一、常用PWM开关电源芯片介绍
PWM全称为Pule Wide Modem,即脉宽调制,现在我们使用的显示器、电视机、打印机、主机都使用的PWM控制电路,同时随着技术的发展,开关电源也越来越节能环保,已经由原来的空载5W左右的功耗降到了TEA1507的不足1W的功耗,工作频率也由CRT时代的60kHz左右,到液晶的200kHz左右和液晶屏供电的1.2MHzo随着开关电源的振荡频率的升高,变压器磁芯片的体积越来越小。
在夏天到来之时因为液晶显示器内部温度过高和雷击等事件多发,液晶电源很容易出现故障,表现为不加电不开机。虽然现在液晶显示器使用的开关电源都高度集成和节能环保,待机功耗小于1W,电路也相对于UC3842简单得多,但由于缺乏相关的维修资料,大家在维修时仍然有一定的难度。所以今天在这里给大家详细介绍一下液晶显示器常见PWM电源管理芯片的常见故障和电路工作原理。
因为液晶显示器的功率通常小于70W,所以液晶显示器的电源相对于液晶电视就简单多了,因为省却了PFC功率因数校正电路,只有开关电源电路。同时随着集成电路技术的迅速发展,PWM与电源管一体的电源模块也越来越多地被应用,此类IC外围元件很少,维修起来更加简单。
1.NP203D6
NP203D6的全称是1200NP203D6,该IC常见的为sOIC-8封装,电路设计多使用贴片元件设计。203D6 内置固定工作频率40kHz、60kHz、100kHz,具备负载短路解除自启动功能,DRV端最大推动电流250mA.其引脚排列如图1所示,工作参数如表1所示,应用电路如图2所示。
(1)保护电路
1)雷击过压保护电路
VAR101和F101组成过压保护电路,当有过高市电电压输入时或者雷击时,VAR101会在极短时间内导通,大电流通过F101 ,致使F101在短时间内熔断,避免后级电路遭受高压损坏。
2)EMI抗干扰电路CX101和F101组成滤波器,可以防止市电网中杂波千扰进入电源,同时也防止开关电源自身产生的多次谐波窜人电网中。
RO1、R02、R03是CX101的泄放电阻,在断开市电时,可以在短时间内将CX101所充的电荷释放掉,避免意外触电伤人。
3)防浪涌电路
TH102起防浪涌作用,在不加电时TH102有8~150的电阻,在加电瞬间因为TH102电阻的存在,会把对电容C101的充电电流限制在-定范围内,避免损坏保险F101和桥块BD101。
4)过压保护电路
ZD101、R122、R123和Q102组成过压保护电路,当电路正常时,电容C109两端的电压在12V左右,ZD101不导通,R122和R123没有电流通过,Q102不工作。这时D103左侧电压为12V,右侧电压为2V左右,D103不工作,IC101(203D6)正常工作。
当电路出现异常时,电容C109两端的电压超过15V时,ZD101击穿导通,R122和R123有电流通过,当R123两端的压降超过0.65V时,Q102导通,D103左侧电压被拉低到0.3V左右,D103导通,IC101第②脚电压也被拉低到0.8V左右,IC101停止工作,从而实现过压保护。
5)欠压保护电路
当VCC端电压低于7.8V时,IC停止工作。
6)过流保护电路
R117、R118组成过流保护电路,R118是过流检测电阻,该电阻一般取值0.1~0.68Ω,功率3W。该电阻绝对不可以使用0Ω电路代换,尽管我们使用万用表测量时阻值接近当开关电源正常工作时,R118上的压降会通过R117耦合到IC101的第③脚CS端,以实现峰值检测作用,防止电源开关管Q101导通时间过长而损坏。
当开关电源负载过重或电源次级短路时,电源开关管导通时间增加,流过R118的电流也迅速增大,当该电压大于1V时,IC101立即保护,停止第⑤脚输出PWM脉冲。
R117起隔离作用,防止R118上的意外杂波脉冲耦合到IC101第③脚,导致电源意外保护。R117 的取值一般为1kA,该电压不能过大也不能过小,要求比较严格。
(2)启动电路
AC220V市电经BD1010全桥整流后,在电容C010滤波后产生310V左右的直流电压。要注意该电压如果低于280V,开关电容就容易发出叫声,同时电源管发热量大大增加,很容易过热烧毁。R106、R107组成启动电阻,310V直流电压在IC101的⑧脚产生300V左右的电压,R106 R107主要起保护和限流作用,用来控制IC对C109的充电电流大小。当IC101第⑧脚加上300V电压后,IC内部的充电电路就会启动,开始对第⑥脚外接的C109进行充电。当C109的电压充到12V时,IC101开始启动工作。只要开关电源开始工作,反馈绕组N3就会有电压输出,继续为C109提供充电。这时IC101内部的充电电路就会被断开,R106、R107也将再无电流通过,所以可起到节能降耗作用。因为在轻载和正常工作时,启动电阻不再耗电,所以此类IC的待机功耗可低于1W。
(3)消峰电路
R104、C103、D106组成消峰电路。在电源开关管导通时,电流从N1中流过,由小慢慢变大,此时是电能转变为磁能。注意,当变压器的磁通量饱和时,电流将不再增加,这时阻碍电流的只有变压器初级绕组的电阻,不再有磁阻。所以在设计开关电源时要尽可能避免开关变压器进入磁饱和状态。
在电源管截止期间,变压器初级绕组中的电流不能立即停止,这时D106导通,绕组N1中的电流对C103充电。因为N1的电流继续流动,不会产生反峰高压而击穿电源关管,起保护电源开关管的作用。
