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夏普电视维修点浅析LED电视电源板维修指南
发表时间:2018-03-02       点击人数:6
本LED 开关电源是采用电源部分与LED 驱动部分二合一的方案。由交流100V~240V 电压输入,电源部分有3 路输出,外加LED 驱动电源。
启动时,由100V-240V 交流电压输入,首先将待机电源启动,5V 输出给CPU 供电,由CPU 根据整机设定情况发出ON/OFF(PS-ON)开机指令给电源电路,通过反馈回路将主电接通,100V-240V交流电压经整流输出,通过PFC 电路将整流后的电压升到380V 左右,通过LLC 电路,经变压器转换输出12V 和LED 驱动电源(LED 点亮时约200V 到210V)。同时,主板将根据情况输出SW 信号和BRI 信号,电源板接到这两个信号后,LED 驱动开始工作,背光点亮。
电源结构框架如下图所示:

二. 各部分分解说明
1. 待机电源部分
待机电源部分主控电源管理芯片采用的STR-6059H,内置650V 的MOS,变压器为T901, STR-6059H 为准谐振控制芯片,其启动过程为:交流100V~240V 输入电压经整流桥整流后,经变压器T901 副边输出端输出电压20V 进入N831(STR-6059H)的5 脚(Vcc)端,外接47uF 的旁路电容,用于储存启动电压,当Vcc 电平达到芯片启动电平时,N831 开始工作。(以上元器件及其位号请参考原理图)

当待机5V(5V_S)无正常输出时,首先用示波器检测STR-6059H 的Vcc 供电是否正常,如Vcc 供电出现锯齿波,请检测开关电源是否开路。
本待机部分产生待机5V(5V_S)电压,当主板发过来STB 为高电平时,5V_S 通过光耦N833 来打通主电路,即只有待机电压正常工作,其它电路才能工作。
STR-6259H 的各个引脚功能如下:

STR-6259H 具有过压保护、过流保护、以及过热关断等保护电路。
2. PFC 部分
PFC(Power Factor Correction)即功率因数校正,主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高,说明电能的利用效率越高。该部分的作用为能够是输入电流跟随输入电压的变换。
从电路上讲为,整流桥后大的滤波电解的电压将不再随着输入电压的变化而变化,而是一个恒定的值。PFC 部分主控部分采用安森美公司的NCP33262,NCP33262 临界模式PFC 控制器,管脚符号功能描述
1 FB 反馈引脚,该引脚接受一个正比于PFC 输出电压的电压信
号,该电压用于输出调整、输出过压保护、输出欠压保护。
2 COMP 软启动端,该引脚端为低电平时,芯片驱动无输出
3 In 输入电压检测
4 Cs 输入电流检测
5 ZCD 过零点检测
6 GND 芯片的地
7 DRV 芯片的驱动输出端。
8 VCC 芯片的供电脚。供电范围为:8.75V—18V,启动电压为
13.25V。
3.LLC 部分
随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛的发展和应用,已研究出了不少高效率的电路拓扑,主要为谐振型的软开关拓扑和PWM型的软开关拓扑。近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻,寄生电容和反向恢复时间越来越小了,这为谐振变换器的发展提供了又一次机遇。对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,从而使得开关电源具有较高的效率。
LLC 谐振电路,是我们现在所说的LLC 谐振半桥电路的一个通俗的叫法,由于谐振时由于有两个L 及一个C 发生谐振,故称LLC 电路,因此并非是三个英文单词首字母的缩写。


