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液晶电视电源+逆变器组件电路原理与维修

液晶电视电源+逆变器组件电路原理与维修

松下L32C8C、L32C20C都是松下市场上占有量大的液晶电视型号,L32C8C的电源板为独立电源,,L32C20C的电源板为组合电源。

与L32C8C对比,L32C20C的电源板故障率要低得多。

该电源+逆变器组件电路由抗干扰和交流220V整流滤波电路、待机电源、PFC电路、主电源和逆变器五部分组成。

一、抗干扰和交流220V整流滤波电路

该机型抗干扰电路与常见的抗干扰电路结构相同,而交流220V整流滤波则存在较大差异,见图1。

从图1可以看出,开关电源中有两个继电器,两个桥式整流电路。

220V电源进入P板(即电源板)后分成两路:

一路经过两个电源继电器RL7101、RL7102触点开/关后,加到大电流桥堆D7102上,然后整流输出100Hz脉动电压加到PFC电路上。

继电器RL7101、RL7102的工作状态受A板输出的“TVSUBON"控制信号的控制,只有A板有"TVSUBON"控制信号(高电平约2.9V)加到P板上,使图中的Q7703导通时,继电器KL7101、RI_7102的触点才会接通,交流220V电压才能通过继电器到达大电流桥堆D7102上。

另一路直接加到小电流桥堆D7407上,整流后输出的脉动电压经12.7401限流、C7401滤波成300V电压送

 

往待机电源,见图2。

二、待机电源

待机电源电路主要由IC7401、T7401、IC7601、PC7401构成。

T7401共有3个绕组:

⑥—④脚为初级绕组,②—①脚为辅助绕组,⑦—⑩脚次级负载绕组。

IC7401内部含有振荡电路及大功率开关管,振荡电路驱动大功率开关管周期性地导通和截止。

待机电源工作过程:

IC7401的⑦、⑧脚内部含有启动电路,D7401整流、C7401滤波后的+300V电压经T7401的初级绕组加到IC7401的⑦、⑧脚,然后通过内部的恒流源向⑤脚外的电容C7404、C7406充电,电压随之慢慢上升。

当⑤脚电压上升到20V时,Ic内部的振荡电路开始工作,驱动IC内部的开关管周期性地导通和截止,在T7401的初级形成变化的磁场,然后通过T7401的互感作用将能量传送到次级绕组。

次级辅助绕组②脚产生的脉冲电压分两路:

一路经D7403整流、C7406滤波,得到的20V电压加到汇的⑤脚上,作为Ic稳定工作时的电源电压。

如果辅助绕组不能产生正的脉;中电压为VCC端补充供电,或是D7403开路,⑤脚电压就会不断地升→降→升→降,变压器T7401也会发出“吱吱”的间歇响声;另一路经D7404整流、C7407滤波,产生的20V电压送往Q770l的源极,然后通过Q7701加在IC7301上,作为IC7301的供电电压。

次级负载绕组⑦、⑧脚的脉冲电压,经D7603整流、C7601滤波得到6V电压,作为A板的待机工作电

压。

待机电源的稳压电路主要由R7603、R7604、R7605、lC7601、PC7401和IC7401的④脚内部相关电路组成。

该稳压电路的结构和工作过程与常见的稳压电路相同,不再分析。

开关管的过流保护:

流过开关管的电流过大时,会烧坏Ic内部的开关管,为此设置了过流保护电路。

IC7401的①脚既是开关管的源极,又是过流保护取样电压输入脚,内接过流保护电路。

R7403、R7404为过流取样电阻。

当开关管电流过大时,在R7403、R7404上产生的电压升高,就会触发①脚内部的过流保护电路进入工作状态,输出控制信号关闭开关管,防止烧坏IC。

图2中的R7413、D7408、D7402、R7402、C7402组成了尖峰脉;中吸收电路。

在开关管突然截止时,,T7401

初级产生的尖峰脉:

