创维自产52电源的原理与维修

液晶电源的原理与维修河南分公司：霍炜2010年6月郑州液晶电源简介液晶电源也就是所谓的开关电源，它在液晶电视的故障中占有非常大的比重。由于液晶电视的大量上市，创维公司以前的液晶电源主要以外购为主，为降低成本，增强产品的竞争力，公司自2006年开始将以自产电源为主逐渐替代外购电源。作为创维一线的工程师应该积极的去学习此电源的工作原理及维修方法。其实液晶电源的工作原理并不比CRT开关电源的工作原理复杂多少，只是由于它的排版布线更紧密而且大量采用贴片元件所以给我们的感觉是比较陌生，但是只要了解它的工作原理其维修方法基本与CRT相同。由于一般市电电网提供的是220V/50HZ或110V/60HZ的交流电压，而液晶电视大部分电路是工作在低电压条件下的，所以开关电源在此就是将市电交流电压转换成5V,12V,24V的直流电压分别提供给主板，背光板和驱动板。开关电源的基本构成液晶电源由主电源和待机电源两大部分组成。如果细分它包括输入滤波电路，输入整流电路，PFC电路，PWM控制电路（频率振荡器），取样稳压电路，输出整流滤波电路，保护电路，同步整流驱动电路及一些辅助电路等组成。下面是一个典型开关电源的原理框图。52电源电源简介该52寸大屏幕电源是创维公司自己设计生产的一种大屏幕液晶内置电源，此电源曾47L18,52L16,55L09等机器上。PCB板编号：5800-52TTN-00。该电源设计功率400W,该电源设计输出功率400W，实际使用功率350W，电源效率高于80%，功率因素高于0.9。工作电压范围交流110V-260V。输出电流参数5V/1A:CPU供电，24V-2/15A:背光供电，12V/3A主板，驱动板各低压电路供电，24V-1/1A:伴音功放供电。本电源由整流滤波网络、待机辅助电源(即副电源）、PFC电路、两路独立DC-DC电路、输出过流、过压保护电路等五大部分组成。系统构架如附图1所示。52电源成品实物图正面52电源成品实物图背面52电源系统框图电源原理分析框图副电源(5V)电路分析振荡电路：市电经输入滤波和全桥整流后得到300V.经D300，T300的2、3绕组送到IC300(A6159)的7、8脚IC300开始工作，T300的各次级绕组输出电压，4、5绕组输出电压经D303整流后加到IC300的2脚作为IC300的持续供电；1、5绕组输出电压经D302整流后加到Q300做为IC100,IC200，IC201,IC400的启动供电VCC.9、8绕组输出的电压经D304整流后做为CPU的5V供电。稳压电路:5V电压经R317、R318分压后加到IC304(KA431)的控制脚，根据输出电压的高低去控制IC301(光耦)的发光强度从而去控制IC300的4脚电压以达到稳压的目的。待机电路：从主板送来的ON/OFF信号经R321送到Q303的B极，当此信号为H电平时，Q303导通，IC302（光耦）内的发光二极管也导通，Q301获得正常的偏置而导通，Q300导通，输出VCC启动电压到各IC，主电源电路因为有了VCC启动电压而开始工作，输出整机工作的各组电压。当ON/OFF信号是L电平时刚好相反。副电源（5V）和15V启动电源PFC电路简介PFC意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。因市电通过电容电感器件会引起相位畸变。PFC即针对这种波形畸变而采取的迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹，并使电流和电压保持同相位，使系统呈现电阻性的技术。PFC电路并不是一个新概念电路，早在UPS电源上已普遍运用。PFC电路在民用上的兴起，主要是源于CCC认证，所有需要通过CCC认证的电器，都必须增加PFC电路。目前的PFC电路有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）另一种为主动式PFC（也称有源式PFC）。