虹欧4000电源原理与维修.docx
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虹欧4000电源原理与维修
虹欧4000模组电源原理与维修
虹欧4000系列是长虹推出新一代等离子模组，屏尺寸分别有42寸/50寸。
屏型号为：
PM42H4000/PM50H4000。
42寸电源板型号为R-HS210B-5HF01、R-HS210B-5HF02；50寸电源板型号03状态（能效加53%滤光膜）为R-HS310B-5HF01，05/06状态（能效高仙气体加53%滤光膜）为R-HS210B-5HF02，线路大部分一样，区别只在于VS部分功率不同。
虹欧4000模组性价比较高，被大量的用于长虹等离子电视，电视机型号分别有：
3D42A3700IV（P37）、3D50A3700IV（P37）、3D50A3000i、3D50A3000iV、3D50A3600i、3D50A3600I、3D50A3600iV、3D50A3700iV、3D50A3700i、3D50A3038、3D50A3039、3D42A3000i、3D42A3000iV、3D42A3600i、3D42A3600I、3D42A3600iV、3D42A3700iV、3D42A3700i、3D42A3038、3D42A3039、3D42A3000i（P36）、3D42A3000iv（P36）、3D42A3600i（P36）、3D42A3600i（P36）、3D42A3600iV（P36）、3D42A3700iV（P36）、3D42A3700i（P36）、3D42A3038（P36）、3D42A3039（P36）等。
一直以来，等离子维修技术由于资料的匮乏，对等离子接触少的维修人员维修起来非常吃力。
由于不了解等离子的工作原理，很难达到熟练维修的程度。
自从虹欧3000模组推出以来，扫描板和维持板共用能量回收电路，更是打破传统等离子维修思维，维修难度进一步升级，对维修人员造成相当大的困扰。
在整个等离子模组中，其中电源板故障率相对较高，为了让维修人员掌握新一代等离子维修技术，特对虹欧4000电源模组进行一个原理简析，并根据本人对多块电源的维修经验，与大家做一些案例分享。
一、电源整体结构
虹欧4000电源板结构相对简单，主要由进线抗干扰电路、待机及15V形成电路、PFC产生电路、VS/VA形成电路、保护电路等组成，整体方案由NCP1271、SSC2102、NCP1393构成，结构简图如图一、图二：
图一、电路结构简图
图二、外观结构图
二、单元电路分析
1、进线抗干扰、整流滤波电路
交流220V进入电源板CNO1插座，经过保险丝F101，送入由压敏电阻RV1、L102、R101、R102、R103、C101、继电器K1、热敏电阻NTC1、继电器K2、L101、CY103、CY104、C105、L103组成的过压保护和抗干扰电路。
其中RV1为防止交流高压，CY103、CY104为共模电容，抑制非对称性干扰；C101、C105为差模电容抑制对称性干扰。
滤除高频干扰信号的交流电通过BD101桥式整流后形成一个不稳定的300V左右的直流电压。
图三、进线抗干扰、桥式整流
2、待机及15V形成电路
待机及15V形成电路主要由NCP1271、Q301、T301等组成，OnSemi公司的NCP1271是一款最新的固定频率电流模式PWM开关控制器，具有为低级声频噪声提供可调节的Soft-Skip待机操作模式，为节省待机功耗内部集成高压启动，过载故障检测定时器，内部锁保护功能特性。
A、引脚功能图及实测电压：
图四、引脚功能图
脚位
符号
功能
待机电压
工作电压
1
skip/latch
过压保护
0.4
0.46
2
FB
反馈
0.4
0.02
3
CS
过流检测
0.02
0.02
4
GND
接地
0
0
5
Drv
调制脉冲输出
0.03
0.14
6
VCC
供电
12.1
13.6
8
HV
高压启动输入
310
402
表一、引脚实测电压
B、内部框图
图五、NCP1271内部框图
C、工作过程简析：
220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V（220V*0.45=99V）左右的直流电压，经过D307隔离、C312滤波后得到大约310V左右的不稳定直流电压（220V*1.414=311.08V），该电压通过T301的1-3绕组送入开关管Q301漏极。
同时该电压通过R302限流送入NCP1271第8脚高压启动输入端。
Z301第8脚得到的高压通过Z301内部恒流源给Z301第6脚外部电容C302进行充电，当C302两端的充电电压达到门限值时，Z301开始启动工作。
