《电视机原理及电视机检修实训》课件第8章

第8章开关稳压电源工作原理及实训8.1开关稳压电源

8.2典型电路及元器件介绍

8.3实训

8.4常见故障检修

8.1.1开关稳压电源的组成与作用

在电视机中，稳压电源是非常重要的电路部分，它是其他一切电路能够正常工作的基础，其性能好坏将直接影响到图像和伴音的质量。开关稳压电源是20世纪70年代以来发展非常迅速的新技术，它被广泛应用在彩色电视机中。8.1开关稳压电源开关稳压电源的效率高，开关管工作在开关状态，功耗小，所以开关电源的工作效率可达80%～90%，而通常的调整式稳压电源的效率只有50%左右。开关稳压电源的稳压范围宽，它把交流市电整流后的直流电压通过开关管的开关作用又变成交流脉冲，再经过整流滤波把交流脉冲变成直流电压，所以，只要开关电路能够正常工作，就能够设法输出稳定的直流电压。因此，它允许输入的电压大范围地变化，特别适用于电网波动大的地区。尽管构成开关稳压电源的电路多种多样，但不管电路有多么复杂，它们的基本原理是不变的。其组成框图如图8-1所示。方框A对输入的220V/50Hz交流电压进行整流，产生出约310V的未稳压的直流电压。方框B利用方框A输出的未稳压的直流电压进行开关振荡，产生出频率为15～50kHz的开关脉冲电压。方框C对开关脉冲进行变压和整流，产生出稳定的直流输出电压。方框D对输出电压进行取样，据此对方框B进行负反馈控制，从而保证输出电压稳定。

图8-1组成框图目前，彩色电视机普遍采用开关稳压电源。电源电路与电视机各部分电路都有着密切的联系，其性能好坏将直接影响电视机的工作性能。因此对开关稳压电源的工作性能有如下要求：

(1)稳压性能良好。对于彩色电视机开关电源电路，要求输入市电在150～260V范围内变化时，其输出电压的变化一般不大于2%。如稳压性能不符合要求，当电网电压下降时，将使光栅的幅度减小。

(2)内阻小。内阻r愈小，则输出电流随输出电压的变化也越小。一般要求r小于0.3。如r过大，则输出电压会随负载有较大的变化，且各部分的信号会通过r互相干扰。

(3)纹波电压小。纹波电压表示输出的直流中含有交流成分，它越小越好，要求在额定负载时不大于5～10mV。纹波电压过大，将导致图像在垂直方向呈S形扭曲。

(4)效率高。黑白电视机的功率一般为30～100W，彩色电视机更大些。提高电源效率，就可减小整机功率消耗。黑白电视机的电源效率一般为50%～80%；彩色电视机由于采用开关稳压电源，其电源效率一般为70%～95%。效率高是开关电源的特点。

(5)有良好的短路、过流保护措施和安全措施。一般在开关稳压电源中都设有自动保护电路。当稳压电路、行与场扫描输出级及高压电路出现故障或负载短路时，能自动切断电源，避免造成更严重的损失。

(6)漏磁小。变压器的漏磁要小，以减小对显像管电子束偏转的影响。尽管开关稳压电源有一系列的优点，但它也存在不利的一面，具体表现在以下几点：

(1)因为电路板带高压，所以安全性差。

(2)因为开关频率达几万赫兹，所以存在开关干扰。

(3)电路较复杂，维修不便。8.1.2开关稳压电源的种类

(1)按开关晶体管的连接方式分类，可以将其分为串联型开关稳压电源和并联型开关稳压电源。

①串联型开关稳压电源。串联型开关稳压电源框图如图8-2所示。其稳压原理是：如果输入的交流电压或负载电流发生变化，会引起输出电压Uo的变化，通过取样电路取出其变化量与基准电压作比较，其误差电压通过误差放大器放大并送入脉宽控制电路，控制开关脉冲宽度，以便达到稳定直流输出电压的目的。脉宽控制电路的功能是对开关脉冲宽度进行调制，即用误差电压作为调制信号，使开关脉冲宽度受误差电压控制。

图8-2串联型开关稳压电源框图②并联型开关稳压电源。并联型开关稳压电源的框图如图8-3所示，图中的开关晶体管(简称开关管)与输出负载是并联的，其工作过程与上述串联型开关稳压电源相似。

③脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源。脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源框图如图8-4所示。图中的开关管与脉冲变压器初级串联后，与输入电压并接。开关管在开关脉冲控制下周期性地导通与截止，因此在集电极取得脉冲电压，经脉冲变压器耦合，在次级可得到相应的脉冲电压，然后经整流滤波获得所需要的直流输出电压Uo。

图8-3并联型开关稳压电源框图

图8-4脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源框图

(2)其他分类。按开关电源激励方式分类，可将开关稳压电源分为自激式和他激式。自激式电路利用开关管、脉冲变压器等构成正反馈环路，形成自激振荡，使开关稳压电源产生电压输出；他激式是一种需附加一个振荡器来产生开关脉冲以触发开关管工作的激励方式。按开关电源稳压控制方式分类，可将其分为脉冲宽度控制方式(调宽式)和脉冲频率控制方式(调频式)。按开关电源输出电压与输入电压大小关系分类，可将其分为升压式和降压式。

8.2.1典型电路

1.电路图与框图

图8-5所示开关稳压电源是三洋公司开发的自激式并联隔离型开关电源，其效率高，适用范围宽，被广泛应用于多种型号的彩色电视机中。

图8-5的开关稳压电源由整流电路、自激振荡电路、反馈稳压电路、保护电路及待机控制电路组成，其框图如图8-6所示。8.2典型电路及元器件介绍

图8-5开关稳压电源电原理图

图8-6开关电源电路框图如图8-5所示，220

V交流电压先通过电源开关SW501，然后再送至保险丝FU501，加到由C501和L501组成的电网滤波网络，该网络的作用是防止开关电源的高频杂波串入电网，同时也防止电网上的干扰串入电视机中。RT501和RT502是热敏电阻，其中RT501与消磁线圈L909组成了自动消磁电路，RT502在这里主要起限流作用。220V交流电压经过限流电阻RT502送到由整流二极管组成的桥式整流电路和由C507(150μF)组成的滤波电路，得到约+300V的直流电压Ui，作为开关稳压电路的输入电压。开关电路的基本工作原理是：开关管V513(2SC1710)导通时，开关变压器T511的初级吸收由输入电压Ui提供的能量并储存起来。V513截止时，T511中所储存的能量由次级输出到负载上。输出电压与输入电压的关系是

式中，Uo为输出电压，Ui为输入电压，TON为开关管的导通时间，TOFF为截止时间，N为变压器匝数比。当输入电压Ui发生变化时，将引起输出电压Uo的变化，通过误差取样放大，控制脉冲宽度，即可改变V513的导通时间TON，使其向相反的方向变化，从而使Uo保持恒定。

T511的各次级绕组输出的脉冲电压，经整流滤波后提供以下几种直流电压：

(1)

B1：

+

110V，为行扫描输出电路供电。

(2)

B2：+

17V，为伴音功放电路供电。

(3)

B3：+

190V，为末级视放电路供电。

(4)

B4：+

24V，为场扫描输出级与行激励级供电。

(5)

B5：+

5V，为CPU微处理器供电。

(6)

B6：+

12V，为行、总线等小信号处理电路供电。

(7)

B7：+

5V，为帧、亮度等小信号处理电路供电。

2.电路的启动和正常工作状态

当电源接通后，如图8-5所示，输入电压Ui经T511的初级绕组3-7加到V513的集电极，同时Ui经启动电阻R520(120kΩ)、R521(120kΩ)、R522(15kΩ)和R524(68Ω)给基极注入电流。由于反馈绕组1-2的正反馈作用，使V513迅速饱和(t1时刻)，随后Ui为T511初级线圈充电，集电极电流Ic线性增长。同时，次级绕组上感应负极性电压，使整流管VD551(RV3A)截止，由初级吸收的能量储存在变压器中。当Ic增加到基极电流的β倍时，V513退出饱和区，Ic停止增长，反馈绕组的感应电压为0，引起正反馈过程，使V513很快截止(t2时刻)。次级绕组上感应正极性电压Uo，使整流管VD551导通，向C561(120μF)充电。在C561上建立起正电压Uo，将存在变压器内的能量供给负载。次级电流线性下降。同时，反馈绕组上感应出负电压，使V513保持截止。

当储存在T511中的能量提供给负载后，次级电流下降为0(t3时刻)。初级绕组的感应电压开始下降，C516所充的电压向初级绕组谐振放电，各绕组的感应电压极性改变，当反馈绕组变正时，V513将再次导通，并进入饱和状态(t4时刻)。

