【導(dǎo)讀】開關(guān)電源使用率高,有串聯(lián)型穩(wěn)壓電源無法媲美的優(yōu)越性。目前在電器中使用最多的電源就是開關(guān)穩(wěn)壓電源,彩電、平板電視、顯示器、D V D 等等,開關(guān)電源的故障率也是很高的,工作在大電流、高電壓、大功率狀態(tài)。
開關(guān)電源使用率高,有串聯(lián)型穩(wěn)壓電源無法媲美的優(yōu)越性
效率高:開關(guān)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài),因此,功耗很小,效率可大大提高,其效率通??蛇_(dá)80%~90% 左右。
重量輕:開關(guān)型穩(wěn)壓電源常采用電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流,省去了笨重的工頻變壓器。
穩(wěn)壓范圍寬:輸入交流電壓在80~260V 之間變化時,都能達(dá)到良好的穩(wěn)壓效果,輸出電壓的變化在2% 以下,與此同時仍保持高效率。
安全可靠:在開關(guān)型穩(wěn)壓電路中,具有各種保護(hù)電路。
濾波電容容量小:由于開關(guān)信號頻率高,濾波電容的容量大大減小。
功耗小,機內(nèi)溫升低:由于晶體管工作在開關(guān)狀態(tài),不需采用大散熱器,機內(nèi)溫升低,因此整機的可靠性和穩(wěn)定性也得到一定程度提高。
開關(guān)電源工作狀態(tài)分析
開關(guān)電源按照負(fù)載與儲能電感的連接方式來分,通常有串聯(lián)型開關(guān)電源與并聯(lián)型開關(guān)電源大類,串聯(lián)型開關(guān)電源因電網(wǎng)電壓與主板地線不隔離的缺陷容易發(fā)生觸電事故,故目前絕大多數(shù)用并聯(lián)型開關(guān)電源,并聯(lián)開關(guān)電源主板地線不與電網(wǎng)相線相連,習(xí)慣上稱為“冷底盤電路”或稱為“冷機心”。目前用得最多的是自激式振蕩開關(guān)脈沖調(diào)寬式穩(wěn)壓電源,有些引入了行同步功能。
圖1:工作原理示意圖
圖2:波形圖
從圖中可以看出只要控制了開關(guān)管的導(dǎo)通時間(也就是脈沖寬度,故叫脈寬調(diào)整)就控制了電感L1 充電時間,從而控制了負(fù)載的供電量,開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài),開關(guān)管在截止時電感L1會產(chǎn)生很高的自感電壓,相當(dāng)于電源的整流以后電壓10陪,約有3000V左右,故要求開關(guān)管耐壓要高,且要求L1 有合適的RC 放電回路。
前10 年的彩電以三洋公司研發(fā)的A3電源居多,以分立元件為主,但目前的彩電是一塊IC 加一個開關(guān)管的形式,或直接就是一塊IC 厚膜的形式。
圖3是2007 年TCL 公司推出的2188F純平彩電的電源部分,用了一個IC :
圖3: 2007年TCL公司的2188F純平彩電的電源部分
TDA16846 加一個開關(guān)管:場效應(yīng)管BUZ91A 的形式,整個電路結(jié)構(gòu)顯得比較簡單,這電路沒用光電耦合器做反饋。
彩電一般的開關(guān)電源是由振蕩電路、穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路三大部分組成。
振蕩電路:開關(guān)電源振蕩電路分為晶體管振蕩電路和集成塊振蕩電路,如STR-S??系列IC,TEA2104、TDA4601、TDA4605、TDA2261、TDA16846 等等。
穩(wěn)壓電路:開關(guān)電源的穩(wěn)壓原理均采用脈沖調(diào)寬式的穩(wěn)壓方式,即通過自動改變開關(guān)功率管的關(guān)閉和導(dǎo)通時間的比例,或通過改變振蕩器輸出脈沖的占空比來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓部分的電路由取樣、比較、控制三個部分組成,很多機芯此部分電路是采用IC(如SE110 等IC)和光耦件組合而成,而有些機芯則采用分立元件組成(多為國產(chǎn)機),而有些機芯采用的電源IC本身就集成了這部分電路(如部分串聯(lián)型開關(guān)電源IC)。
