创维37寸液晶电视电源板(168P-P37T 00-08)原理与维修（图）

一、概述
该电源为创维公司自行设计生产的一种37寸液晶电视内置电源，BOM编号：168P-P37T 00-08，PCB板编号：5800-P37T00-13，成品物料编号：534L-0937T0-06。
该电源设计输出功率190W，电源效率高于85%，功率因素高于0.9。 设计允许负载电流： 5V（待机电源）0.5A； 12V（USB及主板供电）3A； 24V-2（背光板供电）6A。
       本电源由整流滤波网络、待机辅助电源（以下称副电源）、PFC、DC-DC、输出过流、过压保护电路等四大部分组成。本电源采用成熟的器件和单面板设计，免调试、维修检测方便、工作稳定可靠。已完全替代外厂产品配套使用于创维各型37寸液晶电视。
系统构架如附图1


二、基本工作原理
 1、电源工作流程简述
1.1  市电经两极共模抗干扰电路后送全桥整流，输出约220V脉动直流，分两路分别送副电源和功率因素校正PFC电路，PFC输出约380V直流电源送后级DC-DC转换电路，输出稳定的12V和24V直流电源为液晶屏和主板电路供电。 
1.2 市电接通后，待机辅助电源首先启动，输出+5V（主板系统电源）到主板系统控制电路，随后，主板送出一个约3V的开机ON控制信号，使副电源电路中的待机控制管Q5导通，输出一个15V辅助电源，为PFC/DC-DC转换控制电路芯片提供辅助VCC。 
1.3 本电源采用STR-E1555配合外置MOS管和变压器完成PFC和DC-DC电压变换。当P1启动供电端子连接到起动电路和P15 Vcc端 (控制部分用电源)。P1输入的电源以5.6mA 的定电流为P15外接的电解电容充电，Vcc＞16.2V(typ)时IC 起动。PFC电路开始工作，P3端输出激励控制信号给Q2，控制Q1工作，此后T1的P2——P3绕组将反馈信号送到的P4零电流检测电路输入端子。由R20~22、R23等组成的PFC输出稳压取样分压电路把PFC电路输出电压变化信息反馈到P6端，控制内部电路实现PFC输出稳压。PFC电路输出的380～400V稳定的直流电源给后级DC-DC转换电路供电。 
1.4  当DC-DC电路15V辅助电源和380V（300V）直流供电同时送达U1后， DC-DC转换电路开始工作。由R58、R40、U7、PC2等组成的误差取样电路把输出电压变化信息反馈到U1的P14端，DC-DC电路输出稳定的12V和24V电源，给电视主板和背光板提供电源。

2、 5V/15V副电源
2.1、 副电源原理图（如附图2所示）

   图2

2.2  U3/STRA6159M 引脚功能简介
P1  原边过电流检出信号输入端（外接取样电阻，取样电压高于0.77V保护电路动作，电源无输出）
P2  Vcc控制电路的电源输入端(启动电压17.5V，工作维持电压高于10.5V即可)
P3  地
P4  定电压控制信号/过负载保护信号输入（电压反馈取样输入脚FB）
P5  启动电源输入脚（可直接接电源、本机设计有外接欠压保护电路，当电压低于120V时，该脚无电压，电源不启动）。
P6  空脚
P7/8 内部MOS管漏极。

2.3 工作流程
本副电源为主板CPU控制系统和电源板其余各IC提供辅助电源，如果它不能正常工作，整机将瘫痪。当市电接通后，U3的P5有正常的启动供电（该供电仅在启动瞬间起作用，启动完成后P5端无需电流输入），起动电路是由Startup 端子（P5）连接到输入电压经整流后的直流电压部分而构成。从Startup 端子输入的电流被IC内部电路定电流处理后（800μA Typ）经ＩＣ内部给连接在Vcc端子（P2）的电容C26充电。电源的起动在Vcc 端子电压上升到动作开始电源电压Vcc(ON)=17.5V (TYP)时，开始动作（到动作开始为止的起动时间仅由电容C26的容量决定，而和Startup 端子的直流电压无关）。此后T2的P4端的感应电压经过D8整流、C30滤波为P2端提供大于17.5V的VCC电压，电源启动完成。此时R51、R61、U6、PC3等组成的误差取样电路，将输出电压变化信息反馈到P4（FB端）控制内部激励信号占空比，从而实现电源的稳压输出。副电源输出的5V为主板CPU控制电路供电，待主板控制电路工作正常后，发出开机控制信号ON（主电源开机）送回电源板，使Q5导通，把15V辅助电源送到后级PFC和DC-DC校正电路VCC端，此后主电源启动，主板视频处理电路开始工作、屏背光点亮，电视开机。

