03 开关电源原理与维修 - 福建省莆田职业技术学校

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（2）场效晶体管场效晶体管通常采用塑料封装，它的外形如图所示。常见的型号有2SK1794、2SK2828、H12N60F ,2SK727等。虽然场效晶体管的外形与三极管相似，但两者的工作特性却不同，三极管属于电流控制型器件，通过控制基极电流来实现控制集电极电流或发射极电流，需要提供一定的激励电流才能工作，所以它的输人阻抗较低。
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三、开关电源工作原理
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自激式并联型〔变压器耦合型〕开关电源工作过程
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4．电源控制芯片电源控制芯片又称电源 PWM 控制集成电路。它主要由基准电压发生器、脉冲发生器、驱动电路和保护电路等构成。它有两种结构，一种是单排直插结构；另一种是双排直插结构。其中，双排直插的电源控制芯片与光电藕合器的外形相似，不过它的引脚多为8一16个。彩电应用的电源控制芯片主要有TDA4601、TDA4605 、TDA16846、TDA16850、TEA1507、TEA2261、 TEA2264、MC444603、MC44608、UC3842等。对于初学者，怀疑电源控制芯片异常时，最好的判断方法是采用代换法。
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3、按开关电源的稳压方式有调宽式和调频式两种： 1〕开关周期不变、占空系数改变实现稳压的开关电源称为调宽式开关电源
〔2〕当开关周期改变时，其占空系数也改变的开关电源称为调频式开关电源。
调宽式和调频式开关电源的根本原理如下图。
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第三章典型单元电路原理与维修
第一节开关电源原理与维修
一、开关电源构成和单元电路作用 1、构成；开关电源根本构成是由市电滤波器、市电整流滤波器、直流一直流〔DC - DC〕变换器组成，
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2.单元电路的作用〔1)市电输入及滤波器线路滤波器由互感滤波器和电容组成。它的作用是滤除市电电网中的高频干扰杂波，以免市电中的高频干扰影响开关电源正常工作。同时，该电路还可抑制消磁电路在开机瞬间产生的大电流和开关电源产生的高频干扰脉冲，以免这些干扰脉冲窜人市电电网中，影响其他电器的正常工作。
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2.开关变压器开关变压器又称脉冲变压器。它不仅是储能元件，还是开关电源正常工作的关键器件，所以在开关电源中起的作用也是至关重要的。它由线圈、磁心和骨架三部分构成，如图2 -5所示。
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〔2〕直接误差取样、放大：直接误差取样、放大就是误差取样电路直接对行输出电路的供电电压进行取样，再通过误差放大电路放大后，通过调宽电路或调频调宽电路控制开关管导通时间〔或同时控制振荡频率和导通时间〕，确保开关电源输出电压的稳定。光电祸合器应用前，直接误差取样、放大方式主要应用在串联型开关电源中；光电藕合器广泛应用后，并联型开关电源才逐步采用直接误差取样、放大方式。由于直接误差取样、放大方式利用光电祸合器将误差取样放大器和调频调宽电路隔离，所以不仅使负载与市电隔离，而且稳压控制性能好、平安可靠性高，并且便于空载检修。目前的彩电开关电源多采用这种取样方式。
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新编彩色电视机原理与维修调宽式和调频式工作示意图
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4.按器件构成分类开关电源按振荡脉冲及其控制电路的构成方式可分为分立元件型、电源控制芯片型和厚膜电路型三种。而厚膜电路控制型开关电源又根据是否内置开关管而分为两种。 5.按开关管数量分类：开关电源按开关管数量可分为一个开关管的单端式、两个开关管的半桥式和4个开关管的全桥式三种。彩电最常采用的是单端式开关电源，只有索尼、东芝、海信等局部型号彩电采用半桥式开关电源。
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6．互感滤波器互感滤波器由2个一样的线圈和磁心构成，如图2一8所示。它损坏后，通常会发出“吱吱”声且表面有变色现象，有时还会引起市电输人回路的熔断器过流熔断。对于损坏的互感滤波器通常采用更换相近的即可。
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开关变压器的检测可用万用表电阻挡测每个绕组的电阻，正常阻值多在1欧以内或为几欧。开关变压器的故障率较低，但有时也会出现绕组匝间短路或绕组引脚根部开路的现象。如果出现匝间短路，会产生开关电源不能起振或开关管击穿的故障，由于匝间短路不易用万用表测出，所以最好采用同型号的开关变压器代换检查；引脚根部出现开路现象后，多会导致开关电源没有一种电压输出，这种情况可直接更换或拆开变压器后接好开路的部位。
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〔2〕变压器藕合并联型变压器耦合并联型开关电源的开关管或储能元件和负载电路是并联的，即开关管的发射极直接接地或通过小阻值电阻接地。由于储能元件采用隔离型变压器，所以此类开关电源既可为不同的负载提供多种直流电压，又使负载“地〞与市电电压隔离而变为 “冷〞地，不但提高了电视机的平安性、可靠性，而且便于实现机外信号输人／机内信号输出等功能，所以近年来生产的彩电几乎都采用此类开关电源。
