第四讲 液晶电视机的开关稳压电源 液晶电视机的开关稳压电源其组成都是由进线滤波器、功率因素校正（PFC）电路、DC/DC 变换电路三大部分组成，本节以 32 寸液晶电视机电源 E239218 为例介绍： 一、 主要技术指标 1、输入交流电压范围：90〜250V 2、输入交流电压频谱率：47〜63Hz 3、输出电压：见表 3-4-1 表 3-4-1 输出电压表 电压种类 调整率 最小电流 最大电流 顶点电流 噪声+纹波（峰峰值） +24V ±10% 0.3A 6A 8A 240mVp-p +12V ±5% 0.2A 4A 5A 120mVp-p +5Vsb ±5% 0.01A 2A 2.5A 50mVp-p 4、输出功率：202 W 5、待机时最大输入功率：1W 6、效率：输入交流电压为 90V 时，大于 81%；输入交流电压为 220V 时，大于 86%。 7、工作环境：-10〜+50ºC 并具有全电压范围输入，输出过压保护，输出过流保护，短路保护功能，整机过温保 护，保护功能复位等功能。 二、 稳压电源的组成 该开关稳压电源的组成见图 3-4-1。输出电压是三组电压：5V、12V、24V；输入是电视 机板送来的开关机信号（on/off)。其中 5V 是作为待机电源，也就是说，电视机遥控关机 后此电压应仍然存在，以保证电视机板的 CPU 加电，否则无法遥控开机。12V 是电视机板和 屏数字处理板的电源。24V 是背光灯的逆变器电源。 因此从图中可见，5V 是单独的 DC/DC 变换器，有专用的 PWM 控制芯片（TS3843）,确保 关机后仍然存在。24V、12V 因是工作电源，消耗功率大，其 DC/DC 变换的输入电源是 PFC 电路输出的 400V 直流电压，pwm 控制芯片与 PFC 的控制芯片是同一个即 TDA16888。 保护功能完善，对输出电压有过压过流保护，所用芯片有欠压、过压过流、过热保护功 能。 1 图3-4-1 32寸液晶电视机电源组成框图 三、 芯片介绍 1、 PWM 控制 IC-TS3843 它是离线式 DC/DC 变换控制器。离线式开关变换器(off-line swiching converter)， 所说离线并不是变换器与市电线路无关的意思，只是变换器中因有高频变压器隔离，故称 离线。其封装和引脚功能如下 图 3-4-2 TS3843 封装顶视图 表 3-4-2 TS3843 引脚功能表 脚 号 . FUNCTION 功 能 1 Compensation 电 压 补 偿 2 Voltage Feedback 电 压 反 馈 3 Current Sense 输 出 电 流 检 测 4 RT/CT 振 荡 器 频 率 设 定 5 Gnd 地 6 Out p ut PWM 控 制 电 压 输 出 2 7 Vcc IC 电 源 图3-4-3 TS3843内部框图 8 V ref 基 准 电 压 芯片的工作原理如下：输出电压若偏高或偏低，通过 2 脚输入，经误差放大器放大后 通过分压限幅电路，加到电流检测比较器的同相输入端，反相端是通过 Q1 的电流在 Rs 上 的压降，其输出幅度大小控制 PWM 锁存器的转换时刻，达到 PWM 锁存器输出的脉冲宽度改 变，通过或门输出。或门的作用是：振荡器输入是使频率一致，欠压锁存器（UVLO）是控 制或门的的开启与关闭，当芯片工作电压 Vcc 低于 7.6V 时关门，6 脚无输出；高于 8.4V 时 开启，6 脚有输出。 2、PFC 控制和 PWM 控制的二合一 IC-TDA16888 3 图3-4-5 P-DSO-20-1 封装顶视图 1）TDA16888 封装 表 3-4-3 TDA16888 管脚功能表 脚号 符号 中译管脚功能 注释 1 PFC I AC 交流检测信号电压 整流器输出的 100HZ 信号 2 VREF 7.5V 参考电压 3 PFC CC PFC 电流环路补偿 4 PFC CS PFC 电流检测输入 PFC 的电流检测信号输入 5 GND S 电流检测接地端 6 PFC CL FPC 电流限制传感输入 7 GND 地 8 PFC OUT PFC 驱动器输出 控制 PFC 开关管通断即是否工作 9 VCC 电源电压 