上述过程不断重复，电路进入正常工作状态，其供电电压为～220V，V513的导通时间TON为6μs，工作频率约为66kHz。开关管V513的截止时间TOFF主要取决于储存在T511中的能量向负载放电的时间；开关管的导通时间TON主要取决于其饱和导通时基极电流Ib的大小。改变Ib就可以改变TON，从而改变输出电压Uo。

3.稳压控制工作原理

在TON期间，T511的反馈绕组为正电压，为控制管V512提供正向偏置，使其处于放大状态。V512的集电极接在V513的基极上，对V513的基极电流Ib形成分流作用，改变V512集电极的电流，就可以改变V513的基极电流Ib，Ib的大小又决定t2时刻到来的迟早，即V513的导通时间TON最终将改变输出电压Uo，达到稳压的目的。

V553(2SC1815)为取样放大器，稳压管VD561(Hz6C3)为电压基准，N501(EL817)起传递误差信号并起隔离交流电网的作用。当220V交流电压上升时，Ui上升，Uo上升，取样管V553的基极电流增加，同时其集电极电流即光电耦合器电流增加，V511的基极和集电极电流增加，使V512的基极和集电极电流增加，由于其分流作用加大，使V513的基极电流减小，t2时刻提前到来，这样即减小了TON，使输出电压Uo下降，实现稳压作用。

相反，若电网电压下降，调整方向与上述情况相反，最终使Uo上升，保持输出电压恒定。在待机状态下，微处理器的 脚输出低电平，控制V552关断B6(+12V)、B7(+5V)电源，+110V电源也由于微处理器 脚输出行激励的消失而处于空载状态。此时Uo将升高，稳压控制电路立即进行闭环调整控制，最终使开关管的导通时间TON减小到1.3μs，振荡频率提高到165kHz，使Uo维持稳定。由此可见该电源电路对负载变化具有很强的适应能力。

4.附加电路的作用

VD518(IN4148)、VD519(Hz7C2)和R523(3.3kΩ)组成过压保护电路，当输入电压过高时，反馈绕组1-2感应电压也升高，当超过VD519的稳压值时，VD519被击穿导通，由R523为V512提供基极电流，使其进入饱和状态，V513截止，开关电源停振。

R525(68Ω)和C516(680pF)组成开关管集电极尖峰电压抑制电路，在V513进入截止时，能吸收因变压器漏感和分布电感引起的尖峰电压，避免V513被击穿。

电源地线与次级地线之间加入R531(8.2MΩ)和C531(2200pF)，可减小开关电源对电视广播波段信号的干扰。

5.开关稳压电源电路检修

开关电源电路常见故障为无输出电压，此时应检查取样放大电路的元器件是否有失效的，R523是否开路，V511及开关管V513是否损坏。如果屡烧开关管，应重点检查尖峰抑制电路C516和R525是否开路或失效，同时检查光电耦合器N501各引脚有无开路现象。当

+110V端低到

+50V左右时，应检查VD517、VD514是否损坏。故障现象若是图像扭曲且

+110V不稳定，应检查300V滤波电容C507是否漏电。8.2.2典型元器件

(1)电源变压器的选用及检测。在简易小电视机中还经常用到电源变压器。如SQ-352中采用了DB-30-352型的电源变压器，其外形如图8-7所示，其作用是将220V的交流市电变成黑白电视机所需要的16.5

V左右的交流电。在选用变压器时，应选择功率容量足够(应大于30W)、变压比符合要求的变压器。先进行外观的质量识别。正常的变压器绝缘纸应无烧焦或变黑的痕迹，线包应无破损、划伤等痕迹，引出焊片不应松动，矽钢片不应松动，紧固板和紧固螺钉应拧紧。再检查变压器的直流阻值、输出电压、绝缘性能、功率及长时间工作的质量。

