液晶电视开关电源原理解说

1、第四讲 液晶电视机的开关稳压电源液晶电视机的开关稳压电源其组成都是由进线滤波器、功率因素校正(PFC电路、DC/DC 变换电路三大部分组成,本节以32寸液晶电视机电源E239218为例介绍:一、 主要技术指标1、输入交流电压范围:90250V2、输入交流电压频谱率:4763Hz3、输出电压:见表3-4-1表3-4-1 输出电压表电压种类 调整率 最小电流 最大电流 顶点电流 噪声+纹波(峰峰值+24V ±10%0.3A 6A 8A 240mVp-p+12V±5%0.2A 4A 5A 120mVp-p+5Vsb ±5%0.01A 2A 2.5A50mVp-p4、输出

2、功率:202 W5、待机时最大输入功率:1W6、效率:输入交流电压为90V 时,大于81%;输入交流电压为220V 时,大于86%。7、工作环境:-10+50ºC并具有全电压范围输入,输出过压保护,输出过流保护,短路保护功能,整机过温保护,保护功能复位等功能。二、 稳压电源的组成该开关稳压电源的组成见图3-4-1。输出电压是三组电压:5V、12V、24V;输入是电视机板送来的开关机信号(on/off。其中5V 是作为待机电源,也就是说,电视机遥控关机后此电压应仍然存在,以保证电视机板的CPU 加电,否则无法遥控开机。12V 是电视机板和屏数字处理板的电源。24V 是背光灯的逆变器电源

3、。因此从图中可见,5V 是单独的DC/DC 变换器,有专用的PWM 控制芯片(TS3843,确保关机后仍然存在。24V、12V 因是工作电源,消耗功率大,其DC/DC 变换的输入电源是PFC 电路输出的400V 直流电压,pwm 控制芯片与PFC 的控制芯片是同一个即TDA16888。保护功能完善,对输出电压有过压过流保护,所用芯片有欠压、过压过流、过热保护功能。h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p 图3-4-1 32寸液晶电视机电源组成框图三、 芯片介绍1、PWM控制IC-TS3843它是离线式DC/DC变换控制器。离线式开关变换器(off-line

4、swiching converter,所说离线并不是变换器与市电线路无关的意思,只是变换器中因有高频变压器隔离,故称离线。其封装和引脚功能如下图3-4-2 TS3843封装顶视图表3-4-2 TS3843引脚功能表脚号.F U N C T I O N功能1C o m p e n s a t i o n电压补偿2Vo l t a g e F e e d b a c k电压反馈3C u r r e n t S e n s e输出电流检测4RT/C T振荡器频率设定5G n d地6O u t p u t P W M控制电压输出http:/zgjdwx.5d6d.co/bbs.php7 V c c I

5、 C 电源图3-4-3 TS3843内部框图8 V r e f基准电压芯片的工作原理如下:输出电压若偏高或偏低,通过2脚输入,经误差放大器放大后通过分压限幅电路,加到电流检测比较器的同相输入端,反相端是通过Q1的电流在Rs 上的压降,其输出幅度大小控制PWM锁存器的转换时刻,达到PWM 锁存器输出的脉冲宽度改变,通过或门输出。或门的作用是:振荡器输入是使频率一致,欠压锁存器(UVLO是控制或门的的开启与关闭,当芯片工作电压Vcc 低于7.6V 时关门,6脚无输出;高于8.4V 时开启,6脚有输出。2、PFC 控制和PWM 控制的二合一IC-TDA16888 图3-4-5 P-DSO-20-1

6、封装顶视图h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p1TDA16888封装表3-4-3 TDA16888管脚功能表脚号 符号 中译管脚功能 注释1 PFC I AC交流检测信号电压 整流器输出的100HZ 信号2 V REF7.5V 参考电压 3 PFC CC PFC 电流环路补偿4 PFC CS PFC 电流检测输入 PFC 的电流检测信号输入5 GND S 电流检测接地端6 PFC CL FPC 电流限制传感输入7 GND 地8 PFC OUTPFC 驱动器输出控制PFC 开关管通断即是否工作 9 V CC电源电压 兼输出电路过压过流保护取样及开待机控制1

7、0 PWM OUT PWM 驱动器输出 控制PWM 开关管通断使输出电压稳定11 PWM CS PWM 电流传感 PWM 电路过流保护采样输入端12 SYNC 振荡器同步化输入空脚13 PWM SS PWM 软启动 外接电容14 PWM IN PWM 输出电压传感输入稳压信号输入端15 PWM RMP PWM 斜坡电压 外接电容16 ROSC 振荡器频率建立 由外接电阻设定频率17 PFC FB PFC 电压环路反馈 18 PFC VC PFC 电压环路补偿 19 PFC VS PFC 输出电压传感输入PFC 电路过电压欠电压保护取样20AUX VS辅助电源电压传感2TDA16888介绍是PF

8、C 和PWM 二合一的单片IC。PFC 采用平均电流和电压传感双环控制,前延触发调制脉冲最大占空比为94%. PWM 是后延触发,为防止脉冲变压器饱和,最大占空比限止在50%内。PFC 和PWM 在相同的频率上工作,在内部保持同步,其工作频率范围是在15KHZ200KHZ,可由其(16脚的外接电阻设定。 保护功能分两部分:一部分是热地电路的保护。输入端PFC 电路过电压保护,欠电压监测,IC 电源欠电压闭锁(11V-14V、是通过9脚的电压采样,芯片内部电源控制电路实行。11脚的PWM 电路的过流保护采样,控制PWM 输出关闭的保护另一部分是冷地电路即输出电路过压过流的保护,开待机控制,是通过

