1、.TCL-AT25211 STR-W6856（6854）开关电源电路的工作原理浅析作者：刘一东开关电源电路是采用 SANKEN 公司最新研制的 STR-W6854（6856）电源控制芯片，它是高性能电压模式控制器，内藏功率 MOSFET 和控制器的 FLYBACK（电压反馈）型开关电源用厚膜集成电路。使用该 IC 可以大量减少电源元件的数量，简化电路的设计。在现在的电视机中得到了广泛的运用。STR-W6854 电源控制芯片具有完善的过流、电压检测保护功能、内部热保护功能、过负荷保护功能。它主要工作模式：为了实现电源在全负载范围的高效率的工作，电源设置了三种工作方式：轻负载、中等负载、重负载。I
2、C 控制器根据负载的状态自动进行工作方式的切换。一 、 电 路 的 原 理 简 介 1工作原理简述：当插上电源开关后，AC220V/50HZ 的交流市电，经过电源开关S801、F801、以及 C801、T801A 和 C802、T801 组成共模滤波器，把供电电路引入的各种电磁干扰抑制掉，消除电网电压中的高频干扰脉冲。T801A 和 T801 的感量都很大，分布的电容小，对非对称信号来说，T801A 和 T801 及其前后联接的电容 C801、C802，可以看成 型滤波器，对非对称信号有很好的滤除作用，而对从市电线路进入的对称性干扰信号来说，流过 T801SA 和 T8021 两线圈的干扰电流
3、，其大小相等，方向相反，因而能够相互抵消。由于共模滤波器具有双向性，即对随交流电供电线路引入的干扰信号，及由开关稳压电源高频振荡注入交流市电的电磁干扰具有同等的抑制作用。所以共模滤波器是改善电视机电磁兼容性的一种有效措施。电路如图所示。（ 1）经干扰抑制后的市电，进入桥硅 DB801（桥式全波整流）输出约+300V（空载时）不稳压直流脉冲电压，经 C806、C807 平滑滤波，由开关变压器 T802 的、脚绕组加到 IC801(STR-W6854)第脚,内部连接了调整管漏极 D。与此同时，电源输入端 220V 电压由桥硅 DB801 中的一个二极管半波整流后得到的脉动直流电，经 R803（82
4、0K）限流，对 C813（4.7UF）进行快速充电，以提供IC 801 的启动电压，当 C813 两端的电压达到 IC801 启动电压（18.2V）时，STR-W6854 开始工作。同时通过集成电路内部的预调整电路，使开关电源的振荡电路开始工作。脉冲振荡电压经过集成电路内部的均衡驱动电路，输出开关脉冲到 IC 内部调整管的栅极，在开关脉冲的作用下内部调整管开始导通，这.样就使 T802 的初级绕组、脚，产生了高频开关脉冲，并在 T802 次级绕组上感应出相应脉冲电压，经过次级绕组各自的整流、滤波、稳压电路，分别输出：+125V、+33V、+18.5V、+12V、+10V、+9V、+5V 等各种
5、不同的直流稳压电源，供给整机各部份使用，其中：+125V 主电源，主要供给行扫描输出电路工作；+33V 调谐电压，主要供 TU 调谐工作；+18.5V 伴音供电电压，主要供IC603 伴音功放电路工作；+12V 经 IC803（L7809）和 IC804（L7805）稳压后输出+9V 和+5V 直流电压，供芯片小信号处理电路工作。2电源启动电路：由于 IC801 的启动电流很小，R803 可使用高阻值的电阻，来降低待机功耗。但是要注意 R803 要向 IC 提供足够的锁定电路保持电流，特别是低电压输入的时候也要能向 IC 提供 120UA 以上的电流，因此 R803 的阻值也不能太大。由于 W
