液晶電視電源電路工作原理與檢修.doc

液晶電視電源電路工作原理與檢修 前言：液晶電視的電源與傳統(tǒng)CRT電視電源相比，不僅多出了PFC電路、橋式開(kāi)關(guān)電路，而且保護(hù)電路也更加復(fù)雜和完善。雖然很多專業(yè)電源廠家為液晶電視開(kāi)發(fā)的電源板種類繁多，但原理大同小異。本期以康佳臺(tái)達(dá)液晶電源為例，講解液晶電源工作原理與故障檢修的思路與方法。 液晶電視電源主要由待機(jī)副電源、PFC(功率因數(shù)校正)電源、主電源、過(guò)壓過(guò)流過(guò)熱保護(hù)、開(kāi)待機(jī)控制等電路組成，其輸出一般有24v、12V、5V等幾組電壓，由主板CPu控制其開(kāi)待機(jī)，待機(jī)時(shí)僅有+5Vsb副電源輸出，組成框圖見(jiàn)圖1。 所有液晶電視的電源板都是副電源部分先工作，輸出5v電壓給主板CPu供電，CPu得到開(kāi)機(jī)指令后輸出控制信號(hào)PSON，讓電源板上的PFC電路工作，產(chǎn)生正常的PFC電壓(400V左右)，接下來(lái)由PFC電路生成一個(gè)控制信號(hào)，使PWM脈沖振蕩主電源開(kāi)始工作，從變壓器次級(jí)得到+12v和+24v電壓給后級(jí)負(fù)載電路供電。其中，+12V電壓主要給主板的信號(hào)處理電路和伴音功放電路供電；+24v電壓主要給背光電路(高壓板)供電。 這里我們先介紹一下液晶電源中的特殊單元電路。 1升壓直流斬波電路 PFC電源采用的就是該電路。它主要利用電感線圈自感和儲(chǔ)能特性，即電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙通過(guò)其電流的變化：當(dāng)電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流方向相同。這里的“阻礙”，不是“阻止”，而是“延緩”是使回路中原來(lái)的電流變化得緩慢一些。 升壓原理如圖2。上面是Q1導(dǎo)通狀態(tài)圖，下面是Q1截止?fàn)顟B(tài)圖。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，電源Ue通過(guò)L3、Q1構(gòu)成回路，在L3上產(chǎn)生左正右負(fù)的自感電動(dòng)勢(shì)UL，D1反向截止(Q1、D1、c3是一組回路)；當(dāng)Q1截止時(shí)，L3上的自感電動(dòng)勢(shì)馬上逆轉(zhuǎn)，阻礙電流突降，UL變成左負(fù)右正，這時(shí)Ue和UL兩組電源進(jìn)行串聯(lián)疊加，D1正向?qū)▽?duì)c3充電，得到B+電源給負(fù)載供電。B+等于Ue+UL，明顯B+大于Ue。通過(guò)改變Q1的導(dǎo)通時(shí)間，可以調(diào)節(jié)UL電壓的高低，也就相當(dāng)于調(diào)整了B+電壓的高低。 2半橋開(kāi)關(guān)電源 橋式電源主要利用LC串聯(lián)諧振特性。圖3是串聯(lián)諧振簡(jiǎn)化電路，R是LC串聯(lián)回路的等效電阻。串聯(lián)諧振的中心頻率，式中是已知數(shù)3.14，可見(jiàn)諧振中心頻率由L和c的值決定。 該電路諧振特點(diǎn)：當(dāng)輸入的AC信號(hào)頻率等于諧振中心頻率fo時(shí)，回路中的電流最大，且電感和電容兩端的電壓最高。只是L和c上的電壓是反相的。故我們只要改變輸入AC信號(hào)的頻率，就可以改變回路電流，也就改變了L和C上的電壓。如果將圖3中的L換成圖4中的變壓器，次級(jí)輸出電壓是逆變升高(用于高壓板)還是變壓降低(用于開(kāi)關(guān)電源)，則僅僅是通過(guò)繞組線圈匝數(shù)的多少來(lái)決定的。 圖5是通過(guò)以上電路演化而來(lái)的半橋電源簡(jiǎn)圖。Ic3 15、17腳分別輸出兩組互為反相的矩形脈沖，驅(qū)動(dòng)Q3和Q4交替導(dǎo)通，使流過(guò)變壓器初級(jí)的交變電流信號(hào)感應(yīng)到次級(jí)線圈，再通過(guò)D1、D2整流，c1濾波，得到輸出電壓。 