POWER板电路工作原理(精)

简术: 开关电源的基本工作原理
开关电源是利用时间比率控制（Time Ratio Control,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。 按TRC控制原理，有以下三种方式： 1) 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来 改变占空比的方式。 2) 脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度 恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。 3）混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式， 它是以上二种方式的混合。 在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。本 设计采用的就是脉宽调制型（PWM）开关稳压电源，其基本原理可参见右图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度， 脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Uo可由公式计算，即 Uo=Um×T1/T 式中Um —矩形脉冲最大电压值； T —矩形脉冲周期； T1 —矩形脉冲宽度。
藉由PWM IC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容， 即可得到稳定DC电压的输出。Ui为含有一定交流成份的直流电压，由 开关功率管斩波和高频变压器降压，将储存于在变压器的能量传递给 次级侧，转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤 波变为所需要的直流电压。此外改变变压器初、次级的圈数，就可以 得到想要的DC电源。PWM控制电路是这类开关电源的核心，它通过 取样反馈闭环回路，调整高频开关元件的开关时间比例即占空比，以板电路工作原理
LCD TV电源介绍 第一讲、开关电源的工作原理 第二讲、ADAPTER部份的工作原理 第三讲、INVERTER部份的工作原理 第四讲、维修思路讲解
LCD TV电源介绍
因液晶屏本身没有发光功能，这就需要在液晶屏后加一个照明系统，该背光照 明系统由发光部件、能使光线均匀照射在液晶表示面的导光板和驱动发光部件的电源 构成。现在发光部件的主流为被称作冷阴极管的萤光管。其发光原理与室内照明用的 热阴管类似，但不需象热阴管那样先预热灯丝，它在较低温状态就能点亮，因此叫冷 阴极管。但要驱动这种冷阴极管需要能输出1000~1500V交流电压的特殊电源。 由于一般市用电网提供的是220V/50Hz或110V/60Hz的交流电压，而显示器（不论是 早期的CRT管，还是新兴的LCD显示器，乃至LCD－TV）的大部分电路是工作在低压 的条件下，所以需要在显示器上专门配有电源电路。其作用就是将市电的交流电压转 换成为12V的直流电压输出，从而向显示器供电。由于显示器内部的主板上还有DC-DC 电压转换器以获得8V/5V/3.3V/2.5V电压，所以电源输出的12V的直流电压就能满足显 示器工作的要求。鉴于此，要实现这一特殊的电源，就要从12V直流电压转换到 1000~1500V交流电压，这就是Inverter。而从交流电压转换到12V直流电压的即为 Adapter。 早期，冠捷电子采用Adapter和Inverter分开的方式实现对显示器的供电。Adapter采 用的PWM IC为UC3842或UC3843、Inverter采用的PWM IC为TL1451。后来，出于Cost down的考虑，采用Adapter和Inverter一体化的方案，Adapter部分采用的PWM IC为 SG6841、Inverter部分采用的PWM IC为TL1451。随着灯管的增加及所需的功率不断增 加，Inverter部分回路的设计方案得到转变，由原来的Royer回路变为全桥式回路，为此 应用到OZ960IC。
脉宽调制型
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要 我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。[1]
此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为 反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge） 和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。其中单端反激式开关电源是一种成 本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压 调整率，应用较为广泛。本设计采用的就是该方案，其典型的电路如图所示。[1]
20寸TCL TV电源
1）AC-DC 12V输出部分; 使用IC为:SG6841D 2）DC-DC 5V 输出部分； 使用IC为: LM3845 3）DC-AC Inverter部分. 调光部分使用IC为:LM339,LM358 驱动部分使用IC为:LM339
20寸TV POWER方框图
第一讲 ADAPTER 原理讲解
2.1 PWM控制器SG6841简介 目前，开关电源的集成化与小型化已成为现实，早期的PWM IC大多采用UC384X系列（如 UC3842、UC3843），但由于新产品越来越积体化及环保和安规要求越来越严苛的趋势下，出现 了384XG及684X等具有Green Function的IC。Green Function为环保功能的意思，亦称之为Blue Angel，其要求是在满载70W以下的电源产品，当负载没有输出功率的情况下，输入电源仍照常供 应时，电路消耗功率必需小于1W以下。欧系的Infineon Coolset ICE2AXXX及ICE2BXXX系列不仅 具有Green Function，并且把以往外加的功率开关集成在8DIP的IC内，以节省空间和制造流程。 SG6841是由System General崇贸科技开发的一款高性能固定频率电流模式控制器，专为离线 和DC－DC变换器应用而设计。它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、 安装调试简便、性能优良、价格低廉等优点，可精确地控制占空比，实现稳压输出，还拥有低待 机功耗和众多保护功能，所以，为设计人员提供只需最少的外部元件就能获得成本效益高的解决 方案，在实际中得到广泛的应用。SG6841有下列性能特点： 在无负载和低负载时时， PWM的频率会线性降低进入待机模式以实现低功耗，同时提供 稳定的输出电压。 由于采用BiCMOS，启动电流和正常工作电流减少到30μA和3mA，因此可大大提高电源的 转换效率。 SG6841是固定频率的PWM控制器，它的工作频率通过一个外接电阻来决定，改变电阻值 可轻易改变频率。 内建同步斜率补偿电路，可保证连续工作模式下电流回路的稳定性。 内建电压补偿电路可在一个较大的AC输入范围内实现功率限制控制，并提供过载、短路保 护功能。此外，还设有低电压锁定（UVLO）功能，使工作更稳定、可靠。 可通过外接一个负温度系数热敏电阻（NTCR）来传感环境温度以实现过温保护，也可利 用该功能实现过压保护。 具有图腾柱（即推拉输出电路）输出极，可实现良好的EMI。其最大输出电压钳位在18V。
图1-1 反激式开关电源典型电路结构
由于高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端，而MOS开关功率管导通 时，次级整流二极管截止，电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中；当MOS功率管关断时整流 二极管导通，初级线圈上的电能传输给次极绕组，并经过次级整流二极管输出，故称之为单端反激式。