電視機電源電路分析與故障維修

電視機電源電路分析與故障維修第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

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和早期彩色電視機中應用較多,其工作原理已在電子技術課程中作過分析,這里僅簡要地分析串聯(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)對輸出電壓Uo取樣,然后與基準電壓進行比較,得出的誤差經放大后去調節(jié)電壓調整管的導通程度,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由行逆程脈沖升壓和整流濾波后供給。第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

一些大屏幕黑白電視機和某些采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的彩色電視機Uo取值較高,直接作為行、場掃描電路的電源(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提供。圖5-1串聯(lián)型穩(wěn)壓電源框圖第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-2東芝X-53P電視機穩(wěn)壓電源第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖5-2為東芝X-53P機芯彩色電視機采用的串聯(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。調整管Q801采用高β的NPN型硅功率管2SC1829,故可省去推動管。Q803為比較放大器,穩(wěn)壓管D805產生基準電壓(約6.2V),Q803基極電壓由取樣電路R805、R806、

R807和R851分壓后饋入,調節(jié)半可變電阻R851可調整輸出電壓以達到112V。

電路的調節(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D806等耦合使Q801導通程度加大,Q801管壓降減小,從而補償了Uo的減小。反之,若Uo上升,則調節(jié)結果使Uo下降。第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

R813、R801等既是Q803的集電極負載,又為Q801提供偏置,關機后C806上電荷將通過R813、

R801和R802泄放。R813、

C811

、R801和C807還構成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)在調整管兩端對其起分流作用,可降低調整管Q801的功耗。

Q804與R812、R803、R814組成過流保護電路,R812是保護電路取樣電阻,負載電流在其上產生壓降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;當出現(xiàn)負截短路等情況時負載電流增大,U812也增大。當U812-U803

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

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輸出端短路時,由于過流保護電路的作用使調整管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保持導通設置了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起保護調整管的作用,避免當Q801截止時輸出電容儲存的電荷反向加在Q801的射-基極間,由于發(fā)射結反向耐壓較低而被擊穿。因此反向電壓對D806反偏而使其截止,大部分電壓就降在D806上,從而保護了調整管Q801

。

第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)開關型穩(wěn)壓電源一、開關型穩(wěn)壓電源的分類二、開關型穩(wěn)壓電源的基本工作原理第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、開關電源的分類第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、開關式穩(wěn)壓電源原理1．并聯(lián)型開關穩(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)型開關電源的方框圖,交流市電經整流濾波后加到高頻脈沖變壓器初級,開關調整管串接在脈沖變壓器的初級構成并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路。在行頻脈沖作用下，開關管周期性地導通截止使初級未穩(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,再經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,它也對輸出取樣,再與基準電壓比較得出誤差電壓,經放大后去脈沖調寬電路,以改變脈沖寬度的方式調整輸出電壓的大小。第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-3并聯(lián)型開關電源組成框圖第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2．并聯(lián)型開關電源工作原理

脈沖變壓器耦合并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源在彩色電視機中應用較多,本節(jié)對這種電路作較詳細的分析。其基本電路組成如圖5-4(a)所示,V為開關調整管;T是脈沖變壓器（又稱為儲能變壓器),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；VD為脈沖整流二極管；C是濾波電容器,也起儲能作用；RL為電源的負載。電路的工作過程類似于行輸出電路,設V為理想開關管,則電路的工作電壓、電流波形如圖5-4(b)所示。第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4并聯(lián)型開關電源基本電路及工作波形第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

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

上式中I1(0)由初始狀態(tài)決定。由(5-2)式可見,初級線圈電流i1線性上升,脈沖變壓器次級感應的電壓UL2為上負下正,二極管VD截止。在開關管V導通期間,隨著i1的上升,變壓器中磁能增大,在t1時刻達最大值L1

