创维数字电视680HD机芯原理

二、开关稳压电源电路描述

本机芯电源由副电源和主开关电源两部分组成。220V市电经R870、D875、C805、L870、C806、L873滤波后,一路经R801送D801、C802、C803、C804桥式整流滤波电路,一路经R6704限流后送往副电源电路。

(一)副电源及待机控制电路

220V经R6704限流,D6712整流,C6715、C883滤波后,通过T881初级绕组加到IC881(TNY254P)的(5)脚,此脚是开关管(场效应管)的漏极。同时,此电压经IC881内部的5.8V稳压器,比较器,给开关管的栅极提供稳定的供电。由D884等组成稳压反馈回路。在IC881内部有一振荡器,输出时钟信号及占空比脉冲,通过几个“门”电路及一个RS触发器控制开关管的导通频率。附IC881(TNY254P)内部方框图及功能介绍。

 

待机控制电路由R854、D871、Q852、RL801组成。微处理器IC1101(M37274)(10)脚待机控制脚输出高电平时,Q852导通,继电器RL801吸合,220V通过R801加到D801桥式整流电路。反之,当(10)脚输出低电平时,继电器断开,220V交流电无法加到D801,300V直流没有输出,整机处于待机状态。

(二)主电源电路

1、起动电路

300V直流电压一路通过R803、R804后给C808充电,使STR-F6656(4)脚电压上升,当达到阈值电压16V时,IC内的控制电路开始起动,(4)脚的输入电流由100μA突升到30mA,电容来不及供电而使电压下降。此时开关变压器1、2绕组通过D819整流提供17V-18V的直流电压,使(4)脚电压不致于掉到停振阈值11V以下,维持IC继续动作。

2、稳压原理

当主电压升高时,通过稳压取样电路IC808(SE139)后,光电偶合器D807内部发光二极管负极电压降低,发光强度增强。这样光敏三极管的内阻减小,电流增大。此电流经过D813、R820在R819上形成压降,IC801(1)脚电压迅速上升,内部比较器提前反相,开关管提前截止,导通时间缩短,输出电压下降,达到稳压的目的。当主电压下降时,则相反。

3、尖峰脉冲吸收电路

此部分电路由Q805组成。根据同名端,开关变压器8、9绕组产生的感应电动势与5、7绕组电压相位相反。当开关管由饱和状态转向截止时,Q805迅速导通,C819被短路,开关变压器的5、7绕组产生的尖峰脉冲迅速通过C828、C820、C822短路到地,避免了因脉冲幅度过大击穿开关管。同时,当开关管饱和导通时,Q805截止,C813被接入电路,由于C813容量小,串入后,整个吸收回路容量减小,降低了因吸收电容过大,对开关管饱和时的损耗,提高了电源的效率。

(三)保护电路

为防止因电路工作不正常机器仍然工作而造成其它损坏,本机专门设计了CPU保护电路。该部分电路主要由Q854等组成,其集电极接CPU的(9)脚,保护检测脚。当正常工作时,Q854截止,集电极为高电平,CPU不动作。当保护电路工作异常,Q854导通,集电极输出低电平,CPU的(9)脚检测后,(10)脚输出低电平,切断300V,整机处于待机状态。本机保护电路共有三路:

1、行过流保护电路

此部分由Q849等组成。正常工作时,Q849截止,D869截止,保护电路不工作。当行过流时,通过R873取样,Q849基极电压降低而导通,140V通过R880、R884、R881分压后加到D869正极,导通。高电平通过R871、R872后加到Q854基极,导通,集电极输出低电平,CPU的(9)脚检测到后,待机脚输出低电平而自动关机,起到保护作用。

2、灯丝过流保护

此部分电路由IC9601电压比较器组成。正常工作时,灯丝取样电流,经R526限流,D511整流,C523滤波后得到20V左右的电压,经R527、R526、R9602分压后送到IC9601(3)脚,正常约为6V。IC9601(2)脚为基准电压6.5,(1)脚输出低电平。当灯丝过流时,比较信号输入升高,当(3)脚电压超过6.5V时,比较器反相,输出10V左右的高电平,加到D870正极,导通。高电平加到Q854基极,导通,CPU保护关机。 [Page]

