创维84E99UD型液晶电视是创维公司生产的84英寸液晶电视,该机型为8S30机芯,采用168P-P84ELF-00电源(图纸),其保护功能非常完善稳定。本文分期将对其电源的工作原理及检修思路进行介绍。

一、电源原理

        168-P84ELF-00电源电路结构框图如图1所示。该电源的工作流程:首先,220V交流电经EMI滤波、桥式整流,分别送到副电源电路和PFC电路。开机后,待机CPU输出一个高电平(开机信号),此高电平使Q21导通,经过光电耦合器PC2后,使Q12.Q24导通,从而为U1、U3提供工作供电。U3工作后,PFC升压电路工作, PFC电路输出一个380V~400V的直流供电,经反激准谐振控制变换器DC-DC变换,输出12V、24V为主板电路供电,输出24V给背光供电。


       1.EMI整流滤波电路
        电路原理图如图2所示。在图2中,F601是保险丝,用于过压或过流保护;RV1是压敏电阻,用于防止浪涌冲击(包括防雷击);cY1~CY4是共模滤波电容,用于吸收共模高频噪声;LX1~LX3是共模电感,用于抑制共模干扰;CX1~CX4是差模电容,用于抑制差模干扰;DS1、DS2为热熔丝,RDS1、RDS2分别为DS1、DS2的保护电阻。RX1~RX6是泄放电阻,用于将CX1~CX4上积累的电荷适时泄放掉,以免电荷积累而影响滤波特性。


         2.副电源电路
         电路原理图如图3所示。U2( FSL206MRN )为开关稳压电源控制集成电路(内部集成了开关MOS管);TR1(BCK-19-133T )为开关变压器;IC5( KA431)为精密电压基准的稳压集成电路;R59、C33.D8组成尖峰脉冲吸收电路,用于保护U2中的开关管;R104、R105是取样电阻;R99、C51用于消除寄生振荡防止电路误动作。


          振荡工作过程:220V交流电经EMI滤波电路,分两路送往后级,即一路经D5、D6整流,c20滤波,得到300V直流电压,300V直流电压经脉冲开关变压器TR1的①-③初级绕组送到U2的⑥~⑧脚( 功率开关管漏极);另一路经R49、R58、R57降压,送到U2的⑤脚(启动脚),其内部高压稳压电路工作,输出电压对②脚外围的C24充电。当②脚电压达到启动电压后,欠压锁定检测电路发出电源准备好信号指令到内部偏置电路,同时,稳压电路输出供电给内部相关电路。其中,U2内部振荡电路在得到正常供电后开始振荡,振荡产生的信号送到U2的⑥~⑧脚内功率开关管的控制栅极,功率开关管被接通,开关变压器TR1的初级①-③绕组有电流通过,次级绕组次级⑤-⑦绕组上产生的感应电压经R79限流D16整流C32滤波,为U2的②脚提供持续供电(此时⑤脚内稳压电路自动断开);次级⑥-⑦绕组上产生的感应电压经D17整流、C19滤波得到AUX-VCC电压,再经Q12、ZD4与Q24、ZD17串联稳压、Q8、D41等得到PFC_VCC、PWM1_VCC电压,为PFC、DC/DC变换电路供电;次级10-⑧绕组上产生的感应电压经D22整流、C45、L3、C49滤波得到5V电压,经主板上稳压电路的稳压后,给CPU及相关电路提供工作电压。
         稳压工作过程:当由于某些原因使得5V输出端的电压偏高时,此电压经R104与R105取样、IC5误差放大、使得PC3内的发光二极管通过的电流增大,U2的③脚电压比正常低,内部电路根据③脚的反馈电压调整相应电路,使功率开关管的导通时间相应变短,TR1的初级①-③绕组上流过的电流减小,各次级绕组上的感应电压会相应降低,从而输出正常的5V电压。当由于某些原因使得5V输出端的电压偏低时,其稳压过程与上述过程相反。
         过压保护过程:当由于某些原因使得u2②脚的电压超过典型保护电压24.5V时,过压保护电路起控,强制振荡器停止振荡(锁定),从而实现过压保护。
         过热保护过程:当由于某些原因使得U2芯片基板上积聚的温度超过135°C时,过热保护电路起控,强制振荡器停止振荡(锁定),从而实现过热保护。
         过载保护过程:当5V电压的负载过载时,U2③脚的反馈电压会相应升高。当③脚的电压超过典型电压5.1V时,过载保护电路起控,强制振荡器停止振荡,②脚的电压快速下降。当②脚电压下降到低于7.8V时,内部电路得不到供电而停止工作,等待很小一段时间后,⑤脚启动,再次恢复对②脚供电,内部的启动电路将会再次启动,振荡器会再次工作;电源将工作在间歇振荡状态。
         3.功率因数校正(PFC)电路


