理论教育 调宽脉冲控制的开关电源优化方法

调宽脉冲控制的开关电源优化方法

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在飞利浦32PFL3403型平板电视机的供电源系统中,有两组由调宽脉冲控制的开关稳压电源:一组用于产生+5V电源,供给中央微控制系统;另一组产生+24V和+12V电压,用于给整机电路供电。因此,调宽脉冲控制的开关电源是整机供电系统中的重要组成部分。尖峰脉冲吸收回路主要用于吸收IC931内置开关管截止时在④脚激起的反峰脉冲,以保护IC931不被过高的反峰脉冲击穿损坏。

调宽脉冲控制的开关电源优化方法

飞利浦32PFL3403型平板电视机的供电源系统中,有两组由调宽脉冲控制的开关稳压电源:一组用于产生+5V电源,供给中央微控制系统;另一组产生+24V和+12V电压,用于给整机电路供电。因此,调宽脉冲控制的开关电源是整机供电系统中的重要组成部分。

1.+5V开关稳压电源

在飞利浦32PFL3403型平板电视机中,+5V开关稳压电源主要由IC931(实物标注型号为TNY277PN)、T901、D935等组成,其实物组装如图1-15所示,电路原理图如图1-13所示。

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图1-15 IC931(TNY277PN)等+5V稳压电源电路元器件实物组装图

在图1-13中,IC901(TNY277PN)是+5V开关稳压电源的核心器件,它是一种内含MOSFET的开关电源控制器,其主要特点是内藏开关管及开关管的栅极,无需再设置启动电压输入引脚。其引脚功能见表1-2。

表1-2 IC931(TNY277PN开关电源控制器)引脚使用功能

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(续)

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(1)开关振荡电路

开关振荡电路主要由IC931(TNY277PN)④、②脚内部电路及T901的1~2绕组等组成。在接通电源时,由全桥整流输出的300V电压通过T901的1~2绕组加到IC931的④脚,通过IC内部控制,使IC931的内置开关管导通,即IC931的4脚与⑤、⑥、⑦、⑧脚导通,T901的1~2一次绕组中有电流通过,并产生①脚正,②脚负的感应电动势,同时,在T901的自感作用下,4~5反馈绕组也感应出电动势,且为⑤脚正,④脚负(在T901中,1~2绕组的2脚与4~5绕组的4脚为同名端)。随着IC931内置开关管深入导通,T901的1~2绕组中的导通电流增大,其感应电动势增大,反馈绕组中的感应电动势也增大,但在IC931内置开关管饱和导通后,T901一次绕组和反馈绕组中的导通电流不再增大,其感应电动势的极性翻转。D981整流输出正电压,通过R998、R984等送入IC931②脚内部,通过内电路控制开关管退出饱和状态,并在正反馈激励下很快进入截止状态。在截止期过后,IC931在UPFC的作用下,又开始导通,并重复上述过程,从而形成开关振荡。

(2)整流输出电路

在图1-13中,主要有两组整流输出电路:一个是由D982和C959组成,另一个是由D935和C985组成。前者是由T901的4~5绕组供电,后者是由T901的9~8绕组供电。

在图1-13中,T901的1~2一次绕组的②脚与二次绕组的⑨脚为同名端。在IC931导通期间二次绕组感应电压的极性为⑨脚负、⑧脚正,故D935是处于截止状态。同样,D982也是处于截止状态。当IC931截止时,由于感应电动势翻转,故二次绕组的⑨脚为正电压,D935导通,一方面向负载供电,另一方面向C985充电,同时。D982导通,一方面为功率因数校正电路供电,另一方面向C959充电。

因此,在图1-13中,D935、D982的整流输出是在IC931截止期间进行的。也就是说,在IC931的④~⑤、⑥、⑦、⑧脚截止期间,由D935、D982整流向负载供电;在IC931的④~⑤、⑥、⑦、⑧脚导通期间,由C985、C959放电向负载供电。