中是④脚为正、⑥脚为负,该尖峰脉冲使D7408、D7402导通,向C7402充电,同时R7402

流过电流,把尖峰电压吸收。

R7408、R7409、R7406、R7411和IC74(}1的②脚内电路组成市电稳压的前馈电路。

220V电源经过桥式整

流,但不经大电解电容滤波,以全波脉动的电压加到R7408上端,经R7409、R7406、R7411分压后,加到IC7401的前馈输入端②脚。

当市电升高时,②脚的市电取样电压也升高,②脚内的前馈控制电路就会使大功率开关管的导通宽度变窄,使开关电源输出的电压不会随市电电压的升高而升高,而是保持不变,这样做可以使开关电源对市电电压稳压范围变宽。

另外,电路中还将开关电源辅助绕组产生的20V电压经R7410后加到IC的②脚,因为变压器辅助绕组产生的20V电压也与开关变压器负载绕组输出的6V主电源成正比,因此,把辅助绕组产生的20V电压经R7410加到IC的②脚,也能够起到稳定开关电源输出电压的目的。

三、IC7201、IC7301的供电电路

该部分电路的工作状态受A板(即通常所说的信号处理板或数字板)控制。

只有A板有约2.9V的"TVSUBON"控制电压通过插座P2的⑨脚进入电源+逆变器组件板后,Q7702、PC7701、Q7701才会导通。

Q7701导通,来自待机电源的20V电压才能经Q7701的S、D极后分为两路:

一路直接加在IC7201的⑧脚,启动IC7201进入工作状态;另一路经D7312加到IC7301的②脚,启动IC7301进入工作状态。

从图3可以看出,若A板无2.9V的“TVSUBON"控制电压输出,开关电源中的主电源和PFC电路均不会启动进入工作状态。

图中Q7754的集电极输出的控制电压送往Q7703的基极,通过Q7703对电源的两个继电器进行控制,见图1。

 

四、PFC电路

PFC电路主要由IC7201(STR-A5501A)、T7201、Q7201等元件组成,见图4。

IC7201的引脚功能如下:

①脚(FB),PFC稳压反馈输入端,电压为2.3V。

PFC电路的输出电压经过电阻分压取样和误差放大后加到该脚输入;②脚;①脚输入的误差电压经IC内的放大器放大后从该脚输出,在该脚到地间外接补偿电容,以提高稳压环路的稳定性,电压为2V;③脚乘法器输入端,市电经桥式整流后的全波脉动电压由此脚输入,控制开关管的导通宽度,以稳定PFC的输出电压,该脚输入的是脉动电压,波峰是2.2VP,波底是1.2VP,周期是lOms;④脚:

开关管电流检测输入端,当开关管过流时,该脚的输入电压升高,内部的过流保护电路动作,限制开关管的导通宽度,达到防止过流损坏开关管。

该脚输入的是一个峰值为O.3VP的脉冲,周期2ms;⑤脚变压器过零点检测端。

当变压器的电流下降到零时,反馈到该脚的电压最低,由此过零电压开启开关管的再次导通。

该脚输入的波形是方波,波峰是7VP,波谷是OV;⑥脚为接地脚;⑦脚开关管驱动脉冲输出端:

输出正的驱动脉冲,波峰20VP,波谷是OV,周期是2μS;⑧脚为IC的供电脚,来自待机电源提供的18V供电。

IC720l是PFC电路的驱动控制IC,T7201是PFC电路中的储能变压器,Q7201是PFC电路中的开关管。

PFC电路的工作过程:

IC7201、IC7301的供电电路工作,待机电源输出的20V电压经Q7701加到IC7201

的⑧脚后,集成块内部电路开始工作,产生的振荡脉冲信号经内部电路处理和放大后,从⑦脚输出驱动脉冲加

到Q7201的G极。

使Q7201工作在开关状态。

Q7201导通时,市电整流桥流出的电流经T7201的③脚→①脚,Q7201的D极→5极→R216、R217→地→市电整流桥的负极,在T7201初级绕组产生磁能并储存在内部。

