宏基AL1706A液晶显示器电源实绘电路如图1所示。

一、TOP245YN电源芯片及工作过程

        该芯片为TOPSwitch-GX产品系列,集PWM/MOSFET于一体,具有过压、欠压、过流、过热保护、远程开关控制等功能,主要由高压电流源、并联调整器/误差放大器、欠压比较器、软启动、流限调整器关断/自动重启、过流比较器、滞后热关机、频率抖动振荡器、线路检测PWM比较器、门极驱动和输出等部分组成。

        其引脚排列见图2所示,内部原理框图见图3所示。

        TOP245YN有6个引出脚:控:制脚C,线路检测脚L,极限电流设定脚X,源极S,开关频率选择脚F,漏极D。可实现如下功能:线电压检测(过压/欠压,电压前馈/降低DCMAX)、外部精确设定流限、远程开关控制、与外部较低频率的信号同步及频率选择( 132kHz/ 66kHz )。管脚详细功能见表1所示。


       振荡频率:TOP245YN的⑤脚(F)与①脚(C)相接,得知开关电源正常工作时的振荡频率为66kHz。此电源整流滤波输出端未接电阻做假负载,因此,在待机/空载模式下其振荡频率可以线性降低直到15kHz,以较低频率工作,从而降低待机/空载功耗,达到高效节能。

