海信TLM40V68PK液晶电视开关电源电路原理与维修

海信TLM40V68PK液晶电视开关电源是海信公司开发的大屏幕液晶彩电专用电源，型号是1673，由以下三部分电路组成:由集成电路N811 (MC33262)组成PFC电路;集成电路N831(NCP1396AD)组成的LLC(谐振)开关电源;集成电路N904(NCP1579D)、N905(HTMD4820H)组成5V-M开关电源。

一 、单元电路工作原理分析

1.输入电路
接通电源后， 220V交流电压经保险管F801 ，滤波电感I801后分两路:一路经VB901整流.C903滤波后给待机5V-S开关电源提供+300V直流电压，如图1所示;另一路则经过继电器J801及C803~C805、R801~R803滤波后，送人大功率整流桥堆VB801，经其整流后的直流+300V电压直接送入PFC(功率因数校正)电路，作为PFC开关电源的+B供电。
V901及外围元件组成继电器J801的控制电路，主板上CPU电路送来的开机指令，是高电平控制电压，经R916控制V901的截止和导通。导通时，有电流流过继电器的线圈，控制继电器开关吸合，将220V交流电压送入VB801整流后，产生300V电压供PFC电路工作。
图1中的C801、C803、C804、C805、L802是抗千扰元件;RV801是压敏电阻，当供电电压出现异常过压时，该电阻击穿，保险丝F801熔断，以保证整个电源电路的安全，C808、C807、C80起抗高频干扰的作用。
2.待机电源电路
待机电源电路主要负责产生待机状态下CPU电路所需5V-S电压，其电路主要由N901(LNK564P)、N902(PC817B)、N903(KA431A2)及外周元件组成。接通电源后，220V交流电直接由VD901整流、C903滤波电路，产生出300V直流电压。N901的③脚和⑤脚之间有一个降压5.8V的恒流源电路，在开机瞬间，300V直流电压经此电路向N901③脚外接的电容c906充电，当充电电压达到5.5V时，N901内部电路开始工作。同时， T901的②-①绕组上的感应电压经VD902整流.c906滤波后，向③脚提供一个稳定的6V供电电压，以维持N901持续工作。N901⑤脚内置的MOS开关管耐压为700V。VD901、C905、R901组成吸收回路，防止在MOS管关断时T901产生的自感脉冲将开关管击穿。
该开关电源的稳压电路由N902光电耦合器、N903及外围元件组成。T901次级输出的5V电压经R906、R908、R909分压后，在R908上形成稳定的2.5V电压，此电压加至N903的控制极，正常状态下由于N903 R极电压为2.5V，在N903的C、A极中形成稳定的电流，给光电耦合器N902提供固定的工作电流。若因某种原因导致5V-S输出电压升高时，此电压经过分压电路加到N903R极上的电压也随之升高，N903导通程度加大，C、A极之间的导通电流也迅速增大，N902①、②脚内部发光二极管导通电流加大，发光强度增强，其③、④脚内的光敏三极管c、e极间等效内阻减小，引起N904④脚反馈电流增大，N901内的MOS开关管导通时间缩短，T901储能降低，输出的感应电压也随之降低，起到稳定5V-S电压的目的，当5V-S电压下降时，其稳压过程相反。
T901次级⑦-10绕组中的感应电压，经VD903整流、c907滤波产生5V-S电压，通过L901、C908进一步滤波后送到CPU电路作为其待机工作电源。
3.PFC电路

该电路由N811、L811、V811等元件组成，它是由V811 L811、VD812、N811组成一个关联型的开关电源，如图2所示。其供电是由市电输入电路整流桥堆VB801提供的，VB801整流后的电压是未经过滤波的脉动直流电压，直接作为PFC电路的供电，在PFC电路的作用下最后输出稳定的380V的PFC电压，作为+B电压供给后级LLC开关电源电路。