Z301第5脚输出方波脉冲驱动送入Q301的栅极，Q301、T301开始工作.（如图六）。
从T301的4-6脚绕组产生的感生电压经过D312、C309整流滤波后，得到16V左右的直流电压，此电压经过由Q315、ZD305等组成的稳压调整电路得到稳定的14V左右的电压，给Z301第6脚提供持续的工作电压。
从T301的5-6脚绕组产生的感生电压经过D311、C308整流滤波后得到18V左右的AC-DET-P直流电压送入Q303的E级待命，二次开机后为PFC、VS/VA部分提供工作电压。
5V-H产生电路：
从T301的8-9脚绕组产生的感生电压经过D310、C325整流，得到5V-H电压。
15V-H产生电路：
从T301的10-11脚绕组产生的感生电压经过D308、C316整流滤波后得到15V-H电压。
图六、待机部分电路
图七、取样反馈电路
反馈取样网络（如图七）：
由D313、C326、R361、R351、U306、R357、R356、R355、C351、R354组成的取样反馈网络通过PC301隔离控制Z301第2脚，达到5V-H稳定输出的目的。
5V-H电压经过R357、R356、R355电阻分压后加到精密电压比较器U306（TL431）R端，当某种原因导致5V-H电压升高时，U306导通增强，光耦（PC301）内部发光二极管导通电流增大，光敏三极管随之导通增强，反馈到Z301第2脚的电压降低，改变内部振荡器的振荡频率，促使MOS管Q301导通时间缩短，开关变压器T301传送的能量减少，5V-H电压降低，反之亦然。
如此不断调整，达到稳压的目的。
5VSTB形成（见图八）：
待机电路开始工作后，5V-H电压通过FB601、D603为电源管理芯片U601提供工作电压，U601开始工作，从U601第4脚输出的高电平指令通过R358、R359分压、限流后送入Q317基极。
Q317导通，Q312基极电位被强行拉入低电平，Q312截止。
T301的10-12脚绕组产生的感生电压经过D309、C320整流滤波后得到31V左右的直流电压，该电压通过R329、R330分压后得到12V左右的电压送入Q307的栅极。
Q307导通，Q307源极输出5VSTB电压为整机主板提供待机供电。
图八、5VSTB产生电路
3、开待机控制电路及低压产生电路
A、继电器控制（见图九）：
二次开机后，从主板送来的PS-ON低电平信号通过R619送入U601第15脚，从U601第1脚输出的高电平指令通过R625、R617、R618限流分压后送入Q612基极，Q612导通，继电器K2吸合，交流220V送入后级。
图九、继电器控制
B、D15V产生电路（见图十）：
从U601第2脚输出的高电平指令通过R657、R346、R347限流分压后送入Q313基极，Q313导通，拉低Q306基极电位，Q306随即导通；
从T301的10-12脚绕组输出31V左右的直流电压通过Q306的E-C极，D315隔离后送入Q305的栅极，Q305导通，输出D15V电压。
由R322、R323、R324、Z305、R320、R321、C315组成15V反馈电路，作用是防止前级电压异常升高而烧坏后级负载电路，达到保护后级负载电路的目的。
图十、D15V产生电路
C、D5V产生电路（见图十一）：
从U601第3脚输出的高电平指令经过R622、R301、R309限流分压后送入Q302的基极，Q302导通，拉低Q304基极电位；
D15V-H经过R367、Q304的E-C送入Q309的栅极，该电压通过与R314分压后，在Q309栅极形成12V的直流电压。
Q309导通，输出D5V电压。
图十一、D5V形成电路
D、PFC-VCC形成（见图十二）：
从U601第18脚输出的高电平指令通过R628、R669、R670限流分压后送入Q604基极，Q604导通，PC302开始工作，强行拉低Q303基极电位，Q303导通。
从T301的5-6脚绕组产生的18V左右的AC-DET-P直流电压通过Q303的E-C极，进入由Q316、ZD306。
R307组成的稳压电路，在C306两端得到一个稳定的15.3V的PFC-VCC电压，为后续电路供电。
图十二、PFC-VCC形成
4、PFC电路
PFC电路由U202（SSC2102）、Q218、Q219、L205、L206等组成（见图十四）。
为满足IEC61000-3-2谐波电流的限值标准，许多开关电源都采用了BOOST功率因数校正（PFC）电路，从而有效控制了电网的低频谐波电流成分。