6、6856 采用 BCD 集成电路工艺，要求的工作电流很小，因此 C813 不需要很大的电容。当启动控制器工作以后 IC801 的脚（VCC 端子）工作电流增加，VCC 端子的电压将会随 C813 的放电而下降。适当的增加 C813 的容量可缓解 VCC 端子电压在启动期间的下降率，即在副绕组（T802 的脚）所提供的电压(D808 整流输出的 VCC)上升到 18.2V 之前，C813 内由 R803 注入的电量必须能给 VCC 端子提供足够的工作电压，那么即使辅助绕组的电压上升稍迟，VCC端子的电压也不会降到动作停止电压（10.4V)以下，确保电源能安全的启动起来。但是，当 C813 的容量
7、太大时，从充电动作开始到 C813 正极电压上升到18V 所用的时间将会变长，即电源启动缓慢。电路中选择R803=820k，C813=4.7uF，就可以保证即使在输入电压较低时，IC801 启动动作完成后，第脚的电压仍高于 IC 的动作禁止电压 10.4V。保证了启动电路工作的稳定性。3.过电压检测保护：如图STR-W6854 具有过压保护功能，主要由 IC801 第脚外围及内部电路工作组成。当 IC801 第脚 VCC 输入端,检测到 T802 的第脚绕组反馈电压，即 C813正极电压达到 25.4V 时，IC 进入过压保护状态，该状态为死锁状态，需重新开关主电压开关电源才可能重新工作。.
8、在控制电路开始工作以后，辅助绕组的电压经 D808 整流以后得到 IC 的工作电源。但辅助绕组 T802 的脚输出的电压在电源启动后并不能马上升到设定的电压，IC801 的脚电压因 C813 的放电而开始下降，所以辅助绕组在正常工作的状态下，D808 整流输出电压要设定在使电容 C813 两端电压在控制器动作停止电压 10.4V 到保护电压 25.4V 之间，且要留有一定的余量。此电路选择为 18V，这样 8V 的压降足够保证电源启动后 VCC 仍有 10.4V 以上电压。4过电流检测保护电路：见图STR-W6854 具有过电流保护功能，主要由 IC801 第脚外围的 R813 及内部电路工作
9、组成。通过检测 R813 上的漏电流的大小来启动保护电路，当漏电流超过 IC 规定的阀值时，强制关断调整管。即：大的漏电电流状态持续时间超过IC801 的脚（OLP 端子）的 OLP 动作时间常数以后，IC 进入锁定状态。 5过负荷保护：见图STR-W6854 还具有过负荷保护功能，主要由 IC801 第脚外围及内部电路工作组成。主要检测 T802 次级绕组负载情况，进行过负载保护。过负载保护使用锁定电路的方式。. 当电源进入待机等轻载状态时，IC 进入 TFC 工作方式时，导通时间被固定，导通电流用于调节关断时间 Toff，以进行输出电压的控制。因此，TFC 工作方式是调节关断时间的 Tof
10、f宽度调节的控制方式。当电源副边发生过载时，电源的 OCP 电路开始动作，当检测输出电压误差的光藕电流为零时，IC801 的内藏的电流源 I（olp）=73uA 开始通过 R817 给电容 C812 充电。FB/OLP 端子（IC801 的脚）电压电升至 V（olp）=7.2V 时，IC 内部的比较器翻转，IC 进入 OLP 锁定状态。即，当主负载电路因发生故障而过载时，D822 无法输出额定 125V 电压，使 Q822 的基极电压低于 6.9V，因为 Q822 的发射极电位被 D828 稳压管固定在6.2V，而三极管 be 结正向压降要高于 0.7V 才能导通，所以 Q822 反偏截止，I
11、C802-A 内部的发光二极管停止发光。见图 125V(D822 输出）.于是，IC802-B 内部的光敏三极管得不到发光二极管的驱动而截止。当 IC 801 的脚检测到光耦输出的误差检测电流为 0 时，IC 801 的脚内部的 电流源 I（olp）=73uA 开始通过 R817 给电容 C812 充电。当 FB/OLP 端子（IC801 的脚)的电压升至 V（olp）=7.2V 时，IC 内部的比较器翻转，IC 进入 OLP 锁定状态，开关电源停止工作。（见图、）6温度过热检测保护温度过热检测保护电路置于 IC 内部，它的工作环境温度：-20 到+120，最高工作结温：150，当环境温度超过
