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    康佳彩电34006884型IP板主开关电源电路

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    康佳彩电34006884型IP板逆变调节控制与功率戏驱动电路

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    康佳彩电34006884型IP板市电输入及整流滤波电路

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    康佳彩电34006884型IP板功率因数校正电路

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    康佳彩电34006884型IP板副开关电源电路

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    康佳彩电34006884型IP板高压输出与电压检测电路

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    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板结构与EMI滤波电路原理简介

    康佳液晶彩电34009585(280W)开关电源分为四部分:EMI滤波电路、PFC电路、反激待机电路、LLC谐振电路。    EMI电路的功能是消除电源对AC市电的影响,将开关电源工作时产生,并通过电源线传播的电磁干扰滤除,以满足国标对电子设备传导干扰的要求。电路滤波器的结构、级数、顺序、参数的调整是调试的主要内容。图中,保险丝F901要求安装在火(L)线上。用了三级滤波:共模电感L901、L902与CX901、L903及CX902分别构成三级共模滤波器。 R901~R906为泄放电阻,在AC输入断开时,将存留AC端口的电压泄放掉(主要是X电容上的电压),在2秒内降到30V安全电压以下。在调试中,损坏较多的是保险丝F901(开路)或者压敏电阻RV901(击穿短路)

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板PFC电路工作原理

     功率因数(PFC)定义为有功功率与视在功率之比。其中有功功率是一个周期内电流和电压瞬时值乘积的平均值,而视在功率是电流的有效值与电压的有效值的乘积,因此,功率因数校正包括对幅值与相位的校正。功率因数校正(PFC)电路的主要功能是完成对输入电流的“整形”,使得电流波形跟随电压波形。
      一方面是为了降低谐波失真,降低电源对AC电力线路“污染”,避免电源产生的谐波通过电力线干扰到连接在同一电力线的其他设备:另一方面,把电压升高到一个稳定的值,可提高反激的效率,消除输入电压不稳定对反激造成的影响。
      不带PFC(例如小于75W的电源)的电源,其AC输入波形如下图所示。开关电源对于电网表现为非线性阻抗。电路通常由半波或全桥整流及其后面的储能大电容滤波组成,该电容能够将电压维持在接近于输入正弦波峰值电压值处,直至下一个峰值到来时对电容再进行充电。在这种情况下,电路只在输入波形的各峰值处从AC端吸收电流,而且电流脉冲需包含足够的能量,以便在下一个峰值到来之前能维持负载电压。

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      因此,电容可充电的时间非常短暂,输入电压必须提供很大的脉冲电流以充满电容,然后由电容缓慢地向负载放电来实现,之后再重复这一周期。电流脉冲为周期的10%到20%是十分常见的,意味着脉冲电流、应为平均电流的5到10倍。这对AC(电力线、桥式整流器、断熔器都要承受非常大的电流)以及电路的冲击非常大,表征为效率低、功率因数低。
      此电源实际使用的PFC控制芯片为安森美的NCP1654.其各脚位功能简介见附表。

    脚位名称功能介绍电压电阻
    黑笔接地红笔接地
    1 GND芯片参考地OVrms00
    2Vm此引脚为内部PFC 占空比调制电压VM,外接电阻调节输入阻抗,外接电容选择平均电流模式<10VrmS42.8k42Bk
    3cs电感器电流IL的电流ICS检测脚3.4k3.4k
    4BO输入欠压检测脚,检测输入电压<0.8Vp81.3k80.5k
    S Vcontrol补偿脚,调节补偿、软启动等00
    6FB反馈脚,输出电压反馈信号检测2.5Vrm S38.1k37.9k
    7VCC芯片供电脚-9V~20V RMS
    8DRV驱动脚,用于驱动MOS280k250k


      下图为由NCP1654.控制的PFC工作的原理波形。IL是电感LF901、LF902(电感串联使用)上的电流波形;IL的平均值就是输入电流Iin; Vin是输入电压(经过整流)的波形;Vm是整流输入电压与输出电压(CF913,CF919上的电压)经过运算生成的参考电压波形。因此,Vm既反映输入电压的波形,也反映输出电压的大小,而这两者是PFC电路“整形”和升压的直接参考值。

