1、 第三篇彩色電視機電路分析第三篇彩色電視機電路分析 （CN-12機芯、長虹機芯、長虹2158K型機）型機） 第六章第六章 彩色電視機電源電路分析彩色電視機電源電路分析 第七章第七章 彩色電視機掃描電路分析彩色電視機掃描電路分析 第八章第八章 彩色電視機信號處理電路分析彩色電視機信號處理電路分析 第九章第九章 遙控系統電路分析遙控系統電路分析 第六章第六章 彩色電視機電源電路分析彩色電視機電源電路分析學習要點：學習要點： 1開關電源的特點； 2開關電源的組成及基本工作原理； 3開關電源電路的的基本分析方法； 4CN-12機芯開關電源特點； 5開關電源實際電路工作原理。 第一節第一節 開關電源的組

2、成及工作原理開關電源的組成及工作原理 隨著全球對能源問題的重視，電子產品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機功耗，提高供電效率成為一個急待解決的問題。傳統的線性穩壓電源雖然電路結構簡單、工作可靠，但它存在著效率低、體積大、銅耗和鐵耗量大，工作溫度高及調整范圍小等缺點。正因為如此，為了提高效率，人們研制出了開關式穩壓電源。開關式穩壓電源已廣泛應用于各種電子設備中。一、概述一、概述 1定義定義 開關電源是指電源調整管工作在開關狀態的電源，如圖6-1所示。 注在串聯型穩壓電源中，電源調整管工作在放大狀態。圖61 串聯穩壓電源與開關電源定義 2開關電源的特點開關電源的特點 開關穩壓電源與串聯型穩壓電

3、源的特點如表6-1所示。 表61 兩種電源的特點3開關電源的種類開關電源的種類開關電源的種類如表62所示。 表62 開關電源的種類 二、開關電源的電路組成二、開關電源的電路組成 1 CN-12機芯實物圖機芯實物圖 CN-12機芯的開關電源電路實物圖如圖62所示： 2開關電源的電路組成框圖開關電源的電路組成框圖 開關電源的電路組成框圖如圖63所示。其主要電路包括：進線抗干擾電路、整流濾波、開關管、開關變壓器（電壓變換器）、整流濾波、自激振蕩電路、脈寬調整電路、誤差電壓取樣、基準電壓、比較放大器和各種保護電路等構成。 3開關電源中調整輸出電壓的方法開關電源中調整輸出電壓的方法 開關電源中輸入電壓與

4、輸出電壓之間的關系可以用圖6-4來表示。 圖64 開關電源中輸入電壓與輸出電壓 圖中：K為受控開關，即開關電源中的開關管，開關K不斷接通又斷開，將輸入直流電壓截成一個個矩形脈沖，設輸入電壓為Vi， 輸出電壓為Vo，開關上的電壓（即儲能元件的輸入電壓）為Vk，則在開關接通時，VkVi，在開關斷開時，Vk0。若將開關周期設為T，將開關導通時間設為TON，則輸出電壓與輸入電壓之間的關系可以用下列關系表示： 在式6-1中，“”稱為開關脈沖的“占空比”（又叫“占空系數”）。從式中可見，只要改變開關脈沖的“占空比”，就可以改變輸出電壓的高低。或者說，改變開關管導通時間的長短就能改變輸出電壓的高低。根據“占

5、空比”的調節方法不同，得到兩種不同穩壓方式的開關電源，見表63所示。 表63 兩種不同穩壓方式的開關電源 4變壓器型開關電源工作過程變壓器型開關電源工作過程 在介紹開關電源工作過程前，回憶一下前面學過的串聯型穩壓電源的工作過程，圖65是直流穩壓電源的工作方框圖。其穩壓過程可以簡單的歸納為： 圖65 直流穩壓電源工作過程方框圖 開關穩壓電源的工作過程與直流穩壓電源的工作過程不相同，圖66是開關電源的工作流程圖，可簡單的歸納為：輸入交流電壓整流濾波振蕩變壓整流（可多路輸出直流電壓）濾波給負載。圖66 開關電源工作流程圖 對于上面所提到的開關電源的工作流程，可通過圖67來說明。圖67畫出了變壓器型開

