康佳B系列彩电电源部分电路解析

T2588B/X、T2987B/X、T3477B、下3877N系列机芯96年8月以来作为康佳彩电的主力机芯年产量超过100万台套，其开关稳压电源结构简单，性能优良，特别是它的可靠性已得到考验和公认，该机芯开关稳压电源具有下述特点： 


a、能在输入交流140V—280V电源电压范围内正常工作； 
b、 能对负载的开路，短路、束电流过流、B+电压过压等进行有效的保护； 
c、 如开关管V401损坏，能将损坏范围有效地控制在 VD412(开关管射极负反馈电阻相并联的6．2V稳压管)、R423(桥式整流、滤波电容的限流电阻)、F401(3． 15A 保险丝)范围内。 

1、开关稳压电源电路组成 
首先我们以下3877N型机为例介绍开关稳压电源各主要电路的元器件组成。本系列屏幕尺寸不同的机型，开关稳压电源电路基本相同，仅输出电压值及器件功耗不同。 

(1)由开关管V401和VD407//C410、R406、R417//C462 组成正反馈驱动电路。 
(2)由C409、C414、R419和VD406组成吸收回路；吸收因开关变压器N401原方绕组自感电势，避免在开关管集电极截止瞬间出现过高的反峰高电压。 

(3)V48Q、VD484、VD489、RP401、R486、R485与N410组成取样、放大电路(冷底板部分)。而N410中的光敏三极管及V402、V403组成放大和控制电路(热底板部分)，用于稳定输出电压。 

(4)VD405、R409和V406组成防止；中击电流电路(即动态限压电路)，以保证开关电源在很宽的输入电压范围内正常工作。 

(5)V450、N401、V406和V411组成遥控开关机电路。 
(6)R404、R405和C465组成开关管振荡启动电路。 
(7)由行输出部分的V603、VD603、R612等组成显像管束电流过流(可控硅V604)保护电路。 
(8)由CRT板上的VD 9l 5、VD952、VD953组成X射线(可控硅V604)保护电路(防止B+过高或行输出副方过压)。 

(9)副方有四路稳压输出 
a、B+135V(T2588机的B+为130V、T2987机的B 
+为140V，T3477B／T3877N机的B+为135V)为行输出级电源B十(在该点上作稳压取样)。由R455、C463、R452、 
V口420等组成B+过压保护电路。 
b、+25．6V(下2987机为27V)为场输出级电源。 
c、+28V(T2987机为24．5V)为伴音功放输出级电源。 
d、 +28V为超重低音功放输出级电源。 
(10)由V407、V410[Page]、T402等元器件及副方(+5V)三端稳压块N402(AN7805)组成的遥控CPU电源(小开关稳压电源)。 

除上述电路外，稳压电源的输入端还有桥式整流、滤波电路及共轭滤波(互感滤波器)、电源开关、保险丝(F401)等元器件及冷、热底板之间静电耦合抗干扰电路R421// C416等。 


2、开关稳压电源的工作原理 

2.1开关管的自激振荡过程 

1)开机状态：由桥式整流器BR401整流后在C401上充有约+300V的直流电压(未稳压)，在开机状态下CPU (M 37210M3 —902SP)的21脚(P0W)为低电平(0V)，通过接插件XS201的①针、R235到V450的基极，使其Ub=0而截止。N401(光耦合器)中的发光二极管截止(不发光)，光敏三极管亦处于截止状态，N401③、④脚间开路。+300V 电源通过R404(82K／2w)、R405(6．8K／2w)为开关管V401基极提供约3．3mA的启动电流fbl 使V401开始导通。V401集电极电流通过T401原方主绕组在Ic增长期间使T401正反馈绕组产生约10V的脉)中峰值电压U2,U2通过VD407、R406、R417向开关管V401基极提供约0． 37A 的电流I2 <I2=(U2-0.7)／(R406+R417)=0． 372A >，与此同时，V406吸收了部分电流I3,<I3=(U2—7.5V)÷R409xB=(10—7．5)÷6．8K x 200=73。6mA>，因此开关管实际基极电流约为Ib=I2-I3=0．372-0．074=0． 298A =298mA 

2)由于正反馈的结果，V401基极得到近于300mA的饱和导通电流，开关管V401饱和导通，V401集电极电流Ic1将随时间线性增长。当Icl的峰值接近 3A 时，T401磁通饱和，U2↓V401退出饱和而进入放大区，并使正反馈绕组L2上感生电压U2反相导致Ib1减小，从而促使V401集电极电流Ic1减小，集电极电压Uc1即上升，这个正反馈过程使Ib1迅速降为0，开关管V401截止。 

