理论教育 电源电路的组成及原理解析

电源电路的组成及原理解析

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:电源进线滤波抗干扰电路及PFC电路原理分析采用L6599D+UCC28051电源方案,电源进线滤波抗干扰电路及PFC电路相关原理如图4-61所示。副开关电源电路原理分析电视机待机时,处在节能状态,此时,主电源不工作。主电源电路原理分析该电源方案的主

电源电路的组成及原理解析

1.电源电路组成及功能

液晶电视电源电路的功能是将市电交流220V电压经滤波、整流、降压和稳压后,输出一路或多路为其他各功能电路工作所需的低压直流电压。

液晶电视中通常采用开关电源,不同品牌或机型其开关电源的结构也不尽相同。图4-59、图4-60所示为长虹LT系列(适用于32510/32519/37510等机型)液晶电视开关电源板正、反面电路结构组成图。

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图4-59 长虹LT系列液晶电视开关电源板正面电路部分组成

长虹LT系列开关电源是一种复合型开关电源组件。其内部电路主要由整流滤波电路、PFC电路、5V产生电路,以及24V、12V产生电路四部分组成。其中,由中国台湾通嘉公司的L6599D组成主开关电源;由厚膜集成电路LD7522PS组成副开关电源;由飞兆半导体公司的有源因数校正器FAN7529MX组成PFC电路。

2.开关电源电路原理分析

液晶电视采用的开关电源分很多种类型,就算相同品牌液晶电视的开关电源,因采用的方案不同,其开关电源电路原理也不尽相同。但不管哪种结构形式的开关电源,最终功能都是将市电交流220V电压经滤波、整流、降压和稳压后,输出多路为其他各功能电路工作提供所需的低压直流电压。

例如,采用L6599D+UCC28051方案的开关电源正常情况下共输出四组电压,即供逆变器使用的24V/5.5A工作电压;供伴音集成电路使用的24V/2.5A工作电压;供小信号处理电路使用的5V/4A工作电压;供主板待机电路使用的5VSTB/1A工作电压。

L6599D+UCC28051方案的开关电源是长虹液晶电视普遍采用的电源方案。在长虹LS12型机心、LS15型机心中的很多机型中,其开关电源都采用该方案。

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图4-60 长虹LT系列液晶电视开关电源背面集成电路组成

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图4-61 电源进线滤波抗干扰电路及PFC电路分析

采用L6599D+UCC28051方案的开关电源的内部电路结构与大多数开关电源类似,通常由电源进线滤波抗干扰电路、PFC电路、副开关电源电路、主电源电路四部分组成。

(1)电源进线滤波抗干扰电路及PFC电路原理分析

采用L6599D+UCC28051电源方案,电源进线滤波抗干扰电路及PFC电路相关原理如图4-61所示。

电源进线滤波抗干扰电路的作用是增强电视机的电磁兼容性。该电路具有双向性,一方面,可以抑制高频干扰进入电视,确保电视机正常工作;另一方面,可抑制开关电源产生的高频干扰,从而防止高频脉冲进入电网干扰其他电气设备。

PFC电路又称功率因数校正电路,该电源方案采用的是有源PFC电路,主要由功率因数校正转换器集成电路UCC28051、晶体管V1、场效应管V2、变压器T1组成。UCC28051是其核心组成部分,它实际是一个AC-DC转换器,主要作用是提取整流后直流电流中的高次谐波分量,然后将其校正为正弦波或接近正弦波,从而抑制了整流后高次谐波分量,以减少高次谐波对电源的干扰。图4-62所示为UCC28051内部功能电路框图。

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图4-62 功率因数校正转换器UCC28051内部功能电路框图

功率因数校正电路的作用就是:提取整流后直流电流中的高次谐波分量,将其校正为正弦波或接近正弦波,以减少高次谐波对电源的干扰,从而输出一个380V的直流电压以提供给主电源电路中的开关电源控制器芯片L6599D使用。

当二次开机后,主板即会发出高电平开机指令,经一系列处理后,所形成的电压加到UCC28051的③脚,此时UCC28051内部电路开始振荡,输出信号控制Q1和Q2。当Q2导通时,T1开始储存能量;当Q2截止时,300V和T1所储存能量经D3整流,经C3、C5滤波后,在C3上得到一个380V的直流电压,供L6599D使用。

(2)副开关电源电路原理分析

电视机待机时,处在节能状态,此时,主电源不工作。副开关电源的作用是,当电视机处于待机时,给控制系统提供一个5V的电压。

副电源电路主要由开关变压器T3、5V待机振荡IC(U4)、三端精密稳压器U3、U5、光耦PC2、PC5以及其他相关电路及元器件组成。副电源电路原理如图4-63所示。该电路工作流程可分为启动供电工作过程、稳压电路工作过程、过电压保护电路工作过程。

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图4-63 副开关电源电路原理分析(www.daowen.com)

具体原理如下:

