夏普29AD1F彩电开关电源电路如图1所示(图中元件序号均为原厂图纸符号),其核心元件是采用飞利浦公司推出的新型电源控制集成电路TDA16846。TDA16846除了设有独立的振荡、过流和过压保护电路外,还提供了两路稳压控制输入端子和两路故障检测端子,有关它的引脚功能及维修实测电压如附表所示。由于该开关电源电路的外围电路不但十分简洁,而且无需设置专门的待命电源电路,故这种开关电源被国内外的一些知名品牌彩电所采用,如夏普、TCL和康佳等。


1.交流输入及整流滤波电路
这部分电路主要由交流抗干扰电路L1702,高频滤波电容C1706、C1705,桥式整流器IC1700(DX0338CE),滤波电容C1702及开机防冲击电流电阻R1715等组成。电源接通后,220V的市电经L1702、R1715送至桥式整流器IC1700,经IC1700整流、C1702滤波后,获得约300V的直流电压。由于刚接通电源时,因C1702两端尚未建立电压,IC1700的整流电流最大,IC1700所受的冲击也最大,若不加以限制,就有可能损坏IC1700,限流电阻R1715就是为了避免这一现象而设置的。L1799、TH1700、R1703和C1701组成消磁电路,TH1700为正温度系数的热敏电阻,L1799为消磁线圈。刚开机时,由于TH1700温度低,阻值小,因而有较大的电流流过消磁线圈,随着电流流过TH1700,使它的温度迅速升高,其阻值急剧增大,流过消磁线圈的电流也迅速减小,从而为消磁线圈提供一个由大逐渐减小的交流电流,使消磁线圈产生一个递减的交变磁场,以对显像管进行彻底的消磁。
2.启动振荡及直流电压输出过程
开机后,C1702上的300V直流电压,一路经开关变压器T1701⑤、③绕组,送到场效应开关管Q1700的D极,另一路经启动电阻R1713、R1709降压和限流后加至IC1701的启动电源端②脚,并通过IC1701内部电路对的外接电容C1748充电,约1秒钟后(时间长短要依R1713、R1709和C1748大小而定),C1748所充的电压将达到16V左右,此时,IC1701内部的振荡电路开始工作,从输出驱动脉冲信号,经R1736加至Q1700的G极,用以控制Q1700的工作状态(导通或截止)。
开关电源振荡工作后,开关变压器T1701的各次级绕组上会得到不同幅度的感应电压,其中⑦、⑧绕组上的感应电压,经D1704整流、C1713滤波后,获得84V电压,此电压再经Q1702、D1702、R1711和R1712组成的稳压电路稳压后,从Q1702的e极输出14V电压,14V电压经D1700、R1735加至IC1701,作为开关电源启动工作,IC1701的工作电压,以接替②脚的启动供电。同时②脚在IC1701内部电路的控制下将电压下拉至1.7V左右。T1701的组上的感应电压,经D1706整流、C1733滤波后,获得84V电压,供待机时使用(待机状态,组上的感应电压,经D1706整流、C1733滤波后,仅获得9.5V左右的电压)。组上的感应电压,经D1711整流,C1729、L1704和C1731所组成的滤波电路滤波后,获得130V电压,给行推动和行输出电路供电。组上的感应电压,经D1707整流,C1732滤波后,获得29.3V电压,给伴音功放电路供电。组上的感应电压,经D1709整流、C1727滤波后,获得12.4V电压。12.4V电压经IC1705(BA09STV5)稳压后,输出9V电压,9V电压一方面为行振荡电路供电,另一方面经IC1704(KA7805AP)稳压后输出5V电压。组上的感应电压,经D1708整流、C1730滤波后,获得9.4V电压。9.4V电压经IC1703(KA7805AP)稳压后,输出5V电压,给遥控系统供电。
3.软启动过程
由于在刚开机时,开关变压器T1701次级的各个供电支路均处于大电流的充电状态,导致整机工作电流很大,并引起T1701的初级绕组产生极高的反峰电压,这种开机时的“浪涌”电流和反峰电压极易损坏开关管Q1700。因此,为了防止出现这种现象,IC1701设置了由④脚内部电路和外接电容C1712组成的软启动电路。刚接通电源时,IC1701的内部电源电路通过④脚对IC1712充电,因C1712两端的电压不能突变,所以④脚的电压只能缓慢升高,这个电压提供给IC1701内部的“开时间比较器”,用以控制输出的驱动脉冲信号,使其导通期随④脚电压的升高而逐渐展宽,这样,开关管Q1700的导通时间也逐渐延长,开关变压器次级输出的电压也逐渐升高至设计值。因开关管Q1700在刚开机时的导通时间是逐渐延长的,所以可以有效地降低“浪涌”电流和反峰电压的产生,从而可有效地保护开关管Q1700免受开机时的“浪涌”电流和反峰电压的威胁而击穿损坏。