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      电路正常工作届.MOS管开通时,电感上的电流IL斜线上升:当NCP1654的CS脚电流(从取样电阻RF911取来的电压表征电流),即电感上电流到达设定的峰值时,关断MOS管。这时电感上的电流斜线下降。
      由于CCM采用的是固定的工作频率,在下一周期到来时.MOS管打开,电感上的电流仍未到0点,就又开始上升;如此周而复始,故称为连续模式。由于PFC是连续模式,不能实现二极管的零电流截止,所以需要选用反向恢复时间较快的续流二极管。
      通过RF908、RF915、RF918、RF920、RF930、RF931分压到芯片FB脚来稳定输出电压(FB脚稳压值2.5V,过压保护值2.625V)。FB脚的电压在芯片内部即与Vac(从芯片BO脚取)经过运算产生上述Vm信号,如图6所示。这个过程使输入的电流波形的包络(Iin)跟随输入电压波形(Vin),达到提高PF值(功率因数),对输入电流“整形”的目的。上电调试前,要确保功率器件无开路、短路。上电后确认芯片VCC脚的电压,正常工作时要在10.5V以上,低于9V时电路关断。测量大电容CF913上的电压若到了设计值390V左右,说明电路已启动。主要测量调试指标有输入电流波形,总谐波失真(THD)、PF值、电感电流波形、过载保护功能等。
      电源总的芯片供电线路。正常工作时,由变压器TB901辅助绕组经过VDB906、CB905、CB908整流滤波,得到约20V~30V的直流电压,再经由VB902组成的串稳电路得到18V的直流电压供给待机反激芯片NCP1654以及LLC谐振芯片FSFR2000。由于PFC控制芯片NCP1654的工作电压是10.5V~20V,要使用VF905增加一级串稳将VCC_PFC稳压为16V,保证系统工作在最优点。VB91相当于系统的待机开关线路,PSON为高电平时,通过控制光耦N953导通使VCC供给NCP1654以及FSFR2000,使电路正常工作。待机时.PSQN为低电平时,N953截止,关闭NCP1654以及FSFR2000的VCC供电,PFC电路以及LLC谐振电路停止工作,以降低待机功耗。
      PFC电路中的功率器件和系统的VCC供电线路是较容易损坏的一部分。
      VDF903损坏将有可能使电流剧增而触发异常过流保护关断MOS管,或者把MOS管VF901或VF902击穿而使保险丝先动作熔断开路。
      VCC供电线路的整流二极管VDB906和限流电阻RB914较容易由于过流过压而损坏。

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板反激小功率待机电路工作原理

     由于LLC谐振电路难以实现全电压范围下低功耗运行,所以需要一个小功率待机电路来实现待机的低功耗运行以及整个电源系统的管理。反激是开关电源的一种常用拓扑,具有成本低,效率较高、输入电压范围宽等优点。实际待机电路使用的是仙童小功率反激集成控制芯片FSL206。芯片集成了开关MOS管,外围电路非常简洁。
      该电路是典型的反激拓扑电路,使用较多,相对熟悉,这里只做简单介绍。
      1.启动原理

      AC上电后,整流后电压VAC通过限流电阻RB906/RB907连接到FSL206的Vstr脚,其内部高压电流源提供内部偏置与VCC引脚外部电容CB904连接。内部高压电流源开始给电容CB904充电,当VCC电压上升达到10.5V时,芯片内部高压电流源(ICH)被禁用,由供电系统产生的VCC_STB给芯片供电,而后芯片正常工作。

      
      由于FSL206内置软启动电路,开机后驱动信号的占空比会缓慢增加,直到变压器、电感、电容达到正常的工作条件。通过软启动,可减小电路中MOS管的电压应力;减小次级二极管的电压应力;减小次级电容电流应力,避免在变压器启动时饱和。
      2.反激原理

        正常工作以后,内置MOS管导通,则经PFC电压(待机时,PFC不工作,则PFC的电压就是AC直接整流过来的电压)向变压器初级(这时变压器初级线圈作为一个储能电感)充电,而次级由于二极管反向截止,变压器不能向次级传递能量。当MOS管(在芯片内部)关断时,变压器初级RDC网络形成电流反向回路,次级二极管正偏,变压器向次级电容充电、向负载供能。反激的反馈控制有半个周期的延时,检测输出电压偏高(或偏低)之后,调整的占空比要在下一个周期MOS管关断后才能传递并体现到次级。
      变压器的能量在次级绕组输出经过整流滤波、反馈,得到5.3V的电压。