在电源开关管再次进入导通状态时,电容C103在反峰期间所充的电容经过R104释放,电能转化为热能而消耗掉,为再次反峰期间充电做准备。
如果电阻R104变质,或者C103容量变小,那么在反峰期间消峰电路就不能完成初级绕组N1的电流回路,这时就会产生反峰高压,就有可能击穿损坏电源开关管。如果C013击穿损坏,则在反峰时,因为D106导通,会直接导致初级绕组短路,而使初级绕组N1在电源开关管导通期间所充的能量迅速转化为热能,开关电源无法正常工作,同时开关变压器也会发出轻微的“嗒嗒声。
(4)推动电路
203D6第⑤脚外的D104、R114组成电源开关管Q101的推动电路,R114是推动电阻,该电阻一般取值为22Ω~100Ω,具体取值与电源开关管有关。
电阻R116为钳位电阻,该电阻取值一般为10kΩ左右,主要起在电源管截止期间,电阻R116把电源管G极的电压拉低为低电平,防止在截止期间意外千扰而导通。R119、C106构成抗千扰电路。
(5)供电电路
当市电接人时,C101两端310V的电压经R106、R107加到iC101 ( 203D6 )的第⑧脚,第⑧脚的电压一般在300V左右。R106 R107起限流作用,防止加电瞬间电流过大损坏IC。
第⑧脚加有300V电压后,通过IC内部的充电电流,开始对第⑥脚外的电容C109充电。当C109两端的电压超过12V时,fC101开始启动工作,第⑤脚输出方波,开关变压器开始工作。
当变压器初级绕组N1有电流通过时,因为N1和N3都绕在一个磁芯上,这时N3的同名端也会产生相应的电压,该电压由D105整流后对C109充电,从而完成对IC101的持续供电。
当IC101正常工作后,C109的电压维持在12V左右,IC101内部的充电电路停止工作,R106、R107无电流通过,起到环保节能降耗作用。也就是说在开关电源正常工作期间R106 R107不工作,只有在开关电源启动期间,R106和R107有电流通过。
(6)反馈电路
IC102和C102连接在IC101的第②脚,构成反馈电路。通过IC102的隔离和耦合,把次级电压的变化和负载的变化传递到初级,耦合到IC101的第②脚,相应改变第⑤脚输出PWM方波的宽窄,起到稳定和调整电压的作用。
C102的有两个作用,在开关电源正常工作时,C102起抗千扰作用,滤波电路中的干扰杂波,防止干扰电源正常工作。在开关电源加电瞬间,C102起缓启动作用。因为加电瞬间,光耦还没有工作,第②脚的电压对C102充电,起维持IC101正常工作,防止第②脚电压过高或过低而保护停止工作。
(7)代换型号
NP203D6、203D6和DAP8A、ID7575、P1337 (AIGO)、LAAF1001等都诃以直接代换。同时203D6和1200AP40、1200AP60、 1203AP40、1203AP60等也可以代换,只是封装型式不一样,安装起来有点麻烦。LD7575PS代换203D6时,需要将原来PCB板上第①脚的电阻换成100k ,电容去除。
2.SG6841
SG6841的外围电路简单,在实际应用中范围非常广,早期的机器使用SG6841的DIP8封装,新上市的机器使用sOIC8封装的比较多,同时市面上液晶常用的PWM IC虽然型号不是SG6841 ,但其内核也是sG6841,如OB2268、OB2269等。SG6841工作市电电压范围为90V~264V,可编程工作频率,最低启动电流30uA,最低工作电流3mA,可实现逐脉冲电流控制,防止过流损坏电源管。同时GATE端输出电流可达500mA,最大输出电压被限制在18V ,不会造成电源长时间导通。引脚排列图如图3所示,工作参数如表2所示,应用电路如图4所示。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
抗干扰电路由C901、C902、c903和L902组成,可滤除来自220V市电的各种杂波干扰,同时也可以防止开关电源自身产生的杂波窜人市电电路。R901 R902为电容C903的泄放电阻,在断电时,积聚在c903的电压会通过电阻R901和R902释放掉,防止电击伤人。该机没有安装防雷击保护电路,在遇到雷击时会直接损坏电源管Q903和IC901及其他相关元件。
2)过压保护电路
该机的过压保护电路由ZD901和Q902组成,当c906两端的电压超过ZD901的击穿电压时,Q902就会导通,就会把IC901第④脚的电压直接拉低,使IC901停振而停止工作。
3)欠压保护电路
sG6841内部设置电压检测装置vOL功能,当vCC端电压低于10V时,IC会自动关闭,停止第⑧脚的PWM方波输出,从而保护电源管和IC避免损坏。
4)过流保护电路
过流保护电路比较简单,是由IC自身功能实现的,由Q903的S极通过电阻R917接地,当该电阻的电压大于1V时,IC901停止工作,起到过流保护功能。
注意:SG6841的过流检测电阻与IC的CS端没有使用耦合电阻,而是直接连接。
电容c911的作用是抗干扰,用于吸收意外脉冲,防止意外电磁脉冲干扰造成电源保护而停止工作。R906、R907、R917同时构成串联电路,因为R906、R907高阻,使得310V电压在R917上的分压很低,该电压主要是为保护动作提供起始电压,类似三极管的工作点电压,这样可以较小的过流检测电阻,提供更大的瞬间功率。
