电视机电源电路分析与故障维修

电视机电源电路分析与故障维修第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

第一节串联型稳压电源

串联型稳压电源在黑白电视机和早期彩色电视机中应用较多,其工作原理已在电子技术课程中作过分析,这里仅简要地分析串联型稳压电源的工作过程。电路组成框图如图5-1,取样环节对输出电压Uo取样,然后与基准电压进行比较,得出的误差经放大后去调节电压调整管的导通程度,使输出电压Uo得到稳定。在36cm(14英寸)以下的黑白电视机中,输出电压Uo一般为12V,视放、显像管等所需的中、高压都是在行输出级由行逆程脉冲升压和整流滤波后供给。第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

一些大屏幕黑白电视机和某些采用串联型稳压电源的彩色电视机Uo取值较高,直接作为行、场扫描电路的电源(有利于线性),而通道等其它电路的低压电源和显像管等的高压电源也由行输出级提供。图5-1串联型稳压电源框图第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一图5-2东芝X-53P电视机稳压电源第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

图5-2为东芝X-53P机芯彩色电视机采用的串联型稳压电源,输入未稳定直流电压为130V,输出电压稳定在112V。调整管Q801采用高β的NPN型硅功率管2SC1829,故可省去推动管。Q803为比较放大器,稳压管D805产生基准电压(约6.2V),Q803基极电压由取样电路R805、R806、

R807和R851分压后馈入,调节半可变电阻R851可调整输出电压以达到112V。

电路的调节过程如下:若某种原因使输出电压Uo降低,则Q803基极电位降低,由于其发射极电位几乎不变,故Q803集电极电位上升,经D806等耦合使Q801导通程度加大,Q801管压降减小,从而补偿了Uo的减小。反之,若Uo上升,则调节结果使Uo下降。第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

R813、R801等既是Q803的集电极负载,又为Q801提供偏置,关机后C806上电荷将通过R813、

R801和R802泄放。R813、

C811、R801和C807还构成RC滤波电路,使Q801基流的纹波更小,故输出端的滤波电容C810可用较小容量(仅3.3μF)。R810与R811并联在调整管两端对其起分流作用,可降低调整管Q801的功耗。

Q804与R812、R803、R814组成过流保护电路,R812是保护电路取样电阻,负载电流在其上产生压降U812,Q804基-射极间电压Ube4=U812-U803。正常输出电流状态U812较小,Q804截止;当出现负截短路等情况时负载电流增大,U812也增大。当U812-U803

＞0.6V时Q804导通,其集电极电流通过R813、R801、R804及D806使Q801基极电位下降,则Q801集电极电流下降导致输出电压、电流下降,Q801趋向截止时就无输出,从而保护了电路。

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输出端短路时,由于过流保护电路的作用使调整管Q801电流突然减小,输出电压接近于零。这样,输入电压130V将全部加到Q801集-射极两端,流过R810、R811的电流很大,保险丝F803熔断,切断了Q801基极偏置,可防止稳压电路被损坏。由于输出端短路后无输出电压,为使Q804保持导通设置了R814支路,由它与R808、R809和D805等分压,确保Q804基极取得正向偏压。二极管D806起保护调整管的作用,避免当Q801截止时输出电容储存的电荷反向加在Q801的射-基极间,由于发射结反向耐压较低而被击穿。因此反向电压对D806反偏而使其截止,大部分电压就降在D806上,从而保护了调整管Q801

。

第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一第二节开关型稳压电源一、开关型稳压电源的分类二、开关型稳压电源的基本工作原理第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一一、开关电源的分类第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期一二、开关式稳压电源原理1．并联型开关稳压电源组成

串联型和并联型两类电路在工作原理上基本相同,电压调整范围和工作效率也大致相同。并联型电路在可靠性和安全保护方面较串联型电路要好一些,所以目前多采用并联型开关稳压电源,本书着重分析此类电路。

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图5-3是并联型开关电源的方框图,交流市电经整流滤波后加到高频脉冲变压器初级,开关调整管串接在脉冲变压器的初级构成并联型开关稳压电路。在行频脉冲作用下，开关管周期性地导通截止使初级未稳压的直流电源变换成了行频矩形脉冲,由脉冲变压器耦合到次级,再经整流滤波后就获得直流输出电压Uo。与串联型稳压电源类似,它也对输出取样,再与基准电压比较得出误差电压,经放大后去脉冲调宽电路,以改变脉冲宽度的方式调整输出电压的大小。第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一图5-3并联型开关电源组成框图第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一2．并联型开关电源工作原理

脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源在彩色电视机中应用较多,本节对这种电路作较详细的分析。其基本电路组成如图5-4(a)所示,V为开关调整管;T是脉冲变压器（又称为储能变压器),由于工作频率较高,故采用铁氧体材料的铁芯,同名端如图中所标；VD为脉冲整流二极管；C是滤波电容器,也起储能作用；RL为电源的负载。电路的工作过程类似于行输出电路,设V为理想开关管,则电路的工作电压、电流波形如图5-4(b)所示。第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一图5-4并联型开关电源基本电路及工作波形第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