主动式PFC由电感电容及电子元器件组成，体积小。通过专用IC去调整电流和电压的相位差。主动式PFC通常可达98%以上的功率因数，而被动式PFC只有70~80%。主动式PFC电路输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用大容量的滤波电容，但成本也相对较高。平板电视里面普遍采用主动式PFC电路。PFC电路分析工作过程：交流22OV经整流后，经L100滤波，送到储能电感L101，由开关管Q100、Q101进行暂波，并由D101、D102进行整流，C110、C111、C112进行滤波，得到一个+400V的直流电源。此部分相当于一个开关电源，它将交流22OV整流后的脉动直流电压通过PFC电路升压到400V向开关电源供电。而Q100、Q101的开关信号则由IC100(NCP1653)提供。当主板给出的ON/OFF信号为H电平时，Q300开始导通，输出启动电压VCC。此电压加到IC100的8脚后，IC100开始工作，从7脚输出驱动信号经Q102、Q103射随后送到了开关管Q100、Q101，作为斩波电路的开关信号。稳压过程：400V经R117、R116、R115、R114、C109反馈到IC100的1脚后，IC内根据此脚的电压变化，以调整斩波信号的占空比，保证输出电压在400V。3脚和4脚的输入信号在内部进行相位的比较，以调整输入电压和电流的波形。同时3、4脚输入的电压也用与过流过压保护。PFC电路图主电源电路（12V,24-1）工作过程:从PFC电路输出的400V电压通过开关变压器T400的6、2脚加到Q400的漏极，从副电源送来的VCC电压加到IC400（NCP1377)的6脚后，IC400开始工作，从5脚输出驱动信号到Q400的栅极。开关电源开始工作，从次级输出+12V、+24V-1电压。稳压过程：从次级输出的12V、24V电压通过R412、R414加到IC402（KA431)的控制脚，通过改变该脚的电压变化，调整光耦内发光二极管的亮度，从而改变IC400的2脚的电压，达到稳压的目的。当输出电压上升时，IC402的控制脚电压上升，输出脚电压下降，光耦变亮，IC400的2脚电压降低，IC400输出低电平，开关管提前截止，T400储能减少，输出电压降低，达到稳压的目的。当电压降低时控制过程刚好相反。从3、4绕组反馈回来的电压通过R400、R401加到IC400的1脚.IC400根据此电压控制其5脚驱动信号输出，达到稳压保护的目的。从R406上反馈到3脚的信号是一个电流检测信号，此电阻变大时会出现带负载差或电源不工作。主电源（12V,24V-1)电路图主电源电路2（24V-2)电路分析这是一个由IC200（NCP1395）+IC201（NCP5181）组成的开关电源。IC200的12脚IC201(NCP5181)的5脚得到VCC供电后开始工作，由10、11脚输出开关信号给，经IC201缓冲放大由6、7脚输出去推动MOS管Q200、Q201，开关变压器上就有交替的电流流过，变压器储能，次级线圈感应电压经整流滤波后输出24V-2电压提供给背光板。取样稳压：T201是一个反馈取样的变压器，反馈信号经D205,D206,D207,D208桥式整流后通过R220送到IC200的16脚，经内部处理后从15脚输出，一路通过R215送到14脚慢速保护脚，另一路经Q202射随后，一路通过R214送到13脚，当反馈电压异常时则迅速关断NCP1395的输出信号以保护电源，另一路送到IC200的5脚，调整IC200输出的振荡频率达到稳压目的。次级输出的电压经整流后得到24V-2。经R230加到IC203（KA431）上，经IC203误差放大后去控制IC202（光耦）内发光二极管的亮度，从而改变NIC2005脚的输出电压，实现稳压的目的。