TCL 40A71-P液晶电视开关电源电路原理与维修

家电维修

TCL 40A71-P型液晶彩电开关电源电路如图1所示，主要输出12V、24V两组电压。其中，12V电压经过信号处理板上的电压变换器变换成1.8V、3.3V、5V、4V电压为小信号处理电路供电;24V为逆变器背光灯供电。
一、工作原理
        该开关电源以NCP1650( IC1 )为核心组成功率因数校正电路，以NCP1217(1C2 )为核心组成供逆变器24V电源电路，以NCP1377(IC6 )为核心组成12V电源电路。
1.整流滤波电路
       电路中F1为延迟保险管，ZV1、R1、CX1、CX2、LF1、LF2、CY1、CY2等组成交流抗干扰电路，滤除电网及开关电源产生的高频干扰信号，AC220V市电经BD1整流C3滤波得到约310V的脉动电压，供给后级电路。
2.PFC功率因数校正电路

                电视机工作在待机状态时，PFC电路不工作，在PFC电路中，集成块NCP1650的启动工作电压由T1次级绕组输出的脉冲信号，经D18、C10组成的整流滤波电路产生，因为待机时24V电路没有工作，T1没有感应电压建立。24V开关电源-旦启动进入工作状态，PFC电路即可进入工作状态。PFC功率校正电路利用升压电感中流过变化电流而产生感应电压，通过D1续流二极管整流、C16滤波产生直流电压与300V直流电压叠加，实现在C16正端产生远高于传统整流电路产生300V直流电压的目的，从而提高电源功率因数，提高电能的利用率。如图1所示，PFC电路由IC1(NCP1650)组成，可适应85V~265V的宽交流输入电压范围，是一个开关频率固定、采用平均电流型控制环的脉宽调制器。
       
                 NCP1650引脚功能如表1所示，其工作频率为70kHz左右。经BD1整流、C3滤波后的310V脉动电压，由R2、R3分压，C4高频滤波后送至IC1⑤脚。PFC校正后形成的电压经R12、R13、R14、R15分压后送入IC1⑥脚，在IC1内部经过对比与运算，控制16脚输出脉冲的占空比，从而保证输出电压的稳定。当⑤脚输入电压降低时，NCP1650 16脚输出的脉冲占空比增大，开关管Q1导通时间变长，电感L2储能增大;当⑤脚输入电压升高时，NCP1650 16脚输出的脉冲占空比减小，Q1导通时间变短，电感L2储能变小。
                Q1在NCP1650的16脚输出脉冲的控制下工作于开关状态。当Q1导通时，电流由L2、Q1的D、S极到地，此时D1截止，停止向C6充电。当Q1截止时，电流经L2.D1给C16充电，随着充电的进行，充电电流变得越来越小，L2因流过的电流逐渐变小会产生阻碍充电电流减小的自感电动势，此感应电流的方向与原充电电流方向相同，其叠加作用使C16两端电压充到400V左右，因整流滤波后的输入电流随输入电压变化，致使输入电流与输入电压波形趋于同相，从而提高电源的利用效率，因而系统功率因数提升至接近1。
3.12V开关电源电路