3、场工作异常保护

此部分电路由Q451等组成。正常工作时,IC451(LA7845)的(7)脚泵电源输出经R462取样,D452整流,C451滤波后,得到16V左右的电压,经R477、R478后加到Q451基极而导通,集电极输出低电平,D454截止。当场块工作异常,(7)脚无泵电源输出,Q451截止,12V电压通过R456后加到D454正极而导通,这样Q854饱和导通,CPU保护关机。

三、CPU控制部份

本机芯CPU的型号为M37281,共有52个引脚,其工作过程如下:接通电源后,副电源板通过IC1201给CPU提供5V供电,同时通过Q1102、Q1103对CPU进行复位,复位工作完成后,CPU的10脚输出一高电平控制副电源板继

电器吸合,使主电源工作正常,同时CPU通过I2C总线对各相关IC进行检测:首先检测的是存储器24C16、会聚芯片CM0021AF及数字板,检测无误后,CPU会给数字板一复位信号,让数字板开始工作,输出行、场同步信号。当CPU检测正常的驱动芯片TDA9332接到同步信号后,经振荡、锁相输出行、场激励信号,驱动扫描电路、整机开始工作。CPU则时刻对各IC进行检测与控制。

四、数字处理电路

(一) 信号处理系统框图)

 

(三)功能描述


1、倍频及变频处理

2、图文/字符显示

3、14D画质提升

4、带可编程序D梳状滤波器解码

(四)DPTVTM-3D功能框图

 

NTSC/PAL/SECAM电视解码能够将模拟电视信号转换成数字形式。外部输入信号通过模拟开关,选择信号源经AGL箝位放大后,转换成数字信号,经可编程数字梳状滤波将Y/C分离出来。彩色解码电路利用数字梳状滤波分离出U、V信号。


(2)、图像捕捉接口(Capture  port)

图像捕捉电路由主画面及画中画两个相连的部分组成,主画面接收模式拟信号由前置放大,模/数转换后变成数字信号,经3D梳状滤波,解码后取出Y、U、V信号,送到图像缩放,进行归一化处理。画中画支路接收数字信号经缩放、滤波、归一化处理。因此,DPTV-3D可支持1080i、480i、480p、720及SVGA格式信号。

五、行场扫描处理电路

全电视信号送入数字板,经数字处理,分离出行场同步信号。经IC2707(74HC157)与VGA行场同步信号进行切换,输出信号一路送到微处理器用于字符定位,一路送到IC1315(TDA9332),另外还有一路行同步信号送到会聚芯片IC7107(CM0021)。行同步信号由TDA9332(24)脚输入,经第一相位环、第二相位环后由(8)脚输出行激励信号。此行激励脉冲加到行推动管Q501栅极,经放大、整形,再经行推动变压器T501耦合后送到行输出管Q551。

IC1315(TDA9332)的(1)、(2)脚正反相场锯齿波经C401、C402、R473、C460、C2、R476、R454加到场块IC451(LA7845)的(4)、(5)脚,经内部放大,由(2)脚输出场锯齿波电流送入场偏转线圈。

六、会聚电路

整个会聚校正电路由数字会聚处理芯片CM0021AF、6通道16位D/A转换器CD0031AM、I/O扩展口(CXA1875AM)、E2PROM存储器(24C64)、低通滤波器(084)、3.3V四端稳压器IC7180及功率放大器STR392-110(IC7001、IC7002)及外围元件组成。

IC7107(CM0021AF)是整个会聚电路核心部件,内置粗调、细调会聚所需的各种波型发生器、动态聚焦及锯齿波发生D/A转换器、数字信号处理器、I2C总线接口、水平、垂直控制电路、PWM波形及时钟控制电路。

(一)E2PROM接口

通过使用SCLM(7脚)、SDAM(6脚)、XWC(5脚)端口可以外接一个I2C接口的串行E2PROM存储器。SCLM、SDAM及XWC分别连接外部存储器的SCL时钟、SDA数据及WP写保护脚。XACKM(9脚)、XBUSY(10脚)端口指示E2PROM接口的通信状态。设置端口XSTOP(8脚)为低电平可使E2PROM接口通信停止,设置X12RES端口(11脚)为低电平,可使E2PROM接口发送“RESET”命令给外部E2PROM。 [Page]