3)当V401截止瞬间其集电极出现尖峰自感电压并被C'2所吸收。(C 2’ ≈ 
C409//C414)，同时正反馈绕组感应电势极性反相(地为正，同名端为负)，此电压通过C465、R405、C462//R417、R406向C410充电，此时VD407处于截止状态，使C410下正、上负。此时因V401基极电位为负值(低于射级电位)而保持截止状态，保证了V401处于休止期。休止期的长短不仅取决于C410及C465的充放电时常数电路，也取决于T401初级等效电感(初级空载电感为800微H)和C'的等效电容(即LC自由振荡的周期)。 [Page]

4)因负截的单向导通特性和V401处于截止期，此时V401集电极负截电路可等效为L1'//C2'的并联谐振回路(参见图 2C )，在V401截止瞬间C2'上充有约150V的电压，经1／4个谐振周期(△t=1/(4x 2 L 1'C2')≈5mSC2'开始通过L1'放电，再经1／4周期后，C2'反向放电(电流自上而下)，使正反馈绕组又得到正向电压U2,此时U2值较小，但U2与C410上充的电压相叠加，形成I2电流，使V410基极又得到一定的Ib1(远大于超始的3mA)，V401正偏导通，形成集电极电流Ic上升…再继续开关管V401的饱和导通与截止(即开-关)过程，周而复始，不断循环。 

2．2稳压原理 

稳压是通过对输出电压B+的取样、放大，使原方产生调节电流L4，改变开关管V401的基极电流Ib1来达到的。V401电感L的储能电流Ic1和V401导通时间△t(储能时间 )都发生变化，从而使次级输出电压得到动态稳定的效果。从次级B+通过R486、RP401、R485电压取样网络的RP401中点为取样放大管V489的基极电压，V489的射极接VD484串VD489得11.3V的稳定电压，集电极通过N410②—①(内部为发光二极管)，R487接B+，N410①—②脚电位差正常值为1．0V左右，当某种原因使B+电压升高时；B+↑→V489基极电压↑→b-e间电位差↑→Ic409↑→Uc489↓→通过发光二极管的电流↑→发光二极管光强↑→N410④—③脚等效电阻rce↓→Vb402基极电压↓→V402集电极电流↑(V402为PNP管)→V403基极电流↑→V403集电极电流↑→(V403的rce减小)即L4↑→Ib1↓→V401饱和导通时间↓←T 40l 原方储能↓→B+↓。 

V489射极接有6．2V和5．1V两只串联稳压管，两只稳压管的温度系数相反而互补，保证稳压电源温漂极小，同时5.1V稳压管上端接V411遥控关机控制管的集电极，因此不能用一只稳压管取代，另外，在正常开机整个期间N410①—②电位差约在0．8V～1．2V之间变动，通过的电流约为1．5mA，因此两只稳压管上端无需接提供稳定电流的电阻，也能始终保持6．2十5．1=11．3V的稳压值。 

RP401为次级输出电压微调电位器，可调范围可达额定值±10%左右。 

2．3负载短路和开路保护 

从上述原理分析可知，当负载短路时L'1等效并联了电阻，而且阻值较小，L'1，与C'1不可能产生谐振，即不能产生稳定的开关工作状态，必须由起动电路提供基极电流来再次进行一个导通[Page]—截止周期，但起动电路R404、 
R405仅能向V401提供约3．3mA的基极电流，集电极在静态也只有30—50mA的电流，电源停止工作，副方各路输出电压很快降至零，从而起到不继续损坏有关元器件的作用，达到了负载短路保护的目的。 

当负载开路时，副方各路输出电压均增高，由于B+ 上升进而使V402、V403接近饱和导通，吸收开关管V401的基极电流而使V401占空比下降。当因调压失败(稳压系统有故障，例如光电藕合器开路)而引起次级电压升高时，过压检测电路通过VD405使V406饱和导通，从而吸收开关管V401的基极电流并使V401趋于截止，电源停止工作，但过压检测电路亦会因此失去作用而重复以上过程，为此在B+输出回路VD409的阴极(输出端)接有R455、R452、VD420等组成的B+过压保护回路，以确保大屏幕彩电的开关稳压电源万无一失，避免B+突然升高，x射线保护电路延时动作造成高压过高损坏显像管、行输出管、行输出变压器等器件的可能性。  

