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文档简介
1、776H 电源原理与维修能特点JSK4260-050 是海尔平板电视普遍采用的一款电源板,拥有 24V、16.5V、12V、5V 共四路输出,该电源板有以下特点:1、高安全性2、保护齐全3、电路简单4、性价比高 电源板型号定义:JSK4260050晶辰4 路输出厂家代码功率为 260W适用机型:L40R1,LU42R1,L42R1A,LR42T1,LU40R1(AX68),L52A18-AKD,LU42K1,LU42W1,L40A11- AK,LU52W1,LU37T1,LU52T1,LD42W1,LU42T1,L37A8A-A1,LK42K1,L42A8A-A1,LU40K1, LK40K1
2、二、工作原理及维修1、电源板原理框图VDCAC 输入IC124VABPFC(L6562)开待机IC2CD12VL659916.5VON/OFFABCD过压、过流保护B05655V_STBVDCPFC 电路EMI 整流滤波2、主要集成电路功能简介L6562D:PFC 前置调节器,ST 公司生产L6599:主电源 IC,ST 公司开发的一款高性能固定脉宽电流模式器,工作频率最高可达 500KHz,具有管脚少,电路设计简便等优点。ICE3B0565:负电源 IC,英飞凌公司生产,具有性能稳定,设计简洁等优点。LM393:双路差分比较器3、电源板工作原理JSK4260-050 由EMI 输入、副电源电
3、路、PFC 功率因素补偿电路、主电源电路、开待机电路、保护电路 6 大部分组成。EMI 输入电路:开关电源是把工频交流整流为直流后,通过振荡电路变为高频交流,再整流为直流的一种电源,这种工作模式会产生很大的射频干扰。干扰信号会经过供电线路辐射出去,严重时会影响到线路中其它电子设备的正常工作。要想使其得到更广泛的应用,满足电磁兼容性的有关指标,就需要有效地抑制开关电源的干扰,因此在电源输入电路中增加了 EMI 滤波电路,如下图所示:从结构上很容易看出,该电路实际是一低通滤波器,LF1、LF2、LF3为共模扼流线圈,它是绕在同一磁环上的三组的线圈,圈数相同,绕向相反,在磁环中产生的磁通相互抵消,磁
4、芯饱和,主要抑制共模干扰,电感值越大对低频干扰滤除效果越好。增加这样的滤波电感对消除共模干扰的能力有很大提高。CY3、CY4、CY5、CY6为共模电容,主要抑制差模干扰,即火线和零线分别与地之间的干扰。电容值越大对低频干扰抑制效果越好,CX1、CX3为差模电容,主要抑制共模干扰,即抑制火线和零线之间的干扰。电容值越大对低频干扰抑制效果越好。R2、R3、R4、R5 对该电路中的电容起泄的电荷,防止带电损坏元件或对人造成电击。放作用,在关机后迅速泄放CX1、CX3中副电源工作原理:待机电路的器件为英飞凌公司生产的ICE3B0565,内部集成了自激振荡、稳压控制、保护电路、开关MOS管等器件,由于集
5、成度比较高,所需原件很少,该集成电路引脚功能如下:NCDrainVCCNC3128SoftsGNDCSFBICE3B0565内部框图副电源不受开关机, 当AC220V 接通后, 通过整流桥堆得到+300V 直流电压VDC,VDC通过保险电阻FB2送至开关变压器T2的初级绕组4脚,由开关变压器5脚引出,接电源模块IC6第5脚后分,一路到MOS管漏极,此时MOS管源漏极间阻值接近无穷大,开关变压器初级绕组无电流通过,另一路经过分压对IC6第1脚外接电容C36进行充电,4675脉宽调整过流保护单元软启动振荡电路启动供电电源管理序号名称功能工作电压备注1Softs软启动4.3V2FB回授3.6V3CS
6、电流检测0.02V4Drain高压输入端400V5Drain高压输入端400V6N.C空脚7VCC供电电压14V8GND地0V当C36两端电压达到4.3V时,IC6内部振荡电路开始工作,输出PWM驱动信号到MOS管栅极,此时MOS管工作在开关状态,源漏极导通时间受内部脉宽调整电路,开关变压器初级绕组有交流电流通过,次级绕组产生感应电压,开关变压器2脚输出电压经过D16整流后,给IC6第7脚提供14V供电,此时软启动电路停止工作,IC6转为正常工作模式;稳压过程:当+5V输出电压升高时,经过RS41、RS42分压得到的电压也会升高,ICS2导通变深,光耦IC5第3、4脚阻值变小,IC6第2脚电压