通過(guò)以上分析可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)回路是沒(méi)有串聯(lián)電容的，只要改變脈沖寬度就可以調(diào)節(jié)次級(jí)輸出電壓，簡(jiǎn)稱PWM調(diào)制方式；而液晶電視的開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)回路串聯(lián)了一只電容，改變脈沖頻率，即可方便地調(diào)節(jié)次級(jí)輸出電壓，這種控制方式簡(jiǎn)稱PFM調(diào)制。 康佳液晶臺(tái)達(dá)電源主要IC介紹 康佳液晶電視最常用的臺(tái)達(dá)電源，是單元電路相對(duì)其他品牌來(lái)說(shuō)最豐富的，其電路見(jiàn)圖。在分析其工作原理前，我們先了解一下該電源采用的主要芯片。 1IC901型號(hào)ICE3B1065和T901等元件組成的電路產(chǎn)生5v冷地待機(jī)副電源和熱地15v電源。該Ic帶有PWM調(diào)節(jié)功能DcDc模塊，開(kāi)關(guān)頻率為60kHz100kHz，有欠壓鎖定和過(guò)流保護(hù)功能。 2IC1型號(hào)UCC28051 和L31、D1、c3等元件組成的電路產(chǎn)生400v左右的PFC電源。該Ic內(nèi)置功率校正電路，具有過(guò)壓保護(hù)、欠壓鎖定、零功率檢測(cè)功能。 3IC3型號(hào)DLA001 和T118、Q3、Q4等元件組成產(chǎn)生12V、24v主電源電路。該芯片集諧振變換器與600V的高壓半橋驅(qū)動(dòng)器于一體，可有效地減少元器件數(shù)量，簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)。 康佳臺(tái)達(dá)電源工作原理介紹 1待機(jī)副電源電路(5V)打開(kāi)電源，220V市電經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波，BD1、c1、L2、c2整流濾波得到100Hz脈動(dòng)直流電再通過(guò)斬波儲(chǔ)能電感L31和D1對(duì)c3充電得到B+電壓，送到Ic901、T901-4組成的待機(jī)副電源電路(因?yàn)榇藭r(shí)Ic1和Ic3都沒(méi)有工作，B+大約為320v左右)。 B+電壓經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)變壓器T901-4初級(jí)線圈加到IC901腳，此Ic內(nèi)部恒流源通過(guò)腳對(duì)腳外接電容c902充電，當(dāng)c902上的電壓達(dá)到44v左右時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)振蕩電路，腳內(nèi)部功率MOS管控制T901-4初級(jí)線圈電流通斷，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，耦合到次級(jí)。 T9014次級(jí)有兩組線圈。一組線圈感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)D951、C951、c952、L953整流濾波，得到接近5v的直流電壓。再通過(guò)Ic951、Ic902將采樣比較信號(hào)負(fù)反饋到IC901腳，調(diào)整內(nèi)部功率管激勵(lì)信號(hào)的脈寬，最終使輸出電壓穩(wěn)定在5v；另一組線圈感應(yīng)電壓經(jīng)D905、C902整流，得到155v左右的直流電壓，一方面通過(guò)zD903給Ic901提供13v工作電源，另一方面送到電子開(kāi)關(guān)Q902輸入端。需要特別注意的是，5v是冷地電源，155V是熱地電源。 