关于液晶电视主副电源探讨

关于液晶电视主副电源探讨

[摘要] 随着科技的发展和生活水平的大幅提高,传统的CRT电视正在被液晶电视机所取代。此外,能源的供应紧张也使得世界各地纷纷出台相关标准来提高电视机电源的效率、限制其待机功耗。这些都对电视机电源的研发提出了挑战。

[关键词] 液晶开关电源主电源副电源功率因素校正电路

一.引言

液晶电视机大多采用的内置电源,内置电源输出电压通常是+5V、+12V、+24V三组,输出电流在3A-12A之间。

我们以长虹LT32600电源为例来具体说明一下:

图1

长虹LT32600液晶电视开关电源,主要由进线滤波器和交流220V整流滤波电路,主开关电源、副开关电源、二次电压形成电路、过流和过压保护电路等几大部分组成。该开关电源有三组输出电压:分别是+5V、5stb、+24V。

二:副开关电源

副开关电源的作用是为整机控制系统电路提供待机和正常工作所需要的电源电压。副开关主要由U4、T3、U5、PC2等元件组成,电路如图1所示:

副开关电源的振荡和脉冲放大电路:该电路由集成块U4(NCP1013)内部相关电路和集成块⑤脚外部相关电路组成。U4是一块准谐振PWM控制器,工作在临界(准谐振)模式,内置过载、过压保护电路,稳压调整采用电流模式控制,能根据负载自动调整输出脉冲的占空比。

U4①脚为电源供电端,④脚为反馈控制信号输入端,⑤脚为MOS管漏极和启动电源链接端。加在集成块U4①脚的电源电压有两路:一路来自集成块内部恒流源电路;还有一路来自D18、C46组成的整流滤波电路。

电源开关接通的瞬间,交流220V整流滤波电路输出的电压在330V左右的脉动直流电压经二极管D31、D17和开关变压器T3的①-②绕组加到U4的⑤脚,进入集成块内部电路后分为两路:一路加到内部MOS开关管的漏极,还有一路经集成块内部的恒流源充电电路向①脚外接电容C46进行充电,当C46上充得的电压达到7.5V以上时内部的准谐振电路启动进入振荡状态,产生振荡脉冲信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经集成块内部相关电路(激励脉冲形成和驱动等电路形成)处理后直接输往内部MOS开关管的控制极。MOS开关管在驱动电路输出的脉冲信号作用下,进入开关工作状态,在漏极和源极之间形成变化电流。该变化

电流流过开关变压器T3的①-②绕组,在①-②绕组中产生周期性变化磁场,此变化磁场通过变压器T3的互感作用,在开关变压器的次级产生感应电压。

开关变压器T3次级(FL1)-(FL2)绕组的感应电压,经由D20、C49、L7等元件组成的整流滤波电路整流滤波后,得到+5VSB直流电压,通过接口电路CNS1送往信号处理板上控制系统电路,作为电视机工作在待机状态时,控制系统电路的工作电压。

开关变压器T3③-④绕组感应的脉冲电压有D18、C46组成的整流滤波电路整流后,得到16.9V的直流电压分两路输出:一路经R100加到集成块U4的①脚,作为U4稳压工作状态下的电源电压;还有一条加到Q12的集电极,作为Q12的工作电压。

副开关电源的稳压电路:该电路主要有集成块U4内部相关电路和PC2、U5、R102、R103等元件组成。其中,PC2为光耦合器,U5为误差放大器,R102 、R103为取样电阻。集成块U4④脚为稳压调整控制电压输入端,控制④脚输出电流的大小,就可对开关电源振荡电路的工作状态(脉冲占空比)进行调整,实现开关电源输出电压稳定。

过压和过载保护电路:副开关电源中的过压保护电路由D21、PC5A、R104组成。电视机正常工作时,由于开关电源输出电压没有超过稳压电路的稳压范围,所以过压保护电路不工作,相当于该部分电路从电路中断开。当开关电源输出电压升高到超过开关电源设定的稳压范围时,D21击穿,PC5A导通。PC5A导通后,U4①脚输入电流增大,当①脚输入电流增大到超过允许值时,内部过压保护电路启动进入工作状态,输出控制电压使内部启动放大电路停止工作。从而实现副开关电源的过压保护。

