TCL PWL42C电源板电路原理与故障维修

PWL42C型开关电源是TCL公司前几年自主研发，专为40英寸及以上LCD(液晶彩电)配套的开关电源。该型电源具有结构简单、性能稳定、保护功能完善维修容易等优点。下面具体介绍该型电源的工作原理与常见故障检修方法。该型电源电路主要包括市电输人(含EMC电磁千扰滤波电路)、PFC(功率因数校正)电路PWM(脉冲宽度调制)电路、 主电压+12V、+18V、+24V整流滤波电路、待机电源、待机电源整流滤波电路开/待机控制电路、欠/过压、过流保护电路等。该型电源结构框图与信号流程如图1所示。

一、电路原理分析

1.市电输入与市电整流滤波电路

市电输人与市电整流滤波电路(或称+310V电压形成电路)主要由LF1-LF3、BD1、BD2、C1等元件组成，具体电路见图2中虚线框中电路。

交流电经保险管F1进入抗干扰滤波电路。R0、ROA为浪涌电压泄放电阻，R1A~R1D为电容残压泄放电阻，能在电源关断时将电容CX1、CX2上电荷中和掉。电容CX1、CX2、CY1、CY2和电感LF1~LF3等构成EMC电路，以消除开关电源对电网的干扰。其中CX1、CX2为差模千扰(来自电源相线而经零线返回的干扰)消除电容。电容CY1、CY2和电感LF1~LF3为共模干扰(来自电源相线或零线而经地线返回的干扰)消除元件，同时也能抑制电网杂波进入电源。市电经LF3送人由桥堆BD1 BD2并联组成的桥式整流电路，经C1滤波后得到约+310V脉动直流电压( 俗称馒头波)，然后送人PFC电路和待机电源。

电感L2产生的自感电动势经D2、D2A整流后所得约70V脉动直流电压，与+310V脉动直流电压叠加，经C3滤波后得到稳定的约+380V直流电压，然后送人PWM电路。D1的作用是在电源启动瞬间对电容C3充电，以减小流过L2的电流，避免过高电动势而带来的大电流对电源保险管和电源开关管的冲击。TH1为负温度系数热敏电阻，用以减小电源启动对场效应开关管和整流全桥的过流冲击。

2.PFC电路

PFC电路即功率因数校正电路。该型电源的PFC电路见图2虚线框以外部分，即在市电整流与滤波电容之间加人了一个并联型开关电源。这个电源的主要作用就是把普通开关的阻抗特性由通常的容性变为阻性。

我们由电工学知道，如果一个电路为纯电阻性的话，那么流过这个电路的电流就与输人电压同相位，这样电路功率因数最高，无功损耗最小。在提高效率的同时，电路的抗干扰能力也得到了大幅提高。这是普通CRT彩电开关电源所不能及的。在本电源中，完成这一任务的主要元件是芯片IC1(

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)，IC1是一款定频(可工作于100kHz/67kHz两种模式，本型电源选择的是100kHz)调宽型升压式PFC芯片。当待机电源输出的+14V电压加至电源端⑧脚后，IC1开始工作，⑦脚对外输出矩形脉冲信号，其宽度由窄变宽，对关管Q1、Q2进行软启动。同时，由市电整流输出的100Hz约+310V电压经R3、R4、R4A、R5降压，C7、C8 滤除杂波后，加至IC1③脚，与④脚送来的电流检测信号，①脚送来的反馈电压信号，一起经内部乘法器处理后去控制⑦脚输出矩形脉冲的宽窄。当负载变重(比如图像变亮声音变大)时，③脚电压会变低，由于输出电流增大，故R7、R7A两端压降增大，即经R6加至IC1④脚的电压升高，⑦脚输出脉冲宽度变宽，输出功率变大，反之控制过程相反，从而使输出的+380V电压稳定。在此过程中，IC1⑦脚输出的脉冲的包络波形与桥堆DB1、DB2整流出来的100Hz脉冲电压波形同相，从而提高桥堆的导通时间，达到功率因数校正目的。当IC1⑦脚输出高电平时，Q1导通->Q2截止->输出管VT1、VT2栅极为高电平->VT1、VT2均导通一储能电感L2中有电流通过，并产生自感电动势，訪向是左正右负。当⑦脚输出低电平时，Q1截止->Q2导通+输出管VT1.VT2栅极为低电平->VT1、VT2均截止->但储能电感L2中电流减小，并产生自感电动势。斯向是左负右正，大小约为70V。显然此感应电动势方向与桥堆DB1DB2整流出来的+310V电压同相位，所以在C3两端得到+380V电压，供PWM电路使用。IC1具有过压、欠压过流过热等保护功能，具体情况将在后面保护电路一节中介绍。

3.PWM电路

PWM电路是该型开关电源的核心部分，由控制芯片IC2(NCP1217)及其外围元件组成，如图3所示，实为一个并联型调宽式关电源。

其工作过程是:当待机电源输出的+14V电压送入IC2⑥脚后，IC2开始工作，其⑤脚对外输出脉冲信号，当脉冲信号为高电平时，Q4导通，Q5截止;当脉冲信号为低电平时，Q4截止，Q5导通。由于Q4、Q5轮流导通，因此开关变压器T1初级绕组中有交变电流通过，故次级绕组会感应出脉冲电压去控制场效应开关管VT3、VT4同时导通或同时截止。这样，在开关变压器T2的初级绕组中会有PFC电路送.出的+380V电压而形成的脉冲电流，故在次级各绕组中也会感应出脉冲电压，这些电压经D10~D10B和D11 ~D11B，D12、D12A、D13、D13A及D14、D14A等整流及滤波后得到+24V、+18V、+12V等主电压，为主板和背光板提供电源。

