前言:液晶电视的电源与传统CRT电视电源相比,不仅多出了PFC电路、桥式开关电路,而且保护电路也更加复杂和完善。虽然很多专业电源厂家为液晶电视开发的电源板种类繁多,但原理大同小异。本期以康佳台达液晶电源为例,讲解液晶电源工作原理与故障检修的思路与方法。 
    液晶电视电源主要由待机副电源、PFC(功率因数校正)电源、主电源、过压过流过热保护、开待机控制等电路组成,其输出一般有24v、12V、5V等几组电压,由主板CPu控制其开/待机,待机时仅有+5Vsb副电源输出,组成框图见图1。  

    所有液晶电视的电源板都是副电源部分先工作,输出5v电压给主板CPu供电,CPu得到开机指令后输出控制信号PS—ON,让电源板上的PFC电路工作,产生正常的PFC电压(400V左右),接下来由PFC电路生成一个控制信号,使PWM脉冲振荡主电源开始工作,从变压器次级得到+12v和+24v电压给后级负载电路供电。其中,+12V电压主要给主板的信号处理电路和伴音功放电路供电;+24v电压主要给背光电路(高压板)供电。 
    这里我们先介绍一下液晶电源中的特殊单元电路。 
    1.升压直流斩波电路  PFC电源采用的就是该电路。它主要利用电感线圈自感和储能特性,即电感线圈的自感电动势总是阻碍通过其电流的变化:当电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当电流减小时,自感电动势的方向与原来电流方向相同。这里的“阻碍”,不是“阻止”,而是“延缓”是使回路中原来的电流变化得缓慢一些。  

    升压原理如图2。上面是Q1导通状态图,下面是Q1截止状态图。当Q1导通时,电源Ue通过L3、Q1构成回路,在L3上产生左正右负的自感电动势UL,D1反向截止(Q1、D1、c3是一组回路);当Q1截止时,L3上的自感电动势马上逆转,阻碍电流突降,UL变成左负右正,这时Ue和UL两组电源进行串联叠加,D1正向导通对c3充电,得到B+电源给负载供电。B+等于Ue+UL,明显B+大于Ue。通过改变Q1的导通时间,可以调节UL电压的高低,也就相当于调整了B+电压的高低。  

    2.半桥开关电源  桥式电源主要利用LC串联谐振特性。图3是串联谐振简化电路,R是LC串联回路的等效电阻。串联谐振的中心频率,式中π是已知数3.14,可见谐振中心频率由L和c的值决定。 
    该电路谐振特点:当输入的AC信号频率等于谐振中心频率fo时,回路中的电流最大,且电感和电容两端的电压最高。只是L和c上的电压是反相的。故我们只要改变输入AC信号的频率,就可以改变回路电流,也就改变了L和C上的电压。如果将图3中的L换成图4中的变压器,次级输出电压是逆变升高(用于高压板)还是变压降低(用于开关电源),则仅仅是通过绕组线圈匝数的多少来决定的。  

    图5是通过以上电路演化而来的半桥电源简图。Ic3 15、17脚分别输出两组互为反相的矩形脉冲,驱动Q3和Q4交替导通,使流过变压器初级的交变电流信号感应到次级线圈,再通过D1、D2整流,c1滤波,得到输出电压。 
    通过以上分析可以得出这样一个结论:传统开关电源在开关变压器的初级回路是没有串联电容的,只要改变脉冲宽度就可以调节次级输出电压,简称PWM调制方式;而液晶电视的开关电源在开关变压器初级回路串联了一只电容,改变脉冲频率,即可方便地调节次级输出电压,这种控制方式简称PFM调制。 
    康佳液晶台达电源主要IC介绍 
    康佳液晶电视最常用的台达电源,是单元电路相对其他品牌来说最丰富的,其电路见图。在分析其工作原理前,我们先了解一下该电源采用的主要芯片。 
    1.IC901型号ICE3B1065和T901等元件组成的电路产生5v冷地待机副电源和热地15v电源。该Ic带有PWM调节功能Dc/Dc模块,开关频率为60kHz~100kHz,有欠压锁定和过流保护功能。 
    2.IC1型号UCC28051  和L3—1、D1、c3等元件组成的电路产生400v左右的PFC电源。该Ic内置功率校正电路,具有过压保护、欠压锁定、零功率检测功能。 
    3.IC3型号DLA001  和T1—18、Q3、Q4等元件组成产生12V、24v主电源电路。该芯片集谐振变换器与600V的高压半桥驱动器于一体,可有效地减少元器件数量,简化电源设计。 