在图1-13中,D935的实物型号为SDP1040CT,是一种双整流二极管,其实物组装如图1-16所示。D935主要用于产生+5VSB电压,为中央微控制系统供电,同时也通过DC-DC直流变换电路输出+3V3_SW、+2V6、+1V2等低电压,并为一些小信号及控制电路供电。因此,当D935不良或损坏时,电源指示灯不亮,控制功能失效,整机不工作。

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图1-16 +5VSB整流输出电路元件实物组装图

(3)自动稳压电路

在图1-13中,IC932(实物型号为PC123)光耦合器与IC982(TL431)、R983、R995、R988、IC931①脚等构成自动稳压环路。

当+5VSB输出电压升高时,IC932导通电流增大,IC931①脚的控制电压下降,IC内部控制开关管的导通时间缩短,D935整流输出电压下降,起到自动稳压作用。当+5VSB输出电压下降时,上述过程相反,也起到自动稳压控制作用。

在图1-13中,IC932和IC982是关键元器件,不良时会使IC931击穿损坏,检修时应特别注意。其实物组装如图1-17所示。(www.daowen.com)

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图1-17 自动稳压环路中的光耦合器和灵智控制元器件实物组装图

(4)保护电路

在图1-13中有两种保护电路:一个是由C980、D980、ZD980组成的尖峰脉冲吸收回路,另一个是由ZD965、ZD966、Q992等组成的过电压保护电路。

尖峰脉冲吸收回路主要用于吸收IC931内置开关管截止时在④脚激起的反峰脉冲,以保护IC931不被过高的反峰脉冲击穿损坏。过电压保护电路主要是防止+12V、+24V电压输出过高而损坏负载电路中的元器件。当+24V或+12V电压过高时,ZD965或ZD966会反向击穿导通,使Q992导通,从而执行“STANDBY IN”的待机功能。

在该机中,待机控制功能主要由IC932和IC991两部分电路来完成。IC991与Q988、Q945组成VCC_PFC开关电路,如图1-14所示。当待机功能动作时,“STANDBY-IN”为低电平,IC991截止,Q945截止,功率因数校正电路不工作,UPFC输出电压为300V,+24V、+12V开关电源输出电压下降,负载电路不工作。当Q992导通时,IC982通过IC932控制IC931工作在低频状态,使+5VSB电压下降,IC991导通电流减小,Q945反偏截止,从而也使UPFC输出电压下降,起到保护作用。但该保护功能动作时,会使中央微控制功能失效。

2.+12V、+24V开关稳压电源

在飞利浦32PFL3403型平板电视机中,+12V、+24V开关稳压电源主要由IC951(L6599D)、T902、Q952、D955、D956等组成,其实物组装如图1-18和图1-19所示,电路原理图如图1-20和图1-21所示。

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图1-18 +12V、+24V开关电源稳压控制器实物组装图

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图1-19 +12V、+24V开关电源分立元器件实物组装图

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图1-20 +12V、+24V开关稳压电源电路原理图

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图1-21 +12V、+24V开关电源自动稳压控制电路原理图

在图1-18中,IC951(L6599D)是一种PWM调宽脉冲控制器,是+12V、+24V开关电源的核心器件,其引脚功能见表1-3。

表1-3 IC951(L6599D稳压控制器)引脚使用功能

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在图1-20中,Q951和Q952为MOSFET,分别受控于IC951的⑮脚和⑪脚。当Q945导通有VCC-PFC电压输出时(见图1-14),IC951的⑫脚获得工作电压,Q951、Q952被驱动在开关状态,T902二次绕组输出感应电动势被D955和D956整流后,分别输出+24V和+12V直流电压,为整机电路供电。

在图1-21中,IC952为光耦合器,它与IC953等组成+12V、+24V开关电源的自动稳压控制环路,其输出的控制信号“RFmin”送入图1-20中IC951的④脚,用于自动调整PWM调宽脉冲,以实现自动稳压控制。有关更详细的工作原理可参考图1-13的电路分析。这里因篇幅所限,就不再赘述。

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