一、P32R1电源引见
海尔2008年推出的P32R1等离子电视,分辨率1024*720,32寸LG模组经常使用的电源,与早期三星模组经常使用电源相比:输入电压不同,原理基本相反,此电源重要由待机STB_5V构成电路,功率要素校对电路,VS、VA电压构成电路,5V、9V、16V电压构成电路、CPU电路及包全电路等组成。
二、P32R1电源外观图:
1、电源板侧面图片,如图一所示:
2、电源板反面图片,如图二所示:
三、P32R1电源原理引见:
1、方框图
2、EMI滤波电路
EMI滤波器又称电磁搅扰滤波器,它滤除电网输入设施的搅扰和电子设施发生的噪声前往电网。从噪声特点来看,噪声搅扰分为差模搅扰和共模搅扰两种。差模搅扰是两条电源线之间的噪声;共模搅扰则是两条电源线对地的噪声。因此,EMI滤波器应答差模搅扰和共模搅扰都有滤波作用。 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,滤除电网或电自身发生的对称搅扰信号。在共模搅扰时,搅扰电路在共模线圈内发生的磁通相反,对共模信号发生克服造用。而对差模搅扰并没有克服造用。EMI滤波电路图如下:
3、待机开关电源电路
这局部电路经常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电流形式的发激振荡器。该器件集成低压启动软跳过形式,成功了较低的待机功耗。 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脚外部低压恒流源电路向IC151第6脚外接电路C154充电。当C154充电电压逐渐升高至5.8V时外部振荡器开局上班,从IC151第5脚(DRV)输入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不稳固直流电压经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脚绕阻贮存能量;当场效应Q151截止时,T201第6、7脚绕阻贮存的磁能经次级绕阻感应放电,次级绕阻感应发生的脉冲经整流输入不同的直流电压。当IC151反常上班时,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,提供反常的12.6V电压。当加到IC151第6脚电压>12.6V时,开关电路中止上班,起到包全作用。
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封锁,此时T201发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排汇电路。该电路由R153、C151、D152组成,此排汇电路又称为阻尼电路。 待机电源的稳压管理电路是由电压比拟管理器U206(KIA431),光耦PC201及中心取样电路组成,U206(KIA431)是一个专门为稳固管理电路设计的精细基准电压管理的比拟器,外部蕴含运算加大器、输入管及一个精细的2.5V基准电源。U206(KIA431)把取样电路的取样参考电压和自身的基准电压启动比拟,输入一个管理电压。U206(KIA431)参考极(R)的设定电压为2.5V,当参考极(R)电压出现庞大变动时,由外部三极管的加大作用,阴极(K)电压迅速降低,使得阳极(A)和阴极(K)之间发生较大的电流变动。
在本电路中开关变压器T201次级输入的5V电压经过R223、R222、R221分压后,在R221上构成稳固的2.5V电压。该电压加到U206(KIA431)参考电压管理极(R),在反常形态下,由于U206(KIA431)的管理极电压为2.5V,所以构成稳固的K-A极电流,给光耦PC201提供固定的上班电流。若因某种要素造成5V输入电压升高时,该电压经过火压电路分压后加到U206(KIA431)参考极(R)上的电压也随之升高,惹起U206(KIA431)导通水平加大,K-A极之间导通电流迅速加大。光耦PC201第1、2脚外部二极管导通电流加大,第3、4脚外部的光电三极管内阻减小,惹起IC151第2脚输入电流增大,进一步管理Q151的导通期间。开关变压器T201储能降低。最终使得T201次级输入电压降低,坚持了电压稳固性。当5V输入电压降低是,其管理环节正好相反,由于IC151上班在软跳过周期上班形式,复原封锁形态,VFB电压围绕VSKIP高低浮动,上班电压约等于1V。 由于本电源驳回IC701CPU单片机管理电源的反常上班,电源反常上班时,功率因数校对电路上班,由于加到Q151上的300V不稳固直流电压变成380V—V稳固的直流电压,使待机5V电路输入功率参与,IC151第2脚输入电流减小。 U206(KIA431)是一个有运算加大器的集成电路有极高的开环增益。若上班条件意外,容易惹起自激振荡现象,缺点现象体现为稳压失控。所以,C214、R220组成的防自激振荡的负反应电路保障了稳压电路的反常上班。