注：P4端的OFF Timer 电路决定MOS FET 的关断时间,并产生MOS FET 导通开始的定时脉冲信号。这和通常的PWM 控制方式不同，如果IC 内部的OCP 比较器和FB 比较器没有输出ON 期间中止信号给PRC Latch复位端子(R)，MOS FET 将不被关断，振荡动作不会继续。

2.4  主要外围器件作用
P1外接R37为过流保护取样电阻，当其上的压降达到0.77V电源即进入过流保护状态，无5V和15V电源输出，故该电阻变质可能导致过流保护控制电路误动作，电源表现为带负载能力差或无法正常启动！ 保护过程：在每个脉冲内，对MOS 管的漏极电流的峰值进行检测，当漏极电流的检出（１脚和3脚GND间的）电压达到OCP端子的门坎电压0.77V (TYP)时，MOS管被关断。注：保护在负载电流正常后可自动解除。
P4外接电容C25为抗干扰电容，若击穿电源无输出，若漏电将导致副电源输出电压低。ZD2、C24等组成了输出过载保护动作延时电路。C24若开路，电源正常工作时无明显变化，若短路或严重漏电，将导致电源过载时过载保护电路不动作而击穿MOS管。ZD2是为防止电源正常工作时C24接入电路影响而设立的，该二极管击穿或者漏电时，由于和光电耦合器并联的电容C24的电容值较大，该端子FB功能对负载变化的响应会变坏。 U6为误差取样可调稳压管，外接取样电阻R61阻值变大输出电压升高，R51阻值变大输出电压降低，PC3若内部光敏三极管击穿、漏电时输出电压变低，发光二极管老化则输出电压升高。
Q8、R3、PC4、Q10、R64等组成了（PFC/DC-DC）待机控制电路，当Q8击穿时，15V辅助电源无法关断，主电始终无法关闭。当Q8放大能力下降内助增高可能导致15V辅助电源电压输出过低，PFC和DC-DC电路无法启动。另外PC4不能进入饱和状态或内助增加也会导致辅助电源电压下降，PFC等电路无法正常启动。 R43、D7等组成了反峰吸收回路，当D7漏电可能导致电压过热，开路则会导致U3击穿损坏。
ZD6~8为欠压保护二极管，若有击穿或者漏电，可能导致欠压保护失效，若开路，则电源不启动，无5V和15V输出.

