1、第三章是彩電電路分析(CN-12機(jī)芯，長虹2158K型號)。第六章是彩電電源電路分析。第七章是彩電掃描電路分析。第八章是彩電信號處理電路分析。第九章是遙控系統(tǒng)電路分析。第六章是彩電電源電路分析。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1開關(guān)電源的特點(diǎn)；2開關(guān)電源的組成和基本工作原理；開關(guān)電源電路的基本分析方法；4CN-12機(jī)芯開關(guān)電源特性：5。開關(guān)電源實(shí)際電路的工作原理。第一節(jié)開關(guān)電源的組成和工作原理隨著全球?qū)δ茉磫栴}的關(guān)注，電子產(chǎn)品的能耗問題將會越來越突出。如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率已成為一個亟待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，但存在效率低、體積大、銅耗鐵耗大、工作溫度高、調(diào)節(jié)范圍小等缺點(diǎn)

2、。正因?yàn)槿绱耍瑸榱颂岣咝?，人們開發(fā)了開關(guān)穩(wěn)壓電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。一、概述1開關(guān)電源的定義是指功率調(diào)節(jié)管工作在開關(guān)狀態(tài)的電源，如圖6-1所示。注：在串聯(lián)穩(wěn)壓電源中，功率調(diào)節(jié)管工作在放大狀態(tài)。圖61串聯(lián)穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的定義，2開關(guān)電源的特點(diǎn)開關(guān)穩(wěn)壓電源和串聯(lián)穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)見表6-1。表61兩種電源的特性，3種開關(guān)電源開關(guān)電源的類型如表62所示。表62開關(guān)電源的類型2。開關(guān)電源電路組成1 CN-12機(jī)芯物理圖CN-12機(jī)芯開關(guān)電源電路物理圖如圖62所示。其主要電路包括：輸入抗干擾電路、整流濾波器、開關(guān)管、開關(guān)變壓器(電壓轉(zhuǎn)換器)、整流濾波器、自激振蕩電路、脈寬調(diào)節(jié)電

3、路、誤差電壓采樣、參考電壓、比較放大器和各種保護(hù)電路。開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整方法開關(guān)電源輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系如圖6-4所示。在開關(guān)電源的輸入電壓和輸出電壓圖中，k是受控開關(guān)，即開關(guān)電源中的開關(guān)管，它連續(xù)地接通和斷開，并將輸入DC電壓切割成矩形脈沖。假設(shè)輸入電壓為Vi，輸出電壓為Vo，開關(guān)上的電壓(即儲能元件的輸入電壓)為Vk，然后當(dāng)開關(guān)接通時(shí)為VkVi，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)為Vk0。如果開關(guān)周期設(shè)置為t，開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間設(shè)置為TON，輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系可以表示如下：在等式6-1中，“被稱為”開關(guān)脈沖的“占空比”(也稱為“占空比”)。從公式中可以看出，輸出電壓可以通過改變開關(guān)脈沖的“占空比”

4、來改變。換句話說，可以通過改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間來改變輸出電壓。根據(jù)“占空比”的不同調(diào)整方法，得到兩種不同穩(wěn)壓方法的開關(guān)電源，如表63所示。表63兩種不同穩(wěn)壓方式的開關(guān)電源，4變壓器開關(guān)電源的工作過程在介紹開關(guān)電源的工作過程之前，先回憶一下以前學(xué)過的串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作過程，圖65是DC穩(wěn)壓電源的工作框圖。穩(wěn)壓過程可簡單概括如下：圖65穩(wěn)壓電源工作過程框圖開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作過程與DC穩(wěn)壓電源不同；圖66是開關(guān)電源的工作流程圖，可簡單概括為：輸入交流電壓整流、濾波、振蕩、變壓整流(可多種方式輸出DC電壓)、濾波至負(fù)載。圖66是開關(guān)電源的工作流程圖。上述開關(guān)電源的工作流程可以用圖67來解釋。圖67顯示