随着单相有源PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，原有单路BoostPFC方案的使用受到限制。
因为功率的增加，单路BoostPFC的开关器件（功率开关、升压二极管、升压电感等）必然要承受过高的瞬间电压和电流应力，选择器件困难，成本较高，而且还将增大电路中的du／dt（电压变化率）和di／dt（电流变化率），造成严重的辐射和传导EMI。
交错并联BoostPFC电路具有降低功率器件的耐压、耐流要求和输入电流纹波；能成倍增加输出功率的等级，减少单个电感的容量，在具有良好校正效果的前提下，可大幅度减少整个功率电路的成本，因此交错BoostPFC非常适合用于大电流、高功率的电源。
交错运行技术是并联运行技术的一种改进，是指两路的工作信号频率一致，相位互相错开一定的角度，即所谓的移相驱动。
对于两个Boost电路交错运行而言，第一个控制周期对一个Boost电路进行控制，第二个控制周期控制第二个Boost电路，不断重复上述步骤。
即交错控制方法实质是每两个周期对其中一个Boost电路的电流控制一次。
采用这种方法后，有效提高了放大倍数，调节了占空比，减小了电流纹波。
三肯公司的SSC2102是一款最新的交错并联BoostPFC开关控制器，外部只需很少的元件，就可实现控制与保护功能，有效的提高了电源利用率。
A、引脚功能图及实测电压
图十三、SSC2102引脚功能图
脚位
符号
功能
工作电压
1
COMP
电压比较器输出
0.31V
2
VIN
采样信号输入
2.08V
3
VFB
取样反馈
3.34
4
VCC
供电
15.23V
5
OUT2
栅极驱动输出2
0.11V
6
GND
地
0V
7
OUT1
栅极驱动输出1
0.28V
8
IS
电流检测
0.01V
表二、SSC2102引脚实测电压
图十四、PFC电路
B、工作过程
二次开机后，继电器K1、K2吸合，交流220V送到BD101整流后输出100HZ的脉动直流电压分别加到储能电感L205、L206上,同时该100HZ的脉动直流电压还通过R275、R229、R277、R290、R278分压后为U202第2脚提供输入信号采样；
PFC-VCC为U202第4脚提供15V左右的工作电压，当U202有工作电压和采样信号时，U202开始工作。
从5脚、7脚交替输出驱动脉冲经过Q214、Q215和Q216、Q217组成的两路射随放大电路，驱动功率管Q219、Q218工作在开关状态。
升压过程：
第一个控制周期来临时，Q218导通，电感L206储能。
第二个控制周期到来时，Q219导通，电感L205储能；同时，由于上一个周期在电感L206两端储存的电流不能发生突变，与300V叠加后通过续流二极管D201为C236充电，此时C236两端的电压高于300V。
下一个控制周期来临时，Q218再次导通，再次为电感L206储能，在第二个控制周期为L205存储的电流不能发生突变，与300V叠加后通过续流二极管D202为C236充电。
如此不断重复上述步骤，有效提高了PFC功率，减小了电流纹波。
由R280、R289、R276、R279、R283、R274组成电压反馈网络送入U202第2脚，经内部误差放大比较后，调整5脚、7脚驱动脉冲的输出占空比，控制Q219、Q218的导通时间，使其C236两端为稳定的400V左右的PFC电压。
R287为PFC电路过流检测输入，如果出现PFC负载异常过重时，MOS管过大的电流流经R287，在R287两端的压降升高，经过R288送入U202第8脚，使U202停止工作，达到保护目的。
5、VS/VA形成电路
VS/VA形成电路由NCP1393、Q502、Q503、T501等组成。
Onsemi公司生产的NCP1393使用半桥拓扑，内置的驱动程序振荡器，通过外接电阻可调整工作频率范围25千赫至250千赫，具有掉电保护功能，该器件还提供了固定的死区时间，有助于降低直通电流。
A、引脚功能图及实测电压
图十五、NCP1393引脚功能图
脚位
符号
功能
工作电压
1
VCC
供电
15.02V
2
RT
外接定时电阻
3.48V
3
BO
欠压检测
1.59V
4
GND
地
0V
5
Mlower
驱动波形低端输出
6.29V
6
HB
半桥连接
190.5V
7
Mupper
驱动波形高端输出
196.3V
8
Vboot
半桥浮动电源电压
204V
表三、NCP1393引脚实测电压
B、工作过程简析：
低压产生电路工作以后，逻辑板得到工作电压，逻辑板正常工作后，就会向电源板反馈一个高电平VS-ON信号，VS-ON信号经过R621限流后送入U601第13脚，从U601第20脚输出的高电平指令通过R627、R674、R656限流分压后，送入Q603基极，Q603导通，PC501开始导通工作（见图十六），强行拉低Q501基极电位，Q501导通。
