理论教育 如何实现功率因数校正和开关稳压电源电路

如何实现功率因数校正和开关稳压电源电路

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中,功率因数校正及开关电源稳压电路十分复杂,它主要分为功率因数校正、26V/12V开关稳压电路、70V开关稳压电路、190V开关稳压电路、电源开关保护电路等几个部分,其基本组成如图2-27所示。PFC-ON启动电路启动电路主要由R1095、R1086、R1096、D1004、D1014及IC1201+12V/+26V开关稳压电源等组成,其电路原理图如图2-28和图2-29所示。当IC1001启动从脚输出调宽脉冲信号,经Q1003、Q1005推挽输出,送入功率因数校正开关管的栅极,从而使PFC输出电压上升到380V。

如何实现功率因数校正和开关稳压电源电路

索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中,功率因数校正及开关电源稳压电路十分复杂,它主要分为功率因数校正、26V/12V开关稳压电路、70V开关稳压电路、190V开关稳压电路、电源开关保护电路等几个部分,其基本组成如图2-27(见书后插页)所示。

1.功率因数校正电路

在索尼KDE-P42MRX1D机型中,功率因数校正电路比较复杂,它主要分为启动电路、功率因数校正控制、功率因数校正输出,及保护电路等几个部分。

(1)PFC-ON启动电路

启动电路主要由R1095、R1086、R1096、D1004、D1014及IC1201(MCZ3001DA)+12V/+26V开关稳压电源等组成,其电路原理图如图2-28和图2-29所示。

在图2-28中,当接通220V市网电后,CN1003(CN603)①、②脚输入的220V交流电压,便通过R1095、R1086、R1096加到D1004(D25XB60)全桥整流块的输入端,使D1004整流输出300V脉动直流电压,一方面通过D1014和图2-29中的R1201,加到Q1203的漏极(D),另一方面通过R1220加到IC1201的⑱脚,为IC1201提供工作电压,使IC1201进入工作状态。

在图2-29中,IC1201(MCZ3001DA)为开关电源激励电路(其引脚使用功能见表2-5),当其启动工作其⑮⑮和⑮⑮⑯脚便分别输出调宽脉冲,激励Q1204和Q1203进入开关状态,从而使D1301(FCQ20A04)整流输出+12V电压,D1302(D10SBS4)整流输出+26V电压,D1208(DINL20U-TR)整流输出20V电压。

由D1301整流输出的+12V电压,除了为负载供电外,还要为PH1202(PC123Y22J00F)光耦合器的④脚和图2-28中的RY1001供电。同时,由D1208整流输出的20V电压,通过R1085加到IC1003(PQ12DZ5UJ00H)的①脚,经稳压后从③脚输出12V直流电压,并通过R1036、R1033加到Q1005的集电极,其电路原理图如图2-30所示。同时,12V电压又加到IC10的⑮⑮⑮脚,使IC1001启动工作,其电路原理图如图2-31所示。

当IC1001启动从⑯脚输出调宽脉冲信号,经Q1003、Q1005推挽输出,送入功率因数校正开关管的栅极,从而使PFC输出电压上升到380V。

在IC1001(μC3854B因⑮脚获得12V电压而启动工作的同时,IC1002的④脚也获得了工作电压。同时,380V PFC电压通过R1065、R1066、R1067加到IC1002的③脚,使其内部的比较器正向导通,并从①脚输出高电平加到图2-29中Q1202的基极,使Q1202导通,PH1202导通,其导通电压加到图2-28中Q1015的基极,使Q1015导通,RY1001继电器开关闭合,将R1095、R1086、R1096短接,从而避免了R1095、R1086、R1096在功率因数校正电路工作后所产生的无谓功耗。

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图2-28 全桥整流及功率

(注:该图

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因数校正输出电路原理图)

仅供参考)

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图2-29 +12V/26V开关稳压电源

(注:该图

IC1002(BA10324AF)的③、④、①脚电路原理图如图2-32中所示。

(2)IC1001(μC3854BN)功率因数校正激励电路

在索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中,功率因数校正激励电路主要由IC1001(μC3854BN)及少量外围元器件等组成。其引脚功能见表2-6,电路原理图见图2-31所示。

在图2-31中,IC 1001(μC3854BN)是一种内置多种保护功能的PWM调宽脉冲控制器,主要用于自动稳定PFC输出电压。其工作原理可参考第一章中的相关介绍。

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及PFC-ON启动控制电路原理图

仅供参考)

(3)功率因数校正输出电路

在索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中,功率因数校正输出电路主要由Q1007、Q1008、Q1009及L1002、L1003、D1016等组成,其电路原理图见图2-28。有关工作原理参见本章第一节中的相关介绍。

表2-5 IC1201(MCZ3001DA)引脚使用功能

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图2-30 IC1003(PQ12DZ5UJ00H)12V稳压输出电路原理图

(注:该图仅供参考)

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图2-31 IC1001(μc3854BN)功率因数校正激励电路原理图

(注:该图仅供参考)