9、9脚电压进行的。 +24V、+12V 的电压调整,是通过PWM 的14脚进行。一般PFC 采用升压的办法是因为在相同输出功率的条件下,通过PFC 电路的电流可以成正比减小。PFC 输入电路在交流电源电压90V270V 内可正常工作,使该开关电源在工频电压是110V 的国家也能正常工作。 3内部框图介绍内部框图见图3-4-6,TDA16888由PF C 和PWM控制器两部分组成。PFC 控制器主要包含有电压误h tt p:/zg jd wx .5d6d .co m/bb s.p h p差放大器(OP1、乘法器、电流放大器(OP2、比较器(C1C3、运算跨导放大器(OTA1OTA3、触发器(FF1

10、和 PFC 输出驱动器等电路。PWM部分主要包括振荡器(与 PFC 共用、比较器(C4C10、触发器(FF2和PWM图腾柱(脉冲的上升和下降沿很陡,是近理想的矩形栅极驱动器等单元电路。此外,TDA16888 还内置 7.5V 的精密带隙基准、欠电压锁定(UVLO和电源控制电路。TDA16888控制器可以在连续或断续方式下工作,采用平均电流和电压传感双环控制及前沿触发宽度调制,最大占空比为 94%。改进的电流型控制PWM电路可用作设计正向或回扫式变换器。为防止变压器饱和、后沿触发的PWM最大占空比限制在 50%。PFC 和PWM控制器在内部保持同步,在相同的频率上工作,固定频率范围从 15kHz

11、 直至 200kHz。PFC 与PWM均采用快速软开关图腾柱栅极驱动(IA。TDA16888 启动电源电流典型值为 50A,静态工作 电流仅 15mA,具有低待机功耗。监视和保护特征主要包括 PFC 直流输出过电压和欠电压监测、峰值电流限制和 IC 电源欠电压闭锁等。TDA16888 可用作设计适用于世界各国AC线路、输入电压从 90V 到 270V 的高品质离线开关电(SMPS,满足国际标准关于 A C 输入电流的谐波限量要求,实现高于 0.99 的线路功率因数,并具有低成本、低损耗和高可靠等优点。图3-4-6 TDA16888内部结构框图3、双运放IC-LM393 LM393是双运算放大器

12、,其电源工作电压的范围很宽,单电源是2-36V,双电源供电是1-18V。其引脚如图3-4-7。h tt p:/zg jd wx .5d6d.co m/bb s.p h p图3-4-7 LM393引脚图 四、液晶开关稳压电源的工作原理 1、待机电源部分 当电源接入交流 220V 市电后，交流电通过进线滤波器（原理上节已分析）经桥式整流 器和 LC 组成的高频滤波器变为 100HZ 的脉动直流，经电阻 R80A-D 与 U2 内部电路分压后，给 U2 送入启动电源，U2 开始工作，其 6 脚送出驱动信号使功率开关管 MOSFET 开始工作，通 过高频变压器 T1 和对应的整流管整流后，送出如下电源

13、： 1）T1 线组 4 经 D4 整流后，给 U2（TS3843）送入工作电源。 2）T1 绕组 7 经 D23、D24 整流后，给电视板送出待机电源 5Vsb。 3）T1 绕组 8 经 D8 整流后，提供本电源板使用的待机辅助电源 30Vsb 4）T1 绕组 5 经 D5 整流,Q14 稳压，产生 TDA16888 的工作电源 Vcc1 2、工作电源（12V、24V）部分 当电视机送入高电平开机信号（on/off）后，Q13 导通，光耦 U5 工作，Q11 导通，使 Vcc1 产生 Vcc2，送入 TDA16888 的 9 脚，使芯片内 PFC 控制电路工作，8 脚输出 PFC 驱动信 号，

14、功率开关管 Q1、Q2 工作，经升压电感 L1 和升压二极管 D1 后，输出 400V 直流电压。 PWM 控制电路经软起动时间过渡后，10 脚输出 PWM 驱动信号，功率开关管 Q5Q6 工作， 经高频变压器 T2 耦合，整流滤波后，输出 24V、12V 电压。稳压调整取自 24V 电源，通过 U11 误差放大， 光耦 U4 隔离， 送入 TDA16888 的 14 脚， 调整 10 脚输出的驱动脉冲信号宽度， 以此来稳定输出电压。 2、 保护电路 1） TDA16888 本身自带的保护功能有： 其 19 脚的输入电压（PFCR 的分压）过高就过压保护，过低是欠压保护，立即关闭 PFC 和

15、PWM 的栅极驱动。 其 11 脚是 PWM 的工作电流取样，即 R2 上的压降，若过大立即关闭 PWM 的栅极驱动。 其 6 脚上电压取自 PFC 的开关管的工作电流，即 R1 上的压降，若过大立即关闭 PFC 的栅极驱动。 2） 输出电压的保护 12V、24V 的过流保护信号分别取自 MR2 和 MR1 上的压降，加到 U7（双运放）的同相 输入端，其运放的反相输入端是 U9 和 U10 提供的基准电压。过流时，运放输出高电平，使 Q7、Q8 饱和导通接地，光耦 U5 输入也跟着接地而截止， Q11 将断开 TDA 16888 的工作电源 Vcc2，PFC 与 PWM 电路都不工作，无 12V 和 24V 电压输出。 12V、24V 的过压保护：分别来自 ZD4 与 D18 串联，ZD3 与 D19 串联结点的过压保护信 号，加到运放 U8B 的反相端，当大于设定值，运放输出高电平，使 Q12、Q15 饱和导通接地， 光耦 U5 输入也跟着接地而截止， Q11 将断开 TDA 16888 的工作电源 Vcc2，PFC 与 PWM 电路 ht tp :/ /z