东芝2120HC彩电开关电源

东芝2120HC彩电开关电源    东芝2120HC彩电开关电源的设计新颖独特，电路也比较复杂，该电源具有以下特点：    (1)采用分立元件电路，属于变压器耦合并联型自激式开关电源。    (2)采用恒流驱动方式，使电源适应于90～280V的交流输入电压变化范围。    (3)该电源既是整机的主电源，又是微处理器控制电路的供电电源。收看状态下该电源输出的主电压为+112V，待机状态下主电压降为+60V左右，但仍能为微处理器的控制电路继续提供+5V供电。    (4)增设了过压、过流、欠压保护及导通延时电路。    (5)采用光电管耦合来实现稳压与待机控制，使除开关电源电路外，整机底板为冷底板。    东芝2120彩电开关电源的电路如图8—10所示，下面介绍其工作原理及常见故障检修方法。    一、开关管振荡工作过程    当交流电源开关S801接通后，220V交流电经T801、T802低通滤波及D801桥式整流，在滤波电容C809上生成约300V未稳定的直流电压。    300V电压经开关变压器T803(5)、(1)端绕组加到开关管Q823的集电极，并经开启电阻R828为Q823基极提供开启电流。Q823的导通电流在T803初级绕组中产生(5)端正、(1)端负的感应电势，此感应电势经互感耦合，在T803正反馈绕组中产生(9)端正、(7)端负的电势，该电势经R826、C820加到Q823基极，使Q823电流进一步增大，并迅速进入饱和状态。在Q823饱和期间，T803(5)、(1)端绕组中的电流线性地增大，T803将建立磁场能量，而此时T803次级绕组感应电势的极性均使D830、D832截止。只有正反馈才能维持Q823饱和正反馈电流使C820不断地被充电，但C820的充电又使得Q823基极电流不断减小，这必将导致Q823的饱和状态难以继续维持。    Q823一旦退出饱和，其电流减小，T803(5)、(1)端绕组电势的极性变为(5)端负、(1)端正，则T803正反馈绕组电势的极性也将变为(9)端负、(7)端正，该电势再由R826、C820加到Q825基极，使Q823电流进一步减小，并迅速进入截止状态。    在Q823截止期间,T803负载绕组中电势的极性使D830、D832导通，T803中的磁场能转换成C829、C831中的电场能，即产生+18V与+112V直流输出电压。此时C820经R826、T803(9)、(7)绕组及D839放电，同时300V电压经R828给C820反向充电，这些因素均使Q823基极电位不断回升，**终又使Q823重新导通，并由此进入了下一个周期的间歇振荡过程。    二、恒流驱动    该开关电源除了设置R826、C820正反馈来驱动Q823产生间歇振荡外，还设置了由Q820等元件组成的恒流驱动电路。恒流驱动使Q823基极驱动电流不受电网电压波动影响，使开关管避免出现过激励现象，开关电源对交流电网电压的适应范围也将达到90～280V。    在开关管Q823饱和期间，T803各绕组产生的电势幅度与电网电压有关。在开关管Q823截止期间，T802各绕组产生的电势的幅度与电网电压几乎无关，电势幅度基本恒定。由于Q823截止时，T803(8)、(7)端绕组电势的极性为(8)端正、(7)端负，此电势经D820整流后在C821上生成8V恒定直流电压，该电压将作为Q820的集电极工作电压。在开关管Q823导通期间，T803(9)端的正电势经R823使Q820导通，Q820发射极电流向Q823基极注入，当交流电网电压较高时，T803(9)端正电势的幅度足以使Q820饱和导通，则Q820向Q823基极注入的电流是恒流驱动电流，驱动电流大小由R822阻值决定。    三、稳压原理    在正常收看状态下，Q828与IC829均截止，此时由Q827、IC826、Q824、Q822组成稳压电路。Q827为取样、基准、误差放大集成电路，其任务是对+112V直流输出电压的误差进行取样放大。IC826为光电耦合器，其任务是将Q827(2)脚的误差放大输出以光电转换形成送到Q824基极再放大。Q822为稳压控制管，通过对开关管基极电流的分流，以控制Q823饱和期的长短，从而达到稳定输出直流电压之目的。    假如某原因使输出电压高于+112V，则升高后的输出电压加到Q827(1)脚，经Q827内部取样、放大，使从Q827(2)脚流人的电流增大，IC826内部光电管电流增大，进而使Q824、Q822的导通电流也随之增大，于是开关管Q823的基极电流更多地被Q822所分流，Q823的饱和导通期缩短，输出电压自动降回到+112V标准值。同理，当输出电压低于+112V时，经过与上述相反的稳压过程，输出电压也会自动回升到+112V标准植。    四、导通延时和过压保护        导通延时电路由Q821、D843、C833组成。其作用是在开关管Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间，对Q823基极进行适量分流，从而使开关管的饱和导通时刻稍有延时，这可以减小开关管在状态转换瞬间的功率损耗，因为在此刻导通，Q823集电极电压已下降到低点。