等离子电视原理—三星V2屏开关电源原理-连载（一）待机电源部分

2023-4-30 08:23| 发布者: 开心| 查看: 181| 评论: 0

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摘要: 郝铭一、V2屏开关dianyuan电源概述特点；由于等离子电视屏的特点，需要多驱动dianyuan电源供电，并且各供电dianyuan电源必须保证严格的时序关系，所以其开关dianyuan电源供电比较复杂。该dianyuan电源采用多dianyuan ...

郝铭
一、V2屏开关dianyuan电源概述
特点；由于等离子电视屏的特点，需要多驱动dianyuan电源供电，并且各供电dianyuan电源必须保证严格的时序关系，所以其开关dianyuan电源供电比较复杂。该dianyuan电源采用多dianyuan电源组合供电，并且具有长虹PFC功能。
该开关dianyuan电源的供电范围包括；小信号供电部分：12VAMP、 33V、 VG15V、 A12V、 D12V、 A6V、 D6V 、3.3V 。
屏驱动供电部分：VS VA VSCAN VSET VE
下图1—1所示；为开关dianyuan电源总框图；

图1—1
图1—1中；
EMI；抑制电磁干扰的滤波器
长虹PFC；功率因素校正，是改善电路的电流波形失真，迫使电流波形追踪电压波形变化而变化的电路，由L1 Q1 Q2 D10 IC1等组成。
待机dianyuan电源；待机时向CPU及存储器供电，接受CPU的指令完成开、关机任务。输出其他dianyuan电源的启动VCC并执行保护检测电路送来的保护关机控制，T3S IC2 Q11 Q12 等组成。
VSdianyuan电源；产生等离子屏所需的维持放电电压，由T1S T2S Q6 Q8等组成。
VAdianyuan电源；产生等离子屏所需的VA地址驱动供电压，由T8S IC35等组成。
小信号dianyuan电源；产生整机除等离子屏以外其他所有电路多种电压的供电，由T4S IC7等组成
VEdianyuan电源；产生等离子屏X擦除电路的供电压，由T6S IC17组成。
VSETdianyuan电源；产生等离子屏Y电极的初始化供电压，由T5S IC16组成。
VSCANdianyuan电源；产生等离子屏Y电极寻址期的寻址电压，由T6S IC7组成。
开机启动过程;
接通dianyuan电源等离子电视机处于待机状态，当CPU给出开机信号 PS-ON（由高电平转为低电平）待机dianyuan电源继电器吸合，向长虹PFCdianyuan电源提供220V~，长虹PFCdianyuan电源开始工作并输出B＋长虹PFC（380V,该B＋长虹PFC作为VS、VA 及小信号dianyuan电源的供dianyuan电源），B＋长虹PFC的工作使VA及小信号dianyuan电源开始工作输出VA电压及多种小信号dianyuan电源，VA电压输出去等离子屏驱动电路并且VA电压又作为VSCAN开关dianyuan电源的供dianyuan电源，VSCAN开关dianyuan电源也开始工作。在VAdianyuan电源工作的同时小信号dianyuan电源也开始工作，小信号开关dianyuan电源输出前端电路、小信号电路，及逻辑板电路供dianyuan电源，逻辑板电路正常工作后向VS开关dianyuan电源发出VSdianyuan电源启动信号VS-ON（高电平启动），VSdianyuan电源启动向等离子屏驱动电路提供VSdianyuan电源，该VSdianyuan电源同时又作为VE、VSET开关dianyuan电源的供电压，VS产生后VE、VSET开关dianyuan电源开始工作，向等离子屏提供X、Y擦除电压。
时序；
PS-ON→长虹PFCdianyuan电源启动输出B＋长虹PFC→小信号dianyuan电源启动、VAdianyuan电源启动→VSCANdianyuan电源启动、逻辑板输出VS-ON→VSdianyuan电源启动→VSET、VEdianyuan电源启动。
以上几种电压的上电时序关系如下图1—2所示；（PS-ON 是CPU开关机控制信号待机高电平，开机低电平）

