表3

NCP1653 + NCP1027 + NCP1395 + NCP5181 方案 电源电路分析与检修

　      　      本节以长虹 R- HS368- 4N01 型电源板为例介绍 NCP1653、  NCP1027P、  NCP1395、  NCP5181

为核心 构 成 的 液 晶 彩 电 电 源  ( 该 电 源 板 集 成 电 路 实 物 为 1653A、P1027P65、1395ADR2G、5181) 。 该 电 源 板 适 用 机 型 包 括:  LS20A 机 芯  ( LT47710FHD、  LT47810QU、 LT47810FU ) 、 LS20A + iT02 机芯  ( ITV46820F) 、  LS26 机芯  ( LT46729F) 、 LM24 机芯  ( LT46720F)  等。

一、  电路组成

1．  电源板实物图解

长虹 R- HS368- 4N01 型电源板的外形如图 3- 24 所示,  主要元器件位置和常见故障现象 标示如图 3- 25 和图 3- 26 所示。

2．  电路组成框图

长虹 R- HS368- 4N01 型电源板电路的组成框图如图  3- 27 所示,  主要由 PFC 电路、 主开 关电源和副开关电源三大部分组成。  PFC 电路部分主要由 PFC 控制器 N01  (1653A) 、 Q01、 Q02、 Q03、 Q08、 T2 和 T3 等组 成,  用 于 产 生 400V 的 提 升 电 压。  主 开 关 电 源 主 要 由 振 荡、

图 3- 24　   长虹 R- HS368- 4N01 型电源板的外形

图 3- 25　   长虹 R- HS368- 4N01 型电源板正面元器件分布图

图 3- 26　   长虹 R- HS368- 4N01 型电源板背面元器件分布图

控制集成电 路 N03  ( 1395AD) 、  高 压 功 率 MOS 管 驱 动 器 N04  ( 5181 ) 、 末 级 推 挽 输 出 电 路 Q06 和 Q07 以及变压器 T4 和 T5 等组成,  向负载主板和背光灯板提供 24V 电压。  副开关电 源主要由厚膜电路 N02  ( P1027P65 ) 、 变压器 T1 等组成,  不仅输出 5V 电压  ( 包 括 5VS 和

5VM 电压两组电压。  其中,  5VS 即待机 5V,  为主板控制系统供电;  5VM 即主 5V,  为主板小 信号处理电路供电) , 同时还为 PFC 控制器 N01、  主开关电源振荡控制集成电路  N03 和驱动器 N04 提供 VCC 电源。

提示与引导　   待机 5V 与主 5V 之间接有由 MOS 管 QS6 构成的开关电路,  在待机状态下,  切断主 5V 的输出,  只有待机 5V 输出。  主开关电源只有 24V 输 出,  无 12V 输 出。主开关电源采用了两个开关变压器。  PFC 电路采用了两个 PFC 储能电感。　

图 3- 27　   长虹 R- HS368- 4N01 型电源板电路组成框图

二、  电路分析

1．  市电滤波、 300V 供电电路

该机的市电滤波、  300V 供电电路和 PFC 电路如图 3- 28 所示。

接通电源后, 220V 市电电压通过熔断器 F1、 防浪涌电阻 NTC1、  NTC2 ( 热敏电阻)  限流 以及压敏电阻 RV1 过电压保护后,  再送到由 CY1、  CY2、  CX1、  CX2、  FL1 ~ FL3 构成的抗干扰 电路, 滤除市电中的高频干扰脉冲, 同时防止开关电源本身产生的高次谐波进入市电电网而对 其他电气设备造成的干扰。  经滤波后的市电电压由 BD1 桥式整流,  C02 滤波后形成 300V 左右 的脉动直流电压,  即 VAC 电压  ( 该电压待机状态约为 300V,  开机状态在 250V 左右) 。

