一、8156型DVD机电源工作原理
8156型DVD机电源电路如附图所示,系统由交流输入及整流滤波、直流-交流变换、脉宽调制稳压和二次回路稳压组成。电源电路的特点是采用独立的OSC方波振荡器UC3842B和N沟道型大功率场效应晶体管K2792构成直流-交流变换器,功耗小、效率高、辐射低,电源工作电压范围宽达90V~260V,目前第三代流行的DVD机都采用这种性能优良的它激式并联型开关电源。
1.交流输入及整流滤波
由LP1、CP1、CP2和LP2、CP4、CP5组成二级共模滤波器,滤除交流电网中的各种高频干扰脉冲,使整流滤波电路得到纯净的交流电源。
共模滤波后的220V交流电经BDP1桥式整流、CP6滤波产生约280V直流悬浮电压。
2.直流-交流变换
整流滤波的+300V电压分为二路:一路经开关变压器TP1的{5}-{3}主绕组加到场效应管VP1的漏极D,另一路经RP3给CP8充电,充电电压加到方波振荡器UP1{7}脚VCC端,当充电电压上升到5.6V后,UP1内的稳压器REG开启、OSC振荡器起振产生脉冲信号,OSC振荡脉冲与同时建立的VREF基准电平进行比较放大,形成方波调制脉冲,从UP1的{6}脚送出,经RP6加到VP1栅极G,驱动场效应管VP1同步进入高频振荡状态。
场效应管起振工作,在开关变压器TP1各次级绕组上建立感应电动势,其中TP1的{2}-{1}绕组感应电动势经DP2、CP8整流滤波,产生约14.2V直流电压作为方波振荡器UP1{7}脚的工作电源,也为光电耦合器UP2提供工作电源。
3.脉宽调制稳压
电源脉宽调制电路由误差检测放大器UP3、光电耦合器UP2和VP2及UP1{4}~{8}脚相关电路组成。UP1的{1}脚为脉宽控制信号输出,{2}脚为内部运算放大器反相输入,同时接收{1}脚的脉宽控制信号和光电耦合器UP2送来的电压反馈信息。调制器误差电平从TP1{7}-{8}绕组产生的VDD=+5V电压输出采样,如果D+5V电压因某种原因出现上升趋势时,经RP16的RP17分压后的采样电压随之升高→UP3{3}脚电位下降→UP2{1}、{2}脚内发光二极管流过的电流增大→其{4}、{3}脚内光敏三极管集-射极内阻减小→在电阻RP10上的压降增大,结果UP1{2}脚电位升高,运算放大器输出信号幅度增大;三极管VP2的导通程度削弱,对UP1{4}脚外接定时电容CP14的分流作用减小,两方面同时作用使充电速度加快→UP1{6}脚输出脉宽占空比变小→VP1导通时间缩短→D+5V回到正常值。
D+5V有下降趋势时,脉宽调制电路变化与上述变化相反,UP1{6}脚输出PWM脉冲占空比增大→VP1导通时间延长→TP1{5}-{3}绕组储存能量增加→D+5V稳定不变。
4.电源保护电路
开关管过压保护:场效管VP1在由饱和进入截止瞬间,急骤变化的漏极电流会在TP1主绕组上激发一个{3}正{5}负的反向电动势,这个浪涌尖脉冲直接加在VP1的漏极,若DVD机处于待机,各功能电路尚未进入动态工作时,其峰值可达交流输入电压的数倍且一直作用在VP1的漏极,很可能将场效应管漏-源极击穿。DP1、CP7和RP2的作用是通过正向导通的二极管DP1给CP7充电,然后通过RP2将吸收的浪涌尖峰电压转化为焦耳热释放。
开关管过流保护:开关电源工作时,VP1的漏-源电流流过取样检测电阻RP12,会在其两端产生一个正比于VP1漏极电流的电压降,此电压作用到UP1{3}脚,一旦VP1的漏极电流达到OCP保护电路阈值,UP1{3}脚电位会上升到0.7V,其内OCP电路工作,输出控制信号强制OSC停振,VP1截止。
