断口为高电平,则是由中断口电路引起的保护。如果D819、Q856、Q858中的哪一路保护执行电路有触发电压,即可判断是该路保护电路启动,引起的保护。
③判断是由哪路故障检测电路引起的保护
在确定该路保护执行电路启动引起的保护后,再向前测量该保护执行电路所连接的故障检测电路的输出电压,重点测量图2中的d、e、f、g点电压,哪个检测电路输出高电平,则是该被检测的电路或该检测电路发生故障。
(3)解除保护,观察故障现象
为了确保检修安全,避免解除保护造成不必要的损失,建议解除保护前,首先采取三个措施:一是拆除市电全波和倍压整流自动切换电路IC895,改为全波整流电路,避免因自动切换电路故障或误动作造成电源元件损坏;二是测量电源和行输出电路有无明显短路、开路故障,电源厚膜块和行输出管是否完好;三是先断开+B负载,接假负载试机,+B电压正常后,再恢复行输出电路进行检修。
由于该机分立元件保护电路不是通过CPU中断口进行检测和实施保护的,所以分立元件保护电路的保护解除不能通过在中断口实施解除,应通过以下方法解除保护:
①从待机电路采取措施解除保护状态
有两种方法:一是将待机控制继电器 RL801 的开关接点短路,直接为主电源供电;二是将Q852基极通过 1 k 电阻接+5V副电源,同时断开R854,使Q852强行导通,继电器 RL801 吸合。强行通电后,观察供电后的故障现象,测量相关的电压,根据故障现象和电压判断故障范围。此时由于CPU仍处于待机保护状态,不能输出各路控制电压,可能产生无光、无声故障,但可对开关电源和相关电路进行初步检测。
②从保护执行电路采取措施解除保护状态
有短路和开路两种方法:一是逐个短路各路保护执行电路的触发电压,即逐个将光耦 D819 的发光二极管正负极短路,将三极管 Q856、Q858 的基极电压与地之间短路,将D553、D862 的正极与地短路;二是逐个断开各路保护执行电路与待机控制电路的连接,或直接将保护执行元件拆除。每短路或开路一个保护执行元件,作一次开机试验,观察故障现象,如果短路、开路哪路触发电压或拆除保护执行电路后,电视机不再保护,则是该保护执行电路引起的保护,根据退出保护后的故障现象,判断故障范围,作进一步检修。
③从故障检测电路采取措施解除保护状态
在确定哪路保护执行电路引起的保护后,也可恢复该保护执行电路,采取逐个断开与之相连接的故障检测电路,作开机试验,如果断开哪路故障检测电路与保护执行电路的连接后,开机退出保护,则是该故障检测电路和其被检测电路发生故障,引起的保护。
④从中断口采取措施解除保护
如果采取上述措施后,CPU未进入开机状态,或已确认是中断口外部故障检测电路引起的保护,可在中断口采取措施解除保护,方法是:将中断口⑥脚对地短路或将中断口与外部的连接断开。
(4)检修实例
例 1 :
通电后,电源指示灯为黄色,按下电源开关后,指示灯由黄色变为红色,熄灭后绿灯不亮。
分析与检修:
开机后,有继电器的吸合声,说明CPU已发出开机指令,并将市电加到主电源电路中,根据指示灯不能变为绿色,判断故障在主开关电源或保护电路中。采用测量关键点电压,判断故障范围,先测量大滤波电容 C818 正极的300V电压,开机瞬间有大约320V的突升电压,然后继电器 RL801 断开降为0 V ,由此判断是市电整流自动切换电路故障,在220 V市电情况下,误入倍压整流状态,引起过压保护电路启动。开机的瞬间,测量D819发光二极管的正极电压,有1 V左右的突升电压,进一步判断是市电整流电路故障。对市电整流电路检查,发现倍压,全波整流自动切换电路IC895(STR83145LF55)内部短路,将该电路拆除,改为全波整流后,故障排除。
例 2 :
通电后,电源指示灯为黄色,按下电源开关后,指示灯由黄色变为红色,熄灭后绿灯亮一下然后熄灭变为红色。
分析与检修:
根据指示灯绿灯亮一下然后熄灭变为红色,初步判断开关电源和行扫描电路已工作,然后进入保护状态。采用测量关键点电压,判断故障范围。先测量+B电压,开机瞬间有140 V电压,然后断开RL801,+B变为 0V;测量各路保护执行电路触发电压和CPU中断口电压,发现Q856 基极在开机的瞬间有突然上升的0.5 V 电压同时CPU中断口为高电平,判断是与Q856基极有关的故障检测电路引起的保护。在测量行输出无明显短路的情况下,采用从故障检测电路采取措施,解除保护的方法,逐个断开与Q 856 相连接的故障检测电路,当断开D590后,开机不再保护,但光栅暗淡幅度不足,测量行过流检测电路D590负极的电压(图2中的d点)为高电平,测量行输出电流,高达1A左右,判断是行电流过大,引起行过流保护。检查行输出电路,更换行输出变压器后,恢复保护电路,故障排除。
例 3 :
通电后,电源指示灯为黄色,按下电源开关后,指示灯由黄色变为红色,熄灭后绿灯亮一下然后熄灭变为红色。
分析与检修:
由于故障现象与例 2 相同,采用相同的检修方法。测量+B 电压,开机瞬间有140V电压,然后变为0V;测量各路保护执行电路触发电压和CPU中断口电压,发现 D819、Q856、Q858无触发电压,只是CPU中断口为高电平,判断是CPU中断口外围故障检测电路引起的保护。采用从故障检测电路解除保护的方法进行检修,断开行输出过压检测电路 D553 时,开机仍然保护;当断开低压失压检测电路的D862后,开机不再保护,但无图无声。检测低压电路,发现是12 V电路发生开路故障,造成 12 V 电压失压,引起保护。修复12 V稳压电路后,保护电路不再保护。
(孙德印 孙铁刚)