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图2-32 IC1002(BA10324AF)软启动/保护控制电路原理图

(注:该图仅供参考)

表2-6 IC1001(μc3854BN)引脚功能

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(4)保护电路

在索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中的功率因数校正电路中,保护电路比较复杂,它主要由IC1002(BA10324AF)及少量外围元器件等组成。IC1002的引脚功能见表2-7,电路原理图见图2-32。

在图2-32中,IC1002(BA10324AF)是一种内含4个独立比较器的集成电路,因此,它主要有①、⑦、⑧、⑭脚4个输出控制端口。

1)由①脚输出端口输出的高电平信号,主要用于控制图2-29中的Q1202,参见PFC-ON启动电路中的相关介绍。

2)由⑦脚输出端口输出的控制信号,主要是通过Q1024控制IC1001⑬脚,见图2-32。当⑦脚输出低电平时,Q1024截止,IC1001⑬脚外接C1029软启动电容不受影响。当电压超过380V时,IC1002⑤脚电压上升,B比较器导通,⑦脚输出高电平,Q1024导通,IC1001⑬脚被钳位于地,软启动功能失效,IC1001⑯脚无输出,从而起到PFC过电压保护的作用。

3)由⑧脚输出端口输出的控制信号,主要是通过Q1006控制IC1001的③脚,见图2-31。当IC1002⑧脚输出低电平时,Q1006截止,IC1001③脚不受影响。当IC1001③脚电压因过电流等某种原因而升高时,通过R1041使IC1002⑩脚电压也升高,其升高电压超过10.8V时,C比较器导通,IC1002⑧脚输出高电平,使Q1006导通,将IC1001③脚钳位于地,从而起到过电流保护的作用。

表2-7 IC1002(BA10324AF)引脚功能及参考电压

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4)由⑬脚输出端口输出的控制信号,主要是通过R1074控制图2-30中的Q1019。在IC1002⑭脚输出低电平时,Q1019截止,IC1003稳压输出正常。当电压超过380V时,通过R1065~R1067、R1100、R1077加到IC12⑮⑮⑫脚的取样电压也升高,并使D比较器导通,通过R1074使Q1019导通,Q1020导通,Q1018导通,将IC1003的②脚钳位于地,使IC1003关闭,③脚无12V电压输出,功率因数校正电路不工作,从而起到保护作用。

2.主开关电源电路

在索尼KDE-P42MRX1D型平板电视机中,开关电源电路主要由IC1201、IC1401、IC1601等3部分电路组成,分别产生+12V/+26V、+70V、+190V/200V等多组直流电压,主要为PDP屏电路供电。

(1)IC1201(MCZ30010A)+12V/+26V开关稳压电源电路。

在主开关电源中,+12V/+26V直流电压是由IC1201(MCZ3001DA)、Q1203、Q1204以及T1201、D1301、D1302等组成的开关稳压电源电路产生的,其电路原理图见图2-29。其中IC1201(MCZ3001DA)是一种内置保护功能的PWM调宽脉冲控制器,主要用于激励Q1203、Q1204推挽式电源开关,其引脚使用功能见表2-5。其电路工作原理可参见第一章中的相关介绍。

在图2-29中,由D1302、D1301整流输出的+26V、+12V电压,除了供给负载电路外,还要经直流变换及开关控制电路输出低压直流电压。

1)IC1302(S1-8033G)3.3V直流电压变换输出电路。IC1302(S1-8033G)3.3V直流电压变换输出电路主要由IC1302、D1320、C1308等组成,其电路原理图如图2-33所示。其中IC1302是一种低压差稳压器,其主要特点是电路简单、外围元器件少。(www.daowen.com)

在图2-33中,当有12V电压送入IC1302的①脚时,其内部稳压器自动工作,并从②脚输出3.3V电压,通过CN3304(CN1007)送入负载电路。同时,3.3V电压又使Q1309导通,控制Q1308开关管输出26V电压,再通过CN3003(CN1006)的①、②脚为伴音电路供电。

2)IC1303(PQ05Z5U)5V稳压电路。在图2-33中,IC1303(PQ05Z5U)为低压差稳压器,它可将12V电压变换为5.0V电压输出。在图2-33中,由IC1303③脚输出的5.0V电压主要为IC1306供电。IC1306(IRU3037CS)为脉冲宽度控制器,用于激励Q1304、Q1305输出+5V直流电压,其引脚功能见表2-8。

在图2-33中,Q1305(HAT2070R)为内含MOSFET的开关电源控制器,它与Q1304组成推挽式开关驱动电路,并通过④脚受控于IC1306的③脚。Q1304受控于IC1306的⑤脚。由Q1305和Q1304驱动输出的5V电压通过CN1009的①、②脚为负载供电。

3)IC1305(μPC339G2-E2)过电压/过电流保护控制电路。在图2-33中,IC1305(μPC339G2-E2)为四比较器集成电路,主要用于过电压/过电流保护控制,其引脚使用功能见表2-9。它有①、②、⑬、⑭、脚的4路输出控制。