副電源設(shè)計(jì)有市電欠壓和過(guò)流保護(hù)電路。(1)欠壓保護(hù)：正常工作時(shí)，220V交流電通過(guò)D901半波整流，經(jīng)R901、R902、R903后與R904分壓，為Q903基極提供電流，促使其導(dǎo)通，后級(jí)Q904截止，對(duì)Ic901腳無(wú)任何作用；當(dāng)市電低于90VAcC，上述分壓電路輸出的電壓過(guò)低，Q903截止，后級(jí)Q904飽和導(dǎo)通，將Ic901腳對(duì)地短路，Ic901停止振蕩，關(guān)閉輸出。D903的作用，是在電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉后導(dǎo)通，將c904上的電荷通過(guò)R906和R904對(duì)地泄放。為下次開(kāi)機(jī)軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備。(2)過(guò)流保護(hù)：Ic901腳外接元件R912、R913是內(nèi)部開(kāi)關(guān)管電流負(fù)反饋電阻，一旦負(fù)載過(guò)重，腳電壓將會(huì)升高，Ic檢測(cè)到該電壓升高信息后。將改變PMW驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比，直到中斷輸出。 2電源開(kāi)機(jī)過(guò)程 主板CPu(N002)收到開(kāi)機(jī)指令后，將23腳由待機(jī)時(shí)的高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過(guò)VO03倒相后送到電源板控制腳Ps-ON；接著，Q605導(dǎo)通Q604導(dǎo)通光耦I(lǐng)c903導(dǎo)通Q902導(dǎo)通，將155V送到電子濾波器Q901，產(chǎn)生146V的Vcc-ON電源；雙運(yùn)放Ic2得到Vcc-ON電源開(kāi)始工作，其腳對(duì)Q6傳來(lái)的信息進(jìn)行檢測(cè)，正常情況下從腳輸出低電平使Q5飽和導(dǎo)通。Ic1獲得工作電源，PFC電路投入工作，+B電壓被提升到400V左右；此時(shí)Ic2通過(guò)其腳監(jiān)測(cè)+B電壓，PFC將+B正常提升后，Ic2從其腳輸出低電平令Q7導(dǎo)通，Ic3 12腳獲得電源而工作，輸出主板和高壓板需要的12V、24v電源。 電源啟動(dòng)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是兩步：(1)開(kāi)機(jī)指令控制PFC電路Ic供電；(2)PFC電路將電壓提升起來(lái)后，由該電路產(chǎn)生控制信號(hào)去控制主開(kāi)關(guān)電源Ic的供電。而海信和長(zhǎng)虹等后期自主開(kāi)發(fā)的電源板，基本上省掉了PFC電路，其開(kāi)待機(jī)控制更簡(jiǎn)單，即僅僅控制主開(kāi)關(guān)電源Ic的供電。 3PFC升壓電路(斬波電路) Ic1腳得到供電啟動(dòng)工作。由于此時(shí)L31的-繞組沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流，Ic1腳ZCD檢測(cè)為零電流，腳瞬間輸出高電平，通過(guò)D4加到Q1和Q9柵極，使之飽和導(dǎo)通，將電感L3-1腳電壓直接拉到地，其初級(jí)線圈電流瞬間加大(此時(shí)L31上的感應(yīng)電壓是腳正腳負(fù))，初級(jí)線圈電流的變化感應(yīng)產(chǎn)生了次級(jí)線圈電流，此感應(yīng)電流送至U1零電流檢測(cè)腳，該感應(yīng)電流不斷加大，當(dāng)其增大到超過(guò)翻轉(zhuǎn)門限時(shí)，Ic1腳輸出低電平，Q1、Q9截止(此時(shí)L31上感應(yīng)電壓馬上逆轉(zhuǎn)，變成腳負(fù)腳正，此感應(yīng)電壓與橋式整流出來(lái)的脈動(dòng)直流電進(jìn)行串聯(lián)疊加，D1正向?qū)▽?duì)c3充電，將B+電壓提升到400v左右)，次級(jí)感應(yīng)電流開(kāi)始變小，當(dāng)Ic1腳電壓小于14v時(shí)，腳輸出高電平，Q1、Q9導(dǎo)通，重復(fù)上一個(gè)循環(huán)動(dòng)作。