接修一台夏普LCD-52LX545A型液晶电视,上电后三无,面板指示灯也不亮。开盖,查电源保险丝未断,目测瓷片电容C18已开裂( 1000pF/1kV)。C18并联在开关管Q3的D、S极间,其作用是吸收开关管截止时产生的尖峰脉冲。接着检查,发现大面积元件损坏。为了便于检修,特实绘出开关电源电路,如图1所示。
该机没有副电源。上电后,市电经桥堆整流、C23滤波形成300V直流电压,该电压经R13~RI5 给UI(FAN7602C)的⑧脚供电。U1内部恒流源给⑥脚外接电容C50充电,当⑥脚电压达到芯片的启动电压12V后,U1的⑤脚输出驱动脉冲,Q3工作于开/关状态,开关变压器辅助绕组感应电压经D6整流C20滤波及Q13、Q1稳压后供给U1的⑥脚,以代替启动供电。
二次开机后,光耦U2导通,Q2因基极得到偏置电压而导通,PFC电路控制芯片FAN7530 (U4)的⑧脚(VCC)得电开始工作,C23两端电压升高到390V。该机背光电路供电直接取自C23两端。经全面检查,发现如下元件损坏:U1、U4、Q1、Q2、Q3、ZD2、ZD4、D4、R12、R13、R16、R37、和C18。分析认为大面积烧坏元件的原因如下:由于C18击穿后,Q3被反峰高压击穿,300V (待机时)或390V(开机时)电压通过击穿的Q3,把R37烧坏,由此使R12承受高压也烧坏,且把驱动脉冲部分的R16、R13和D4烧坏,U1的③、⑤脚同时输入高压而瞬间烧坏,并连带把给芯片供电的Q1、Q2、ZD4、ZD2也一起烧坏。由于本机R37功率较小,在大电流冲击下瞬间烧断,所以电源的保险丝还未熔断。
更换上述损坏的元件时遇到两个问题:一是R12烧糊,看不清阻值。R12(阻值为1k,但有的电源芯片此电阻阻值在10k~2k都有)的作用是把Q3流过R37两端的电压送给U1的③脚[该脚是电流检测(CS)和稳压反馈(FB)双功能脚],芯片根据③脚电压来调节输出的驱动脉冲。
当该脚电压达到0.95V时,芯片进入过流保护状态。查看该芯片的典型应用电路,结合稳压光耦U3的③脚出也接在U1的③脚上这一特点,判断R12的阻值不能过大或过小,否则将影响稳压反馈信号,甚至失去稳压作用。权衡之后,R12取值为5k。第二个问题是不知道ZD2和ZD4的稳压值,原件上只有“WK"字样。查资料得知U1和U2的VCC电压范围分别为12V~19V、8.5V~20V,据此ZD2和ZD4的稳压值取13V~15V较合适。
将上述损坏的元件全部换新后,为谨慎起见,先不装Q3及U4,在220V交流电源中串联一只100W/220V的灯泡。上电后测U1的⑥脚电压为6V,明显偏低;再测⑧脚电压为290V ,说明启动电压已有,但达不到工作要求。U1的①脚通过D15、R85~R87检测市电电压,当市电电压太低,该脚电压小于2V时,U1不会工作。实测U1的①脚电压为5V,正常。
有的电源芯片上电时先短暂地发出一个驱动脉冲(⑤脚),只有此时检测到CS脚(③脚)有反馈信号,且在正常范围内,芯片才会进入正常工作状态,否则会进入保护锁定状态不工作。用示波器监测U1的⑤脚,上电时发现有-个脉冲一闪而过;若用指针式万用表直流10V挡测量,上电时表针会微微摆抖。装上Q3.上电,100W灯泡发出亮光。断电检测,Q3击穿。由于有100W灯泡限流,其他元件没不装Q3上电,再次测U1的⑤脚驱动脉冲波形,发现脉冲宽度很宽,难道新换上的芯片有问题,更换U1后上电再测,⑤脚输出高频方波,用指针表10V直流挡测有2.5V波动电压。装上Q3上电,测次级整流二极管D10输出电压为7.8V,由此看来第一块芯片确有问题,引起Q3击穿。
