1.1 液晶彩电开关电源的种类和框图
液晶彩电的电源电路与传统CRT电视机的电源电路相比,其电路结构既有与CRT电视机相同的部分,也有与CRT电视机不同之处。相同之处是都设有市电输入抗干扰电路、市电整流滤波电路、振荡与驱动电路、大功率开关管、开关变压器与二次整流滤波电路等。不同之处是CRT电视机电源大多设计在主电路板上,而液晶彩电电源多采用独立的电源板或电源盒,为了提高电源的效率和抗干扰能力,多设有PFC(功率因数校正)电路、半桥式推挽输出电路、同步整流电路;为了保证电源电路的可靠工作,设有完善的过电流、过电压、过载、过热保护电路。
1.1.1 液晶彩电开关电源的种类
随着液晶彩电技术的发展,电源电路也在不断改善和进步,其电源电路大致可分为以下几种类型。
1.外置型
早期的液晶彩电由于屏幕小、消耗功率小,常采用独立的外置型电源盒,如图1-1所示。这种开关电源一般称为电源适配器(Adapter),放置在液晶彩电的外部,通过连接线与液晶彩电的电源输入插座相连接,为电视机内部电路供电。电源适配器输出的直流电压一般为12V,也有一些机型为14V、18V、24V、28V等。
图1-1 外置型电源盒实物图
2.内置型
所谓内置型,是指在液晶彩电内部专设一块开关电源板(见图1-2和图1-3),安装在液晶彩电内部主板的旁边,通过连接器和连接线与主板和背光灯板相连,为其提供电源。在液晶彩电中,采用这种电源板最为常见,虽然内置型电源板型号多种多样,但是输出电压多为以下四组:+5V供给CPU及开/待机控制电路;+12V为主板部分电路供电;+24V为背光灯驱动板供电;当然,有些大功率电源板还会输出一组+18V电压,供给伴音功放电路。输出的直流电压再加到主电路板的DC-DC变换器中,产生整机小信
图1-2 长虹LT26510液晶彩电电源板实物正面图
图1-3 长虹LT26510液晶彩电电源板实物背面图
号处理电路所需的5V、3.3V、2.5V等电压。
图1-4 整合型VLC82002.50电源板实物正面图
图1-5 整合型VLC82002.50电源板实物背面图
3.整合型
整合型电源板是近几年开发面世的新型电源板,将开关电源电路和背光灯电路整合在同一块电路板上,如图1-4和图1-5所示,常称为整合板或IP板。整合型电源板与前面两种类型的电源板相比,最大的区别是,这种电源板送给背光灯板的供电电压并不是+24V或+12V,而是市电整流滤波及PFC变换后的+380V直流电压。背光灯板将+380V通过DC-AC变换升压达到灯管所需高压,省去了24V转换,减少了功率损耗,从而提升了系统能效,减少了电源板的发热量,降低了总成本,但这种方案对背光灯板上元器件的耐压提出了更高的要求。目前,这种整合板应用在新型、小屏幕液晶彩电中。
1.1.2 液晶彩电开关电源的特点
1.输出电压低、供电电流大
与CRT彩电开关电源相比,液晶彩电的开关电源输出电压低、供电电流大。在CRT彩电中,开关电源输出的主电压一般为105~140V,其输出电流一般为300~1000mA;但在液晶彩电中,开关电源的输出电压较低,其主要负载电压一般为3.3~24V,但电流却远大于1A,主电源的供电电流为3~6A。
液晶彩电开关电源的主要负载是背光灯驱动板,而背光灯驱动板的负载又是灯管,按一根灯管8W的功率计算,32in(1in=0.0254m)的液晶彩电通常有16根灯管,则灯管的耗电就需128W,24V电压需要有约5.4A的电流输出;37~40in的液晶彩电通常有20根或22根灯管,则24V电压需要有约8A的电流输出;46~52in的液晶彩电通常有26根或28根灯管,则24V电压需要有约10A的电流输出。
2.采用主、副电源设计
很多CRT彩电为了提高副电源的电压适用范围和节省成本,未单独设计副电源电路,而是采用降低或关断开关电源的输出电压来实现开/待机控制。在液晶彩电中,均采用主、副电源设计,且副电源独立。待机时,只是副电源工作,PFC电路及主电源电路处于完全停止状态,以达到极低的待机功耗要求。
3.能效比高、抗干扰能力强
为了提高电源利用率,以及提高整机抗干扰能力,液晶彩电的开关电源中大多设有PFC电路,这一电路在普通CRT彩电开关电源中没有。由于PFC电路的工作正常与否,会直接影响后级PWM主电源DC-DC变换电路的状态,因此在维修液晶彩电的开关电源时,应重视对PFC电路的分析与维修。
4.采用双面电路板及贴片元器件
由于液晶彩电的厚度较薄,则要求电路板采用薄形设计,开关电源板也不例外。因此,在液晶彩电的开关电源中,一方面将大容量电解电容采用卧式安装;另一方面采用双面电路板及贴片元器件,以减小开关电源板的面积,降低元器件的高度。
1.1.3 液晶彩电开关电源的框图
1.简易型开关电源框图
早期的外置型开关电源大多采用简易型开关电源电路,其内部电路框图如图1-6所示,没有PFC电路,多数外置型电源盒还将待机控制电路省去,转移到主电路板上。
图1-6 外置型开关电源框图