导通延时过程如下：在Q823截止期间，T803⑧端的正电势使D843导通，C833被充电，C833所充电压又使Q821导通。在Q823由截止状态向饱和导通转换瞬间,C833所充电压将维持Q821再导通一段时间，也就是Q821对Q823基极电流的分流再延时一段时间，但因C833的容量很小(2400P)，C833很快放电完毕，Q82l也很快截止。Q821截止后，对开关管Q823的饱和导通不再产生影响。    过压保护电路由D844、Q821组成。正常情况下，经D820、C821整流、滤波后的8V直流电压不会使D844击穿导通，也就是保护电路不动作。如果C821上的直流电压升高到10V以上，则D844击穿导通，Q821饱和导通；于是Q823基极被Q821的c—e极完全旁路，Q823处于停振受保护状态。    五、过流保护和欠压保护    过流保护电路由R839、Q825等元件组成，其作用是当开关管Q823出现过流现象时，对开关管实施过流限制保护。    R839是Q823发射极电流的过流检测电阻，R833将R839上的过流检测正电压加到Q825基极，R835又将C826负端电压加到Q825基极，在正常状态下，Q825的基极电压略为负，故Q825处于截止状态。如果Q823出现过流，则R839上压降突增，并使Q825导通，使得Q822电流增大，于是Q823基极电流更多地被Q823所分流，Q823获得了过流限制保护。   欠压保护电路由R868、R869、Q838、Q824等元件组成，其作用是当交流电网电压低于90V时使开关电源停止工作。在开关电源正常工作时，T803(9)、(7)端绕组的电势经D824整流，在C826上生成一10V的稳定电压，该电压由R869加到Q838基极。同时，300V电压经R868也加到Q838基极。当交流电网的电压在正常稳压范围内时，Q838基极电压为正而处于截止状态。如果交流电网电压低于90V，则经D801桥式整流后的电压降到140V以下，Q838基极由正电压变为负电压，于是Q838导通，并引起Q824、Q822电流突增，Q823基极被Q822完全分流而处于停振受保护状态。    六、待机控制电路    先分析开关电源输出电压供电情况，+18V直流电压经IC835稳压处理后，由IC835(5)脚输出+5V电压给微处理器ICA01的(10)脚供电，并由IC835(4)脚给ICA01(33)脚提供延时型+5V复位电压。+112V直流电压除送往行输出级外，还经R858、R859、R865限流后给行振荡电路供电，故只要切断行振荡的供电，就能使整机处于无光、无声的待机状态。为了减轻待机状态下的整机功耗，开关电源的+112V、+18V输出电压应降低一半左右，但开关电源输出电压不能降得太多，更不能停止工作，否则微处理器ICA01的+5V供电不能继续保持。       由ICA01(8)脚输出的待机控制电压经QAl7倒相放大后，分三路进行控制，**路由Q832、Q833对行振荡供电进行控制，第二路控制由Q831、IC830、Q828、IC826、Q824、Q822组成，第三路控制由Q834、IC829、Q839、Q825、Q822组成。    在正常收看状态，由ICA01(8)脚输出的低电平，使**路控制中的Q832导通而Q833截止，行振荡电路的+9．4V供电正常，第二路控制中的Q831饱和导通，IC830(2)脚输出低电平，Q828截止，IC826稳压工作状态不受影响；第三路控制中的Q834导通，IC829截止，Q839、Q825也截止，开关管Q823的工作不受影响。    在待机状态，ICA01的(8)脚输出高电平，使**路控制中的Q832截止而Q833饱和导通，送往行振荡电路的+9．4V电压被Q833所短路。第三路控制中的Q834截止，IC829导通，Q839导通，Q839电流在Q840集电极产生1．4V压降，该压降经R834加到Q825基极，使Q825导通，Q822电流增大，开关管Q823饱和期缩短而工作在弱势状态，另外，Q839的导通使提供Q820恒流驱动的C821上的+8V电压大为降低。第二路控制**为重要，当Q831截止后，IC830与R852正反馈电阻组成施密特电路，R848、R853对+5V分压后为IC830(3)脚(反相脚)提供+2．5V固定电压，IC830(4)(同相脚)电压由Q831及C831上的电压决定，Q831在待机态下截止后，C831上的+112V电压经Q848、R843、R854分压后加到IC830(4)脚，则IC830(4)脚电压肯定高于其(3)脚电压，于是IC830(2)脚输出高电平，使Q828饱和导通，IC826、Q824电流增大，进而使Q822饱和，Q823停振。Q823停振后，C831上的电压由+112V开始下降，当降到+58V左右时，再经Q848、R843、R854分压加回到IC830(4)脚，使IC830(4)脚的电压低于(8)脚电压，于是IC830(2)脚又转为低电平，此电平使Q828截止，Q823恢复振荡，C831上电压又开始回升，当C831上的电压回升到+65V左右，经Q848、R843、R854分压后使IC830(4)脚的电压高于(3)脚电压，于是IC830(2)脚再次输出高电平，Q828再次导通，Q823再次停振。由此可见，在待机状态下，Q823工作在断断续续的振荡方式，使C831上的电压在58～65V之间波动，也就是使C831上的电压由原来+112

