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由UC3842构成的彩显开关电源电路原理分析

由UC3842构成的彩显开关电源电路原理分析

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  1.市电电压整流、滤波
  
  市电电压整流、滤波电路的作用是:将110V/60Hz或220V/50Hz市电电压变换成直流电压为开关电源供电。
  
  在彩显中市电电压整流、滤波电路通常采用桥式整流方式,只有少部分采用桥式/倍压整流方式。桥式/倍压整流方式的切换方式有手动和自动两种。当市电电压为110V/60Hz时工作在倍压整流方式,市电电压为220V/50Hz时工作在普通桥式整流方式。  
  
  参见下图所示电路。220V市电电压经整流堆VD1整流、Cl滤波获得300V电压。RT是负温度系数热敏电阻,它的特征是在冷态时阻值较大,而热态时阻值下降。这样,通过它不但可限制开机瞬间的冲击电流,而且不影响电源的内阻。
  
  若VD1、Cl击穿,将引起保险管FU1熔断,若Cl失容或VD1二极管开路,将产生纹波大的故障。VD1可用3A/400V整流堆更换,Cl可用100~330μF/400V电容更换。RT损坏时,最好采用阻值相当的负温度系数热敏电阻更换,应急修理时可采用4.7~6.8Ω/10W水泥电阻代换。
  
  2.启动与振荡
  
  滤波电容Cl两端的300V电压,不但经开关变压器Tl初级绕组(1~2绕组),送到开关管VT1的D极,而且经启动电阻Rl对电源控制芯片ICl(UC3842)⑦脚VCC的滤波电容C2充电。当C2两端电压达到16V时,IC1工作,开关电源启动。
  
  IC1启动后,其内部的5v稳压器产生5v基准电压。5V电压不但为IC1内部电路供电,而且经IC1⑧脚输出,该电压通过定时元件R2、C3、Rl0和IC1④脚内部的振荡器形成振荡,在IC1④脚上产生锯齿波电压,该锯齿波脉冲电压经整形变为矩形脉冲电压,与误差放大器和IC1③脚输入的比较信号一同控制PWM锁存器输出激励脉冲。该激励脉冲经驱动电路放大后由IC1⑥脚输出,再经R5驱动开关管VT1工作在开关状态。
  
  VT1工作后,开关变压器Tl自馈电绕组(③~④绕组)产生的脉冲电压,一路经VD2整流,在C2两端产生的直流电压,取代启动电路为IC1提供工作电压:另一路经VD3整流,在C4两端产生的直流电压,为误差取样电路提供取样电压。
  
  行扫描电路工作后,由行输出变压器FBT产生的行逆程脉冲经VD9、C3送到IC1④脚。④脚输入的行频触发电压替代振荡器产生的锯齿波脉冲,从而使开关管VT1工作在行频上。
  
  若启动电路异常,开关电源不能启动,则会造成“全无”故障。若自馈电电路异常,不能为电源控制芯片提供启动后的工作电压,则控制芯片进入欠压保护状态。若欠压保护采用锁存方式,则保护后开关电源不再启动;若未采用锁存方式,则保护后开关电源还能启动。若振荡器电路异常,则开关电源不能工作,若行频触发电路异常,开关电源处于自由振荡状态,则输出端电压低且开关变压器有“吱吱”声,有时画面还会有网纹干扰等异常现象。
  
  若开关管VT1击穿,在开关电源具有过压保护电路时,在确认VT1的G、S极所接元件正常后,多为控制芯片UC3842/KA3842异常。由于UC3842/KA3842售价很低,所以可采用正品UC3842或KA3842代换检查;若开关电源没有过压保护功能,还应检查稳压控制电路。
  
  对于未设置过压保护电路的开关电源,检修该故障时应采取灯泡限流等方法,以免开关管VT1再次击穿。
  
  采用灯泡限流方法时,取下保险管,在保险管座两端接一个100~150W灯泡。灯泡功率的大小与彩显的功率大小成正比。
  
  开关管VT1全部采用大功率、高反压场效应管。若手头没有原型号管予,可用2SK727、2SK1986、2SK1118、2SK1241、2SK2147等型号的大功率场效应管代换。因以上管子的体积不同,所以安装时应换用相应的绝缘片。
  