图3中D4、D5为钳位管，能在VT3VT4截止时，将T2初级绕组. 上端电压钳位于零，下端电压钳位于V-BUS( +380V)。D6.D8也为钳位管，是防止驱动脉冲过高而损坏Q6、Q7。Q6、Q7在VT3、VT4截止时饱和导通，其作用是加速VT3、VT4截止，以减小关断损耗。D7、D9同样为钳位管，其作用是在Q6、Q7饱和导通时，防止Q6、Q7因基极电压过低(过激励)而损坏。

Q3与它周边的ZD1 R12、C12 等元件构成软启动电路。这是因为电源在启动时，输出电压尚未建立，流过光耦器IC3初级(发光二二极管)的电流很小，IC3次级(光敏三极管)的内阻很大。故IC2②脚电位较高，⑤脚输出的脉冲宽度很宽，将会过流烧坏功率管VT3、VT4，因而增加了软启动电路。其原理是:在IC2⑧脚得电的同时，稳压管ZD1也得电，并被齐纳击穿。电流通过zD1、R12对C12充电，在C12充满电荷之前的一段时间内，Q1 处于导通状态， IC2②脚维持低电平，⑤脚输出的脉冲宽度很窄。随着C12极板电荷的增加，Q1逐渐由导通状态转为截止状态，故⑤脚输出的脉冲宽度实际上是由窄逐渐变宽，从而完成软启动。当C12完全充满电荷后，Q1已进人截止状态，电源也进人正式工作状态。

该型电源的稳压电路主要由光.耦器IC3、基准电压比较器IC4(TL431)及其周围元件组成，取样电压来自+12V、+24V，其工作过程如下:当负载变重，导致+12V或+24V电压降低时，流过R33、R33A或R29、R30上的电流减小，即IC4③脚(基准电压端)电压降低->IC4①、②脚内阻变大->流过IC3初级中发光二极管的电流下降->IC3次级中光敏三极管内阻增大->IC2②脚(电压反馈端)电压上升->IC2⑤脚输出脉宽增加一开关管VT3、VT4导通时间延长->对开关变压器T2储能增加->输出电压升。反之，控制过程相反。

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4.待机电源电路

本型待机电源电路如图4所示。来自市电整流全桥的+310V电压经D22 、D23、R75~R75D及开关变压器T3初级绕组后加至电源控制芯片IC6(

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)⑤脚(内部开关管D极兼电源启动端)，IC内部振荡电路开始工作，激励脉冲加至内部开关管G极->开关管工作于开关状态->T3初级绕组中有变化电流通过->次级绕组有感应电压产生。其中，经D25整流C54滤波后得到约26V电压，再经R72降压后作为IC6的工作电源，送至IC6①脚，以替代⑤脚送人的启动电压。另路经D26整流、C53滤波后也得到约26V电压，送至输出控制管Q12的发射极。与此同时，另一次级绕组的感应电压经D29整流.C60滤波后得到+5VSB电压，一路作为CPU待机电路及保护电路的电源;另一路作为稳压电路电源经R80加至光耦器IC7(PC123)初级;还有一路作为取样电压，经R79加至IC8(TL431 )取样端③脚。当+5VSB电压升高时，IC8动态内阻下降->流过IC7A (发光二极管)电流上升->IC7B(光敏三极管)内阻下降->IC6④脚电压下降->IC6内部开关管导通时间缩短->输出电压下降。反之，控制过程相反。

w7078ICE2PCS02G在通讯电源的作用

加至Q12发射极上的26V电压受开/待机控制电路控制。当开/待机电路接收到开机指令后，Q12 导通，26V电压经三端稳压器U(LM7815)后变为15V电压，经D27、D28输出约+14V左右的vCC-PFC和vCC-PWM，为PFC和PWM电路提供工作电源。当接收到待机指令后，Q12截止，无+14V输出，但+5VSB仍有输出，整个机器处于待机状态。电源板输出通过两个插座CN11、CN12与主板、背光板相连接，脚号功能见图5左下角。

5.开/待机控制电路

开/待机控制电路见图5中虚线框中电路。当发出开机指令后，主板送来的开机高电平将通过R42、R45加至控制管Q11基极，并使之导通->光耦器IC5A (发光二极管)中有电流通过->IC5B(光敏三极管)内阻减小->Q12因基极电位降低而导通(这部分电路见图4)->对外输出约->14V电压->主电源启动，对外输出+12V、+18V、+24V主电压+机器进人工作状态。当机器接到待机指令后，主板送来的待机低电平将到达二极管D18负极->D18导通->Q9因基极低电平而导通-D15、D16截止- +Q10因基极为低电平而截止->Q11截止->IC5A截止->IC5B内阻增大->Q12因基极电位升高而截止->对外输出的约+14V电压被关断主电源停止工作->机器处于待机状态。