开关稳压电源(TDA16846)的资料-家电-数据之家

2.8 开关稳压电源本节介绍在TCL王牌2135S、2103等型号彩色电视机中使用的开关稳压电源。 2.8.1开关稳压电源主电路这里所指开关稳压电源主电路是除控制电路以外的传递功率的电路部分，图2.8.1所示是采用TDA16846 IC控制的用于25〞及29〞彩电的开关稳压电源主电路。 T802是开关变压器，其作用有三：变压、隔离和储能。依靠初级（一次侧）与次级（二次侧）的变比不同，获得多种输出电压；初、次级通过磁场耦合传递能量，使一次侧（热地）与二次侧（冷地）电路隔离；为满足开关换能方式对储能功能的要求，初级绕组应有足够的电感量，且变压器磁芯开有气隙，防止磁路饱和，磁路饱和后流过开关管的电流会猛增，导致开关管烧坏。当开关K闭合时，整流电压（300V）加在N1绕组两端，电流iD线性上升，N1绕组储存磁场能，根据绕组极性的安排，二次侧绕组N3—N6均处在截止状态。当K断开时，N3—N6的极性使二次侧整流二极管导通，储存在N1中的磁场能通过二次侧各副绕组转换为电能释放给用电负载。 K的导通时间为Ton,截止时间为Toff，Ton增大，会使储能增大，通过控制Ton与Toff的比例，可以改变二次侧的输出电压，实现稳压调节的目的。开关K实际是功率场效应管Q801,其导通（Ton）与关断(Toff)时间由芯片TDA16846控制。 K关断时，会在开关两端出现高电压，此刻UDS由副绕组感应到N1的电压、因谐振产生的电压、300V直流电压叠加而成。为限制关断时Q801两端的过电压，在N1两端接有D804、R809、C818组成的箝位电路。K导通时，N1的极性使D804截止，C818通过R809放电，K关断时N1的极性使D804导通，将N1两端的电压加在C818上，C818被充电，但C818两端的电压不能突变，使N1两端因谐振和感应产生的电压峰值被限制在允许的范围内（500V以下）。 R833作为开关电源的固定负载接在140V电源电路中，其目的是不让开关电源空载，否则，在待机状态时K关断瞬间会出现过高的UDS峰值，有可能将Q801击穿。流过各整流二极管的电流波形为窄脉冲波形，其中含有丰富的谐波成分。落入视频和中频范围的谐波成分会产生干扰。一次侧形成50Hz 调制的干扰信号；二次侧形成数十KHz调制干扰信号。为抑制这些干扰，在整流二极管两端均并有缓冲电容器，以平缓二极管两端的电压变化速度；电流较大的回路还串有电感（或小磁环），用来限制电流的变化速度，以降低脉冲跳变瞬间所产生的谐波辐射。开关电源的干扰是客观存在，检修人员应熟知上述各项防干扰措施的重要性，在检修工作中注意保护这些措施完整有效。 2.8.2 开关电源控制芯片SIEMENS-TDA16846的引脚功能 1. TDA16846的引脚名称表2.8-1 引脚号符号功能 1 OTC 外接RC定时电路，确定轻载时的关断时间Toff 2 PCS 变压器一次电流的虚拟信号输入引脚 3 RZI 变压器电流过零时刻检测、二次侧电压检测 4 SRC 外接软启动定时电容 5 OCI 光耦信号输入引脚 6 FC2 故障比较器2信号引脚 7 SYN 同步信号输入引脚，用于同步工作方式时 8 N.C. 空引脚 9 REF 基准电压、电流输出引脚 10 FC1 故障比较器1信号引脚 11 PVC 变压器一次侧电压检测信号的输入引脚 12 GND 地 13 OUT 开关管驱动信号输出引脚 14 VCC 工作电源引脚 2.引脚功能说明 (1) Pin 1与地之间并联RC电路，RC值确定抑制阻尼振荡时间和待机状态频率。 (2) Pin2是一次侧电流虚拟信号的输入端。 (3)Pin 3是误差放大器和过零信号输入引脚，控制绕组的电压经分压器输入该引脚。如果引脚3的电压超过阈值（5V）,引脚4的控制电压就降低。 (4)pin4这是控制电压引脚，与地之间接有电容，其值决定软启动的持续时间和控制速度。 (5)Pin5 是光耦输入端， (6)Pin6是故障比较器2输入端，如果加于该引脚的电压大于1.2V，则SMPS（ switch-mode power supply 开关电源）停止输出。 (7)Pin7是同步输入引脚，如果要求固定频率工作模式，则在Pin7与地之间接RC电路，RC值决定开关频率；如果按同步模式工作，则同步脉冲从Pin7输入。 (8）Pin8:未用 (9)Pin9输出基准电压（5V）,Pin9到地之间接有电阻时，就激活故障比较器2。 (10)Pin10是故障比较器1输入端，加于该脚的电压大于1V时，SMPS停止输出。 (11)Pin11是二次侧电压检测反馈信号的输入引脚，整流输出主电压经分压器送到Pin11.如果该脚电压低于1V,则SMPS关闭。Pin11的第二个功能是主电压的折回点校正。（12）Pin12是公共地线。 (13) Pin13是开关管控制信号输出引脚。