图1—2
（1）在T0～T1时间接通dianyuan电源，待机dianyuan电源开始工作，处于待机状态，此时PS-ON是高电平（该机是低电平启动）。
（2）在T1时间；CPU送来该机信号PS-ON （由高电平转为低电平），此时待机dianyuan电源向长虹PFCdianyuan电源输出220V～。
（3）在T1时间；长虹PFCdianyuan电源开始工作，输出B+长虹PFC（380V）。
（4）在T2时间；小信号dianyuan电源及VAdianyuan电源由长虹PFCdianyuan电源提供380V供电开始工作，向小信号电路提供dianyuan电源及VA驱动电路提供dianyuan电源（VAdianyuan电源也是VSCANdianyuan电源的供dianyuan电源）。
（5） T3时间；VSCANdianyuan电源由VA供电开始工作，输出VSCANdianyuan电源。
（6） T6时间；逻辑板向VSdianyuan电源发出启动信号VS-ON（高电平启动）。
（7）在VS-ON启动下，T6时间VSdianyuan电源开始工作，并输出VSdianyuan电源（VSdianyuan电源也作为VE及 VSET的供dianyuan电源）。
（8）在T7时间由于VS的供电，VE及 VSET开关dianyuan电源开始工作，输出VE及VSETdianyuan电源。
由于屏的特性，要求启动时间；VA为200Ms、VS为450mS～1200mS、VSCAN为200mS。
VE、VSET的启动滞后VS 400mS。
并且向VAdianyuan电源及小信号dianyuan电源提供启动VCC （VC-S-R、VC-S-F）
以下各组成dianyuan电源介绍；
1、待机dianyuan电源；
提供STD-5V，（CPU及存储器供电）
输出VCC-S-R （受控CPU, 长虹PFC部分MOS FET灌流驱动电路供电）
输出VC-S-R 18V稳压（受控CPU 长虹PFC启动，小信号供电开关dianyuan电源启动，VA开关dianyuan电源启动供电，开机继电器触发供电）
输出 VC-S-F 18V (向开机继电器提供开机启动电压，向VAdianyuan电源提供Vcc启动电压，开机后长虹PFC异常 VC-S-F消失继电器断开)
由一块集成电路IC2（ICE2A280Z）及开关变压器T3S组成，开机/待机由CPU控制Q14 、Q11完成。
2、 B+长虹PFC及VSdianyuan电源
该dianyuan电源由两部分组成，长虹PFC开关dianyuan电源及PWMdianyuan电源（VSdianyuan电源）组成。
电路特点；由两个开关dianyuan电源组成，其驱动控制部分由一块集成电路（IC1 ML4824）完成。长虹PFC开关dianyuan电源实际是一个斩波器
1、长虹PFC开关dianyuan电源；具有长虹PFC功能并输出B+长虹PFC（380V），B+长虹PFCdianyuan电源作为整机的供dianyuan电源（供VS VA VE VSET VSCAN VS 待机的dianyuan电源）。
2、 PWM开关dianyuan电源；产生等离子屏的维持dianyuan电源 VS （占整机功率70％）
3、小信号dianyuan电源 VG、12VAMP、 VT33V、 A12V、 D12V、 A6V、 D6V、 D3.3V
该dianyuan电源向整机小信号电路，前端电路提供dianyuan电源
12V AMP 伴音供电
VT 33V 调谐电压
VG15V 等离子屏驱动部分供电
A12V/D12V/A6V/D6V/D3.3V 前端数字及模拟供电
由一块集成电路IC7 (KAIM0880)作为开关dianyuan电源模块完成，另一块集成电路IC34（PQICG203）是一块低压DC~DC开关集成电路，把A12V转换成V5A (5V)它采用PWM开关dianyuan电源技术，效率很高，其中D80为开关续流管，L45为蓄能元件。
4、 VA/VE/VSCAN/VSETdianyuan电源
该dianyuan电源由四个模块组成
VA模块；由IC35 （KAIM0880）完成，由B+长虹PFC供电，VC-S-F作为Vcc启动输出VA 地址电压。
VSET模块；由IC16（KAIL0380）完成由VS供电输出VSET Y擦除电压
VE模块；由IC17（KAIL0380）完成由VS供电输出VE X擦除电压
VSCAN模块；由IC18（KAIL0380）完成由VA供电输出VSCAN 寻址电压
5、保护电路
开机有比较完善的保护电路 VS VA过流保护，小信号dianyuan电源过压、过流保护
由IC39 （KA399）Q23组成。
详细电路分析；
二、待机dianyuan电源部分：
待机部分电原理图如图2—1所示；