兼输出电路过压过流保护取样及开待机控制 10 PWM OUT PWM 驱动器输出 控制 PWM 开关管通断使输出电压稳定 11 PWM CS PWM 电流传感 PWM 电路过流保护采样输入端 12 SYNC 振荡器同步化输入 空脚 13 PWM SS PWM 软启动 外接电容 14 PWM IN PWM 输出电压传感输入 稳压信号输入端 15 PWM RMP PWM 斜坡电压 外接电容 16 ROSC 振荡器频率建立 由外接电阻设定频率 17 PFC FB PFC 电压环路反馈 18 PFC VC PFC 电压环路补偿 19 PFC VS PFC 输出电压传感输入 PFC 电路过电压欠电压保护取样 20 AUX VS 辅助电源电压传感 2）TDA16888 介绍 ①是 PFC 和 PWM 二合一的单片 IC。 ②PFC 采用平均电流和电压传感双环控制,前延触发调制脉冲最大占空比为 94%. ③PWM 是后延触发,,为防止脉冲变压器饱和,最大占空比限止在 50%内。 ④PFC 和 PWM 在相同的频率上工作，在内部保持同步，其工作频率范围是在 15KHZ～ 200KHZ，可由其（16）脚的外接电阻设定。 ⑤保护功能分两部分： 一部分是热地电路的保护。输入端 PFC 电路过电压保护，欠电压监测,IC 电源欠电压闭锁 (11V-14V)、是通过 9 脚的电压采样，芯片内部电源控制电路实行。11 脚的 PWM 电路的过流 保护采样，控制 PWM 输出关闭的保护 另一部分是冷地电路即输出电路过压过流的保护，开待机控制，是通过 9 脚电压进行的。 ⑥+24V、+12V 的电压调整，是通过 PWM 的 14 脚进行。 ⑦一般 PFC 采用升压的办法是因为在相同输出功率的条件下，通过 PFC 电路的电流可以 成正比减小。 ⑧PFC 输入电路在交流电源电压 90V～270V 内可正常工作，使该开关电源在工频电压是 110V 的国家也能正常工作。 3）内部框图介绍 内部框图见图3-4-6，TDA16888由PFC和PWM控制器两部分组成。PFC 控制器主要包含有电压误 4 差放大器（OP1）、乘法器、电流放大器（OP2）、比较器（C1～C3）、运算跨导放大器（OTA1～ OTA3）、触发器（FF1）和 PFC 输出驱动器等电路。PWM部分主要包括振荡器（与 PFC 共用）、 比较器（C4～C10）、触发器（FF2）和PWM图腾柱（脉冲的上升和下降沿很陡，是近理想的矩 形）栅极驱动器等单元电路。此外，TDA16888 还内置 7.5V 的精密带隙基准、欠电压锁定（UVLO） 和电源控制电路。 TDA16888控制器可以在连续或断续方式下工作，采用平均电流和电压传感双环控制及前 沿触发宽度调制，最大占空比为 94％。改进的电流型控制PWM电路可用作设计正向或回扫 式变换器。为防止变压器饱和、后沿触发的PWM最大占空比限制在 50％。PFC 和PWM控制器 在内部保持同步，在相同的频率上工作，固定频率范围从 15kHz 直至 200kHz。PFC 与PWM均 采用快速软开关图腾柱栅极驱动（IA）。TDA16888 启动电源电流典型值为 50μA,静态工作 电流仅 15mA,具有低待机功耗。监视和保护特征主要包括 PFC 直流输出过电压和欠电压监 测、峰值电流限制和 IC 电源欠电压闭锁等。TDA16888 可用作设计适用于世界各国AC线路、 输入电压从 90V 到 270V 的高品质离线开关电（SMPS），满足国际标准关于 AC 输入电流的 谐波限量要求，实现高于 0.99 的线路功率因数，并具有低成本、低损耗和高可靠等优点。 图3-4-6 TDA16888内部结构框图 3、双运放 IC-LM393 LM393 是双运算放大器，其电源工作电压的范围很宽，单电源是 2-36V，双电源供电是 1-18V。 其引脚如图 3-4-7。 5 图3-4-7 LM393引脚图 四、液晶开关稳压电源的工作原理 1、待机电源部分 当电源接入交流 220V 市电后，交流电通过进线滤波器（原理上节已分析）经桥式整流 器和 LC 组成的高频滤波器变为 100HZ 的脉动直流，经电阻 R80A-D 与 U2 内部电路分压后，给 U2 送入启动电源，U2 开始工作，其 6 脚送出驱动信号使功率开关管 MOSFET 开始工作，通 过高频变压器 T1 和对应的整流管整流后，送出如下电源： 1）T1 线组 4 经 D4 整流后，给 U2（TS3843）送入工作电源。 