储能电感L811的⑧-10绕组是激励集成电路N811的过零检测取样绕组。过零取样信号加到N811的⑤脚，控制开关管V811工作在临界模式状态。L811 的⑦-⑨绕组及外部的倍压电路输出一路Vcc供电，送到N831的供电端为其供电。当开关管N811导通时，+B电源经过L811、V811形成电流回路，此时由于L811内部的自感电势UL方向为左正右负，和+B的电势正好反向，因此流过L811、V811的电流只能缓慢上升，并且以磁能的形式存储在L811内部。当开关管V811截止时，流经L811.V811的电流被切断，此时L811内部的磁能无法继续保存，则自感电势UL为右负左正，此方向的自感电势与+B电压是同方向的，所以+B电压便叠加在UL电压上，再经VD812整流，C810滤波后输出。因220V市电整流后的峰值为310V，而L811产生的自感电势UL的峰值为70V左右，所以由VD812整流输出电压约为380V。该+380V电压是PFC电路的标准输出电压。
上述电路的激励电路是由N811 (MC33262)和外围元件组成的，N811的⑧脚为供电脚。在刚开机时，由于还没能Vcc电压，此时VB801输出的300V脉冲电压通过R807、R815对C814进行充电，当充电电压达到4V时，C814上的电压经过R828送到N811⑧脚，瞬间提供一个较大的启动电流，N811内部振荡电路开始振荡，N811开始工作。由于电阻R807、R815的阻值较大，只能维持很小的电流(约5mA)，而N811⑧脚所需的启动电流约20mA，全依靠电容C814放电得到，为此C814的容量大小对正常启动PFC电路起着关键的作用。
N811工作后，从⑦脚输出PFC激励信号，经过灌流电流限流电阻R818和放电二极管VD815，加到开关管V811的栅极，V811的源极经过取样电阻R820、R819接地、电阻上的电压大小反映了流过V811电流的大小，此电流作为V811的过流检测信号输人到N811的过流保护端④脚。当出现负载电流过大时，R819、R820上的压降迅速上升，即N811④脚电压上升，与内部阈值电压比较，若高于阈值电压，N811内部保护电路启动，停止工作，其⑦脚无PFC激励信号输出。
N811的①脚是PFC开关电源输出电压的稳压控制端，PFC电压由取样电阻R823R826取样分压后，在R826上形成2.5V左右的反馈取样电压，送到N811①脚，进入内部的误差放大器和过压比较器中。在误差放大器中，反馈取样电压与基准电压(2.5V )进行比较后产生误差电压，经放大器放大后，调整开关电源激励信号的导通时间，从而控制开关电源输出的PFC电压。在过压比较器中，这个电压如果超过1.08V，比较器就输出高电平的控制信号，⑦脚停止输出，N811停止工作，从而起到保护作用。
N811②脚为误差放大器输出负载端，外接由C819、R827、R820组成的低通滤波电路，起软启动作用。N811⑤脚是过零点检测取样信号输人端，接在1811次级绕组上，检测的是电感电流。当电感电流为零时，N811内部过零检测电路输出翻转，将RS触发器置“1”，⑦脚输出高电平，v811导通;当电感电流增大到一定值时，V811关断。
V811③脚是脉动直流电压波形取样输入端。工作在临界模式的PFC电路，其开关管的开关频率是随输入电压的幅度变化而变化的，若此脚没有波形，则PFC电路也无法工作。
该PFC开关电源还设置有开机浪涌保护电路，由VD811担任，在接通电源的瞬间，电流首先通过VD811对C810充电，使流过L811的电流大大减小，则产生的自感电势也就随之減小，从而消除了开机瞬间有可能出现的大电流，起到了保护V811的作用。
PFC电路除输出380V的PFC电压外，还向LLC开关电源电路提供15V的启动工作电压Vcc。该电压是由L811⑦-⑨绕组产生的感应电压，经VD814、VD813倍压整流，C811、C812滤波后输出的。当感应电压在⑦-⑨绕组上的极性为右正左负时，VD813导通，VD814截止，电流经过⑨端VD813对C811充电。当感应电压在⑦-⑨绕组上的极性为右负左正时，VD813截止，VD814导通，电流经VD814对C812充电。这两个电容的充电电压叠加在一起就实现了倍压，也就是15V左右的Vcc电压，此电压输出后分为两路:一路供给后级LLC开关电源，另一路经VD816 R828加到N811的⑧脚作为其正常工作状态时的电源。
4.LLC开关电源