4、16V电压输入电路
16V输入电路重要由Q201、Q202、Q203、Q204及中心元器件组成。开关变压器T201的第9、13脚绕阻发生的感应脉冲经D201整流,C202滤波后构成16.6V的VCC4电压。当电源模块反常上班时,CPU—IC701(10)脚输入高电平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稳压电路上班输入16V电压。16V输入电路图如图三:
5、STBY5V电压输入电路
当电源模块反常上班时,CPU-IC701第25脚输入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)外部稳压后电路上班,从U205(KIA278)第2脚输入STBY5V电压。此局部电路图如下:
6、5V电压输入电路
当电源模块反常上班时,CPU-IC701第8脚输入低电压的M5V_ON信号,传送给Q205的基极,5.5V直流电压使Q205截止。16V输入电压经R238和R211分压后,加到U204(KIA37)第4脚,经外部稳压后输入5V电压。当CPU-IC701第8脚输入为高电往常,使Q205导通,U204第2脚无5V电压输入。此局部电路图四所示:
7、5VSC电压输入电路
当电源模块反常上班时,CPU-IC701第10脚输入高电平为5V的MULTI_ON信号,经R705限流加到U203(KIA278)的开关管理端第4脚,5.5V直流电压输入到U203第1脚,经外部稳固后由U203第2脚输入5VSC电压,此局部电路上图四所示。
8、PFC开关电源电路
PFC开关电源电路也称为功率因数校对电路。IC601引脚配置图如下: [Page]
(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拔出一个并联型的开关电源,就组成了具备PFC配置的开关电路。普通开关电源的容性输入个性转换成阻性,使供电线路的电压波形和电流波形的相位相反,从而处置电磁兼容和电磁搅扰疑问。 如下图为P32R1电源模块PFC开关电源的等效电路:
重要配置是经常使用不经过滤波的脉动电流、电压作为供电,发生稳固的PFC电压,作为+B电压供应后级、VS开关电源等电路,L601储能电感上的(1)脚是IC601(5)脚处罚的过零检测取样绕阻,当过零取样信号加到IC601的第5脚,管理开关管Q602、Q603上班在临界形态(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整顿后的电压是不经过滤波的脉动电流、电压,波形相似“馒头”形态,又称为馒头波,该电压间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构成电流,此时由于L601外部的自感电势,UL方向为左正右负和+B的电势正好方向,以上电路构成的方向电流反抗L601外部电流的极速回升,这样流经L601、Q602、Q603的电流只能缓慢与逐渐的回升,并以磁能的方式存储在L601外部。如下图等效电路所示:
当开关管理管Q602、Q603断开时,流经L601、Q602、Q603的电流被切断,此时,L601外部的磁能不可继续保留,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滤波后输入。由于220V市电整流后的峰值为310V。而L601发生的自感电势UL峰值为70V左右。所以,D605整流输入的电压为310+70V=380V,这就是PFC电路的规范输入电压。假设测量PFC输入电压为310V左右,则说明这个PFC的开关电源没有反常上班,也就没有UL电压发生。此时,只要脉动电流的峰值经过D605整流,C617、C618滤波后输入电压。
(3)PFC处罚电路