12、 120，或因电路过载使 IC 芯片温升达到 150时，芯片内温度保护电路开始工作，使 STR-W6854 第脚动作 IC 进入锁定保护状态，当温度降至允许值时，又会自动启动电源投入工作。因此外界温度和电路故障使 IC 长时间工作于 150的结温环境下，会造成 IC 击穿损坏。7锁定电路STR-W6854 内藏 OVP，OLP，TSD 等多种保护电路。保护电路的动作以锁定方式进行的，锁定电路动作以后，振荡器的输出保持低电平，停止对电源电路的支持。锁定电路的保持电流在 Vcc 为 9V 时为 120uA，在设计电源的启动电阻时需保证此项电流。为了防止保护电路由于干扰出现误动作，在 IC 内藏了定
13、时器，只有 OVP，OLP，TSD 持续一段时间以后锁定电路才开始动作。由于锁定电路（IC 的控制器）始终处在工作状态，而 T803 停振，所以其副绕组不能通过 D808 给 C813 提供足够的工作电压与电流，因而 IC 的消耗的电流将使 Vcc电压下降。但是，当 Vcc 电压下降到 IC 停止电压 Vcc（OFF）时，电路消耗的电流将下降到 Icc（OFF）为 50uA,IC801 停止工作，不再耗电，于是 Vcc 又开.始上升。这样，当 IC801 处于锁定状态时 Vcc 的电压将在 Vcc（ON）和Vcc（OFF）之间变化，防止了 Vcc 端子电压的异常上升。8+125V 稳压控制电路
14、：稳压控制主要由 IC801 第脚识别控制。当+125V 主负载电源电压升高时，通过误差取样电路 R835、R834、VR802 的分压后取得的样本电压也升高，即提供给 Q822 基极的取样电压升高了。而 Q822 的 E 极电位被稳压二极管 D828 固定在 6.2V，（由于 10V 电压经 D828 的偏置电阻 R833 给稳压管 D828 提供偏置电流，这样 D828 才有为 Q822 的发射极提供稳定的 6.2V 电压的条件。）这样加在Q822 的 BE 结上的压降就变大，通过 Q822 的 BE 结中的电流增大。所以当+125V主电源电压上升时，Q822 的 B 极电压也上升，从而导
15、致通过 Q822 的 CE 极的电流增大（Q822 的导通程度变大），而 Q822 的 C 极与 IC802 这个光电耦合器脚串联，所以会使通过 IC802 的、脚（IC802-A)的电流增加，IC802-A 是IC802 内置的发光二级管，当 IC802 第脚电流增加，发光二极管的亮度也增强，这样就使连到电源初级的 IC802 这个光电耦合器的内置光敏三极管(IC802-B)的 CE 极（IC802、脚）电流增加（光敏三极管的导通程度变大），于是就拉低了 IC802脚的电位，而 IC802脚通过 R816 连接 IC801（STR-6854)到第脚，就使得 IC801 的第脚的电压下降。至此
16、次级电压的升高情况通过光电耦合器 IC802 反馈到了 IC801 的脚，而 IC801 第脚为控制输入脚，IC801的脚内部调整模块和 PWM 等电路接到脚反馈进来的电压降低的信号，就使调整管导通时间减少，促使 T802、绕组中的开关脉冲占空比下降，次级绕组中感应到的能量就减少，输出电压就降低，直到主电源稳定到 125V 为止。同理，当+125V 主电源下降时，使 IC801 第脚检测电压上升，经 IC 内部调整模块和 PWM 的作用 ，促使开关脉冲占空比上升，促使主负载输出的直流电压也上升，直到主电源稳定在 125V 为止。(见图、）. 9300V 稳压保护电路：稳压电路主要由 R806、
