FSP107-2PS01二合一電源板電路分析

FSP107-2PS01二合一電源組件主要配用LG26英寸屏，直接驅(qū)動(dòng)CCFL燈管，其實(shí)物如圖1所示。若配合其余廠家(如三星、AU等)的屏?xí)r，只有屏上帶有平衡板的才可使用，否則不能使用。

圖1 FSP107-2PS01二合一電源實(shí)物圖

一、電源部分原理分析

該組件電源部分采用FAN6961+STR-W6252組合方案，其電路如圖2所示。

圖2 采用FAN6961+STR-W6252的電源電路圖

該電源輸出兩組電壓：一是12V電壓，為伴音集成電路、上屏供電電路等供電，且倍壓后為中放一體化高頻頭電路供電;二是5VSTB(1A)電壓，給主板待機(jī)部分和小信號(hào)處理部分供電。

1.濾波抗干擾電路

抗干擾電路由Fl01、RV101、TH101、C102-C105、Rl01-R103、L102、L103共同組成，其作用是增強(qiáng)電視機(jī)的電磁兼容性。該電路具有雙向性，一方面它可以抑制高頻干擾進(jìn)入電視，確保電視機(jī)正常工作，另一方面它可抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻干擾進(jìn)入電網(wǎng)，干擾其他電器設(shè)備。

L101、L102為共模扼流圈，是繞在同一磁環(huán)七的兩只獨(dú)立線圈，圈數(shù)相同，繞向相反，在磁環(huán)中產(chǎn)生的磁通相互抵消，磁芯不會(huì)飽和，主要抑制共模干擾，電感值愈大對(duì)低頻干擾抑制效果愈佳。電容C102,C103主要抑制火線和零線之間的干擾，電容值愈大對(duì)低頻干擾抑制效果愈佳。

2、功率因數(shù)校正(PFC)電路

功率因數(shù)校正(PFC)電路采用西門子公司生產(chǎn)的新型功率因數(shù)校正控制器FAN6961(IC120)，8只引腳封裝，能準(zhǔn)確調(diào)整輸出的直流電壓，從而達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。該IC的電源供電電壓可高達(dá)25V,啟動(dòng)電流低于25μA,工作電流可低于6mA,能進(jìn)行零電流檢測(cè)和逐個(gè)周期限流，其引腳功能和實(shí)測(cè)電壓見表1。

表1FAN6961 引腳功能和實(shí)測(cè)電壓

二次開機(jī)后，插件CN201的①腳(STB)從主板得到一個(gè)高電平，Q262導(dǎo)通，光耦PC700導(dǎo)通，Q700導(dǎo)通，其e極輸出的+15.07V電壓，加到IC120的⑧腳。IC120得電后內(nèi)部電路開始工作，從IC120⑦腳輸出MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)Q121激勵(lì)后加到Q120的柵極，使其工作在開關(guān)狀態(tài)。+300V直流電壓經(jīng)PFC電感L120加至開關(guān)管Q120的D極，由于L120的儲(chǔ)能作用，振蕩的開關(guān)脈沖經(jīng)D120整流后，在C610上獲得約400V的直流電壓。

IC120①腳內(nèi)接電壓放大器反相輸入端，其同相輸入端接2.5V基準(zhǔn)電壓。PFC輸出電壓通過電阻R120~R123與R124分壓后同IC120①腳相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)PFC輸出電壓的檢測(cè)。

1C120②腳為內(nèi)部電壓放大器的輸出端，通過反饋積分網(wǎng)絡(luò)(電容C124、C123及電阻R133)(1)開關(guān)電源的啟動(dòng)、振蕩PFC電路產(chǎn)生的4CXN電壓，通過變壓器T600的①一④繞組加到U601內(nèi)部MOS管的漏極，經(jīng)內(nèi)部軟啟動(dòng)電路向④腳外接電容C606充電，當(dāng)電容C606兩端的電壓升到8.9V時(shí)，U601開始振蕩，T600的①-④繞組中有電流通過，此時(shí)T600③-⑤繞組通過互感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)D700整流、C700濾波后得到18.69V電壓(待機(jī)時(shí)為18.83V)，一路通過D701整流、C606濾波、ZD602穩(wěn)壓后加到U601④腳，形成二次啟動(dòng)供電;另一方面，該電壓加到Q700,經(jīng)Q700控制后加到IC120的⑧腳，為PFC振蕩IC提供工作電壓。當(dāng)U601內(nèi)部得到一個(gè)穩(wěn)定的啟動(dòng)供電后，內(nèi)部振蕩器持續(xù)進(jìn)行振蕩，T600次級(jí)⑥-⑩繞組、⑦-⑨繞組及⑧-⑩繞組上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