图十六、VS高压开启电路
PFC-VCC通过Q501的E-C、限流电阻R524送入U501第1脚，为U501提供工作电压。
400V的PFC电压通过R501、R502、R503、R504、R505与R506分压后，通过R525送入U501第3脚欠压检测输入端。
U501开始震荡工作，从U501第5、7脚分别输出相位相同极性相反的驱动脉冲波形，通过灌流电路驱动Q502、Q503开始交替工作。
正半周来临时，Q502导通，Q503截止，400V电压流过Q502的D-S极、T501的7-2绕组，对C513进行充电。
负半周来临时，Q503导通，Q502截止，C513通过T501的2-7绕组、Q503的D-S极形成放电回路（见图十七）。
图十七、VS/VA形成电路
Q502和Q503轮流导通工作，在开关变压器T501的次级感应的电压经D420，D421
桥式整流，C420滤波后得到VS电压（见图十八）。
图十八、VS输出
开关变压器T501的次级感应的电压经D401全波整流，C406滤波后送入由Q401、
Q402、D402、ZD401、RV406等组成的稳压调整电路，经过调整后得到VA电压（见图十九）。
图十九、VA输出部分
该电源输出功率比较大，所以采用推挽形式的电路（也称为半桥电路）。
其特点是工作期间开关变压器T501的初级始终有正反交替的电流流过，次级绕组在正负两个半周都有幅度相同的输出电压，所以VS用了桥式整流电路，这种结构也有利于提高电源的工作效率。
由R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426、C425、R421、R432、R433、R427、C424、C426、Z401等组成的反馈检测网络通过PC502隔离控制U502第2脚达到VS/VA稳定输出的目的。
VS电压经过R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426电阻分压后加到精密电压比较器Z401（TL431）R端，当某种原因导致VS电压升高时，Z401导通增强，光耦（PC501）内部发光二极管导通电流增大，光敏三极管随之导通增强，反馈到U502第2脚的电压降低，改变内部振荡器的振荡频率，促使MOS管Q502、Q503导通时间缩短，开关变压器T501传送的能量减少，VS电压降低，反之亦然。
如此不断调整，达到稳压输出的目的（见图二十）。
图二十、VS取样反馈
6、保护电路
A、交流输入检测
220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V（220V*0.45=99V）左右的直流电压经过D602隔离，通过R602、R604、R605、R606、R607、R608、R609、R610、R611、R612、R613与R614分压送入Q605基极，当市电高于250V以上时，Q605导通，强行拉低Q602基极电位，Q602随即导通，PC602的1-2脚得到工作电压，开始导通工作；
Vdd电压通过R673、PC602的3-4脚、R624为Q606基极提供偏置电压，Q606导通，强行把U601第12脚拉入低电位（见图二十一）。
图二十一、交流输入检测
B、各路输出电压检测
由R639、R640组成的5VSTB保护检测通过R649送入U601第9脚；
由R666、R667组成的5V保护检测通过R650送入U601第8脚；
由R635、R636组成的15V保护检测通过R652送入U601第7脚；
由R648、R641、R642组成的VA保护检测通过R653送入U601第6脚；
由R646、R647、R643、R644、R645组成的VS保护检测通过R651送入U601第5脚。
当CPU检测到交流输入检测、5VSTB、5VC、D15V、VA、VS任意一路电压异常时，U601内部锁死，第1、18、20脚发出保护指令，切断PFC、低压产生电路、VS/VA电源，从而达到保护的目的（见图二十二）。
图二十二、保护检测控制
脚位
功能
描述
电压（V）
脚位
功能
功能描述
电压（V）
1
RELAY_ONOFF
继电器控制
4.64
11
VCC
供电
4.68
2
15V_ONOFF
D15V开启
4.64
12
ACD_IN
交流检测输入
2.24
3
D5V_ONOFF
D5V开启
4.64
13
Vs_ON
VS高压开启信号输入
5.21
4
STBY_ONOFF
待机控制
4.64
14
RESET
复位
4.68
5
Vs_sense
VS检测输入