2．4遥控开关机的电路 

遥控开关机功能主要由V450、N401、V411等元器件实现；遥控开关机指令信号来自CPU(M 37210M3 -902SP或M 37210M 4-705SP)的第21脚(低电平0V开机，高电平5V关机)，通过R237(100 
XP201①→XS201①到电源、扫描板。遥控关机时，由于XS201①出现约5V的高电位使V450饱和导通，N401①、②脚内部发光二极管发光，①—②脚间电位差约1．5V，③—④脚间饱和导通，压降0．5V以下，V406基极约0．75V，V406饱和导通，使V401基极相当于接地，通过R404、R405的启动电流被V406吸收，V401处于截止状态，开关电源停止工作。另一路通过R436、R439接V411基极，遥控关机时V411基极亦为高电位(0．75V)，V411饱和导通，使V489基极—发射极间的电位差拉大(Ube↑)，V489饱和导通，对取样放大回路产生很大的吸收电流L4同样使I2降为零，也使V401处于截止状态。即使副方B+降为零输出时，前一路的控制作用仍然维持。 


2．5负压驱动电路 

负压驱动电路由V403、C405//C411、VD403等元器件组成，其主要功能是可以保证开关管(V401)的集电极反向电压工作在Ucbo状态(Ucbo>Uceo)，并且可以有效的减少开关管退出饱和到完全截止的时间，使大功率开关管温升降低，提高了开关稳压电源的可靠性。 

([Page]注：一般彩电大功率电源开关管，例如2SD1545或 2SD4111的BUcbO>1500V，而BUceo>1000V)。 
具体电路分析如下：T401正反馈绕组的输出端，通过VD403将负脉冲取出，并向C405充电，充电电流方向由地向上。C405上端在正常工作状态约为-5．6V(注意C405的正端接地)，这个电压为N410光敏二极管、V402、V403提供了工作电源电压。当V403饱和导通时或接近于饱和状态时，V401的基极电压为负值，V401的发射极电位高于基极电位而截止(或趋于截止)，使V401的集电极—基极处于Ucbo状态。 

因为增加了负压驱动电源，使V402、V403工作的动态范围增大，也就是使它们的控制范围增大，提高了输入电网电压变动的适应能力，增加了开关电源的安全性能。VD402的作用是；从正反馈绕组取出负脉冲电压叠加在-6V的直流电平上，使得V403退出饱和状态转向截止，与此同时V402饱和导通，保证了开关管V401能迅速由截止状态再次转入饱和状态。 


2．6有关开关稳压电源负载的动态范围 

这里所说的动态范围是指；不引起次级输出电压明显降低(欠激励)的最大负载电流和不致引起自激最小负载电流之间的差。一般来说，动态范围越宽，电压稳定性将变差。 

在反馈环增益固定的情况下，C413(V403b-e间的外接电容)决定了I4的上升速度，从图5中可以看出，在最大负载电流时，I4的上升速度变慢，幅值小，Ib1的脉宽就越宽幅值大。反之，在最小负载电流时，I4的上升速度变快且幅值大，Ib1的脉宽越小。Ib1的脉宽越宽就意味着Ib1越大，即开关管V401饱和导通时间长，T401储能越大。 

通过实验，选择C413为10nF，既能保持良好的电压稳定性，又可以有足够的动态范围(随机附图中C413为22nF，实际电路中C413为10nF。 


2．7防止开关管集电结损坏的保护电路 

在彩电开关电源电路中，大功率开关管是最容易损坏的元件，开关管饱和导通时的电流很大，截止时集电极的电压很高，开关管在状态转换瞬间存在着开启损耗和关断损耗。 

在电路中，开关管V401的集电极通过电容C409(220／2kV接+300V点(接地效果相同)，其作用是吸收 
V401突然截止时，集电极出现的瞬时尖峰电压， 
以防止V401被击穿，且可减小V401由饱和向截止转换瞬间的关断损耗。从保护效果来看，[Page]C409容量的大些好。但容量太大V401再由截止转为饱和瞬间，C409的放电电流是V401集电极电流的一部分，因而增大了V401的开启损耗。从电路中，与C409相并联的是C414串联VD40//R419。在V401关断瞬间，由于VD406导通，C414对高电压吸收效果显著，在V401开启瞬间，VD406截止，C414必需经R419放电，增加了放电的时间，减小了放电电流，使开启损耗进一步减小。 

另外C402(330pF)(V406be间的外接电容)，可以使V406的吸收电流I3的产生滞后于I2从而使开关管V401迅速导通，C414上吸收的反峰电荷，主要释放在R419上，避免了开关管在饱和导通时，因消耗C414上的电荷而过热。与开关管V401射极电阻R418(0．68／2w)并联的一只VD412(稳压值6．2V。功耗1w)，它在开关电源正常工作时并无任何作用，但如果开关管V 401c -e击穿损坏时，往往R418发热将底板烧焦成两个孔状，印制板因较大面积炭化而无法修复。加装VD412后，如果发生V 401c -e击穿故障，就会使VD412击穿短路导通，立即烧断保险丝F401，必需开机检查维修，而不会使故障扩大，造成难以修复的情况。