到地，其目的是有效地抑制輸入整流電壓紋波中的二次諧波。為了使輸出電壓穩(wěn)定，電壓放大器的輸出信號(hào)直接輸往乘法器，以獲取電流檢測(cè)比較器的信號(hào)。

IC120(3)腳為頻率調(diào)整輸入端，外接阻容網(wǎng)絡(luò)R127、C128,以調(diào)整內(nèi)部鋸齒波發(fā)生器的頻率。

IC120④腳為開關(guān)管過流保護(hù)檢測(cè)輸入腳，連接IC內(nèi)部的電流比較器，R125是取樣電阻。

3、由STR-W6252組成的電源電路

電源電路主要由開關(guān)變壓器T600、集成塊U601(STR-W6252)及相關(guān)電路組成。

上二電后，該部分電路一直工作，提供一個(gè)5VSTB電壓給控制系統(tǒng);二次開機(jī)后，該電源再輸出12V電壓，供整機(jī)使用。U601引腳功能及實(shí)測(cè)電壓見表2。

表2 U601引腳功能及實(shí)測(cè)電壓

(1)開關(guān)電源的啟動(dòng)、振蕩

PFC電路產(chǎn)生的4CXN電壓，通過變壓器T600的①一④繞組加到U601內(nèi)部MOS管的漏極，經(jīng)內(nèi)部軟啟動(dòng)電路向④腳外接電容C606充電，當(dāng)電容C606兩端的電壓升到8.9V時(shí)，U601開始振蕩，T600的①-④繞組中有電流通過，此時(shí)T600③-⑤繞組通過互感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)D700整流、C700濾波后得到18.69V電壓(待機(jī)時(shí)為18.83V)，一路通過D701整流、C606濾波、ZD602穩(wěn)壓后加到U601④腳，形成二次啟動(dòng)供電;另一方面，該電壓加到Q700,經(jīng)Q700控制后加到IC120的⑧腳，為PFC振蕩IC提供工作電壓。當(dāng)U601內(nèi)部得到一個(gè)穩(wěn)定的啟動(dòng)供電后，內(nèi)部振蕩器持續(xù)進(jìn)行振蕩，T600次級(jí)⑥-⑩繞組、⑦-⑨繞組及⑧-⑩繞組上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

(2)次級(jí)整流濾波電路

T600次級(jí)⑦-⑨繞組中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)D210整流、C211、L210、C213濾波后，輸出5VSTB電壓，處理后從插座CN2Ⅲ的⑦腳輸出，供主板微控制系統(tǒng)使用。T600次級(jí)⑥-⑩繞組中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)D230整流、C230濾波后輸出18V電壓。

該電壓加到Q221的e極，作為12V電壓的開關(guān)電壓。

T6CK)次級(jí)⑧-⑩繞組中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)D220整流、C221濾波后，輸出的電壓加到Q220的D極，Q220的G極受開/待機(jī)信號(hào)控制。二次開機(jī)后，CN201的①腳(STB)從主板得到一個(gè)高電平，Q262導(dǎo)通，Q261導(dǎo)通，由D230整流、C230濾波產(chǎn)生的18V電壓，經(jīng)Q211串聯(lián)穩(wěn)壓后加到Q220的G極，Q220導(dǎo)通，在精密器件IC220控制下產(chǎn)生12V電壓，經(jīng)C223濾波后從CN201的③、④腳輸出，供給主板上的伴音電路。