图8-7电源变压器外形图

(2)整流二极管的检测。整流二极管的外形如图8-8所示。用万用表的R×1

Ω挡测其正向电阻应为9.5Ω左右；用R×10

Ω挡测其反向电阻应为无穷大。

(3)稳压二极管的检测。稳压二极管的外形如图8-9所示，用500A型万用表的R×1

kΩ挡测其正向电阻为7

kΩ左右，用500A型万用表的R×10

kΩ挡测其反向电阻约为240

kΩ，说明该稳压二极管具有稳压能力。

图8-8整流二极管外形

图8-9稳压二极管外形

(4)电源滤波器(线路滤波器)的选用及检测。L301线路滤波器的型号为LQ0002，其检测方法为：用万用表的R×1

Ω挡测其两组绕组的直流电阻值，其阻值约为1

Ω。L302线路滤波器的型号为LQ0003，与LQ0002一致，其阻值为1

Ω。

(5)开关变压器的选用及检测。开关变压器的外形如图8-10所示。其检测方法是用万用表的R×1

Ω挡测各管脚之间的直流电阻值，其阻值大小如图8-11所示。

图8-10开关变压器外形

图8-11开关变压器各管脚间的直流电阻值图8-12厚膜电路STR5412的电原理图

(6)滤波电感器的选用及检测。有两只滤波电感器，编号为L351、L361。用万用表的R×1

Ω挡测L351两端的阻值为0.2

Ω；L361为B2电源滤波电感，型号为L4082，用万用表R×1

Ω挡测其阻值为0。

(7)整流二极管的选用及检测。彩电的开关电源部分共有整流二极管10只，有6种型号规格，都用万用表检测。

(8)开关三极管的选用及检测。83P彩色电视机的开关三极管可选用2SC3089或2SD1403。开关三极管在电路中的编号为V311。下面以选用2SC3089为例，说明该器件的检测方法。用R×1

kΩ挡测其b、e间的正向阻值为4

kΩ，反向阻值为∞；b、c间的正向阻值约为4.8

kΩ，反向阻值为∞；c、e间的正、反向阻值用R×10

kΩ挡测量均为∞。

(9)电源控制厚膜集成电路的选用及检测。厚膜电路STR5412的内部元器件及连接关系如图8-12所示。V1的基极电流波形如图8-13所示。图8-13V1之基极电流波形

实训1开关电源的检测

1.实训目的

(1)熟悉开关电源的主要器件。

(2)熟悉开关电源的检测方法。

(3)进一步理解开关电源的工作原理与维修方法。8.3实训

2.实训器材

(1)彩色电视机一台。

(2)示波器一台。

(3)

MF47型万用表一只。

(4)其他工具。

3.实训内容

(1)器件识别。

①打开后盖，在电路板上找到与原理图对应的开关变压器、开关管、开关电源集成电路。

②在电路板上找到与原理图对应的消磁线圈,与消磁线圈串联的热敏电阻、保险丝、整流二极管、滤波电容。

③对照电路图,在电路板上找到电源部分可能对人造成触电伤害的部件与接点，并作出危险标记。

(2)静态测试。

①测试电视机插头两端的直流电阻。

②测试

+300V端的对地正、反向电阻。

③测量

+114V、+45V输出端的对地电阻。

④测试开关管与集成块各端子的对地电阻。

(3)直流电压测量。

①在市电与电视机之间接入隔离变压器。

②打开电视机,用万用表测量电源滤波电容正极、开关管的集电极、电源集成电路各引出端子对地(开关变压器输入一侧地端)的直流电压，并做好记录。

③测量各电压输出端口对开关变压器输出一侧地端的直流电压。

(4)测量波形。用示波器测量开关管基极波形。

(5)比较画面色彩。剥下消磁线圈,用磁铁靠近显像管磁化一下离开，开机观察电视画面；恢复消磁线圈后再开机，比较两次画面色彩有何变化。

4.实训报告

(1)整理所测的各种参数与波形并分析。

(2)列出实训过程中遇到的问题及解决方法。实训2稳压电源开关振荡波形的测量

1.实训目的

观察和测量稳压电源开关振荡波形，测量稳压电源输出值。

2.实训器材及资料

(1)

THPTV-2实验台(含遥控器)或普通彩色电视机。

(2)彩信仪(发送黑白格信号)。

(3)双踪示波器。

(4)万用表。

(5)整机原理图(见书末插图一)。

3.实训内容

(1)实验台接收彩信仪的黑白格信号，亮度、对比度适中。

(2)用示波器观察开关变压器次级(TP505)的开关波形。

(3)记录波形、频率和幅度值。

(4)测量B1～B7的直流电压输出值。

4.实训报告

(1)记录正常状态下稳压电源开关波形、频率和幅度，以及B1～B7的直流电压输出值。

(2)列出实训过程中遇到的问题及解决方法。实训3负载变化对开关波形的影响和对稳压电源输出值的影响

1.实训目的

观察和测量负载变化状态下稳压电源开关波形，测量稳压电源输出值。

2.实训器材及资料

(1)