(2)启动电路
R904、R905是启动电阻,310V的高压,经过R904、R905的限流和分压后,在SG6841的第③脚产生大约25V左右的电压,该电压会通过IC内部的充电电路对第⑦脚的电容c906充电。当C906两端的电压大于14V时,IC开始启动工作,IC第⑧脚输出PWM脉冲,开关电源开始工作。因为SG6841最小启动电流为30puA,所以R904和R905的阻值可使用1.5mA/0.25W的电阻,第⑦脚的电容大于10uF/25V即可满足sG6841的启动。启动电阻阻值越大,消耗和功耗也越小,相对来说也越节能。开关电源正常工作后,反馈绕组N3的脉冲经D902整流后,再经C906滤波,为SG6841提供持续的工作电压。
需要注意的是,uC3842的启动电阻是78k~150k,而SG7841的启动电阻是860k~1M, 203D6的启动电阻则非常小,只有20k左右。
(3)消峰电路
R903、C905、D901构成消尖峰电路,用于维持在电源开关管截止期.间初级绕组N1中的电流继续流动,防止产生反峰高压,意外击穿电源开关管。D901的耐压应大于600V,R103的阻值与C904的容量相对应,R103应使用2W以上的电阻。
(4)推动电路
sG6841因为设计更加合理,不再使用泄放二极管,只使用一只耦合电阻R915(100Ω)就可以了。电阻R916仍然是钳位电阻,起在电源开关管截止期间,把Q903的G极电位拉低到0电位,防止意外干扰使电源开关管导通。
(5)供电电路
R907、D902、C906构成SG6841的供电电路,为sG6841的持续稳定工作提供电源。sG6841正常工作时第⑦脚的电压在17V左右。
(6)反馈电路
sG6841的反馈电路设计非常简单,在热地端,只使用了一只缓启动电容c910,直接与光耦的③、④脚相连。SG6841由IC内部向外输出电压信号,该电压信号的变化是由光耦内的光敏三极管的电阻变化决定,从而实现对次级电压的变化提供反馈而改变第⑧脚输出的脉宽比,进而相应地改变次级输出电压的高低。
(7)代换
代换型号:SG6841与SG5841、SG6842、OB2268、OB2269 DAP02可以互相代换。SG6841也可以使用LD7552进行代换,代换时第⑤脚可以空缺不用。
3.FAN7601
FAN7601的引脚排列与UC3842非常相近,只有第①脚不同,uC3842的第①脚是反相输入,而FAN7601的第①脚是300V输入端。在电路设计上, FAN7601的最大工作电流为4mA,工作频率可达到300kHz,具有关机期间的突发工作模式,FAN7601的外围元件比3842少多了,所以更节能更环保。引脚排列图如图5所示,工作参数如表3所示,应用电路如图6所示(爱国者LC-F725开关电源电路图)。
(1)保护电路
1)抗千扰电路
CX101、CX102、L101组成EMI抗干扰电路,来自市电电网的干扰杂波不能通过滤波器干扰电源和其他电路正常工作。同时来自开关电源本身的多次谐波也无法通过电线传播干扰市电网络。R101为泄放电阻,在断电期间,CX101和cX102 电容所存储的电荷会在短时间内通过R101泄放,避免人手接触到电源线插头座时有触电危险。
2)过压保护电路
FAN7601自身具备过压保护功能,当第⑦脚输入电压大于19V时,IC将停止工作。
3)欠压保护电路
当第⑦脚输入电压低于8V时,IC也会停止工作,防止开关电源长时间导通过热而损坏。
4)过流保护电路
该机的过流保护电路也比较简单,使用R110做电流检测电阻,通过R111耦合后,传输到FAN7601的第②脚。R111 也叫做隔离电阻,阻值一般取 1k。R110的取值与开关电源的功率大小有关,电源功率越大,R110的取值越小。FAN7601的第②脚有两个作用,该脚不但是过流检测的输入脚,同时也是反馈次级电压和负载变化的信号输人脚。
5)防浪涌电路
TH101为缓启动电阻,该电阻为NTC电阻,在不加电时该电阻的阻值为8Ω或15Ω,加电后电阻变为零,能够起在加电瞬间,避免过大电流冲击损坏保险或桥块。
对于一些显示器使用较长时间后,因为元器件老化,开机瞬间电流“过大,就会经常损坏保险。对于这种情况,可以把保险由原来的3.15A加大到5A,如果仍然烧保险,就不能再加大保险了,而应该增加缓启动电阻,否则再加大保险,就可以损坏桥块。
(2)启动电路
FAN7601第①脚直接接300V端,电阻R102为保险电阻,防止开机瞬间电阻过大损坏IC。同时FAN7601内置软启动功能,在防止在刚加电瞬间,电路不稳意外烧坏(3)消峰电路C102、R103、D101、C108组成消尖峰电路。
(4)推动电路
FAN7601的推动电路与UC3842和203D6的相似,使用的正半波耦合电阻和负半滤泄放二极管的方式。电阻R105为推动耦合电阻,其取值一般在20-150Ω之间,具体取值大小与电源管的型号和VGS有关。
电阻R106和D103组成负半波泄放电阻,当第⑧脚停止输出方波时,此时电源开关管Q101的GS端充有VGS的电压,由于RGS阻值非常大,为兆Ω级。该电压的存在会导致电源开关管继续导通,而不能及时关闭,从而有可能造成Q101长时间导通过热而击穿损坏。所以当负半波时,VGS电压通过D103和电阻R106迅速泄放,R106的取值一般比较小, 10Ω左右。