Q2的作用，是讓Q1、Q9快速截止。 Ic1腳是B+電壓取樣端，腳是輸入市電取樣端，腳是開(kāi)關(guān)管電流檢測(cè)端。若負(fù)載發(fā)生變化，Ic1會(huì)根據(jù)、腳電流和電壓反饋情況，自動(dòng)調(diào)整腳的輸出脈沖寬度，確保B+端在動(dòng)態(tài)中保持不變。 4主電源(半橋開(kāi)關(guān)電源) PFC電路啟動(dòng)后，Ic3得到工作電源，其15、11腳分別輸出幅度不同、相位相反的矩形波，控制Q3、Q4交替導(dǎo)通、截止，T1和c4串聯(lián)產(chǎn)生諧振，T1上產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)耦合到次級(jí)線圈，從次級(jí)線圈輸出的正弦波交流電壓，通過(guò)整流濾波得到24V、12V電壓。 c502、Ic501構(gòu)成24v、12V穩(wěn)壓取樣電路，將次級(jí)的電壓反饋到Ic3腳以改變振蕩頻率，從而穩(wěn)定輸出電壓。 Ic3腳是中斷口，高電平有效。其腳內(nèi)部的運(yùn)放構(gòu)成過(guò)熱檢測(cè)電路，腳為取樣輸入、腳為參考電壓設(shè)置，腳外接負(fù)溫?zé)崦綦娮鐽TC301。當(dāng)Q3、Q4溫度高于額定值時(shí)，NTC301的阻值減小，當(dāng)分壓電路使腳電壓超過(guò)2.2V時(shí)，腳輸出高電平到腳，中斷激勵(lì)方波輸出。R31是開(kāi)關(guān)管Q3、Q4的電流采樣電阻。若發(fā)生超過(guò)額定值的過(guò)流現(xiàn)象時(shí)，R31上的電壓降增大并返回到腳，Ic3同樣會(huì)中斷激勵(lì)方波輸出以保護(hù)電路。為了防止開(kāi)機(jī)瞬間R31過(guò)流檢測(cè)出現(xiàn)誤動(dòng)作，設(shè)置了以Q8為核心的防誤保電路：開(kāi)機(jī)瞬間，VccON加到Ic3的同時(shí)，給c22充電，Q8導(dǎo)通將Ic8腳鉗位對(duì)地，過(guò)流保護(hù)將不會(huì)動(dòng)作；當(dāng)c22充滿電荷之后，Q8截止，釋放對(duì)Ic3腳的控制，保護(hù)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 5保護(hù)電路 該電源一共有過(guò)壓、過(guò)流、機(jī)內(nèi)過(guò)熱和開(kāi)機(jī)瞬態(tài)防誤四種保護(hù)，是通過(guò)以可控硅Q603為核心的電路，模擬待機(jī)控制指令切斷Ic1的供電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (1)過(guò)壓保護(hù)電路 ZD605、ZD602分別是12V、24V的過(guò)壓檢測(cè)穩(wěn)壓管。當(dāng)任何一路發(fā)生過(guò)壓時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿D603導(dǎo)通Q603導(dǎo)通，光耦I(lǐng)c903因失去工作電壓而截止，Ic1、Ic2、Ic3也因失去電源而停止工作。 (2)過(guò)流保護(hù) 這里的過(guò)流保護(hù)，僅指12v和24V電源發(fā)生過(guò)流時(shí)的保護(hù)電路。它由四運(yùn)放Ic601中的兩個(gè)組成的，其電源由T1副邊繞組輸出的vs。經(jīng)過(guò)D606、R616、ZD604、C603整流、穩(wěn)壓、濾波后提供。