4.稳压控制过程
因TDA16846设有两个稳压控制输入端口,即③脚(过零检测/误差电压输入)和⑤脚(误差检测信号输入),所以,厂家在设计时,可以根据实际的需要选择采用其中的一个或两个稳压控制输入端口。夏普29AD1F彩电是采用后者的稳压控制方式。其稳压过程如下:电源启动后,开关变压器T1701的⑦、⑧绕组产生的感应电压经R1705、R1706分压后,送至IC1701的③脚,进入内部后再分成两路:一路送至内部的误差放大器的反相端;另一路送至内部的过零检测器。在电网电压或负载相对稳定时,送至IC1701③脚的电压基本不变,误差放大器无输出,开关电源维持原有的工作状态。当出现电网电压上升或负载变化等因数,使开关变压器的初级侧输出电压升高时,IC1701③脚的取样电压也随之升高,内部的误差放大器输出电压降低,经④脚外接的C1712滤波后,送至内部的“开时间比较器”,使输出的驱动脉冲信号的导通周期变短,导致Q1700的导通时间缩短,使次级侧输出电压降至正常值。当出现电网电压下降或负载变化等因数,使开关变压器的次级输出电压下降时,其稳压过程与上述相反。此外,在开关管Q1700导通期间,③脚外接电容C1709上充有电荷,当Q1700由导通转为截止时,开关变压器T1701的⑦、⑧绕组将产生一个极性相反的电动势叠加在C1709上,使C1709产生一串逐渐减弱的振铃。当振铃幅度小于25mV时,IC1701内部的过零检测器将输出高电平,控制重新输出驱动脉冲信号,使Q1700重新导通。由此可见,IC1701③脚具有双重功能,既是误差电压检测输入脚,又是过零检测输入脚,并且Q1700的导通或截止时间是由C1709的充、放电时间决定的。通过以上的分析可知,通过控制IC1701③脚输入的电压就可以起到稳压的作用。但是为了提高开关电源稳压性能的可靠性,夏普29AD1F彩电在此基础上,又采用一路稳压控制电路。这路的稳压控制电路由IC1707(SE130N)、IC1706(FX0024CE、光电耦合器)及Q1701等元件组成。其实质是在+B电压上取样,调节IC1701(TDA16846)⑤脚电压,再经IC1701内部的检测电路放大后送至“开时间比较器”,控制输出的驱动脉冲信号的占空比,使+B电压发生相应的变化,起到稳压作用。具体说来,当电网电压下降或音量增大,使得负载电流增大时,+B电压会有所下降,此时IC17 07(SE130N)①脚电压有所下降,即SE130N内部三极管Q1的b极电位下降,e极因接有稳压二极管,而使其电位保持不变,三极管Q1的导通性能下降,c极电流减小,也就是IC1706①、②脚电流减小,使得IC1706内部的发光二极管亮度下降,IC1706内部的光敏三极管导通性能减弱,ce结电阻增大,Q1701的导通性能也减弱,导致IC1701⑤脚电压上升,经IC1701内部电路检测放大后送到“开时间比较器”,用于控制输出的驱动脉冲信号的导通期,使其变宽,相应地引起Q1700的导通时间延长,使+B上升到正常值,反之,当+B电压上升时,其稳压过程与上述相反。
这里需要说明的是,上述分析的两路稳压电路并非同时起稳压作用的,IC1701的内部电路会根据③、⑤脚的电压高低来自动选择一路稳压控制电路,如③脚的电压低于⑤脚,那么IC1701便选择③脚输入的误差电压进行稳压控制,而把⑤脚输入的误差电压自动地阻隔,使其不产生稳压控制。反之,IC1701的内部电路会选择⑤脚输入的误差电压进行稳压控制,而把③脚输入的误差电压自动地阻隔,使其不产生稳压控制。
5.遥控开/关机电路
正常开机时,IC1001(IX0104SE)输出高电平4.8V左右,通过R1008加至Q1009的b极,Q1009截止,Q1704、Q1703、Q1705和Q1706相继截止,开关变压器T1701的次级输出正常的电压,使整机处于正常的工作状态。
遥控关机时,IC1001变为低电平0V,此时,Q1009的b极电位下降,Q1009饱和导通,c极输出约4.8V电压,经R1730加至Q1704的b极,Q1704饱和导通,c极相当于对地短接。
此后要分两路加以说明。一路是:当Q1704饱和导通后,Q1703的b极通过D1713,Q1704的c极接地,Q1703饱和导通,IC1706的②脚电位急剧降低,IC1706的①、②脚电位差增大,发光二极管光强增大,光敏三极管饱和导通,Q1701饱和导通,IC1701(TDA16846)⑤脚电压急剧下降,通过内部检测电路放大后送至“开时间比较器”,控制输出的驱动脉冲信号,使其导通期进一步缩短,导致Q1700的截止时间进一步延长,使+B输出电压由130V降为25V左右。与此同时,开关变压器T1701次级侧的其他各路输出电压也按同比下降,如组上的感应电压,经D1706整流、C1733滤波后,仅输出9.5V左右的电压(正常开机时为84V左右)。另一路是:当Q1704饱和导通后,Q1705的b极通过R1728,Q1704的c极接地,Q1705、Q1706相继饱和导通。由D1706整流、C1733滤波后,得到的9.5V左右的电压,经Q1706的e、c极、D1710送至IC1703(KA7805AP)①脚,以保证在待机状态下,由于各路输出电压下降后,IC1703的①脚仍能得到约9V左右的输入电压,而使其能够输出5V电压,用于维持待机状态下的微处理器供电。