6、關電源的工作過程，其工作原理可簡單的歸納為： 圖67 變壓器型開關電源 在開關管飽和導通時，電源通過開關變壓器初級電感和開關管形成回路，在開關變壓器中儲能，此時次級整流二極管截止，負載電流靠濾波電容放電提供。 開關管截止時，開關變壓器次級的感應電動勢使整流二極管VD導通，向負載釋放能量，同時向濾波電容充電。 這樣周而復始，電源所提供的能量先以磁能的形式儲存在開關變壓器中，然后再以電能的形式向負載提供并補充給濾波電容C。該電路中有兩點需要說明，見表64所示。表64 變壓器型開關電源的說明 由上述分析可知，開關穩壓電源的特點是通過控制開關管的導通（開）或截止（關）時間來實現穩壓的。在實際應用電路中

7、，開關管的基極接有脈寬控制電路，它的任務就是提供脈沖寬度（或頻率）可調的矩形脈沖，來控制開關管導通時間的長短。 第二節開關電源實際電路分析第二節開關電源實際電路分析 下面以CN-12機芯中的長虹H2158K型彩電為例，分析開關電源中各部分電路的工作原理。 長虹H2158K型彩電的開關電源采用全晶體管電路，是一個典型的分離元件開關電源電路，其原理圖如圖6-8所示。圖68 長虹H2158K型彩電開關電源電路 一、電路類型一、電路類型 開關晶體管與開關變壓器的一次繞組串聯，然后并接在輸入端，一次繞組和二次繞組之間的換能靠開關變壓器來完成的，因此它屬于變壓器耦合并聯輸出型。 電路中有正反饋繞組和自激振

8、蕩電路，所以它是自激振蕩式。 該機的穩壓采用脈沖寬度調制方式，由取樣電路取得輸出電壓的變化情況，經比較放大后去改變開關脈沖的脈沖寬度，從而使輸出電壓受控后穩定在恒定值上。 綜合以上各點，該機的開關電源電路應屬于自激振蕩、并聯輸出、調寬穩壓型。二、電路特點二、電路特點 長虹H2158K型彩電開關電源電路的特點是具有多路直流電壓輸出。 有些彩色電視機的電源只有一路直流電壓輸出,整機所需要的電流全部由它提供。而CN-12機芯及同類機芯中，開關電源有多路直流電壓輸出，可以向整機的各部分電路提供適當的工作電壓。 各路直流電壓的供給情況見表65所示。 表65 長虹H2158K型機開關電源的輸出電壓 三、主

9、要電路分析三、主要電路分析 1進線抗干擾電路進線抗干擾電路 圖68中，C501、L502、C502組成抗干擾電路。220V、50HZ市電由電源插頭XP501輸入，經電源開關S501、保險絲F501進入由C501、L502、C502組成的抗干擾電路。電源進線抗干擾電路實際上是一個雙向低通濾波器，它在電路中起著雙向濾波作用。 (1)電源濾波器(共模濾波器) 電源濾波器的外形及結構 電源濾波器的外形如圖69所示。不同機型電源濾波器的幾何尺寸、外形特征可能會略有差異，但它們的主要結構是相同的，均由U形磁心、線圈、線圈骨架和金屬彈性夾等組成。 線圈的繞制工藝對電源濾波器的濾波效果影響很大，為了確保兩繞組

10、間的互感盡可能大，電感量偏差盡可能小，必須采用“共模”方式繞制，即將兩繞組繞于同一骨架上，并以相同方向并行繞制，使繞組匝數完全相等，導線松緊程度一致，使電感量盡量一致。 電源濾波器的作用 電源濾波器的作用是為了消除開關電源特有的“開關干擾”。其作用是雙重的，一方面避免電網供電線中的高頻干擾脈沖進入開關電源影響電視機正常收看；另一方面，防止開關電源產生的干擾脈沖進入電網對電網造成污染。因為在開關電源電路中，開關電源的功率調整管工作在高頻開關狀態，由此而引起的一種特殊的“開關干擾”現象是不容忽視的，它以尖峰脈沖的形式出現，具有很寬的頻帶，可以從幾百HZ到幾十MHZ，而且能沿著輸入、輸出傳輸線傳導出

11、去而形成“傳導干擾”。這種干擾對于電視機的正常工作十分有害，傳導出去還會干擾其他電器設備。 為了抑制這種干擾，采用開關電源的彩色電視機必須安裝電源濾波器，電源濾波器從外形結構和符號上看，與變壓器很相似，但其使用與變壓器大不相同，它是以、作為輸入端，、作為輸出端。而變壓器是以、為輸入端，、為輸出端。 為了達到更好的濾波效果，有的彩色電視機中接兩個電源濾波器，構成兩級電源濾波：在橋式整流的輸入端和輸出端各安裝一級，如圖610所示。C501、L502、C02構成第一級，L503、C507、C518構成第二級。 工作原理 對高頻干擾信號而言，電容呈短路，而電感則呈開路狀態。高頻干擾被電容短路，如圖61