2． PFC 电路

PFC 电路由驱动控制芯片  N01  ( NCP1653,  实 物 标 为 1653A) 、 激 励 电 路 Q01、 大 功 率MOSFET ( 开关管)  Q03 和 Q08、  储能电感 T2 和 T3 等主要元器件组成。 (1)  NCP1653 简介NCP1653 是美国安森美半导体公司生产的  PFC 控制器,  它内部集成有基准电压源、  OSC、 电流镜像比较器、  误差放大器、  PFC 电路、  零电流检测器、 MOSFET 驱动级、  过电压保护、  过 电流保护、 过热保护以及欠电压锁定等功能电路。 它是一个宽电压 PWM 控制驱动器, 既可以 工作在不连续导电 DCM ( 频率固定)  模式,  又能工作在临界导电 CRM ( 频率变化)  模式。

1653A 引脚功能和维修参考数据见表 3- 11。

(2)  校正过程

当 N01 的⑧脚有正常的 14V 供电,  且③脚电压检测端有大于 2． 4V 的电压输入时,  PFC 电路 开始启动,  从⑦脚输出激励控制信号,  经 Q01 缓冲,  推动两个 MOS 管 Q03、 Q08 工作在开关状 态。 由于 T2 和 T3 的储能作用,  振荡的开关脉冲经 D01 整流在 C01 上获得约 400V 的直流电压

+ BPFC (待机时为 300V,  开机时升到 400V 左右,  实测为 395V)。  R60、  R13 ~ R15 组成的输出电 压取样反馈电路对输出电压进行取样,  反馈到 N01 的①脚,  实现 PFC 电路稳压控制和 PFC,  输出 平滑的 400V 左右的直流电压给后级 DC- DC 变换电路。  D02 为开机浪涌电流保护二极管。

(3)  稳压控制

当市电电压升高等原因引起  PFC 电路输出电压升高后,  C01 正端的 + BPFC 直流电压通 过 R60、  R13 ~ R15 限流和 C31 滤波后,  为 N01 ①脚提供的取样电压升高。  经内部电路误差 放大器放大后,  经内部控制后,  使⑦脚输出驱动方波占空比减小,  升压电感 T2、T3 中存储 的能量减少,   + BPFC 电压下降至设定值 400V。 反之,  控制过程相反。

(4)  保护电路

1) 过电流保护。 N01④脚是电流检测信号输入引脚。 当整机负载过重时, 过电流检测 电阻 R09、  R09A、  R09B 上的电压降增大,  经 R08、  R06 加到该引脚,  使该引脚电压升高到 保护设定值时,  内部保护电路起控,  关断⑦脚输出开关信号。

2)  欠电压保护。  N01③脚是输入电压检测引脚。  VAC 电压经分压电阻分压后加至该引脚, 该引脚电压与输入电压的有效值成比例,  当检测端的输入电压低于 2． 4V 时,  内部保护电路启 控,  关断⑦脚开关信号输出。值得一提的是,  N01③脚还用于过功率限制   ( OPL)  及 PFC 占空 比调制,  当达到过功率保护阈值时,  OPL 激活,  并使⑦脚输出驱动方波占空比减小。

提示与引导：N01 ①脚是 + BPFC 取样电压输入引脚,  该引脚不仅用于稳压控制,  同时也用于 + BPFC 输出过电压和欠电压保护。  当反馈电流高过基准电流的  107% 时,  ⑦脚 停止输出开关信号,  电路在反馈电流重新变低时,  自动恢复工作。  当反馈电流少于基准电 流 8% 时,  关闭⑦脚开关信号输出。　

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3．  副电源

副开关电源电路由厚膜电路 N02 (NCP1027,  实物标为 P1027P65)、  开关变压器 T1、 三端误 差放大器 NS1、 光耦合器 N05 等构成,  如图 3- 29 所示。  副开关电源的二次侧待机时只输出待机5V (5VS),  为主板上的微处理器控制系统供电,  开机时,  输出待机 5V 和主 5V (5VM),  其中5VM 为主板小信号处理电路供电;  一次侧输出 + 14V 左右的 VCC 电压,  为 PFC 驱动控制电路N01、  主电源振荡控制电路 N03 和高压功率 MOS 管驱动器 N04 提供 VCC 工作电压。 (1)  NCP1027 简介NCP1027 是一款高效能低功耗开关电源厚膜电路,  其特性包括:  采用电流模式控制工作,  振 荡频率内部固定在 65kHz;  可调的布朗输出保护;  可调的过功率保护;  内部频率抖动,  降低电磁 干扰 (EMI) 信号尖刺; 输出短路保护, 且在短路撤销后自动恢复; 可调节斜坡补偿特性, 支持 深度连续电流  ( CCM)  型工作。  NCP1027P 内含一个 PWM 控制器和 700V 功率 MOSFET ( 开关 管),  内置振荡器、  高压起动电流源,  具有输出短路、  过电压、  过功率保护等功能。

