液晶電視開關電源原理解說

1、第四講 液晶電視機的開關穩(wěn)壓電源液晶電視機的開關穩(wěn)壓電源其組成都是由進線濾波器、功率因素校正(PFC電路、DC/DC 變換電路三大部分組成,本節(jié)以32寸液晶電視機電源E239218為例介紹:一、 主要技術指標1、輸入交流電壓范圍:90250V2、輸入交流電壓頻譜率:4763Hz3、輸出電壓:見表3-4-1表3-4-1 輸出電壓表電壓種類 調(diào)整率 最小電流 最大電流 頂點電流 噪聲+紋波(峰峰值+24V ±10%0.3A 6A 8A 240mVp-p+12V±5%0.2A 4A 5A 120mVp-p+5Vsb ±5%0.01A 2A 2.5A50mVp-p4、輸出

2、功率:202 W5、待機時最大輸入功率:1W6、效率:輸入交流電壓為90V 時,大于81%;輸入交流電壓為220V 時,大于86%。7、工作環(huán)境:-10+50ºC并具有全電壓范圍輸入,輸出過壓保護,輸出過流保護,短路保護功能,整機過溫保護,保護功能復位等功能。二、 穩(wěn)壓電源的組成該開關穩(wěn)壓電源的組成見圖3-4-1。輸出電壓是三組電壓:5V、12V、24V;輸入是電視機板送來的開關機信號(on/off。其中5V 是作為待機電源,也就是說,電視機遙控關機后此電壓應仍然存在,以保證電視機板的CPU 加電,否則無法遙控開機。12V 是電視機板和屏數(shù)字處理板的電源。24V 是背光燈的逆變器電源

3、。因此從圖中可見,5V 是單獨的DC/DC 變換器,有專用的PWM 控制芯片(TS3843,確保關機后仍然存在。24V、12V 因是工作電源,消耗功率大,其DC/DC 變換的輸入電源是PFC 電路輸出的400V 直流電壓,pwm 控制芯片與PFC 的控制芯片是同一個即TDA16888。保護功能完善,對輸出電壓有過壓過流保護,所用芯片有欠壓、過壓過流、過熱保護功能。h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p 圖3-4-1 32寸液晶電視機電源組成框圖三、 芯片介紹1、PWM控制IC-TS3843它是離線式DC/DC變換控制器。離線式開關變換器(off-line

4、swiching converter,所說離線并不是變換器與市電線路無關的意思,只是變換器中因有高頻變壓器隔離,故稱離線。其封裝和引腳功能如下圖3-4-2 TS3843封裝頂視圖表3-4-2 TS3843引腳功能表腳號.F U N C T I O N功能1C o m p e n s a t i o n電壓補償2Vo l t a g e F e e d b a c k電壓反饋3C u r r e n t S e n s e輸出電流檢測4RT/C T振蕩器頻率設定5G n d地6O u t p u t P W M控制電壓輸出http:/zgjdwx.5d6d.co/bbs.php7 V c c I

5、 C 電源圖3-4-3 TS3843內(nèi)部框圖8 V r e f基準電壓芯片的工作原理如下:輸出電壓若偏高或偏低,通過2腳輸入,經(jīng)誤差放大器放大后通過分壓限幅電路,加到電流檢測比較器的同相輸入端,反相端是通過Q1的電流在Rs 上的壓降,其輸出幅度大小控制PWM鎖存器的轉換時刻,達到PWM 鎖存器輸出的脈沖寬度改變,通過或門輸出?；蜷T的作用是:振蕩器輸入是使頻率一致,欠壓鎖存器(UVLO是控制或門的的開啟與關閉,當芯片工作電壓Vcc 低于7.6V 時關門,6腳無輸出;高于8.4V 時開啟,6腳有輸出。2、PFC 控制和PWM 控制的二合一IC-TDA16888 圖3-4-5 P-DSO-20-1

6、封裝頂視圖h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p1TDA16888封裝表3-4-3 TDA16888管腳功能表腳號 符號 中譯管腳功能 注釋1 PFC I AC交流檢測信號電壓 整流器輸出的100HZ 信號2 V REF7.5V 參考電壓 3 PFC CC PFC 電流環(huán)路補償4 PFC CS PFC 電流檢測輸入 PFC 的電流檢測信號輸入5 GND S 電流檢測接地端6 PFC CL FPC 電流限制傳感輸入7 GND 地8 PFC OUTPFC 驅動器輸出控制PFC 開關管通斷即是否工作 9 V CC電源電壓 兼輸出電路過壓過流保護取樣及開待機控制1