电源盒插入AC220V电源插座通电后,内部开关电源电路即可开始工作,AC220V电压经过市电抗干扰电路滤除市电中的干扰脉冲信号,由市电整流滤波电路整流滤波,产生约+300V的直流电压,为主电源厚膜电路和振荡驱动控制电路提供电压,开关电源启动工作,产生12V(因机型而异,或为14V、18V、24V、28V)直流电压,通过连接线与彩电主电路板DC-DC变换器相连接,经DC-DC变换后,再产生整机小信号处理电路所需的5V、3.3V、2.5V、1.8V等几路电压。
外置型电源盒电路简洁、输出功率小,常应用于早期小屏幕液晶彩电中。
2.基本型开关电源框图
早期液晶彩电和新型部分小屏幕液晶彩电,采用基本型开关电源,其电源板的电路框图如图1-7所示。该电源板无PFC电路,由市电整流滤波后的+300V供电,设有主电源和副电源,开/关机电路对主电源振荡驱动电路的VCC供电进行控制。
图1-7 没有PFC电路的电源板框图
通电后,AC220V电压经过市电抗干扰电路滤除市电中的干扰脉冲信号,由市电整流滤波电路整流滤波,产生约+300V的直流电压,为主、副电源供电。副电源首先启动工作,产生+5V电压和VCC电压,其中+5V电压为主板控制系统供电,同时点亮面板指示灯;控制系统获电启动工作后,向电源板送去ON/OFF开机控制电压,开/关机控制电路将副电源产生的VCC电压送到主电源驱动控制电路,主电源启动工作,产生+12V和+24V(因机型而异,或为+5V、14V、18V、28V,有的机型只有一组电压输出,有的机型有2~4组电压输出)直流电压,为主板和背光灯板供电,整机进入开机状态。
3.PFC开关电源框图
新型大屏幕液晶彩电电源板,大多设有PFC电路,其电源板电路框图如图1-8所示,在市电整流滤波电路之后和主、副电源电路之间,插入PFC电路,以提高功率因数、减少电网的谐波污染、增强电源板的带负载能力和供电稳定性。
图1-8 具有PFC电路的电源板框图
通电后,AC220V电压经过市电抗干扰电路滤除市电中的干扰脉冲信号,由市电整流滤波电路进行整流滤波,由于滤波电容的容量较小,一般仅为0.47~1μF,产生约300V的100Hz的脉动直流电压,待机时负载电流较小,该电压接近300V,开机后负载电流增大时,降为230~250V,该电压再经二次整流滤波产生稳定的+300V直流电压为副电源供电,副电源首先启动工作,产生+5V电压和VCC电压,其中+5V电压为主板控制系统供电,同时点亮面板指示灯;控制系统获电启动工作后,向电源板送去开/关机控制电压,开/关机控制电路将副电源产生的VCC电压送到PFC电路和主电源驱动控制电路,PFC电路和主电源启动工作,其中市电整流滤波后的300V脉动直流电压经PFC电路校正后,提升到370~410V(因机型而异),为主电源功率输出电路供电,主电源工作后产生+12V和+24V(因机型而异)直流电压,为主板和背光灯板供电,整机进入开机状态。
有的电源板副电源也像主电源一样,由PFC电路供电,如图1-8中的虚线所示。由于PFC电路的整流滤波电路设有100~470μF大容量的滤波电容,可省去二次整流滤波电路。由于待机状态PFC电路不工作,所以供电电压为+300V;开机后PFC电路启动工作,副电源供电提升到370~410V,提高了副电源的带负载能力和输出电压的稳定性。
4.无副电源开关电源框图
部分液晶彩电开关电源不设独立的副电源,由主电源输出电压为主板控制系统供电,开/关机控制采用控制主电源输出电压和PFC电路VCC供电的方式,其电源板框图如图1-9所示。
图1-9 没有副电源的电源板框图
通电后,AC220V电压经过市电抗干扰电路滤除市电中的干扰脉冲信号,由市电整流滤波电路进行整流滤波,产生约300V100Hz的脉动直流电压,再经过PFC电路的整流滤波电路,产生约+300V的直流电压,为主电源供电,主电源启动工作,产生+5V电压、VCC电压和+12V、+24V电压(因机型而异),其中+5V电压为主板控制系统供电,同时点亮面板指示灯。控制系统获电启动工作后,向电源板送去开/关机控制电压,开/关机控制电路分为两部分:一是将主电源产生的VCC电压送到PFC电路,PFC电路启动工作,将主电源的供电提升到370~410V(因机型而异),增强主电源的供电稳定性和带负载能力;二是将主电源产生的+12V、+24V电压经开/关机控制电路输出,为主板和背光灯板供电,整机进入开机状态。
5.整合型开关电源框图
新型液晶彩电和早期的小屏幕彩电,将背光灯板合并到电源板上,常称为整合板或IP板,其电源板框图如图1-10所示。其开关电源部分的工作原理与PFC开关电源框图基本相同,不同的有三点:一是开关电源输出的+12V或+24V电压直接为背光灯板前置振荡与驱动电路供电;二是背光灯板末级高压形成电路的供电电压并不是+24V或+12V,而是PFC变换后的+380V,减少了功率损耗,提升了系统能效,减少了发热量,降低了总成本;三是开/关机电路不但对电源板进行控制,还对背光灯板的供电、启动与关闭、调光进行控制。
图1-10 具有背光灯电路的电源板框图