I21m/2。第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

當t1~t2期間,負脈沖作用到開關管V基極,V截止初級感應電壓為上負下正,i1=0。由同名端連接可知此時次級感應的電壓為上正下負,二極管VD導通,脈沖變壓器儲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時刻,忽略變壓器損耗,初級所有能量轉移到次級,則初、次級能量關系滿足(5-3)由此可得(5-4)第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

在t1~t2期間里,次級電流i2從I2m開始線性下降,該電流的能源就是V導通時由變壓器中儲存的能量提供的。

t2時刻,開關管又導通,二極管VD截止,脈沖變壓器又儲存能量。當然,次級能量并未耗完,又將轉移到初級,使i1從I1(0)開始上升。在V導通、VD截止期間,負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。開關管V導通時脈沖變壓器儲存能量,設能量的增加量為ΔW1

當V截止時二極管VD導通,脈沖變壓器儲存的能量被負載消耗,設能量減小了ΔW2。平衡狀態(tài)時一周期內增加的能量應與消耗的能量相等,即有ΔW1=ΔW2

。因第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月(5-5(a))

(5-5(b))

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

(5-6)

第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月由(5-5)式至(5-7)式可導得

上式說明,輸出電壓Uo與輸入電壓Ui成正比,與變壓器匝數比成正比,與開關晶體管導通時間和截止時間比值Ton/Toff成正比。調寬型開關穩(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,即控制脈寬來調節(jié)。而保持Ton或Toff不變,改變T來調整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,開關管V和二極管VD是反極性激勵方式,V導通時VD截止,而V截止時VD導通,電源Ui供出的瞬時功率是比較小的。另外,開關管僅工作在導通和截止兩種狀態(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80～90%。并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源有以下一些特點: (1)由于輸出直流電壓是依靠變壓器初級線圈L1所儲存的能量提供的,故L1必須足夠大(有足夠的匝數)。若L1值太小,在開關管V導通時儲存的能量就少,V截止期間供給負載的電流就會感到不足。第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

下次導通時初級電流再從零開始上升,就使輸出的紋波較大,電源特性變壞。當然,L1也不能太大,否則晶體管開關狀態(tài)轉換瞬間將產生很高的感應電壓,容易使管子和電路元件損壞。

(2)由于脈沖變壓器使負載與輸入電網隔離,可省去電源隔離變壓器。

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

(4)開關晶體管所承受最高電壓出現(xiàn)在從導通變?yōu)榻刂箷r刻,其值由輸入直流電壓Ui加上次級脈沖電壓耦合到初級的值決定第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

開關晶體管的反向耐壓必須大于Ucmax。

(5-9)

第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)開關型穩(wěn)壓電源電路實例一、電路的工作過程 電路的工作過程如下:開關電路等效為一間歇振蕩器,如圖5-6所示。接通電源時,先由電源通過R910、

R907、R908供給開關管Q901基極一個很小的正向偏置電流,使Q901開始導通而形成集電極電流Ic。Ic流過脈沖變壓器T901初級,產生的感應電壓為上正下負,則次級感應電壓為上負下正。以3、4端而言,3為地,4為正。這個正電壓經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。這是一個強烈的正反饋過程,使開關管Q901迅速進入飽和狀態(tài)。第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-5日立CTP-236D電視機電源第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

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

、R909和C908,對C908充電,極性如圖5-7。 此電壓對基極是反偏的,故使Q901基極電位越來越低,基極電流越來越小。當C908上充的電壓達一定值時,Q901脫離飽和進入放大區(qū)。

第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-6開關電路等效圖

第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖5-7脈寬控制等效電路第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

當Q901進入放大區(qū),基極電流減小導致集電極電流Ic減小,初級感應電壓變?yōu)樯县撓抡?相應次級4端感應電壓比地還負,通過R902、R909、C908反饋到開關管Q901基極,使Q901基極電位更負,基極電流、集電極電流更進一步下降。這也是一個正反饋雪崩過程,使開關管Q901由飽和導通迅速轉向截止。