3、PFC和DC-DC电路
3.1 PFC电路原理图 （如附图3）

 3.2 UI/STR-E1555引脚功能说明
STR-E1555是一个由前后两个变换器组成的开关电源混合IC，其前段是用来消除高次谐波的PFC变换器，后段是一个DC/DC变换器。它采用21脚的SLA封装结构，内部集成了前段变换器(升压斩波型PFC)的控制电路以及后段DC/DC变换器的控制用MIC和DC/DC部分的功率MOSFET（IC 内部）。
1脚 起动电路输入端子 作用：IC 内部，Start Up端子连接到起动电路和Vcc端子(控制部分用电源)。通常VPFB(DD ON)=3.2V 超过以后，起动电路停止动作。起动电路动作时，以5.6mA的定电流为Vcc 外接的电解电容充电，Vcc＞16.2V(typ)时IC起动。
2脚  空
3脚  PFC部分MOSFET门极驱动信号输出端子
作用：PFC Out 端子输出外接MOSFET的驱动信号。该端子的输出特性为Source 300mA，Sink500mA。根据所使用的MOS FET特性，确定是采用直接驱动或者设置外部缓冲电路。
4脚  PFC部分零电流检出端子 作用：当从该点流出电流达200微安时驱动无输出，这与电流采样电阻（Rcs）有关系，      该电流还参与5脚电压控制（功率因数调整）。
5脚 PFC部分MOSFET漏极电流检出端子（过流保护检测）
作用：该端子用来检出PFC 部分MOSFET 流过的漏极电流Id。PFC 部分MOS FET的源极一侧，插入耐浪涌特性好的金属膜电阻等器件，将漏极电流Id 转换成电压。
6脚 PFC输出定电压控制信号输入端子､PFC输出过电压检出端子[Page]
7脚  PFC部分误差放大器输出及相位补偿端子 作用：COMP 端子是PFC 控制电路中用于相位校正端子。通过加大外接电容的容量，虽然可以提高电路的稳定，但有必要基于相位的超前或者滞后来进行参数调整。
8、9脚  PFC､DC/DC控制电路Gnd端子 10脚 PFC的乘法器输入端子､外部锁定触发端子 作用：Mult FP是乘法器的输入端子。输入电压先经全波整流，再通过分压输入该端子。该电压波形在使输入电流波形正弦化的过程 (功率因素校正过程中)中起到重要作用。
11脚 PFC关断延迟调整端子 作用：IC 起动后，对于频繁在Min 负载～Max 负载之间等状态下进行迅速的负载变动，Min负载下DC/DC进入低频动作时，PFC反复在起动→停止间切换，变压器等器件可能会发出异常的声音。E1555在DC/DC部分进入低频动作后，在外接电容所产生的延迟时间达到后，才停止PFC。具体动作是，DC/DC部分负载减轻，进入低频动作后，通过IC内部的定电流电路为DLP 端子外接的电容充电。DLP端子电压上升到一定的阈值，DLP端子电容充电期间内，即使负载急剧变化，PFC都不会关断，因此不会发出异常的声音。
12脚 准共振信号输入端子(谷底检测)作用：ZCD是零电流检测电路的输入端子。STR-E1555的PFC侧采用临界电流检测方式。PFC的MOSFET在电感的零电流处导通，流过电感的峰值电流达到由乘法器设定的门坎值时关断。 13脚 DC/DC部分过电流检出端子 作用：该端子对DC-DC电路的内置MOS源极（P17端）电流进行取样，当该脚电压超过0.6V时DC-DC电路进入过流保护状态，停止输出。
14脚 DC/DC部分定电压控制用信号输入端子 作用：DFB 端子是DC/DC 部分用作定电压控制的反馈端子。通常由光耦来进行反馈。
15脚 IC驱动用电源端子
17脚 DC/DC侧内藏MOSFET源极端子 作用：E1555的DC/DC转换电路MOSFET内藏。DC/DC的过电流设定采用和CS同样的检出方式。首先在源极串联检出电阻。以此将漏极电流Id变换成电压信号。在这个中，为了避免导通时产生浪涌电流冲击导致电路不稳定，插入了一个CR滤波器，但CR滤波器的时间常数不能过长，否则可能会延缓电流检出，导致保护过迟、MOS管击穿等后果。
18、19脚  空
20脚 DC/DC电路内藏MOSFET漏极端子（剪脚）
21脚 DC-DC电路内藏MOSSFET漏极端子

3.3  PFC电路工作流程与主要外围器件作用 
3.3.1 PFC电路工作流程
当U1的P1/P15加上电源后，PFC电路的P3端（PFC部分MOSFET门极驱动信号输出端子）开始输出激励信号，控制Q1进入导通状态，此后T2的2-3绕组将谷底检测信息送回P4端（PFC部分零电流检出端子）P4内部电路及时动作调整PFC激励信号波形，T1输出的电压经D2整流，由R20、21、22/R23分压取样，把反馈电压送到P6端（PFC输出定电压控制信号输入端子､PFC输出过电压检出端子）控制激励信号占空比，从而实现PFC电路输出稳压。同时P10端送入一个市电整流后的参考电压给内部乘法器电路，参与PFC电路工作波形控制，实现PFC校正。P5外接过流保护取样电阻R9把PFC过流信息反馈到P5端，随时监控过流情况，当R9上压降达到0.65V以上时，PFC电路过流保护动作，输出截止。P6端还兼有过压保护检测的功能，当输出反馈电压达到约3.2V时，PFC电路停止输出。