此外,UP1{7}脚内部还设置了OVP保护电路,在电网交流电压大幅度升高、整流滤波后的直流电压随着升高,通过TP1的耦合作用,绕组{2}-{1}脚上感应电动势经整流滤波达到UP1内OVP电路的起控电压20.2V时,OVP电路动作,开启内部闩锁器,输出控制信号强制OSC电路停振,VP1失去驱动脉冲而关断。
5.二次稳压供电
开关电源二次回路共提供5组电压:TP1的{12}-{13}绕组上感应电动势经DP9整流、CP31滤波产生正负F+、F-电压、叠加-25V电压后为VFD屏提供灯丝电压。
TP1{11}-{9}绕组上的感应电动势经DP8、CP34整流滤波,产生-25V送到MPEG-2单片解码器U7;-25V电压经三端稳压器UP7稳压产生-12V电压,提供给AC-3音频电路中的运算放大器。
TP1{10}-{9}绕组上的感应电动势经DP7、CP27和CP28整流滤波产生14.6V直流电压,再通过三端稳压器UP6稳压产生+12V电压提供给音频放大电路中的双电源运算放大器;+12V电压经三端稳压器UP5稳压产生+5V电压,作为机芯各功能集成电路模拟部分的工作电源。
TP1{7}-{8}绕组上的感应电动势经DP6、CP24和CP25及脉宽调制稳压,产生+5V电压提供给机芯各集成电路数字部分作工作电源。
TP1{6}-{8}绕组上的感应电动势经DP10、CP21和CP22整流滤波产生14.6V直流电压,14.6V电压再由五端稳压器UP4稳压,产生+12V直流电压提供给机芯伺服系统的驱动电路。
五端稳压器UP4第{1}脚为ON/OFF控制端,STANDBY开关信号来自主基板上的微处理器U6,当STANDBY为高电平时,UP4开启,从第{4}脚送出12V直流电压给机芯伺服系统,以便在影碟机完成初始化设置流程后进行播放;按下POWER键,CPU输出STANDBY低电平,UP4关闭,切断伺服系统的12V,进入待机。
二、8156型DVD机电源故障维修
1.故障特征与检修思路
VFD屏无显示、整机不工作是DVD机电源电路的典型故障,表现特征是通电后面板红色指示灯不亮、VFD屏不亮、机芯内的机械传动装置无任何动作,所有键功能失效。
从8156型DVD机电源原理电路图来看,故障原因是开关管VP1未能进入振荡工作,这部分电路关键测试点有3个:VP1漏极的280V直流电压,测试电压的高低有无可以确认前级整流滤波电路的工作状态;VP1栅极的方波PWM调制脉冲,PWM脉冲的波形和波幅直接反映OSC振荡器UP1的工作状态;UP1{4}脚的锯齿波电压波形、波形的幅度、频率反映UP1{4}脚的OSC电路和与OSC相关外围电路的工作状态。
VFD屏有显示,但无播放功能。
VFD屏只要能点亮,就意味开关电源进入振荡工作,从电源电路特点看,故障发生在受控电源的+12V电压形成电路,应重点测量UP4{2}、{1}脚电压。
开机播放一定时间自动停机。
这类与工作时间有关的规律性故障一般是电路中相关元件的热稳定性变差诱发。它可能出在电源,也可能出在伺服控制系统,区分方法是将受控电源+12V改接假负载,倘若仍出现停机停振,则故障出在电源电路。
2.故障检修实例
例1 接通开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:开盖,观察到保险管FP1熔断,测量场效应晶体管VP1漏-源电阻正常,从FP1玻管焦黄程度来分析,若VP1完好,则大电流只可能出现在振荡前级整流滤波电路。
查滤波大电容CP6完好,测量整流桥BDP1内四臂二极管正反向电阻,查出有一只反向击穿,更换整流全桥和保险管后,故障排除。