5、了工作情況當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)，開關(guān)變壓器次級的感應(yīng)電動勢接通整流二極管VD，向負(fù)載釋放能量，同時(shí)對濾波電容器充電。這樣，由電源提供的能量首先以磁能的形式存儲在開關(guān)變壓器中，然后以電能的形式提供給負(fù)載，并補(bǔ)充給濾波電容器C.該電路中有兩點(diǎn)需要解釋，如表64所示。表64變壓器型開關(guān)電源描述。從以上分析可以看出，開關(guān)穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)是通過控制開關(guān)管的通(開)或斷(關(guān))時(shí)間來實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用電路中，開關(guān)管的底部連接有脈寬控制電路，其任務(wù)是提供脈寬(或頻率)可調(diào)的矩形脈沖來控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。第二節(jié)開關(guān)電源實(shí)際電路分析以中國移動長虹H2158K彩電為例，分析了開關(guān)電源各電路的工作原理。長虹H2158

6、K彩電開關(guān)電源采用全晶體管電路，是一種典型的分立元件開關(guān)電源電路，其原理圖如圖6-8所示。圖68長虹H2158K彩電開關(guān)電源電路，I電路型開關(guān)晶體管與開關(guān)變壓器的初級繞組串聯(lián)后與輸入端并聯(lián)，初級繞組和次級繞組之間的能量轉(zhuǎn)換由開關(guān)變壓器完成，屬于變壓器耦合并聯(lián)輸出型。電路中有正反饋繞組和自激振蕩電路，因此是自激振蕩型。這臺機(jī)器的電壓通過脈寬調(diào)制來穩(wěn)定。通過采樣電路獲得輸出電壓的變化，經(jīng)過比較放大后改變開關(guān)脈沖的脈寬，使輸出電壓經(jīng)過控制后穩(wěn)定在一個恒定值。綜上所述，該機(jī)的開關(guān)電源電路應(yīng)為自激振蕩、并聯(lián)輸出、脈寬調(diào)制和穩(wěn)壓型。二是電路特性長虹H2158K彩色電視開關(guān)電源電路的特點(diǎn)是多通道DC電壓輸出

7、。有些彩電只有一個DC電壓輸出，整機(jī)所需的所有電流都由它提供。在CN-12運(yùn)動和類似運(yùn)動中，開關(guān)電源具有多通道DC電壓輸出，可以為整機(jī)電路的各個部分提供合適的工作電壓。各通道的DC電壓供應(yīng)見表65。表65長虹H2158K機(jī)開關(guān)電源輸出電壓，三。主電路分析1在圖68中，C501、L502和C502構(gòu)成抗干擾電路。220伏和50HZ市電由電源插頭XP501輸入，通過電源開關(guān)S501和保險(xiǎn)絲F501進(jìn)入C501、L502和C502組成的抗干擾電路。電源進(jìn)線抗干擾電路實(shí)際上是一個雙向低通濾波器，在電路中起到雙向?yàn)V波的作用。(1)功率濾波器(共模濾波器)功率濾波器的形狀和結(jié)構(gòu)如圖69所示。不同型號的電力

8、濾波器的幾何尺寸和形狀特征可能略有不同，但它們的主要結(jié)構(gòu)是相同的，由U形鐵芯、線圈、線圈架和金屬彈性夾組成。線圈的繞制過程對電力濾波器的濾波效果有很大的影響。為了保證兩個繞組之間的互感盡可能大，電感偏差盡可能小，必須采用“共?！崩@組法，即兩個繞組纏繞在同一骨架上，同向平行，使繞組匝數(shù)完全相等，導(dǎo)線的緊密度一致，電感盡可能一致。電力濾波器的功能電力濾波器的功能是消除開關(guān)電源的特殊“開關(guān)干擾”。其功能是雙重的，一方面避免電網(wǎng)供電線路中的高頻干擾脈沖進(jìn)入開關(guān)電源，影響電視機(jī)的正常觀看；另一方面，防止開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾脈沖進(jìn)入電網(wǎng)并對電網(wǎng)造成污染。在開關(guān)電源電路中，電源調(diào)節(jié)為了抑制這種干擾，帶開關(guān)電源