17、D804、Q802、Q803、D810 等组成。此电路工作于T802 初级绕组（、脚绕组）的同极性感应时间，而且当桥式整流后加在开关变压器 T802 第、脚绕组上的直流电压低于 300V 时，本电路不工作，处于截止状态；而绕组上电压等于或高压 300V 时，电路才导通工作。当 T802 第、脚绕组上直流电压低于 300V 时，T802 第、脚绕组产生的同极性感应电压，经 R806 限流后，由 D804 整流得到的直流电压，送入Q802 发射极，同时还经 R807、VR801、R819 分压后加到 Q803 基极。此时，由于 Q803 的基极电压低于 7.5V，使 Q803 截止不导通（Q803
18、 的 E 极电压被稳压二.极管固定在 6.8V，R810 为 D805 提供偏置电流，使 D805 的稳压作用得以实现），从而使 Q802 也截止不导通。因正常工作时 Q803 的发射级为 6.8V，只有 Q803基极电压达到或超过 7.5V 时（6.8V+0.7V=7.5V,6.8V 为 Q803 的 E 极电位，0.7V 为 BE 结导通电压），Q803 才导通。因此，此时 Q803 的 C 极输出高电平，Q802 截止，其 C 极无输出，D810 反偏。（见图）当加在 T802 的初级（第、脚绕组）上直流电压等于和高于 300V 时，T802第、脚绕组产生的同极性感应电压，经 R806
19、限流、D804 整流得到直流电压，分成两路：一路送入 Q802 发射极，另一路经 R807、VR801，R819 分压后加到 Q803 基极。Q803 的基极电压等于或高于 7.5V，使 Q803 的发射结导通，从而使 Q803 导通，其集电极输出低电平，从而使 Q802 也导通，这样 Q802 集电极输出电压经 D810 钳位，送入 IC801 第脚，当 VCC 电压达到 IC801 的极限保护值25.4V 时，IC801 内的保护电路开始启动，进入锁定状态，开关电源停振。10待机控制电路：当处于待机状态时 IC101（TMPA8859）第（64）脚输出低电平，使 Q007 截止，其集电极输
20、出高电平，Q825 基极接到微处理器的控制器 Q007 送来的高电平，使 Q825 正方向导通，集电极输出低电平，引起 Q824 截止，Q823 的基极电位瞬间升高，使 Q823 导通且 Q823 集电极的瞬间电流很大，也就是说此瞬间流经 IC802-A 的电流也很大，IC802 内置的发光二级管的发光强度就突然增强，.流经 IC802-B 中的光敏三极管的电流也就突然增大，IC801 的脚得到的瞬间反馈电流也就很大，于是 IC801 将开关频率变得很低，开关变压器的次级的感应电压因而大大的下降，各输出级的电压也随之大大的下降。此时 T802脚输出电压经 D825 整流后的电压也大大下降，只有
21、 13V 左右。见图待机、开机控制输入 同时 T802 第（17）-（18）绕组输出电压也大大下降，经 D823 整流后，由D824 钳位到 Q821 发射极时，Q821 发射极的电压下降到 2V 都不到（在此状态下Q820、Q821 集电极为 13V 左右，而 Q820 基极被 D834 稳压到 9.1V），这样就使得 Q820 立即导通，于是 Q821 也就跟着导通，使 Q821 发射极电压为7.7V（9.1V-0.7V-0.7V=7.7V），D824 反偏截止只起隔离作用，7.7V 电压加到Q009、Q010 等组成的 IC 101（ TMPA8859）外围的复位电路，给 TMPA885