(二)微处理器接口

通过使用SCLS(19脚)、SDAS(18脚)、端口可以在外部连结一个微处理器,端口E0(35脚)、端口E1(38脚)、端口E²(49脚)用来设置N1与外部微处理器通过I2C从机接口通信时的器件地址。

(三)控制信号

XRESET(14脚)为内部复位端口,当为低电平时,可使内产模式控制寄存器恢复初始的值。XRAMCLR(13脚)为内部会聚校正数据RAM清除端口,当为低电平时,内部RAM数据将清为0。XMUTE(12脚)为中点输出控制脚,当为低电平时,会聚校正及动态聚焦波形输出的电压约为0V。

(四)同步信号

端口HBLKIN(37脚)、VBLKIN(30脚)为水平垂直消隐脉冲输入端,内部PLL电路使用这两个基准脉冲信号产生内部操作所需的系统时钟信号。

(五)PLL锁相环

内部由压控振荡器(VC0)可编程分频器和相位比较器组成,PDOUT(48脚)为相位比较误差输出端,外接环路低通滤波器,把相位误差脉冲信号平滑后变为直流电压,从振荡频率控制输入端VC0IN(47脚)输入,控制压控振荡器的振荡频率。

(六)会聚较正输出

64、67、68、69、70、71脚为会聚校正数据输出端口,外接对应D/A转换器CD0031AM端口1、2、3、46、47、48脚。

(七)动态聚焦校正输出

AOUT2、90脚为动态聚焦校正输出。

(八)测试图发生器

ROUT(39脚)、GOUT(44脚)、BOUT(51脚)、YMOUT(55脚)为内部测试信号输出端口,送到BA7603,在BA7603内部与送来的字符信号相加后从BA7603的3、5、6脚输出字符信号至扫描板9332。

CXA1875:主要用于会聚调整时的功能控制,用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

CD0031:主要是把CM0021送过来的串行会聚校正数据数字信号转变成会聚校正所需的模拟信号。

IC7105、IC7106:主要是构成缓冲放大器及低通滤波器,对CM0021内部DAC1输出的动态聚焦模拟阶梯信号及CD0031会聚校正模拟阶梯信号进行缓冲及滤波输出平滑的校正模拟信号。

(九)数字会聚工作原理:

在正常工作情况下,当接上电源后,CM0021进行内部复位,然后CX1875根据电视当前的工作状态对CM0021进行初始化设置:主要包括CM0021内部控制寄存器的设定、外接DA接口特性设定、外接E2PROM存储器特性设定,设置完成后,进入正常工作状态,由CM0021从24C64指定地段读入会聚校正数据到内部RAM中,CM0021内部DSP对这些数据处理后,从D/A转换器接口输出串行格式的校正数据,由外接的D/A转换器进行D/A转换(CD0031)输出6通道模拟信号。该信号经低通滤波器滤波后输出平滑的会聚校正模拟信号,然后进入功率放大器放大。

七、伴音处理电路

    680HD机芯采用5.1声道伴音输出,即FL(左前置)、FR(右前置)、SL(左环绕)、SR(右环绕)、CT(中置)、SUB(重低音)。其电路主要由PT2323、PT2322及HM600-020组成,其中,PT2323作用是进行通道选择及虚拟5.1声道的转换,PT2322是一个音效处理集成电路块,HM600-020则是一个大功率放大厚膜。当输入的音频信号是左右声道时(如TV、AV的立体声),PT2323会将其转换成虚拟5.1声道输出。当输入信号是标准5.1声道时,PT2323将不作处理,信号直通至PT2322作音效处理,之后进入大功率放大厚膜HM600-020,驱动扬声器输出。

八、集成电路介绍

(一)、TDA9332

1、简介

TDA933XH系列是为高档彩电设计的显示处理器,飞利浦公司于1998年推向市场,其主要性能表征如下:

l          能适用于单扫描(50/60HZ),也适用于双扫描(100/120HZ);

l          RGB控制处理器有一个YUV输入端,一个线性RGB输入端并与快速消隐信号一起传送,以适应SCART或VGA适配器所传送信号的需要; [Page]

l          具有一个带有快速消隐的单独的OSD/测试输入端;

l          具有与制式无关的亮度信号的黑电平延伸功能;

l          内有色差信号可切换的矩阵;

l          具有“连续显像管阴极校正”的RGB控制电路以及白点调整功能;

l          为了偏转处理,内设有时钟产生电路,用12HZ晶阵来实施同步,这类可编程偏转处理器所产生驱动信号用于行、场偏转和东—西校正,该电路设有各种性能适用于16:9宽频显像管;

l          具有两个控制环的行同步电路,还有一个无需调整的行振荡器;

l          具有行和场几何失真处理的能力;

l          具有行和场变焦能力以适应16:9屏幕需要,还具有垂直卷摺功能;

l          行驱动脉冲能实施软件启动和软件停止;

l          各种功能均可用I2C总线控制;

l          具有很低的功耗。

2、TDA9332的内部功能运行

(1)、RGB控制电路

A.输入信号

TDA9332的RGB控制电路有三种输入信号,即

l          YUV输入信号:它直接由增强模块或输入处理器提供的信号,也就是主要传输的信号,利用GAI位,使亮度输入信号灵敏度可在0.45VPP和1.0VBL-WH间切换,U与V信号正常输入电压为1.33VPP和1.05VPP,对比度、色饱和度和亮度均可控制这些输入电压。

l          第一组RGB输入信号:主要用于外部SCART插座进入的1fH信号和VGA接口进入的2fH信号,其振幅典型值为0.7VPP,这类输入信号也受对比度、色饱和度和亮度的控制,为了避免当不同步的RGB信号提供给输入端而引起的钳位干扰时,输入钳位能方便地切换到直流钳位,当然需采用DCT位来实施。

l          第二组RGB输入信号:通常指屏显OSD和图文电视送入的信号,要求这些信号的幅度为0.7 VPP。藉助于混合功能或快速消隐来实施内部信号和OSD信号间的切换。这类信号仅受亮度控制,事实上从内部组成框图中也已表明各类信号受控的情况。

各种信号源之间的切换,既可通过I2C总线也可通过快速内插开关来实现,而快速内插开关也要经过总线来执行。

输入电路还包括用于色差信号的可切换矩阵电路,适用于PAL/NTSC和SECAM制的彩色重演系统,对于NTSC制要选择两种不同的矩阵。

B.输出放大器

在正常输入信号和控制设定的情况下,输出信号的振幅(从黑电平到白电平)约有2V。对于RGB信道,藉助于三个独立的增益设定来实施显像管所谓的“白点设定”。目前发展一种“连续阴极校正”电路来取得显像管精确偏置电压,利用二点黑电平稳定电路来实现这一功能。对于每一个电子枪插入二个试验电平使其与备有二个不同基准电流的合成阴极电流相比较,从而限制了显像管参数不一致如电压变动所带来的负面影响。

所谓2点稳定概念是基于这一道理,即把阴极电流间之比直接与驱动电压的比联系起来。 [Page]

IK1            Vdri.1

IK2        Vdri.2

    

γ


反馈环使得阴流IK1和IK2之比等于基准电流之比,后者在内部是确定值,为此利用二个会聚环来改变黑电平和RGB输出信号的幅度以实现上述目标。该系统运作按以下路径进行,即驱动信号的黑电平控制电子枪的截止点,从而能得到一个极好的灰度跟踪,黑电平调节的精度恰巧取决于内部电流比,而在集成电路中这方面可做到相当精确。2点测量的另一个优点是使IK1和IK2的识别出内部基准电流,利用RGB控制级的增益适配性来取得这一调节,这样的控制稳定了RGB输出级和阴极特性合成的全信道的增益。2点稳定性的一个重要性质是利用反馈环调节了RGB通路的偏移和增益。依靠测试脉冲间的关系,设置基准电流以及三个信道的相对增益。对于阴极而言,其最大驱动电压也是固定的,跟随而来的显像管的驱动电平不能依靠RGB输出级所适配的增益来调节。然而不同显像管可能需要不同的驱动电平,利用I2C总线设定来调节典型“阴极驱动电平”。RGB输出级的典型增益取决于所选择的阴极驱动电平,考虑到RGB输出驱动范围,其值是能确定出来的。在两个连续场中能实现2点稳定店路“高”和“低”电流的测量,在每一场中还要测量泄漏电流,其最大值应限制在100μA。当电视机直接切换到暗电流稳定电路工作和RGB无输出时,消隐也很快被关闭,导致环路处于稳定状态,这样保证切换时间降至最小,而恰巧也与显像管的预热时间有关。暗电流稳定系统用来检查3个信道的输出电平,并指示芯片的最低RGB输出的黑电平是否在某一窗位(WBC位)或者在该窗位上下位(HBC位),这种指示值可通过I2C总线读出,并在电视机生产过程中自动调整Vg2电压。当暗电流环中产生一次过失时,也就开路等原因,则设定BCF状态位,使显像管信息被消隐以免伤害屏幕。

控制电路还包含一个束电流限制电路和一个白峰值限制电路,用I2C总线可调节白峰值电平。为了防止白峰值限制电路在视频限制信号的高频端产生反作用,在峰值检波器前插入一个低通滤波器。低通滤波器的电容使外接的,其值由所需时间常数来设定。电路还含有一个软削波器用以防止输出信号变高时的高频峰值,利用I2C总线以步进形式可调节白峰值限制电平和软削波电平间的差异。

场消隐与输入信号(50/100Hz或60/120Hz)的场频应相适应,当场输出级的逆程时间大于60HZ消隐时间时,应增加时间值使其达到50HZ消隐时间,这样运作由LBM位来设定。当无视频信号时可插入蓝屏,该功能由EBB位来执行。

(2)、同步和偏转处理

A.行同步和驱动电路

从内部压控振荡器VCO可取得行驱动信号,VCO的运行频率为13.75MHZ,它是15625HZ行品德880次倍频。该振荡器的频率稳定性取决于外界陶瓷晶体谐振器(12MHZ)用作基准来完成的。当然也可从TDA9332外部提供基准信号,在此情况下,当然不必外接晶体。利用PLL电路使内部VCO同步于输入的行HD脉冲,该脉冲来自输入处理器或图像增强模块,用切换脚来实现行驱动信号(1fH或 2fH)的频率选择。把该脚接地或空位。为了安全起见,1fH或 2fH间切换尽可能在芯片待机状态下进行。

对于TDA9331H和TDA9332H也会设定“多同步”模的行PLL。在此条件下电路检测出进入同步脉冲的频率,并对应调节VCO的中心频率。该模式的频率范围在输出端是(30-50)KHZ。

利用第二个控制环来产生行驱动信号,并使其与具备有逆程脉冲的内部VCO来的基准信号的相位进行对比,而环的时间常数是内定的。TDA933XH有一个动态行相移校正输入,用以补偿电子束电流改变引起的相位偏移。此外通过第二环来实现行偏移设置,并由I[Page]2C总线来实施调节。在三个连续行周期内,若无行逆程脉冲被检测到,则必须设定NHF状态位(即输出状态字节D1-D3)。

经过所谓的软启动/软停止程序,接通行驱动信号,该功能藉助于行驱动脉冲宽度改变来实现。对于无泄放电阻的EHT振荡器, TDA9332H用FBC来设定“固定电子束电流模式”,在此情况下,显像管电流约有1mA的泄放电流,用暗电流反馈环来控制泄放电流的大小,若要加大泄放电流,不妨外加分路电路。当选择固定电子束电流时,有可

能在断开其间出现黑屏,这种模式用OSO位来实现。

本芯片还有一个附加功能,即低功率启动功能,当电源电压5V加到启动脚22时,该模式开始工作,并耗电约3mA(典型值),在此条件下,行驱动信号的正常的TOFF(休止期)和TON(脉冲期),很快从0升到30%正常值,其工作行频约为50KHZ(2fH)或25KHZ(1fH),而输出信号保持不变,甚至主电源接通并接收到I2C总线数据后,方使行驱动频率按软件启动程序逐渐改变到正常频率和占空比。当待机位(STB0、STB1)改变时,本芯片仅能接通并切换到待机状态。若仅有一个位改变极性则电路不发生反应。TDA9332H有一个通用总线来控制DAC输出,其分辨率为6位,输出电压变动范围为0.2V~4V。在TDA9331H中其输出端直流电平正比于行频(仅用于VGA模),该电压能用以控制行偏转级电源电压,以保证在较高行频时图像宽度保持不变。

B.场偏转和几何校正控制

藉助于场分频器来产生驱动信号,提供给场和东西校正偏转电路,而时钟信号由行振荡器提供。而输入处理器和图像增强模块提供的VD脉冲使其与分频器同步。而场的斜行波发生器需要外接电阻和电容,必须注意这些元件允许的容差必须很小。在正常模式中,场偏转必须运行于恒定斜率,并使其振幅与输入信号的频率能适应(50/60Hz或100/120Hz)。

当TDA933XH切换到VGA模式时,场扫描幅度应是稳定的,并于输入场频无关。在该模式下,东西校正(E-W)驱动振幅正比于行频,所以屏幕上校正是不受影响的。

利用差分输出电流来实现场驱动,输出采用直流耦合加到场输出级(如TA8354),通过I2C总线来调整场的几何参量,以下列出可控参量的项目。

l          场幅、S型校正;

l          场斜率;

l          场位移:仅用于补偿输出级或显像管的偏差;

l          场变焦:即场放大;

l          场卷摺:当场扫描扩展是在垂直方向图像的偏移;

l          场等待:为场扫描开始而设置一个可调延时。

在下述条件下,场等待是有效的。

1、   在1fHTV模中,场扫描起始是固定的,并且与场等待一起不能调节;

2、   在2fHTV模中,场扫描起始与总线的垂直扫描基准VSR位的数值有关,若VSR=0,场扫描起始值对应于输入VD脉冲的下沿,若VSR=1,则对应于输入VD脉冲的上沿,在上述两种场合下,场扫描起始值与场等待设定一起均可调整。

3、   多同步模:即TDA9331H和TDA9332H工作在1fH模和2fH模时,场扫描的起始值对应于输入VD脉冲的上升边,并与场等待设定一起均可调整。

有关场等待的最小值是8行周期,若设定低于8行周期,则它只保留8行周期。

E-W驱动电路有一个单终端输出,下述东西(E-W)几何参量是可以调整;

l          由于变焦功能,行宽有一定增长区域可调整; [Page]

l          东西抛物波与其宽度可调整;

l          东西四角抛物波校正;

l          东西梯形的校正

本芯片有一个EHT补偿输入信号,用以控制场输出和E-W输出信号,通过I2C总线能调节两种功能的相对控制效应。其中场校正灵敏度是固定的,而E-W校正是可变的。

3、应用电路和主要技术参数

(二)、STR-F6656开关电源

混合型电源IC STR-F6656系列是日本Sanken电气公司的近年产品。它内含MOSFET及控制IC部分,是专门为反激型变换器设计的,特适用于彩色电视机开关电源。

该混合IC可工作于准谐振方式以及脉冲占空比控制(PRC——PulseRatioControl)方式。它具有常规第二代SMPSIC的特点,即采用次级输出采样及光耦反馈稳压、准谐振、高效率、宽输入范围、良好的输入电压调整率和负载输出特性,还有过流、过压及热保护等。相对于同类型的其它厂家IC,它多了一个热保护以及开关电噪声较小,可简化或甚至取消浪涌吸收电路。

STR-F6656系列方框图

本文介绍该系列IC的工作原理,在此基础上描述怎样利用它设计制造一台大屏幕彩色电视机开关电源。文中给出样机电源电路,变压器设计以及实验结果。实验表明,该电源完全符合电视机电气要求,它外围元件少,设计容易,稳定度高。在高温、低温、EMI、短路和开路等环境和安全实验中均符合国家标准,是一个不可多得的简单和高效能的电视机实用开关电源。

2 、混合型开关电源控制器STR-F6656系列原理和特性简介


图1给出了STR-F6656系列的原理方框图。这是一个有一个引出脚的塑料封装IC,其每脚功能简述见表1。

当AC电源在t0加入时,由图2可知,在半个周期内,A点对地峰值电压VA≈Vd(整流电压),VA经过R803、R804向C808充电,使IC脚④上电压Vin近似线性上升(见图3)。当Vin上升到阈值电压Vin(ON)=16V时,IC内的控制电路开始起动,Vin端口上的输入电流Iin由100μA突升到30mA,电容C808来不及供电而使Vin下降。如果此时由驱动绕组D1所提供的DC电压足够的话,Vin将不致于掉到仃振阈值11V以下,则IC继续工作起动成功。驱动绕组D1的圈数须保证经整流后在C808上电压超过11V,同时又要低于20.5V。因为Vin大于20.5V则过压保护电路起作用,Vin小于10V时则欠压保护电路起作用。一般Vin取18V是较 合适的。

关于R803、R804及C808的选值要适当。R803、R804、C808太大均会使IC

起动时间t1—t0延长。但C808亦不能过小,否则在驱动绕组电压到来之前它已不能维持IC动作,这样就不能顺利起动。一般对宽电源(90~270)VAC电压C808取(47~100)μF,R803、R804取30kΩ~47kΩ是合适的,对窄电源(200VAC),R803+R804可取75k~150k。在本例子中,当R803+R804=78kΩ,C808=47μF,输入电压为90V时,其开机起动时间为1.3μs左右。

2.2 内部振荡器,稳压原理和过流保护                                             (1)内部振荡器IC内部振荡器是通过对C1的充放电而形成振荡脉冲的,放电时间常数C1R1(≈50μs)决定了MOSFET的关断时间。在PRC运用模式中,稳压是由固定toff而变化ton来达

到的。图4示出了当没有稳压控制信号输入时,内部振荡器的工作波形。由图5波形可见,当MOSFET导通时,电容C1被充电到6.5V。同时漏极电流ID逐步上升,在R5上形成一锯齿形状电压VR5。VR5通过R4后几乎无损失地加到IC的①脚OCP/FB端口。当①脚电压V1达到阈值Vth1≈0.73V时,比较器1开始动作,它使振荡器输出反相,并通过驱动级将MOSFET关断。此后C1通过电阻R1放电,C1两端电压按恒定的放电时间常数C1R1线性下降。当它降到3.7V左右时,振荡器输出再次反相,使MOSFET重新导通,C1电压再次跳升到6.5V。如此不断重复上述过程。 [Page]

由上述可知,MOSFET的导通持续时间ton是由VR5的上升斜率决定的,而toff在PRC模式中则由C1R1决定。

(2)稳压原理

如图5所示,为了控制输出,光耦合器的误差信号输出电流在R4上形成电压降VR4串接在VR5上,从而使输入到①脚的电压V1波形部分受到VR4的控制,使比较器1提前或拖后反相,以改变MOSFET的ton从而改变次级输出电压,达到稳压的目的。这属于电流控制方式。一般说来,在电流控制方式中,轻载时VR4会升高,有可能使MOSFET导通时的浪涌电流所引起的噪声对比较器1带来误触发。为了解决这个问题,在MOSFET关断期间插入一个有源低通滤波器,它是由C5和一个1.35mA恒流源组成,旁接于①脚和地之间。在MOSFET导通之前,该滤波器分流了从光耦输出的约一半电流量,因而使VR4直流偏置量有效降低,防止了导通浪涌电流的叠加而引起的误触发,此外C5的存在也加大了对噪声的吸收旁路作用。

应该指出的是,现在ton的控制是通过改变VR4的直流电压达到(见图6),这与过去传统方法不同,过去的STR-S6700和STR-M6800系列是靠改变充电电压的斜率而达到改变ton的。

(3)过流保护

这是一个脉冲连着脉冲的过流检测电路。由图5中的波形可见,比较器1起着过流保护作用。只要正比于Id的电压V1峰值超过限值0.73V时,就会强迫振荡器输出反相,使MOSFET关断,ton变小,达到了限制输出电流和输出功率的目的。

STR-F6656

2.3 准谐振运用

上面讨论了纯光耦反馈电路的PRC工作情况,实际的应用电路应包括从变压器驱动绕组D1来的反馈支路(它包括D821,R836,C829,D820等元器件),由于这个支路的存在,使得V1在MOSFET关断期间含有与VDS成比例的电压成份,它叫准谐振信号(见图7)。根据准谐振信号的电平大小可决定该电源是工作在PRC方式还是准谐振方式。

在MOSFET关断期间如果准谐振信号V1处在0.73V与1.45V之间,则比较器1起作用使电源进入PRC方式;如果准谐振信号V1超过1.45V(V1最大值为6.0V),则比较器2起作用使toff降为1.5μs(min)左右,但现时功率管的关断时间不取决于此值,而是比它大得多。事实上只要V1保持大于0.73V,则MOSFET仍然维持关断,什么时候开始

转导通,则由准谐振方式决定。准谐振方式就是使MOSFET在VDS的谐振周期的半周处导通,这样可保证较低的开关电应力和减少开关损耗,为达此目的,需要满足以下二条件:

(1)在漏极和地之间要有一个合适的电容C815、C813存在,由它与初级电感构成LC谐振回路,以便形成漏—源极之间电压VDS的谐振波形;

(2)栅极驱动中要有合适的延迟以保证当准谐振信号V1下降到0.73V以下,MOSFET开始导通时恰好对应于VDS波形的最低处。

2.4 驱动电路,锁定触发器,热保护和过压保护

(1)驱动电路

驱动电路如图8所示。

这是恒压驱动电路,它利用稳压二极管ZD1(8.6V) 来保护恒定的驱动信号幅度。当驱动信号为正脉冲时,Q1导通,通过电阻RG1+RG2对MOSFET激励使之成为软开关。当输入信号为零电平时,Q1截止,Q2导通,MOSFET栅极电荷将经过一个较小的电阻RG1而迅速放电。稳压二极管ZD1的作用是保护MOSFET在截止时不致于被上冲的VDS(500V~600V)通过D—G极间电容耦合到栅极而将管子损坏。

(2)锁定触发器Latch

当电路发生过压或过热时,芯片内有关电路会将锁定触发器置ON,使④脚上电压Vin在10V~16V之间来回摆动。IC间歇性地工作,阻止了电流和电压不正常的升高,直到Vin低于6.5V时,电路完全不起振。此时若要电源再起动,需要关机后再开机才行。

(3)热保护电路 当混合型IC的外壳温度超过140℃时,控制IC中的热保护电路就会起动锁定触发器置ON,由于MOSFET与控制IC装在同一块基板上。所以热保护同样包括MOSFET。 [Page]

(4)过压保护电路

当Vin超过22.0V时,过压保护电路能起动触发锁定器。使Vin在10V~16V之间来回摆动最后会降到6.5V以下,电源完全停止工作,此时要关机后再开机才能重新起动。

过压保护电路同时可以防止次级输出电压VO1过高。例如当控制电路开路或其它原因引起VO1大大升高时,通过变压器耦合,驱动绕组的感应电压相应也会升高,从而使Vin升高。当Vin超过22V时过压保护同样起作用。限制了VO1的再升高,此时的VO1为VO1(OVP)=[Vo1(正常值)/Vin(正常值]×22.5

例如设VO1(正常值)=130V,Vin(正常值)=18V,利用上式即可算出VO1(OVP)=162.5V,这表示当故障发生时由于过压保护起作用,VO1最高不会超过此值。

实验表明,该电源开关噪音干扰较小,无须加入特别的抗干扰措施,便轻易地通过EMC测试。但在稳态的STANDBY状态,其输入功耗稍大些,通过调整ND2,以及加入光耦IC809使电源在STANDBY时工作在间歇脉冲状态,从而减少了输入功耗。最后得出如下实验结果:输入电压VMAINS:(90~264)V

输出电压VO1:139V

输入电压调整率:当VMAINS=90V~264V时,VO1=139V±0.2V

负载变化调整率:当IO1=0.3A~0.6A时,VO1=139V±0.3V

STANDBY输入功耗(230V时):12W

AC/DC转换效率η=85%

开关频率范围:30kHz~110kHz