彩电开关电源的分析

目前在电器中使用最多的电源就是开关稳压电源，彩电、平板电视、显示器、D V D 等等，开关电源的故障率也是很高的，工作在大电流、高电压、大功率状态。

　　一、开关电源使用率高，有串联型稳压电源无法媲美的优越性

　　1 、效率高：开关型稳压电源的调整管工作在开关状态，因此，功耗很小，效率可大大提高，其效率通常可达80%～90% 左右。

　　2、重量轻：开关型稳压电源常采用电网输入的交流电压直接整流，省去了笨重的工频变压器。

　　3、稳压范围宽：输入交流电压在80～260V 之间变化时，都能达到良好的稳压效果，输出电压的变化在2% 以下，与此同时仍保持高效率。

　　4、安全可靠：在开关型稳压电路中，具有各种保护电路。

　　5 、滤波电容容量小：由于开关信号频率高，滤波电容的容量大大减小。

　　6、功耗小，机内温升低：由于晶体管工作在开关状态，不需采用大散热器，机内温升低，因此整机的可靠性和稳定性也得到一定程度提高。

　　二、开关电源工作状态分析

　　开关电源按照负载与储能电感的连接方式来分，通常有串联型开关电源与并联型开关电源大类，串联型开关电源因电网电压与主板地线不隔离的缺陷容易发生触电事故，故目前绝大多数用并联型开关电源，并联开关电源主板地线不与电网相线相连，习惯上称为“冷底盘电路”或称为“冷机心”。目前用得最多的是自激式振荡开关脉冲调宽式稳压电源，有些引入了行同步功能。

 

图1 工作原理示意图

 

图2 波形图

从图中可以看出只要控制了开关管的导通时间（也就是脉冲宽度，故叫脉宽调整）就控制了电感L1 充电时间，从而控制了负载的供电量，开关管工作在开关状态，开关管在截止时电感L1会产生很高的自感电压，相当于电源的整流以后电压10陪，约有3000V左右，故要求开关管耐压要高，且要求L1 有合适的RC 放电回路。

　　前10 年的彩电以三洋公司研发的A3电源居多，以分立元件为主，但目前的彩电是一块IC 加一个开关管的形式，或直接就是一块IC 厚膜的形式。

　　图3是2007 年TCL 公司推出的2188F纯平彩电的电源部分，用了一个IC ：

 

图3

　　TDA16846 加一个开关管：场效应管BUZ91A 的形式，整个电路结构显得比较简单，这电路没用光电耦合器做反馈。

　　彩电一般的开关电源是由振荡电路、稳压电路和保护电路三大部分组成。

　　1、振荡电路：开关电源振荡电路分为晶体管振荡电路和集成块振荡电路，如STR-S??系列IC，TEA2104、TDA4601、TDA4605、TDA2261、TDA16846 等等。

　　2、稳压电路：开关电源的稳压原理均采用脉冲调宽式的稳压方式，即通过自动改变开关功率管的关闭和导通时间的比例，或通过改变振荡器输出脉冲的占空比来达到稳压的目的。稳压部分的电路由取样、比较、控制三个部分组成，很多机芯此部分电路是采用IC（如SE110 等IC）和光耦件组合而成，而有些机芯则采用分立元件组成（多为国产机），而有些机芯采用的电源IC本身就集成了这部分电路（如部分串联型开关电源IC）。

　　3 .保护电路：彩电开关电源都设有保护电路，其保护方式均是使电路停振。有过流保护、过压保护和欠压保护（短路保护），还有过热保护。过流保护电路其过流取样点，大部分电视机中都是在主振功率管的发射极电位上。过压保护电路的取样点一般取自220V交流经整流滤波后的电压或主负载供电电压，通过一个齐纳二极管（稳压管）来进行取样判别。短路保护电路的取样点一般在稳压电源输出的低压组电源上，通过一个二极管来进行判别取样，在IC 式开关电源中，有部分机采用的电源IC内部有“闩锁电路”，这个“闩锁电路”实际上是一个保护执行电路，各取样点送来的信号，通过它执行对电路的停振控制。

　　三、开关电源的检修

　　开关电源损坏后，大多都可独立进行维修，将负载全部断开，在主负载供电电源上带一只2 2 V 、1 0 0 W 的灯泡做假负载，并采用低压供电安全方式，即将供电电源经一自耦式变压器降至70V 左右进行维修，这种维修方法完全避免了因电路存在隐患而再度损坏元件的现象，一般正常的开关电源（并联式），在7 0 V 左右的供电电压就能正常起振工作，慢慢调整自耦变压器的输出电压，开关电源的输出电压都应固定在其预设的电压值上不变，如果开关电源的输出电压随输入电压的变化而变化，则表明其稳压部分有问题；如果没有电压输出则表明震荡电路部分有问题。

　　第一种情况：我们以并联型光耦控制稳压式开关电源为例，讨论一下其维修方法。当开关电源不能正常稳压时，第一步是要确认引起故障的部位，简单快捷的方法是：将光耦件热地端的两控制脚短路，如果电路进入停振状态，则表明故障在取样比较电路，取样比较电路有问题多半是比较IC 和光耦损坏所致（比较IC损坏多数会引起光耦件同时损坏），如果是控制电路问题，如控制晶体管损坏，在晶体管的代换上一定要注意晶体管的参数。

　　第二种情况：电路不起振。当确信供电电压正常时，首先检查启动电阻（即跨接在311V 电源与主振功率管基极之间的电阻）是否开路或变值，另外要考虑到不起振是否是由于保护电路动作所引起，如S T R 6 3 0 9 的第6 脚电压（正常为0 V ），STR50213 的第5 脚（正常时100V 左右），TEA2261 的第3 脚（正常为0V），TDA4601的第5脚等等，如果是保护电路引起停振可通过此点来进行判别，另外当控制电路有问题（如控制管击穿）也会引起电路停振。

　　其实开关电源电路是比较简单的电路，只要分清主振电路、保护电路和比较稳压电路三者的连接关系，维修起来就容易了。

　　另外，开关电源的主振功率管因其集电极是感性负载，所以在主振管工作时，其集电极将要承受8～10 倍于电源的脉冲电压，为此在电路上加入了吸收电路（并于振荡变压器初级绕组的电容和电阻串联支路）和在主振管集电极与地之间并接的电容，这些元件的作用与行输出级的逆程电容有相似的作用，当这些元件有问题时，极易损坏主振功率管，此点需引起注意，本人曾维修过一台日立2518 的彩电，检查发现其开关电源吸收电路的电容在温度升高时，电容值会变小，从而引起经常损坏电源主振功率管的故障，开关管击穿后通常会把前面的限流水泥电阻烧断。