9、的彩電必須安裝電源濾波器。電力濾波器在外觀、結(jié)構(gòu)和符號上與變壓器相似，但其用途與變壓器大不相同。它以作為輸入，以作為輸出。變壓器的輸入和輸出。為了達(dá)到更好的濾波效果，有些彩電連接兩個功率濾波器，形成兩級功率濾波器：一級安裝在橋式整流器的輸入端，一級安裝在輸出端，如圖610所示。C501、L502和C02構(gòu)成第一階段，L503、C507和C518構(gòu)成第二階段。工作原理對于高頻干擾信號，電容短路，電感開路。高頻干擾被電容短路，如圖611(a)所示。對于50Hz低頻，電容為開路，而電感為短路，如圖6-11(b)所示。因此，50Hz商用電源可以順利通過。圖68 CN-12機(jī)芯的功率濾波電路采用兩級功率

10、濾波器，第一級為L502，第二級為L503，特別是由第一級L502、C501和C502組成的低通濾波器，對市電進(jìn)入的對稱干擾有很好的濾波效果。整流濾波電路功能和電路組成：開關(guān)電源整流濾波電路的功能是將220伏的正弦交流電轉(zhuǎn)換成約300伏的DC電壓。CN-12核心開關(guān)電源的整流濾波電路如圖612所示。VD501VD504構(gòu)成橋式整流電路，C503C506是整流二極管的保護(hù)電容。R502為熔斷電阻，L503為功率濾波器，C507和C518為橋式整流器的濾波電容。圖612中的整流濾波電路，由于正弦交流電流的有效值和峰值之間存在倍數(shù)關(guān)系，整流濾波后的220伏正弦交流電流的最大值應(yīng)達(dá)到220伏倍，即31

11、6伏，實(shí)際電壓約為300伏，從C507的“”端輸出。(2)關(guān)于底板的充電問題，由于彩電的電源電路中省略了電源變壓器，電網(wǎng)輸入的220伏交流電壓直接與整流電路相連，導(dǎo)致底板充電的可能性。如果電網(wǎng)的相線端剛好與電視機(jī)的地線相連，當(dāng)人體接觸底板時(shí)，220伏交流電將通過人體與大地形成回路，對人體造成傷害。在實(shí)際電路中，由于開關(guān)變壓器和光耦之間的隔離，開關(guān)電源與整機(jī)主板是分開的，這樣就保證了開關(guān)電源的背板只有一部分可以充電，而整機(jī)主板的其他部分不充電，從而提高了電視機(jī)調(diào)試和維護(hù)的安全性。在電視主板上，通常使用白線來分隔主板的帶電部分(熱接地)和不帶電部分(冷接地)，如圖613所示。圖613開關(guān)電源背板的

12、帶電和不帶電區(qū)域圖3自激振蕩電路中開關(guān)電源變壓器的外觀和結(jié)構(gòu)開關(guān)電源變壓器又稱開關(guān)變壓器，是開關(guān)電源電路中的關(guān)鍵器件，其質(zhì)量直接影響開關(guān)電源的性能。開關(guān)變壓器的外觀如圖614所示。它采用高頻磁芯，其腰部經(jīng)常使用短路銅箔帶作為磁屏蔽層，可以顯著降低漏磁。根據(jù)銅箔帶的顯著特點(diǎn)，可以從眾多元件中快速識別出開關(guān)變壓器，從而確定開關(guān)電源電路在電路板上的位置。圖614開關(guān)變壓器功能結(jié)構(gòu)示意圖為什么開關(guān)變壓器是開關(guān)電源電路中的關(guān)鍵器件？由于開關(guān)變壓器在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，它不僅是儲能元件，也是振蕩器的正反饋裝置，同時(shí)它還可以變換和隔離輸入輸出電壓。見表66。自激振蕩電路的作用自激振蕩電路的作用是產(chǎn)