启动供电工作过程由四路电路组成。第一路是经整流、滤波电路产生的300V电压,通过D31、D17、C45及变压器T3的1-2绕组加到5V待机振荡IC(U4)⑤脚内部MOS管的漏极,此时U4开始初次振荡,使T3的1-2绕组产生电流通过。同时T3的3-4绕组由于互感产生感应电动势,经R75限流、D18整流、C46滤波后,经R100加到U4的①脚再次提供一个稳定的供电,使U4持续进行振荡,而使T3的5-6绕组上也产生一感应电动势。经D20整流、C49、L47、C50滤波后,最后得到一个5V电压。

第二路是由C47、D19、R73、R74组成尖峰吸收回路,以保护U4内部的调整管。

第三路是经R75限流、D18整流、C46滤波后的另一路电压被送到V12的集电极,使V12输出一稳定的电压。

第四路是由整流、滤波产生的300V电压,经R70、R95、R96、R97分压,经D28整流,C61滤波后,加到三端精密稳压器U3的R端,以实现二次开机。开机后,PC3工作,使V11导通,并输出稳定的+14V VCC1电压,加到U1的⑧脚为功率因数校正转换器启动供电。

稳压电路的工作过程是:当+5V SB电压升高时,经取样电阻R103、R102分压到U5的R端和K端的电压下降,同时,经电阻R77加到光耦PC2①脚的电压升高,PC2②脚的电流变大,PC2内部晶体管的导通增强,U4④脚的电压下降,其内部的控制电路控制MOS管提前截止,从而使输出电压下降,以达到稳压的作用。

过电压保护电路工作过程是:当5V电压过高时,D21导通、PC5内部晶体管导通,经D18整流、C46滤波后的电压直接加到U4的①脚,使该脚电压升高而启动U4内部的过电压保护,从而关断U4的振荡,使其停止输出,达到有效保护其他电路的目的。

(3)主电源电路原理分析

该电源方案的主电源采用开关电源控制芯片L6599D。其芯片内含高频振荡器,最高频率可达500kHz。L6599D内部功能电路框图如图4-64所示。

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图4-64 开关电源控制芯片L6599D内部功能电路框图

与副电源电路一样,主电源电路的工作流程可分为启动供电工作过程、5V电压工作过程、过电流保护电路工作过程、过电压保护电路工作过程。相关电路原理如图4-65、图4-66所示。

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图4-65 主电源电路原理分析

具体工作原理如下:

1)启动供电工作过程。二次开机后,V11集电极输出的+14V。Vcc1电压被送到IC1(L6599D)的⑫脚。然后经功率因数校正电路产生的380V电压,经R13、R14、R17分压后,得到启动电压并加到IC1的启动端⑦脚,使IC1开始振荡。

IC1振荡后,内部产生的控制信号从⑮脚和⑪脚分别输出送到MOS管V4和V5的栅极,使它们交替工作。T2的二次侧12-13绕组产生的感应电压,经双向整流二极管D2、D7整流,再经C10、C13、C15、L3等元器件滤波后,加到V10的漏极。

T2的二次侧11-13绕组产生的感应电经D14、D8整流,经C73滤波,经D9稳压后,得到30V左右电压,给ICS1(LM314或KIA324)供电。

【点拨】

采用L6599D+UCC28051方案的开关电源,部分电视机的电源电路中,二次开机后,V11集电极输出的14V Vcc1电压,需经R17降压产生12V Vcc2供给IC1的○⑰⑫脚,然后再经功率因数校正电路处理后,加到IC1的启动供电端,完成启动供电任务。

2)5V电压工作过程。5V电压的形成由U2(UC3843)来完成。具体形成过程是:12V电压经电感L4加到V10的漏极。+24V电压经R62降压,C38、C35滤波后加到U2的⑦脚,为U2提供工作电源,U2振荡后,产生的控制信号从③输出,对V10的导通和截止进行控制。经双向整流二极管D16整流,经L5、C43、L6、C44滤波后产生5V电压。该电压又经稳压取样电阻R67和R89分压,最后加到U2的②脚。

3)过电流及过电压保护电路工作过程。过电流及过电压保护电路由比较放大器ICS1(LM324)及外围电路构成,保护原理是通过关断LM324的振荡,停止24V、12V、5V的电压输出,以形成过电流或过电压保护。过电流保护电路工作过程如下:

24V电压和比较信号分别经R80、R83,通过②和③脚进入比较器LM324内部,当24V电压升高时,通过比较后使①脚的电位升高,使D23导通,输出电压经R111加到稳压二极管D15的阴极,使D15反向击穿,V13导通,光耦PC4内发光管的发光增加,内部晶体管的导通增强,从而使IC1(88)脚的电压升高,从而关断IC1的振荡,使其无24V、12V、5V电压输出,形成过电流保护。

过电压保护电路工作过程是:当5V电压升高时,ZD2反向导通,D25导通,经R88加到V13的基极致V13导通,而使光耦PC4内发光管的发光增加,其内部晶体管的导通增强,使IC1的⑧脚电压升高,IC1停振,也就关断了24V、12V、5V电压的输出,形成过电压保护。

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图4-66 主电源电路原理分析

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