图2—1
图2—2是待机部分框图；

图2—2
图2—3所示是待机部分控制电路框图

图2—3
图2—4所示是待机控制部分的原理图

图2—4
三星等离子V2显示屏的待机dianyuan电源采用了先进的COOLMOS集成电路ICE2A280Z组成开关dianyuan电源的开关振荡、脉冲调宽、稳压控制，Q14、Q11在CPU控制下完成待机/开机任务（电路【故障】保护电路也控制Q14进入保护性待机）。
COOLMOS集成电路ICE2A280Z介绍
ＩｎｆｉｎｅｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司的新型ＣＯＯＬＭＯＳ器件，该器件是ＰＷＭ控制器和ＭＯＳＦＥＴ开关管组合为一体的功率器件，它的主要特点如下：
●ＦＥＴ耐压为800Ｖ，导通电阻低；
●无需散热器即可输出较大的功率；
●具有过、欠压保护、过热保护、过流保护和自恢复功能；
●待机状态及空载时能自动降低工作频率，从而降低损耗；
●待机（轻载）工作频率为21.5kHz，开机（重载）工作频率为100kHz；
●电路结构简单，所需外部电路元件少，可大大减少开关dianyuan电源的体积和重量，提高系统的可靠性。
由于该系列芯片具有以上诸多特点，因而可广泛用于中、低功率的开关稳压dianyuan电源中。使用该芯片不仅电路组成简单，而且可靠性很高，所以在中、低功率电子设备中有着广泛的应用前景。
STD-5V （5V）向CPU及存储器供电
VCC-S-R （22.5V）由待机dianyuan电源直接生产
向继电器电路供电（RL35、Q13）。
长虹PFC灌流驱动电路供电（Q3、Q4）。
保护电路光耦PC7S（TLP421）供电。
VC-S-R （18V）由VCC-S-R经Q11控制后产生（Q11受CPU 的PS-ON控制）。
向长虹PFC部分IC1（ML4824）VCC供电。
IC30（IR2109）的VCC供电。
保护电路；光耦PC7Sdianyuan电源供电。
光耦PC13Sdianyuan电源供电。
小信号dianyuan电源模块IC7（KAIM0880）VCC供电。
VC-S-F （18V）由VC-S-R经Q11控制后产生
向VAdianyuan电源模块IC35（KAIM0880）VCC供电。
继电器软驱动触发供电。
VS启动控制（接Q78基极，控制IC1的（5）脚高电平启动）。
在TPW-4211待机dianyuan电源中IC2各引脚工作电压
引脚功能待机开机
1 软启动控制 5.5 5.54
2 稳压控制 0.96 1.37
3 内部MOS管源极 0 0.005
4 NC
5 内部MOS漏极 312 380
6 NC
7 VCC 12 12.2
8 地
待机dianyuan电源有待机开关dianyuan电源部分、开关机控制部分、保护控制组成。
1、待机开关dianyuan电源部分；主要由一块开关dianyuan电源模块 IC2（ICE2A280Z）、开关变压器T3S等组成。
开关dianyuan电源模块IC2型号是ICE2A280Z它是新型COOLMOS器件,采用双列直插式结构，其封装形式为DIP-8，Vds为800V，导通电阻低；
该器件是PWM控制器和MO长虹SFET开关管组合为一体的PWM+MO长虹SFET二合一芯片的功率器件，其突出特点是由其组成的开关dianyuan电源，在市电电网中工作时，无需外加散热器即可输出２０～５０Ｗ的输出功率；且能自动降低空载时的工作频率，从而降低待机状态的损耗；同时还具有过、欠压保护、过热保护、过流保护以及自恢复功能，其工作频率在待机状态是21.5kHz，开机状态是100kHz其待机/开机的转换是根据负载的大小来控制，在待机轻载工作频率是21.5kHz;节省电能。开机重载工作频率是100kHz干扰小。
待机开关dianyuan电源部分电路特点；
（1）该待机开关dianyuan电源在设计上也考虑到该部分据有长虹PFC功能；其供电部分在待机由220V交流经桥堆BD2整流、C100滤波后经D110供电，开机工作后由B+长虹PFC（＋380V）经D111供电，此时D110截止，滤波电容不再充放电，线路上的电流波形则不会产生畸变，图2—5的D111部分所示。