(3)穩(wěn)壓電路

+5V和+12V電壓分別經(jīng)電阻R251、R252與R254分壓后，加到三端精密穩(wěn)壓器IC250的控制極。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，控制極的電壓也跟著升高，則K極電壓下降，從PC600②腳輸出的電流加大，光耦PC600內(nèi)發(fā)光二極管的發(fā)光增強(qiáng)，其內(nèi)部光敏三極管導(dǎo)通增強(qiáng)，U601⑥腳電壓升高，U601內(nèi)部的振蕩電路降低輸出脈沖的占空比，從而使輸出電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。

(4)過壓保護(hù)電路

當(dāng)+5VSTB、+12V電壓升高很多時(shí)，ZD261、ZD260雪崩擊穿，IC260導(dǎo)通，B點(diǎn)電壓直接到地，關(guān)斷12V電壓，使其無輸出，從而有效地保護(hù)后級(jí)電路。

二、逆變部分各單元電路分析與檢修

本機(jī)的逆變電路的控制芯片采用LX16921DW(U301)，如圖3所示。[!--empirenews.page--]

圖3 采用LX16921DW(U301)的逆變電路圖

LX16921DW的引腳功能及實(shí)測(cè)電壓如表3所示。

表3 LX16921DW的引腳功能及實(shí)測(cè)電壓

1.振蕩啟動(dòng)

U301的供電及使能控制電路由Q302、Q301、ZD301組成。背光開/關(guān)控制信號(hào)(ONIOFF)加到Q301的基極，Q301導(dǎo)通，Q302導(dǎo)通，12V電壓經(jīng)R302降壓后加到Q302的發(fā)射極，經(jīng)過穩(wěn)壓二極管ZD301后產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓，加到U301的(20)腳和⑥腳。

2.PWM脈寬調(diào)制與輸出

該組件中的逆變電路提供五種可選擇調(diào)光模式，見表4。本電路采用的是外部數(shù)字PWM控制模式。從主信號(hào)處理板上的CPU送來的亮度控制信號(hào)(V_PWM)加在U301⑨腳，⑦腳輸入固定電平VDDA.

VDDA電壓由①腳內(nèi)部低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。

U301⑨腳輸入的亮度控制信號(hào)(V_PWM)與③腳外接的三角波振蕩頻率調(diào)整電容上的電壓進(jìn)行比較后，輸出低頻PWM亮度控制信號(hào)送到電流誤差放大器的同相端，對(duì)從(14)腳輸入加在電流誤差放大器反相端的電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的脈沖送到時(shí)序邏輯與誤差檢測(cè)器中，將振蕩脈沖調(diào)制成斷續(xù)的激勵(lì)振蕩脈沖，經(jīng)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路放大后輸出兩組激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)：一組從(19)腳輸出A路激勵(lì)信號(hào)，從(18)腳輸出B路激勵(lì)信號(hào);第二組從U301(16)腳輸出C路激勵(lì)信號(hào)，從(15)腳輸出D路激勵(lì)信號(hào)。本方案只使用了一組驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二組驅(qū)動(dòng)信號(hào)未使用，通過電阻R311、R312到地。

3.高壓激勵(lì)驅(qū)動(dòng)電路

U301(19)、(18)腳為驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端(分別為AOUT、BOUT)，交替輸出高電平和低電平，經(jīng)前級(jí)半橋結(jié)構(gòu)組成的驅(qū)動(dòng)電路放大后，送往雙MOSFET管與高壓變壓器中，產(chǎn)生高壓激勵(lì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)燈管發(fā)光。

U301(19)腳輸出的激勵(lì)信號(hào)(直流電平約0.058V)經(jīng)Q351~Q353前級(jí)放大后，通過電容C350耦合到T350的⑩腳;U301(18)腳輸出的激勵(lì)信號(hào)(直流電平約(J.(J56V)經(jīng)Q361~Q363前級(jí)放大后，直接與T350的⑥腳相連。在U301(19)、(18)腳交替輸出的高電平和低電平作用下，后級(jí)MOS管交替導(dǎo)通和截止。當(dāng)Q352、Q363導(dǎo)通時(shí)，Q362、Q353截止，變壓器T350初級(jí)中的電流流向?yàn)閺纳系较?當(dāng)Q352、Q363截止時(shí)，Q362、Q353導(dǎo)通，T350初級(jí)中的電流流向?yàn)閺南碌缴?。通過T350的隔離，在T350的次級(jí)產(chǎn)生高頻方波電壓加到N溝道MOS管Q400、Q410的G極，在Q400、Q410的開關(guān)作用下，將高頻方波電壓進(jìn)一步提升后加到升壓變壓器T420的初級(jí)，再通過變壓器T420耦合，在次級(jí)感應(yīng)到更高電壓的高頻方波，在由變壓器漏感及回路電容組成的LC諧振電路的作用下產(chǎn)生正弦波，從而驅(qū)動(dòng)冷陰極燈管發(fā)光。