13、生間隙振蕩，使開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。無論是自激還是其他激勵開關(guān)電源圖615 CN-12運(yùn)動自激振蕩電路原理圖在CN-12運(yùn)動中，開關(guān)電源自激振蕩電路由開關(guān)管V513、偏置電阻R520、R521和R522、開關(guān)變壓器T511、正反饋電路C514和R519組成。簡化電路如圖615所示。圖中，VD517位于正反饋回路中，可以加快開關(guān)電源的啟動速度。R520、R521、R522、R526和R515是開關(guān)管V513的偏置電阻，R520、R521和R522稱為啟動電阻。當(dāng)電源接通時(shí)，300伏電壓通過R520、R521和R522為開關(guān)管提供啟動電流，使開關(guān)管接通，出現(xiàn)集電極電流，然后通過開關(guān)變壓器和繞組的正

14、反饋使電路振蕩。工作過程如表67所示。為了便于分析，在分析過程中沒有考慮VD517的影響，其工作過程簡要分析如下：表67:自激振蕩電路工作；4:穩(wěn)壓電路該電路的穩(wěn)壓過程是通過控制開關(guān)管V513的飽和導(dǎo)通時(shí)間，即通過調(diào)節(jié)開關(guān)管基極的激勵脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)的。穩(wěn)壓電路由采樣電路和脈寬調(diào)節(jié)電路組成，電路結(jié)構(gòu)如圖616所示。圖616 CN-12移動開關(guān)電源穩(wěn)壓電路圖，誤差采樣和比較放大電路誤差采樣和比較放大電路如圖617所示。圖617中的誤差采樣和比較放大器電路R561、R562、R563和RP551構(gòu)成誤差采樣電路，采樣電壓來自130伏的輸出電壓。R554和VD561構(gòu)成參考電壓形成電路。由于電壓調(diào)節(jié)器

15、的功能，比較放大器V553的發(fā)射極的參考電壓不隨輸出電壓變化，而是保持恒定。V553是一款比較放大器管。它將采樣電壓與參考電壓進(jìn)行比較，得到誤差電壓，從而改變V553的導(dǎo)通條件，從而改變V553的集電極電流，該電流流入光耦合器VD515的二極管端。如果130伏的輸出電壓增加，采樣電壓增加，V553的基極電壓也增加。因?yàn)閂553的發(fā)射極電壓不變，所以V553的集電極電流增加。相反，工作過程是相反的。脈寬調(diào)節(jié)電路如圖618所示。脈寬調(diào)節(jié)電路由光電耦合器VD515、V511和V512及其基極偏置電路組成。V512相當(dāng)于一個壓控電阻，與開關(guān)管基極的自激振蕩電路相連。它的集電極和發(fā)射極跨接在開關(guān)管的基極

16、和發(fā)射極之間，構(gòu)成開關(guān)管基極電流的分流器。通過控制分流器，可以改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。不同于一般的穩(wěn)壓電路，在穩(wěn)壓電路中增加了光電耦合器VD515，使得穩(wěn)壓電路的控制信號可以通過光電耦合器傳輸。光耦的形狀和結(jié)構(gòu)在最近生產(chǎn)的彩電開關(guān)電源電路中，光耦經(jīng)常用于隔離傳輸，以保證冷熱底板之間的有效隔離。光耦合器的形狀和內(nèi)部電路如圖619所示。圖619光電耦合器的結(jié)構(gòu)和物理圖、工作原理從圖中可以看出，光電耦合器實(shí)際上是一個由發(fā)光二極管和光電晶體管組成的集成電路，其基本工作原理是：首先將控制信號轉(zhuǎn)換成發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度的變化，投射到光電晶體管的光靶上，使光電晶體管的發(fā)射極和集電極之間的電阻隨發(fā)光強(qiáng)度成反比變化， 因此控制信號由12個引腳通過隔離傳輸傳輸。光耦合器常用于DC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的通電和斷電電路。 光耦合器的質(zhì)量要求是高傳輸靈敏度、低驅(qū)動電壓和高電流傳輸速率。根據(jù)穩(wěn)壓原理，如果主電源的DC輸出電壓由于某種原因高于130伏，V