12、1(a)所示。 對50Hz低頻而言，電容呈開路，而電感則呈短路，如圖6-11(b)所示。因此，50Hz市電可以順利通過。 圖68中的CN-12機芯的電源濾波器電路中，采用兩級電源濾波器，第一級為L502，第二級為L503，尤其是第一級L502與C501和C502組成型低通濾波器，對從市電進入的對稱性干擾有很好的濾波效果。 2整流濾波電路整流濾波電路 作用和電路組成： 開關電源的整流濾波電路的作用是將220V的正弦交流電成300V左右的直流電壓。 CN-12機芯開關電源的整流濾波電路如圖612所示。VD501VD504構成橋式整流電路，C503C506為整流二極管的保護電容。R502是保險絲電阻

13、，L503為電源濾波器，C507、C518是橋式整流的濾波電容。圖612 整流濾波電路 由于正弦交流電的有效值與峰值之間存在倍的關系，因此，220V正弦交流電經整流濾波后，其最大值應達到220V的倍，即316V，實際電壓為300V左右，由C507的“+”端輸出。 （2）關于底板帶電問題）關于底板帶電問題 由于彩色電視機中的電源電路省去了電源變壓器，電網輸入的220V交流電壓直接與整流電路連接，這就導致了底板帶電的可能性，如果電網相線端恰好與電視機的地線相連，當人體接觸底板時，220V交流電將會通過人體與大地形成回路，對人體造成傷害。 在實際電路中，由于開關變壓器和光電耦合器（簡稱光耦）的隔離作

14、用，使開關電源和整機主板之間隔離開，從而可以保證只有開關電源部分底板可能帶電，整機主板的其它部分不帶電，提高了電視機在調試和維修中的安全性。在電視機主板上，常以一條白色線來分隔底板帶電（熱地）與不帶電部分（冷地），如圖613所示。 圖613 開關電源底板帶電與不帶電區域圖 3自激振蕩電路自激振蕩電路 開關電源變壓器開關電源變壓器 開關電源變壓器的外形及結構開關電源變壓器的外形及結構 開關電源變壓器又稱為開關變壓器，是開關電源電路中的關鍵器件，它的質量優劣直接影響到開關電源性能的好壞。開關變壓器的外形如圖614所示，采用高頻磁心，在它的腰部常有一層短路的銅箔帶作磁屏蔽層，它能顯著地減少漏磁，常常

15、可以根據銅箔腰帶銅箔腰帶這一顯著特征，從眾多的元件中迅速認出開關變壓器，從而確定開關電源電路在機板上的位置。 圖614 開關變壓器外形結構圖 開關變壓器的作用開關變壓器的作用 為什么說開關變壓器是開關電源電路中的關鍵器件呢？因為開關變壓器在開關電源中起著非常重要的作用，它既是儲能元件，又是振蕩器的正反饋器件，同時又起輸入、輸出電壓變壓及隔離作用。見表66所示。表66 開關變壓器的作用 自激振蕩電路自激振蕩電路 自激振蕩電路的作用是產生間隙振蕩，使開關管工作在開關狀態。產生間隙振蕩，使開關管工作在開關狀態。無論是自激式還是它激式的開關電源，在電路啟動及轉入“開”、“關”工作狀態的整個過程中，開關

16、變壓器都起著正反饋作用。現以圖615簡要說明開關穩壓電源的自激振蕩過程。 圖615 CN-12機芯的自激振蕩電路原理圖 在CN-12機芯中，開關電源的自激振蕩電路由開關管V513、偏置電阻R520、R521、R522，開關變壓器T511，正反饋電路C514、R519組成，簡化電路如圖615所示。圖中，VD517位于正反饋回路，可加快開關電源的啟動。 R520、R521、R522、R526、R515是開關管V513的偏置電阻，R520、R521、R522稱為啟動電阻。接通電源時，300V電壓通過R520、R521、R522為開關管提供啟動電流，使開關管導通，出現集電極電流，再利用開關變壓器、繞組