此开关电源由N831(NCP1396A)、功率管V832、V833、开关变压器T831、N832(KA431A2)、N833 (PC81713)、N834(KA431A2)及外围元件组成，如图3所示。IC开关电源与其他开关电源不同，它输出的是正弦波，因正弦波的正负半周是对称的，所以不需要控制开关管的导通时间，而是采用控制振荡频率和输出谐振电路的频偏大小来实现稳压的。N831 16脚是上桥开关管激励电路的供电端，是经VD831将Vcc电源接到16脚的，面脚与14脚还跨接一只电容C836组成自举升压电路。当负激励信号通过N831 15脚输出后，上桥开关管v832截止，同时，正激励信号从N831 11脚输出，控制下桥开关管V833导通，此时由V832、V833组成的功率放大器的输出端电压为0V，则N831 14脚电压也为0V，Vcc电压通过VD831开始对C836充电，充电电压为上正下负，电容两端就保持了一个15V左右的Vcc电压。当正激励信号从N831 15脚输出后，上桥开关管V832导通，同时，负激励信号从N83111脚输出，控制下桥开关管V833截止，此时放大器的输出端等效接PFC电压为+380V，这样N831 14脚电压由0V升至+380V，此时电容C836的负端电位也由0V被升至+380V，由于C836在V832截止时间已经充电保存了一个上正下负的+15V电压，为此C836正端的电压就变为+395V，从而实现了自举升压，电容C836的正端连接在N831 16脚， N831 内部上桥开关管灌流电路的供电端也就升为+395V，保证了灌流电路的正常工作。此时，自举升压开关二极管VD831处于反偏状态，高电压也就不会对N831 12脚Vcc进行倒灌。可见N831 16脚电压是随着上桥开关管V832的工作状态在15V和395V之间浮动，以保证整个功率输出电路的正常工作，它是由16脚外接的VD831和C836组成的自举升压电路完成的。
LLC开关电源工作后，NI31的15、11脚输出頻率相同、相位相反的开关激励信号，分别送至上桥开关管V832和下桥开关管V833的栅极。在PFC供电及VD831、C836组成自举升压电路的共同作用下，在V832源极也就是N831 14脚形成0V和380V变化的开关振荡信号，此振荡信号的振荡频率送到后面由T831. C842组成的LLC谐振电路，由于谐振电路的工作频率与该振荡频率相差不大，所以就有效保证了LLC电源的输出功率。N831还设置了两个保护控制脚:⑧脚快速故障检测端，⑨脚延迟保证控制端。当送到⑧脚的故障反馈电压达到设定阈值时，N831立即关闭15脚和11脚的激励信号，LLC开关电源电路停止工作。当送到⑨脚的故障反馈电压达到设定值时，N831内部计时器启动，延迟一定时间后控制芯片内部电路管理器进人保护状态。上述两个检测信号来自功率输出过压保护电路，此电路由C841VD835、VD834、N832、VZ832 R845 V831等元件组成。当功率放大电路出现异常电压升高时，T831③脚输出的正弦波信号幅度升高，此信号流过由841 VD834、VD835组成的半波倍压整流电路后，输出的直流电压也升高，该电压加至电压比较控制器N832(KA431A2 )的参考控制端，当电压高于2.5V时，N832导通程度加深，V831导通，Vcc电压经R844、V831加到N831的⑨脚，并同时经VD832.R840加到N831的⑧脚，由于这两个保护检测脚电压升高，N831内部激励电路被关闭，LLC开关电源停止工作，完成功率输出过压保护功能。
由于LLC开关电源的谐振频率与N831输出的开关振荡信号频率相近，所以T831输出的是近似正弦波，为此其输出整流电路采用全波整流方式，以提高输出电压的稳定性。
从T831 12-13绕组输出的正弦波信号电压，分别由VD838、VD839 两双路二极管进行整流，每一路信号电压由两只并联的二极管进行整流，进一步提高了电路的稳定性，保证了更大功率的输出。整流后的电压经C843~C845滤波后，形成稳定的24V直流电压输出，供后级背光板高压电路使用。
从T831 10-11绕组输出的电压，送人双路二极管VD840进行整流，然后輟C846、C847滤波后形成12V电压，此电压分为两路输出，一路送到电源板的5V-M开关电源电路，另一路则送主板，供整机小信号处理电路作为电源。
从T831⑨脚输出的电压，经VD841整流、C848滤波后，形成18V左右的直流电压，再经VD842、VD843进-步整流处理后，送到后级伴音功放电路作为电源。为保证开关电源的输出稳定性，该开关电源输出电路还设置有稳定的反馈电路，主要由N834.N833和外围元件组成，从24V和12V的输出端各取一路电压，由R865、R869分压后，送到电压比较控制器N834的参考控制端。12V电压由R866、R869分压后也送到N834的控制端，正常工作时，电压稳定在2.5V。
当由于某种原因导致24V或12V输出电压升高时，分压后的电压加到N834的控制端的电压也随之升高，引起N834的导通程度增大。使得光电耦合器N833的①、②脚内部的发光二:极管电流增大，发光强度增强，促使其③、④脚内的光敏三极管的内阻减小，将反馈电流送人N831的⑥脚，该脚是电流反馈输入端。当输人电流增大时，控制芯片内部的振荡的振荡频率提高，但不会超过N831②脚外围设置的最大频偏。
由于振荡频率原本就高于负载LLC谐振电路的谐振频率，所以两者的频率差进一步被拉大， 使得电路输出功率下降，开关变压器储能降低，从而实现了稳压控制，当电源整流输出的24V和12V电压降低时，其控制过程相反。