7、下降,内部脉宽电路输出PWM变宽,导致+5V输出下降,反之过程则相反;IC6第3内部也分2路,1路直接接在MOS管源极,1路进入过流保护电路,当3脚输出电流过大时R65和R78两端压降升高,此电压高于0.7V时,内部过流保护电路起动作,IC6停止工作。副电源共3组输出:+5V_STB、14V、15V。功率因素校正电路( PFC)功率因素补偿:在上世纪五十年代,已经感性负载的交流用电器电压和电流不同相而造成供电效率低下,提出了改进方法(由于感性负载的电流滞后所加电压,电压和电流的相位不同,使供电线路的负担加重,导致供电线路效率下降),这就要求在感性用电器具上并联一个电容器,用以调整该用电器具的电
8、压、电流相位特性,利用电容上电流超前电压的特性,用以补偿电感上电流滞后电压的特性,使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫做功率因素补偿 ( P F C ) 。感性负载供电回路中的电压、电流波形PFC分无源和有源两种类型,比较常用的是有源PFC,因此液晶电源板也均采取此种方案,有源PFC电路是基于功率因数IC和有源PFC电路组成一个DC-DC转换器,将该转换器放在开关电源的整流输出电路和滤波电容之间。它的工作原理和我们常见的开关电源类似,有源PFC变换器几乎全部采用升压型式,主要是在输出功率一定时有较小的输出电流,从而可减小输出电容器的容量和体积,同时也可减小升压电感元件的绕组线径。因此
9、经过有源PFC转换之后输出的电压可以达到380V-400V.晶辰JSK4260-050 PFC电路工作原理:JSK4260-050 PFC电路的元件为IC1(L6562D),该脚位功能如下:IC1的8脚有15V左右供电时,集成电路才会工作,该电压来自副电源,由待机电路的Q5进行。IC1第7脚输出PFC校正信号,由Q6进行放大送到Q1的栅极,驱动Q1工作在开关状态,当Q1导通时L1A通过300V将电能转换为磁能进行,此时电压的极性为左正右负,IC1第5脚通过L1B检测到L1A在进行磁能,另一路300V经过D8和TH1对负载供电并对C6进行充电,C6两端充电电压为300V,当Q1截止时,L1A中的
10、磁能序号名称功能工作电压备注1INV高压检测2.7V2COMP补偿不能测3MULT输入电压检测0.4V4CS电流检测不能测5ZCD退磁检测2.3V6GND地07GD驱动输出3.9V8VCC供电电压14.3V以电能形式开始此时的极性为左负右正,正极通过D9对负载进行供电并对C6进一步充电,充电电压=B+PFC约等于400V,D8反向截止,IC1第5脚检测到磁场消失时,IC1进入下一个工作周期;稳压过程:当PFC输出电压升高时,通过R17、R18、R19、R26分压得到的电压也会升高,此电压送到IC1的第1脚,在IC1内部进行比较,IC1第7脚输出的PWM信号占空比变窄,使Q1导通时间变短,L1A
11、储能下降,最后使输出降低,PFC输出电压降低时过程与此相反;保护电路:当交流供电电压高于或者低于电源板的上下限值时,会通过R71、D21、R73、D22、R22、R23反应给IC1第三脚,此时IC1便会停止工作;当Q1源漏极电流增加时,R42两端产生的压降也会随着升高,此电压反映到IC1第4脚,当超过设定值时,IC1停止工作。JSK4260-050主电源工作原理LLC谐振转换器原理:随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出了不少高效率的电路,主要为谐振型的软开关电源和 PWM型的软开关电源。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻,寄生电容和反向恢复时间越
12、来越小了,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。LLC 谐振变换器实 际上来源于不对称半桥电路,后者用调宽型(PWM),而LLC 谐振是调频型(PFM)。LLC谐振原理图LLC 谐振波形图以上分别给出了LLC谐振电路的电路图和工作波形图,电路中有2支功率MOS管(s1和s2)其工作的占空比分别为0.5;谐振电容Cs,匝数相等的中心抽头变压器Tr,Tr 的漏感Ls,激磁电感Lm,Lm 在某个时间段也是一个谐振电感,因此,在LLC 谐振变换器中的谐振元件主要由以上3 个谐振元件,即谐振电容Cs,电感Ls 和激磁电感