P1027P65 引脚功能和维修参考数据见表 3- 12。

(2)  功率变换

+ BPFC 电压通过开关变压器 T1 的一次侧①- ②绕组送到 N02 的⑤脚,  在 N02 内部分成两 路:  一路加到内部大功率 MOSFET 的 D 极;  另一路通过内部高压启动电流源从①脚输出充电 电流对 C28 充电。  当 C28 上电压达到 7． 5V 时,  N02 内部固定频率电流模式控制器启动,  输出 开关脉冲经 IC 内部电路处理、  驱动电路放大,  加到内部大功率 MOSFET 的 G 极,  MOSFET 工 作于开关状态,  开关电流在 T1 一次侧①- ②绕组产生感应电压。  T1 一次侧④- ③绕组输出的脉冲电压经 D05 整流、  C14 滤波后得到约 15V 的直流电压  ( VCC_0) , 再经 Q04 稳压,  稳压得到 的电压  ( VCC_1,  待机约 15V,  开机约 14V)  分为两路:  一路经 R62、 D21 向 N02 的①脚提供 二次供电,  取代启动电压为 N02 提供工作电压;  另一路经待机控制电路中的  Q05 控制,  输出 VCC 电压,  为 PFC 控制芯片 N01、主开关电源振荡控制芯片 N03 和驱动模块 N04 供电。

开关变压器 T1 二次侧⑤ /  ⑥- ⑦ /  ⑧绕组产生的脉冲电压,  经 DS06 整流,  CS05、 CS03、 LS4、CS21 滤波形成 5V 电压。  该电压一路作为待机 5V (5VS),  经连接器输出到主板,  为微控制器电 路供电;  另一路送到由 MOS 管 QS6 构成的开关电路,  经控制后输出主 5V 电压  (5VM),  为主板 小信号处理电路供电。  主板送来的电源开 /  关控制  (STB)  信号作为 5VM 的开关控制。

提示与引导：5VM 为受控电压,  只有在开机后,  CPU 控制主开关电源工作,  有 24V 输出的基础上才有会有该电压输出。  其控制过程是:  待机时,  无 24V 电压,  QS6 因 G 极无电 压而截止, 5VM 无电压输出,  实现待机时电源停止输出 5VM 控制;  开机后,  STB 为高电平, 使 QS2 和 QS3 导通,  同 时 当 24V 电 压 正 常 输 出 时,  24V 通 过 QS3 的 E- C 后,  再 经 RS58、 RS61 分压,  分得电压经 RS57 加到 QS6 的 G 极,  QS6 导通,  其 S 极输出 5VM 电压。　

(3)  稳压控制

稳压控制电路由三端误差放大器  NS1、 光耦合器 N05、  芯片 N02 等组成。  当副电源由于 某种原因使 5V 输 出 端 电 压 升 高 时,  经 取 样 电 阻 RS01、  RS02 分 压 后 加 到 三 端 误 差 放 大 器NS1 的 R 端的电压升高,  K 端电压下降,  光耦合器 N05 内发光二极管亮度加强,  其光敏晶 体管电流增大,  将 N02 的④脚电位拉低,  经 N02 内部电路处理后,  使开关管导通时间缩短, 输出电压下降到正常值,  起到稳压作用。  若 5V 输出端电压下降,  稳压过程相反。