场效晶体管属于电压控制型器件，通过控制栅极电压控制漏极电流或源极电流，所以它的输人阻抗较高。另外，场效晶体管还具有开关速度快、热稳
定性好、频率特性高等特点，维修时不要用三极管型开关管代换场效晶体管。
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（3）开关管的判断由于三极管型开关管比较好判断，下面介绍场效应晶体开关管的判断。采用指针式万用表时，将万用表置于R x 10 k挡，红色表笔接S极，用黑色表笔碰一下G极，随后测D, S 极之间的电阻应迅速变小，说明该管被触发导通。此时，用表笔将该管的3个极短接一下，黑表笔接D极、红表笔接S极时所测的阻值为无穷大，说明该管已恢复截止；否则，说明被测管损坏。采用数字式万用表时，首先将万用表置于“二极管 ”挡，检测方法与指针式万用表相同，但表笔相反。
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二、开关电源的分类
1.按开关管与负载的连接方式分类开关电源按照开关管或储能元件与负载的连接方式可分为串联型和变压器藕合并联型两种。（l）串联型：串联型开关电源的开关管或储能元件和负载电路是串接在一起的，开关管不接地。由于此类开关电源的结构简单，成本低，开关管工作安全性高，所以广泛应用在早期彩电的开关电源中，但由于采用此类开关电源彩电的主板“地”与市电电压相接而带电，不便于实现视频、音频输人／输出等功能．所以此类开关电源已淘汰。
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(2〕市电整流滤波电路市电整流滤波电路由4个整流管组成的桥式整流堆和耐压为400 V、450 V的电容构成。它的作用是将220 V市电电压〔50 Hz交流电压〕变换为300 V 左右直流电压。
（3）DC一DC变换器 DC一DC变换器由开关管及其激励电路、开关变压器等元器件组成。它的作用是将300 V左右的不稳定直流电压变换为高频脉冲电压，再通过整流滤波电路获得2-5种稳定的直流电压，为不同的负载电路供电。
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四、开关电源特殊元器件
1.开关管开关管的全称为电源开关管。它木但要求有足够的功率，还要具备工作频率高和反向击穿电压高等特点。彩电应用的开关管主要有大功率三极管和大功率场效晶体管两种。
〔1)大功率三极管此类开关管的封装形式有金属封装和塑料封装两种。早期彩电多采用金属封装的开关管，常见的型号有2SD820、2SC1942, BU208A等：后期的彩电多采用塑料封装的开关管，常见的型号有2SD1710、BU508A、 2SC4706、2SD1887等。
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2．按开关管鼓励方式分类：开关管按鼓励方式可分为自激式和它激式〔1)自激式；自激式开关电源的开关管既起开关作用，又是开关电源实现自激振荡的核心元件。由于开关管始终参与振荡，不仅导致开关电源的功耗大，而且开关管的故障率相对较高。〔2〕它激式：它激式开关电源的开关管仅起开关作用，不参与振荡脉冲的形成，所以开关管鼓励脉冲波形好，开关管自身的功耗小，不仅提高了开关电源的效率，而且降低了故障率。因此，越来越多的彩电采用此类开关电源。
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6.按误差取样分类：开关电源按误差取样方式可分为间接误差取样和直接误差取样两种。〔1)间接误差取样、放大采用间接取样方式的稳压控制电路需在开关变压器上专门设置一个取样绕组。取样绕组产生的脉冲电压经整流，在滤波电容两端得到与输出端电压成正比的取样电压，通过误差放大器放大后，再经调频调宽电路或调宽电路控制开关管的导通时间，实现开关电源输出电压稳定的控制。早期的三洋80P、三洋83P、东芝n型、夏普NC一1、夏普NC一2 机芯彩电的开关电源便采用这种取样方式。此类取样方式的稳压控制速度慢，空载时电压会略有升高。为了确保开关电源的平安和便于检修，检修时应接假负载。
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3.光电祸合器光电藕合器是由一只（发光二极管）和一只光电三极管构成，如图所示。当发光二极管流过导通电流后开始发光，光电三极管受光照后导通，这样通过控制发光二极管导通电流的大小，便可控制光电三极管的导通程度，所以它属于一种具有隔离传输性能的器件。光电藕合器有4脚封装和6脚封装两种。常见的型号有 PC817 、 PC827, TLP521,TLP621 、 TLP721 、 TLP532 、 TLP632、PC509等。其中4脚封装器件的外形如图所示。
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5．电源厚膜电路电源厚膜电路又称电源厚膜集成电路。它由电源控制芯片和开关管再次集成而成。通常此类厚膜电路采用单排直插结构，外形与开关管相似，引脚数量从3一16个不等。彩电应用的电源厚膜电路主要有IX0689（STK7538）、 STR 一 4211 、 STR5412 、 STR6020 、 STR58041 、 STR － 56307／6308／6309、STR一56707／6708／6709、STR一 F6654／6656／6658、STR一F6707、STR－G5653／8656、 KA350880、KASQ1265RF、SMR一620000A、T0P223等。通过测量电源厚膜电路相关引脚，便可判断出它里面的开关管是否击穿，若开关管击穿便需要更换该集成电路了。不过，对于许多电源厚膜电路，根据它内部开关管的连接情况，多可采用外接开关管的方法进行修理。