此外,当遥控关机时,IC1001(IX0104SE)为低电平0V,使得IC1705(BA09STV5)①脚也变为低电平0V,造成IC1705④脚没有9V电压输出,引起行振荡电路因缺少工作电压而停振。
6.频率控制和故障检测端子
由TDA16846构成的开关电源,可通过设置⑦脚的外围电路来改变工作频率。如果⑦脚是外接固定的阻容元件,那么开关电源将以固定的频率工作;如果⑦脚既接阻容元件,又通过光电耦合器与外部的行逆程脉冲相连,那么开关电源的工作频率将和行频同步;如果⑦脚是外加一固定的直流电压或悬空,那么开关电源就会根据负载的轻重而自动调整振荡频率的高低,以适应整机对电源输出电压的要求。本机是将⑦脚和⑨脚 (参考电压输出脚)直接相连,故其振荡频率是工作在自动调整状态。此外,TDA16848还设置了两个故障检测端:⑥和⑩脚。当开关电源正常工作时,⑥和⑩脚的电压分别为1.2V和1V左右。如果因某种原因引起开关电源工作在异常状态,那么⑥和⑩脚的电压就将出现异常,即高于(或低于)1.2V和1V,一旦TDA16846内部的检测电路检测出⑥和⑩脚的电压异常时,其内部的保护电路动作,切断输出的驱动脉冲信号,使开关电源停止工作。本机未采用这一功能,而是将⑥和⑩脚接地。
7.保护电路
夏普29AD1F彩电除了开关电源设有保护电路外,还在负载电路上设有保护电路。要是开关电源的保护电路动作,那么就会引起开关电源停振,造成开关变压器的各次级绕组无整流电压输出;如果是负载电路的保护电路动作,那么微处理器IC1001(IX0104SE)就会发出保护性的关机指令,促使开关电源工作在待机状态。下面具体介绍这两者的保护电路。
初级过压/欠压保护 IC1701(TDA16846)的为初级过压/欠压保护检测脚,其工作电压为1~35V。如果电网电压上升,那么经IC1700整流,C1702滤波后的电压也上升。此电压经R1702(1.5MΩ)和R1701(1.5MΩ)与R1700(100kΩ)分压后的电压也升高,即IC1701电压升高。当电压超过3.5V时,其内部的保护电路动作,切断输出驱动脉冲信号,使开关电源停止工作。当电网电压下降,使得IC1701电压低于1V时,其内部的保护电路也动作,切断输出驱动脉冲信号,使开关电源停止工作。
次级过压/过流保护 IC1701(TDA16846)的既是工作电压(8~16V)供给脚,又是次级过压/过流检测脚。如果因某种原因造成次级输出的电压升高,那么IC1701的电压也升高,当电压超过16V时,其内部的保护电路动作,切断输出驱动脉冲信号,使开关电源停止工作。若次级因某种原因而产生过流,造成次级各绕组输出电压下降,那么电压也下降。当电压低于8V时,其内部的保护电路动作,切断输出驱动脉冲信号,使开关电源停止工作。
(2)负载保护电路
负载保护电路如图2所示。各保护电路动作过程如下:
①灯丝过压保护
当灯丝供电电压过高,即行输出变压器⑦、⑩绕组产生的感应电动势升高,此感应电势经D1605整流、C1608滤波后的电压也将升高。如果该电压经R1610、R1680分压后的电压大于稳压二极管D1601(21.2V)的稳压值时,D1601将击穿导通,引起Q1605饱和导通,其c、e极短接,使得IC1001(IX0104SE)变为低电平0.7V,IC1001一旦检测的电压变为0.7V左右,便会发出保护性关机指令,即从输出低电平0V,控制开关电源工作在待机状态,起到保护作用。
②灯丝欠压保护
当灯丝出现欠压时,D1608导通,IC1001变为低电平0.7V,随后的电路动作过程与上述相似。
③电源失压或电源短路保护
D520、D408和D1712分别组成5V、9V及29V电源失压或电源短路保护电路。只要上述电路中的任何一路电源出现失压或短路,就会引起相应的二极管(D620或D408、D1712)导通,使IC1001变为低电平0.7V左右,随后的电路动作过程与上述相似。
④场输出电路保护
当场输出电路工作异常,造成没有场逆程脉冲信号送至IC1001②脚时,IC1001也会发出保护性关机指令,促使开关电源工作在待机状态,起到保护作用。
(林俊标)