同时电阻R108也是电源管G
极的钳位电阻,该电阻也起在电源开关管半闭期间对VGS电压进行泄放,同时也可防止在关闭期间千扰杂波或意外脉冲导致电源开关管导通,所以该电阻也起下拉作用,把G极的电压拉至低电平。
(5)自供电电路
R104、D102、C107组成FAN7601的供电电路,当开关电源启动后,IC就关闭第①脚的充电电路,由c107完成FAN7601持续工作的电源。
(6)反馈电路
同时C107的电压也向IC102的C极供电,次级电压和负载的变化,通过光耦实现对C105两端的电压进行调制,从而改变FAN7601第②脚的电压,以实现稳定次级电压变化的目的。
(7)代换
代换型号:该芯片与UC3843只有第一脚不同,所以在没有相应的芯片时,可以考虑使用UC3843来进行代换,只是第一脚的电路要做适当改动。
4.LD7575PS
LD7575PS可用于500V的高压电路中,IC具备电流管理模式,具备欠压保护功能,防止市电电压过低时烧毁电源管。同时还具备过压保护功能,过载保护,内置倾斜脉冲补偿功能,电源管G极驱动电流可达500mA。引脚排列图如图7所示,工作参数如表4所示,应用电路如图8所示(EMCFV926W电路图)。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
NF201 NF202、CY201、CY202组成抗干扰电路,来自市电的各种杂波会因为上述EMI抗干扰元件的存在不会窜入后级电路,同时开关电源自身产生的各种多次谐波也不会窜人市电网络干扰其他家用电器。
R201 R202、R203组成泄放电路,用以泄放CY201、CY202在电源工作时存储的电荷,避免在拔下电源时意外电人。
2)过压保护电路
F201和VDR201组成过压保护电路,当市电电压异常升高时,VDR201会在极短的时间内导通,形成大的电流,使保险F201立即熔断,从而避免高电压窜人后级电路带来更大面积的元件损坏。ZD201、Q202、Q203 、D202同样组成过压保护电路,是防止次级输出电压异常而设置的,当反馈电路出现异常时,次级输出的各路电压会异常升高,同样N4输出的电压也会升高,当达到保护电压点时,ZD201会击穿导通,导致Q202启动工作,把D202的负极电压由12V拉低至0.6V。而此时,IC201第②脚的电压在工作时为2.2V左右,D202的正极电压高于负极电压1.6V,D202导通,把IC201的②脚电压拉低为1V左右,IC201停止工作,从而避免次级电压过高损坏驱动板或液晶屏。
3)欠压保护电路
LD7575本身具备UVLO欠压停工功能,当第⑥脚电压低于10V时,IC停止工作。当vcC端电压大于16V时,UVLO会自动启动,IC自动启动,继续工作。即使此时vCC端电压低于16V,只要不低于10V,IC仍然稳定可靠工作。
4)过流保护电路
R217、R216组成过流保护电.路。R217 不但用于最大电流检测,同时也用于峰峰电流检测。当第③脚Cs端电压大于0.85V时,IC停止工作。
同时在正常工作期间,R217用于检测Q201的每一帧的工作电流,如果电源开关管虽然没有过流,但导通时间过长,IC201仍然会停止工作,避免异常情况时电源开关管因导通时间过长被烧毁。
5)防浪涌电路
NTC201用于防止开机瞬间,通过BD201为C201充电的电流过大,烧毁BD201或保险oNTC201为负温度电阻,常温下,该电阻阻值为数欧姆,当加电后,短时间内电阻降为零,抑制浪涌电流产生,保护电路元件不致损坏。
(2)启动电路
当市电接入后,C201两端的300V电压会通过电阻R233、R234加到IC201的第⑧脚,该电压会通过IC201内部的充电电流为第⑥脚外接的c206充电。当第⑥脚的电压大于16V时,IC开始启动,而后由N4产生持续工作电源,IC201内部的充电电路会自动切断,起到节能降耗的目的。
R233主要是起限制电流(如图9所示)的作用,防止开机瞬间充电电流过大损坏IC。R234 为保护电阻,在电路出现异常情况时,电流过大时,R234会烧断避免故障进一步扩大。
(3)消峰电路
R209、R210、R211、R212、C202、D204组成消峰电路,与正常开关电源的初级线圈的消峰电路相同。R209 R210、R211、R212采用两串后并的方式,主要因为这四个电阻使用的贴片电容,功率较小,采用两串后并的方式,电阻阻值不变,仍然是47k,但功率或增大为2W,满足电路需求。
这样的电路在液晶显示器中经常见到,次级整流二极管的消峰保护电路、过流检测电阻都经常使用类似电路,主要是为了工艺需求了,不再另行采购柱形电阻,可使用贴片机械一次完成。
(4)推动电路
该机的推动电路类似于UC3842、203D6,不过这里设计的保护措施更加完善,R214为G极的推动电阻,这里使用的是510。D203 为泄放二极管,用于泄放在电源开关管截止期间VGS电压,加速电源开关管的关闭。ZD204用以钳位vGS电压,防止LD7575送出的推动电压过高,导致电源开关管过激励而导通时间过长。R215是下拉电阻,用于在Q210截止期间,把G极的电压拉为低电平,防止意外干扰导通损坏电源管。
(5)供电电路