3.3.2 PFC电路主要外围器件作用
P1端为启动供电端，无15V电源输入，STR-E1555不能启动。
注：在本电源中，U1的P1和P15辅助供电端电压随电源输出负载水平升高而降低，故该辅助电源的升高可以作为辅助判断U1是否进入过压保护状态的依据。若P10端过压保护电路动作，则此供电电压会升高到约19V，而正常工作时，该辅助供电端电压为14.5V（模拟试验时接入约30W负载测得的数据）。
P3为激励信号输出端，外接驱动耦合电阻、激励缓冲管Q2和反峰泄放控制管Q3，当R15阻抗变大到一定程度和Q2性能不良时，激励信号的幅度可能发生改变，从而导致Q1因激励不足、损耗过大而损坏；Q3是Q1能否及时截止的关键，若Q3击穿则Q1不能工作，若Q3回路开路，则会导Q1击穿损坏。
P4为PFC凝电流检测电压输入端，外接取样电阻和取样绕组，若C7、R8开路，PFC效率会降低，若C7击穿PFC电路会发生过载保护电路误动作而无输出。
P5为过流保护电压输入端，当外接电阻R9阻值变大可导致PFC过流保护电路提前动作而无输出。C11为抗干扰电容，若开路可能导致PFC过流保护误动作，而带负载能力差，若击穿PFC过流保护不动作，可能在过载时损坏电源。
P6为PFC稳压反馈电压输入端，外接取样分压电阻R23若阻值变大，则PFC输出电压降低，R20~22变质，则输出电压升高；C19为过压保护动作延迟（抗干扰）电阻，若开路会导致过压保护提前，电源无输出，若漏电，可能导致PFC输出电压升高。
P7外接相位补偿电容，其开路电路稳定性变差，短路不工作
P10为PFC的乘法器输入端子､外部锁定触发端子(过压保护), 若D4/D3、外接电容C17、R4、R5、R6任一开路，都将导致PFC电路过压保护误电路动作——PFC、DC-DC均无输出电压，任意一个二极管导通，PFC和DC-DC电路同时进入保护锁定状态。
P11为 PFC关断延迟调整端子，外接动作延迟电容C13，若其开路，PFC电路会出现反复在起动→停止间切换，输出不稳定。若短路，将导致保护不动作，损坏U1。

3.4 DC-DC电路工作流程与主要外围器件作用
3.4.1 DC-DC电路原理图 （如附图4） 

3.4.2工作流程
当电路通电后，U1的P15端VCC正常后，内部DC-DC转换电路开始工作。T3的3-6绕组开始有电流流过，此后副边绕组感应电压经D12、14整流滤波，由R58/40、U7/PC2等组成的误差取样反馈电路，把输出电压变化信息反馈到U1的P14端，实现DC-DC稳压输出。在STR-E1555的工作模式当中，准共振模式下，必须对电压共振进行底部检出，加入延时后导通。T3的1-7绕组将谷底检测电压信息反馈到P14端，实现电源的准共振模式工作（BD端子的输入阈值电压是0.76V(typ)如果该端子的输入信号波形低于此阈值时，IC从准共振动作进入100KHz的PWM 模式）。U1的P13端为DC-DC过流保护控制电压输入端，当该脚电压达到0.6V以上时，DC-DC电路进入过流保护状态。 由于DC-DC电路输出稳压取样点设计在24V上，开机瞬间由于24V（背光电路工作时序要求背光后点亮）负载很轻，而12V负载较重，可能导致12V电源瞬间输出电压严重下降，为此，电源设计有一个由于ZD5、Q7、Q8、R35等组成的临时12V电源补偿电路，当12V电源低于正常值后，Q7、Q8导通，24V经电阻R35向12V负载电路供电，由于ZD5的取值为12V，所以当12V电源电压达到12V时，Q7截止，电源互不干扰。
3.4.3 主要外围器件作用
P12外接电容C16/D6若击穿或者漏电，DC-DC工作模式会改变，R34开路会导致DC-DC电路效率下降或MOS管损坏。
P13端电压超过0.6V时DC-DC进入过流保护状态。该脚外接电阻为DC-DC过流保护取样耦合电阻和抗干扰电容，电阻变质将导致过流保护提前动作，C15开路可能导致过流保护电路误动作，击穿将导致过流保护电路不动作或者动作延迟。
P14外接DC-DC稳压取样反馈电路器件，外接电容击穿或漏电将导致输出电压变低，PC2老化，或者取样分压电阻R58阻值变大会导致输出电压升高，严重时导致过压保护，DC-DC和PFC电路同时停止工作（PFC输出电压为300V，DC-DC输出电压为0V，）
P17为内部MOS管源极，外接过流保护取样电阻，此电阻变质将导致过流保护电路提前动作，轻者电源尖叫输出电压低，重者电源无输出、P1/P15端的辅助供电电压拉低（输出负载严重短路导致的DC-DC电路过流保护动作将直接拉低辅助电源供电。过流保护动作时，实测辅助电源电压仅为0. 8～2V，但副电源其他绕组输出电压正常，这是该电源过流保护电路动作时特有的现象）！ [Page]
注1：本电源的PFC电路在负载低功率的情况下，不工作。即在不接12V/24V负载或者负载低于30W的时候，PFC电路不工作， DC-DC电路输入电压为市电整流滤波后的电压（约300V）。以上为试验测试数据，该电源PFC动作负载功率要求相关参数尚无官方文献。试验时，在12V输出端接15欧、24V输出端接入51欧电阻一个，PFC电路不启动。再试将24V输出端模拟负载电阻减小到25.5欧，PFC电路正常启动，输出电压为380V。 注2：STR-E1555的PFC侧采用临界电流检测方式。PFC的MOSFET在电感的零电流处导通，流过电感的峰值电流达到由乘法器设定的门坎值时关断。当线圈副边Ns 的电压下降到门坎值以下时，ZCD间接检测出电感的电流，判断其过零。当VZCD达到VZCD(th) =1.6(typ)时，才可以判断为进入关断区间，当电压减小到VZCD(th)-VZCD(His)以下后，再次导通。为了防止误动作，设置了0.11V的滞环。ZCD内部有两个过电压保护功能。6.5V防止了该端子电压过高；反向振荡电压下限设在0.62V，防止电压过低。