(4)  保护电路

N02 的③脚是布朗输出保护端。  该机中,  该引脚用于欠电压保护检测电压输入和过电压 保护检测输入。

欠电压保护电路:  交流市 电 电 压 经 D06、  D03 整 流,  整 流 电 压 加 到 由 R25、R24、R58和 R30 组成的分压器,  将分压值送入 N02 的③脚,  监视输入的市电电压高低。 当市电电压 低于给定值时,  N02 内的保护电路动作,  副电源停止工作。

过电压保护电路:设有双重过电压保护电路,一是一次侧的过电压保护电路,N02③脚通过稳压二极管ZD2接在一次绕组的整流滤波输出端的VCC_0电压上,监视VCC_0电压,当副电源的稳压控制电路异常导致VCC_0电压过高时,ZD2击穿导通,导致N02③脚电压出现高于该引脚过电压保护点(4．0V)的高电平,从而导致芯片过电压保护,芯片N02停止工作;二是由N09、ZDS5和RS56、ZDS4和RS55等组成的主、副电源二次侧过电压保护及检测电路,5V_1、24V_1电压正常时,均低于其相应的检测稳压二极管的稳压值,相应的稳压二极管截止,N09的①脚为低电平而截止,光敏晶体管截止,P1027P65的③脚通过R63、N09内的光敏晶体管接在VCC上,故加到P1027的③脚的电压较低,P1027P65正常工作。当主电源或副电源的稳压控制电路异常导致24V(或5V)电压过高时,稳压二极管ZDS5(或ZDS4)击穿导通,通过RS56(或RS55)为光耦合器N09的①脚加上电压,其内部发光二极管发光,光敏晶体管导通,导致N02的③脚电平出现高于N02过电压保护点(4．0V)的高电平,N02内部保护电路启动,副开关电源停止工作。一次侧的过电压保护电路可在光耦合器N09失效的情况下也能起到过电压保护的作用。(5)待机控制电路待机控制电路由晶体管QS1、光耦合器N08、VCC控制电路Q05以及主5V输出电路中的QS2、QS3、QS6等组成,一是对PFC控制芯片N01、主电源振荡控制电路N03以及高压功率MOS管驱动器N04的VCC供电进行控制;二是对送至主板的主5V电压进行控制。

开机时,  主板微处理器控制电路向电源板送入高电平开机 STB 电压,  使 QS1 导通,  N08导通,  将 Q05 的 B 极电平拉低,  Q05 导通,  经 Q04 稳压后的 VCC_1 电压经 Q05 输出,  作为VCC 电压,  分别为 N01、 N03、N04 提供 VCC 供电,  PFC 电路和主开关电源启动工作,  为主 电路板和背光灯逆变器电路提供 24V 供电。  同时,  高电平开机 STB 电压使 QS2 和 QS3 导通,主电源输出的 24V 电压经 QS3 加至 RS58、  RS61 分压器,  分得电压经 RS57 加到开关管 QS6的 G 极,  QS6 导通,  输出主 5V 电压,  为主板小信号处理电路供电,  整机进入工作状态。

待机状态:  遥 控 关 机 时,  主 板 微 处 理 器 控 制 电 路 向 电 源 板 送 入 低 电 平 STB 电 压,  使 QS1、 N08、  Q05 截止,  切断 VCC 电 压,  PFC 电 路 和 主 电 源 停 止 工 作;  同 时,  使 QS2、QS3 截止,  且无 24V 电压输出,  使 QS6 关断,  副电源只有 5VS 电压输出,  而无主 5V 电压送至主 板,  整机进入待机状态。

4．  主电源

主开关电源电路采用 LLC 串联谐振变换拓朴结构,  由驱动控制电路 N03  ( NCP1395AG, 实物标为 1395ADR2G) 、  高压功率 MOS 管驱动器 N04  ( NCP5181,  实物标为 5181) 、  推挽输 出的大功率 MOSFET ( 开关管)  Q06 和 Q07、  变压器 T4 和 T5、  光耦合器 N06、  三端误差放 大器 NS2 等组成,  产生 24V 电压,  为主板和背光灯升压板供电,  如图 3- 30 所示。