接修一台飞利浦55PUF6461型液晶彩电,故障表现为上电后三无,拆机检查,电源板输出的12V电压为oV,断电后测12V端子对地电阻极小,拔下电源板和主板的连线后,再测12V供电端对地仍短路,由此判断短路点在电源板上。拆下电源板检查,发现该机12V整流电路并非常见的二极管半波整流电路,而是采用同步稳压电路,实绘相关电路如图1所示。随着电子技术的发展,芯片的工作电压越来越低,但工作电流却只增不减。
我们知道,普通二极管整流电路的功耗是比较大的,工作在低压大电流状态时效率更低,例如:一个输出5V、3A的电源,输出功率为15W。因在大电流时普通整流二极管的正向压降约为1V,则在输出电流为3A时,整流二极管上的功耗要达到3W,占输出功率的20%。如果输出电流更大,则效率会更低。因此,在低压大电流开关电源中,次级整流电路二极管的散热片要比初级开关管的更大。为了降低整流二极管的功耗,可采用正向电阻较小的肖特基二极管,但该类二极管在大电流状态下的压降仍为0.6V~0.8V。若要进一步降低功耗,可采用同步整流电路。该电路用场效应管代替二极管,在控制电路驱动下和开关变压器次级绕组电压同步导通,完成整流功能。大家知道,场效应管的导通电阻很小,尤其是低压大电流场效应管,如100V耐压的功率型场效应管,其导通电阻大多小于0.1Ω,有的甚至小于0.05Ω。本机Q9102型号是TF298,耐压100V,电流33A,导通电阻为0.0122,通过3A电流时其压降只有0.036V,功耗只有约0.1W ,整流效率大为提高。
SP6018E是一块同步整流控制芯片,它和Q9102配合组成高效率整流电路,本电路能根据负载大小自动控制Q9102的工作状态。R9120和R9121是取样电阻,对Q9102的D、S极电压进行取样。实验发现,在轻负载时芯片的⑥脚无驱动脉冲输出,Q9102截止,此时D9104为普通的半波整流元件,由于输出电流小,D9104的功耗并不大;当负载增加到一定值(此值由R9120和R9121取样电阻的比值决定)时,芯片⑥脚输出驱动脉冲,Q9102导通,由于此时Q9102的S、D极间电压极小D9104截止,整流功耗大幅降低。
经查,D9104短路后,开关变压器次级绕组高频脉冲被C9109 、C9110短路,开关电源无法正常工作,因此无输出。D9104原用一只电流为5A,耐压为100V的肖特基二极管,考虑到D9104仅在小电流时工作,于是换上SR3100型肖特基二极管(电流为3A,耐压为100V), 上电试机,开关电源输出正常;装机实验,故障排除。须说明的是,电路中Q9102是N沟道场效应管,内部本身就带有一只二极管,其极性和D9104相同但正向导通电压转高,所以上电后D9104导通,但场效应管内部的二极管并不导通。另外,Q9102是串联在直流回路的负端,D极和S极间的电压和常见电路是相反的,即电流是从S极进入,从D极流出,因为场效应管的D极和S极可以互换使用,所以也能正常工作。如果按普通半波整流二极管的接法,把Q9102串联在直流回路的正端,这时S极接输出电压(这里是12V),要让场效应管工作,就需在G极上加一个比输出电压至少高10V的电压,这样才能使Q9102导通,由此还要增设一个辅助电源,增加了电路复杂性。Q9102串联在负极回路中,S极接地,直接利用输出的12V电压化为驱动IC的工作电源即可。