反馈绕组N4、R213、D201、C206组成IC201的供电电路,用以满足当IC启动后持续稳定工作的电源。如果启动电路出问题或次级负载短路或反馈电路出现故障,就会出现vCC端电压不断跳动的情况。这就是重复启动造成的,因为开关电源不能稳定持续工作,当每次启动时,C206的电压会因为IC启动而消耗降低,而T201没有启动工作,N4绕组没有脉冲送出,不能为C206提供持续充电电流,所以电压变低,只能等30QV电压通过IC内部为C206充电,等待再次启动。VCC端的工作电压最小11V,最大25V, vcC端滤波电容10uF~47uF。
(6)反馈电路
IC201的第②脚为FB反馈输人端,其外接的C204为缓启动电阻,因为IC启动瞬间,次级电压输出不稳定,IC202工作也不稳定,这时②脚输出的电压会首先为C204充电,C204的充电电流能够为IC 进人稳定工作状态提供足够的时间。同时IC201第②脚外接的D202用以接人过压保护信号。
(7)代换
代换型号:NP203D6、203D6和DAP8A,LD7575,P1337 (AIGO),LAAF1001、GR8876等都可以直接代换。如果使用203D6后不能正常启动,可以将第一脚的电阻换成5102或1k。同时203D6和1200AP40、1200AP60、1203AP40、1203AP60等也可以代换,只是封装型式不一样,安装时有点麻烦。LD7575PS可以与LD7576PS进行代换,需要改动的是第①脚,LD7575PS的第①脚通过100k2电阻接地,LD7576PS通过一只0.047uF电容接地。
5.LD7552
LD7552组成的开关电源外围元件少,芯片具备高电压直接输人启动,最小启动电流,典型值5pA。芯片具备欠压锁定、过压保护,可以对电源管工作电流进行逐脉冲检测并对峰值电流进行限制,可编程设置IC工作频率。IC具备500mA的G极驱动能力。引脚排列图如图10所示,工作参数如表5所示,应用电路如图11所示(HP L1506S开关电源电路图)。
注意:因为设计电路不同,该IC组成的PWM电源电路在空载时,电压跳变,IC的VCC端在13.64V到15.58V之间跳变,输出电压在3.8V~5.1V之间变化,12V输出在6V~7V之间变化。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
C901、C902、C903、L901 L902共同组成EMI抗干扰电路。C903、L901组成共模滤波电路,用于滤除来自市电网络中火线和零线之间的千扰脉冲杂波。c901 C902 L902组成差模滤波电路,用于滤除火线零线与大地之间的差模干扰信号。
2)过压保护电路
过压保护电路取自IC自身的过压保护功能。
3)欠压保护电路
IC第⑦脚的电压变化时,IC自身的uVLO功能具备过压和欠压保护功能,当vCC端电压低于11.4V(10.4V~12.4V范围)时,IC停止工作。
4)过流保护电路
R918、R920组成过流检测电路,当通过电源开关管Q901的电流过大时,在R920上产生的电压就会升高。如果R920上的电压大于0.85V(0.8V~0.9V),这时通过R918 的耦合, IC901的第⑥脚电压也达到,0.85V时,IC停止工作,以启动过流保护功能,避免损坏电源开关管和IC。
(2)启动电路
当电源接入市电网络时,电容C905两端的300V电压就会通过电阻R904、R905加到ZD901的负极端,因为此时负极电压为300V,远大于ZD901的击穿电压,就会立即击穿ZD901,这时300V电压就会加到IC901的第③脚。
IC901内部的充电电路,对第⑦脚外接的C910充电。当C910两端的电压,上升到16V (14.8V~17.5V)时,IC启动,第⑧脚输出方波脉冲,推动电源开关管导通工作。只要T901的N1绕组有电流通过,N4也会产生脉冲输出,通过D902的整流,为C910提供后续的充电电流。因为C910的电压能够保持稳定,所以IC就有持续的工作电压,同时IC内部的300V充电电路关闭,以起到节能作用。
我们在维修时,如果开关电源没有工作或者说C910容量不够,C910的自馈充电电路有问题,就会出现IC第⑦脚电压跳动的情况。因此要注意这个电压跳动的频率,保护引起的跳动和自馈电异常引起的跳动是有区别的。
(3)消峰电路
R910、C904 D901组成T901初级绕组N1的消峰保护电路,防止在反峰期间产生的尖峰脉冲击穿电源开关管,同时也是为反峰期间N1绕组中电流提供泄放回路。R910的阻值如果变大,就会削弱消峰作用,同样会引起使用一段时间烧电源管的故障。C904击穿,会导致电源无法启动,会出现“嗒嗒”声,实际上是电源处于启动、短路、保护、再启动的一个过程。
(4)推动电路
该机的推动电路比较简单,只使用了R917作为耦合电阻,没有使用泄放二极管。R917 的阻值与Q901配套选用,选择参数是Q901的VGS和RDS曲线。电阻R919是下拉电阻,用于在电源开关管关闭期间,把Q901的G极电压迅速拉低到零电位,同时也防止在Q901截止期间G极受意外干扰脉冲而打开。
(5)供电电路
N4、R916、D902、C910、C909组成IC901的自馈电供电电路。其中N916起限流作用,取值较小,防.止启动瞬间电流过大,损坏D902。C910为滤波电容,同时该电容的取值一般要求10pF以上,容量过小,无法满足IC的启动需求。C909的退耦电容,用于滤除无法通过C910的高频杂波,主要原因是C910为铝电解电容,有一定的感性 负载,高频信号无法通过。vcc端工作电压11V~36V。
