電視機(jī)電源電路分析與故障維修

電視機(jī)電源電路分析與故障維修第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

第一節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源在黑白電視機(jī)和早期彩色電視機(jī)中應(yīng)用較多,其工作原理已在電子技術(shù)課程中作過分析,這里僅簡(jiǎn)要地分析串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作過程。電路組成框圖如圖5-1,取樣環(huán)節(jié)對(duì)輸出電壓Uo取樣,然后與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,得出的誤差經(jīng)放大后去調(diào)節(jié)電壓調(diào)整管的導(dǎo)通程度,使輸出電壓Uo得到穩(wěn)定。在36cm(14英寸)以下的黑白電視機(jī)中,輸出電壓Uo一般為12V,視放、顯像管等所需的中、高壓都是在行輸出級(jí)由行逆程脈沖升壓和整流濾波后供給。第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

一些大屏幕黑白電視機(jī)和某些采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的彩色電視機(jī)Uo取值較高,直接作為行、場(chǎng)掃描電路的電源(有利于線性),而通道等其它電路的低壓電源和顯像管等的高壓電源也由行輸出級(jí)提供。圖5-1串聯(lián)型穩(wěn)壓電源框圖第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖5-2東芝X-53P電視機(jī)穩(wěn)壓電源第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

圖5-2為東芝X-53P機(jī)芯彩色電視機(jī)采用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源,輸入未穩(wěn)定直流電壓為130V,輸出電壓穩(wěn)定在112V。調(diào)整管Q801采用高β的NPN型硅功率管2SC1829,故可省去推動(dòng)管。Q803為比較放大器,穩(wěn)壓管D805產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓(約6.2V),Q803基極電壓由取樣電路R805、R806、

R807和R851分壓后饋入,調(diào)節(jié)半可變電阻R851可調(diào)整輸出電壓以達(dá)到112V。

電路的調(diào)節(jié)過程如下:若某種原因使輸出電壓Uo降低,則Q803基極電位降低,由于其發(fā)射極電位幾乎不變,故Q803集電極電位上升,經(jīng)D806等耦合使Q801導(dǎo)通程度加大,Q801管壓降減小,從而補(bǔ)償了Uo的減小。反之,若Uo上升,則調(diào)節(jié)結(jié)果使Uo下降。第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

R813、R801等既是Q803的集電極負(fù)載,又為Q801提供偏置,關(guān)機(jī)后C806上電荷將通過R813、

R801和R802泄放。R813、

C811、R801和C807還構(gòu)成RC濾波電路,使Q801基流的紋波更小,故輸出端的濾波電容C810可用較小容量(僅3.3μF)。R810與R811并聯(lián)在調(diào)整管兩端對(duì)其起分流作用,可降低調(diào)整管Q801的功耗。

Q804與R812、R803、R814組成過流保護(hù)電路,R812是保護(hù)電路取樣電阻,負(fù)載電流在其上產(chǎn)生壓降U812,Q804基-射極間電壓Ube4=U812-U803。正常輸出電流狀態(tài)U812較小,Q804截止;當(dāng)出現(xiàn)負(fù)截短路等情況時(shí)負(fù)載電流增大,U812也增大。當(dāng)U812-U803

＞0.6V時(shí)Q804導(dǎo)通,其集電極電流通過R813、R801、R804及D806使Q801基極電位下降,則Q801集電極電流下降導(dǎo)致輸出電壓、電流下降,Q801趨向截止時(shí)就無輸出,從而保護(hù)了電路。

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輸出端短路時(shí),由于過流保護(hù)電路的作用使調(diào)整管Q801電流突然減小,輸出電壓接近于零。這樣,輸入電壓130V將全部加到Q801集-射極兩端,流過R810、R811的電流很大,保險(xiǎn)絲F803熔斷,切斷了Q801基極偏置,可防止穩(wěn)壓電路被損壞。由于輸出端短路后無輸出電壓,為使Q804保持導(dǎo)通設(shè)置了R814支路,由它與R808、R809和D805等分壓,確保Q804基極取得正向偏壓。二極管D806起保護(hù)調(diào)整管的作用,避免當(dāng)Q801截止時(shí)輸出電容儲(chǔ)存的電荷反向加在Q801的射-基極間,由于發(fā)射結(jié)反向耐壓較低而被擊穿。因此反向電壓對(duì)D806反偏而使其截止,大部分電壓就降在D806上,從而保護(hù)了調(diào)整管Q801