因?yàn)橐M(jìn)行比較運(yùn)算，該電壓原則上要高于24v，本電路設(shè)計(jì)在30v左右，圖紙上該電壓標(biāo)注為VS1。因?yàn)閮蓚€(gè)運(yùn)放保護(hù)電路完全相同，下面以24v過(guò)流保護(hù)電路來(lái)進(jìn)行分析。 24v負(fù)載電流由R110和R111采樣，其兩端電壓24VH和24V分別接到Ic601同相輸出端腳和反相輸入端腳，正常工作時(shí)，由于外接R622、R620的分壓作用，腳電壓將低于腳，運(yùn)放腳輸出低電平，D605截止，對(duì)電源無(wú)任何影響；如果24v發(fā)生短路或者過(guò)流，R110和R111上的壓降急劇增加，導(dǎo)致24VH高于24V，腳電壓高于腳，運(yùn)放腳輸出變?yōu)楦唠娖?，D605導(dǎo)通ZD603齊納擊穿Q603導(dǎo)通光耦I(lǐng)c903截止，和過(guò)壓保護(hù)電路動(dòng)作一樣，24v和12v無(wú)輸出。 (3)機(jī)內(nèi)過(guò)熱保護(hù) 該電路由Ic601的一個(gè)運(yùn)放連同安裝在其、腳的帶負(fù)溫?zé)崦綦娮?NTC601)的電橋組成。正常情況下，NTC601阻值很大，加上R632的分壓作用，運(yùn)放同相輸入端腳的電壓遠(yuǎn)低于反相輸入端腳，故運(yùn)放腳輸出低電平，D608截止，對(duì)后級(jí)電路無(wú)影響；如果機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度因?yàn)槟撤N原因升高到額定危險(xiǎn)值，NTC601阻值將變小，使運(yùn)放同相端腳電壓高于反相端腳，運(yùn)放腳輸出變?yōu)楦唠娖剑珼608導(dǎo)通ZD603擊穿Q603導(dǎo)通光耦I(lǐng)c903截止，24V和12v無(wú)輸出。 以上三種保護(hù)都具有鎖定功能。保護(hù)發(fā)生后，除非切斷交流電重新開(kāi)機(jī)，否則，開(kāi)關(guān)電源將鎖定在待機(jī)狀態(tài)。 (4)開(kāi)機(jī)瞬態(tài)防誤保護(hù)電路 在主電源啟動(dòng)的瞬間，因負(fù)載中的濾波電容c101、c204的充電電流很大，有點(diǎn)類似負(fù)載短路，如不采取措施勢(shì)必導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作，令開(kāi)關(guān)電源無(wú)法啟動(dòng)。為防止上述誤保護(hù)的發(fā)生，在電源中設(shè)置了以Q6為核心的防誤保護(hù)電路。開(kāi)機(jī)瞬間，30v左右的vs1對(duì)c601充電，Q601導(dǎo)通，將運(yùn)放IC601 腳和14腳的輸出鉗位對(duì)地，過(guò)流保護(hù)失去作用；當(dāng)c601電荷充滿后，Q601截止，釋放對(duì)過(guò)流保護(hù)電路的控制，電源將工作干穩(wěn)定狀態(tài)。 電源無(wú)輸出檢修流程（見(jiàn)圖6） 與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源不同的是，液晶電視(特別是PDP)電源的“熱地”和“冷地”在PCB板上相互交錯(cuò)，分布范圍很廣，在測(cè)量電壓時(shí)，一定要區(qū)分開(kāi)來(lái)，否則就會(huì)因?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)不對(duì)而出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷。 液晶電源品牌很多，常常使用一些陌生的器件，而且沒(méi)有圖紙。其實(shí)，幾乎所有的液晶電視電源都是按照本文介紹的流程工作。我們只要善于將這些陌生元件的引腳與已知電路進(jìn)行比對(duì)，多方查詢其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)原理，維修將會(huì)得心應(yīng)手