Q7201截止时,T7201初级绕组①脚产生的感应电压为正,③脚为负,①脚的正电压通过D7204向C7214充电,使C7214上的电压达到稳定的390V以上。

R7220、R7223、R7230、R7233、R7224、R7225组成PFC电路输出电压的取样电路,分得的取样电压,加到

IC7201的①脚,通过集成块内部电路的作用稳定PFC电路的输出电压。

由于PFC取样电路中的电阻阻值很大,又是贴片电阻,体积很小,电阻体下表面与电路板之间的粘胶很容易出现漏电,导致电路工作不正常,遇到

这种情况时,要把电阻从电路板上拆下来,清除粘胶,再把电阻装回原位即可。

开关管过流保护由R7216、R7217和集成块内部电路构成。

开关管Q7201的电流流过R7216、R7217这两个电阻时,会在这两个并联电阻上产生压降,其上的压降与开关管的电流成正比,开关管电流增大时,该电压

升高。

该电压经R7213加到IC的④脚电流检测输入端,当开关管的电流过大时,汇的④脚电压升高,④脚内部的过流保护电路动作,关断IC,⑦脚无驱动脉;中输出,防止损坏开关管。

五、主开关电源电路

主开关电源电路主要由IC7301、T731)l、Q7301、Q7302构成,见图5。

主开关电源工作过程:

和PFC电路一样,当待机电源输出的20V电压经Q7701、D7312加到IC7301的②脚后,集成块内部的振荡电路开始振荡,产生的振荡脉冲信号经内部电路处理后,分别从11、15脚输出驱动脉冲信号送往开关管Q7301、Q7302的G极,控制开关管的工作状态。

开关管工作后,将能量以磁能的方式储存在变压器T7301的初级,然后通过互感作用传送到T7301的次级。

Q730l位于上端称为上管,Q7302位于下端称为下管,上管的s极接下管的D极。

此种电路结构,上管与

下管是轮流交替导通的,因为如果上管、下管同时导通,会把PFC电源到地短路,瞬间烧坏上管和下管。

因此,

IC7301的11脚与15脚输出的两路驱动脉冲是反相的。

开关管Q730l、Q7302的串联中点接有LC串联谐振电路,谐振电路中的L就是变压器T7301的初级线圈,C就是电容C7312(0.0271μF/800V),,开关管工作后,从串联中点输出的脉冲电压加到LC串联谐振电路的

输入端。

LC串联谐振电路的特点是:

当加在LC串联电路上的信号电压与LC串联谐振电路自身的谐振频率相同时,就会产生串联谐振。

串联电路的优点是输入阻抗最小,电流最大(即L和c中流过的电流相等且同为最大),L和C上的电压最高(比串联电路两端的总电压还高很多倍)。

本机就是利用LC串联谐振电路的特点实现电源输出电压稳定的。

在本机的开关电源中,当变压器T7301的初级电感与C7312发生串联谐振时,变压器初级流过的电流最大,变压器初级线圈两端的电压最高,此时能在变压器次级获得最高的输出电压和最大的输出电流。

稍微改变IC7301输出的驱动脉冲频率,使加在LC串联谐振电路两端的交流电压频率随之同步改变,LC串联电路就会稍偏离谐振频率,变压器次级输出的电压和电流就会随之同步变化。

因此,连续改变IC7301输出的驱动脉冲频率。

就会连续改变LC串联谐振电路偏离串联谐振点的频率,使变压器次级输出的电压和电流得到调节,达到调节开关电源输出电压高低的目的。

图5中的R7506、R7507、R7508、IC7501、PC7301和IC731)l的③脚内部电路组成主电源的稳压电路,该

稳压电路通过对主电源输出的12V电压的取样、放大等处理后,从IC730l的②脚输入反映输出电压变化的误差信号,该误差信号经集成块内部电路处理后去控制振荡器的振荡频率,使IC7301的11、16脚输出驱动脉冲

信号频率随输出电压变化,最终实现输出电压稳定。

主电源工作后,T7301次级15、16脚输出的脉冲信号经D7504整流、C7508滤波后,得到12V电压;⑨脚

输出的脉冲信号经D7501整流、C7502、C7517滤波后,得到17V电压;11、12脚输出的脉冲信号经D7503整

流、C7503滤波后,得到32V电压。

主电源中,IC7301的①脚外接元件组成主电源中开关管供电输入电压的检测电路。

来自PFC电路的390V电压经R7303、R7305后分为两路:

一路经R7306;R7307分压后得到约2V电压加到IC7301的①脚;另一路经四只稳压管D7308、D7309、D7310、D7311和电阻R73㈠加到Q7303的基极。

正常情况下,由于Q7303基极上的电压低于导通电压,故Q7303截止,当PFC电压异常升高时,Q7303就会因基极电压上升而饱和导通,使1C7301的①脚电压下降到0V,然后通过其内部电路使IC7301进入保护状态,以防止PFC电压过高损坏主电源。

Q7752、Q7753、Q7751、Q7750等元件组成32V过压保护电路,见图6。

主电源输出的32V电源电压,为灯管的逆变电路供电。

如果32V电源过高,就会损坏逆变电路和灯管,因此设计了如图‘所示的32V电源过压保护电路。

该电路以待机6V为电源供电。

32V电源电压经稳压二极管D7752、D7751和电阻R7758加到Q7753的基极。

32V电源电压正常时,Q7753、Q7751、Q7750截止,对主板来的电源开"TV-SUB-ON”高电平指令控制电路Q7702的工作状态没有影口向,电路正常工作;当32V电源电压过高时,D7752、D7751击穿导通→Q7753、Q7752导通,Q7753进一步导通,Q7751、Q7750导通,Q7750导通后将把来自主板的开机高电平下拉到低电平,BWT主电源和PFC电路的驱动集成块IC7301、1C7201的供电被切断停止工作外,电源中的两个继电器的触点也自动断开,从而使PFC电路和主电源停止工作,有效防止了逆变电路过压损坏。

IC7301(SSC-9512)为驱动脉冲形成电路,各脚功能如下:

①脚为电压检测输入端,用于检测开关电源的输入电压是否正常当该脚电压低于1.16V时IC停止工作,高于1.42V时IC正常工作;②脚为IC的VCC供电端,内部有启动电路、稳压电路、偏压电路、过压保护电路、当VCC超过28V时,IC内部的电路就会进入过压保护,IC停止工作,大于11V时IC正常工作,小于9.8V时IC停止工作,正常供电是18V;③脚为稳压反馈输入端,正常稳压时在3V左右、当开关电源过流或过载时,经过稳压反馈③脚的电压会升高,当升到高于7V时,就会引发IC内部过载保护;④脚为地;⑤脚为软启动电容引脚、在IC刚开始工作时让开关电源输出电压从低慢慢升高,防止突然升高对电路冲击大大;⑥脚为过流检测输入端当⑥脚电压上升超过1.52V时,开关电源的工作频率上升,使输出电压下降,消除过流正常工作时⑥脚电压为0.5V;⑦脚为谐振电流检测输入端,用于确保开关电源工作在谐振状态只有工作在谐振状态,才能保证开关管在零电压时开启,在零电流时关断,此时开关电源的效率才最高,开关管的耗损才最低;⑧脚为谐振电压检测输入端,把LC串联振荡电路输入端的电压,即Q7301、Q7302的中点电压经过c7315、c7316加到IC的⑧脚,用于自动调整上管和下管的死区时间,以使上管和下管在VDS电压为零时开启,负载电流为零时关断,这样做到损耗最小。

当⑧脚电压大于4.9V时开启上管,小于1.7V时开启下管;⑨脚为IC内部稳压电路输出端,输出稳定的loV电压;⑩脚为地;11脚为低端驱动脉冲输出;12脚:

空;⑩脚为上管Q73111偏置自举升压电路,当下管Q7302导通时,IC7301⑨脚的10V电源电压经过D7302、R7301、C7308、Q73112的D极→S极→地,上述电路给C7308充得10V电压.当07301导通,Q7302截止时,两管的中点电压上升,但IC的13脚电压始终比14脚高10V,13脚得到的自举偏压作为IC内部上管驱动脉冲产生电路的电源电压,这使15脚输出的上管驱动脉冲可以比14脚高10V,也就是Q7301R的G极的脉冲幅度比Q7301的S极高10V,这就足可以保证上管Q7301进入饱和导通状态;14脚为上下两管的连接中点;15脚为上管驱动脉冲输出端。

六、逆变电路

逆变电路主要由两块IC组成:

以IC7800(STR-H3475)为主组成的电路为逆变脉;中形成电路,以1C7801(STR-H7214)为主组成的电路为逆变驱动电路。

这两块IC的VCC供电是12V,逆变高压变压器共四只(并联),驱动逆变高压变压器是由四个大功率管Q7801-Q7804组成的全桥驱动电路,四大功率管的供电是来自电源板的32V电源。