  3.稳压控制
  
  稳压控制由误差取样电路和IC1②脚内部误差放大器和PWM锁存器共同完成。市电和负载保持稳定时,IC1②脚和③脚输入的控制电压保持不变,IC1⑥脚输出的激励脉冲的占空比保持不变。当市电或负载变化,导致输出端电压变化时,不但引起IC1③脚输入的控制电压发生变化,而且会导致误差取样电压发生变化,经取样后使IC1②脚输入的误差控制电压发生变化,经IC1内的误差放大器放大后,使ICl⑥脚输出的驱动脉冲占空比发生变化,确保输出端电压的稳定。
  
  当市电升高或负载变轻而引起Tl输出端电压升高时,相应引起C4两端的误差取样电压升高。升高的取样电压经R7、VR1、R8取样,使IC1②脚输入的控制电压超过2.5V。该电压与IC1内的2.5V基准电压比较后,使误差放大器输出端为低电平,与IC1③脚输入的控制电压再次比较后,使IC1⑥脚输出的驱动脉冲低电平时间延长,开关管VT1导通时间缩短,输出端电压下降到规定值。当输出端电压下降时,稳压控制过程相反。
  
  由于该误差取样电路是通过检测取样绕组上脉冲电压的变化完成稳压控制的,所以该误差取样方式属于间接取样方式。采用该控制方式的主要优点是:电路简单、成本低、维修方便。
  
  若稳压电路异常,则会出现输出端电压高或电压低的故障。若开关电源输出有过压保护电路,将引起保护电路动作,若没有过压保护电路,多造成场输出集成电路或视频输出放大器击穿(个别机型还会引起行输出管击穿)故障,随后,处于过流保护状态。该稳压控制电路异常,以C2、VR1损坏多见,C2可用100μF/35V电容更换,VR1应采用同规格的可调电阻更换。更换VR1时,应先将其可调端置于中间位置后再调整。

由UC3842构成的彩显开关电源电路



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  4.输出电压
  
  开关电源正常工作后,开关变压器Tl次级绕组产生的脉冲电压经整流、滤波后,获得直流电压为不同的负载电路供电。
  
  (1)由VD4整流、C6滤波、获得的50~75V或160~210V电压,为行输出电源供电。
  
  (2)由VD5整流、C7滤波、获得的80~125V电压,为视频输出放大器供电。
  
  (3)由VD6整流、C8滤波、获得的15V电压,经12V稳压器获得12V电压,为行、场扫描和视频等小信号处理电路提供工作电压。
  
  (4)由VD7整流、C9滤波、获得的6.7V左右电压,经电阻Rl0限流后,为显像管灯丝供电。另外,6.7V或15V电压还经5v稳压器获得5V电压,为微处理器电路供电。
  
  (5)由VD8整流、Cl0滤波、获得的-12V电压,为场输出电路供电。
  
  当输出端整流管开路时,会造成相应的负载因没有供电而停止工作,从而产生“全无”和绿色指示灯亮、无光栅等故障。若整流管击穿,通常会产生欠压保护电路动作的故障。
  
  5.保护电路
  
  为了防止开关管因功耗大、过压或过流损坏,开关电源需要设置保护电路。有的保护电路设置在PWM控制芯片内,有的设置在芯片外部。
  
  (1)欠压保护
  
  当控制芯片的供电电压过低时,可能会引起芯片内的振荡器、推挽放大电路等电路工作异常,使芯片输出的开关管激励脉冲失真,容易导致开关管因功耗(开启损耗)过大而损坏。为此,需要设置欠压保护电路。
  
  芯片内设置的欠压保护主要是通过欠压检测电路(比较器)进行检测。当启动电压低于16V时,检测电路输出低电平信号,基准电压不能产生5V电压,芯片不能工作;当完成启动后,由开关变压器经整流、滤波电路提供的工作电压低于10V时,比较器再次输出低电平信号,使5V基准电压消失,达到保护的目的。因该保护电路未采用闭锁技术,所以保护电路动作后启动电压再次达到16V时,控制芯片仍然会启动。启动和关闭的6V差值电压可有效地防止电路在阈值电压附近工作时产生的振荡,导致电路误动作,如下图所示。当然,芯片设计的不同,启动与关闭的阈值也不同。
  
  (2)过流保护当
  
  负载过流引起开关管VT1的D极电流增大时,在R4两端产生的压降达到1 V后,使IC1③脚输入的控制电压达到1 V,则IC1⑥脚没有驱动脉冲输出,避免了过流带来的危害。
  
  UC3842/KA3842没有过压保护功能,需要外设过压保护电路。若保护电路异常,通常会产生保护电路误动作的故障,或开关电源停止工作的故障。

欠保护控制




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