综上引见的并联型开关电源中,开关器件Q602、Q603必定有专门的处罚电路,在P32R1机器的电源中,MOSEFT开关管Q602、Q603的处罚电路是由一块重要的PFC处罚集成电路IC601(FA5501)成功。FA5501AN是日本富士电机消费的PFC主用集成管理芯片,上班形式为临界形式。同时,驳回升压电路方式上班,输入电路可以恒定,也可以追随输入电源变动而变动。该芯片外部提供多种包全配置,如:开路/短路包全、欠压包全、过压包全等。 当IC701第19脚输入的PFC_ON信号为低电平,光耦PC153第1、2脚有电流经过,光耦PC153外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,输入约14V的VCC3电压,再加到IC601(FA5501AN)第8脚后,外部振荡电路开局上班。并从IC601第7脚输入PFC处罚信号,经Q605、Q604轮番导通后,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,即过流包全检测输入端。当出现负载电流过大时,R620、R619上的电压回升后,此电压从IC601第4脚传给IC601,并在芯片外部和阀值电压启动比拟。假设高于阀值电压,芯片IC601就会中止上班,同时IC601第7脚也不再有处罚信号输入。
IC601第1脚是PFC输入电压的稳压管理端,PFC电压取样电阻R614、R615、R616、R617、R611、R612分压在R611上构成2.5V左右的反应取样电压,传送给IC601第1脚后,区分进入芯片外部的误差加大器和过压比拟器。在误差加大器中,反应电压与基准电压2.5V启动比拟,发生的误差电压经加大器加大后,调整开关处罚信号的导通期间,从而管理开关电源输入稳固的PFC电压。在过压比拟器中,假设反应电压超越380V,比拟器就输入高电平的管理信号,管理IC601第7脚不输入PFC处罚信号,此时IC601中止上班。 IC601第2脚是外部误差运算加大器的输入负载端,第2脚外接由C605、R60、C614组成的低通滤波器,起软启动的作用,扭转低通滤波器的期间参数,可以扭转稳压管理器的照应速度及平均度。
(4)临界形式
本PFC电路上班在临界形式,就是开关管Q602、Q603上班在断续导通形式,当IC601第3脚输入的“馒头”波形振幅为零时,开关管Q602、Q603截止;当输入的“馒头”波形振幅小时,开关管上班频率低,而当输入的“馒头”波形振幅大时,开关管上班频率高。 IC601第5脚是过零检测取样信号(ZDC)输入端,此信号用于管理开关管中止上班的取样信号,该脚接在L601的次级绕阻上。因此检测到的是电感电流,即外电源流入L601的电流。当电感电流为零时,IC601外部过零检测电路输入翻转,将RS触发器置1,第7脚输入高电平PFC脉冲,使Q602、Q603导通。此时,从D101整流后进去的脉动直流电压,即“馒头”型波形流过变压器L601的高级绕阻,并将电能在贮存电感中。当电感电流增大到必定值时,Q602、Q603封锁。这也是经过RS触发器启动管理的,而当电感电流再次为零时,ICD电路管理Q602、Q603再次导通。 IC601第3脚是脉动直流电压波形(馒头波形)取样输入端,由于临界形式的PFC电路,其开关管的开关频率是随输入脉动直流电压(馒头波形)变动而变动。因此,从IC601第3脚送入一个波形的基准。假设第3脚没有波形输入,则PFC电路就不可上班。 每次开机时,在电源开关接通的瞬间,可以是交换正弦波的恣意瞬间值。假设在正弦波的过零点接通,那么在电感L601电流的增长将比拟缓慢,L601的自感电势也比拟低。假设电源开关接通的瞬间在正弦波的峰峰值,那么开机时给电感L601所加的就是一个突变的电压。此电压再经过L601、D605构成较大的电流,即开关浪涌电流,对C618、C617充电。由于瞬间电流较大,会惹起电感上发生极大的自感电势,该电势会大于所加电压的好几倍,并对前面的电容充电,极易惹起电容损坏,进而惹起开关管过流取样电路及保险丝损坏。
由于上述要素,在电路中设置了二极管D811,在接通电源的瞬间,电流首先经过D811对C810启动充电,从而使流过L601的电流减小,发生的自感电势也随之减小,消弭了开机瞬间有或者出现的大电流。所以,该电路又被称为浪涌电流包全电路。PFC电路反常上班后,由于D611正极电压为360V,负极电压为380C,D611呈反偏截止形态,对电路没有影响。 [Page]
9、VS电压构成电路
(1)、电路简介
VS开关电源电路重要由振荡处罚集成电路IC801(NCP1207)、单端输入的开关电路Q803、Q801、开关变压器T801及整流输入电路等局部组成。电路还设计了稳压输入过压包全等管理电路,最终发生197V的VS电压。
(2)、VS电路上班原理
