一、P32R1电源介绍海尔2008年推出的P32R1等离子电视,分辨率1024*720,32寸LG模组使用的电源,与早期三星模组使用电源相比:输出电压不同,原理基本相同,此电源主要由待机STB_5V形成电路,功率因素校正电路,VS、VA电压形成电路,5V、9V、16V电压形成电路、CPU电路及保护电路等组成。
二、P32R1电源外观图:1、电源板正面图片,如图一所示:2、电源板反面图片,如图二所示:三、P32R1电源原理介绍:1、方框图2、EMI滤波电路EMI滤波器又称电磁干扰滤波器,它滤除电网输入设备的干扰和电子设备产生的噪声返回电网。
从噪声特点来看,噪声干扰分为差模干扰和共模干扰两种。
差模干扰是两条电源线之间的噪声;共模干扰则是两条电源线对地的噪声。
因此,EMI滤波器应对差模干扰和共模干扰都有滤波作用。
P32R1机器的EMI滤波电路是由C101、F101、C105、C104、LF102组成双π型滤波网络,滤除电网或电自身产生的对称干扰信号。
在共模干扰时,干扰电路在共模线圈内产生的磁通相反,对共模信号产生抑制作用。
而对差模干扰并没有抑制作用。
EMI滤波电路图如下:3、待机开关电源电路这部分电路使用的开关集成电路为IC151(NCP1271),它是安森美新一代固定频率PWM电流模式的发激振荡器。
该器件集成高压启动软跳过模式,实现了较低的待机功耗。
从图一可以看出, IC151(NCP1271)第6脚(VCC)是VCC供电脚,第8脚(HV)是启动电路。
当300V电压经R152,送到IC151第8脚内部高压恒流源电路向IC151第6脚外接电路C154充电。
当C154充电电压逐渐升高至5.8V时内部振荡器开始工作,从IC151第5脚(DRV)输出PWM驱动脉冲,经灌流电路R154、R156、D151加到场效应管Q151,使Q151导通,300V不稳定直流电压经T201的第6、7脚绕阻,场效应Q151的漏极(D)/源极(S)及R158到地,使T201第6、7脚绕阻储存能量;当场效应Q151截止时,T201第6、7脚绕阻储存的磁能经次级绕阻感应放电,次级绕阻感应产生的脉冲经整流输出不同的直流电压。
当IC151正常工作时,经过D156整流,C156滤波,Q152、R161、ZD153稳压后,再经D154隔离,C154滤波后加到IC151第6脚,提供正常的12.6V电压。
当加到IC151第6脚电压12.6V时,开关电路停止工作,起到保护作用。
因Q151场效应开关管的耐压低于1000V左右时,为了防止场效应开关管关闭,此时T201产生的自感脉冲将场效应开关管击穿,在场效应开关管的负载中设置了吸收电路。
该电路由R153、C151、D152组成,此吸收电路又称为阻尼电路。
待机电源的稳压控制电路是由电压比较控制器U206(KIA431),光耦PC201及外围取样电路组成,U206(KIA431)是一个专门为稳定控制电路设计的精密基准电压控制的比较器,内部包含运算放大器、输出管及一个精密的2.5V基准电源。
U206(KIA431)把取样电路的取样参考电压和本身的基准电压进行比较,输出一个控制电压。
U206(KIA431)参考极(R)的设定电压为2.5V,当参考极(R)电压发生微小变化时,由内部三极管的放大作用,阴极(K)电压迅速降低,使得阳极(A)和阴极(K)之间产生较大的电流变化。
在本电路中开关变压器T201次级输出的5V电压经过R223、R222、R221分压后,在R221上形成稳定的2.5V电压。
该电压加到U206(KIA431)参考电压控制极(R),在正常状态下,由于U206(KIA431)的控制极电压为2.5V,所以形成稳定的K-A极电流,给光耦PC201提供固定的工作电流。
若因某种原因导致5V输出电压升高时,该电压经过分压电路分压后加到U206(KIA431)参考极(R)上的电压也随之升高,引起U206(KIA431)导通程度加大,K-A 极之间导通电流迅速加大。
光耦PC201第1、2脚内部二极管导通电流加大,第3、4脚内部的光电三极管内阻减小,引起IC151第2脚输出电流增大,进一步控制Q151的导通时间。
开关变压器T201储能降低。
最终使得T201次级输出电压降低,保持了电压稳定性。
当5V输出电压下降是,其控制过程正好相反,因为IC151工作在软跳过周期工作模式,恢复关闭状态,VFB电压围绕VSKIP上下浮动,工作电压约等于1V。
由于本电源采用IC701CPU单片机控制电源的正常工作,电源正常工作时,功率因数校正电路工作,由于加到Q151上的300V不稳定直流电压变成380V—400V稳定的直流电压,使待机5V电路输出功率增加,IC151第2脚输出电流减小。
U206(KIA431)是一个有运算放大器的集成电路有极高的开环增益。
若工作条件异常,容易引起自激振荡现象,故障现象表现为稳压失控。
所以,C214、R220组成的防自激振荡的负反馈电路保证了稳压电路的正常工作。
4、16V电压输出电路16V输出电路主要由Q201、Q202、Q203、Q204及外围元器件组成。
开关变压器T201的第9、13脚绕阻产生的感应脉冲经D201整流,C202滤波后形成16.6V的VCC4电压。
当电源模块正常工作时,CPU—IC701(10)脚输出高电平5V的MULTI_ON信号,经R705、R204、R208分压后加到Q203基极,使Q203导通,Q201、Q202、Q204稳压电路工作输出16V电压。
16V输出电路图如图三:5、STBY5V电压输出电路当电源模块正常工作时,CPU-IC701第25脚输出5V高电平的STBY_ON 信号,经R709加到U205(KIA278)第4脚,5.5V直流电压输入U205(KIA278)第1脚,经U205(KIA278)内部稳压后电路工作,从U205(KIA278)第2脚输出STBY5V电压。
此部分电路图如下:6、5V电压输出电路当电源模块正常工作时,CPU-IC701第8脚输出低电压的M5V_ON信号,传送给Q205的基极,5.5V直流电压使Q205截止。
16V输出电压经R238和R211分压后,加到U204(KIA37)第4脚,经内部稳压后输出5V电压。
当CPU-IC701第8脚输出为高电平时,使Q205导通,U204第2脚无5V电压输出。
此部分电路图四所示:7、5VSC电压输出电路当电源模块正常工作时,CPU-IC701第10脚输出高电平为5V的MULTI_ON信号,经R705限流加到U203(KIA278)的开关控制端第4脚,5.5V直流电压输入到U203第1脚,经内部稳定后由U203第2脚输出5VSC 电压,此部分电路上图四所示。
8、PFC开关电源电路PFC开关电源电路也称为功率因数校正电路。
IC601引脚功能图如下:(1)、PFC开关电路简介:在PWM开关电源的整流元件和滤波电路间插入一个并联型的开关电源,就组成了具有PFC功能的开关电路。
一般开关电源的容性输入特性转换成阻性,使供电线路的电压波形和电流波形的相位相同,从而解决电磁兼容和电磁干扰问题。
如下图为P32R1电源模块PFC开关电源的等效电路:主要功能是使用不经过滤波的脉动电流、电压作为供电,产生稳定的PFC 电压,作为+B电压供给后级、VS开关电源等电路,L601储能电感上的(1)脚是IC601(5)脚激励的过零检测取样绕阻,当过零取样信号加到IC601的第5脚,控制开关管Q602、Q603工作在临界状态(断续导通)。
路图如下所示:(2)并联型开关电路本电源的Q602、Q603、L601、D605、D604、IC601组成一个并联型的开关电源,此开关电源的供电是由220V市电输入电路的整流桥D101提供的。
D101整理后的电压是不经过滤波的脉动电流、电压,波形类似“馒头”形状,又称为馒头波,该电压直接作为这个并联开关电源的+B供电。
当开关管Q602、Q603导通时,+B电源经L601、Q602、Q603形成电流,此时由于L601内部的自感电势,UL方向为左正右负和+B的电势正好方向,以上电路形成的方向电流对抗L601内部电流的快速上升,这样流经L601、Q602、Q603的电流只能缓慢与逐步的上升,并以磁能的形式存储在L601内部。
如下图等效电路所示:当开关控制管Q602、Q603断开时,流经L601、Q602、Q603的电流被切断,此时,L601内部的磁能无法继续保存,则转换为自感电势UL,其方向为左负右正方向的自感电势,与+B同一方向。
因此,+B电压叠加上UL电压,再经D605\C617、C618滤波后输出。
由于220V市电整流后的峰值为310V。
而L601产生的自感电势UL峰值为70V左右。
所以,D605整流输出的电压为310+70V=380V,这就是PFC电路的标准输出电压。
如果测量PFC输出电压为310V左右,则说明这个PFC的开关电源没有正常工作,也就没有UL电压产生。
此时,只有脉动电流的峰值经过D605整流,C617、C618滤波后输出电压。
(3)PFC激励电路综上介绍的并联型开关电源中,开关器件Q602、Q603必须有专门的激励电路,在P32R1机器的电源中,MOSEFT开关管Q602、Q603的激励电路是由一块主要的PFC激励集成电路IC601(FA5501)完成。
FA5501AN是日本富士电机生产的PFC主用集成控制芯片,工作模式为临界模式。
同时,采用升压电路方式工作,输出电路可以恒定,也可以跟随输入电源变化而变化。
该芯片内部提供多种保护功能,如:开路/短路保护、欠压保护、过压保护等。
当IC701第19脚输出的PFC_ON信号为低电平,光耦PC153第1、2脚有电流经过,光耦PC153内部的光敏三极管等效电阻变小,VCC1电压经R605、PC153第3、4脚加到16V稳压二极管ZD601负端,使Q601导通,输出约14V的VCC3电压,再加到IC601(FA5501AN)第8脚后,内部振荡电路开始工作。
并从IC601第7脚输出PFC激励信号,经Q605、Q604轮流导通后,经灌流电路限流电阻R601、R602和放电二极管D602、D603加到开关管Q602、Q603栅极。
Q602、Q603的源极经过取样电阻R620、R619接地,电阻上的电压大小反映了流经Q602、Q603的电流大小。
该电压作为Q602、Q603过流检测信号输入到IC601第4脚,即过流保护检测输入端。
当出现负载电流过大时,R620、R619上的电压上升后,此电压从IC601第4脚传给IC601,并在芯片内部和阀值电压进行比较。
如果高于阀值电压,芯片IC601就会停止工作,同时IC601第7脚也不再有激励信号输出。