主电源（24V-2）电路图保护电路分析从主电源输出的12V供电经D502(15V)送到IC500(LM358)的3脚，由过流检测电阻R408反馈回来的信号经R501送到IC500的2脚。当12V供电上升时，击穿稳压管D502后，IC500的3脚电压上升，由于3脚是内部比较器的同相端，所以1脚输出电压也上升；当12V电源过流时，电阻R408上的电压上升，IC500的1脚输出高电压。IC500的1脚输出的保护信号经D501送到了Q302、Q304电路，导致Q302、Q304饱和导通，使得IC302（光耦）的供电降低而不发光，使得IC302（光耦）内光敏三极管截止不导通，Q301失去偏置截止，Q300也截止，无主电源启动供电VCC输出，主电源无VCC供电而停止工作达到保护的目的。从主电源输出的2组24V电压经D504、D505加到D503(30V)后送到了IC500的5脚，从过流检测电阻R228反馈回的信号经R505送到IC500的6脚。其工作原理与12V保护电路相同，不再重复。保护电路电路图常见故障检修流程1输出电压低0V正常正常无有是无无正常不能只有300v5VDC-DC0V电源正常输出电压为查负极输出电压有无D30215V查待机控制管是否截止Q300查待机控制和过流过压保护电路器件有无失效DC-Dc电路输出电压过高或有短路测处电压是否正常R30415V测电路输出电压是否为（）PFC380V查的基本工作条件是否正常IC100更换能否正常IC100查外围电路逐一断开负载查有无过载15V查待机控制电路和整流滤波电路15V查电路输出有无短路DC-DC查两路电路DC-DC常见故障检修流程2是正常正常71.03V脚电压低于正常不能300v5V12v24V-2、正常无输出测电路输出电压是否为（）PFC380VPFC电路未工作更换能否正常IC100查外围电路查的、脚电压是否正常IC200712查过流保护、反馈是否正常IC200Fb查及外围输出电路功率器件IC201查欠压保护取样分压电路器件路查的、、、脚电压是否正常IC1002348IC300/STRA6159M引脚功能1脚原边过电流检出信号输入端（外接取样电阻，取样电压高于0.77V保护电路动作，电源无输出）；2脚Vcc控制电路的电源输入端(启动电压17.5V，工作维持电压高于10.5V即可)；3脚地；4脚定电压控制信号/过负载保护信号输入（电压反馈取样输入脚FB）；5脚启动电源输入脚（可直接接电源、本机设计有外接欠压保护电路，当电压低于120V时，该脚无电压，电源不启动）；6脚空脚；7，8脚内部MOS管漏极。IC100/NCP1653APG引脚功能1脚FB反馈/关断端；2脚控制电压/软启动；3脚输入电压检测脚；4脚过流保护取样端；5脚乘法器外接电阻、电容端；6脚地；7脚激励信号输出脚；8脚电源。说明：IC的供电脚。该芯片的工作电压范围可以在8.75V～18V，启动电压12.25V～14.5V。IC201/NCP5181PG高压功率MOS管驱动器引脚功能1脚激励信号输入端；2脚激励信号输入端；3脚地；4脚LO驱动输出；5脚电源VCC15V；6脚自举端；7脚HI驱动输出；8脚自举电压输入端。IC200/NCP1395APG引脚功能1脚外接定时电阻，设定最低振荡频率；2脚外接定时电阻，设定最高振荡频率；3脚时间调整外接频率微调电阻；4脚软启动；5脚反馈输入当这个脚电压超过1.3V时调整Fmax脚的振荡频率；6脚定时电容设定定时时间；7脚保护输出当输入电压过低时，关闭振荡器的输出；89脚接地；10脚低边输出；11脚高边输出；12脚供电脚；13脚快速过压保护当过压时，快速关闭所有脉冲输出；14脚脚慢速过压保护当异常时，在定时器时间周期结束的时候停止计时器；15脚OPAMPOotput；16脚OPAMP反馈信号输入脚。IC400/NCP1377引脚功能1脚去磁检测（兼有过压保护功能）；2脚稳压取样反馈；3脚过流保护检测；4脚地；5脚驱动输出；6脚15v电源；7脚空；8脚空。IC500/LM358引脚功能1脚out-1输出