开关电源是指电源调整管工作在开关状态的电源。彩色电视机的开关电源类型不同,所采用的元器件也不尽相同,常见的元器件主要有开关管、开关变压器、光耦合器、电源控制芯片、电源厚膜电路、互感滤波器、消磁电阻、三端稳压器、三端误差放大器、三端误差取样放大器、晶闸管、快恢复二极管、保险电阻等。开关电源主要由市电输入及滤波器、市电整流滤波电路、DC-DC转换器等单元电路构成。开关电源实物组成如图4-21所示。
图4-21 开关电源实物组成
各单元电路功能如下:
(1)市电输入及滤波器
电路滤波器由互感滤波器和电容器组成。电路滤波器具有两种功能,其一是滤除市电电网中的高频抗干扰杂波,以免市电中的高频干扰影响开关电源正常工作;其二还对在开机瞬间产生的大电流和开关电源产生的高频干扰脉冲起抑制作用,以免这些干扰脉冲窜入市电电网中,影响其他电器的正常工作。
(2)市电整流滤波电路
市电整流滤波电路的作用是将200V市电电压变换为300V左右直流电压。该电路是由由4个整流管组成的桥式整流堆和耐压为400V、450V的电容构成的。
(3)DC-DC转换器
DC-DC转换器的作用是将300V左右的不稳定直流电压变换为高频脉冲电压,再通过整流滤波电路获得多种稳定的直流电压,为不同的负载电路供电。该电路由开关管及其激励电路、开关变压器等元器件组成。
2.开关电源电路原理分析
开关电源按开关管与负载的连接方式可分为串联型和变压器耦合并联型;按开关管激励方式可分为自激式、他激式、行频脉冲触发式;按功率变换形式可分为升/降压型、升压型和降压型;按振荡脉冲及其控制电路的构成可分为分立元器件型、电源控制芯片型和厚膜电路型;按开关管数量可分为一个开关管的单端式、两个开关管的半桥式及4个开关管的全桥式(少数彩色电视机中使用,例如索尼、东芝、海信等彩色电视机);按误差取样还可分为间接误差取样、放大和直接误差取样、放大两种类型。三洋A3机心开关电源电路是应用比较广泛的一种自激式开关电源,如图4-22所示。其电路简洁、效率高、易扩展、易维修。下面以三洋A3机心开关电源为例,对彩色电视机中的开关电源电路原理进行分析。(www.daowen.com)
(1)工作原理
三洋A3机心开关电源电路工作原理如下:
市电经桥式整流和C507滤波后获得约+300V的直流电压,一路经开关变压器T511的3-7绕组加至电源开关管V513的b极,使V513导通,形成集电极电流Ic。该电流流经T511的1-2绕组时产生1正2负的感应电压,该电压经R519、C514、D517、R524加至V513的基极,使V513迅速进入饱和导通状态,同时由于电感的作用,T511的3-7绕组中电流仍按线性增加。由于V513已进入饱和导通状态,正反馈停止,因此此时C514开始放电,放电的路径是:首先从C514的上端正极开始,至V513的be结,然后至T511的1-2绕组,再至R519,最后至C514的下端。此时1-2绕组电压极性反相,同时V513基极电压下降,接下来的工作过程依次是:使V513饱和程度下降,使Ic下降,使T511的3-7绕组形成3负7正的感应电压,1-2绕组形成的反馈电压经R519、C514、R522、R524为V513提供反向偏置电压,从而使V513迅速进入截止状态,市电整流后的+300V电压在V513截止后,又经R520、R521、R522、R519、T511的1-2绕组对C514充电(其电压极性为上正、下负)。最后,V513由截止转为导通状态,进入另一振荡周期,反复重复上述工作过程。
图4-22 三洋A3机心开关电源电路原理图
(2)稳压原理
三洋A3机心开关电源稳压电路电压升高的稳压原理如下:
当某种原因导致输出电压+B升高时,经R552、R552A加至误差放大管V553基极电位升高,由于V553发射极被稳压管D561钳位在6.2V左右,因此V553基电位升高,使形成的集电极电流Ic上升。因V553的集电极与光耦合器串联,所以流过光耦合器发光二极管的电流增加,内部光敏晶体管内阻减少,使控制管V511的基极电位下降,V511已形成的Ic增大,导通内阻减少。接下来的工作过程依次是:V512基极电位升高,V512导通增加,V513基极电位下降,导通时间缩短,加至开关管基极的脉冲宽度变窄,占空比减少,振荡频率上升,从而使输出电压下降。
输出电压降低的稳压原理与电压升高时的稳压原理过程相反。
(3)过电压、过电流保护原理
三洋A3机心开关电源电路具有过电压、过电流保护功能,其原理如下:
当市电输入过高时,T511的1-2绕组产生的1正2负反馈电压会经D514将稳压管D519击穿导通,继而使V513饱和导通,以使开关管V513发射结完全短路,从而使V513截止,电源停振;当稳压电路出现故障(如基准电压稳压管D561击穿时),将会使光耦合器发光二极管产生很强的电流通过,从而使V511、V512饱和导通,V513截止,电源停振;当电源输出短路时,会使T511电压量大减,从而使自激振荡无法维持而令电源停振。
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