(6)反馈电路
该机的反馈电路由IC902、IC903、R912、R913、C911、R911组成。当IC刚加电启动时,因为C911的存在,第②脚的电压不能立即建立,要先对C911进行充电,所以在充电期间IC能够保持工作,完成缓启动动作。只有IC启动后,②脚的电压变化才会引起IC动作或保护。IC正常工作时,②脚电压在2V以上。如果因为后级电压过高, IC902的光敏三极管导通增强,这时第②脚的电压就会变低,从而通知IC加大占空比,降低次级的电压输出。当第②脚电压低于1.2V时,IC停止工作。当然,如果次级短路,光耦因为没有电压内部的发光二极管不能工作,IC第②脚在电源启动后或正常工作时,检测不到次级的信号反馈,这时IC同样会停止PWM脉冲输出。在实际电路中除了C911 被使用,其他元件被省略了。
(7)代换
代换型号:新上市的明基液晶使用的P0168 PWM IC可以使用LD7552代换。LD7552 可以使用sG6841代换,SG6841的第⑤脚为RT,外接一只10k电阻,而LD7552第⑤脚为NC.LD7552的第④脚外接一只10k电阻,而SG6841的第④脚外接一只24k的电阻。其余引脚定义相同,不需要改动。
技巧:记号笔挤压法修复液晶显示屏坏点。打开显示器,把屏幕显示设置为一个纯黑色的画面(或者其他和坏点颜色对比鲜明的纯色),这样就可以让亮点一目了然。找一支笔帽圆滑的笔,将其笔帽对着亮点轻轻挤压,这时会看到白色的光芒,如果没有,可以稍微加大一些力度。大约挤压5~10下后,显示屏内部的液晶流动,就可以让卡住的像素恢复正常,进而让亮点消失。
6.TOP244
TOP244引脚排列图如图12所示,引脚功能如表6所示,应用电路如图13所示(三星540N开关电源电路原理图)。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
C111、C112、C110、L110、L111组成EMI抗千扰电路,用于滤除来自市电网络的干扰脉冲,同时也防止开关电源自身产生的多次谐波千扰市电网络。R110A、R110B为泄放电阻,防止C110上的充电电压在关机期间或拔插电源时对人体放电,对人造成触电事故。
2)过压保护电路
TOP24X系列芯片自身具备过压和欠压保护功能,该IC的L端通过2MQ电阻连接在310V电压端。
3)欠压保护电路
当市电输入电压达到40%时,IC将关闭MOSFET电源开关管,停止工作。
4)过流保护电路
TOP24x系列的过流检测不是使用过流检测电阻,而是通过内置IC的电压比较器来比较VDS(ON)的电压大小,并且同样具备逐帧比较功能。当VDS电压超过门限关闭电压时,MOSFET管就会被关闭,直到下一个工作时间周期才会被再次打开。同时IC内置温度补偿功能,可尽可能减小温度变化对MOSFET导通时RDS的影响。电流限制缺省已经内置在IC内部,但我们也可以通过改变连接在M(DIP8①脚)或X(TOP220③脚)与电源管S端的电阻,可以在缺省电流值的30%~100%之间调整。
5)过热保护
TOP24X系列具备过热保护功能,当IC芯片温度达到140C时,IC会关闭MOSFET电源开关管的输出。只有当IC的温度降到70C时,IC才会再次启动,重新开启MOSFET电源开关管,电源才会再次工作。当IC处于过热保护期间,CTRL引脚(对于DIP8封装是④脚,对于TOP220封装是工脚)输出4.8V~5.8V的锯齿波,我们可由此来判断IC是否处于过热保护状态。
(2)启动电路
当机器通电后,310V的电压会通过T101的初级绕组加到IC的D极(DIP8的⑧脚,TOP220的⑦脚),310V的电压会通过内部电路对(TOP220的①脚,DIP8的④脚)外接的电容进行充电。当47uF电容的电压达到5.8V时,IC开始启动工作。从IC开始启动,到稳定工作,需要10ms的时间。
(3)消峰电路
R112、D102、C115、ZD110组成消峰电路,用以保持当TOP24X截止时电流在T101初级绕组中继续通过,避免T101初级绕组产生的尖峰电压损坏TOP24X。当TOP24X截止时,因为T101初级绕组中的电流不能立即停止,会通过D102对C115进行充电。如遇异常情况时T101初级绕组产生的尖峰电压比较高,就会击穿ZD110,通过T101自身构成回放,避免损坏TOP24X。
(4)供电电路
该机的供电比较特殊,不像其他IC那样直接对IC的vCC端进行供电,该机的自供电电路由T101的反馈绕组N4 D320、C320、IC301内的光敏三极管R323、R321、C323组成。
(5)反馈电路
TOP224第①脚也是反馈信号输人端,次级电压的变化和N4绕组电压的变化会影响①脚的电压变化,该电压变化会通过IC内部相关电路用以调整PWM脉宽大小,用于稳定次级负载变化引起的次级电压变化。该机的反馈电路同时对+5V和+13V进行采样,通过电阻R335、R336、R338组成分压电路,其中点电压为2.5V。当次级负载变化或市电电压变化时,+5V或+12V电压就会发生变化,这个微小的变化会引起中点电压变化。由于IC330为高精度稳压电源,其R极输出的电压恒定为2.5V,但由于IC330与电阻R335 R336和R338的中点相连接,次级电压的变化就会使IC330的R极电压变化,IC330为稳定R极的电压,就会进行电路调整,其工作电流就会发生变化。这个工作电流的调整会改变IC301内的发光二极管的亮度,该亮度变化能够改变IC301内的光敏三极管电阻值,从而把次级负载变化和电压变化反馈给IC101的CTRL极(①脚)。