该输出端通过串联电阻连接到功率晶体管门极。 (14) Pin14是电源电压Vcc输入端。电源启动后，由控制绕组经外部二极管整流产生Vcc. 2.8.3 TDA16846的工作原理 1启动过程当加于Pin14的电压U14(Vcc)小于电源电压比较器（SVC）上限阈值Uon时，输入电流I14将小于100uA，Pin13及Pin14 将保持低电平。当U14超过Uon时，芯片开始工作，I14增大。当U14向阈值Uoff下落时，芯片TDA16846开始启动，如图2.8.2及图2.8.3所示。 C14初始充电是通过虚拟电路元件R2及内部二极管D1 实现的，所以，不需附加启动电阻。随后由变压器辅助绕组通过二极管D14向C14提供充电。开关电源启动后，由于刚开始时二次侧输出电压为零，反馈环路必然会使开关管的电流大增，容易损坏开关管。为了解决这一问题，在TDA16846中设有软启动电路，软启动过程中，Pin13输出占空比小的激励脉冲，避免开关管出现过大的开机峰值电流。TDA16846Pin4的电压及其外接电容C817,决定软启动的时间。 2.一次侧电流虚拟信号的产生整流电源经R2向C2充电，使Pin2的电压U2与通过功率晶体管的电流Ip成正比。因此，不必直接测Ip,U2的变化规律可代表Ip。 Pin13输出驱动脉冲使功率晶体管导通的同时， Pin2释放 C2,使之通过R2 开始充电， U2与Ip成比例上升。 U2加于开通时间（Ton）比较器ONTC的输入端，与芯片内部的控制电压相比较。如果U2超过控制电压，TDA16846即转入关断期(Toff)，限制Ip的继续增大。可见，调整ONTC的控制电压即可调整Ip的最大值，亦即Ton的大小。该控制电压能通过光耦信号输入引脚Pin5的电压U5或折回点校正信号引脚P11的电压U11进行调整，U5通常是通过光耦传送的二次侧输出电压的取样值。关断Ip的同时，Pin2使C2放电为零，进入功率晶体管的关断期（Toff）。 3.关断时间Toff的控制 Pin3连接变压器辅助绕组，功率晶体管关断后，变压器二次侧各整流电路导通，向负载供给能量，贮存在变压器中的能量逐渐减少，Pin3的电压U3下降，U3下降过零时，TDA16846从Toff转换为Ton期，开始一个新的开关周期，Toff期结束。 4.轻载时关断时间Toff的控制芯片内部通过Pin1向C1充电，U1达到3.5V时，充电自动停止，C1通过R1 放电，放电时间由R1C1值决定。放电使U1下降，。当U1下降到小于U5、且Pin3的电压U3送出过零信号时，Pin13输出驱动脉冲，使功率晶体管导通，进入Ton期。负载很轻时，功率晶体管关断后，变压器产生寄生振荡，U3过零频率高（如图2.8.4所示），易使开关管动作不稳定，上述方法可使开关频率不会随U3过零频率升高而升高，使开关电源在轻载时（如待机状态时）稳定工作，维持二次侧输出直流电压稳定。 5.单周误差调节电路图2.8.5是TDA16846内部误差调节电路的简化结构。其中EA是误差电压放大器，同相端加5V基准电压Vref,反相端输入从二次绕组N2取得的采样电压U3,开关变压器Tr的辅助绕组的电压信号，经分压器（R31、R32）取样形成U3。U3与Vref在EA中作比较，EA输出比较结果DOWN脉冲，对C4充电，在Pin4端（U4）形成调节电压Vreg，Vreg及时对Pin13的脉冲的占空比进行调节，以消除输出电压的误差。这种调整作用每个开关周期都在进行，称为单周误差调节。C3的作用有两方面：延迟过零时间，减小干扰；平滑开关管关断后的第一个尖峰脉冲。为EA提供稳定可靠的取样信号U3。上述调节过程在每一开关周期都进行，这一功能提高了稳压调节的灵敏度和可靠性。是TDA16846芯片的一大特色。利用Pin3可输入取样信号的功能，亦可构成对输出电压的闭环调节系统。 5.开关频率与输出功率的关系 TDA16846的开关频率，随输出功率的减小而降低，如图2.8.6 所示。在待机状态下，开关电源输出功率最小，此时，开关频率约25KHz。开关频率降低，意味着开关损耗会减少，这一优点亦是TDA16846被广泛采用的原因之一。 6.保护功能 (1) 整流电压检测 Pin11通过分压器对整流输出电压进行检测，当U11小于1V时，TDA16846的Pin13便不再输出驱动脉冲，防止因一次侧电源电压太低使通过开关管的电流过高而损害开关管。 (2)过压与欠压保护 Pin14的电压U14是由变压器副绕组提供的，U14既是TDA16846的工作电压，又能反映二次侧输出电压的大小。当U14超过16V时，说明二次侧电压过高，开关电源应停止输出。 TDA16846内部的检测比较电路因U14超过了上门限值就会封锁Pin13脚的输出，使之不再输出驱动脉冲，二次侧的电压就会降下来，使各路用电负载得到保护。