17、的正反饋使電路形成振蕩。其工作過程見表67所示。為分析問題方便，在分析過程中，不考慮VD517的影響，其工作過程簡要分析如下： 表67 自激振蕩過程電路工作 4穩壓電路穩壓電路 此電路的穩壓過程是通過控制開關管V513的飽和導通時間長短來實現的，也就是通過調整開關管基極激勵脈沖寬度來實現穩壓的。穩壓電路由取樣電路和脈寬調整電路兩部分組成，電路結構如圖616所示。 圖616 CN-12機芯開關電源穩壓電路圖 誤差取樣與比較放大電路誤差取樣與比較放大電路誤差取樣與比較放大電路如圖617所示。 圖617 誤差取樣與比較放大電路 R561、R562、R563與RP551組成誤差取樣電路，取樣電壓來自1

18、30V輸出電壓。 R554、VD561組成基準電壓形成電路。由于穩壓管的作用，使比較放大管V553發射極基準電壓不隨輸出電壓而變化，保持恒定不變。 V553為比較放大管。它將取樣電壓與基準電壓比較，得到誤差電壓，去改變V553的導通情況，從而改變V553的集電極電流，該電流流入光耦VD515的二極管端。 若130V輸出電壓升高，則取樣電壓升高，V553基極電壓也升高，由于V553發射極電壓不變，因而V553集電極電流增大；反之，則工作過程相反。 脈寬調整電路脈寬調整電路脈寬調整電路如圖618所示。 脈寬調整電路由光電耦合器 VD515、V511、V512及它們基極的偏置電路組成。 V512相當

19、于一個壓控電阻器，它與開關管基極的自激振蕩電路相連，它的集電極和發射極跨接在開關管的基極和發射極之間，構成對開關管基極電流的分流，通過控制分流來改變開關管的導通時間，調整輸出電壓，達到穩壓的目的。與一般穩壓電路不同的是穩壓電路中增加了光電耦合器VD515，使穩壓電路的控制信號通過光電耦合器進行傳輸。 光電耦合器光電耦合器 外形及結構 在近期生產的彩色電視機開關電源電路中，常用光電耦合器作隔離傳輸，從而保證冷、熱底板有效地隔離，光電耦合器的外形及內部電路如圖619所示。 圖619 光電耦合器結構及實物圖 工作原理 由圖可知，光電耦合器實際上是一個集成電路，它由發光二極管和光敏三極管兩個部分構成，

20、其基本工作原理是：先將控制信號轉換為發光二極管發光強度的變化，投射到光敏三極管的光靶上，引起光敏三極管發射極和集電極之間的阻值隨發光強度而成反比例的變化，這樣就將控制信號由12腳，通過隔離傳輸的方式傳到了34腳。 光電耦合器常用于遙控系統的直流開機和關機電路，對光電耦合器的質量要求是：傳輸靈敏度高、低驅動電壓、高電流傳輸率。 穩壓原理分析穩壓原理分析 如果由于某種原因使主電源的直流輸出電壓高于130V，經取樣電路分壓后使V553的基極電位上升，由于發射極電壓穩定，因而V553導通增強，其集電極電壓下將，使VD515一次的發光二極管負端電位隨之下降。又由于該發光二極管正端是由R555和R556對

21、主電源分壓后取得的固定偏置電壓，所以發光二極管此時的正偏電壓增大，使其流過的電流增加，發光強度增大，VD515二次的光敏三極管導通電流增加，內阻減小；這又導致V511發射結正偏電壓加大，V511集電極電流增大，使V512基極電位迅速上升，V512集電極導通電流增大；這將形成對開關管V513基極電流的分流,迫使V513提前退出飽和導通狀態。由于開關管的飽和導通時間相對縮短，開關變壓器的儲能相應減少，二次繞組得到的能量減少了，輸出電壓下降，回落到正常值，達到了穩壓的目的。 用箭頭方式描述為： 若由于某種原因使主電源的直流輸出電壓低于正常值，則與以上控制過程相反，最終使開關管V513的飽和導通時間增

22、長，一次、二次繞組的儲能增加，促使輸出電壓回升到正常值。 5保護電路保護電路 CN-12機芯開關電源的保護電路主要有過電壓保護電路、過流保護電路和對開關管的保護三部分，如圖6-20所示。 圖620 開關電源中的保護電路 (1) 過壓保護電路過壓保護電路 該機的過壓保護電路如圖6-21所示，由VD518、VD519、R523、V512組成過壓保護電路。 圖621 過壓保護電路 當電源電壓升高引起正反饋脈沖電壓升高時，正反饋繞組上的感應電壓也會按比例增大，當其增大到一定值時，經VD518整流后的直流電壓將穩壓管VD519反向擊穿，該反向擊穿電流經R523和R515到地，R515上的電壓加到V512