当VCC3电压加到IC801第6脚时,外部电路启动后从IC801第5脚输入。PWM为高电往常,PWM脉冲信号分为两路,一路经R803限流电阻和加大二极管D801加到Q801栅极;另一路经限流电阻R812和加大二极管D804加到Q803的栅极,Q801和Q803同时导通,PFC信号经R801、T801第9、6脚绕阻、Q801和Q803的漏极和源极经过R816到地构成电流。此时T801第9、6脚发生自感电势,T801第9脚为正,第6脚为负。当PWM脉冲信号为低电往常,Q801、Q803截止,T801第9、6脚绕阻的电流被截止。此时T801第9、6脚外部的磁能不可继续保留,则转换为自感电势。其方向为9负、6正。由于第9、6脚绕阻感应电势方向,T801第13、18脚次级绕阻发生的感应电流经D851整流与C857、C856、C854、C860滤波构成190V的VS电压,D802、D803、C801、R800、R802是尖峰吸发前途。随着T801第9、6脚放电,T801的储能减小,T801第4脚减小降低到门限压时,比拟触发被重置,IC801第5脚输入PWM信号,开局下一个周期。此局部电路如下图五:
(3)、稳压局部电路
16V电压经R850加到PC801第1脚,若因某种要素VS输入电压升高时,VS电压经R854、R855、R871、VR81和R857分压后,加到U851(KIA431)参考极(R)上的电压也随着升高,惹起U851导通成都加大,K-A极间导通电流迅速加大。光耦PC801第1、2脚外部二极管导通电流加大,第3、4脚外部的光电三极管内阻减小,惹起IC801第2脚的电流被分流到地端。当VS输入电压降低时,上班正好与之相反。
(4)、 VS电压管理局部电路
当PFC电路反常上班时,VCC3电压为14.5V:
1)、IC801第6脚是VCC3,它受电源CPU-IC701第19脚管理,当电压CPU-IC701第9脚输入低电往常,才有VCC3电压;
2)、当电视机机芯板待机电压为低电往常,该信号送到CPU-IC701第13脚,经外部处置后,从第20脚输入高电平的VS_ON(5V)电压。该电压经R725限流后加压在PC802外部的发光二极管没有电流流过。PC802外部光电三极管内阻增大,Q802、Q804导通,把IC801第2脚电压拉低,IC801上班在跳动周期形式,VS只要很低的电压输入。
3)、当电视机机芯板待机电压为高电往常,从IC701第20脚输入低电平信号,加到PC802第1脚,PC802有电流流过,外部光电三极管电阻减小。Q802、Q804基极电压降低,Q802、Q804处于截止形态,IC801反常上班。
(5)、VS电压包全电路
1)、IC801第3、4脚绕阻发生的感应信号,经R807和R810分压,C807滤波,加到IC801第1脚。该信号经延时后加到外部比拟器的负端,延时后调整开关管Q801、Q803的导通期间,使Q801和Q803在谐振的零电往常导通,Q801、Q803的导通损耗降低。当IC801第1脚参与的脉冲幅度高于1.44V时,过压比拟器进入包全形态,只要从新上电后能力解除包全形态。
2)、跳周期形式检测是由IC801第2脚(FB)上的电压来成功的。当FB上的电压因某种要素低于外部设计值1.2V时,电视待机时,IC801进入跳周期上班形式。此时VS输入电压低,电源上班在节能形态。当VS电压回升时,IC801第2脚电压回升至IC801外部的4.2V基准电压,IC801进入开环包全上班形式,VS电压无输入,零件进入待机形式。
3)、过流限度电路重要检测IC801第3脚输入的电流来成功的。当VS构成电路的高级电路局部过流时,流过R816电流增大,R816两端压降增大。该电压经R815加到IC801第3脚,经外部电流比拟器比拟后,IC801进入过流包全上班形式,VS电压无输入。
4)、当VS、VA电压过高时,VS_DET检测电压升高明过2.9V,CPU-IC701第28脚输入的电压偏离设计值时,CPU-IC701进入包全形态,使零件处于待机形态。
10、VA电压构成电路(串联型稳压电路)
当CPU-IC701待机电路反常上班时,供电16V电压经L902、C914滤波、D906隔离、C904滤波后,加在IC901第3脚,IC901(FSCQ0565)开局上班。VS电压经D193隔离、R906限流后,IC901外部功率开关管导通,L901第3、7脚绕阻、C907充电,自感电势方向为第3脚正、第7脚负。电感L901储能,C907充电,同时给负载供电。当IC901外部的功率开关管截止时,VS电压不再对C907充电,电感两端的电流不能突变,磁能不可保留。则自感电势方向扭转为第3脚负、第7脚正。该自感电势监禁感应电压,此时负载给C907提供电压。