当U14低于检测比较电路的下门限值时，说明二次侧电压过低（如负载出现短路时），TDA16846的Pin13即停止驱动脉冲的输出，并使Pin4保持低电平而不能进入软启动，开关电源停止输出。 2.8.4稳压调节过程 1.稳压调节电路的基本原理开关电源稳压调节的基本原理是以自动调节理论为指导所构成的电压负反馈电路系统，如图2.8.7所示。输出电压uo 经反馈电路得到取样电压us，us与基准电压Ur 作比较，产生误差电压ue，ue被放大后去驱动电压调节电路，调节输出电压的大小，使uo精确稳定在由Ur决定的数值上。由图-4可得到us=Fuo ue=Ur-us uo=Aue=A(Ur-us) 整理后得： uo= —————Ur 式中A是放大倍数，F是反馈系数，通常总有A>>1,AF>>1,所以上式可写成 uo≈ ——Ur F和Ur的值十分稳定，由此可见，输出电压uo只与稳定度很高的Ur及F有关，uo会同样的稳定。 2.误差放大器SE140 因为电视机开关电源的输出电压uo是常数，正常工作中无需对F及Ur 进行调节。SE140正是为满足这种需要设计的集成IC,它集成了输出采样电路（产生us）、基准信号电路（Ur）、比较电路（产生ue）、误差放大电路(A)于一身，使电路结构简化，可靠性提高。 SE140的电路结构如图2.8.8所示。从Pin1输入uo(140V),经r1、r2分压，取得反馈电压us,稳压二极管Dr产生基准电压Ur,Ur加在三极管Qm的发射极，us加在Qm的基极，Qm 是误差放大器，对Ur-us的误差信号进行放大。Pin2输出放大后的误差电流ie，在ie的激励下，光电耦合器(SFH615A-3)的发光二极管Dt送出随ie变化的光信号。光电耦合器的光敏三极管Qr所接收到的便是对输出电压误差进行调节的调整信号，由Qr传递给开关电源的一次侧开关控制电路TDA16846的Pin5。 Dt与Qr的隔离电阻极高，能承受2000多伏高电压，实现了开关电源二次侧（变压器副绕组侧）与一次侧（变压器原绕组侧）的电路隔离，亦称为冷地与热地之间的隔离。 2. 稳压调节过程用TDA16846控制的开关稳压电源，其稳压调节环路如图2.8.9所示。因负载电流减小或交流市电电压升高而使uo有所上升时： uo↑→us↑→Qm三极管的ube↑→ie↑→Dt光强↑ uo↓← Ton↓←TDA16846的V5↓←Qr内阻↓ 即稳压调节环路能抑制uo上升。同理，因负载电流增大或市电电压降低，uo有所下降时： uo↓→us↓→ube↓→ie↓→Dt光强↓ uo↑←Ton↑←TDA16846的V5↑←Qr内阻↑ 上述动态稳压调节过程，最终使uo的偏差很小。 2.8.5 检修要点该开关电源可能出现的故障主要有：C809击穿、Q801击穿烧毁、IC801失效等。 1. C809是390uF 400V（450V）滤波电容，发生击穿时，常伴有保险丝烧断现象。 2.Q801工作频率高，电流大，关断时漏-源电压高，出现故障的几率大。如果因Q801控制栅极击穿时，保险丝不会烧断，漏-源极击穿,保险丝也会烧断。测量Q801栅-源、漏-源电阻，可判断其是否存在故障。与此同时，还应查明并排除引起Q801击穿烧毁的原因。 3.IC801(TDA16846)可能失效，无激励脉冲输出。此种情况下IC801 Pin14的电阻会有较大变化。用示波器测量Pin13的波形可快速确定IC801有无故障。 4.当出现开关电源停振故障时，一个不易被注视的故障原因是电流虚拟电路的故障。该电路的C815击穿或开路，失去虚拟功能，IC801就会停止激励输出，开关电源停止工作。 5.输出电压误差大，稳定性差，应首先检查光耦及反馈环路是否完好。 6.二次侧整流二极管击穿，就会形成交流短路将Q801烧毁。 7.检修开关电源时，为了人身安全和设备安全，应先将C809放电，使Q801漏极电压为零，以防操作不慎误将Q801漏-栅极短路，造成栅极被击穿的后果。 8.开关管的散热板必须可靠接地，否则，会对图象和伴音造成很强的干扰。 9.检修后必须保持开关电源各项抗干扰措施完整有效。 10.开关电源的安全可靠至关重要，检修中对每个元器件、每个焊点的安全可靠性都应仔细检查，排除任何可能引起工作失效的安全隐患。
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为什么，我没有看到图片？
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找管理员呀？图片太大太多，无法上传。
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电源不起动,TDA16846 的13脚从0~0.5之间变化
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