(6)代换
代换型号: TOP244、TOP245、TOP246、TOP247只是功率大小差异,只要负载允许,可以互相代换。同时TOP24x系列芯片的TOP220封装的IC可以代换DIP8的封装。
7.5L0380R
5L0380R可以工作在50kHz( 40kHz~55kHz)的频率下,低启动电流(只需要100pA),可以对电源管的工作电流逐脉冲进行控制。IC 具备过压保护功能,vCC端最低为25V,同时具备过流保护功能,还内置过热自动关机功能,低电压保护锁定,电压正常或温度恢复正常后自动重启。其引脚排列图如图14所示,各脚参数如表7所示,应用电路如图15所示(三星510N开关电源电路原理图)。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
C101、C102、LF101组成EMI抗干扰电路,防止市电的千扰进人电源,同时也防止开关电源自身产生的多次谐波污染市电网络。RO1、R02、R03组成泄放电路,用于关机时释放掉C102、C101两端所充的电荷。TH101为缓启动电阻,因为在开机瞬间,电容C106相当于短路,这时220V市电经BD101整流的电流会非常大,有TH101的存在会大大降低浪涌电路,避免BD101击穿损坏。
2)过压保护电路
5L0380R自身具备过压保护功能,过压保护动作电压最低为25V,最高为29V。在IC内部设置有32V的稳压二极管,可以把vcC过高的输人电压稳定在32V,防止IC过压而损坏。在图14所示的电路中,外围电路也设置了过压保护, C103、C116、D104、D105、R20、R21、Q01、ZD103组成过压保护电路。当220V市电网络电压过高时,经D104、D105整流后的电压将ZD103击穿,Q01导通,将vcC端电压直接加到FB端,FB端因电压过高大于3.6V,IC立即停止工作。
3)欠压保护电路
当vCC端电压达到15V时,IC开始启动工作。当vCC端电压低于9V时,IC停止工作。
4)过流保护电路
5L038OR内部集成了PWM IC和高耐压的场管,过流保护不再需要外接过流检测电阻,直接在IC内部完成,场管DS端的通过电压被限制在2.2A以下。
5)过热保护功能
5L0380R内置过热停机功能,IC预置的最低关机温度是当IC结温达到1409C时, IC将停止工作。
(2)启动电路
5L0380R的启动电路在IC内部,由5L0380R的DRAIN脚对vcC端的电容充电,当vCC端的电压大于15V时,IC启动开始工作。
(3)消峰电路
5L0380R内置的电源管耐压为800V,R25、C107 D102共同组成消峰电路,防止在反峰期间高压击穿IC内置的电源管。
(4)供电电路
反馈绕组经D103整流,C02滤波后,为5L0380R的vCC端提供持续的工作电压。vCC端设置的ZD102用以钳位vCC的最高输人电压。
(5)反馈电路
VFB端的正常工作电压在3V以下,此时IFB的电流为0.9mA左右。当VFB端电压大于5V时,Idelay电流为5uA。当VFB端的电压大于6.5V时,IC将停止工作。
8.DM0565R
DM0565R系列开关电源模块固定工作在66kHz,具备过压保护、欠压保护过热自动关机功能,同时内置软启动功能,内置启动电路,具.备自动重启模式。该IC具备低功耗技术,工作电流最低只需2.5mA,在AC240V供电时自身只消耗0.5W。DM0565为绿色SMPS开关电源,在突发工作模式下,输出电压保护稳定不变。其引脚排列如图16所示,引脚功能如表8所示,应用电路如图17所示(飞利浦200W8液晶彩显开关电源电路原理图)。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
该IC组成的开关电源,也同样在220VAC输入端设置了EMI抗千扰电路,由LF101、LF102、CX101组成,R101、R102组成泄放电路,用以释放在工作期间cX101上所充的电荷,防止电人。
2)过压保护电路
正常工作情况下,vCC端电压在14V左右,当VCC端电压达到+20V时,DM0565R就会启动过压保护功能,IC停工作。
3)欠压保护电路
当DM0565R的vCC端电压低于8V时,IC将停止工作,起欠压保护作用。
4)过流保护电路
该模块的过流保护电路在IC内部完成,当VFB =5V,Vcc=14V时,Iover电流为2.25A。
5)过热保护
DM0565R系列芯片也具备过热保护功能,当芯片结温达到1459C时,IC停止工作。
(2)启动电路
当电路通电后,300V直流电压通过R120 R121将300V电压加到DM0565R的⑥脚,此时测量⑥脚电压应为20V左右。该电压通过IC内部电路为③脚vCC端的电容C123充电,当C123引脚的电压达到12V时,IC开始启动,形关电源工作,次级和反馈绕组有电压输出。反馈绕组通过D120为C123提供持续供电,此时DM0565R⑥脚的电压为300V左右,将关闭⑥脚对③脚的充电电路。