22、9 提供复位电压，同时还输出+5V 的 CPU 工作电压（VCC)，使 CPU 仍可以正常工作，使 IC101 输出待机、开机指令。当机器正常工作时，Q821 发射极为 D824 输出的 10V 电压，而 Q820 的基极电压被 D834 稳定与 9.1V，就使 Q821 的基极电压被锁定于 9.1V-0.7V=8.4V 比其发射机的 10V 电压低 1.6V,所以 Q821、Q820 处于截止不导通状态。也就是说Q820 和 Q821 没有工作，只是起一个隔离作用，Q821 的集电极 125V,发射极10V。见图.值得注意的是，在待机时，由于初级绕组、中的开关脉冲频率大为下降，处于间歇振荡状
23、态，T802脚输出的经 D808 整流的为 IC801脚提供IC801 工作电源的 VCC 电压也大为下降，已不能满足 IC801 的需要，改由D803、Q801、D802 组成的电路供给。见图个别单元电路功能介绍（1）IC801 第脚 RTFC 端子作用：RTFC 端子用于 TFC 工作方式是调节调整管的导通时间 T（on）。TFC 是一个导通间固定，关断时间可调的工作方式。TFC 端子外接的 R818、C810 组成了RC 振荡回路，以决定 IC801 在待机时的振荡频率。一般可根据待机负载对电源的要求来设计，一般通过调节 R818 的大小，得到合适的待机状态。注意：减小 R818 的阻值
24、，电源的待机的振荡频率可随之增加；反之，电源的待机的振荡频率可随之减小。但是，随着振荡频率的减小，MOSFET 的峰值电流有增大的倾向，开关变压器可能出现噪音；随着振荡频率的增加，电源的待机功耗也有增大的倾向。所以要具体情况具体对待，选择合适的阻值。本机R818 选择 330K，C810 选择 0.015。（2）IC801 第脚 BD 端子作用：对 Vds 电压 Bottom 检测电路 BD。此功能在 QR，MBS 工作方式时有效。当调整管的关断期间，检测由辅助绕组产生的 Vds 电压的 Bottom 信号，控制调整管的导通。OCP 电路在调整管的导通期间，检测调整管的漏极电流，在漏极电流超过
25、 IC 规定的阀值 V（ocp）时，强制关断调整管，这是一个 Pulse-by-pulse 方式的过电流保护电路，当 OCP 状态持续时间达到 OLP 端子的 OLP 动作时间常数以后，IC 进入锁定状态。开关电流的检测是通过 R（ocp）进行的，即通过 R814 进行的，当 Id*R814V（ocp）=-0.65V 时 IC 内部的比较器翻转，关断调整管。由于调整管的源极与控制器的公共端相连接，因此 W6856 的 OCP电路是负电压的检测方式。使用此种负电压检测方式时，调整管的栅极电流不流经 R(ocp)，调整管的最大开关电流不受 R（ocp）压降的影响。但是要注意使用负电压检测方式时，I
26、C 控制器公共端和电源的地是不相同的，R813 和.C814 是为 OCP 信号而设置的滤波器。在 QR、MBS 工作方式时，MOSFET 的动同是使用 OCP/BD 端子信号的下降沿来控制的。为了降低调整管 D 在导通是由于共振电容 C809 的放电而引起的开关损耗，需要对该信号进行调节以使调整管在开关损耗最小的 Vds 的 Bottom 处导通，即在波谷导通。与开关损耗最小的Vds 的 Bottom 位置相比，为了得以需要的 BD 信号，需要对辅助绕组的电压 Vd进行延时，R813 和 C815 就是为此而设置的延时电路。D806 用于阻断调整管在导通期间的辅助绕组的电压。（3）Q801、
27、D802 等组成待机时为 IC801 第脚 VCC 供电。正常工作时，IC801 第脚通过 T802 第、绕组供电，第脚电压经 R812 限流后，由D808 整流得到 18V 电压；当待机时，T802 各次级绕组输出电压都下降，使得次级，绕组电压也下降到 2V 左右，再经过 D808 整流得到的电压不能给IC801 提供正常供电的 18V，此时与 IC801 第脚联通的 D802 负极电压低于16.6V。由于 Q801 基极被 D803 稳压到 18V，经 Q801 射随器输出 17.3V，再经D802 输出为 16.6V，所以只要 IC801 第脚 VCC 供电小于或等于 16.6V 时，Q
