1、- 1 -彩电实用开关电源电路分析一、 电路基本结构图 1 东芝四片机开关电路的原理方框图图 1 所示是该开关电源的原理方框图。这是一个并联型自激振荡式开关电源。220V 交流电经 D801D804 四个整流二极管组成的桥式整流器整流，负极端通过一个限流电阻 R801 接地。正极通过 C802、C807（由电容组成 型滤波电路）滤波后。输出 300V 左右的直流电压（该电压为波动的直流电压） 。Q801 是开关管（NPN 型三极管） 。Np 是开关变压器的初级绕组。一端与输入回路，另一端与 Q801 的集电极相连。Ns 是开关变压器的次级绕组（有三个抽头的次级绕组，第脚接地） ，D815、C8
2、18 和 D816、C820 分别组成两个半波整流滤波电路,为负载（电视机的其它电路）提供 114V 和 24V 两种稳定的直流电压。R803、R804 和 L801、R807、R809 组成启动电路，在电源开启时给开关管提供启动电流。开关变压器的正反馈绕组 Nd（次级绕组）和 D807D809、R808、C811 组成一个激励电路。Nd 绕组的同名端与激励电路相连，为开关管提供正反馈。另一端通过 R805（限流电阻）接地。Q802、Q803 组成一个脉冲宽度调制器，控制开关管饱和、截止工作时间。开关变压器的负反馈绕组 Ng（同名端接地） 、R812、D812 和 Q805、D822 组成保护
3、电路，为开关电源提供过压和过流保护功能。负反馈绕组（取样绕组）Ng、稳压二极管 D814（提供基准电压）和取样电位器R851、Q804 组成误差放大电路。去控制 Q802 和 Q803 组成的脉冲宽度调制器的工作状态。间接地控制开关管的饱和、截止工作时间。起到稳定输出电压的作用。二、 分电路及工作原理D801 D804C802 C807R803R804R801R R807R805L801NsNsNpC809D815D810D816D805Q801 C826 R810R811NdC821C818C820NgR812D812Z814 D811C813R851保 护 电 路Q805、 D822激 励
4、 电 路D807 D809R808、 C811脉 宽 调 制 器Q803、 Q802误 差 放 大 器Q804 220V +114V+24V- 2 -东芝型机芯的开关稳压电源的电路图由输入回路、开关振荡电路、脉宽调制电路、误差放大电路、保护电路、输出回路等六个功能电路组成。1、 输入回路P801 是电源插头，S801 是电视机开关。P580 的、端是接插件。F801 是交流保险丝，作用：保护因开关电源内某个元件损坏而造成的短路。T803、和 C830、C831 组成第一级馈线低通滤波器，T801 和 C802 组成第二级馈线低通滤波器。平衡 L 型，把开关电源与交流电网隔离开来，目的：一是滤除
5、掉低频交流电中的高频干扰脉冲；二是防止开关电源中的高频脉冲干扰交流电网。图 3 输入回路901 是消磁线圈，R890 是正温度系数热敏电阻，组成开机自动消磁电路。用于消除显像管金属部件的剩磁，以免造成电视图像的彩色失真。由 D801D804 四个二极管组成桥式整流器，C803C806 组成高频旁路电容。C802 和 C807 组成一个 型滤波电路。C802 还是交直流地之间构成回路的电容，接地端与馈线低通滤波器的电容接地端连在一起。220V 的交流电经整流滤波后，变成 300V 左右的直流电压。电视机开机后，C802 两端电压为 300V 左右。C807 是一个容量 120uF、耐压 400V
6、 的电解电容（体积较大） 。电阻 R801 是限流电阻，阻值较小但瓦数较大，当电流超过额定功率时，电阻会损坏而造成电路的断路。起到一定的过流保护作用。2、 开关管振荡电路300V 的直流电压一方面通过开关变压器 T802 的初级绕组端给开关管 Q801 集电极供电，另一方面又通过启动电阻 R803、R804，流经 L801 和 R807 并联端并与 R809 分压，为Q801 基极提供一个正向偏置电压。使其导通并进入放大状态。当开关管 Q801 的集电极电流流过 T802 的初级绕组 Np 时，产生自感电动势，其极性为端为正、端为负。因此在次级绕组（激励绕组）Nd 也产生互感电动势，极性为（同
