采用TEA1733P方案的LED液晶电视开关电源电路分析

家电维修

TEA1733P是NXP公司推出的一款低成本75W开关电源控制器(SMPS)，适用于反激拓扑结构电源。该芯片属于绿色芯片(GreenChip Ⅲ)系列，与之同属一类的还有TEA1733T、TEA1733LT和TEA1733LP。TEA1733P采用固定频率模式和频率抖动技术，以降低电磁千扰(EMI)，其工作电压为12V~30V，工作频率为65kHz，内部集成了高压稳压、欠压锁定检测、振荡器RS触发器、栅极驱动、软启动、欠压识别与欠压保护(UVP)、过压保护(OVP)、过流保护、过载保护(OPP)、过热保护(OTP)等电路，如图1所示。
       
                TEA1733P 采用8脚封装，其引脚功能与实测数据见表1。
       
                 由于TEA1733P的控制功率可达75W，现多用于26~37英寸的LED液晶彩电中，下面以创维168-P32ETU-04型电源板为例对其工作原理进行分析。
        一、电路分析
                 由于该电源的总功率较小，所以未设置功率因数校正(PFC)电路。同时，本电源也未设置单独的待机电源(又称副开关电源)电路，而是采用对输出电压进行开/关控制的方式进行开/待机控制，其结构框图如图2所示。这种结构不仅可使电源保持较低的功耗水平，还能让电路变得非常简洁，大大减小电路板体积，降低其生产成本。因此，这种结构在中大屏幕的LED液晶彩电中得到了广泛的使用。
       
        220V交流电经EMI滤波桥式整流后，送给TEA1733P (IC100)振荡回路，使之正常工作;次级整流滤波输出的一路电压经DC-DC变换后输出5V电压，作为待机电压送往主板，经主板上的稳压电路稳压后送给CPU.二次开机后，CPU输出的开机信号送往电源板，开/待机控制管导通，输出主电压，分别供给主板与LED背光驱动电路。
1.EMI整流滤波电路
       
        该电源的EMI整流滤波电路如图3所示，F101是保险丝，用于过压或过流保护;TH101是热敏电阻，TNR101是压敏电阻，用于防止浪涌冲击(包括防雷击);CY101、CY102是共模滤波电容，用于吸收共模高频噪声;LF101、LF102是共模电感，用于抑制共模千扰(指导体与参考地之间不应存在的电位差);CX101、CX104是差模电容，用于抑制差模千扰;R101~R106是泄放电阻，用于将CX101、CX104上积累的电荷适时泄放掉，以免电荷积累而影响滤波特性，另外，在拔掉电源插头后确保火线和零线之间没有电位差;D1011~D104组成整流电路，防止交流干扰。
2.振荡电路
         该电源板的振荡电路以开关稳压控制块IC100为中心组成，如图4所示。IC101(PC817C)为光电耦合器，IC300 (AS431H) 为基准稳压集成电路。C210、R210、D205 F201组成尖峰脉冲吸收电路， Q201是保护开关管。R313、R316为取样电阻，R314为IC300的偏置电阻， C320、R315用于消除寄生振荡，防止电路误动作。
       