                12V开关电源电路以IC6(NCP1377)为核心构成，其作用是形成12V/4A的稳定直流电压。NCP1377是准谐振电源控制芯片，采用电流模式调制器，设有过压锁定、自动恢复短路、过热等保护电路。其引脚功能如表2所示。
        (1)启动电路
        接通电源时，220V整流滤波电路输出约300V电压送至IC6⑧脚，其内部电流源(典型值4mA)向IC6⑥脚外接电容C34充电，Vcc上升，当Vcc达到12.5V时电路启动工作。这一过程还激活 1ms软启动功能，使启动变得较缓慢。启动后，从IC6⑤脚输出的开关脉冲加到大功率MOS开关管Q5 G极，使其工作在开关状态。
        开关电源启动后，开关变压器T2一个次级绕组感应的脉冲电压经D13整流C34滤波后产生的直流电压加到NCP1377⑥脚，取代启动电路，为NCP1377提供工作电压。
(2)稳压控制电路
    当12V输出电压升高时，由R50、R51得到的取样电压也升高，使IC7的R端电位升高，K端(上端)电位下降，光耦IC8导通电阻变小，NCP1377②脚电位下降，⑤脚输出的脉冲占空比变小，致使开关管Q5提前截止，导通时间变短，输出电压下降，从而使其稳定在12V;反之，则使Q5导通时间变长，T2初级绕组储能增多，次级绕组感应输出电压上升至12V正常值。
(3)过流保护电路
          过流保护电路由开关管的源极电阻R39、取样电阻R42、滤波电容C32、IC6③脚电流检测端等构成。当因某种原因使流过开关管Q5源极电阻R39的③脚电压上升到阈值电压时，NCP1377将关断⑤脚输出，使Q5截止，开关变压器停止储能，禁止12V电源输出。
(4)过压保护电路
          过压保护电路由开关变压器 T2的一个次级绕组、限流电阻R35、滤波电容C31、NCP1377①脚过压检测端等构成，当因某种原因使输入T2的电压过大时，T2绕组也感应出过大的电压，经R35送到NCP1377①脚。当检测电路检测到①脚电压超过额定数值(7.2V )时，NCP1377⑤脚停止输出驱动脉冲，使Q5截止，T2停止输出电压，从而起到保护作用。
(5)12V形成同步整流电路
          同步整流电路由变压器T3、场效应管Q6、Q14、Q7、Q8、Q9等组成。采用半波整流驱动控制方式，当T3有电流流过时，其次级绕组感应出的电压，经R45加在Q7基极使Q7、Q8导通、Q9截止，Q输出的电压加在并联的场效应管Q6.Q14的栅极，使Q6、Q14截止，半个波形通路被截断，只输出另半个波形电压。
(6)准谐振电路
     由NCP1377构成的开关为准谐振电源或最低点电源，通过检测开关变压器T2有无感应信号(次级绕组的回扫电压)或者开关管Q5的漏极电压的最低点来触发导通Q5。当IC6①脚电压高于65mV时，其⑤脚输出低电平，Q5保持关断状态;当①脚电压低于65mV时，经内部消隐延迟时间后，其⑤脚输出高电平，Q5导通，开始新的变换周期。这样，可使EMI(电磁噪声干扰)最小。设置消隐延迟，可防止因开关频率过高引起Q5误动作，NCP1377的开关频率固定为100kHz。
4.24V开关电源电路
           24V开关电源电路以IC2(NCP1217)为核心构成，其作用是将PFC电路输出的400V电压变换为24V/4A稳定输出。IC2采用电流模式调制器，工作频率固定在65kHz。电路输出的400V电压经D3整流、C18滤波后输入IC2⑧脚，其内部电流源向⑥脚外接电容C21充电。⑥脚电压Vcc达到12.5V后作为1C2的启动工作电压。电视机工作在待机状态时，由于Q4截止，Q12导通，IC5导通，IC2②脚为低电平(接近“0V")，IC2 不工作，同样PFC校正电路也不工作。二次开机后Q4导通，Q12.IC5截止，IC2启动进入工作状态，由T1次级绕组输出的电压，经L5.D7整流、ZD1稳压C21滤波后加到⑥脚，取代启动供电电路，作为IC2启动后的工作电压。启动后，IC2⑤脚输出开关脉冲，Q20导通，并联场效应管Q2、Q17同时导通，T1开始储能。在Q217截止时，T1次级感应的电压经二极管整流、LC滤波、稳压后输出24V/4A的直流电压，为逆变器供电，作为背光灯的电源。
(2) 稳压控制电路
       稳压控制电路由取样电阻 R27、R28，三端精密稳压器IC4，光耦IC3.NCP1217②脚电压反馈信号端等组成。当因某种原因使24V电压升高时，经R27.R28分压后的取样电压随之升高，IC4 R端电压升高、K端电压下降，光耦IC3导通加强，将IC2②脚电位拉低，其⑤脚输出脉冲占空比变小，Q2.Q17提前截止，使开关变压器T1输出电压变小，将输出端电压降至24V/4A正常值。当因某种原因使24V电压降低时，其稳压过程与之相反，从而使输出端电压上升至24V正常值。