图3 和图4 分别给出了LLC 谐振变换器的电路图和工作波形。图3 中包括两个功率MOSFET(S1 和S2),其占空比都为0.5;谐振电容Cs,副边匝数相等的中心抽头变压器Tr,Tr 的漏感Ls,激磁电感Lm,Lm 在某个时间段也是一个谐振电感,因此,在LLC 谐振变换器中的谐振元件主要由以上3 个谐振元件构成,即谐振电容Cs,电感Ls 和激磁电感Lm;半桥全波整流二极管D1 和D2,
输出电容Cf。
LLC 变换器的稳态工作原理如下。
1、〔t1,t2〕当t=t1 时,S2 关断,谐振电流给S1 的寄生电容放电,一直到S1 上的电压为零,然后S1 的体二级管导通。此阶段D1 导通,Lm 上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls 和Cs 参与谐振。
2、〔t2,t3〕当t=t2 时,S1 在零电压的条件下导通,变压器原边承受正向电压;D1 继续导通,S2 及D2 截止。此时Cs 和Ls 参与谐振,而Lm 不参与谐振。
3、〔t3,t4〕当t=t3 时,S1 仍然导通,而D1 与D2 处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时Lm,Ls 和Cs 一起参与谐振。实际电路中因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
4、〔t4,t5〕当t=t4 时,S1 关断,谐振电流给S2 的寄生电容放电,一直到S2 上的电压为零,然后S2 的体二级管导通。此阶段D2 导通,Lm 上的电压被输出电压钳位,因此,只有Ls 和Cs 参与谐振。
5、〔t5,t6〕当t=t5 时,S2 在零电压的条件下导通,Tr 原边承受反向电压;D2 继续导通,而S1 和D1 截止。此时仅Cs 和Ls 参与谐振,Lm 上的电压被输出电压箝位,而不参与谐振。
6、〔t6,t7〕当t=t6 时,S2 仍然导通,而D1 和D2 处于关断状态,Tr 副边与电路脱开,此时Lm,Ls 和Cs 一起参与谐振。实际电路中因此,在这个阶段可以认为激磁电流和谐振电流都保持不变。
LLC 谐振变换器是通过调节开关频率来调节输出电压的,也就是在不同的输入电压下它的占空比保持不变,与不对称半桥相比,它的掉电维持时间特性比较好,可以广泛地应用在对掉电维持时间要求比较高的场合。
4. LED 驱动部分
本电源LED 驱动部分采用降压恒流元,共六路LED 驱动输出。
1)驱动芯片OZ9986 内部框图以及介绍如下:

各管脚功能介绍如下表:

2)驱动部分恒流控制的原理

上图左为一路LED 驱动电路图,右图为电感L902 在MOSFET 3N40 导通及关断时波形。
1. 当MOSFET 3N40 导通时,在电感L902 中感应出上“+”下“-”的感应电动势,续流二极管VD901 关闭。LED 的供电电压通过LED 灯串后,通过电感L902,经MOSFET 3N40 后经电阻接地,形成回路。导通过程中,电感中电流线性上升(见右上图)。
2. 当MOSFET 3N40 关闭时,由于电感电流不能突变,在电感L902 中感应出上“-”下“+”的感应电动势,续流二极管VD901 导通。电流经电感L902,续流二极管VD901,LED 灯串形成回路。在此过程中,电感中电流线性下降(右图中)。
3. 当LED 灯串中的电流达到250mV 时,驱动脉冲关掉,MOS 截止。电路进入续流状态。由于芯片通过固定的频率在工作。在下一个工作周期时,高脉冲重新将MOS 打开,从而进入下一个工作周期。
4. LED 灯串电流的计算公式为:
ILED (mA) = 250/RISEN(Ω) (其中RISEN为R927 与R928 并联)
5、OZ9986A 正常工作时,需要ENA、BRI 处于高电平状态。
6、由于26 寸只用到4 路驱动,所以芯片的第5 路、第6 路电平置高。
7、对于26 寸机器,LED 供电电平为145V 左右。灯条两端的电压为120V 左右。
8、由于0Z9986 的驱动脉冲为5V 的驱动,而电路中MOS 的驱动电平需要10V 左右,所有在电路中需要一个电平变换电路,如下图所示。

上图为12V 驱动电路图,为LED 驱动电路提供驱动脉冲
工作原理为:
1. CM1 接OZ9986 芯片的COMP1 引脚,输出驱动脉冲。
2. CMP1 引脚输出低电平时,V901 2N7002 导通,将V902 2222 的基极电位拉低使其截止,此时V903 2907 导通,输出低电平脉冲。
3. CMP1 引脚输出高电平时,V901 2N7002 截止,将V902 2222 的基极电位拉高并使其导通,此时V903 2907 截止,输出高电平脉冲。
此驱动部分的控制原理仅为原理介绍,其元件位号可能与原理图不符,但原理图中的驱动方式与此是一一对应的,在此仅以一路作为原理介绍,实际原理图中应用为六路。
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