第二节开关稳压电源电路分析

第二节开关稳压电源电路分析 以长虹 A2116 彩电为例，其开关稳压电源由交流供电与变换电路、开关稳压控制电路、直流输出电路等部分组成。下面分别对各部分的电路结构、原理、电路及元件作用进行分析。一、交流供电与变换电路分析 AC 220 V 经电源插头 XP601、电源开关 S501、熔断器 F501，经净化处理后分 3 路供电：一路到桥式整流电路；另一路至消磁电路；第三路经 T581降压后，获得＋5V 的副电压，为遥控电路供电。该部分电路主要由电源净化电路、自动消磁电路、整流滤波电路、遥控接收系统供电电路等组成，电路原理如图 3.6 所示。

图3.6 交流供电与变换电路原理图

1.电源净化电路 电路由 C501、R501、L502、C502、L503等组成。 L502为共模拟抑制电感，对交流市电两个线圈中的电流方向相反，电感量为零，交流电流顺利通过；对于共模干扰（如外界强电磁感应等）信号，电流方向相同，磁通相加，阻抗很大，被有效地阻隔。 C501、R501和 C502用于滤除通过电源线进入的高频干扰信号，并提供放电回路，消除关机后的残留电荷。 L503为谐波抑制器，用于降低整流后输出电压中纹波电压的幅度，可有效防止机内高频脉冲串入交流电网去“污染”市电。

2. 一次整流滤波电路 电路由 R502、VD501、C503～C506、C507、C518等组成，作用是将220 V/50 Hz 的交流电直接整流滤波变换成约 300V 的直流电。 VD501为整流电桥组件，用于将交流电变成脉动直流电。 C503～C506为电桥组件中各二极管的保护电路，防止开机瞬间浪涌电流对整流管的冲击。 R502为限流保护电阻，其作用一是限制开机瞬间冲击电流；二是当整流滤波电路发生短路时，可保护交流供电回路中的其他电路元件。 C507 和 C518 为电源滤波电容，用于滤除整流后脉动直流电中的低、高频纹波电压。

3. 自动消磁（ADC）电路 电路由 RT501、RV501、XT501和 C532组成，作用是在开关瞬间产生消磁磁场，对显像管和电子枪等进行去剩磁处理。 RT501为正温度系数热敏电阻，在正常工作中，产生一个从大迅速变小的电流。 RV501为压敏电阻，用于降低开关瞬间大电流对电路系统的冲击。 XT501为消磁线圈，用于将消磁电流转换为磁场。 C532 为消噪电容，用于滤除行辐射感应干扰信号。

4. 遥控接收系统供电电路 电路由 T581、VD532、C581、VD531等组成，用于为 D701提供＋5 V 工作电压。 T581为电源变压器，用于降低电源电压。 VD532和 C581构成半波整电容滤波电路，将交流电变换成直流电。 VT531、VD531、R581和 C700构成简单串联直流稳压电源，用于为 D701提供高质量的供电电压。 VT531为电源调整管，用于调节负载电流的大小，确保输出电压稳定不变。 VD531为稳压二极管，用于形成基准电压。

二、开关稳压控制电路分析 开关稳压控制电路由电源启动电路、开关自激振荡电路、脉宽控制电路、过压与过流保护电路、开/关机控制电路和软启动电路等组成，电路原理如图 3.7 所示。各部分电路及元件的作用分析如下。 1. 启动电路和开关自激振荡电路电路由启动电路、开关变换器、开关振荡电路、脉宽控制电路等组成。各电路的组成、作用分别如下所示。

图3.7 开关稳压控制电路原理图

① 启动电路 由 R520、R521、R522 等组成，作用是在开机瞬间为 VT513提供一定的基极电流。R520、R521 和 R522为启动电阻，300 V 的直流电压经它们加到 VT513的发射极上。同时，R520、R521、R522、L511和 C517组成软启动电路，作用是防止开机瞬间冲击电流过大而损坏 VT513。其工作过程为：在开机瞬间，由于流过 L511的电流和 C517两端的电压不能突变，使 VT513滞后导通，达到在开机瞬间，防止过大的冲击电流损坏 VT513的目的。 ② 开关变换器部件序号为 T511，初级用于为 VT513 集电极提供供电通路和正反馈电压，次级用于高频脉冲电压的变换。