图2—5
（2）为了在待机是功耗降到最小、开机时干扰降到最小，其工作频率在待机状态是21.5kHz，开机状态是100kHz，待机开关dianyuan电源工作频率的转换是根据该集成电路负载的大小自动转换，（在电路上为了增加开机后的负载功率，电路特设置Q12在开机后消耗部分功率，在开机时CPU发出低电平信号，通过Q88反相变成高电平经过R164加到Q12的基极），图2—5的Q12部分所示。
现将集成电路1C2各引脚功能说明如下：
１脚：软启动设置端，设计者可通过改变外围电路参数（C51值的大小）自行设置所需的软启动时间。
２脚：反馈信号输入端，在启动瞬间，通过输出取样电路可控制光耦的输出电流，从而改变反馈信号的大小，进而控制ＰＷＭ控制器的输出占空比。该器件的最大输出占空比为0．72。（C268是滤除光耦控制电路中感应的开关dianyuan电源振荡干扰）
３脚：内部MO长虹SFET的源极，也是MO长虹SFET工作电流检测端，该器件可对输出电流的大小进行实时监测，以便在输出电流过大时切断ＰＷＭ信号的输出，从而实现过流保护。
４、５脚：为MO长虹SFET的漏极。
６脚：空脚。
７脚：内部ＰＷＭ控制器供电dianyuan电源端，输入电压范围为＋８．５～＋２１Ｖ(16.5V)。
８脚：dianyuan电源地。
（注：由于振荡频率和负载有关，负载轻振荡频率低，所以在无负载时电路不易起振）
产生 STD-5V供CPU及存储器用。
VCC-S-R 23V 开关控制部分的输入dianyuan电源（在CPU及保护控制下产生VC-S-R及VC-S-F）。
工作过程；
接通dianyuan电源后；220交流经DB2整流、C100滤波后，经D110、TS3的初级（1）（2）绕组加到IC2（5）脚MO长虹SFET的漏极。IC2（7）脚的启动电压由dianyuan电源经R67、R68提供，dianyuan电源经R67、R68流通先对C50充电，当电压上升到8V时IC2内部的振荡器启动，IC2开始工作，开关变压器的付线圈（2）（4）绕组产生的感生电势经D27整流、C50滤波后对IC2（7）脚供电，此时（7）脚电压基本上升稳定在11.5V~12V，电路开始正常工作在待机状态，输出STD-5V向CPU及存储器供电，图2—5所示。输出VCC-S-R（23V左右）向长虹PFC的灌流电路供电及在CPU控制下产生VC-S-R及VC-S-F向 VA 、VG 开关dianyuan电源及开机继电器供电，图2—6所示。
待机部分开机启动示意；如图2—7的箭头指向所示。
此时由于是待机状态，STD-5V向CPU及存储器供电，消耗功率极小。VCC-S-R虽然向长虹PFC部分供电，由于是待机状态，VC-S-R及VC-S-F还没有产生，待机/开机继电器还没有吸合，长虹PFC部分还没有工作电压，长虹PFC的激励电路ML4824（15）还没有启动电压（VC-S-R 18V）所以灌流电路供电的VCC-S-R还不产生电流不消耗功率。此时整个待机电路是处于负载极小的轻载状态，开关dianyuan电源工作在低振荡频率的高效率状态（21.5K左右，COOLMO长虹SFET的特性决定）。
当CPU发出开机命令，待机dianyuan电源的23V经Q14导通产生VC-S-R及VC-S-F 向VA VG开关dianyuan电源提供启动电压并开机继电器吸合，使待机开关dianyuan电源的负载加重，又由于Q12的导通（原理后述）5V输出经过R1214流过；使待机开关dianyuan电源的功率负载明显加大，此时开关dianyuan电源工作频率自动转换在高振荡频率的工作状态（100K左右，COOLMO长虹SFET的特性决定），此时虽然待机开关dianyuan电源的效率略有下降，但是其辐射干扰则下降到最小，注意图2—9 Q12的状态所示。
（（7）脚电压如超过16.5V则会进入过压保护区，出现启动困难，维修应该注意）。
IC2（ICE2A280Z）的（1）脚为软启动控制设置端，改变其外接电容C51容量的大小可控制其软启动的时间，容量大软启动延迟时间长。
IC2的（3）脚是内部MO长虹SFET的源极，其外接电阻既是限流电阻又是电流取样电阻，通过取样电阻Ｒ2设定电流的最大值。由于Ｒ2接在MO长虹SFET的源极，因而可检测MO长虹SFET的工作电流。由于要求Ｒ2×Idspeak≤１Ｖ，因此，在Idspeak为2Ａ时，Ｒ2可选在０．5Ω以下，R2zuzhi阻值的设定可确定输出功率的上限。
IC2（2）脚是稳压控制脚，当输出电压上升时，稳压控制电路驱使（2）脚电压下降最后使输出电压下降，（2）脚接的电容C268是滤出稳压控制电路感应的高频开关信号对稳压电路的不良影响。
由于制造上的困难，目前MO长虹SFET的Vds>1000V还没有，该dianyuan电源块内部MO长虹SFET的Vds为800V,
而该开关dianyuan电源模块的工作电压在待机时是+311V，在开机时是由B＋长虹PFC供电，电压为＋380V，其开关变压器的感生电势峰值极有可能将MO长虹SFET击穿, 所以对开关变压器T3S的要求较高，在绕制时初级电感值要适当，一般在４００μＨ到5００μＨ之间比较合适。在反激式电路中，磁芯应加气隙，以调整脉冲变压器的初级电感，同时应注意变压器的绕组排列，以尽量减少漏感，避免造成对MO长虹SFET过大的应力。次级电路主要是选择整流管和滤波电容。整流管应根据输出电流和电压来选择，该机在低输出电压情况下，可采用肖特基二极管，当开关频率较高时，应采用超快恢复二极管作整流管，以减小其反向电流对初级的影响。
该dianyuan电源模块作该机的开关模块的Vds是800V，而在正常工作时电压是B+380V，所以在MO长虹SFET的负载电路回路中必设置由R69、D26、C99组成的阻尼电路，以防止MO长虹SFET由导通转为截止时TS3初级产生的自感电势峰值对MO长虹SFET产生击穿的危险。
稳压控制部分采用了KA431（IC6）精密dianyuan电源，VR2是输出电压调整控制，KA431的稳压控制性能非常优秀，这也是目前国内外中高挡机采用的最多的。原理在前期本部编写的“TCL HD康佳 P2908原理与维修”已详细介绍过，这里不再叙述。
3、待机控制及保护控制开关机控制及保护控制部分
待机开关变压器（5）（6）端产生电压经D25、C38整流滤波后得到22.5V电压作为长虹PFC部分的
CPU送来低电平开机信号控制该电路；
向长虹PFC电路提供220V供电、长虹PFC激励IC1（ML4824）启动VCCdianyuan电源（VC-S-R 18V）
向VA开关dianyuan电源提供启动VCCdianyuan电源（VC-S-F）
向VG小信号供电开关dianyuan电源提供启动VCCdianyuan电源（VC-S-R）
向开机继电器提供吸合启动供电（VC-S-F）