          220V交流电经EMI、整流滤波电路后，得到约+300V的直流电vDD，通过脉冲开关变压器T101的初级⑤-⑦绕组加到开关管Q201的D极。同时，AC220V电压经泄放电阻分压及全桥中的一只二极管半波整流后，再通过R201降压、ZD201稳压后，得到约27V的电压，加到IC100的①脚作为启动供电。
          这时，IC100的①脚内部高压稳压电路工作，给内部相关电路供电，内部振荡电路开始振荡;输出的脉冲信号经软启动(延时)及控制栅极驱动后，通过IC100的③脚及电阻R207、R208加到开关管Q201的G极。Q201进入开关状态后，T101的⑤-⑦绕组中通过变化的电流，因电磁感应，T101次级绕组感应到相应的电动势。其中，1-2绕组上的感应电压经R215限流D207整流、C209滤波、ZD201稳压后，为IC100的①脚提供持续供电。此时，①脚内部的稳压电路自动断开。
         T101次级绕组感应的电动势分两路送出，一路经过D301整流、C301、R301、L301等元件滤波，得到24V电压;另一路经D302整流、C305、R302、L302等元件滤波， 得到12V电压。一路12V电压再经过DC-DC变换得到5V电压，为主板相关电路供电。
3.稳压控制
         当因某些原因使输出端的电压偏高时，升高的电压经R312与R314取样IC300误差放大后，其A极电压下降，使得通过IC101的①、②脚内的发光二极管的电流增大，其发光增强，IC101的③、④脚内的光敏三极管通过的电流会相应地增大，即IC101的③、④脚间的等效电阻减小，IC100的⑦脚电压下降，IC100内部电路根据⑦脚的电压调整相应电路的工作状态，使开关管在一个周期内的导通时间变短，则T101⑤-⑦绕组上的感应电压减小，各次级绕组上的感应电压也会相应降低，从而使各输出电压下降，以达到稳压的目的。当因某种原因使v输出端的电压偏低时，其稳压过程与上述相反。
4.保护电路
       (1)过压保护
         当由于某些原因使得IC100⑤脚的电压超过保护阈值24.5V时，过压保护电路起控，强制振荡器停止振荡(进人锁定状态)，从而实现过压保护。
                (2)过热保护过程
        当由于某些原因使得IC100芯片基板的温度超过135°C时，过热保护电路起控，强制振荡器停止振荡(进人锁定状态)，从而实现过热保护。
        (3)过载保护过程
        当5V电压的负载过载时，IC100⑦脚的控制电压会相应升高。当⑦脚的电压超过阈值5.1V时，过载保护电路起控，强制振荡器停止振荡，这时⑤脚的电压会快速下降。当⑤脚电压低于7.8V时，内部电路因得不到供电而停工作。等待很短一段时间后，内部的启动电路将会再次启动，振荡器会再次工作，即此时电源将工作在间歇振荡状态。
       (4)输出电压过压保护
        当12V输出端电压偏高时，稳压二极管ZD302被齐纳击穿;当24V输出端电压偏高时，稳压二极管ZD303会被齐纳击穿;当5V电压偏高时，稳压二极管ZD304会被齐纳击穿。这时，Q304导通，其c极变为低电平，使得流过IC101的①、②脚内的发光二极管的电流大幅增加， IC101的③、④脚内的光敏三极管饱和导通，IC100的⑦脚电压大幅下降，IC100内部电路停止工作，以实现过压保护。
5.开/待机控制
       Q106、Q300等元件组成开待机控制电路，R307、 C307、R306等元件组成限流滤波电路。当CPU送来开机信号时，Q106导通，其c极变为低电平，P沟道场效应管Q300导通，+12V电压经Q300的SD极输出。
6.DC-DC变换电路
       该电源的DC-DC变换电路采用矽力杰公司生产的双管同步整流芯片SY8172Y(IC301)，其作用是将次级输出的未受控12V电压变换成+5V。12V供电经C327、C328滤波后送到IC301的②脚，经IC301同步整流及L303、C321、C332滤波后，输出+5V电压供给主板。SY8172Y的工作频率为700kHz，其内部电路如图5所示，引脚功能与实测数据见表2。
       
       
二、常见故障检修
       故障表现为1:+5V电压无输出。故障原因分析:首先检查电源电路是否有过流现象，然后检查稳压反馈回路过载与过压保护等电路，具体检修流程如图6所示。
       
       故障表现为2:5V电压偏低。故障原因分析:先检查开关电源初、次级回路是否存在负载过重现象，然后检测或代换整流二极管D302及滤波电容C310、C311，接下来检查稳压反馈回路，最后考虑更换IC100。该故障的具体检修流程如图7所示。
       
       故障表现为3:5V电压偏高。故障原因分析:首先检查稳压反馈电路是否正常。实修时，可断开光耦IC101，在IC101的③、④脚焊盘上并联一只10k电阻来判断。如果反馈电路正常，则更换IC100。该故障的具体检修流程如8所示。
       
       故障表现为4:12V、24V电压无输出。故障原因分析:对于该故障，首先检查T101初次级回路是否正常，然后考虑切换管Q300的工作条件是否具备，最后考虑更换IC100。该故障的具体检修流程如图9所示。
       
三、故障检修实例
        例:收到其他维修同行的一台创维32E720彩电，开机几分钟后自动关机。故障原因分析:自动关机后，测得电源板无+5V电压输出;断电后测量+5V电压负载无短路现象，由此判断电源板有故障。
       该电源板的+5V电压是由12V电压经DC-DC变换得到，参见图4。测得12V输出电压为0V，+24V输出电压约为15V，这说明开关电源已启动，检查开/待机控制电路未发现异常，但在试机中发现开机瞬间有12V电压输出，随后降为0V，是不是过压保护电路起控了呢?代换ZD301~ZD303无效，最后代换了Q304后故障机修到这里，终于修好值得探讨。。