7、0 PWM OUT PWM 驅動器輸出 控制PWM 開關管通斷使輸出電壓穩(wěn)定11 PWM CS PWM 電流傳感 PWM 電路過流保護采樣輸入端12 SYNC 振蕩器同步化輸入空腳13 PWM SS PWM 軟啟動 外接電容14 PWM IN PWM 輸出電壓傳感輸入穩(wěn)壓信號輸入端15 PWM RMP PWM 斜坡電壓 外接電容16 ROSC 振蕩器頻率建立 由外接電阻設定頻率17 PFC FB PFC 電壓環(huán)路反饋 18 PFC VC PFC 電壓環(huán)路補償 19 PFC VS PFC 輸出電壓傳感輸入PFC 電路過電壓欠電壓保護取樣20AUX VS輔助電源電壓傳感2TDA16888介紹是PF

8、C 和PWM 二合一的單片IC。PFC 采用平均電流和電壓傳感雙環(huán)控制,前延觸發(fā)調(diào)制脈沖最大占空比為94%. PWM 是后延觸發(fā),為防止脈沖變壓器飽和,最大占空比限止在50%內(nèi)。PFC 和PWM 在相同的頻率上工作,在內(nèi)部保持同步,其工作頻率范圍是在15KHZ200KHZ,可由其(16腳的外接電阻設定。 保護功能分兩部分:一部分是熱地電路的保護。輸入端PFC 電路過電壓保護,欠電壓監(jiān)測,IC 電源欠電壓閉鎖(11V-14V、是通過9腳的電壓采樣,芯片內(nèi)部電源控制電路實行。11腳的PWM 電路的過流保護采樣,控制PWM 輸出關閉的保護另一部分是冷地電路即輸出電路過壓過流的保護,開待機控制,是通過

9、9腳電壓進行的。 +24V、+12V 的電壓調(diào)整,是通過PWM 的14腳進行。一般PFC 采用升壓的辦法是因為在相同輸出功率的條件下,通過PFC 電路的電流可以成正比減小。PFC 輸入電路在交流電源電壓90V270V 內(nèi)可正常工作,使該開關電源在工頻電壓是110V 的國家也能正常工作。 3內(nèi)部框圖介紹內(nèi)部框圖見圖3-4-6,TDA16888由PF C 和PWM控制器兩部分組成。PFC 控制器主要包含有電壓誤h tt p:/zg jd wx .5d6d .co m/bb s.p h p差放大器(OP1、乘法器、電流放大器(OP2、比較器(C1C3、運算跨導放大器(OTA1OTA3、觸發(fā)器(FF1

10、和 PFC 輸出驅動器等電路。PWM部分主要包括振蕩器(與 PFC 共用、比較器(C4C10、觸發(fā)器(FF2和PWM圖騰柱(脈沖的上升和下降沿很陡,是近理想的矩形柵極驅動器等單元電路。此外,TDA16888 還內(nèi)置 7.5V 的精密帶隙基準、欠電壓鎖定(UVLO和電源控制電路。TDA16888控制器可以在連續(xù)或斷續(xù)方式下工作,采用平均電流和電壓傳感雙環(huán)控制及前沿觸發(fā)寬度調(diào)制,最大占空比為 94%。改進的電流型控制PWM電路可用作設計正向或回掃式變換器。為防止變壓器飽和、后沿觸發(fā)的PWM最大占空比限制在 50%。PFC 和PWM控制器在內(nèi)部保持同步,在相同的頻率上工作,固定頻率范圍從 15kHz

11、 直至 200kHz。PFC 與PWM均采用快速軟開關圖騰柱柵極驅動(IA。TDA16888 啟動電源電流典型值為 50A,靜態(tài)工作 電流僅 15mA,具有低待機功耗。監(jiān)視和保護特征主要包括 PFC 直流輸出過電壓和欠電壓監(jiān)測、峰值電流限制和 IC 電源欠電壓閉鎖等。TDA16888 可用作設計適用于世界各國AC線路、輸入電壓從 90V 到 270V 的高品質離線開關電(SMPS,滿足國際標準關于 A C 輸入電流的諧波限量要求,實現(xiàn)高于 0.99 的線路功率因數(shù),并具有低成本、低損耗和高可靠等優(yōu)點。圖3-4-6 TDA16888內(nèi)部結構框圖3、雙運放IC-LM393 LM393是雙運算放大器