（3)过流保护电路
         过流保护电路由开关管的源极电阻R20、取样电阻R17、滤波电容C22.NCP1217③脚电流检测端组成。当流过Q2.Q17的电流增大时，R20上的电压随之增大，加到IC2③脚的电压亦增大。当该脚电压增大到阈值电压时，IC2关断⑤脚输出，Q2.Q17截止，开关变压器T1停止输出24V电压。
(4)待机控制电路
    待机控制电路主要由三极管Q4、Q12，光耦IC5，IC2②脚等组成，通过控制IC2②脚电压的高低来控制Q2.Q17的导通与截止，从而控制开关变压器T1的24V电压输出。
         在开机时，P_ON端输入高电平，Q4导通.Q12截止，IC5截止，对IC2②脚电压无影响，此时其②脚只受稳压电路控制，⑤脚输出正常脉冲，Q2.Q17正常导通，开关变压器TI输出正常24V电压。
         待机时，P_ON端输入低电平，Q4截止Q12导通，光耦IC5导通，将IC2②脚电位拉低，其⑤脚无激励脉冲输出开关管Q2.Q17截止，开关变压器T1无24V电压输出停止工作。此时，②脚电位受待机控制电路控制。
二、故障实例
         例1:一台TCL 4071-P型液晶彩电，三无。分析检修:测电源12V、24V均无电压输出，说明故障在400V之前的公共电路、PFC电路或抗干扰电路。查保险丝F1已烧断变黑，测R1、CX1、CX2等抗干扰元件均正常，整流桥BD1也正常。顺线路检测，发现是Q1的D、S极之间击穿短路，从而导致后级电路无电压，开关变压器T1、T2次级绕组均无24V、12V电压输出。更换保险F1、Q1后，机器恢复正常。
         例2:一台 TCL 40A71-P 型液晶彩电，图像忽明忽暗。分析检修:有图像，声音正常，只是光栅忽明忽暗。 拆机，发现背光灯有闪烁现象，判断可能为24V电源电路中有元件性能不稳，导致24V输出电压不稳定。检测稳压电路元件均正常，怀疑NCP1217启动后工作电压不稳定，导致⑤脚输出电压不稳，开关管Q2、Q17不能良好导通，T1输出电压不稳定。用万用表检测启动电路，发现IC2⑥脚Vec端电压在9V左右波动(正常启动后，该脚电压应为12.5V)。NCP1217启动后，⑥脚电压要保持在稳定的12.5V，二次供电支路L5、D7、C21组成的电路工作才正常。D1正E常，D7正反向阻值正常，电感L5性能不良。用同规格电感代换后，故障排除。
        例3:一台TCL 41A71-P型液晶彩电，黑屏。分析检修:由故障现象初步判断故障在24V电源电路，因为24V电压只供逆变器点亮背光灯所用。用万用表测量无24V电压输出，分析可能是保护电路起作用或稳压电路异常引起。用万用表测IC2各引脚电压，发现⑤脚无脉冲电压输出，导致开关管Q2、Q17截止，开关变压器T1无输出。测量IC2②脚电压呈低电平。断电，测量待机电路，发现Q12 c、e极之间击穿短路，使光耦内阻变小，将IC2②脚电平拉低使其⑤脚停止输出。 更换Q12，机器恢复正常 。
         例4:一台TCL 40A71-P型液晶彩电，黑屏，声音正常。分析检修:根据现象分析，可能是24V电源无输出，背光灯点不亮，液晶屏显示不出图像，有声音，说明12V电源正常。测量24V输出端没有24V电压，由此排除逆变器等其余电路故障。该机24V电源只为逆变器供电，测量开关变压器T1初级绕组有400V 电压输入，开关管Q2、Q17均导通。IC2⑥脚Vcc端有12.5V 电压，表明电源控制电路已经启动并进入正常工作状态。测量开关变压器TI的次级绕组有24V电压，说明该处电路有开路性故障，观察24V输出部分电路元件的焊脚，发现滤波电感L3 -端有裂纹，用表测量其一端无电压，一端有24V电压，断电补焊L3后接通电源试机，机器恢复正常。此故障表明只要PFC输出达400V，就表明12V及24V振荡电路工作正常。
        例5:一台TCL 40A71-P型液晶彩电，开机有光栅，无图无声分析检修:液晶屏能点亮，说明24V电源逆变器无问题，故障可能在高频头及中频处理电路。该机主副高频头均采用中放一体化高频头。测量主副高频头12脚均无5V电压输入，该5V电压由开关电源12V经DC/DC变换电路而来，除供高频头外，还为视频解码电路U23(SAA7117AH)、视频控制与处理电路U3(FLI8532 )等供电，据此分析，应是12V电源无输出或DC/DC变换电路出故障。测12V电源，发现无12V电压输出，看来故障在以电源控制芯片NCP1377为核心组成的控制电路上。断电，用电阻法测量启动电路。测试高压端的二极管D11正、反阻值正常，电容C36正常，测量D13、R37正常。测稳压管ZD5正反向阻值一样大，并且只有几欧。ZD5损坏，造成NCP1377不能正常启动，T2的自馈绕组不能向⑥脚Vcc提供正常的工作电压，致使12V开关电源停止工作，将ZD5更换后，一切正常。