接下来装上U4上电(断开Q5的D极),测U4的⑦脚输出一串频率较低的方波,用指针式万用表测量有2V的波动电压,凭经验判断这应属正常。由于PFC电路启动电流很大,前面所串的100W限流灯泡必须撤掉,否则电路无法工作。接上Q5的D极,再把输入电压调为AC150V,,上电后“啪”一声响,Q3又烧了,其他元件正常,U1的⑤脚输出脉冲也正常:再次接上100W灯泡,U4的⑧脚(vCC)供电,更换Q3后上电,D10输出7.8V电压。刚才上电时不是瞬间爆管的,约有2s的延时,这2s应该是主板.上电完成自检并发出开机指令(PFC电路工作)所需时间。也就是说,上电时电源输出是正常的,Q3是PFC电路工作后烧坏的,难道是新换上的Q3(10N60 )耐压不够?仔细观察刚才烧坏的管子,发现其背面塑封材料崩了一小块(如图2所示),露出了里面的金属,再看散热片对应位置有个黑点,这时恍然大悟:固定Q3的散热片是接地的,而该管的塑封材料有缺陷,在PFC电路没有工作前,塑封材料尚能承受300V电压;二次开机后,在390V电压下击穿(这都是直流供电电压,开关脉冲的幅度还要高许多,以前修CRT彩电时也遇到过行管塑封材料有缺陷,工作时击穿的情况)。
更换Q3并恢复U4供电后试机,故障排除。维修开关电源时屡爆开关管是比较麻烦的,尤其是瞬间爆管,这时在交流电源供电中串入一只100W灯泡进行限流,可有效防止爆管。在本例中,为何串入100W灯泡还是爆管了呢?按理说100W灯泡最大电流只有不到0.5A,为何最大允许电流达10A的开关管会爆呢?这是由于前面供电有个高压大容量滤波电容(C23), 工作时,C23两端有300V~390V电压。如果控制电路有问题,引起开关管工作不正常,C23中储存的能量瞬间释放,会形成强大的瞬间电流,开关管爆管在所难免。为了安全起见,可临时将此电容换成容量不超过10uF的电解电容,这样爆管的几率将大大减小。不过要注意,由于供电电源被限流,此时电源不能带较重的负载。
在维修PFC电路时,串入100W灯泡后电路是无法启动的,甚至会引起爆管,这是因为大部分PFC控制芯片在启动时会发出一个低频方波脉冲(⑦脚),有的甚至就是-一个直流的高电平信号,要让开关管工作,只有芯片的CS脚(④脚)检测到电流信号后,PFC电路才能进入正常工作状态。如果串入100W灯泡限流,通过开关管的电流很小,CS脚接收不到合适的反馈信号,PFC芯片会一直 发低频率驱动脉冲,开关管持续导通,由于PFC电感器的直流电阻极小,致使电路处于低频短路状态或持续短路状态下,同时整个PFC电路工作状态异常,且易烧坏PFC开关管。
检修PFC电路时为防止爆管,可以把开关管的电流检测电阻的阻值增大到原来的8~10倍,这样启动电流可以大大减小,即使串入100W灯泡限流仍然能正常启动。当然,此时的PFC电压输出端不能加过重的负载,否则无法正常工作。须注意的是,100W/220V灯泡正常工作时的电阻约为4902,但冷态时只有3502 ( 室温13C时),即串入该灯泡后,上电瞬时对电路有较大的冲击作用。在检修空载的电源电路时,建议串入602~1002电阻,可以减少大面积损坏元件的可能性。前面的检修中,在开关管塑封材料击穿时,为何仅自身击穿而无其他元件损坏呢?一是笔者用调压器将输入电压降到AC150V,并且调压器后面还有一个隔离变压器,电源内阻较大;二是开关管的D极和散热片地之间打火,并没有过大电流通过R37(因此U1的③脚没受损);三是该开关管的G.D极间未击穿,所以U1的⑤脚外的驱动电路无大电流冲击。
另外,本电路辅助电源为何采用三级稳压?修复后实测,待机时电源板输出电压为7.8V,D6 负端电压为11V,此时ZD8(贴片标注“WN"字样,实测稳压值为23V).ZD4都处于截止状态,Q13.Q1导通,U1的⑥脚电压约为10.5V;当电源板联机并开机后,D10输出电压,上升到12.5V,D6负极电压上升到26V, 此时ZD8导通,使Q13输出约22.5V电压,再经ZD4和Q1稳压成13V,供给U1。由于辅助电源在待机和开机时的电压变化很大,用两级稳压可以分散功耗和提高可靠性。Q2主要作用是控制PFC电路是否工作,因为ZD2和ZD4稳压值相同,正常工作时,ZD2并不导通,只有当Q1击穿时,ZD2和Q2才起稳压作用,防止U4过压损坏。U1的⑥脚工作电压范围为12V~19V,但在电源空载时该脚供电只有10.5V, 为何芯片仍能正常工作呢?这里牵涉到一个回差概念,上电时该芯片⑥脚电压要上升到12V才能工作,启动后,其供电电压只有降到8V时,芯片才会停止工作。
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