12、,其電源工作電壓的范圍很寬,單電源是2-36V,雙電源供電是1-18V。其引腳如圖3-4-7。h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p圖3-4-7 LM393引腳圖 四、液晶開關穩(wěn)壓電源的工作原理 1、待機電源部分 當電源接入交流 220V 市電后，交流電通過進線濾波器（原理上節(jié)已分析）經(jīng)橋式整流 器和 LC 組成的高頻濾波器變?yōu)?100HZ 的脈動直流，經(jīng)電阻 R80A-D 與 U2 內(nèi)部電路分壓后，給 U2 送入啟動電源，U2 開始工作，其 6 腳送出驅動信號使功率開關管 MOSFET 開始工作，通 過高頻變壓器 T1 和對應的整流管整流后，送出如下電源

13、： 1）T1 線組 4 經(jīng) D4 整流后，給 U2（TS3843）送入工作電源。 2）T1 繞組 7 經(jīng) D23、D24 整流后，給電視板送出待機電源 5Vsb。 3）T1 繞組 8 經(jīng) D8 整流后，提供本電源板使用的待機輔助電源 30Vsb 4）T1 繞組 5 經(jīng) D5 整流,Q14 穩(wěn)壓，產(chǎn)生 TDA16888 的工作電源 Vcc1 2、工作電源（12V、24V）部分 當電視機送入高電平開機信號（on/off）后，Q13 導通，光耦 U5 工作，Q11 導通，使 Vcc1 產(chǎn)生 Vcc2，送入 TDA16888 的 9 腳，使芯片內(nèi) PFC 控制電路工作，8 腳輸出 PFC 驅動信 號，

14、功率開關管 Q1、Q2 工作，經(jīng)升壓電感 L1 和升壓二極管 D1 后，輸出 400V 直流電壓。 PWM 控制電路經(jīng)軟起動時間過渡后，10 腳輸出 PWM 驅動信號，功率開關管 Q5Q6 工作， 經(jīng)高頻變壓器 T2 耦合，整流濾波后，輸出 24V、12V 電壓。穩(wěn)壓調(diào)整取自 24V 電源，通過 U11 誤差放大， 光耦 U4 隔離， 送入 TDA16888 的 14 腳， 調(diào)整 10 腳輸出的驅動脈沖信號寬度， 以此來穩(wěn)定輸出電壓。 2、 保護電路 1） TDA16888 本身自帶的保護功能有： 其 19 腳的輸入電壓（PFCR 的分壓）過高就過壓保護，過低是欠壓保護，立即關閉 PFC 和

15、PWM 的柵極驅動。 其 11 腳是 PWM 的工作電流取樣，即 R2 上的壓降，若過大立即關閉 PWM 的柵極驅動。 其 6 腳上電壓取自 PFC 的開關管的工作電流，即 R1 上的壓降，若過大立即關閉 PFC 的柵極驅動。 2） 輸出電壓的保護 12V、24V 的過流保護信號分別取自 MR2 和 MR1 上的壓降，加到 U7（雙運放）的同相 輸入端，其運放的反相輸入端是 U9 和 U10 提供的基準電壓。過流時，運放輸出高電平，使 Q7、Q8 飽和導通接地，光耦 U5 輸入也跟著接地而截止， Q11 將斷開 TDA 16888 的工作電源 Vcc2，PFC 與 PWM 電路都不工作，無 12V 和 24V 電壓輸出。 12V、24V 的過壓保護：分別來自 ZD4 與 D18 串聯(lián)，ZD3 與 D19 串聯(lián)結點的過壓保護信 號，加到運放 U8B 的反相端，當大于設定值，運放輸出高電平，使 Q12、Q15 飽和導通接地， 光耦 U5 輸入也跟著接地而截止， Q11 將斷開 TDA 16888 的工作電源 Vcc2，PFC 與 PWM 電路 ht tp :/ /z