         输入欠压、过压保护:查资料得知TOP245YN的②脚(L)的欠压、过压及下限总阈值注入电流分别为50uA、20pA、225uA、217uA,因此,根据此电源②脚外接电阻R803(514)、R807(514 )、R824( 514)、R825( 474)(共计2MΩ),算得其欠压、过压及下限阈值分别为DC100V、40V、450V、434V。即市电经整流滤波后的直流电压,当达到DC100V时电源开始工作,此后电压降至40V时便停止工作,直到恢复至100V时启动工作为止;当超过过压门限DC450V时停止工作,此时芯片可承受700V高压的冲击,此后当电压降至DC434V以下时才恢复工作。同时外接的电阻又起到了线电压前馈作用,即降低输入电压瞬态变化时对输出的影响,使输出纹波最小。
        流限控制:TOP245YN的③脚(x )通过电阻R817( 8201 )接地,查表得其流限(ILIMIT )系数约为88%,TOP245YN芯片的自保护流限值为1.8A,因此算得欠压(DC100V)工作满载时的漏极峰值电流为1.584A(③脚电压越低,流限值越大)。此脚又通过电阻R801(245)、R805 (245)、R822 (245)、R823 (245) 接至DC300V,因此又具备了根据市电电压变化调整流限、限定输出功率功能,即在输入电压升高时降低流限,维持相对恒定的过载功率。
        启动与稳压:启动时,经整流后的DC300V高压加到漏极(D),内部MOSFET关断,控制极的电容C817(104Z)通过连接到内部漏极和控制极的开关高压电流源进行充电。当控制极电压接近5.8V时,控制电路被激活并开始软启动,在约10ms时间内,逐渐将MOSFET的占空比从零增大到最大值,之后,开关高压电流源关断,软启动结束。此时,由反馈控制电流向控制极供电,即T801③-④绕组产生的电压经D806(A0260)、C815(47uF/25V )等整流滤波后,通过光耦IC801(817B )④、③脚内部的光敏三极管向控制极供电。控制极能将注入电流变化转化为高压功率MOSFET输出的占空比,在正常工作情况下,功率MOSFET的占空比随控制极电流的增加而线性减小。
     IC801的①、②脚内部的发光二极管与可调式三端精密稳压器IC803( AP431 )等组成稳压反馈电路。输出电压经分压电阻R811 (4302)R810(5101)、R818(3301 )获得取样电压,与AP431 R端2.5V基准电压比较后产生误差电压,使光耦中发光二极管电流发生相应变化,再通过光耦隔离放大去改变TOP245YN控制极电流的大小,从而调节TOP245YN输出占空比,使输出电压保持不变。
         当5V、13V输出电压有所升高时,经过分压电阻R811、R810、R818分压后,AP431 R端电压升高,K端电压下降,IC801内部的发光二极管发光强度增大,光敏三极管导通程度加深,内阻变小,TOP245YN的①脚注入电流增大,误差电压上升,占空比下降,从而使输出电压下降至规定值上,反之亦然。电容C819(47uF/25V )为次级软启动电容,作用是在输出电压稳压前将反馈电流送入TOP245YN的控制脚,确保输出电压在满载条件下及低电压启动时保持稳定,消除接通电源瞬间产生的电压过冲现象。电阻R808(103)为C819提供放电通路。
        短路保护:当出现开环或短路等故障而使外部电流无法流入控制极引脚时,控制极上的电容开始放电,当放电到4.8V时激活自动重启动电路而关断MOSFET输出,使控制电路进入低电流的待机模式。高压电流源再次接通并对外接电容充电,内部带迟滞的电源欠压比较器通过使高压电流源通断来保持控制极电压在4.8V~5.8V之间波动。自动重启动(频率1Hz )模式将不断循环工作,直到输出电压稳定通过闭合反馈环路重新进入受控状态为止。
        迟滞过热保护:当芯片结温超过热关断温度(典型值140C)时,电路关断MOSFET输出。当结温冷却到迟滞温度(75C )以下时,自动恢复并重新正常工作。在电源过热关断后,控制极的调节进入迟滞模式,其波形为4.8V~5.8V间的锯齿波。除此之外,电路还具备输出电压过高、过低保护功能。
        5V、13V输出电压过高保护:此电路由稳压管ZD803、ZD804(GYT8)、三极管Q801(T1A )等组成。输出电压正常时,ZD804、zD803、Q801组成的电路,使Q801处于截止状态,其c.极不参入对光耦的控制,不影响输出电压,但当某种原因使5V或13V输出电压过高时,ZD803、zD804击穿,Q801处于导通状态,其c极电压下降,光耦内部发光二极管发光强度增大,光敏三极管导通程度加深,TOP245YN①脚注入电流增大,最终使输出电压下降,实现过压保护。
         5V电压过低保护:此电路由稳压管 ZD801 (YOTD)、 三极管Q802(C1815GR )、ZD803等组成。电压正常的时候, Q802处于临界导通状态,不影响Q801工作状态,但是当13V电压过高或者当5V电路负载加重(非短路状态)等原因引起5V电压波动时,ZD801击穿,Q802导通程度加强,13V电压通过电阻R828 (1002 )、Q802的c、e极,加至ZD803的负极, 使ZD803击穿,Q801处于导通状态,通过以上一系列控制,最终实现5V电过低保护。
          此外, 由于TOP245YN的⑦脚(D )与DC300V之间所接的瞬态抑制二极管ZD802( P6KE200A)、二极管D804(FR10-10)、电阻R804(68Ω/1W)、电容C803(472uF/1kV),这些元件组成了VS、VD、R、C型钳位及反峰吸收电路,防止TOP245YN内部MOSFET管截止的时候,被T801产生的反峰电压与电源电压叠加而击穿。
          电容C817( 104Z )为控制极提供去耦,C818完成开机能量的存储及自动重启动的定时,电阻R812(6.8Ω)、电容C815( 47uF/25V )组成滤波电路,滤除各种干扰,电容C816(0.1uF/100V)、电阻R815(102 )提供环路补偿,作用是提高整个电路的电压调节性能和稳定性,消除干扰,防止电路自激。
二、故障检修
          故障现象:此机通电初期显示正常,大约10分钟后便开始闪烁,之后黑屏,此时电源指示灯橙、绿交替点亮;细看屏上有暗像,最后,电源指示灯熄灭,如同断电一般。整个故障期间,按面板按键无反应。
          分析检修:怀疑电源及面板按键有问题。小心打开后盖,取出电路板,检查面板按键正常,排除按键漏电嫌疑。观察电源/高压一体板上所有电解电容,外观正常,未见鼓包漏液。空载给一体板通电,测5V.13V电压正常,但大约8分钟后,5V电压变为4.3V且不稳定,同时13V电压也在11V~12V之间波动,间隔时间约5s。
        此机多数元件为贴片元件,不便拆卸,为此,首先对非贴片元件进行检测与代换。代换电源整流输出部分滤波电解电容C808(1000uF/25V)、C812、C826(1000uF/10V)、C810( 220yF/25V )等,无效果,检查输出端整流二极管D803、D805( SRF1040C)、电容C802、C803 (102K) 以及变压器初级侧的高阻值电阻R803(514)、R807 (514)、R824 (514)、R825 ( 474 )、R801(245 )、R805(245 )R822(245)、R823(245)、整流二极管D806(A0260),均正常。然后,在对电解电容C815、C818(47uF/25V )检查的时候,发现C815、C818与光耦IC801(817B )的④、③脚上覆盖了一团白色固定胶,将此胶剔除后(特别提示:以后只要遇到元件管脚有胶覆盖时,一定要把胶除掉,或者不让胶接触到另一管脚,笔者巳遇到多起由固定胶老化或表面因灰尘漏电引起的电源电压不稳故障),5V、13V输出电压恢复正常。
         复原后接入主机试机,显示正常,谁知第二天再试,故障又出现。
         这次只好对照实物绘下其电源部分电路图,并在电源空载正常时,快速测下有关电压值,以便参考,详见图1所示。
         此次故障约1小时后出现,此时测得5V电压在3.6V~5V,13V电压在11V~13V之间无规律跳动,一段时间后;5V变为3.4V,13V变为10.5V, 此时测得贴片三极管Q801 (T1A)b 极电乐为0.79V,c极电压为0.85V,贴片稳压管ZD804(GYT8 )正极电压为0.9V。很显然, Q801已处于深度导通状态,拆下非贴片三极管Q802( C1815GR )试机,故障依旧,这说明故障来自5V、13V电压过高保护电路。
         通电在路检测贴片稳压管ZD803(一道黄色环)、ZD804管压降分别为2.5V、9.6V,一时无法判断两个稳压管究竟是哪个坏了,最后焊下ZD804 ,5V、13V输出电压才恢复正常,这说明故障为ZD804性能不稳,软击穿;引起电源误保护。
         TOP245YN非在路电阻值见表2所示。