图片中心
莲湖区、新城区、雁塔区、碑林区、未央区、长安区
东芝2840XH彩电电源与保护电路工作原理

此机属于东芝S3ES机芯,采用分离元件组成的自激并联式宽电源电路,可在90~260V交流电压输范围内,保持输出电压稳定不变。在开机状态下,可提供200W以上的功率;在待机状态,巧妙地处于断断续续的工作方式,将输出电压降到开机时的1/2左右,维持轻载工作,继续为微处理器控制电路供电。该电源和保护电路的缺点是;电路结构复杂,工作原理特殊,测试维修困难。
  
  该开关电源保护功能齐全,在开关电源的初级电路设有恒流驱动电路、过流保护电路、欠压保护电路;在开关电源的次级电路依托开/关机电路,设计了可控硅保护电路,具有行过流保护、行过压保护、场过流保护、+B电压输出过压保护等功能。均采用IIC总线控制技术,微处理器通过IIC总线系统对被控电路进行故障检测。
  
  当IIIC总线系统的被测电路发生故障时,故障信息经过IIC总线系统将传给微处理器,微处理器会采取待机保护措施,并可通过屏幕显示故障自检信息,供维修时参考。

  1。开关电源与初级保护电路
  
  东芝S3ES机芯的开关电源设置在主电路板上,东芝“火箭炮”系列机芯的开关电源大多独立设置一块电源板。S3ES机芯由分立元件组成的自激并联式开关电源初级电路如上图所示。开关电源的次级电路如下图所示。

东芝S3ES机芯的开关电源电路

  (1)开关管工作过程
  
  市电(AC220V)整流、滤波后的300V直流电压,经开关变压器T803的⑥~④、③~①绕组及L824加到开关管Q823的集电极,并经启动电阻R828及L828、R821加到Q823的基极,从而使Q823开启导通。
  
  Q823集电极电流流过T803的⑥~④、③~①绕组,在其中产生“⑥端正、①端负”的感应电势,该电势耦合到T803的⑨~⑦绕组,在其中产生“⑨端正、⑦端负”的正反馈电势。此正反馈电势经R826、C820加到Q823基极,从而使Q823电流进一步增大,并迅速进入饱和状态。
  
  在Q823饱和期间,T803的⑥~④、③~①绕组中的电流线性地增大,而T803负载绕组主的各整流二极管均截止,此时T803处在建立磁场能量的过程。要维持Q823饱和导通,其正反馈电流不能消失,但C820被正反馈电流充电后,其上端的电位越充越负,也就是Q823基极电位越变越负,最终使Q823饱和状态不能再维持下去。
  
  Q823-旦退出饱和,其电流减小,则T803各绕组中的感应电势极性均变反,于是“⑨端负、⑦端正”的电势再经R826、C820反馈到Q823基极,使Q823电流进一步减小并迅速翻转为截止状态。
  
  在Q823截止期间,T803负载绕组中的D89、D83、D82、D86、D88均导通,于是在滤波电容C827、C828、C831、C860、C854上分别建立起+24V、+18V、+115V、+16V、+10V直流电压,也就是R803中的磁场能转变成了电场能。此时正反馈耦合电容经T803的⑨~⑦绕组及D839放电,且+300V电压经R828给C820反向充电,这些因素均使Q823基极电位不断回升,最终导致Q823再次导通,并形成周而复始的间歇振荡。
  
  L828、L824的作用是:延缓浪涌电流对Q823的冲击:C829、C824、R898、C822、C823、R829、L825、D822的作用是吸收Q823集电极尖峰脉冲,防止Q823的集电极与发射极被击穿。D839的另一作用对Q823基极与发射极间的反电势进行限制。
  
  (2)恒流激励电路
  
  在Q823间歇振荡工作过程中,还存在着由Q820组成的正反馈恒流激励电路,不过这个恒流激励只有在开关电源进入稳定状态后,才能起作用。在开关管截止期间,T803的“⑧端正、⑦端负”的电势经D820整流,在C821上产生约4.6V直流电压,此电压给Q820集电极供电。在开关管饱和期间,T803的“⑨端正、⑦端负”的电势经R823使Q820导通,Q820发射极电流流入Q823基极,从而构成对Q823的又一正反馈激励。
  
  在开机瞬间,由R826、C820支路单独激励使开关电源先工作起来,然后由Q820和R826、C820两条支路共同激励,以确保开关电源达到215W以上功率输出,这种激励方法的优点与开关电源软启动类似。
  
  恒流激励还能够使该开关电源的交流电网电压变化范围达到90~280V。由于T803的⑨~⑦绕组正反馈电势的幅度与交流电网的电压有关:在交流输入电压仅为90V时,电源易处于欠激励状态;而在交流输入电压为280V时,电源又易处于过激励状态。该开关电源把激励设计成适合于低压交流输入,但为避免高压交流输入时出现过激励现象,把Q820设计成恒流激励方式,因为当T803的⑨~⑦绕组正反馈电势的幅度大到一定程度时,Q820便处于饱和状态,激励电流值由R822电阻值决定。又因为C821上的电压是T803的⑧~⑦绕组的电势在Q823截止期间经D820整流产生的,所以C821上的电压是稳定的电压。该电压与交流电网电压无关,于是使恒流激励得以实现。
  