过载保护是通过对反馈环节工作情况的检测来确定开关电源输出端是否出现过载的。当开关电源输出端上的负载出现短路故障导致过载时,开关电源输出端电压必然会下降,使开关电源中的稳压电路停止工作,即稳压电路中的U5、PC2停止工作,集成块U4④脚电压上升,升高的电压经集成块内部的比较放大电路处理后形成控制电压送往驱动脉冲形成电路使其停止工作。

三:主开关电源和启动供电电路

主开关电源和PFC电路的启动供电电路主要由Q11、Q12、U3、D29和PC3等元件组成,相关如图2:

Q12、D29组成单管稳压电路,Q11、U3、PC3、D28组成受控稳压电路。电视机工作在待机状态时,信号处理板上的控制系统电路输出的开、关机控制电压为低电平“0”V,Q14因基极无偏置电压截止。Q14截止后,光耦合器PC3截止。U3的K-A极之间无电流回路,U3截止,此时Q11基极为高电平,Q11截止集电极无电压输出,主开关电源和PFC电路中的激励脉冲形成电路(由集成块L6599D、UCC2805组成)因无启动供电电压不工作,无激励脉冲输出。这说明电视机处于待

机状态时,主开关电源和PFC电路是不工作的。

用遥控器或本机键开机后,信号处理电路输出的开关机控制电压由低电平“0V”变为高电平“5V”,Q14、PC3均由截止转为饱和导通后,U3的(A)脚通过PC3次级接地,U3启动进入工作状态,Q11基极由高电平变为低电平,Q11导通。单管稳压器Q12发射级输出的电压经Q11的“集电极-发射极”后分为两路:一路送往PFC 电路中的集成块U1(UCC28051)的⑧脚,另一路输往主开关电源中的集成块IC1(L6599D)的⑫脚,作为主开关电源的启动电压。

图2

四:主开关电源电路

主开关电源主要由IC1(L5699D)、Q4、Q5、T2、U2、PC1、U6、Q10等元件组成,电路如图3所示,该部分电路的作用使为整机信号处理部分电路,逆变器电路提供+5V、24V电压。

主开关电源实际上由两个相对独立的电源组成:一个是主开关电源的振荡、稳压、输出电路,另一个是二次电压形成电路。

主开关电源的振荡、稳压、输出电路:主开关电源的振荡、稳压电路主要由集成块IC1、光耦合器PC1、误差放大器U6等元件组成。集成块IC1是一块开关电源专用集成电路,是一个半桥拓补结构频率可调脉冲信号发生器。

在用遥控器或按手动开机键后,主开关电源启动供电电路Q11输出的+13.2V 电压一旦加到集成块IC1⑫脚,IC1内部振荡电路便启动进入振荡状态产生振荡脉冲信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经集成块内部相关电路(门限电路、驱动电路等)处理后,形成相位完全相反(相差180度)的两组激励脉冲信号分别从集成块⑪、⑮脚输出。加到Q4、Q5的控制极。

开关管Q4、Q5在驱动电路输出的脉冲信号作用下,进入开关工作状态下,在漏极和源极之间形成变化电流。该变化电流流过开关变压器T2①-②绕组,在T2①-②绕组中产生周期性的变化磁场,此变化磁场通过变压器T2的互感作用,在开关变压器的次级产生感应脉冲电压,次级产生的感应脉冲电压经接在开关变压器次级的整流滤波电路整流滤波和二次稳压电路处理后,形成整机所需要的直流电压。

主开关电源是通过改变开关电源振荡电路的振荡频率实现稳压的。开关变压器T2②-⑦绕组与电容C33组成串联谐振电路,串联谐振电路中心频率为:F=1/2π√LC,其中:L表示T2②-⑦绕组的等效电感量,C表示电容C33的容量。根据串联电路的特性,当加在T2②-⑦绕组与电容C33组成的串联电路上的信号频率等于F是,变压器T2②-⑦绕组与电容C33构成的电路中的回路电流最大,电感和电容两端的电压最高,当加在T2②-⑦绕组与电容C33组成的串联谐振电路上的信号频率偏离中心偏离时,T2②-⑦绕组与电容C33两端的电压均会低与中