23、基極，使V512飽和導通，這相當于將開關管V513的基極和發射極短接，迫使V513截止而停止自激振蕩，開關電源不再有直流電壓輸出，從而避免了過高輸入電壓對開關管V513和電視機其它電路的危害，達到了過壓保護的目的。 過電流保護電路過電流保護電路 該機的過電流保護電路由R524、R526、R515與V512組成，其電路如圖622所示。 圖622 過流保護電路 在開關管飽和時，其基極必然有較大的基極電流以維持開關管飽和導通。若開關管基極電流太大，必然造成開關管飽和時間增長而出現過流。 當開關管基極電流太大時，該基極電流在R524上的壓降增大，通過R526、R515分壓，必然使V512電流增大，這樣

24、，V512對開關管基極的分流作用增大，開關管導通時間縮短，使開關管電流回到正常值。 對開關管的保護（尖峰脈沖防護電路）對開關管的保護（尖峰脈沖防護電路）對開關管的保護電路如圖623所示。 圖623 尖峰脈沖保護電路 接在開關變壓器初級的R525、C516組成尖峰脈沖防護電路。在開關管截止瞬間，開關變壓器初級電感與分布電容之間形成諧振，產生很高的尖峰脈沖，該尖峰脈沖有可能擊穿開關管。接入R525、C516以后，使這種諧振被“阻尼”吸收，避免了過高尖峰脈沖的出現，保護了開關管。 6遙控直流開機和關機電路遙控直流開機和關機電路遙控直流開機和關機電路如圖624所示。 圖624 遙控直流開機和關機電路

25、遙控直流開機和關機電路主要由V585、VD586和光電耦合器VD515組成。 在電視機正常工作時，CPU（D701）為低電平，V585、V586截止，不影響VD515的正常工作，開關電源可以正常輸出各組直流電壓，供電視機使用。 若通過遙控器控制，使開關電源處于待機狀態時，CPU腳為高電平，V585、V586均飽和導通。V585的導通，使VD515內部發光二極管負端通過穩壓二極管VD586接地（正端由R555、R556對130V分壓提供偏置），流過發光二極管的電流增大，發光強度增強，次級光敏三極管電流增大，使V511、V512電流增大，對開關管V513基極電流大量分流，使開關管導通時間很短，截止

26、時間很長，+130V輸出電壓下降到約為正常值的一半。另一方面，V586的飽和導通，將V582、V583的基極對地短路，因而9V、25V、5V-1均無輸出，但為CPU供電的5V2輸出端仍然有正常的5V輸出，使電視機處于待機狀態。本章小結本章小結 1介紹了開關電源的定義、特點及開關電源的種類； 2開關電源的組成，主要包括：進線抗干擾電路、低頻整流濾波、開關變壓器（電壓變換器）、開關管、自激振蕩電路、脈沖寬度調制電路、取樣、基準及誤差放大器和各種保護電路等。 3開關電源中調整輸出電壓的方法有兩種，即調頻式和調寬式。 4長虹H2158K型機開關電源的電路特點，類型，它仍屬于自激振蕩，調寬穩壓，并聯輸出

27、型穩壓電路。 5開關電源電路分析，其主要包括：進線抗干擾電路，自激振蕩電路，穩壓電路、保護電路和遙控開關機電路等。 練習與習題六練習與習題六一、填空題 1開關電源開關管工作在_狀態。 2在開關電源中，開關變壓器既是儲能元件，又是_器件，同時又起輸入、輸出電壓的變壓及隔離作用。 3開關穩壓電源按穩壓的控制方式，可以分為_這兩大類。 4開關電源按啟動方式分，又分為_和_兩大類。 5開關穩壓電源的調整和穩定，可通過調節開關脈沖的_來實現。 6開關電源中的電源濾波器的作用是為了消除開關電源特有的_，在實現機型中，一般有兩個這樣的電源濾波器，它的作用是_向的。二、選擇題 1下列不屬于長虹CN-12機芯開關電源電路特點的是（ ） A、自激振蕩 B、它激振蕩 C、調寬穩壓 D、并聯輸