    康佳台达电源工作原理介绍 
    1.待机副电源电路(5V)打开电源,220V市电经过低通滤波器滤波,BD1、c1、L2、c2整流滤波得到100Hz脉动直流电.再通过斩波储能电感L3—1和D1对c3充电得到B+电压,送到Ic901、T901-4组成的待机副电源电路(因为此时Ic1和Ic3都没有工作,B+大约为320v左右)。 
    B+电压经过开关变压器T901-4初级线圈加到IC901⑤脚,此Ic内部恒流源通过⑤脚对①脚外接电容c902充电,当c902上的电压达到4.4v左右时开始启动振荡电路,⑤脚内部功率MOS管控制T901-4初级线圈电流通断,从而产生感应电压,耦合到次级。 
    T901—4次级有两组线圈。一组线圈感应电压经过D951、C951、c952、L953整流滤波,得到接近5v的直流电压。再通过Ic951、Ic902将采样比较信号负反馈到IC901②脚,调整内部功率管激励信号的脉宽,最终使输出电压稳定在5v;另一组线圈感应电压经D905、C902整流,得到15.5v左右的直流电压,一方面通过zD903给Ic901提供13v工作电源,另一方面送到电子开关Q902输入端。需要特别注意的是,5v是冷地电源,15.5V是热地电源。
    副电源设计有市电欠压和过流保护电路。(1)欠压保护:正常工作时,220V交流电通过D901半波整流,经R901、R902、R903后与R904分压,为Q903基极提供电流,促使其导通,后级Q904截止,对Ic901①脚无任何作用;当市电低于90VAcC,上述分压电路输出的电压过低,Q903截止,后级Q904饱和导通,将Ic901①脚对地短路,Ic901停止振荡,关闭输出。D903的作用,是在电源开关关闭后导通,将c904上的电荷通过R906和R904对地泄放。为下次开机软启动做准备。(2)过流保护:Ic901③脚外接元件R912、R913是内部开关管电流负反馈电阻,一旦负载过重,③脚电压将会升高,Ic检测到该电压升高信息后。将改变PMW驱动脉冲的占空比,直到中断输出。 
    2.电源开机过程  主板CPu(N002)收到开机指令后,将23脚由待机时的高电平变为低电平,经过VO03倒相后送到电源板控制脚Ps-ON;接着,Q605导通→Q604导通→光耦Ic903导通→Q902导通,将15.5V送到电子滤波器Q901,产生14.6V的Vcc-ON电源;双运放Ic2得到Vcc-ON电源开始工作,其②脚对Q6传来的信息进行检测,正常情况下从①脚输出低电平使Q5饱和导通。Ic1获得工作电源,PFC电路投入工作,+B电压被提升到400V左右;此时Ic2通过其⑥脚监测+B电压,PFC将+B正常提升后,Ic2从其⑦脚输出低电平令Q7导通,Ic3 12脚获得电源而工作,输出主板和高压板需要的12V、24v电源。 
    电源启动,简单地说就是两步:(1)开机指令控制PFC电路Ic供电;(2)PFC电路将电压提升起来后,由该电路产生控制信号去控制主开关电源Ic的供电。而海信和长虹等后期自主开发的电源板,基本上省掉了PFC电路,其开/待机控制更简单,即仅仅控制主开关电源Ic的供电。 
    3.PFC升压电路(斩波电路)  Ic1⑧脚得到供电启动工作。由于此时L3—1的④-③绕组没有产生感应电流,Ic1⑤脚ZCD检测为零电流,⑦脚瞬间输出高电平,通过D4加到Q1和Q9栅极,使之饱和导通,将电感L3-1⑥脚电压直接拉到地,其初级线圈电流瞬间加大(此时L3—1上的感应电压是①脚正⑥脚负),初级线圈电流的变化感应产生了次级线圈电流,此感应电流送至U1零电流检测⑤脚,该感应电流不断加大,当其增大到超过翻转门限时,Ic1⑦脚输出低电平,Q1、Q9截止(此时L3—1上感应电压马上逆转,变成①脚负⑥脚正,此感应电压与桥式整流出来的脉动直流电进行串联叠加,D1正向导通对c3充电,将B+电压提升到400v左右),次级感应电流开始变小,当Ic1⑤脚电压小于1.4v时,⑦脚输出高电平,Q1、Q9导通,重复上一个循环动作。Q2的作用,是让Q1、Q9快速截止。 
    Ic1①脚是B+电压取样端,③脚是输入市电取样端,④脚是开关管电流检测端。若负载发生变化,Ic1会根据①、③、④、⑤脚电流和电压反馈情况,自动调整⑦脚的输出脉冲宽度,确保B+端在动态中保持不变。 
    4.主电源(半桥开关电源)  PFC电路启动后,Ic3得到工作电源,其15、11脚分别输出幅度不同、相位相反的矩形波,控制Q3、Q4交替导通、截止,T1和c4串联产生谐振,T1上产生的交变磁场耦合到次级线圈,从次级线圈输出的正弦波交流电压,通过整流滤波得到24V、12V电压。 
    c502、Ic501构成24v、12V稳压取样电路,将次级的电压反馈到Ic3④脚以改变振荡频率,从而稳定输出电压。