當(dāng)T402次級(jí)感應(yīng)到的高頻方波從低電平跳到高電平時(shí)，由于漏感有抑制作用，輸出波形慢慢升到最大;當(dāng)T402次級(jí)感應(yīng)到的高頻方波從高電平跳到低電平時(shí)，由于漏電感有抑制作用，輸出波形慢慢降到最小，就這樣方波變成了正弦波，加到燈管兩端。

在開機(jī)瞬間，該電壓能達(dá)到1500V;正常工作時(shí)，輸出為500v左右的交流電壓。

4.保護(hù)電路

(1)過電流檢測(cè)輸入

U301(11)腳外接電阻R320到地。在R320兩端產(chǎn)生與高壓變壓器次級(jí)線圈電流成正比的全波交流電壓，與U301(11)腳內(nèi)部數(shù)字比較器的2V參考電壓比較。如果峰值電壓大于2V,比較器關(guān)閉輸出，以防止開機(jī)瞬間的誤保護(hù);如果該腳電壓持續(xù)大于2V,U301將關(guān)閉(19)腳和(18)腳的脈沖輸出。

(2)過電壓檢測(cè)輸入

U301⑩腳輸入的電壓與內(nèi)部數(shù)字比較器的3.2V參考電壓比較，產(chǎn)生幅度高于3.2V的峰值電壓，該電壓根據(jù)脈沖信號(hào)產(chǎn)生頻率范圍為30kHz~500kHz的數(shù)字邏輯脈沖。

升壓變壓器T420的取樣電流分兩路，一路是通過C421、C424耦合，經(jīng)D323、D325整流后，在電阻R337、R338上形成取樣電壓，加到D322中二極管的負(fù)端;另一路通過C423、C427耦合，經(jīng)D327整流，在電阻R324、R323上形成取樣電壓，加到U302(LM358)的⑤腳。

當(dāng)由于某種原因引起T420輸出電壓過高時(shí)，D322雪崩擊穿，經(jīng)D321整流后加在U302③腳，與②腳輸入的固定電壓比較，從U302①腳輸出約5v電壓，再經(jīng)D303降壓后加在U301(13)腳，同時(shí)加在狀態(tài)檢測(cè)電路Q320的柵極。另一方面，加到U302⑤腳的取樣電壓與U302⑥腳輸入的固定電壓經(jīng)內(nèi)部比較放大后，從U302⑦腳輸出約5V電壓，再經(jīng)D320降壓后加在U301(13)腳。

(3)電流檢測(cè)輸入

U301(14)腳輸入電壓與內(nèi)部數(shù)字比較器的1V參考電壓比較，以產(chǎn)生幅度大于1V的脈沖(在點(diǎn)燈模式期間，電流傳感輸入禁用)，控制數(shù)字邏輯脈沖發(fā)生器送往振蕩器的脈沖數(shù)，從而改變振蕩器的工作頻率。U301(14)腳的輸入電壓與燈管電流成正比。

T420的取樣電流分兩路，一路是通過C421、C424耦合，經(jīng)D323、D325整流后通過D306加到Q305的柵極;另一路經(jīng)D328整流，R316、R319分壓，R315限流后加到U301(14)腳。

(4)逆變器故障去保護(hù)

U301(14)腳為電流檢測(cè)輸入端，去保護(hù)時(shí)將外接電阻R315斷開即可;U301(13)腳為過電壓檢測(cè)輸入端，去保護(hù)時(shí)將外接電阻D320、D303斷開即可;U301(11)腳為過電流檢測(cè)輸入端，去保護(hù)時(shí)將該腳接地即可。