。

第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)開關(guān)型穩(wěn)壓電源一、開關(guān)型穩(wěn)壓電源的分類二、開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本工作原理第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、開關(guān)電源的分類第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、開關(guān)式穩(wěn)壓電源原理1．并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源組成

串聯(lián)型和并聯(lián)型兩類電路在工作原理上基本相同,電壓調(diào)整范圍和工作效率也大致相同。并聯(lián)型電路在可靠性和安全保護(hù)方面較串聯(lián)型電路要好一些,所以目前多采用并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源,本書著重分析此類電路。

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圖5-3是并聯(lián)型開關(guān)電源的方框圖,交流市電經(jīng)整流濾波后加到高頻脈沖變壓器初級(jí),開關(guān)調(diào)整管串接在脈沖變壓器的初級(jí)構(gòu)成并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路。在行頻脈沖作用下，開關(guān)管周期性地導(dǎo)通截止使初級(jí)未穩(wěn)壓的直流電源變換成了行頻矩形脈沖,由脈沖變壓器耦合到次級(jí),再經(jīng)整流濾波后就獲得直流輸出電壓Uo。與串聯(lián)型穩(wěn)壓電源類似,它也對(duì)輸出取樣,再與基準(zhǔn)電壓比較得出誤差電壓,經(jīng)放大后去脈沖調(diào)寬電路,以改變脈沖寬度的方式調(diào)整輸出電壓的大小。第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖5-3并聯(lián)型開關(guān)電源組成框圖第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2．并聯(lián)型開關(guān)電源工作原理

脈沖變壓器耦合并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源在彩色電視機(jī)中應(yīng)用較多,本節(jié)對(duì)這種電路作較詳細(xì)的分析。其基本電路組成如圖5-4(a)所示,V為開關(guān)調(diào)整管;T是脈沖變壓器（又稱為儲(chǔ)能變壓器),由于工作頻率較高,故采用鐵氧體材料的鐵芯,同名端如圖中所標(biāo)；VD為脈沖整流二極管；C是濾波電容器,也起儲(chǔ)能作用；RL為電源的負(fù)載。電路的工作過程類似于行輸出電路,設(shè)V為理想開關(guān)管,則電路的工作電壓、電流波形如圖5-4(b)所示。第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖5-4并聯(lián)型開關(guān)電源基本電路及工作波形第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

在t0～t1期間,正脈沖作用到開關(guān)管V基極使其飽和導(dǎo)通,Uce=0,故初級(jí)線圈L1上電壓為上正下負(fù),(5-1)即(5-2)

上式中I1(0)由初始狀態(tài)決定。由(5-2)式可見,初級(jí)線圈電流i1線性上升,脈沖變壓器次級(jí)感應(yīng)的電壓UL2為上負(fù)下正,二極管VD截止。在開關(guān)管V導(dǎo)通期間,隨著i1的上升,變壓器中磁能增大,在t1時(shí)刻達(dá)最大值L1

I21m/2。第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

當(dāng)t1~t2期間,負(fù)脈沖作用到開關(guān)管V基極,V截止初級(jí)感應(yīng)電壓為上負(fù)下正,i1=0。由同名端連接可知此時(shí)次級(jí)感應(yīng)的電壓為上正下負(fù),二極管VD導(dǎo)通,脈沖變壓器儲(chǔ)存的磁能開始釋放使電容C被充電并取得輸出直流電壓Uo。t1時(shí)刻,忽略變壓器損耗,初級(jí)所有能量轉(zhuǎn)移到次級(jí),則初、次級(jí)能量關(guān)系滿足(5-3)由此可得(5-4)第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

在t1~t2期間里,次級(jí)電流i2從I2m開始線性下降,該電流的能源就是V導(dǎo)通時(shí)由變壓器中儲(chǔ)存的能量提供的。

t2時(shí)刻,開關(guān)管又導(dǎo)通,二極管VD截止,脈沖變壓器又儲(chǔ)存能量。當(dāng)然,次級(jí)能量并未耗完,又將轉(zhuǎn)移到初級(jí),使i1從I1(0)開始上升。在V導(dǎo)通、VD截止期間,負(fù)載所需的電流就由電容器C放電來供給。 為討論方便,我們僅看電路工作在平衡狀態(tài)以后的穩(wěn)態(tài)情況。開關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)脈沖變壓器儲(chǔ)存能量,設(shè)能量的增加量為ΔW1

當(dāng)V截止時(shí)二極管VD導(dǎo)通,脈沖變壓器儲(chǔ)存的能量被負(fù)載消耗,設(shè)能量減小了ΔW2。平衡狀態(tài)時(shí)一周期內(nèi)增加的能量應(yīng)與消耗的能量相等,即有ΔW1=ΔW2

。因第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二(5-5(a))

(5-5(b))

ΔI1為脈沖變壓器初級(jí)電流增加量,由(5-2)式可得式中Ton為開關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)間。 同樣,次級(jí)電流為線性下降的波形,ΔI2為次級(jí)電流在開關(guān)管V截止期間(Toff)線性減小量,因此有

(5-6)

第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二由(5-5)式至(5-7)式可導(dǎo)得

上式說明,輸出電壓Uo與輸入電壓Ui成正比,與變壓器匝數(shù)比成正比,與開關(guān)晶體管導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間比值Ton/Toff成正比。調(diào)寬型開關(guān)穩(wěn)壓電源受行頻同步,即周期T=Ton+Toff=TH為64μs是固定不變的,所以輸出電壓Uo通過控制Ton/Toff比值,即控制脈寬來調(diào)節(jié)。而保持Ton或Toff不變,改變T來調(diào)整Ton/Toff,這是頻率控制方式的原理。(5-7)

(5-8)

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從上述工作過程可以看出,開關(guān)管V和二極管VD是反極性激勵(lì)方式,V導(dǎo)通時(shí)VD截止,而V截止時(shí)VD導(dǎo)通,電源Ui供出的瞬時(shí)功率是比較小的。另外,開關(guān)管僅工作在導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài),管耗很小,再加上脈沖變壓器損耗也不大,故電源效率比串聯(lián)型穩(wěn)壓電源高得多,可達(dá)80～90%。并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源有以下一些特點(diǎn): (1)由于輸出直流電壓是依靠變壓器初級(jí)線圈L1所儲(chǔ)存的能量提供的,故L1必須足夠大(有足夠的匝數(shù))。若L1值太小,在開關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的能量就少,V截止期間供給負(fù)載的電流就會(huì)感到不足。第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

下次導(dǎo)通時(shí)初級(jí)電流再從零開始上升,就使輸出的紋波較大,電源特性變壞。當(dāng)然,L1也不能太大,否則晶體管開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓,容易使管子和電路元件損壞。

(2)由于脈沖變壓器使負(fù)載與輸入電網(wǎng)隔離,可省去電源隔離變壓器。

(3)脈沖變壓器的次級(jí)可有幾組不同匝數(shù)的線圈,以獲得幾組不同數(shù)值的直流電壓,并且可以是降壓,也可以是升壓。

(4)開關(guān)晶體管所承受最高電壓出現(xiàn)在從導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)刻,其值由輸入直流電壓Ui加上次級(jí)脈沖電壓耦合到初級(jí)的值決定第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

開關(guān)晶體管的反向耐壓必須大于Ucmax。

(5-9)

第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)開關(guān)型穩(wěn)壓電源電路實(shí)例一、電路的工作過程 電路的工作過程如下:開關(guān)電路等效為一間歇振蕩器,如圖5-6所示。接通電源時(shí),先由電源通過R910、

R907、R908供給開關(guān)管Q901基極一個(gè)很小的正向偏置電流,使Q901開始導(dǎo)通而形成集電極電流Ic。Ic流過脈沖變壓器T901初級(jí),產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),則次級(jí)感應(yīng)電壓為上負(fù)下正。以3、4端而言,3為地,4為正。這個(gè)正電壓經(jīng)R902、R909和C908等回授到Q901基極,使基極電流大大增加,集電極電流也大大增加。這是一個(gè)強(qiáng)烈的正反饋過程,使開關(guān)管Q901迅速進(jìn)入飽和狀態(tài)。第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖5-5日立CTP-236D電視機(jī)電源第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

與此同時(shí),二極管D906、D907處于反偏狀態(tài)。Q901飽和后,加在初級(jí)線圈的輸入直流電壓使初級(jí)線圈電流按線性規(guī)律增大(儲(chǔ)存磁能),而基極電流流過R902

、R909和C908,對(duì)C908充電,極性如圖5-7。 此電壓對(duì)基極是反偏的,故使Q901基極電位越來越低,基極電流越來越小。當(dāng)C908上充的電壓達(dá)一定值時(shí),Q901脫離飽和進(jìn)入放大區(qū)。

第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二圖5-6開關(guān)電路等效圖

第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

圖5-7脈寬控制等效電路第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

當(dāng)Q901進(jìn)入放大區(qū),基極電流減小導(dǎo)致集電極電流Ic減小,初級(jí)感應(yīng)電壓變?yōu)樯县?fù)下正,相應(yīng)次級(jí)4端感應(yīng)電壓比地還負(fù),通過R902、R909、C908反饋到開關(guān)管Q901基極,使Q901基極電位更負(fù),基極電流、集電極電流更進(jìn)一步下降。這也是一個(gè)正反饋雪崩過程,使開關(guān)管Q901由飽和導(dǎo)通迅速轉(zhuǎn)向截止。

Q901截止后,C908上所充電荷通過R902

、R909、T901次級(jí)3、4繞組和D905回路很快放完,再由未穩(wěn)直流電源經(jīng)R910、R907、R908向電容C908反向充電至基極電位為正時(shí),重新有基流產(chǎn)生,形成正反饋使Q901飽和,進(jìn)入下一周期振蕩。第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

開關(guān)管Q901截止期間,脈沖變壓器T901次級(jí)7、8端的感應(yīng)電壓使D906、D907導(dǎo)通,貯存在T901中的磁能以電能形式向負(fù)載放電,并向貯能電容C909、C910充電。 為了穩(wěn)定開關(guān)重復(fù)頻率和減小開關(guān)電路對(duì)圖像的干擾,當(dāng)行掃描電路正常工作后,將行逆程脈沖經(jīng)C912耦合至開關(guān)管Q901基極,疊加在原來的Ub上,使Q901提前導(dǎo)通,故開關(guān)管Q901將按行周期同步地工作。由于開關(guān)電路受行頻同步,周期將是不變的,穩(wěn)壓過程只能通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間Ton來調(diào)整輸出電壓。第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

脈寬控制電路等效如圖5-7所示,晶體管Q903相當(dāng)于受誤差電壓控制的變阻器,它并聯(lián)在開關(guān)管Q901基極,對(duì)Q901基極電流起分流作用。當(dāng)誤差電壓使Q903基極電位上升,則Q903集電極電流也上升,對(duì)Q901基極分流增大,Q901導(dǎo)通時(shí)間Ton就減小。充的能量少了,自然輸出直流電壓就減小。反之,Q903基極電流減小,則Q901導(dǎo)通時(shí)間Ton就增加,輸出電壓就上升。 電路的穩(wěn)壓過程如下:厚膜組件CP901封裝了兩個(gè)電阻和一個(gè)穩(wěn)壓二極管,輸出的108V電壓經(jīng)電阻分壓后加到比較放大器Q902基極,穩(wěn)壓管產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓加到Q902發(fā)射極。第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

若某種原因使輸出電壓升高,因穩(wěn)壓二極管兩端電壓基本不變,故Q902發(fā)射極電壓的上升量大于基極電壓的上升量,ΔUbe2=ΔUb-ΔUe為負(fù)值,致使Q902(PNP管)基極電流、集電極電流增加,導(dǎo)致Q903基極電流和集電極電流也增大,Q903的分流作用增強(qiáng)而使開關(guān)管Q901導(dǎo)通時(shí)間Ton縮短,使輸出電壓減小。類似地,當(dāng)輸出電壓降低時(shí),電路也能自動(dòng)調(diào)高輸出電壓。由此使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二二、保護(hù)電路 對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓電源來說,實(shí)現(xiàn)過壓、過流保護(hù)是相當(dāng)簡(jiǎn)便而有效的。此機(jī)的過壓、過流保護(hù)電路由可控硅Q705、晶體管Q704和厚膜組件CP701(型號(hào)HM9102)等組成。 行、場(chǎng)掃描電路工作在高電壓、大電流狀態(tài),特別是彩色顯像管的第二陽極電壓高達(dá)25kV左右。在這樣高的電壓下,容易產(chǎn)生X射線。但正常情況輻射的X射線很弱,不會(huì)對(duì)人體造成危害。若由于某種原因,例如行逆程電容容量變小,行掃描頻率降低或者穩(wěn)壓電源故障引起行電路直流供電電壓升高,將導(dǎo)致行輸出高壓增高。第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

這一方面會(huì)損壞元器件,另一方面高壓陽極電壓的升高會(huì)使X射線的輻射大大增強(qiáng),這對(duì)人體是有害的。因此,電源設(shè)有高壓限制電路。一旦高壓升高,行逆程脈沖幅度也按比例增大,經(jīng)D705、C730整流、濾波后使CP7011腳電壓上升,2腳和3腳電壓也跟著上升。當(dāng)2、3腳分壓值升高到使穩(wěn)壓二極管擊穿,則將使Q704基極電壓升高,發(fā)射極電壓亦隨之升高,可控硅Q705控制柵有正觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通(有的機(jī)型不用Q704,而是直接驅(qū)動(dòng)可控硅Q705),108V直流電壓被短路(R720只有2.2Ω),二極管D908由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通,使開關(guān)管Q901基極偏置電壓降低,再加負(fù)載短路使T901的正反饋無法形成,則間歇振蕩停止,開關(guān)電源不工作。第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

圖中的R714(10Ω)是行輸出管發(fā)射極電阻,R625(2.7Ω)是OTL場(chǎng)輸出PNP管集電極串的電阻。當(dāng)行、場(chǎng)掃描電路電流過大時(shí),將導(dǎo)致Q704基極和發(fā)射極電壓上升,可控硅Q705導(dǎo)通而使保護(hù)電路動(dòng)作。R625是保險(xiǎn)電阻,本身也會(huì)因電流太大而熔斷。 并聯(lián)在整流二極管D906、D907上的電容器C911、C915和串聯(lián)電感L904、L906等是為防止高頻輻射而加的。C901作用也一樣。第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、檢修開關(guān)電源時(shí)的注意事項(xiàng)二、開關(guān)電源的檢測(cè)要點(diǎn)及一般檢修程序三、長虹牌R2118A型機(jī)穩(wěn)壓電源的檢修實(shí)例第四節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓電源的故障維修第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二一、檢修開關(guān)電源時(shí)的注意事項(xiàng)1．串聯(lián)型開關(guān)電源：維修時(shí)最好采用一個(gè)1:1的交流電源隔離變壓器，電視機(jī)接在隔離變壓器的次級(jí)，與外電完全隔離，保證了安全。

并聯(lián)式開關(guān)電源：可以不用隔離變壓器，直接用儀器對(duì)整機(jī)電路進(jìn)行檢測(cè)。但需要注意的是，由于該電視機(jī)的部分電源電路仍與電網(wǎng)線相通，為了維修人員的安全和其它設(shè)備相連時(shí)的安全，維修時(shí)最好采用一個(gè)1:1的交流電源隔離變壓器，使電視機(jī)與外電完全隔離。第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二2．應(yīng)避免擴(kuò)大故障采用具有延時(shí)特性的彩電專用保險(xiǎn)管，常用規(guī)格有3.15A和2A。為了避免彩色電視機(jī)內(nèi)部短路故障，燒壞保險(xiǎn)絲