(3)消峰电路
液晶显示器开关电源的消峰电路基本相同,此机的消峰电路由D110、R113、ZD110、R112、C115组成。在DM0565R内部的MOS管关闭期间,开关变压器初级绕组的电流不能立即停止,此时由D110和R113 C115组成泄放回路。如果反峰电压过高时,该电压会直接将ZD110击穿,直接与初级绕组构成放电回路。当反峰电压较低时,会通过D110、R113对C115充电。在DM0565R内的开关管工作期间,C115所充的电荷将通过R112释放掉。
(4)推动电路
DM0565R将PWM管理IC和MOS集成在内,MOS管的推动直接在模块内完成,外围无相关元件。
(5)供电电路
DM0565R③脚为vCC供电端,在DM0565R正常工作期间,由反馈绕组通过D120整流、C123滤波后提供。ZD120 为稳压保护二极管,一般取值20V,防止电压异常时损坏DM0565R。
(6)反馈电路
当VFB引脚的电压大于5.5V时,IC将关闭停止工作,此时IC的功耗电流为3.5uA。
(7)代换
CM0565R可以直接与DM0565R进行代换,需要改变的是⑥脚,CM0565R通过一只电阻接地,而DV0565R是通过85k电阻接300V端。
9.CM0565R
CM0565R为新型SMPS开关电源管理模块,只需要40uA的启动电流,IC在240VAC供电时小于1W的功耗和0.4W的启动功耗。该模块固定工作频率66kHz,IC可对MOS工作电流逐脉冲进行限制(并可调整)。该模块具备过压保护、欠.压保护过热保护功能,同时还内置自动重启和内置软启动功能。引脚排列如图18所示,引脚功能如表9所示,应用电路如图19所示。
(1)保护电路
1)抗干扰电路
由LF101、LF102、CX101、CY103、CY104共同组成EMI抗干扰电路,其中R101、R102为泄放电阻,用以释放在断电时CX101上所充的电荷,防止对人造成电击伤害。
2)过压保护电路
VA101和F101共同组成过压保护电路,当市电电压异常时,VA101会在瞬间击穿,导致巨大的浪涌电流瞬间使F1010熔断,从而避免后级C114和U101过压损坏,该级过压保护是用来防止市电突然异常升高导致的损坏(如220V市电误接成380V输人时,或遇雷击时)。另外U101自身也具备过压保护功能,当VCC端输人电压超过20V时, CM0565R会停止PWM脉冲输出,防止过压导致IC损坏。在实际电路应用中,vcC端一般会对地跨接一只20V或25V的稳压二极管,用以对输人vCC端的电压进行限幅,防止干扰脉冲导致CM0565R意外过压损坏。
3)欠压保护电路
CM0565R具有自动重启和缓启动功能,当电路加电后,300V电压通过开关变压器的初级绕组加到CM0565R①脚,通过内部电路对③脚外接的C123电容进行充电,当C123两端的电压达到12V时,CM0565R开始启动,内部的MOS管开始工作。此后,vCC端的供电就由,反馈绕组完成,为了节能IC会关闭内部的高压充电电路。
4)过流保护电路
CM0565R的过流保护没有外接过流检测电阻,由IC内部完成,该模块的MOS管工作电流被限制在3A左右,同时可通过改变⑥脚的接地电阻R124来改变MOS管的限流大小。
5)过热保护电路
CM0565R自身具备过热保护功能,当芯片结温达到145C(130C~160C之间)时,IC会自动关闭,只有在温度允许范围内时,IC才会再次重新启动。
(2)启动电路
IC的启动电路由③脚vcC外接的电容完成,当vCC端电压大于12V时,IC开始启动工作,当电压低于8V时,IC停止工作。
(3)消峰电路
图18所示开关电源的消峰电路由D120、ZD110、C115、R112完成。当CM0565R内部的MOS管停止工作时,开关变压器初级绕组的电流不能立即停止,这时D120和C115组成泄放回路,防止反峰高压击穿CMO565R内部的MOS管。如果电路异常,反峰电压过高时,就会直接击穿ZD110,直接与初级绕组构成泄放回路。正常情况下,C115在反峰期间所充的电荷会在CM0565R导通时,通过R112完成释放,以保证再次反峰时C115没有充电。
(4)推动电路
CM0565R内部集成的功率MOS管,MOS管的推动直接在模块内部完成,外围无元件可调节。
(5)供电电路
反馈绕组、L120、D121、C123共同组成CM0565R的供电电路,以保证在IC启动后IC自身的电能消耗,为CM0565R提供VCC电压,同时该电压也是CM0565R过压保护和欠压保护的检测电压。
(6)反馈电路
CM0565R的④脚为BF反馈检测端,次级的电压变化和负载变化信号通过光耦PC201传递到④脚。C120为缓启动电容,用以保证在加电瞬间,④脚电压过高导致CM0565R异常保护。在加电瞬间,因为电容C120的存在,④脚电压被拉低至零电位,随着C120充电完成,④脚电压慢慢升高到正常电位,进入正常工作状态。当VFB电压大于5.5V时,CM0565R将停止工作。
(7)代换
DM0565R和CM0565R可以代换,但不是直接代换,电路要做小部分改动。CM0565R与DM0565R的差别在⑥脚,DM0565R⑥脚是接300V端,CM0565R则是通过电阻接地来限制工作电流。
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