2）T1 绕组 7 经 D23、D24 整流后，给电视板送出待机电源 5Vsb。 3）T1 绕组 8 经 D8 整流后，提供本电源板使用的待机辅助电源 30Vsb 4）T1 绕组 5 经 D5 整流,Q14 稳压，产生 TDA16888 的工作电源 Vcc1 2、工作电源（12V、24V）部分 当电视机送入高电平开机信号（on/off）后，Q13 导通，光耦 U5 工作，Q11 导通，使 Vcc1 产生 Vcc2，送入 TDA16888 的 9 脚，使芯片内 PFC 控制电路工作，8 脚输出 PFC 驱动信 号，功率开关管 Q1、Q2 工作，经升压电感 L1 和升压二极管 D1 后，输出 400V 直流电压。 PWM 控制电路经软起动时间过渡后，10 脚输出 PWM 驱动信号，功率开关管 Q5Q6 工作， 经高频变压器 T2 耦合，整流滤波后，输出 24V、12V 电压。稳压调整取自 24V 电源，通过 U11 误差放大，光耦 U4 隔离，送入 TDA16888 的 14 脚，调整 10 脚输出的驱动脉冲信号宽度， 以此来稳定输出电压。 2、 保护电路 1） TDA16888 本身自带的保护功能有： ① 其 19 脚的输入电压（PFCR 的分压）过高就过压保护，过低是欠压保护，立即关闭 PFC 和 PWM 的栅极驱动。 ② 其 11 脚是 PWM 的工作电流取样，即 R2 上的压降，若过大立即关闭 PWM 的栅极驱动。 ③ 其 6 脚上电压取自 PFC 的开关管的工作电流，即 R1 上的压降，若过大立即关闭 PFC 的栅极驱动。 2） 输出电压的保护 ①12V、24V 的过流保护信号分别取自 MR2 和 MR1 上的压降，加到 U7（双运放）的同相 输入端，其运放的反相输入端是 U9 和 U10 提供的基准电压。过流时，运放输出高电平，使 Q7、Q8 饱和导通接地，光耦 U5 输入也跟着接地而截止， Q11 将断开 TDA 16888 的工作电源 Vcc2，PFC 与 PWM 电路都不工作，无 12V 和 24V 电压输出。 ②12V、24V 的过压保护：分别来自 ZD4 与 D18 串联，ZD3 与 D19 串联结点的过压保护信 号，加到运放 U8B 的反相端，当大于设定值，运放输出高电平，使 Q12、Q15 饱和导通接地， 光耦 U5 输入也跟着接地而截止， Q11 将断开 TDA 16888 的工作电源 Vcc2，PFC 与 PWM 电路 6 都不工作，无 12V 和 24V 电压输出。 五、电源的维修 1、维修方法 1）外观目视法 观察电路板有哪些元件有发烫，或烧伤变色的痕迹，再分析与此有关的电路，这种方法 可以邦我们很快缩小故障范围。 2）电阻法 测量有关电路或元件的阻值，常用此法电阻、电容、晶体管的好坏。 3.电压法 测量有关电压值，特别是直流电压值，来判断故障。一般不用电流测量法，因为测量电 流要断开有关电路，很麻烦。 4.外灌 DC 法 此法主要是外灌控制信号，如高电平或低电平信号，给芯片提供工作电压，来判定芯片 或有关电路的工作是否正常。 5.关键点或组件切除法.如对有关电路或有关组件进行幵路,若故障消除，则故障就在切 除的部分。 3、 故障分析 该电源的组成框图如图 3-4-8 所示，该电源的待机电源与 12V、24V 电路无关。但 12V、 24V 与它有关，因为 TD16888 的工作电源 Vcc2 是待机电路高频变压器一专用绕组提供的。 见原理图 3-4-8，保护电路三个通道运放的输出端是合在一起的，然后去控制 Q12、Q15 的 接地，使光耦 U5 的输入端也随之接地，Q5 断开，TDA16888 失去 Vcc2 而不工作，达到保护 图3-4-8 电源框图 7 图3-4-8 无12V和24V的故障分析 4、无 12V 和 24V 的故障分析举例：见 3-4-9 的目的。开关机信号也是去控制光耦的输入电源，与上面一样，控制 Vcc2 的有无，而达到 开关机目的。 8 图3-4-9 液晶电视开关稳压电源 9 10