③ 开关振荡电路 电路由 VT513、L511、R524、C514、R519、VD517和 T511的⑧、⑦端及①、②端等组成。其中，C514、R519、VD517组成正反馈电路，作用是将 T511①、②端的电压加到 VT513 的基极，再与 T511的⑧、⑦端构成正反馈环路，使 VT513 周期性地饱和与截止，即工作在开关振荡状态。 ④ 脉宽控制电路电路由 VD515、VT511、VT512及其相关偏置电路元件组成，作用是当VD515内部光耦合管两端的电阻增大（或减小）时，射极跟随器 VT511的发射级电流也增大（或减小），VT512的基极、集电极电流增大（或减小），从而使 VT513延迟（或加速）饱和，输出脉冲电压的占空也就随之变化。

2. 过压、过流保护电路 电路由 VD518、VD519、R523、VT512、R524、R526、R515和 VT513等组成。作用是当发生电压过高、负载电流过大等情况时，电源将迅速停止供电，达到保护电路元件的目的。 ① 过压保护电路电路由 VD518、VD519、R523、VT512和 VT513 等组成，当某种原因使整流电路输出的直流电压（＋300 V）增大到一定值时，T511①、②端的正反馈电压也增大，该电压经 VD518整流产生的直流电压使稳压管 VD519反向击穿，VT512的基极电位大幅度上升，VT512饱和导通，使 VT513 的发射结短路，VT513迅速停止自激振荡，从而关闭电源达到过压保护目的。 VD519和 R523 组成过压检测电路，确定过压保护电路的起控电平。 VD518为半波整流二极管，作用是将 T511①、②端的正反馈交流感应电压变换为直流电压。 VT512为开关驱动三极管，作用是放大检测电路输出的电流。

② 过流保护电路：电路由 VT512、R524、R526 和 R515 等组成，作用是当发生负载电流过大的情况时，电源也将迅速停止供电，达到保护电路元件的目的。工作过程为：当 VT513 的基极电流正常时，R524 上的压降很小，不影响 VT512 的工作状态；当 VT513 基极电流过大时，R524 上的压降增大，经 R526、R515 分压后，VT512 导通，对 VT513 基极电流分流，VT513 导通时间缩短，使集电极电流不超过允许值，达到过流保护的目的。 R524 为过流检测与限流保护电阻，一方面将流过 R524 电流大小的信息转换为电压的高低；另一方面可防止因 VT513 基极电流过大，饱和时间长，其集电极电流可能超过允许值而损坏VT513。 R526 和 R515 为电阻分压电路，作用是将 R524 上的电压分压后加到 VT512 的发射结上。 VT512 为放大元件，作用是放大过电流检测信号电流，从而改变 VT513 的工作状态，实现过电流保护。

3. 尖峰电压吸收电路 电路由 R525 和 C516 组成，设置电路的原因是：在 VT513 截至瞬间，因 T511 漏感、分布电容在 VT513 集电极上产生较大的尖峰电压（自激振荡所致），可能导致 VT513 反向击穿。此时在 T511 的③、⑦两端并联 R525 和 C516 组成的串联支路，对漏感、分布电容产生的自激振荡起阻尼作用，从而达到消除尖峰电压的目的。

三、直流输出电路分析 直流输出电路包括各路直流电压输出电路、稳压控制电路、遥控开/关机电路和过载信号检测电路等，电路如图 3.8 所示。 1. 各路直流电压输出电路。输出的直流电压有＋12 V 与＋7.8 V、＋25 V、＋26 V、＋190 V、＋130 V。 ① ＋12 V 与＋7.8 V 输出电路该两路电压由 T511的脚输出的脉冲电压，经 VD554整流 C564滤波后，获得＋15 V 直流电压，再分两路分别由 VD572、VT573串联稳压后，获得＋12 V和＋7.8V 直流电压。 VD554、C554、C564和 RF564 组成半波整流滤波电路，C554用于开机瞬间减小大电流对VD554的冲击，RF564为保险丝电阻，用于严重超负荷或短路性故障保护。 VT572、VD571、R573、R574、C571和 C572组成串联直流稳压电路，输出＋12 V 电压。 VT573、VD572、R575～R576、C573和 C574组成串联直流稳压电路，输出＋7.8 V 电压。

图3.8 直流输出电路原理图

② ＋25 V 输出电路 该两路电压由 T511的脚输出的脉冲电压，经 VD553整流 C563滤波后，获得＋25 V 直流电压，为 N101 中的行扫描电路、行推动管 VT431和场输出级供电。电路的组成和各元件的作用与＋12 V 整流滤波部分类似。 ③ ＋26 V 输出电路该两路电压由 T511的脚输出的脉冲电压，经 VD555 整流 C565滤波后，获得＋26 V 直流电压，为音频功放电路供电。电路的组成和各元件的作用与＋12 V 整流滤波部分类似。