13、Lm;半桥全波整流二极管D1 和D2,输出电容Cf。LLC 变换器的稳态工作原理如下:1)t1,t2当t=t1 时,S2 关断,谐振电流给S1 的寄生电容放电,一直到S1 上的电压为零,然后S1 的体内管导通。此阶段 D1 导通,Lm 上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls和Cs参与谐振。2)t2,t3当t=t2 时,S1 在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;D1 继续导通,S2 及D2截止。此时Cs 和Ls参与谐振,而Lm 不参与谐振。3)t3,t4当t=t3 时,S1 仍然导通,而D1 与D2 处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时Lm,Ls和Cs 一起参与谐振。实际电路中Lm
14、>>Ls,因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。4)t4,t5当t=t4 时,S1 关断,谐振电流给S2 的寄生电容放电,一直到S2 上的电压为零,然后S2 的体内管导通。此阶段D2 导通,Lm 上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls和Cs参与谐振。5)t5,t6当t=t5时,S2 在零电压的条件下导通,Tr 原边承受反向电压;D2继续导通,而S1 和D1 截止。此时仅Cs 和Ls参与谐振,Lm 上的电压被输出电压箝位,而不参与谐振。6)t6,t7当t=t6 时,S2 仍然导通,而D1 和D2 处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时Lm,Ls 和Cs一起参与谐振。
15、实际电路中Lm>>Ls,因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。通过上面的详细分析,对 LLC 软开关型变换器的工作原理及其特性有了一定的了解,下面介绍利用该技术的开关电源工作原理。L6599 引脚功能:序号名称功能工作电压备注1Css软启动,这个脚与地之间接有一个电容,与RFmin 之间接有一个电阻。调节 软启动 的最 大振荡频率 中的固 定时 间。内 部关在每 次 关闭时对电容放电,为下次启动进行软启动准备。2V2DELAY延迟保护时间设定,延迟保护时间设定。通过电容电阻并联后到地。可调节 在过流的保护时间与去掉故障的重新恢复时间。当Isen 检测电压超过0.8
16、V,内部对电容进行 150A 恒流充 电,电容也通过电阻进行放电,平常维持在2V 左右。当电压超过 3.5V,内部关闭对电容进行 150A 恒流充电容的充电,同时 关闭振荡,停止开关工作,达到电路保护作用,当电容通过电 阻放电至0.3V时,重新工作。3cf定时电容,通过内部电流源进行充放电,确定工作的开关频率。2.3V4Rfmin最小振荡频率设定,最小振荡频率设定。提供一个2V基准电压和一个接地的电阻来设定最小振荡频率。连接电压反馈回路中的光耦器,还可以根据输出电压大小调整振荡频率。光耦器必须由 一个电阻连接,这个电压确定最大工作频率。与软启动端, 接有R-C 回路,用于启动 时的振荡频率调整
17、,达到软件启动功能,减少启动浪涌电流。1.97V5STBY待机模式, 通过回馈回来的电压与内部基准(1.25V)比较,当低于基准电压时,进行待机模式要恢复正常模式,需要高于基准 50 mV。可以通过外接电阻、接插口来设定其进行待机模式时的输出电流值。2V6ISEN电流检测,通过一个电阻或一个电容进行初级电流的无损检测。此功能不能进行单周期 ,所以需要将电压信号转化成平均电流信号。当电压值超过0.8V(可能有50 mV的回差),Pin1的软启动电容通过内部放电,则振荡频率会上升,因此限制了电源 的输出功率。0.03V7LINE欠压或过压保护,通过电阻分压结构接到AC或DC 高压端,电容是用来旁路
18、噪声干扰。当电压低于1.25V时,关闭(不锁定)IC,对软件启动电容放电。重新恢复工作,电压需 要大于1.25V。内部比较器具有15A迟滞作用。正常工作一般将此电压设在1.25-6V 之间。1.95V8DIS故障锁死,内部连接一个比较器,当电压超过1.85V时关闭IC,能耗降低到启动前的水平。不用可以直接接地。0.2V9PFC_STO PPFC关闭 ,正常时为开路,在待机时,有意关闭 PFC 器,降低 的损耗当 DELAY 电压超过2V或后面开路电压小于0.3V也会取用该功能,不使用可以开路此引脚。3.1VL6599 供电:Vsb 开关变压器T2B 绕组电压经D10 整流,Q5、Z3 稳压后输