1.03
15
PS_ON/SOS
开待机控制
0
6
Va_sense
VA检测输入
1.13
16
PFC_ONOFF
空脚
4.67
7
15V_sense
15V检测输入
1.18
17
RELAY-SIG
继电器检测输出
0
8
5V_sense
5V检测输入
1.20
18
PFC_ONOFF
PFC开启指令
4.65
9
5Vs_sense
待机5V检测输入
1.20
19
ACD_OUT
交流检测信号输出
4.64
10
GND
地
0
20
HV_ONOFF
VS/VA高压开启指令
4.64
表四、电源管理芯片引脚功能及开机实测电压
C、电源管理芯片工作时序
1）、电源上电，输出5V-H电压为电源管理芯片供电。
2）、交流检测输入，U601第4脚发出待机控制指令，输出待机5V，待机5V检测送入U601。
3）、二次开机，U601第15脚PS_ON端得到低电平开机指令，U601第1脚输出继电器吸合指令，继电器吸合；U601第18脚发出PFC开启指令，PFC开始工作；U601第2脚发出D15V开启指令，D15V电路开始工作，输出15V，D15V检测信号反馈至U601第7脚；U601第3脚发出D5V开启指令，输出D5V，D5V检测信号反馈至U601第8脚。
4）、逻辑板得到D5V工作电压，开始工作，发出VS_ON高电平信号送入U601第13脚，U601第20脚发出VS/VA高压开启指令，VS/VA电路开始工作，输出VS/VA电压，VS检测信号反馈至U601第5脚；VA检测信号反馈至U601第6脚。
三、维修案例分享
1、机型：
3D42A3700iD
屏型号：
PM42H4000
故障现象：
不开机，指示灯不亮。
维修分析：
指示灯不亮，说明主板没有工作，故障范围缩小在主板和电源板，测量电源板输出电压，所有输出为0V，取下电源板单独上电，测量待机5V仍然为0V，说明电源板待机电路未工作。
检修过程：
待机电路由Z301（NCP1271）、T301、Q301等组成，首先测量Q301漏极电压310V正常，测量Z301第6脚电压为0V，测量Z301第8脚电压为310V，说明Z301工作电压丢失，断电测量Z301第6脚对地阻值，正反为27欧左右，测量外围电路，未发现异常，判断为NCP1271坏。
更换NCP1271，通电测量5VSB输出为5.3V正常。
为了检验整个电源板是否都能正常工作，把电源板PS_ON端子对地短接，VS_ON端子接D5V，VS端子与地接100W灯泡，通电测量电源板所有输出电压均正常，维修结束。
处理结果：
更换Z301（NCP1271）。
2、机型：
3D42A3700iD
屏型号：
PM42H4000
故障现象：
指示灯一亮即灭，不开机。
维修分析：
正常情况下，通电瞬间，电源板输出待机5V电压给主板提供供电，主板得到工作电压后，发出开机指令送入电源板，电源板输出所有电压，当主板得到主5V供电后，主板开始进行自检，完成自检过程后，回到待机状态。
（指示灯状态为不停闪烁然后变为红灯）。
根据故障现象分析，指示灯瞬间能亮，说明电源板待机电路已有电压输出，指示灯随即熄灭，可能是电源板低压输出端和VS/VA高压输出端未输出电压，或输出电压不正常，引起保护。
检修过程：
取下电源板上电，测量5VSB为5.3V正常，对地短接PS_ON，测量D5V为5.2V正常，测量D15V为14.98V正常；
短接VS_ON到D5V，一通电，电源板保护，所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压，VS瞬间输出206V，VA输出55V，输出电压都正常。
通电瞬间测量U601第5脚VS检测输入为1.03V正常，测量第6脚VA检测输入为0V不正常，测量R641、R642分压处为1.14V，断电测量此处与R653处的印制板连接阻值非常大，仔细观察发现印制板有断裂，为了保证可靠性，飞线连接，通电后故障排除。
处理结果：
飞线解决。
3、机型：
3D42A3700iD
屏型号：
PM42H4000
故障现象：
指示灯一亮即灭，不开机。
维修分析：
同上例
检修过程：
电源板单独上电测量5VSB为正常的5.3V，对地短接PS_ON，测量所有低压输出端都正常，短接VS_ON到D5V，一通电，电源板保护，所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压均为0V，说明VS/VA形成电路未工作，测量U501第1脚为15.02V正常，测量U501第3脚为1.2V不正常（正常为1.59
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