图2—6
STD-5V （5V）向CPU及存储器供电
VCC-S-R （22.5V）由待机dianyuan电源直接生产
向继电器电路供电（RL35、Q13）。
长虹PFC灌流驱动电路供电（Q3、Q4）。
保护电路光耦PC7S（TLP421）供电。
VC-S-R （18V）由VCC-S-R经Q11控制后产生（Q11受CPU 的PS-ON控制）。
向长虹PFC部分IC1（ML4824）VCC供电。
IC30（IR2109）的VCC供电。
保护电路；光耦PC7Sdianyuan电源供电。
光耦PC13Sdianyuan电源供电。
小信号dianyuan电源模块IC7（KAIM0880）VCC供电。
VC-S-F （18V）由VC-S-R经Q11控制后产生
向VAdianyuan电源模块IC35（KAIM0880）VCC供电。
继电器软驱动触发供电。
VS启动控制（接Q78基极，控制IC1的（5）脚高电平启动）。
控制原理如图；

图2—7

图2—8
PC13S保护控制及Q12的作用；
PC13S的作用是保护控制，它的输入是接在保护检测电路（Q19、Q20、PC7S等，保护检测电路原理后面叙述）。
Q12的作用是在开机后为了使待机开关dianyuan电源的振荡频率由20kHz上升到100kHz，必须使待机dianyuan电源的负载加重，Q12使在开机后控制接在待机负载的上的电阻R1214导通，以增加待机dianyuan电源的负载功率。工作原理如下；

图2—9
保护控制电路原理；
Q19的基极是来自保护检测电路，当进入保护状态时Q 19基极为低电平，此时Q19导通，STD-5V 经过光耦PC13S、Q19流通，PC13S右侧内阻下降导通，由于PC13S的右侧接于Q88的集电极，在正常的开机过程中Q88的集电极必须是高电平（待机为低电平），那么在正常开机工作时，如果出现【故障】，保护电路动作；Q19导通PC13S导通，由于PC13SJ接于Q88的集电极并迫使Q88集电极电位下降为低电平，强行使之进入保护性待机状态。
调节待机开关dianyuan电源在开机工作时加重负载的电路原理；
Q12的基极接在Q88的集电极，Q12和R1214串连接在STD-5V，当电视机在待机状态Q88的集电极是低电平，此时Q12截止，R1214无电流通过。当正常开机时，Q88的集电极为高电平，此时Q12正偏饱和导通，STD-5V加在R1214上，调整加重了待机dianyuan电源的负载使待机dianyuan电源的振荡频率由20kHz上升到100kHz（振荡模块的特性所决定）。
图2—8所示是三星公司提供的 Q88、Q12部分；原理图；分析起来比较困难，把它画成图2—9所示，等效图，其工作原理就清晰、明了多了。声明！本文章原作者是郝铭，有关于他的更多文章请到他本人的博客浏览！