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V降到平均+60V左右，C829上的+18V电压降为十9V左右，+9V电压经IC835稳压处理后，仍能为微处理器ICA01及待机控制电路提供+5V供电。    七、重要测试点数据    开关电源主要元器件引脚对地电阻的实测数据如表8—2所示，采用500型万用表RX1KΩ档测量，测IC829(3)、(4)脚时，以热底板为接地点，其余以冷底板为接地点。 八、常见故障检修    例1：F801保险丝熔断    保险丝熔断的多数原因是整流桥堆D801击穿或开关管Q823的c—e极击穿。当Q823击穿后，往往同时引起Q822、Q825、IC826、R839等元件也损坏，所以在检查这些元件正常后方能换上Q823新管再通电试机。Q823击穿的原因可能是稳压电路及过流保护电路失控引起。    例2：保险丝完好，十112V输出端的电压为0V    这说明开关电源停振，先检查Q823集电极是否有+300V电压，若无+300V，则可能是限流电阻R802开路；若有+300V，再检查启动电阻R828是否开路，正反馈支路R826、C820是否开路，Q823射极元件R839、D826是否开路，Q821、Q822、D839是否击穿。    例3：输出电压为+65V(+112V端)和+9V(十18V端)，按待机键开机无效。    此故障表明开关电源始终处于待机状态，先检查IC835(5)脚的+5V输出是否正常，若IC835(5)脚无+5V输出时，不但使微处理器ICA01失去供电，而且使待机控制管Q831、Q832、Q834始终处于截止状态；若IC835(3)脚有+5V输出，再检查ICA01(8)脚待机控制输出电压是否正常，若ICA01(8)脚始终为高电平，可进而检查ICA01工作条件的三要素(+5V供电、复位、时钟振荡)。若ICA01(8)脚为正常的0V低电平，再检查ICA01(8)脚外接三极管QAl7及Q831、Q834是否发生开路性损坏。    例4：待机状态下整机无光、无声，但开关电源仍维持+112V输出    这表明待机状态下已切断了对行振荡电路的供电，故微处理器ICA01(8)脚对Q832、Q833的待机控制正常，但仍有112V输出的主要原因是Q831、IC830、Q828电路发生故障。如R847电阻开路，使IC830(2)脚无高电平输出，于是Q828始终截止，开关电源仍能输出+112V电压。又如Q831击穿、Q828开路及Q848、R843开路都会出现此故障现象。该故障现象容易被用户或维修者所忽视，因为该故障仅仅使电视机在待机状态下功耗增大。    例5：一旦从收看状态转换到待机状态，按遥控器再也不能返回到收看状态。    该故障主要原因是待机状态下原+18V输出没有降到+9V左右，而是降到+6V以下，此电压使IC835(5)脚输出电压不足+5V，IC835(4)脚无复位电压输出，导致微处理器1CA01在待机状态下无法工作，所以也无法实现再开机。    如稳压管Q848软击穿，Q848两端从正常+30V降为几伏左右，就出现了上述故障现象因为在待机状态下开关电源工作在断断续续的振荡方式，即IC830(2)脚输出低电平时Q823起振，IC830(2)脚输出高电平时Q823停振，而IC830(2)脚输出电平的高低由IC830(4)脚输入电压是否低于或高于(3)脚的2．5V电压来决定。当Q848两端为30V正常击穿电压值时，则原C831上的+112V电压降为+60V，就能使IC830(4)脚维持在2．5V。若Q848软击穿，则其上压降为几伏，此时C831上只要有+40V就能使IC830(4)脚维持在2．5V。所以Q848软击穿后，使+112V输出电压降为+40V左右，+18V输出电压降为+6V左右，于是出现了进入待机状态后不能再用遥控器开机的故障现象。若Q848完全击穿，则使牛112V和+18V输出电压还会再降低，大约降为+30V与+4．5V。    例6：在收看状态，+112V输出端的电压偏低    引起开关电源输出电压偏低的原因很多，如R868开路使欠压保护管Q838误导通，+112V输出端的电压将降低一半左右。又如恒流驱动管Q820不工作，过压保护管Q821软击穿，稳压集成电路Q827的内部损坏，都会引起+112V输出端的电压下降。   

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