Q901截止后,C908上所充電荷通過R902

、R909、T901次級3、4繞組和D905回路很快放完,再由未穩(wěn)直流電源經R910、R907、R908向電容C908反向充電至基極電位為正時,重新有基流產生,形成正反饋使Q901飽和,進入下一周期振蕩。第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

開關管Q901截止期間,脈沖變壓器T901次級7、8端的感應電壓使D906、D907導通,貯存在T901中的磁能以電能形式向負載放電,并向貯能電容C909、C910充電。 為了穩(wěn)定開關重復頻率和減小開關電路對圖像的干擾,當行掃描電路正常工作后,將行逆程脈沖經C912耦合至開關管Q901基極,疊加在原來的Ub上,使Q901提前導通,故開關管Q901將按行周期同步地工作。由于開關電路受行頻同步,周期將是不變的,穩(wěn)壓過程只能通過控制開關管的導通時間Ton來調整輸出電壓。第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

脈寬控制電路等效如圖5-7所示,晶體管Q903相當于受誤差電壓控制的變阻器,它并聯(lián)在開關管Q901基極,對Q901基極電流起分流作用。當誤差電壓使Q903

基極電位上升,則Q903集電極電流也上升,對Q901基極分流增大,Q901導通時間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導通時間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封裝了兩個電阻和一個穩(wěn)壓二極管,輸出的108V電壓經電阻分壓后加到比較放大器Q902基極,穩(wěn)壓管產生的基準電壓加到Q902發(fā)射極。第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

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為負值,致使Q902(PNP管)基極電流、集電極電流增加,導致Q903基極電流和集電極電流也增大,Q903的分流作用增強而使開關管Q901導通時間Ton縮短,使輸出電壓減小。類似地,當輸出電壓降低時,電路也能自動調高輸出電壓。由此使輸出電壓達到穩(wěn)定。第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月二、保護電路 對于開關穩(wěn)壓電源來說,實現(xiàn)過壓、過流保護是相當簡便而有效的。此機的過壓、過流保護電路由可控硅Q705、晶體管Q704和厚膜組件CP701(型號HM9102)等組成。 行、場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25kV左右。在這樣高的電壓下,容易產生X射線。但正常情況輻射的X射線很弱,不會對人體造成危害。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,將導致行輸出高壓增高。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

這一方面會損壞元器件,另一方面高壓陽極電壓的升高會使X射線的輻射大大增強,這對人體是有害的。因此,電源設有高壓限制電路。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)信號而導通(有的機型不用Q704,而是直接驅動可控硅Q705),108V直流電壓被短路(R720只有2.2Ω),二極管D908由截止轉為導通,使開關管Q901基極偏置電壓降低,再加負載短路使T901的正反饋無法形成,則間歇振蕩停止,開關電源不工作。第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖中的R714(10Ω)是行輸出管發(fā)射極電阻,R625(2.7Ω)是OTL場輸出PNP管集電極串的電阻。當行、場掃描電路電流過大時,將導致Q704基極和發(fā)射極電壓上升,可控硅Q705導通而使保護電路動作。R625是保險電阻,本身也會因電流太大而熔斷。 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，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、檢修開關電源時的注意事項二、開關電源的檢測要點及一般檢修程序三、長虹牌R2118A型機穩(wěn)壓電源的檢修實例第四節(jié)開關穩(wěn)壓電源的故障維修第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月一、檢修開關電源時的注意事項1．串聯(lián)型開關電源：維修時最好采用一個1:1的交流電源隔離變壓器，電視機接在隔離變壓器的次級，與外電完全隔離，保證了安全。

并聯(lián)式開關電源：可以不用隔離變壓器，直接用儀器對整機電路進行檢測。但需要注意的是，由于該電視機的部分電源電路仍與電網線相通，為了維修人員的安全和其它設備相連時的安全，維修時最好采用一個1:1的交流電源隔離變壓器，使電視機與外電完全隔離。第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2．應避免擴大故障采用具有延時特性的彩電專用保險管，常用規(guī)格有3.15A和2A。為了避免彩色電視機內部短路故障，