1.逆变脉冲形成电路

电路结构见图7。

图中的IC7800为逆变脉冲形成专用集成块,内置振荡、过压、过流保护等电路,工作频

率为50kHz。

工作过程:

电源板送来的12V电源,加到IC7800的③脚VCC端,A板来的高电平指令加到①脚,A板送来的灯管亮度调节PWM波加到13脚,这三个条件满足后IC开始工作,从④脚和⑤脚输出一对互为反相的12VP的驱动脉冲,去驱动后面的功率电路。

IC内部有5V稳压电路,从⑦脚输出稳定的5V电压,经R7902设定逆变电路启动时的工作频率。

灯管启动时需要逆变电路输出比正常工作时高得多的逆变高压加到灯管上,否则灯管不能启辉。

2.逆变驱动电路

电路结构见图8。

该部分电路的作用主要是对逆变脉冲形成电路输出的脉冲信号进行放大,以满足后面

IC7800(STR-H3475):

①脚:

IC工作与停止的控制端,正常工作时电压为2。

6V。

只要该脚电压大于2V,IC就能进入工作状态;②脚:

报警(故障报警)输出端,送往A板的CPU,进行保护关机。

正常工作时电压为0V,保护时电压为5V;③脚:

供电脚,12V。

大于9V时IC开始工作,低于8.4V时停止工作;④脚:

N沟道MOS管驱动输出1,输出的驱动脉冲幅度12VP,,周期8ms,正方波的最大占空比45%;⑤脚:

N沟道MOS管驱动输出2,输出的驱动脉冲幅度12Vp,周期8ms,正方波的最大占空比45%;⑥脚:

接地;⑦脚:

IC内部稳压输出脚,标准值5V;⑧脚:

逆变工作频率设置外接电阻引脚,标准值3V;⑨脚:

逆变工作频率设置外接电容引脚,该脚到地是一个3.3Vp-p的三角波,波峰是3.8V,波谷是o.8V;⑩脚:

逆变启动时振荡频率设置外接电阻引脚,5V;11脚:

软启动外接电容端子,到地接有软启动电容C7819,在通电启动时让逆变电路输出的高压从低到高逐渐升高,防止逆变高压突然升高造成高压冲击,损坏零件,5V;12脚:

调制脉冲频率设置外接电容引脚,2Vp-p,三角波,波峰是2.7V,波谷是o.7V,到地接有C7817,用于设置逆变输出高压脉冲的占空比;13脚:

灯管亮度调节PWM波输入端,4Vp脉冲;14脚:

IC内FB稳压误差放大器基准电压引脚,外接5V固定电压;15脚:

灯管电流检测输入端,正常工作时0.55V。

当该脚电压升高到2.1V时,进入钳位保护状态;16脚:

IC内部FB稳压反债放大器输出端,在此脚外接补偿电容,1.8Vp脉冲。

该脚的钳位电压是O.5V;17脚:

灯管过压检测输入端,0.6V。

当该脚电压大于2V时,IC内部进入保护状态;18脚:

保护锁定定时电容引脚,OV。

当该脚电压大于3V时,进入保护锁存状态。

到地接有C7815,用于设定保护启动后的闭锁时间长度;19脚:

差动保护高端输入,3.4VP正锯齿波输入。

该脚应低于3V,大于IV;20脚:

差动保护低端输入,2.2Vp脉冲。

功率放大电路的要求。

工作过程:

来自逆变脉形成电路的脉冲信号从IC7801的②、⑥脚输入,放大后从①、⑦、13、⑨脚输出,然后分别送往由Q7801—Q7804组成的全桥功率放大器进行功率放大。

需要说明的是,IC7801在电路中只不过相当于普通CRT彩电中的行激励电路,其输入信号的频率是不变的,变化的是信号的幅度。

正常情况下,只要其供电电压正常,有正常的脉冲信号输入,就应当有正常的

脉:

中信号输出。

3.变压器的全桥驱动电路(功率放大器)

电路结构见图9。

1C7801的①脚输出LDRV1,驱动全桥管的Q7804;⑦脚输出LDRV2,驱动全桥管的Q7803;⑩脚输出HDlkVl,驱动全桥的Q7802,⑨脚输出HDRV2,驱动全桥的Q7801。