         电路原理图如图4所示,为了满足整机500W功耗,本电源特使用双通道BCM交错式PFC,U3(FAN9612)为PFC控制集成电路。L2、D30、 Q20、L3、D29、Q16等元件组成两路PFC升压电路,L2/L3为升压电感,D29/D30为升压二极管,Q16/Q20为开关管;D18、D23为分流二极管(用于防止浪涌冲击和L2、L3出现磁饱和);R108~R112为PFC电压检测取样电阻(用于PFC电压环路控制);C4、C53、C59为高频滤波电容;C25、R46为电压环路补偿元件。
         基本工作过程:当CPU的开机信号送到电源板后,开/关机控制电路被置为开机状态,U3的14脚得到VCC供电。另外,市电经EMI滤波电路得到的正弦波电压分别经PFC升压电感L2/L3,送到功率开关管Q20/Q16的漏极。当U3的14脚输入的电压被内部电路检测到为正常时,内部的振荡电路开始振荡,振荡产生的信号经过栅极驱动,分别从12、13脚输出送到Q20、Q16的控制栅极,使Q20、Q16接通,形成一个电流(正弦波电压->L2/L3->Q20/Q16->地),在L2/L3上产生感应电动势(L2、L3 储能)。随着电路工作的进行,通过Q16、Q20的电流会逐渐增大,当U3的15、16脚达到典型关断电压0.2V时,过流保护电路会起控,强制振荡器停止振荡,Q16、Q20得不到驱动信号而关断,L2、L3上的感应电动势开始反转,L2、L3上的感应电压与220V交流电压叠加,经D29、D30整流CE1、CE2、CE3、CE4、CES、C96滤波,得到PFC电压(L2、L3释放能量)。当L2、L3上的电压降为0V时,其辅助绕组送给U3的②、①脚的电压会变为低电平,即U3内部零电流检测比较器的正相输入端为低电平,输出端为低电平,U3内部RS触发器的S端为低电平。此时,U3的15、16脚(电流比较器负输入端)电压降低。当电流比较器负输入端电压低于正输入端电压时,电流比较器将会输出误差电压(高电平),U3内部栅极驱动管截止,Q20、Q16又开始导通,L2、L3上的感应电动势反转,L2、L3和Q20、Q16,L2、L3上的电压又开始上升,即PFC电路进入下一个工作周期。

4.主板供电DC-DC变换电路

         电路原理图如图5所示。IC7( FSFR1700XSL )是一款采用零电压软开关技术的半桥LLC谐振变换集成电路;TR5为脉冲变压器;C103为谐振电容(与TR2中的电感一起组成LLC谐振);R143为限流电阻;D35(UF4007)为自举升压二极管;C102为自举升压电容;R104为过流检测取样电阻;R150、R151、R153为取样电阻;PC4( FOD817)为光电耦合器;IC8为具有精密电压基准的稳压集成电路;R148、C108用于防止寄生振荡。
         基本工作过程:当PFC电路正常工作后,Q2导通,Q2输出的PWM1_vCC电压送到IC7的⑦脚,为其提供工作电压。当IC7内部的欠压锁定检测电路检测到输入⑦脚的电压高于典型门阀电压12.5V时,欠压锁定检测电路将会输出使能控制信号去相关电路,同时,稳压电路为相关电路提供工作电压。当IC7③脚内部的振荡电路得到正常供电后,振荡电路开始振荡,振荡产生的信号经过分频器、延时器、或非门、电平移相/平衡延时器、栅极驱动器,送到高端、低端功率开关管的控制栅极,半桥LIC谐振变换电路开始工作,脉冲变压器TR5的初级②-⑥绕组通过电流而感应电动势,各次级绕组感应到相应的电动势,经整流滤波,得到12V、24V,从而实现DC-DC变换。
         稳压工作过程:当12V或24V输出端的电压偏高时,此偏高的电压经电阻取样,IC8的输入电压升高,输出电压降低,PC4内部发光二极管通过的电流加大,光敏三极管通过的电流加大,IC7的②脚得到的反馈电压比正常时低,开关管的导通时间相应地变短,TR5,上的各感应电压会相应地降低,12V、24V输出端的电压恢复到正常值;当12V或24V输出端的电压偏低时,其稳压过程与前述相反。
          芯片内过压保护过程:当IC7的⑦脚供电电压超过典型门阀电压23.5V时,过压保护电路会马上起控,强制振荡器停止振荡,内部功率开关管无法得到驱动信号而被关断,从而实现过压保护。
          过流保护过程:当由于某些原因使得功率输出回路的电流过大时,此过大的电流经R140取样,R139、C98积分,反馈到IC7的④脚。只要IC7的④脚低于0.58V且持续时间超过1.5us时,过流保护电路起控,强制振荡器停止振荡,内部功率开关管无驱动信号而关断,从而实现过流保护。
         过热保护过程:当功率开关管的温度超过130°C时,过热保护电路起控,强制振荡器停止振荡,内部功率开关管无驱动信号而关断,从而实现过热保护。U9组成12V\24V过流检测电路。