      3.反馈稳压原理

        FSL206采用电流模式控制。光耦NB952和精密电压基准调节器NB955(TL431)组成反馈网络。反馈信号通过芯片FB脚控制驱动信号的占空比。当输出电压升高,精密电压基准调节器NB955参考引脚电压超过2.5V的内部参考电压时,光耦NB952的发光二极管电流增加,通过光耦的感光三极管拉低FB脚的反馈电压,芯片自动降低驱动信号占空比,输出电压随之降低;反之则使电压升高,起到稳压作用。待机反激电路由于MOS管内置,所以芯片可靠性较好,可能损坏的地方是输出整流二极管VDB951、VCC供电电路,以及反馈电路,如光耦NB952、TIA31等。

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板LLC谐振电路工作原理

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源主输出采用的是LLC谐振拓扑,120W以上的电源基本都使用这种拓扑。LLC谐振变换器是全谐振变换器的一种,如下图所示。由于电路的谐振电感(变压器可以等效为激磁电感与理想变压器的并联)有两个:励磁电感Lm与漏感L1k,所以电路实际有两个LC谐振频率,因此称为LLC谐振电路。

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     LLC谐振电路使用的是仙童谐振集成控制芯片FSFR2000。其各脚位功能见附表。

     脚位名称功能介绍电压电阻
    黑笔接地红笔接地
    1VDL内置上MOS管D极。
    2CON芯片保护脚,设置工作频率范围0.6VN5VRMS12.Sk12.5k
    3RT设置开关频率,通常连输出反馈光耦7.45k7.43k
    4cs芯片控制信号地-5V~1Vrms1k1k
    5SG芯片功率地,内置下MOS管S极0Vrms00
     6PG芯片电源脚0Vrms00
    7LvCC芯片供电脚<25Vrms
    8NC空脚
    9Hvcc内置上管的驱动信号偏置供电3.6M
    10VCTR内置下管的D极,通常外接变压器2.46M


      1.启动原理

        FSFR2000的启动电压高达14.5V,这就是前面串稳需要18V的原因,VCC到达14.5、V时电路开启内置软启动电路。LLC谐振为调频电路,根据反馈调节驱动频率。电路设计的工作频率范围为谐振点附近FMin~fmax,电路从芯片工作的最大工作频率fiss开始启动,如下图所示。然后驱动信号频率逐渐降低,直到变压器、电感、电容达到正常的工作条件。

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      FSFR2000没有输入欠压锁定功能,在输入PFC电压过低的时候,LLC仍会在低效率异常输出情况下运行,因此增加了外置欠压保护电路:在VCC-LLC电压到芯片Lvcc的通路上增加开关三极管,通过分压电阻RW912~RW916检测输入PFC电压,再通过一个,nA31精确控制。当PFC电压低于一定的值时候将Lvcc关断,从而关断LLC谐振电路。消除当PFC电路异常使得PFC电压过低时,LLC谐振电路异常运行的隐患。
      2.LLC谐振原理

        LLC谐振主要由开关网络和谐振电路组成,它使得流过开关管的电流变为正弦波而不是方波,电路设计可使MOS管在某一时刻导通,实现零电压或零电流开关。LLC谐振通常让MOS管在电流为负时导通,在导通前,电流从MOS管的体内二极管(MOS管内寄生的二极管)流过,因此MOS管D-S极之间电压被箝位在0V(忽略二极管压降),此时开通MOS管,可以实现零电压开通;在关断前,由于MOS管的D-S极间的电容电压为0V而且不能突变,因此也近似于零电压关断。
      FSFR2000以及外围器件组成开关网络,变压器与谐振电容组成谐振电路。芯片内置两个开关MOS管,即上管与下管,分别以50%的占空比和350ns的固定死区时间(即是两管都关闭的时间,防止两管在开关转换中同时导通)交替导通和截止,完成对LLC谐振网络的激励。能量经过变压器传递到次级,经过整流滤波,输出电压。变压器次级有两个绕组,分别整流滤波成12V与24V输出。
      3.反馈稳压原理