保護(hù)電路:彩電開關(guān)電源都設(shè)有保護(hù)電路,其保護(hù)方式均是使電路停振。有過流保護(hù)、過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)(短路保護(hù)),還有過熱保護(hù)。過流保護(hù)電路其過流取樣點,大部分電視機中都是在主振功率管的發(fā)射極電位上。過壓保護(hù)電路的取樣點一般取自220V交流經(jīng)整流濾波后的電壓或主負(fù)載供電電壓,通過一個齊納二極管(穩(wěn)壓管)來進(jìn)行取樣判別。短路保護(hù)電路的取樣點一般在穩(wěn)壓電源輸出的低壓組電源上,通過一個二極管來進(jìn)行判別取樣,在IC 式開關(guān)電源中,有部分機采用的電源IC內(nèi)部有“閂鎖電路”,這個“閂鎖電路”實際上是一個保護(hù)執(zhí)行電路,各取樣點送來的信號,通過它執(zhí)行對電路的停振控制。
開關(guān)電源的檢修
開關(guān)電源損壞后,大多都可獨立進(jìn)行維修,將負(fù)載全部斷開,在主負(fù)載供電電源上帶一只2 2 V 、1 0 0 W 的燈泡做假負(fù)載,并采用低壓供電安全方式,即將供電電源經(jīng)一自耦式變壓器降至70V 左右進(jìn)行維修,這種維修方法完全避免了因電路存在隱患而再度損壞元件的現(xiàn)象,一般正常的開關(guān)電源(并聯(lián)式),在7 0 V 左右的供電電壓就能正常起振工作,慢慢調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓,開關(guān)電源的輸出電壓都應(yīng)固定在其預(yù)設(shè)的電壓值上不變,如果開關(guān)電源的輸出電壓隨輸入電壓的變化而變化,則表明其穩(wěn)壓部分有問題;如果沒有電壓輸出則表明震蕩電路部分有問題。
第一種情況:我們以并聯(lián)型光耦控制穩(wěn)壓式開關(guān)電源為例,討論一下其維修方法。當(dāng)開關(guān)電源不能正常穩(wěn)壓時,第一步是要確認(rèn)引起故障的部位,簡單快捷的方法是:將光耦件熱地端的兩控制腳短路,如果電路進(jìn)入停振狀態(tài),則表明故障在取樣比較電路,取樣比較電路有問題多半是比較IC 和光耦損壞所致(比較IC損壞多數(shù)會引起光耦件同時損壞),如果是控制電路問題,如控制晶體管損壞,在晶體管的代換上一定要注意晶體管的參數(shù)。
第二種情況:電路不起振。當(dāng)確信供電電壓正常時,首先檢查啟動電阻(即跨接在311V 電源與主振功率管基極之間的電阻)是否開路或變值,另外要考慮到不起振是否是由于保護(hù)電路動作所引起,如S T R 6 3 0 9 的第6 腳電壓(正常為0 V ),STR50213 的第5 腳(正常時100V 左右),TEA2261 的第3 腳(正常為0V),TDA4601的第5腳等等,如果是保護(hù)電路引起停振可通過此點來進(jìn)行判別,另外當(dāng)控制電路有問題(如控制管擊穿)也會引起電路停振。
其實開關(guān)電源電路是比較簡單的電路,只要分清主振電路、保護(hù)電路和比較穩(wěn)壓電路三者的連接關(guān)系,維修起來就容易了。
另外,開關(guān)電源的主振功率管因其集電極是感性負(fù)載,所以在主振管工作時,其集電極將要承受8~10 倍于電源的脈沖電壓,為此在電路上加入了吸收電路(并于振蕩變壓器初級繞組的電容和電阻串聯(lián)支路)和在主振管集電極與地之間并接的電容,這些元件的作用與行輸出級的逆程電容有相似的作用,當(dāng)這些元件有問題時,極易損壞主振功率管,此點需引起注意,本人曾維修過一臺日立2518 的彩電,檢查發(fā)現(xiàn)其開關(guān)電源吸收電路的電容在溫度升高時,電容值會變小,從而引起經(jīng)常損壞電源主振功率管的故障,開關(guān)管擊穿后通常會把前面的限流水泥電阻燒斷。