④ ＋190 V 输出电路 该两路电压由 T511的输出的脉冲电压，经 VD552 整流 C562滤波后，在电源内部负载电阻 R558上获得＋190 V 直流电压，为视基色视频放大管 VT611、VT612、VT613供电。电路的组成和各元件的作用与＋12 V 整流滤波部分类似。 ⑤ ＋130 V 输出电路该两路电压由 T511的脚输出的脉冲电压，经 VD551整流 C561滤波后，在电源内部负载电阻 R551等上获得＋130 V 直流电压，为行输出级供电。电路的组成和各元件的作用与＋12 V 整流滤波部分类似。

2. 稳压控制电路 该电路由取样电路、基准电压电路、比较放大电路和光耦合管等组成，作用是提供稳压控制信号，通过光耦合管耦合到脉宽调整电路。 ① 取样电路：电路由 RP551、R553、R561 和 R562 等组成，电路结构为电阻分压电路。取样点为 B1（＋130 V），作用是将 B1 点对地电压通过电阻分压方式取出后，加到比较放大管的基极。RP551 为取样电位器，用于调节输出电压的高低。 ② 基准电压电路：由 R554 和 VD561 组成，电路结构为并联式稳压电路。VD561 为稳压二极管，用于确定基准电压的高低。 ③ 比较放大管 VT553：用于放大由取样电压与基准电压形成的稳压控制电压（或误差电压）。

（3）遥控开/关（待）机控制电路 电路由 VT576和光耦合管 VD515 组成，作用是实现遥控开/关（待）机功能。电路的工作过程为，当电源正常工作时，D701 的⑦脚为低电平，VT576处于截止状态，不影响 VD515的正常工作，电源的各组直流输出电压正常供电。遥控器发出遥控关机指令后，D701的⑦ 脚变为高电平，使 VT576进入饱和导通状态，VD515输入回路发光二极管负极接地，流过发光二极管的电流增大，发光强度增加，使光耦合三极管进入饱和状态，输出电流增大，使 VT511、VT512饱和，而 VT513截止，开关振荡电路停振，整机处于遥控关机状态。

在遥控关机状态下，5 V 辅助电源向 D701 供电。此时，若遥控器发出开机指令，D701的⑦脚由高电平变为低电平，使 VT576 由饱和变为截至，VD515 输入回路发光二极管负极电位升高，流过发光二极管的电流减小，发光强度减弱，使光耦合三极管输出电流变小，VT511、VT512 截止，而 VT513 导通，电源恢复供电。 4. 过载信号检测电路由 VD581～VD583 和 R717 组成，作用是将＋7.8 V、＋12 V 和＋15 V 供电过程中的过载信号输送给 N101 的脚，以便启动过载保护电路进入保护状态。

本章小结 （1）串联型线性稳压电源组成包括：工频变压器、整流滤波电路、调整元件、取样电路、基准电压电路和误差比较放大电路等六个部分。（2）彩色电视电源电路采用性能好、稳定性和可靠性高的开关电源。不同彩色电视机使用的开关电源略有差别。但基本结构都是由整流滤波、自激振荡、稳压控制、待机控制、过压过流过热保护、次级整流滤波等电路组成。（3）对于自激式开关电源一般由低频整流滤波电路、开关管、储能电路（兼顾脉冲变压）、稳压控制电路和二次整流滤波电路 5 部分组成。

（4）开关稳压电源可按开关管的连接方式、稳压控制方式和脉冲振荡器的激励方式分为 3大类。按开关晶体管的连接方式分有：串联式、并联式、变压器耦合并联式 3 种；按开关电源的稳压控制方式分类有脉宽控制式和频率控制式两种；按激励方式分有自激式和它激式开关电源两种。（5）自动消磁（ADC）电路的作用是：在开关瞬间产生消磁磁场，对显像管和电子枪等进行去剩磁处理。（6）过流保护电路作用：当发生负载电流过大的情况时，电源迅速停止供电，达到保护路元件的目的。（7）开关稳压电源的一般故障现象主要有无光栅，无伴音；不能遥控开机或关机；光栅与伴音时有时无；光栅上有水平亮线滚动或图像有严重的横条干扰；光栅、图像两边出现 S形左右扭动；光栅行幅不足或忽大忽小等。

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