为了减小IC901外部开关管的损耗,IC901参与了同步信号处置电路。当功率开关管截止时,L901感应的脉冲电压经D903隔离,R904、R903分压,C905滤波延时后加在IC901第5脚,经外部电路延时处置后,去管理外部功率管申请期间,使外部功率管归零电压导通,降低了功率管的开关损耗。VA电压构成电路的稳压电路由U901(K431)、PC901和IC901及中心元器件组成。当VA输入电压回升时,经R911、R912、VR901、R913分压送入U901的R参考极的电压也随之升高,惹起KIA431导通水平加大,K-A极间导通电流迅速加大。光耦PC901第1、2脚外部二极管导通电流加大,第3、4脚外部的光电三极管内阻减小,惹起IC901第4脚电压降低。经外部PWM管理处置后,外部功率管导通期间缩小。L901的储能期间缩小,VA输入电压降低。当VA输入电压降低时,稳压与上述状况相反。
11、VA电压包全电路
1)、过流包全电路在IC901外部构成。 当稳压环路出现缺点时,VA输入电压升高,此时IC901第4脚没有电流向外部输入,外部恒流电路就会开局给IC901第4脚外接电容C903充电,第4脚电压就会逐渐回升。当电压升至7.5V时,过流包全电路上班,无VA电压输入。
2)、过压包全 加在IC901第5脚的同步信号的峰值电压与输入电压成正比,IC901就应用同步信号替代过压检测信号。假设同步信号超越V0VP(12V)电平,过压比拟器翻转。该触发器的触发信号封锁PWM脉冲,并无VA电压输入。
3)、VA-DET过压检测去CPU-IC701电路 VA输入电压经R915、R916、R711和R706分压后,加在IC701第2脚。反常上班时,该脚电压为2.7V,当第27脚输入的电压偏离设计值时,IC701进入包全形态使电源回到待机形态。 [Page]
12、电压CPU管理电路
P32R1电视,等离子屏电源的5V、9V、VS、VA、PFC、AC、过压包全以及开、待机管理,还有VS、VA、待机泄放电压,都由CPU-IC701管理。当电源通电时,待机电路上班,VDD-5V电压经C708滤波后送到IC701第5脚供电端,同时该电压送到U701复位电路。U701输入的复位电压送到IC701第23脚,时钟振荡器X7018M晶振接IC701第21、22脚。这时IC701单片机开局上班,电源CPU管理电路如下:
13、AC DET欠压、过压检测电路
1)、交换输入电压过低包全电路 当待机电路反常上班时,经Q152、ZD153稳压后发生14.5V的VCC2电压,加到PC151第1脚。当交换输入电压经D125半波整流、C1263滤波后,经R144、R142、R123、R137、R138、R139、R140和R141分压后,分两路:一路经R124限流、C125滤波后加到U121的R参考极,电压为2.5V。当交换输入电压过低时,分压后加到U121的R参考极电压低于U121外部基准电压(2.5V),U121的K-A端没有输入电流,PC151第1、2脚电位很低。CPU接纳这信号后,管理零件处于待机形态。同时,从IC701第(15)脚输入低电平的AC DET信号,管理前级,使交换输入短路断开。
2)、交换输入电压过高包全电路 当交换输入电压过高时,交换输入电流经D125整流、C126滤波后,经R144、R142、R123、R137、R138、R139、R140和R141分压升高,该高电平经R133限流、D122隔离,使ZD121稳压二极管击穿送到Q121的基极。Q121导通,使U121参考电压R出现变动,输入U121-R参考电压低于外部基准电压2.5V以下。U121的K-A没有电流,PC151第1、2脚就不发光。PC151第3、4脚内阻增大,所以加到IC701第17脚电压很低。所以CPU检测这信号后管理处于待机形态。同时IC701第15脚输入低电平的AC DET信号管理前级电路,包全电源不会在输入电压过高时损坏
3)、功率因数校对电路输入电压过高包全电路 当PFC电压过高时高于420V时,经R146、R145、R126、R127、R136和R128、R130分压后高于13V该电压经R135限流,D123隔离后使DZ122反向击穿,Q121导通,使U122的R参考极电压降低,U122的R参考电压低于2.5V基准电压。U122的K-A没有流入PC152,外部发光二极管不发光。PC152第3、4脚内阻变大。PFC-DET变成低电平IC701第18脚检测到这信号管理零件处于待机形态。
*实测数据:
1、待机集成电路IC151(NCP1271)反常上班电压:
2、PFC功率因数校对集成电路IC601反常上班电压:
3、VS电压构成电路IC801(NP1207)反常上班电压:
4、VA电压构成电路IC901(SCQ0565)反常上班电压:
5、电源CPU-IC701(MC80F030B)反常上班电压如下:
6、光耦芯片PC151、PC152、PC153反常上班电压:
7、光耦芯片PC151、PC152、PC153反常上班电压: