PWL42C型开关电源是TCL公司前几年自主研发，专为40英寸及以上LCD(液晶彩电)配套的开关电源。该型电源具有结构简单、性能稳定、保护功能完善维修容易等优点。下面具体介绍该型电源的工作原理与常见故障检修方法。该型电源电路主要包括市电输人(含EMC电磁千扰滤波电路)、PFC(功率因数校正)电路PWM(脉冲宽度调制)电路、 主电压+12V、+18V、+24V整流滤波电路、待机电源、待机电源整流滤波电路开/待机控制电路、欠/过压、过流保护电路等。该型电源结构框图与信号流程如图1所示。
1.市电输入与市电整流滤波电路
市电输人与市电整流滤波电路(或称+310V电压形成电路)主要由LF1-LF3、BD1、BD2、C1等元件组成，具体电路见图2中虚线框中电路。
电感L2产生的自感电动势经D2、D2A整流后所得约70V脉动直流电压，与+310V脉动直流电压叠加，经C3滤波后得到稳定的约+380V直流电压，然后送人PWM电路。D1的作用是在电源启动瞬间对电容C3充电，以减小流过L2的电流，避免过高电动势而带来的大电流对电源保险管和电源开关管的冲击。TH1为负温度系数热敏电阻，用以减小电源启动对场效应开关管和整流全桥的过流冲击。
2.PFC电路
PFC电路即功率因数校正电路。该型电源的PFC电路见图2虚线框以外部分，即在市电整流与滤波电容之间加人了一个并联型开关电源。这个电源的主要作用就是把普通开关的阻抗特性由通常的容性变为阻性。
我们由电工学知道，如果一个电路为纯电阻性的话，那么流过这个电路的电流就与输人电压同相位，这样电路功率因数最高，无功损耗最小。在提高效率的同时，电路的抗干扰能力也得到了大幅提高。这是普通CRT彩电开关电源所不能及的。在本电源中，完成这一任务的主要元件是芯片IC1(NCP1653A)，IC1是一款定频(可工作于100kHz/67kHz两种模式，本型电源选择的是100kHz)调宽型升压式PFC芯片。当待机电源输出的+14V电压加至电源端⑧脚后，IC1开始工作，⑦脚对外输出矩形脉冲信号，其宽度由窄变宽，对关管Q1、Q2进行软启动。同时，由市电整流输出的100Hz约+310V电压经R3、R4、R4A、R5降压，C7、C8 滤除杂波后，加至IC1③脚，与④脚送来的电流检测信号，①脚送来的反馈电压信号，一起经内部乘法器处理后去控制⑦脚输出矩形脉冲的宽窄。当负载变重(比如图像变亮声音变大)时，③脚电压会变低，由于输出电流增大，故R7、R7A两端压降增大，即经R6加至IC1④脚的电压升高，⑦脚输出脉冲宽度变宽，输出功率变大，反之控制过程相反，从而使输出的+380V电压稳定。在此过程中，IC1⑦脚输出的脉冲的包络波形与桥堆DB1、DB2整流出来的100Hz脉冲电压波形同相，从而提高桥堆的导通时间，达到功率因数校正目的。当IC1⑦脚输出高电平时，Q1导通->Q2截止->输出管VT1、VT2栅极为高电平->VT1、VT2均导通一储能电感L2中有电流通过，并产生自感电动势，訪向是左正右负。当⑦脚输出低电平时，Q1截止->Q2导通+输出管VT1.VT2栅极为低电平->VT1、VT2均截止->但储能电感L2中电流减小，并产生自感电动势。斯向是左负右正，大小约为70V。显然此感应电动势方向与桥堆DB1DB2整流出来的+310V电压同相位，所以在C3两端得到+380V电压，供PWM电路使用。IC1具有过压、欠压过流过热等保护功能，具体情况将在后面保护电路一节中介绍。
3.PWM电路
PWM电路是该型开关电源的核心部分，由控制芯片IC2(NCP1217)及其外围元件组成，如图3所示，实为一个并联型调宽式关电源。
图3中D4、D5为钳位管，能在VT3VT4截止时，将T2初级绕组. 上端电压钳位于零，下端电压钳位于V-BUS( +380V)。D6.D8也为钳位管，是防止驱动脉冲过高而损坏Q6、Q7。Q6、Q7在VT3、VT4截止时饱和导通，其作用是加速VT3、VT4截止，以减小关断损耗。D7、D9同样为钳位管，其作用是在Q6、Q7饱和导通时，防止Q6、Q7因基极电压过低(过激励)而损坏。
Q3与它周边的ZD1 R12、C12 等元件构成软启动电路。这是因为电源在启动时，输出电压尚未建立，流过光耦器IC3初级(发光二二极管)的电流很小，IC3次级(光敏三极管)的内阻很大。故IC2②脚电位较高，⑤脚输出的脉冲宽度很宽，将会过流烧坏功率管VT3、VT4，因而增加了软启动电路。其原理是:在IC2⑧脚得电的同时，稳压管ZD1也得电，并被齐纳击穿。电流通过zD1、R12对C12充电，在C12充满电荷之前的一段时间内，Q1 处于导通状态， IC2②脚维持低电平，⑤脚输出的脉冲宽度很窄。随着C12极板电荷的增加，Q1逐渐由导通状态转为截止状态，故⑤脚输出的脉冲宽度实际上是由窄逐渐变宽，从而完成软启动。当C12完全充满电荷后，Q1已进人截止状态，电源也进人正式工作状态。
该型电源的稳压电路主要由光.耦器IC3、基准电压比较器IC4(TL431)及其周围元件组成，取样电压来自+12V、+24V，其工作过程如下:当负载变重，导致+12V或+24V电压降低时，流过R33、R33A或R29、R30上的电流减小，即IC4③脚(基准电压端)电压降低->IC4①、②脚内阻变大->流过IC3初级中发光二极管的电流下降->IC3次级中光敏三极管内阻增大->IC2②脚(电压反馈端)电压上升->IC2⑤脚输出脉宽增加一开关管VT3、VT4导通时间延长->对开关变压器T2储能增加->输出电压升。反之，控制过程相反。
4.待机电源电路
加至Q12发射极上的26V电压受开/待机控制电路控制。当开/待机电路接收到开机指令后，Q12 导通，26V电压经三端稳压器U(LM7815)后变为15V电压，经D27、D28输出约+14V左右的vCC-PFC和vCC-PWM，为PFC和PWM电路提供工作电源。当接收到待机指令后，Q12截止，无+14V输出，但+5VSB仍有输出，整个机器处于待机状态。电源板输出通过两个插座CN11、CN12与主板、背光板相连接，脚号功能见图5左下角。
开/待机控制电路见图5中虚线框中电路。当发出开机指令后，主板送来的开机高电平将通过R42、R45加至控制管Q11基极，并使之导通->光耦器IC5A (发光二极管)中有电流通过->IC5B(光敏三极管)内阻减小->Q12因基极电位降低而导通(这部分电路见图4)->对外输出约->14V电压->主电源启动，对外输出+12V、+18V、+24V主电压+机器进人工作状态。当机器接到待机指令后，主板送来的待机低电平将到达二极管D18负极->D18导通->Q9因基极低电平而导通-D15、D16截止- +Q10因基极为低电平而截止->Q11截止->IC5A截止->IC5B内阻增大->Q12因基极电位升高而截止->对外输出的约+14V电压被关断主电源停止工作->机器处于待机状态。
6.保护电路
本型开关电源主要包括PFC电路保护和PWM电路保护两部分(PFC电路保护见图2虚线框以外部分)。
(1)PFC电路保护
1)市电输人过压保护
当市电输入电压过高时，桥堆DB1DB2整流输出的电压升高，即通过R3.R4、R4A加至IC1③脚电压必升高。同时流过电流取样电阻R7R7A电流也增大，也就是经R6注入IC1④脚电流也增大，当流人③脚与流人④脚电流在内部乘法器的乘积大于3nA2时，IC1内部保护电路动作，⑦脚无输出，整机处于待机状态。这也可以理解成电源过功率输出保护。
2)市电输入欠压保护
当市电输入电压过低时，由于电视机是恒功率负载，所以流过桥堆DB1 DB2的电流必增大，也就是流过取样电阻R7 R7A的电流必增大，导致经R6加至IC1④脚的电流增大，当电流大于200mA时，IC1内部过流保护电路动作，IC1⑦脚无输出，整机处于待机状态。
3)PFC输出过流保护
当负载过重或短路时，流过开关管VT1、VT2的电流必增大，也就是流过电阻R7 R7A电流必增大，经R6加至IC1④脚的电流增大，当电流大于200mA时，IC1内部过流保护电路动作，IC1⑦脚无输出，整机处于待机状态。
4)IC1电源过压保护
IC1⑧脚为芯片电源端，工作电压范围为8.75V~18V。当该脚电压大于18.75V时，IC1内部过压保护电路动作，⑦脚无输出，保护开关管免于损坏。
5)IC1过热保护
IC1内部设有过热保护电路，当芯片内部温度达到150°C时，内部过热保护电路动作，IC1⑦脚无输出，当温度降至120°C时，过热保护电路解除保护，⑦脚重新恢复输出。
(2)PWM电路保护
PWM电路保护电路见图5虚线框以外部分。
1)欠压保护
在正常工作时，稳压管ZD2被齐纳击穿，控制管Q8处于饱和导通状态，因此集电极电位较低，二极管D15、D16截止->Q10截止。在此条件下，由主板送来的开机高电平经R42、R45送至Q11基极，使Q11饱和导通->光耦器IC5A (发光二极管)有电流通过IC5B(光敏三极管)内阻减小控制管Q12基极电位降低，并使之饱和导通-发射极约26V电压加至三端稳压器U (LM7815) 输人端经D27、D28分别对PFC和PWM电路提供约+14V电压->主电源正常工作->得到+12V、+18V、+24V电压。当+12V.+18V、+24V中任一-路欠压时一+Q8截止一其集电极电压升至+5V-D15、D16导通-+Q10导通-Q10集电极(即R45.上端)电位降至03V左右+Q11截止光耦器IC5截止-控制管Q12截止- +关断PFC和PWM电路所需+14V电源一主电源停止工作处于待机状态。2 )过压保护电源正常输出时，稳压管ZD3~ZD5均截止。当电源输出的+12V、+18V、+24V中任一路过压时，就会击穿ZD3~ZD5中某一只，使C36正极为高电平(C36起延迟作用，以防止瞬时过压而误保护)->经R46使Q10导通->Q11截止->光耦器IC5截止->Q12截止->主电源无输出，处于待机状态。
3)过流保护
在正常情况下，三个电压比较器的同相输人端电压为0V ，而反相输人端电平由以下三路电压决定:一是基准电压比较器IC9(TL431)提供的+2.5V，二是各路分压电阻R57、R58、R60、R61、R65、R66的分压值，三是各过流取样点送来的电平。在电源正常输出情况下，三个电压比较器反相输人端均为高电平，故各电压比较器输出端(即lM339的14、①、②脚)输出低电平，二极管D21、D19、D20截止，电源正常输出。当+12V、+18V、+24V之中某一路输出过流时，就会使该路过流取样点的电位为负值，造成该路电压比较器的反相输人端电位低于oV，导致该路电压比较器输出端输出高电平，进而使与这路输出端相连的二极管导通->经R46使Q10导通->Q11截止->光耦器IC5截止->Q12截止->电源无输出。
二、 常见故障检修
故障现象1:电源无+12V、+18V、+24V输出。分析检修电源无输出，首先检查桥堆DB1 DB2是否有约+310V脉动直流电压输出。如果没有，应检查输人电路;若+310V电压正常，就应查待机电源是否有+5VSB电压输出，假若没有，说明待机电源有问题:这时应查IC6⑤脚是否有约+300V电压，如果没有，应查D22、D23、R75A~R75E。若IC6⑤脚电压正常，在确认R73、D25、C54、D29、C60等元件正常的情况下，怀疑IC6损坏:为为便检修，特附上IC6引脚璀与在路实测数据，见表1。
如果待机电源各路输出正常，则很可能是PWM电路有问题。应先查开关管VT3的D极是否有+380V电压，若没有，说明L2、D2、D2A、TH1、C3之中有元件损坏。如果+380V电压正常，在IC2⑥脚+14V电压正常的情况下，可用示波器测量IC2⑤脚是否有脉冲波形输出，也可用万用表在路检测IC2各脚电压、电阻值(正常见表2)来确认IC2是否正常。如果⑤脚没有输出波形或引脚电压异常，在外围元件无故障的前提下，可认定IC2损坏。
故障现象2:电源带负载能力下降。分析检修:电源空载时，+12V、+18V、+24V等电压正常，但接上负载后各路电压下降且波动。这种情况应先查C3两端+380V电压是否正常，如果偏低，在C3正常的前提下则是PFC电路有故障。在确认PFC电路+310V、+14V供电电压正常的情况下，应重点检查控制芯片IC1和驱动及输出级元件。IC1各引脚功能与在路实测数据见表3。
故障现象3:不能待机。分析检修:检修时，可先按下遥控器待机键，测量D18的负极是否为低电平。若不是，则说明主板上的待机信号并未传至开关电源，应作循迹法检查。如果D18的负极为低电平，可再查Q9e极是否为低电平，如果不是，说明D18至Q9(含Q9 )之间电路有问题。若Q9e极是低电平，应接着查Q11 c极是否为高电平。不然，说明Q9~Q11 (含Q11)之间电路有元件损坏。
若Q11 c极是高电平，再测输出控制管Q12b极是否为高电平。若不为高电平，说明光耦器IC5击穿损坏。如果测得Q12b极是高电平，但c极仍有电压输出，则表明Q12 c、e极击穿。维修实践表明，Q12c、e极击穿损坏是导致不能待机的常见原因。
三 、故障检修实例
例1:电源无+12V、+18V、+24V电压输出。分析检修:经查，待机电源也没有+5VSB电压输出，因而考虑输入电路有问题。接下来检查发现市电输入保险管已熔断，显然电源存在短路故障，最后查出+380V滤波电容C3( 330uF/450V )击穿。更换后试机，故障排除。
例2:故障现象同上。分析检修:查待机电源输出的+5VSB电压、市电整流输出的+310V电压均正常。再查PFC电路输出的电压(正常值为+380V)还不足+310V，这说明PFC电路不正常。接下来查PFC和PWM电路所需的+14V电压均为0V。显然，PFC 和PWM电路因失电均未工作。由于待机电源输出的+5VSB电压正常，但同样来自待机电源的+14V电压却为0V，这表明故障在+14V电源形成或输出控制电路中。测输出控制管Q12e极发现+26V电压正常，但c极却无输出，说明故障的确在输出控制电路。测Q12 b极为高电平，再查输出控制光耦器IC5的控制管Q11 b极是高电平，c极已为低电平，据此说明控制信号已到达IC5。测IC5③、④脚(光敏三极管的c、e极)电阻，发现不足5kΩ，显然不正常，按电路分析故障只能是.R68(4.7kΩ)开路!经查果然如此。用-只1/16W金属膜电阻剪去两端引脚，代替贴片电阻R68后试机，故障排除。
例3:故障现象同上。分析检修:查待机+5VSB电压、市电整流后+310V电压正常，但PFC电路输出端电压只有+310V左右，这说明PFC电路未工作。接下来进-步查得供PFC、PWM电路使用的+14V电压为oV，由于+5V输出正常，说明待机电源正常，故障应在保护或开/待机控制电路。接下来查得控制管Q11 b极为低电平，其c极为高电平，表明开机控制信号未到达Q11。查开机高电平已到达D18负极，且高电平传输电阻R42正常，但R42左端却为低电平，看来只能是Q10已导通。测Q10 b极并非高电平，因而确定Q10已击穿损坏，换新后试机，+14V恢复输出，故障排除。
例4:电源带负载能力差。分析检修:查+12V、+18V、+24V电压均有所降低，且波动。测PFC电路C3两端电压还不足+310V，查PFC电路+14V工作电压、+310V取样输人电压均正常。用手触摸功率开关管VT1 VT2，发现根本没有温升，说明PFC电路未工作。接下来检查发现控制芯片IC1⑦脚无脉冲波形输出， IC1⑧脚供电端有正常+14V电压。据此分析，不是IC1周边元件有问题，就是IC1本身损坏。本着先易后难的原则，首先对IC1外围元件进行检查，结果发现IC1②脚外接软启动电容C6(0.1uF)已严重漏电。更换后试机，C3两端+380V电压恢复正常，带负载能力差故障也同时消失。
例5:不能待机。分析检修:按遥控器待机键后机器照常工作。经检查，低电平待机信号已送至待机控制电路，进一步检查还发现，在待机状态下开/待机控制管Q12的b极已是高电平，但c极却仍有输出。显然，Q12 c、e 极有可能击穿。经检测的确如此。Q12(A1666 )为贴片元件，功率较小。试用功率稍大的同尺寸贴片三极管2SA1881代换后开机，故障排除。
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