例2 合上开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:揭开机盖,保险管FP1焦黄熔断,检查整流滤波元件良好,测量场效应管VP1漏-源极击穿。脱开VP1的D极,换上保险管,通电后测量CP6正端电压为285V,表明整波滤波电路工作正常;又测TP1{5}-{3}脚直流电阻值正常。根据前述原理分析、归纳VP1损坏的主要原因有:电源脉宽调制电路失控;开关管过流保护电路失控;开关管过压保护电路失控;OSC振荡器UP1工作异常。
断开VP1栅极电阻RP6,在UP1第{7}脚加上+12V直流电源,用示波器观察UP1{6}脚PWM脉冲波形正常;又在RP17与RP15公共端加上5.0V可调直流电压,在±1V范围内缓缓调节5.0V电压,在示波器上看到UP1{6}脚的PWM脉冲宽度随电压升高变窄、随电压降低增宽;在RP11上加0.7V电压,观察UP1{4}脚OSC停振、{6}脚无PWM脉冲调制信号波形出现。
查开关管浪涌电压限制保护电路中的DP1、CP7、RP2,测出开关二极管DP1失效。更换同规格的开关二极管和场效应管,故障排除。
例3 合上开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:开盖检查,保险管FP1完好,加电测量VP1漏极电压286V,源极电压0V。根据电源工作原理,VP1起振后,漏极电流会在RP12上产生一个很小的电压降,开机瞬间,电压表指针会出现跳动,指针静止在零刻度处,意味电源本身没有振荡能力。
在电容CP8正端加上+12V直流电压,VP1进入正常振荡,关闭+12V供电,电源仍能维持工作,显然故障出在电源启动电路。
查启动电阻RP3,其阻值已达1MΩ以上,换成180kΩ电阻后。开机,电源正常。
例4 合上开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:开盖观察,保险管FP1良好,加电测量VP1漏极电压286V,源极电压0V。仿照例3方法在CP8正端加上+12V电压,VP1仍不能进入振荡工作,这就排除电源启动电路和UP1第{7}脚供电电路的问题。
断开RP9,在CP8正端加+12V电压,用示波器观察UP1{4}脚,不见锯齿波振荡信号出现,查{4}脚外接定时电容CP14的一端引脚松动,拆下后在电容表上无法检测出电容量,说明已坏。
更换定时电容后试机,故障排除。
例5 合上开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:仿照例4的程序进行检查,在工作进行到开路RP9且在CP8正端加上+12V电压时,CP14上仍没有锯齿波振荡信号,查CP14和VP2良好,由此判断UP1内部OSC失效。
更换OSC振荡器,故障排除。
例6 合上开关K,指示灯和VFD屏不亮。
分析与检修:在给电源加电测量场效应管VP1源极电压时,发现表头指针出现瞬时正向跳动,随即返回零刻度处。表头指针跳动说明开关电源已经起振,随即回零则是负载出现过流或短路,UP1{3}脚内的OCP保护电路起控,强制OSC停振、VP1截止,实现过流保护。
(上接第29期第四版)检测过流检测电阻RP12为标称值1Ω,逐一测量A+5V、D+5V、±12V和+12V四路负载在路电阻,测得D+5V负载电阻只有几欧,断开JP3第{6}脚接插头,再测仍只有几欧,清查整流滤波电路中的DP6、CP24、CP25、CP19、CP20、CP38,找出滤波电容CP25已击穿。更换此电容后,故障排除。
例7 开机,指示灯和VFD屏点亮,但机内机械传动装置无任何动作,按键失效。