        FSFR2000反馈稳压原理。光耦NW954和精密电压基准调节器NB952(TI_A31)组成反馈网络。反馈信号回到芯片RT脚,进而控制驱动信号的频率。当输出电压升高(12V或者24V),精密电压基准调节器NB952参考引脚电压超过2.5V的内部参考电压时,光耦NW954的发光二:极管电流增加,使得通过光耦的感光三极管的反馈电流增加,使芯片驱动信号频率升高,输出电压随之降低;反之则使驱动信号频率降低使电压升高,起到稳压作用。
      由于FSFR2000芯片将开关MOS管内置,增加了电路整体的简洁性与可靠性,该部分电路较容易损坏的器件主要是芯片内置MOS管、次级的整流二极管,以及反馈部分的器件。

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板保护电路工作原理

     康佳液晶彩电34009585(280W)电源是连通电网与用户设备的转换器,须保证安全可靠,各项保护功能必不可少。主电路LLC谐振芯片FSFR2000内置过流保护(OCP),输出短路保护(OSP)、过电压保护(OVP)、异常过流保护(AOCP)和过热关机(TSD)等保护功能。一旦检测到故障情况,芯片终止工作,MOS保持关闭状态。本电路由于是独立供电(VCC_LLC),也就是即使LLC谐振电路不工作,VCC_LLC仍能稳定供给,因此,只有VCC_LLC重启,FSFR2000芯片的上述保护锁定功能才能被复位,具体解释如下。
      1.芯片过流保护(OCP)

      FSFR2000芯片通过CS脚的电压,监控取样电阻RW921上的电流。当CS脚的电压达到-0.58V时,开关MOS管保持关断且锁定电路,直到Lvcc低于11.3V时该功能复位。为了防止开机时误动作,该保护有1.5us的延时触发。

      
      2.芯片过压保护(OVP)
        当Lvcc电压超过23V时候,芯片OVP功能被触发,开关MOS管保持关断且锁定电路,直到Lvcc低于11.3V,该功能解除锁定。该保护功能延时1.5us触发。
      3.芯片异常过流保护(AOCP)

        如果次级整流二极管短路,则瞬间具有极高的di/dt电流流过开关MOS管。这时上述OCP由于有延时功能尚未被触发。当芯片检测CS引脚电压下降到低于-0.9V,异常过流保护会马上触发(不做延时)。该保护是锁死模式,需要LVCC低于5V时才能解除锁定。
      4。外置保护电路

        芯片内置的保护大多是基于主线安全或者对芯片本身的保护,而且保护值都比较极限且大多不可调整。为了适应整个电源具体设计的精细要求,需要增加一些外置的保护功能,对各项保护功能的参数进行准确的设置。
      12VC是在锰铜丝(取样电阻RW952)上取样的电压信号(此值很小,对地为负值),LM358是两通道集成运算放大器。运放N956B用作比例放大器,将12VC通过一定的比例放大(运放输出对地为正值),放大后的信号进入运放N956A组成的比较器,与精密2.5V电压比较。当12V输出电流超过设置值,则比较器N956A正极超过负极电压2.5V,输出高电平保护触发信号(12VOCP)o过流保护的电流设计计算公式为:Iocp=2.5×(R974/R972)x(l/RW952):单位:安培。
      当12V(或24V)电路输出,电压超过13V(或27V),则稳压管VD957(或VD953)导通,产生一个高电平保护触发信号(12V/24VOVP)012VOCP信号与24VOVP信号都被送往后端的一个自锁电路。自锁电路主要由三极管V951、V954以及5.3V偏置电压组成。当电路初始化且无触发信号(12VOCP或12V/24VOVP为低)时,V951、V954截止,光耦N953A①脚为5.3V(用于待机电路的光耦导通时的偏置电压);当触发信号为高电平时,该信号通往V954的基极,V954被导通,也就是V951的基极电压变低,进而使V951导通,这时V951的射极会被限制在0.7V(BE极压降)左右,V951导通会反过来使V954的基极电压固定在0.7V(BE极压降)。所以只要电路建立上述导通关系以后,即使触发信号不再为高,V951和V954也能靠相互的偏置关系而保持导通,因而称为自锁电路。只有将自锁偏置电源5.3V重置为0V之后才能将自锁电路复位。V951的射极,也就是待机电路光耦①脚电压被限制为0.7V之后,待机光耦无偏置电压,电源就会强制进入待机。
      保护电路在整个电路正常工作时基本不运行,调试中需要对每一项保护功能逐一测试,以保证保护触发点准确。