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图2-33 3.3V/5.0V低压直流变换

(注:该图

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及保护控制电路原理图

仅供参考)

表2-8 IC1306(IRU3037CS)引脚使用功能及参考电压

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注:表中数据仅供参考。

表2-9 IC1305(μPC339G2-E2四比较器)引脚功能及参考电压

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注:表中数据仅供参考。

①由①脚输出的控制信号用于控制Q1303的基极。当IC1305⑦脚电压因2.5V电压负载过电流时,会自动下降,并使B比较器截止,IC1305①脚输出低电平,使Q1303正偏导通,通过D1313使图2-29中的Q1014导通,Q1016导通。R1101输出电压升高,并作为“POWER-ON”信号从CN1007的⑧脚输出(见图2-33中所示),以形成待机保护。

②由②脚输出的控制信号主要用于控制B比较器的反相输入电压。因此,当A比较器呈高阻输出时,会使B比较器反相输入电压升高,从而引起“POWER-ON”功能动作,形成待机保护。

③由⑬脚输出的控制信号,用于控制Q1306的基极。当+5V电压升高或2.5V电压不足时,D比较器输出低电平,使Q1306导通,并通过D1314使图2-29中的Q1014导通,此后与Q1303的控制作用相同,也形成待机保护。

④由⑭脚输出的控制信号用于控制Q1307(DTA114EUAFT106)开关管的导通与截止,以控制5V电压输出。该路5V输出电压主要是为开关电源的光耦电路供电。

(2)IC1401(MCZ3001DA)+70V开关稳压电源电路

在索尼KDE-P42MR1机型的供电系统中,+70电压是由IC1401(MCZ3001DA)、Q1405、Q1406以及T1401、D1501等组成的开关稳压电源电路产生,其电路原理图如图2-34所示。

在图2-34中,IC1401(MCZ3001DA)主要用于激励电源开关管,其引脚功能见表2-10。有关工作原理可参见IC1201的相关介绍。

由IC1401(MCZ3001DA)+70V开关稳压电源电路输出的+70V电压,主要是作为点火电压为屏电路的Y扫描电极供电。

(3)IC1601(MCZ3001DA)+190V开关稳压电源电路

在索尼KDE-P42MRX1D机型的供电系统中,+190V电压是由IC1601(MCZ3001DA)、Q1606、Q1607、T1601、D1701、D1702等组成的开关稳压电源电路产生,其电路原理图如图2-35所示。

在图2-35中,IC1601(MCZ3001DA)为PWM调宽脉冲控制电路,用于激励Q1606、Q1607电源开关管,其引脚功能同IC1401。有关工作原理参见IC1201的相关介绍。

由IC1601(MCZ3001DA)+190V开关稳压电源电路输出的+190V电压,主要是作为维持电压(VS)为PDP屏电路的X扫描电极供电。

3.低压开关稳压电源

低压开关稳压电源主要是为整机中的小信号处理电路供电。它主要分为5V和11V两组开关稳压电源电路。

(1)IC6003(MIP2C2-OMP1SO)STBY5V开关稳压电源电路

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图2-34 IC1401(MCZ3001DA)+70V

(注:该图

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开关稳压电源电路原理图

仅供参考)

表2-10 IC1401(MCZ3001DA)引脚功能及参考电压

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注:表中数据仅供参考。

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图2-35 IC1601(MCZ3001DA)+190V

(注:该图

在低压开关稳压电源中,STBY5V开关稳压电源电路主要由IC6003(MIP2C2-OMPISO)、T6003、D6016、PH6003、IC6004等组成,其电路原理图如图2-36所示。其中,IC6003是一种内置MOSFET的开关电源控制器,其引脚功能及工作电压可参考表2-4。有关工作原理可参见本章第一节中的相关介绍。

在图2-36中,由D6016整流输出的STBY5V电压主要供给IC9500、IC9600(CXA1875AM-T4)及指示灯电路等。

(2)IC6002(MCZ3001D)11V开关稳压电源电路

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开关稳压电源电路原理图

仅供参考)

在低压开关稳压电源中,11V开关稳压电源电路主要由IC6002(MCZ3001D)、T 6004、Q6004、Q6003、Q6014、D6005、D6020、D6022、D6017、PH6002、

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图2-36 IC603(MIP2C2-OMPISO)STBY5V开关稳压电源电路原理图

(注:该图仅供参考)

IC6005等组成,其电路原理图如图2-37所示。其中,IC6002是一种PWM调宽脉冲控制器,主要用于控制Q6004、Q6003电源开关管的工作状态,其引脚使用功能参见表2-10。有关工作原理可参见本章第一节中的相关介绍。

在图2-37中,由T6004输出的11V电压除了供给小信号处理电路外,还要经过DC-DC变换产生9V、5V等低压直流电压。同时,由T6004⑱⑮⑮■脚输出的脉冲电压,经整流、稳压后形成TU33V电压为调谐器供电。

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