在t0～t1期间,正脉冲作用到开关管V基极使其饱和导通,Uce=0,故初级线圈L1上电压为上正下负,(5-1)即(5-2)

上式中I1(0)由初始状态决定。由(5-2)式可见,初级线圈电流i1线性上升,脉冲变压器次级感应的电压UL2为上负下正,二极管VD截止。在开关管V导通期间,随着i1的上升,变压器中磁能增大,在t1时刻达最大值L1

I21m/2。第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

当t1~t2期间,负脉冲作用到开关管V基极,V截止初级感应电压为上负下正,i1=0。由同名端连接可知此时次级感应的电压为上正下负,二极管VD导通,脉冲变压器储存的磁能开始释放使电容C被充电并取得输出直流电压Uo。t1时刻,忽略变压器损耗,初级所有能量转移到次级,则初、次级能量关系满足(5-3)由此可得(5-4)第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

在t1~t2期间里,次级电流i2从I2m开始线性下降,该电流的能源就是V导通时由变压器中储存的能量提供的。

t2时刻,开关管又导通,二极管VD截止,脉冲变压器又储存能量。当然,次级能量并未耗完,又将转移到初级,使i1从I1(0)开始上升。在V导通、VD截止期间,负载所需的电流就由电容器C放电来供给。 为讨论方便,我们仅看电路工作在平衡状态以后的稳态情况。开关管V导通时脉冲变压器储存能量,设能量的增加量为ΔW1

当V截止时二极管VD导通,脉冲变压器储存的能量被负载消耗,设能量减小了ΔW2。平衡状态时一周期内增加的能量应与消耗的能量相等,即有ΔW1=ΔW2

。因第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一(5-5(a))

(5-5(b))

ΔI1为脉冲变压器初级电流增加量,由(5-2)式可得式中Ton为开关管V导通时间。 同样,次级电流为线性下降的波形,ΔI2为次级电流在开关管V截止期间(Toff)线性减小量,因此有

(5-6)

第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一由(5-5)式至(5-7)式可导得

上式说明,输出电压Uo与输入电压Ui成正比,与变压器匝数比成正比,与开关晶体管导通时间和截止时间比值Ton/Toff成正比。调宽型开关稳压电源受行频同步,即周期T=Ton+Toff=TH为64μs是固定不变的,所以输出电压Uo通过控制Ton/Toff比值,即控制脉宽来调节。而保持Ton或Toff不变,改变T来调整Ton/Toff,这是频率控制方式的原理。(5-7)

(5-8)

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从上述工作过程可以看出,开关管V和二极管VD是反极性激励方式,V导通时VD截止,而V截止时VD导通,电源Ui供出的瞬时功率是比较小的。另外,开关管仅工作在导通和截止两种状态,管耗很小,再加上脉冲变压器损耗也不大,故电源效率比串联型稳压电源高得多,可达80～90%。并联型开关稳压电源有以下一些特点: (1)由于输出直流电压是依靠变压器初级线圈L1所储存的能量提供的,故L1必须足够大(有足够的匝数)。若L1值太小,在开关管V导通时储存的能量就少,V截止期间供给负载的电流就会感到不足。第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

下次导通时初级电流再从零开始上升,就使输出的纹波较大,电源特性变坏。当然,L1也不能太大,否则晶体管开关状态转换瞬间将产生很高的感应电压,容易使管子和电路元件损坏。

(2)由于脉冲变压器使负载与输入电网隔离,可省去电源隔离变压器。

(3)脉冲变压器的次级可有几组不同匝数的线圈,以获得几组不同数值的直流电压,并且可以是降压,也可以是升压。

(4)开关晶体管所承受最高电压出现在从导通变为截止时刻,其值由输入直流电压Ui加上次级脉冲电压耦合到初级的值决定第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

开关晶体管的反向耐压必须大于Ucmax。

(5-9)

第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一第三节开关型稳压电源电路实例一、电路的工作过程 电路的工作过程如下:开关电路等效为一间歇振荡器,如图5-6所示。接通电源时,先由电源通过R910、

R907、R908供给开关管Q901基极一个很小的正向偏置电流,使Q901开始导通而形成集电极电流Ic。Ic流过脉冲变压器T901初级,产生的感应电压为上正下负,则次级感应电压为上负下正。以3、4端而言,3为地,4为正。这个正电压经R902、R909和C908等回授到Q901基极,使基极电流大大增加,集电极电流也大大增加。这是一个强烈的正反馈过程,使开关管Q901迅速进入饱和状态。第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一图5-5日立CTP-236D电视机电源第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

与此同时,二极管D906、D907处于反偏状态。Q901饱和后,加在初级线圈的输入直流电压使初级线圈电流按线性规律增大(储存磁能),而基极电流流过R902

、R909和C908,对C908充电,极性如图5-7。 此电压对基极是反偏的,故使Q901基极电位越来越低,基极电流越来越小。当C908上充的电压达一定值时,Q901脱离饱和进入放大区。

第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一图5-6开关电路等效图

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图5-7脉宽控制等效电路第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