    康佳液晶彩电34009585(280W)电源板原理图

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    康佳液晶彩34009585(280W)电源板电调试与维修

     康佳液晶彩电34009585(280W)电源板的维修首先要先确定所有功率器件是否有损坏,输入输出电路是否有短路,然后通过观察确认无明显损坏的器件再上电。待机电路是一个独立的反激电路,而且作为整个电路的管理电路,需要首先调试好待机电路,保证SV输出正常。应在待机状态下测试反激电路的输出电压,带载能力等。PFC电路也是相对独立的部分,可单独通过VCC进行调试,测试输出电压(390V)、带载能力等等。一定程度上来说,LLC谐振电路的正常工作依赖于待机电路与PFC电路的正常工作,因此,最后才调试LLC谐振电路。主要检查Lvcc电压、工作频率、次级输出电压等。最后检查保护功能是否正常,参数是否正确。 首次上电调试不建议一次性把所有保护去掉,防止器件损坏导致更多损坏,调试可分模块进行。在测试基本输入输出参数无异常的情况下,主要内容围绕电源测试项目进行,如基本输入输出、器件温升、器件应力、开关机时间时序等的精细调整。整个电路较复杂,‘检修中可通过排除法断开部分功能电路,排除故障。

      
      维修与调试相似,不需要把电路所有的功能都检查一遍。而且维修讲求效率,需要迅速找到故障点,这时候必然由简到繁,先从单点故障来排除,最后才考虑是否为多重故障,分块检修。下面以两个电源板故障的维修为例,简单介绍该电源的维修要点:
      例1:输出5V正常,加PSON无12V/24V输出测量:先整体观察无较明显的PCB烧黑、器件破裂等现象,然后用万用表测量主要功率器件无明显烧毁现象,输入AC端无短路,输出12V无短路,24V输出短路。
      雄修:5V正常,说明AC线路正常,次级输出端的短路有可能是二极管短路或者输出端连锡等。将24V输出端的四个整流二极管拆出来后,输出端仍短路,测量四个二极管无短路。观察发现24V输出端插座正负极连锡,分开连锡,测量输出端无短路。上电,待机5.3V带负载输出正常,给PSON信号,12V和24V带负载输出正常,测量PFC输出电压390V正常,维修完成。
      分析:输出整流滤波部分的功率器件热损坏的几率较大,但是拆装更换二极管工作量较大,最好先观察清楚再拆出来测量,可事半功倍。
      例2:开机待机SV正常,不加PSON却有12V/24V输出测量:观察板上无明显烧毁现象。
      维修,:怀疑为待机控制电路异常,待机状态下测量PSON脚电压为低电平。测量VCC_PFC,VCC_LLC都有高电平电压,测量NB953的④脚为低电平,②脚为高电乎,可判断为光耦损坏。更换光耦NB953,上电能正常待机,给PSON信号,12V和24V带负载输出正常,测量PFC输出电压390V正常,维修完成。
      分析:该电源几个模块共用的VCC供电线路,是整个电源的故障多发区。事实上,电源板故障多种多样,造成故障的原因与表征现象也并非必然的一一对应。只有通过不断的实践积累和对原理的逐渐深入理解,才能透过现象看本质,快速准确地判断故障根源。

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    一、AC/DC电源
    该类型电源也称一次电源,它自电网取得能量,经过高压整流滤波得到一个直流高压,供DC/DC变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压,功率从几瓦~几千瓦均有产品,用于不同场合。
    二、DC/DC电源
    在通信系统中也称二次电源,它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压,经DC/DC变换以后在输出端获得一个或几个直流电压。

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压控电压源型滤波电路