3.5 过流过压保护电路工作流程与主要外围器件作用
     本电源设计有完善的过流过压保护电路: DC-DC输出过压保护：（如附图5）由ZD3、ZD4、PC1等组成了过压保护取样反馈电路，当输出电压升高导致ZD3、ZD4之一导通时，光耦PC1内部发光管发光增强，光敏三极管导通，D5导通，将过压控制电压加到U1的P10端，U1停止工作，PFC、DC-DC电路同时停止工作。

    图5

PFC输出过压保护：（如附图6）由R25~29、R46/47、U2、Q6等组成了PFC输出过压保护取样控制电路，当输出电压升高使得Q6导通D4导通时，P10内部过压保护电路锁定，实现PFC过压保护。

    图6

PFC过流保护：由U1P5内部电路和外接取样电阻R9等组成，当R9上的压降达到0.65V以上时PFC电路进入过流保护状态。 DC-DC过流保护：U1的P13外接过流保护电阻，当该脚电压达到0.6V以上时，DC-DC电路进入过流保护状态。

三、常见故障检修流程
（如附图7）

          图7

四、电源检修注意事项
1、本电源靠近交流输入接口的一侧的三个散热片均带220V市电。检修测量时谨防触电！使用示波器测量波形必须加隔离电容或隔离变压器，否则会导致电网短路和仪表损坏！
  2、本电源PFC电路输出电压近400V，且工作电流很大。对滤波电容的安全容限要求很高，故不得使用任何普通国产电容代替PFC主滤波电容，否则可能导致火灾！ 
3、严禁在脱开过流过压保护控制回路的情况下，将电源接入电视机开机测试——输出电压异常升高可能导致屏模组损坏！若必须做在路测试，则必须保证在过流、过压保护电路工作正常的情况下进行！
4、检修测量前无论电源是否能正常启动，均需对C8做放电处理。放电不得采取导线直接短路法放电（直接短路放电瞬间冲击电流过大，可能导致电容内部导线开路、打火——引发火灾、电路MOS管或IC等敏感器件损坏等严重后果），应采取在电容的两端并联一阻值大于300欧、功率大于10W的电阻进行放电(比较简单的方法如：拿电烙铁的插头在电容引脚上触碰数次放电)。 
5、本电源发生DC-DC输出短路引起过流保护时，15V副电源输出电压会变得只有不超过2V，此时拔掉电源插头、短时间再次通电仍无法退出保护状态，若要电源再次启动必须对C8做放电处理。
6、本电源DC-DC电路输出整流二极管均为肖特基二极管，反向恢复时间为n秒级，普通二极管或者快恢复二极管均不能用于替换，故必须使用原型号或性能相当的肖特基二极管代换！另外，本电源使用的一些快恢复二极管在创维其他产品上很少使用，不得已时可以相同参数其他二极管代换，但D6必须使用原型号肖特基二极管，否则会导致严重后果，具体参数见原理图上的标识。 
7、附图所示参考电压为当电源全部空载情况下，强制（ON接+5V电源）启动电源，用VC980D数字万用表测得的参考电压。因副电源稳压取样点设计在5V上，当5V空载时，原边的各绕组输出输出电压变化不能得到及时纠正（下降），故辅助电源输出电压只有约15V。若给5V电源接入约500mA负载电流，正常工作时的辅助电源电压会高于15V(约17.5V)。另：由于仪表频响特性和采样率等技术指标限制，与实际工作电压有较大出入，仅有开关控制电压，启动供电（vcc）、欠压保护端的电压比较接近真实值，故以上电压仅供参考！
8、由于个人水平限制加之能获取的上游芯片供应厂商技术支持有限，相关原理剖析可能存在错误，望广大同行能及时发现和指正！

完结...