THPTV-2实验台(含遥控器)或普通彩色电视机。

(2)彩信仪(发送黑白格信号)。

(3)双踪示波器。

(4)万用表。

(5)整机原理图(见书末插图一)。

3.实训内容

(1)接收彩信仪的黑白格信号，亮度、对比度关小，即尽量减小显像管的束电流。

(2)用示波器观察开关变压器次级(TP505)的开关波形。

(3)记录波形、频率和幅度值，并和实训2的波形作比较。

(4)测量B1～B7的直流电压输出值。

(5)亮度、对比度开大，尽量增加束电流。

(6)用示波器观察开关变压器次级(TP505)的开关波形。

(7)记录波形、频率和幅度值，并与轻负载下的波形作比较。

(8)测量B1～B7的直流电压输出值。

4.实训报告

(1)分别记录轻、重负载状态下的稳压电源开关波形、频率和幅度，以及稳压电源的输出值。

(2)列出实训过程中遇到的问题及解决方法。实训作业文件

(1)观察开关电源电路的主要元器件，完成表8-1。表8-1开关电源的主要元器件

(2)静态测试。测试电视机插头两端的直流电阻；测试

+300V端的对地正、反向电阻；测量+114V、+45V输出端的对地电阻；测试开关管与集成块各端子的对地电阻，完成表8-2。表8-2各测量点测量记录

(3)直流电压测试。打开电视机，用万用表测量电源滤波电容正极、开关管的集电极、电源集成电路各引出端子对地(开关变压器输入一侧地端)的直流电压以及各电压输出端口对开关变压器输出一侧地端的直流电压，完成表8-3。

表8-3直流电压测试记录

(4)用示波器测量开关管基极波形，并记录。

(5)分别在亮度、对比度关小和开大的情况下，用示波器观察开关变压器次级(TP505)的开关波形，并记录。

亮度、对比度关小的情况亮度、对比度开大的情况

(6)分别在亮度、对比度关小和开大的情况下，测量B1～B7的直流电压值，并记录在表8-4中。

表8-4B1～B7的直流电压值

1.通电检测中的问题处理

(1)故障现象：空载时输出电压偏高，调不下来。

故障分析：空载输出电压偏高，当接上负载后电压又可调到12V时，可能有两种原因：一是调整管的穿透电流过大或复合管的穿透电流过大，而使调整管基极的注入电流过大，从而使空载电压偏高；二是取样比较放大管的放大倍数

过小，而使该管导通程度不够，从而使空载电压偏高。8.4常见故障检修

(2)故障现象：接假负载后连续烧坏复合管。

故障分析：空载时输出电压可调至12V，但接上负载后，电压下降许多，且烧坏复合管V8时，一般为调整管的集电极脱焊或接触不良所致。

(3)故障现象：空载、有载时输出电压均偏高。

故障分析：这时应检查基准二极管的稳压值是否正常。稳压管开路或稳压值偏高均会造成输出电压偏高的现象。若基准二极管的稳压值正常，则要检查取样比较放大管是否开路，分压取样电阻的组装与焊接是否正确等。

(4)故障现象：输出电压偏低。

故障分析：若输出电压偏低，应检查基准稳压二极管是否装反或被击穿，分压取样电阻组装得是否正确，取样比较放大管是否被击穿等。

2.稳压电源故障类型

(1)输出纹波大。当光栅边缘出现S形扭曲(可调节行频使光栅边缘出现此现象)，稳压源输出电压又基本正常时，可判定为输出纹波大，这时若收看电视节目，则将看到扭曲的图像，且伴有黑白相间的横带上、下滚动，伴音中也往往伴有交流声。注意，一定是光栅和图像都出现扭曲，才属于这种情况。

(2)输出电压不正常。

①输出电压高和输出电压为零。肯定稳压电源已有故障，检修时需断开负载。

②输出电压低。应先断开负载测试，若仍低，可判定稳压电源有故障。

3.开关电源的检修

1)开关电源的检修注意事项

(1)注意人身、仪器及彩色电视机的安全。为了避免事故的发生，检修时必须采取隔离措施，在电视机电源进线端外接隔离变压器，隔离变压器的初、次级间应有良好的绝缘，匝数比例为1∶1，目的在于将整机与电网火线隔断。

(2)避免扩大故障。为了避免彩色电视机内部的短路故障烧坏机内保险丝或危及其他元件，可在交流电源的输入端串接一个开关，在开关两端并接一个220