         FSFR 1700XSL引脚参数见表1。

5.背光供电DCDC变换电路

        电路原理图如图6所示。U1 (FAN7631)是FAIRCHILD公司推出的LLC控制集成电路。TR1/TR2/TR3为脉冲变压器;C18/C19为谐振电容(与TR1/TR2/TR3中的电感一起组成LLC谐振);R10为限流电阻;D1(UF4007)为自举升压二极管;C10为自举升压电容;R11为过流检测取样电阻;R33、R32、R34为取样电阻;PC1(FOD817)为光电耦合器;IC1(KA431 )为具有精密电压基准的稳压集成电路;R20、C16用于防止寄生振荡。U4、U5、U6 是LLC次级同步整流驱动IC。
         基本工作过程:当PFC电路正常工作后,Q1导通,Q1输出的PWM2_vCC电压送到U1的12脚,为其提供工作电压。当U1②脚内部的振荡电路得到正常供电后,振荡电路开始振荡,振荡产生的信号经过分频器、延时器、或非门、电平移相/平衡延时器、送到高端、低端功率开关管的控制栅极,半桥llC谐振变换开始工作,脉冲变压器TR1、TR2、TR3的绕组②-⑥初级通过电流而感应到电动势,各次级绕组会感应到相应的电动势,经整流、滤波,得到24V电压,从而实现DC-DC变换。
        稳压工作过程:当24V输出端的电压偏高时,此偏高的电压经电阻取样,IC1的输入电压升高,输出电压降低, PC1内部发光二极管通过的电流加大,光敏三极管通过的电流加大,U1的①、②脚得到的反馈电压比正常时低,开关管的导通时间相应地变短,TR1、TR2、TR3上的各感应电压会相应地降低,24V输出端的电压恢复到正常值;当24V输出端的电压偏低时,其稳压过程与前述相反。
二、常见故障检修流程

1. 5V偏高/偏低

       对于"5V电压偏高/偏低”故障,首先检查稳压反馈电路是否正常(必要时,可断开PC3,在PC3的③、④脚并上一只10k电阻来判断),然后可试更换PC3进行判断。

2.无PFC电压
          对于“无PFC电压”故障,可以先考虑是否有过流元件,然后检查U3的工作条件是否具备,PFC升压回路是否正常,U3的12/13脚输出到开关管Q16/Q20的栅极信号传输回路是否正常,查8、9、10及15、16脚外部电流、电压反馈回路是否正常,最后考虑更换U3。
3.PFC电压偏高/偏低
          对于"PFC电压偏高/偏低”故障,首先可以考虑检测输入电压是否偏高或偏低,然后考虑⑧脚稳压反馈回路是否正常,最后考虑更换U3。
4.  12V、24V无输出
          对于“12V、24V无输出”故障,首先要检查有没有待机控制电平过来;其次考虑Q6、Q7及相关元件是否损坏,振荡电容C18、C19是否变质虚焊,自举电容C10、D1等是否损坏;然后是对比检修次级整流电路元件;最后考虑更换U1。
5.  12V、24V偏高/偏低
          对于“12V、24V偏高/偏低”故障,主要查IC1、PC1组成的反馈电路元件是否有故障。