28、801 就导通为 IC801 供电。而正常工作时 IC801 的第脚由 D808 整流得到18V 电压，高于 D802 的导通条件 16.6V,所以 D802 截止，Q801 也就处于截止不导通状态。见图（4）R802、D801、C808、C817 组成缓冲自激振荡电路的作用：由于 T802 开关变压器第、绕组工作于脉冲振荡状态，在 STR-W6854 内部调整管关断瞬间，由于电感中的电流不能突变，与之串联的 T802脚会产生一个很高的感生电动势，引起调整管漏极电压突然升高，这种尖峰电压将导致调整管炸管损坏。为了限制该电压的幅度，在电路中加入由R802、D801、C808、C817 组成的缓冲
29、器。当 MOSFET 导通时，电源电压加在 T802 开关变压器第、绕组上，D801反偏，电流只能由、绕组流向 IC801 的脚，并向 C817、C808 充电，由于流经电感的电流不能突变，只能由零逐渐增加，那么这个逐渐增加的电流就会在 T802 中形成一个逐渐增加的磁通，于是变化的磁通就会产生一个自感电动势，而自感电动势总是阻碍电流的变化的，所以在 MOSFET 导通时，在、绕组上就会产生一个上正下负的自感电压以阻碍绕组中电流的增加。此时其它次级也会产生一个同极性的自感电压，不过由于各次级有二极管存在，以及对绕组绕向的特意设置，大多数次级并不向外输出功率。T802 初级见图当调整管关断时，同
30、样由于电感中的电流不能突变，会由最大逐渐减小到零，这样就会在、绕组中产生一个阻碍这种变化的感生电动势，感生电压为下正上负，此时如果没有 R802、D801、C808、C817 的存在，电流就会突然中断，但电感中贮存的能量不可能凭空消失，就使漏极电压(IC801 的脚电.压)急剧上升，如果 MOSFET 耐压足够高的话，能量就会在电路的某个尖端以电火花的形式放出，但现实中都以开关管炸管击穿的形式放出能量。因此加入 R802、D801、C808、C817 后，D801 受到正向偏置而导通，通过D801 的钳位作用，使漏极电压上升速度被减慢。C808、C817 的作用是在二极管未导通的瞬间，脚先对
31、C808 充电以消去因二极管死区电压的存在而产生的尖脉冲，保护 IC801 内部的 MOSFET 开关调整管,也保护 D801 不被尖峰脉冲击穿。C808 与 T802 第、绕组组成 LC 并联振荡电路，可使电源工作于自激振荡状态。R802 为 C817 提供放电通路，调整 R802 的大小可改变 LC 并联振荡电路的振荡频率。这样在调整管关断的瞬间，T802 第、绕组产生了正负的感生电压，MOSFET 导通时充入的电量，此时在反向电压的充电作用下，经C808C817形成回路。在此反向充电过程中，D801 随着导通，电流经 T802D801R802构成回路。此时，各次级也感应了与 MOSFET 导通时极性相反的电压，经各级相应的二极管整流后输出给各自的负载SRT-W6856IC 各引脚功能与对地正反向电阻故障分析引脚 符号 功能说明 用数字万用表对地测量（k） IC 各脚电压红接地 黑接地 待机 开机 D 开关管漏极 由于IC 各引脚工作时含有交直流两种成份，故不能采用万用表测量各引脚电压值 NC 空脚 空脚 空脚 S/GND 开关管源极 0 0 VCC 电源供电端 OCP/BP 过流保护端 033 033 FB/OLP 过载保护端 RTFC 固定导通时间调整 455 455注意: STR-W6856 与 STR-W6854 可以互换。.2012 年 10 月 17 日