图10给出了全桥4个大功率管的驱动信号时序图。

4个大功率管组成的全桥输出电路,在对角方向的两个管子是同时导通的,以构成电流通路。

比如开关管Q7801、Q7804同时导通时,Q7802与Q7803截止;而当Q7802与Q7803导通时,Q7801与Q7804截止。

如果Q780l与Q7803同时导通,就会把Q780l的D极32V电源短路到地,将瞬间过流烧坏Q780l与Q7803。

如果Q7802与Q7804同时导通,也是一样的道理。

仔细分析下面的4路驱动波形,可以发现该驱动波形的时序可以确保全桥的4个大功率管,只有对角线方面的两个大功率管同时导通。

只有这样,才可以把全桥4个管子输出的电压加到高压变压器的初级两端。

IC7801(STR-H7214)是一块专用高压驱动IC:

①脚:

低边N沟道大功率管驱动输出,12Vv脉冲;②脚:

驱动输入端,来自IC7800,正常工作时4Vl,脉冲,需要大于3Vp,才能工作;③脚:

电源输入脚,正常供电是12V,最高不能超过16V、大于7V时IC开始工作,小于6.5V时IC停止工作,IC工作时电源电流是5mA;④脚:

接地;⑤脚:

空脚;⑥脚:

驱动输入脚,来自IC7800:

正常工作时4V”脉;中,需要大于3V,,才能工作;⑦脚:

低边N。

沟道大功率管驱动输出,12Vi,;⑧脚:

由4个大功率管组成的全桥输出左端,30Vp脉冲;⑨脚:

高边大功率管驱动输出2.40Vp脉冲;⑩脚:

高边大功率管的自举升压偏置电源,42Vp脉冲;11脚:

死区时间设定端。

上管和下管同时截止时称为“死区”,死区能够避免上、下管同时导通,能够降低大功率全桥中4个大功率管的损耗,0V;12脚:

高边大功率管自举升高偏置电路,42Vp脉冲;13脚:

高边大功率管驱动输出,42Vp脉冲;14脚:

由4个大功率组成的全桥电路的输出端,1.30Vp脉冲。

全桥电路的4个大功率管子,有两个下管Q7803、Q7804,有两个上管Q780l、Q7802,两个下管的S极接地,因此给两个下管的G极加到地为12v的驱动脉冲即可,但两个上管则不同,两个上管的s极接在两个下管的D极上,在正常工作时两个下管的D极有32V的脉冲,要想让两个上管正常工作,加在两个上管C极的驱动脉冲要比32V脉冲高出12V才行,这样一来需要加在两个上管G极的驱动脉:

中幅度是44V,但IC780l的供电是12V,因此设计了自举升压电路。

图8中的D7805、C7827组成一套自举升压电路为Q7802升压。

D7806、C7828组成另一套自举升压电路为Q7801升压。

12v电源加在D7805、D7806的正极,当下管Q7804导通时,12V电源对C7827充电,充电通路是:

12V正极→D7805→C7827→Q7804→地,给C7827充上12V电压。

当Q7804截止、Q7802导通时,Q7802的S极电压为32V,这个32V电压与C7827上充有的12V电压串联相加为44V,加在IC7801的12脚(VB1端),为IC内高端驱动电路l(HDRVl)供电,确保1C7801的⑩脚输出的驱动脉冲可以高达44Vp,这就确保了加在上管Q7802G极的驱动脉冲幅度始终比S极高12V,满足大功率MOS管对G-S极间驱动脉冲幅度12V的要求。

同理,D7806、C7828组成的自举升压电路,升压得到的44V脉冲电压,加在IC7801的⑩脚(VB2端),确保IC7801的⑨脚输出的驱动脉冲到地幅度可以高达44Vp。

电路正常工作时,斗个大功率管两两串联,两

个串联的中点电压即是全桥驱动的输出端,两个中点到地的电压是变化的,有时是高电平32Vp,有时是低电平0V。

而自举升压电路得到的自举电压,是骑在中点电压之上的,与中点电压的关系是水涨船高的关系,但始终比中点电压高12V。

因此,实际测量波形时,会发现IC7801的VBI和VB2脚电压波形与四个大功率管的两个中点电压波形相同但电位高12V。

4个大功率管的两个中点电压在任何时候都是互为反相的,当右边的中点输出高电平时,左边的中点肯定输出低电平

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