19、出Vcc2(14V左右),供给 PFC工作电压,并通过 Q9、Z4 稳压后输出 Vcc3 (12V 左右)供给L6599 第12 脚工作电压。过流、过压、ON/OFF 信号通过光耦IC4Q5 的电压是否输出进而PFC、LLC电路是否工作来实现过压保护、过流保护、开关机功能。L6599启动:10GND地11LVG下管驱动输出,接半桥电路的下管,与地之间具有拉0.3 A min,推0.8 A min 的驱动能力。6V12VCC电源供电,主要供 IC 中的信号回路和下管驱动。有时需要接一个电容(0.1 F )到地,以获取干净的电源电压。12.8V13N.C空脚,该引脚没有内部连接,是用来高压引脚用。
20、符合安规要求(PCB 上的爬电距离)14OUT上管驱动参考199V15HVG上管驱动输出,接半桥电路的上管,与 14脚之间具有拉0.3 A min,推0.8 A min的驱动能力。内部与Pin14 之间有一个电阻确保电压不浮动。204V16VBOOT自举电压供应,与Pin14 脚用一个电容连接,具上、下管驱动特性。210V12脚加上电压后,给1脚(CSS)外接电容C27充电,此时 C13可视为短路,R57与R61并联,电阻减少,L6599 的振荡频率升高,电源功率下降, 当 C27充满电时,此时 C27可视为开路,振荡频率由R57决定,振荡频率降低,电源输出正常,由此实现变频软启动功能。同时,
21、VDC通过R7、R8、R9串联电阻及 R45分压输入 7脚(Line),R45上并联的电容用来旁路噪声干扰。 7脚(Line)电压低于 1.25V 关闭 IC,高于1.25V 低于6V 时,IC 正常工作,通过对VDC 的电压检测,实现欠压保护功能。IC完成软启动后,内部振荡器开始振荡,在 15脚(HVG) 与11脚(LVG)输出的两个占空比接近50%的脉冲, 驱动MOS管开始工作。稳压原理:次级电压通过取样电阻加在光耦(IC3)内发光管上,并与ICS1 的基准电压进行比较,ICS1 的稳压值由上偏电阻RS25或RS30和下偏电阻RS26、RS27决定,稳压值由此公式算得:Vo=RS9/RS1
22、0+1*2.5V当负载由满载转向空载时,引起输出电压上升,ICS1(TL431)R 点的电压将上升,而 R 点的电压是稳定在 2.5V的,这将引起 AK间流过的电流增大,光耦(IC3)内发光管上通过的电流增大,光耦(IC3) 内光敏管上流过的电流也增大,光耦(IC3)内光敏管相当于一个可变电阻,与 R58、R59串联起来接到4脚(RFMIN),此时光耦(IC3)内光敏管电阻变小,引起 IC振荡频率升高,使输出电压下降,反之,当负载由空载转向满载时,输出电压降低,反馈到4脚(RFMIN)导致IC振荡频率降低,调节输出电压升高,实现了稳压的目的。L6599的SCP(过流)保护当T1 次级短路时,引
23、起输出电压降低,这一电压变化通过光耦IC3反馈到L6599的4脚(RFMIN),引起L6599 振荡频率降低,由于此时光耦(IC3)内光敏管的电阻相当于开路,振荡频率大大偏离 LLC 谐振电路的谐振点,C8上的振荡电压急剧增大,通过C19、R46、,D12、D13 全波整流输入到6 脚(Isen),当 Isen>0.8V 时,2脚(Delay)对C28充电,C28 也对R54 放电, 同时IC 内部对1脚(VSS)软启动电容放电,导致工作频率上升(功率下降),2脚(Delay)反馈电压急速上升到 3.5V,内部关闭对电容充电同时关闭振荡,停止开关工作,延迟保护时间由2脚(Delay)外接
24、电阻R54(Rdelay)和外接电容C28(Cdelay)决定。Cdelay 电容上从2V 到3.5V 时的持续时间:Tmp =10*CdelayCdelay上从3.5V 放电到0.3V 的时间(从保护到重新工作的时间):TSTOP=Rdelay*Cdelay*ln(3.5/0.3) 2.5Rdelay * CdelayC28 通过R54放电到0.3V 时,L6599 会重新工作,由于2脚(Delay)不断在3.5V 和0.3V 变化,IC 在 保护与正常工作间跳动,输出也会一闪一闪的,即间隔保护模式(在次级OCP一直没有启动的情况下,才会出现这样的情况,L6599的SCP保护是不锁定的,只要其2脚(Delay)放电到0.3V 时又会重新工作。次级的OCP(过流)保护及OVP(过压)保护当
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