当Q901进入放大区,基极电流减小导致集电极电流Ic减小,初级感应电压变为上负下正,相应次级4端感应电压比地还负,通过R902、R909、C908反馈到开关管Q901基极,使Q901基极电位更负,基极电流、集电极电流更进一步下降。这也是一个正反馈雪崩过程,使开关管Q901由饱和导通迅速转向截止。

Q901截止后,C908上所充电荷通过R902

、R909、T901次级3、4绕组和D905回路很快放完,再由未稳直流电源经R910、R907、R908向电容C908反向充电至基极电位为正时,重新有基流产生,形成正反馈使Q901饱和,进入下一周期振荡。第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

开关管Q901截止期间,脉冲变压器T901次级7、8端的感应电压使D906、D907导通,贮存在T901中的磁能以电能形式向负载放电,并向贮能电容C909、C910充电。 为了稳定开关重复频率和减小开关电路对图像的干扰,当行扫描电路正常工作后,将行逆程脉冲经C912耦合至开关管Q901基极,叠加在原来的Ub上,使Q901提前导通,故开关管Q901将按行周期同步地工作。由于开关电路受行频同步,周期将是不变的,稳压过程只能通过控制开关管的导通时间Ton来调整输出电压。第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

脉宽控制电路等效如图5-7所示,晶体管Q903相当于受误差电压控制的变阻器,它并联在开关管Q901基极,对Q901基极电流起分流作用。当误差电压使Q903基极电位上升,则Q903集电极电流也上升,对Q901基极分流增大,Q901导通时间Ton就减小。充的能量少了,自然输出直流电压就减小。反之,Q903基极电流减小,则Q901导通时间Ton就增加,输出电压就上升。 电路的稳压过程如下:厚膜组件CP901封装了两个电阻和一个稳压二极管,输出的108V电压经电阻分压后加到比较放大器Q902基极,稳压管产生的基准电压加到Q902发射极。第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

若某种原因使输出电压升高,因稳压二极管两端电压基本不变,故Q902发射极电压的上升量大于基极电压的上升量,ΔUbe2=ΔUb-ΔUe为负值,致使Q902(PNP管)基极电流、集电极电流增加,导致Q903基极电流和集电极电流也增大,Q903的分流作用增强而使开关管Q901导通时间Ton缩短,使输出电压减小。类似地,当输出电压降低时,电路也能自动调高输出电压。由此使输出电压达到稳定。第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期一二、保护电路 对于开关稳压电源来说,实现过压、过流保护是相当简便而有效的。此机的过压、过流保护电路由可控硅Q705、晶体管Q704和厚膜组件CP701(型号HM9102)等组成。 行、场扫描电路工作在高电压、大电流状态,特别是彩色显像管的第二阳极电压高达25kV左右。在这样高的电压下,容易产生X射线。但正常情况辐射的X射线很弱,不会对人体造成危害。若由于某种原因,例如行逆程电容容量变小,行扫描频率降低或者稳压电源故障引起行电路直流供电电压升高,将导致行输出高压增高。第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

这一方面会损坏元器件,另一方面高压阳极电压的升高会使X射线的辐射大大增强,这对人体是有害的。因此,电源设有高压限制电路。一旦高压升高,行逆程脉冲幅度也按比例增大,经D705、C730整流、滤波后使CP7011脚电压上升,2脚和3脚电压也跟着上升。当2、3脚分压值升高到使稳压二极管击穿,则将使Q704基极电压升高,发射极电压亦随之升高,可控硅Q705控制栅有正触发信号而导通(有的机型不用Q704,而是直接驱动可控硅Q705),108V直流电压被短路(R720只有2.2Ω),二极管D908由截止转为导通,使开关管Q901基极偏置电压降低,再加负载短路使T901的正反馈无法形成,则间歇振荡停止,开关电源不工作。第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期一

图中的R714(10Ω)是行输出管发射极电阻,R625(2.7Ω)是OTL场输出PNP管集电极串的电阻。当行、场扫描电路电流过大时,将导致Q704基极和发射极电压上升,可控硅Q705导通而使保护电路动作。R625是保险电阻,本身也会因电流太大而熔断。 并联在整流二极管D906、D907上的电容器C911、C915和串联电感L904、L906等是为防止高频辐射而加的。C901作用也一样。第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期一一、检修开关电源时的注意事项二、开关电源的检测要点及一般检修程序三、长虹牌R2118A型机稳压电源的检修实例第四节开关稳压电源的故障维修第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期一一、检修开关电源时的注意事项1．串联型开关电源：维修时最好采用一个1:1的交流电源隔离变压器，电视机接在隔离变压器的次级，与外电完全隔离，保证了安全。

并联式开关电源：可以不用隔离变压器，直接用仪器对整机电路进行检测。但需要注意的是，由于该电视机的部分电源电路仍与电网线相通，为了维修人员的安全和其它设备相连时的安全，维修时最好采用一个1:1的交流电源隔离变压器，使电视机与外电完全隔离。第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期一2．应避免扩大故障采用具有延时特性的彩电专用保险管，常用规格有3.15A和2A。为了避免彩色电视机内部短路故障，烧坏保险