  (3)稳压原理
  
  稳压电路由初级电路的Q822、Q824和次级电路中的Q826、Q87组成,其中Q87为取样、基准、误差放大集成电路,Q826为光电耦合器件。由于+115V输出电压的负载功耗最大,所以对+115输出电压实施稳压,则其他输出电压也将随之保持稳定。Q87为取样放大电路,+115V电压通过R851、R845加到Q87的①脚,经Q87内部与基准电压比较后,由②脚输出误差电压,经R844、D825去控制光电耦合器Q826电流的大小。然后再由Q826通过Q824、Q822去控制开关管Q823饱和期的长短,从而达到稳压目的。
  
  调节R851可改变Q87内部的分压取样比,从而可改变主输出电压的高低。D844为过压保护管,当主输出电压为+115V正常值时,R851、R845两端分压值小于6.8V,此时Q844截止。如果主输出电压远高于+115V,则D844将导通,于是引起Q87内部Ql的电流增大,这就达到了过压限制保护目的。
  
  (4)过流保护电路
  
  过流保护电路的作用是限制开关管Q823的电流使它不要过大。过流保护电路由R838、R839、D836、Q825等元件组成,由于开关管Q823发射极电流经R838、R839而流通,故R838、R839属于过流检测电阻。
  
  Q825是过流控制管,Q825基极有两路偏置电压:一路是R838、R839上的压降经R833加到Q825的基极,这是正偏置电压:另一路是C826上的负电压经R835加到Q825的基极,C826两端的电压是由T803⑨~⑦绕组电势经D824整流产生的,这是负偏置电压。
  
  在刚开机时,由于C826两端的-12V电压还没有建立起来,开关管也没有受到稳压控制,故开关管电流很大,此时R838、R839上的压降增大,使Q825导通,并引起Q822导通,从而对Q823实施过流限制保护。当电源稳定工作后,C826两端有-12V电压建立,该电压再经B835影响到Q825基极,使Q825截止,从而对电源正常工作无影响。
  
  D836的作用是防止在Q823的集电极与发射极击穿时损坏其他元器件。因为当Q823的集电极与发射极击穿时,高压会再将D836击穿短路,从而快速熔断保险丝。
  
  (5)过压保护电路
  
  过压保护电压由D821、Q821等组成。在正常情况下,T803⑧~⑦端绕组的电势经D820整流后,在C821上生成4.6V电压,该电压不能使D821击穿导通。如果Q823失去稳压控制使输出电压升高,则C821上的电压也随之升高,当其电压升高到9V左右时,便引起D821击穿导通,并引起Q821导通,于是Q823的基极与发射极被Q821所短路,开关电源停止工作。
  
  (6).导通延时保护
  
  导通延时保护电路的作用是对开关管Q823实现导通延时控制,以减小Q823的导通损耗。在开关管Q823由饱和状态向截止状态转换瞬间,由于T803⑥~④、③~①绕组中的电流不变,故T803⑥~④、③~①绕组的电流给C829、C824充电,使0823集电极产生450V的脉冲电压,然后C829、C824与T803⑥~④、③~①绕组构成自由振荡,如果Q823在集电极振荡电压高点时导通,则会产生较大导通损耗。导通延时保护电路能控制Q823在振荡电压低点导通,所以能提高开关电源效率。
  
  导通延时电路由D834、C834、Q821组成。在Q823截止期间,T803的“⑧端正、⑦端负”的电势经D834整流给C834充电,C834所充电压能使Q821导通。在Q823由截止向饱和转换瞬间,C834上所充的电压将维持Q821导通一段时间。在此时间内,Q821对Q823基极电流进行分流,也就是将Q823的导通时刻延时到其集电极振荡电压的低点出现。
  
  C834容量很小(1000pF),故将很快地放电完毕,所以Q821完成导通任务后也很快地处于截止状态。
  
  (7)低压保护电路
  
  低压保护电路由Q832、R868、R869等元件组成,其作用是:当交流电网电压低于90V时,保护电路动作,以避免开关管工作在欠激励状态。
  
  Q832基极的偏压由两路电路提供:一路是C826上的负压经R869提供;另一路是C809上的+300V电压经R868提供。其中C809上的+300V电压与交流电网电压幅值有关。当交流电网电压低于90V时,C809上只有约+130V电压,则经R868提供的正偏压值将小于R869提供的负偏压值,故引起Q832导通,然后引起Q824及Q822导通,Q822的导通使Q823基极电流旁路,所以开关电源停振不工作。当交流电网电压高于90V时,Q823截止,从而不影响开关电源正常工作。