7、名端）端为正、端为负。端的电压经 D809、C811、R808、R807 送至 Q801 的基极形成正反馈。该正反馈过程如下所示： f 7 n n nt na mx 呎C ni u p p n - 3 -Q801 的基极电位上升基极电流增加集电极电流增加初级绕组的自感电动势上升激励绕组的互感电动势上升结果使 Q801 迅速进入饱和状态。集电极电流不再增加，T802 的初级绕组电流变化率为零，初级绕组的自感电动势降为零。激励绕组的互感电动势也降为零。给 Q801 提供的正反馈就消失了。经一段时间后，Q801 退出饱和状态进入放大状态。此时流经变压器初级绕组的电流开始减小，各绕组产生的感应电动势极
8、性翻转，极性为端为负、端为正、（同名端）端为负、端为正。基极电流减小又导致集电极电流减小。从而形成一个反向的正反馈。该正反馈如下所示：Q801 的基极电流减小集电极电流减小初级绕组的自感电动势反向上升激励绕组的互感电动势反向上升结果使 Q801 迅速进入截止状态。Q801 进入截止状态后，流过开关变压器绕组的电流降为零。变压器绕组产生的感应电动势也逐渐降为零。1 6C80712 4R803 L801 R804 D809 3C809 Q801 10L807 R807 R808L806 R809 C811 9R802 R805D805图 4 开关管自激振荡电路Q801 的集电极与地之间接有电容 C
9、827，发射极与地之间接的电感 L806（高频阻流圈） ，是用来抑制开关管振荡过程中产生的高次谐波干扰。由 C809、L807 和 R802、D805 构成一个削波电路。避免开关管从饱和到截止时，开关变压器初级绕组中产生的过高反峰脉冲电压击穿开关管。开关管在启动电路提供电流的情况下，又从截止状态重新进入放大状态。开关变压器的感应电动势的极性，变成端为正、端为负。因此在次级绕组（激励绕组）Nd 也产生感应电动势，极性为（同名端）端为正、端为负。端正电压又通过 C811、D809 和 R808 正反馈网络，以及 L804、R807、R809 重新使 Q801 导通。如此周而复始。开关管这种振荡工作
10、方式，是间歇振荡器（为自激式） 。正反馈回路由开关变压器次级绕组和电容 C811、R808 和 D809 组成。3、 输出回路（1） 114V 直流输出电路：增加了 L802 和 L803 两个电感，与 C818 组成一个 T 型滤波电路。L805 和 C817 组成一个串联谐振电路，目的是为了抑制掉直流电压中的高频分量。- 4 -（2） 24V 直流输出电路：增加了 L804 和 R607、R606，它们组成一个 L 型的 RL 滤波电路。C819 并联在 D816 两端。抑制掉来自开关电源的高频振荡干扰。图 5 输出回路4、 脉冲宽度控制电路1 6C807R808 D809 12 4C81
11、1 10C821R810 D807 D808R808 D810R811 R805Q802 8Q803 R8127C813 R814图 6 脉冲宽度调制电路开关电源的开关管振荡频率，是由正反馈网络的元件数值决定的。基本上是固定不变的。为能保持输出电压不变，需要一个控制电路，来控制开关管振荡过程。当振荡频率不变时，就只有对开关管的饱和和截止时间进行控制。即对脉冲宽度进行控制。由 R806、Q802 和 Q803 组成复合管工作电路，工作在开关工作状态。当 Q803 基极和 Q802的发射极为高电位时，两个三极管同时导通并进入饱和状态。如果不满足上述两条件，两个三极管处于截止状态。这个电路与 C82
12、1、D810、D807、D808 和 R810、R811 构成了脉冲宽度控制电路。当开机时，300V 直流电压经 R810、R811、C813、R812、R814 到地（Ng 绕组的、端） ，对 C813 充电，使 C813 的极性为左正、右负。C813 左端的正电压加到 Q803 的基极。使 Q803基极为高电位。D815D816C817 560pC818 100uC819 100p C820 470uL802L805L803L804R607 820R606 8206433+114V+24V- 5 -Q801 处于从截止到饱和状态期间开关变压器的正反馈绕组的端为负电位Q802、Q803 处于
13、截止工作状态。Q801 处于从饱和到截止状态期间开关变压器的正反馈绕组端为正电位使 D810 导通，对 C821 充电，C821 极性为下正上负充电后的 C821 下端正电压通过电阻 R806 加到 Q803的集电极，Q803 导通并饱和（Q803 饱和后造成 Q802 基极电位被箝位在 0.3V 左右，低于其发射极电位）Q802 导通并饱和（Q802 导通后其发射极电位接近集电极的零电位，将 C821 下端的正电位箝位到地电位）C821 上端形成负电压负电压使 D808、D807 导通流向 Q801 基极的基极电流被分流（使用两个二极管的目的:使 Q801 基极电位到端电位有一个 1.4V