5.5V-M开关电源

该开关电源电路由N904(NCP1579D)、N905(NTMD4820N)及外围元件组成，如图4所示。N904是专用开关电源振荡激励集成电路，它的②、④脚同时输出频率相同相位相反的激励信号，分别加到趼关模块N905内部两只MOS管栅极，控制两只MOS管轮流导酒，从LLC开关电源送来的12V电压，经N905内部两只MOS管轮流导通后为负载供电，L902是能量存储元件，最终输出5V-M电压。

N904⑥脚是稳压控制端，连接于5V-M输出端，根据输出电压的变化而调制②脚和④脚输出PWM信号的占空比，以实现稳压控制。当接通12V电源后，N904开始工作，其②脚输出为正，④脚输出为负，其内部的上桥开关管导通，下桥开关管截止，12V电压通过上桥开关管，L902对负载供电，由于L902产生左正右负的自感电势，流过L902的电流逐步上升并存储。
当输出电压上升至5V时，经过分压电阻R923、R921分压取样后，反馈至N904⑥脚，控制激励输出信号相位反转，进人下一个周期，N904②脚输出为负、④脚输出为正，这时上桥开关管截止，下桥开关管导通， 12V电压不再流人L902。因此L902的自感电势方向转变为左负右正，自感电势便经过负载及下桥开关管流通，继续对负载供电，I902逐步释放存储的能量。
当输出电压低于5V时，输出电压经分压电阻取样后，反馈至N904⑥脚，控制激励信号相位反转进入下一个周期。N904①脚外接自举升压电路， VD907为自举升压二极管，C913是自举升压电容，主要是用来提高上桥开关管的激励信号直流电平。5V-M电压产生后，主要供给主板上的小信号处理电路使用，同时，5V-M电压还经过VD904加到待机电源5V-S，以保证CPU电路在正常开机状态下所需较大工作电流。
6.电源板的启动过程
接通电源后，20V交流市电经整流桥堆VB901整流，C903滤波后，给待机开关电源(5V-S)电路提供+300V工作电压，待机电源开关集成电路的⑤脚得到T901的④-⑥绕组送来的+300V电压后，开始工作产生5V-S待机电压，供给CPU电路， CPU电路开始工作，当CPU接到开机指令后，发出ON/OFF开机信号，控制继电器J801吸合，220V交流市电经桥堆VB801整流后，直接加到PFC功率因数校正电路。
PFC电路开始工作，由N811、开关管V811、电感L811组成的PFC开关电源电路，工作产生380V的PFC电压，同时还产生15V的Vcc电压，供给llC开关电源电路。主电源LC开关电源工作后，输出+24V、+12V、+18V三路电压，分别供给背光高压板电路;12V供给5V-M开关电源及小信号处理电路;18V供给伴音功放电路。5V-M开关电源得到12V电压工作后，形成5V-M电压供给主板小信号处理电路，，上述电路全部正常工作并输出各自电路要求的工作电压后，整机正常工作。
二、检修实例
故障现象1:开机后呈“三无”状态。分析检修:此类情况多是待机开关电源有问题引起输出电压异常，或CPU电路工作不正常造成的。首先检查待机开关电源的输出端电压，经查无5V-S电压，查待机开关电源中的n901及外围元件，经检查发现电容c906已漏电严重，更换一只22uF/16V的电解电容后，故障排除。
故障现象2:通电开机后，电源指示灯亮，并且能听到继电器的吸合声。分析检修:故障现象说明待机开关电源工作正常，CPU也已发出ON/OFF开机信号，这种情况多是PFC开关电源和其他开关电源电路工作异常所致。检查发现+300V电压正常，而PFC电压输出端无电压，应查以N811为主的PFC电压形成电路。经查VD811已呈开路状态，换用一只型号为RU4AM的二极管后机器恢复正常，故障排除。
故障现象3:同例2。分析检修:检查发现待机开关电源工作正常，测PFC电压也基本正常，怀疑主开关电源(LLC开关电源)有问题。由于背光灯不亮，首先检查24V及其他输出电压，经查无24V电压，重点检查24V电压输出电路中的VD838、VD839、C843、C844、C845，最后发现24V滤波电容C845已击穿损坏，换用一只1000uF/35V的电解电容后，24V和其他各组电压恢复正常，故障排除。
故障现象4:通电开机后，无图无伴音。分析检修:据以往的维修经验，此类情况多是小信号处理电路或其供电电路有问题所致。检查主开关电源12V电压和其他各组电压均正常，说明主开关电源工作基本正常，故障可能是为小信号处理电路供电的5V-M开关电源有问题造成的。仔细检查以N904.N905为主的外围元件组成的5V-M电压形成电路，没发现明显问题，但测量5V-M电压无输出，查其输出端的VD904、C917 ，C918也均无问题。后来仔细检查发现L902与N904⑧脚和R889连接的--脚周围有裂缝，估计已开焊，将其重新焊接后，故障排除。