    Ic3⑧脚是中断口,高电平有效。其⑤~⑦脚内部的运放构成过热检测电路,⑦脚为取样输入、⑥脚为参考电压设置,⑦脚外接负温热敏电阻NTC301。当Q3、Q4温度高于额定值时,NTC301的阻值减小,当分压电路使⑦脚电压超过2.2V时,⑤脚输出高电平到⑧脚,中断激励方波输出。R31是开关管Q3、Q4的电流采样电阻。若发生超过额定值的过流现象时,R31上的电压降增大并返回到⑦脚,Ic3同样会中断激励方波输出以保护电路。为了防止开机瞬间R31过流检测出现误动作,设置了以Q8为核心的防误保电路:开机瞬间,Vcc—ON加到Ic3的同时,给c22充电,Q8导通将Ic8⑧脚钳位对地,过流保护将不会动作;当c22充满电荷之后,Q8截止,释放对Ic3⑧脚的控制,保护电路进入正常工作状态。 
    5.保护电路  该电源一共有过压、过流、机内过热和开机瞬态防误四种保护,是通过以可控硅Q603为核心的电路,模拟待机控制指令切断Ic1的供电来实现的。 
    (1)过压保护电路   ZD605、ZD602分别是12V、24V的过压检测稳压管。当任何一路发生过压时,稳压管击穿→D603导通→Q603导通,光耦Ic903因失去工作电压而截止,Ic1、Ic2、Ic3也因失去电源而停止工作。 
    (2)过流保护   这里的过流保护,仅指12v和24V电源发生过流时的保护电路。它由四运放Ic601中的两个组成的,其电源由T1副边绕组输出的vs。经过D606、R616、ZD604、C603整流、稳压、滤波后提供。因为要进行比较运算,该电压原则上要高于24v,本电路设计在30v左右,图纸上该电压标注为VS1。因为两个运放保护电路完全相同,下面以24v过流保护电路来进行分析。 
    24v负载电流由R110和R111采样,其两端电压24VH和24V分别接到Ic601同相输出端⑩脚和反相输入端⑨脚,正常工作时,由于外接R622、R620的分压作用,⑩脚电压将低于⑨脚,运放⑧脚输出低电平,D605截止,对电源无任何影响;如果24v发生短路或者过流,R110和R111上的压降急剧增加,导致24VH高于24V,⑩脚电压高于⑨脚,运放⑧脚输出变为高电平,D605导通→ZD603齐纳击穿→Q603导通→光耦Ic903截止,和过压保护电路动作一样,24v和12v无输出。 
    (3)机内过热保护    该电路由Ic601的一个运放连同安装在其②、③脚的带负温热敏电阻(NTC601)的电桥组成。正常情况下,NTC601阻值很大,加上R632的分压作用,运放同相输入端③脚的电压远低于反相输入端②脚,故运放①脚输出低电平,D608截止,对后级电路无影响;如果机内环境温度因为某种原因升高到额定危险值,NTC601阻值将变小,使运放同相端③脚电压高于反相端②脚,运放①脚输出变为高电平,D608导通→ZD603击穿→Q603导通→光耦Ic903截止,24V和12v无输出。 
    以上三种保护都具有锁定功能。保护发生后,除非切断交流电重新开机,否则,开关电源将锁定在待机状态。 
    (4)开机瞬态防误保护电路   在主电源启动的瞬间,因负载中的滤波电容c101、c204的充电电流很大,有点类似负载短路,如不采取措施势必导致过流保护电路动作,令开关电源无法启动。为防止上述误保护的发生,在电源中设置了以Q6为核心的防误保护电路。开机瞬间,30v左右的vs1对c601充电,Q601导通,将运放IC601 ⑧脚和14脚的输出钳位对地,过流保护失去作用;当c601电荷充满后,Q601截止,释放对过流保护电路的控制,电源将工作干稳定状态。 
    电源无输出检修流程(见图6)  

    与传统开关电源不同的是,液晶电视(特别是PDP)电源的“热地”和“冷地”在PCB板上相互交错,分布范围很广,在测量电压时,一定要区分开来,否则就会因为测量数据不对而出现错误判断。 
    液晶电源品牌很多,常常使用一些陌生的器件,而且没有图纸。其实,几乎所有的液晶电视电源都是按照本文介绍的流程工作。我们只要善于将这些陌生元件的引脚与已知电路进行比对,多方查询其内部电路结构原理,维修将会得心应手。 
    品牌液晶电视电源输出接口是按照统一标准来做的,在相同尺寸屏幕机子上可以通用,以方便不同型号的电源组件的相互代换。如图7是32英寸~37英寸康佳电源输出接口定义标准。板上排插只有一组,当PS-ON脚为高电平时才输出12v、24v电源。  

    图8是长虹电源输出接口定义标准,一共三组,开机控制Ps-ON脚同样是高电平有效。  

    其他品牌液晶电视电源板也是类似输出接口,这里就不一一列出了。判定电源板是否正常的方法很简单,只需找到输出接口上的+5VSB和Ps-ON引脚,将一只用1k~10k左右的电阻接在两脚之间,如果所有电源都有输出,说明电源板正常,否则就说明有故障。