14、的压降，可防止 Q801 截止过深） 。Q802、Q803 的饱和导通加速 Q801 进入截止状态，使 Q801 继续保持截止状态。取样绕组Ng 的电压为正、端为负，这个正电压经 R812、R814 分压，对 C813 充电，使 C813 的极性变为右正、左负。C813 左端电压的下降到一定程度，使 Q802、Q803 又重新进入截止状态。Q801 又重新导通并进入饱和状态。开关管 Q801 和 Q802、Q803 组成的复合管的开关工作状态是相反的。只要控制 Q802 和Q803 的饱和和截止时间，就可控制 Q801 的截止和饱和工作持续时间。达到控制脉冲宽度的目的。5、 误差放大电路去 Q
15、803 基极 8 D814R817 O5Z7.5Y 7C815 R820 D811C814 Q804 R815R851 C813 R818 R816 图 7 误差放大电路误差放大电路由取样绕组 Ng（、端）和 D811、R820、C815、Q804（误差放大管） 、R817、R818、R851（可调电位器） 、R815、R816 组成。取样绕组 Ng 上的感应电动势与初级绕组上的感应电动势成正比，感应电压经 D811 整流、R820 和 C815 滤波后，成为直流电压，电压大小与 114V 输出电压成正比，正常值 21V 左右。D814 和 R815 组成基准电压电路，D814 工作在击穿状态
16、，压降为 7.5V。提供给 Q804 发射极的电压正常值为 217.513.5V。R817、R851 和 R818 组成取样电路，21V 直流电压经三个电阻分压得到的误差电压加到Q804 的基极。调节 R851 使 Q804 基极电位也为 13.5V 左右。使 Q804 截止，误差放大电路不起作用。C814 是防止 Q804 自激的中和电容。输出电压升高取样绕组 Ng 上的感应电压升高Ng 上感应电压经整流滤波后形成的直流- 6 -电压升高D814 上的电压降基本上是固定不变的升高的电压都转移到 R815 上Q804 发射极电压升高经取样电路取出的电压升高（但升高的幅度不会超过射极电压的升高幅
17、度）Q804因射极反偏、集电极正偏而导通（有电流流经 Q804 射极、集电极、R816 到 Q803 基极和C813。且感应电压越高，Q804 导通程度加大，射极电流也相应增大）C813 的左端电位升高，Q803 基极电压升高，基极电流增大，导通时间加长Q802 的导通时间加长开关管 Q801 截止时间加长输出电压下降，保持电压稳定。输出电压下降时整流滤波后的直流电压下降Q804 导通程度下降发射极电流减小，集电极电压下降Q803 基极电压下降Q803、Q802 导通时间缩短开关管 Q801 截止时间缩短，输出升高，保持输出电压稳定。6、 保护电路开关电源的保护电路主要有过压保护电路和过流保护
18、电路两种。下面分别进行说明（1） 过流保护主要是利用开关变压器激励绕组进行。由于负载短路，造成电流过大时，开关变压器激励绕组产生的正反馈电压会急剧下降，从而使开关管和开关变压器激励绕组形成的正反馈不能正常进行，开关管处于截止状态，达到过流保护目的。（2） 过压保护图 8 所示为东芝型机芯的开关稳压电源的过压保护电路。由反馈绕组 Nd、取样绕组Ng、R812、R814（这两个电阻组成分压电路） 、D812、D820、Q805（可控硅） 、D822（稳压二极管） 、R825 等元件组成。在正常状态下，可控硅 Q805 和齐纳二极管 D822 均处于截止状态。当误差放大器 Q804 或脉宽调整管 Q
19、803、Q802 等电路发生故障只要电压超过 175V，保护电路就会动作。动作过程如下：取样绕组的感应电动势急剧加大端正电压经 R812、R814 分压，通过R825 加到 D822 的负端的电压升高升高到超过 D822 的击穿电压 6.2V 时，D822 导通电压加到可控硅的控制极，使可控硅 Q805 导通Q805 的正端电位被箝位到地电位取样绕组的端正电压经 D820 整流后对 C826 充电， （Q805 导通之前已充有 6V 左右的电压，极性为左负右正）Q805 导通C826 开始经 Q805 到地放电，本来流向 Q801 基极的电流全部流向R823、C826、Q805 到地。致使 Q801 无基极电流。可控硅导通后将其正端箝位到地时，二极- 7 -管 D820 正偏导通将 Q802 射极也箝位到地C821 上的负电压加到开关管基极使开关管截止，初级绕组无电流流过，无感应电动势次级输出绕组也无感应电压，输出电压为零完成过压保护任务。