分析与检修:指示灯点亮和VFD屏有显示表明电源进入正常工作,中央控制系统在获得电源D+5V、时钟和复位信号后送出驱动信号,点亮了VFD显示屏(屏上显示开机00),然后CPU根据限位开关状态检测托盘位置和激光头位置。因该机机械传动装置无任何动作,按键失效则涉及限位开关、加载电机和进给电机及相应驱动电路,而开关、电机和电路都需要JP2第{2}脚+12V电源。
测量UP4第{4}脚电压为0V,第{2}脚为14V,查CP23、CP33完好,在UP4第{1}脚加上2.5V电压,DVD机工作正常。又查RP25电阻为标称值,测量JP3第{7}脚插头座电阻值达1.6MΩ,查出是输出插头线已脱焊,焊好后开机,故障排除。
例8 开机,播放15秒后自动关机。
分析与检修:在出现自动关机后测量开关管VP1源极电压为0V,说明关机性质属于电源停振。
检查伺服系统+12V供电回路中的保险电阻RFP1完好,显然+12V供电负载不存在热泄漏或过流;逐一断开-25V和-12V回路中的DP8、+12V回路中的DP7和D+5V回路的DP6,开机后开关管VP1仍然出现停振,由此可判断热稳定性变差的失效元件应在电源一次回路。
常见温度特性易蜕变的元器件有电容、二极管、三极管、晶振和集成电路芯片。但在附图中的直流/交流变换器中,由于温度特性变差造成VP1停振的主要元件有CP8、CP9、DP2(使提供给UP1的工作电源电压下降,造成REG电路关闭);CP14(热泄漏使UP1{4}脚的锯齿波电压幅度下降或停振);OSC振荡器UP1和场效应管VP1。
用加热法对上述相关器件依次预热,结果电容CP9被预热后,故障提前出现。更换此电容后,播放功能恢复正常。
例9 市电电压下降幅度大时不能播放。
分析与检修:8156型DVD机电源工作电压范围下限值达90V,因此出现低压不能播放的故障一般都是脉宽调制电路失控造成。
用自耦变压器在正常播放时缓缓将交流供电电压调节下降,监视JP3第{6}脚的D+5V随交流电压变化而变化,当交流电压下降到150V,D+5V电压跌落到4.4V。D+5V电压要提供给微处理器U6,它的下限工作电压约4.5V,因此当D+5V电压低于4.4V时,CPU会自动退出工作。
检查误差取样检测电路中的RP16、RP17良好,测量误差比较放大器UP3{1}-{2}和{2}-{3}脚在路电阻正常,再测光电耦合器UP2{1}-{2}脚和{4}-{3}脚电阻,发现UP2{1}-{2}脚发光二极管正向电阻达10kΩ。换上一只光电耦合器,调节交流供电电压,电源工作电压下限值回复到AC90V。
例10 出/入仓正常,按下PLAY键即停机。
分析与检修:光盘托盘入仓到位,CPU根据软件编程进行初始化设置工作流程。从检测托盘和激光头位置到读取导入区的TOC目录,涉及的电路有机芯伺服系统和中央控制系统;当按下PLAY键播放时,机芯中的数字信号处理、MPEG-2视频/音频解码、音频AC-3解码、视频编码、卡拉OK数字混响处理、音频放大(六个声道)等所有功能电路全部进入动态工作,启动瞬间电源负载电流将有一个大幅度的增长,如果电源电路中的参数畸变、电源承载能力下降,则会在负载电流较大时出现关机。
结合例9分析,当脉宽调制电路失控和在负载加重、电源直流输出下降时也会出现自动关机。
开机,调节交流供电输入电压,同时监视D+5V稳定不变,排除脉宽调制电路有问题的可能。
UP1{3}脚起控电压与开关管VP1的漏极电流成正比,与过流检测电阻RP12的阻值成正比,因此若RP12变质,正常负载电流也会使OCP电路动作。试短路RP12,故障依然。
剩下待查的有VP1、UP1和VP1栅极驱动电路,检查RP6、RP5,查出标称120Ω的RP6阻值已变为200Ω以上。换上新电阻,故障排除。
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