液晶彩电电源板的特殊单元电路详解

液晶彩电电源板大多采用内置电源形式，主要由市电输入与抗干扰电路、整流滤波电路、CPU供电副电源、PFC电路、PWM主电源、稳压控制电路、过电压过电流过热保护、开待机控制等电路组成，由主板CPU控制其开/待机，待机时仅有5V副电源输出。

液晶彩电电源板的工作过程：通电后，市电整流滤波后产生300V的直流电压，首先为副电源电路供电，副电源部分先工作，输出5V电压给主板CPU供电；CPU得到开机指令后输出控制信号ON/OFF，让电源板上的PFC电路和PWM主电源启动工作；其中的PFC电路工作后，将市电整流滤波后的300V进行校正，并将电压提升到370～410V左右，再为主电源和副电源供电；PWM脉冲振荡主电源工作后，从变压器二次侧输出12V、18V和24V等几种直流电压，给负载电路供电。其中，12V、18V电压主要给主板的信号处理电路和伴音功放电路供电；24V电压主要给背光电路（高压板）供电。

液晶彩电的开关电源与CRT彩电的开关电源相比，电路的组成、技术含量、电路原理要复杂得多，采用了很多新技术、新电路，主要是增加了PFC电路，大功率电源板采用了半桥式推挽输出电路。

1.PFC电路

传统的开关电源市电整流后直接采用大容量电容滤波，如图1-13a所示，为负载电路提供平滑的直流电压。大容量滤波电容相当于桥式整流电路最直接的负载，所以其负载为容性，电流超前90°，交流电的电压和电流相位不一致，电流最大值和电压最大值并不出现在同一时刻，所以功率的计算还需要乘以一个电路的功率因数，即P=UIcosφ，可见提高功率因数可以提高电网能源的利用率。

为此液晶彩电电源板大多在市电桥式整流电路后端与电源滤波电容前端之间，增加了PFC电路，使供给开关电源的电压和电流的相位校正为同相位，不但提高了电源供电的功率因数，经过PFC电路校正以后能够减少用电器对电网电压及电路本身的污染，也就是电磁兼容（EMC）。

PFC电路分为有源PFC和无源PFC两种。有源PFC电路由较多的电子元器件组成，造价比较高，在桥式整流电路后端、电解滤波电容前端加了一个PFC斩波电路，如图1-13b所示。它把桥式整流后的脉动电流斩波成若干个小的电流波形，使整个电流波形的包络与电压波形相位相同，以达到电压和电流波形同相位的目的，有源PFC电路由于校正效果好，被液晶彩电和等离子彩电电源电路广泛应用。无源PFC电路主要是在桥式整流后电容滤波前加上大PFC电感，利用电感电压超前90°的特性，来弥补电解滤波电容电流超前90°的特性，实际效果略差些，只是应用在个别小型液晶彩电中。

图1-13 传统整流滤波与增加PFC电路对比示意图

a）传统的开关电源市电整流后直接采用大容量电容滤波 b）增加PFC电路后的整流滤波电路

图1-14是三洋32CA828液晶彩电电源+背光灯板的PFC电路，其中IC901 PFC控制器采用FAN6961SZ，与大功率场效应开关管Q901和变压器储能电感L906，整流滤波电路D902、C920、FB903、C925等外部元器件，组成并联型PFC电路。

图1-41 三洋32CA828液晶彩电电源+背光灯板PFC电路

通电后，AC 220V市电电压经熔断器F901输入到由C901、L901、C902、C903、C904、L902组成的两级滤波电路，利用它滤除市电中的高频干扰脉冲，并防止电视机内部产生的脉冲污染市电电网。AC 220V滤除高频干扰信号后，经BD901全桥整流、C910滤波后，输出约100Hz脉动电压，该电压送往PFC电路。一路经D904向PFC滤波电容C920、C925充电，形成300V电压，待机状态为副电源供电；一路经储能电感L906加到开关管Q901的D极。

用遥控器开机后，开关机控制电路输出VCC电压，加到IC901的8脚时，其内电路启动工作，并由7脚输出PWM脉冲，通过R932、R913、D905加到Q901的G极，使Q901导通。由BD901全桥整流输出的100Hz脉动电压通过L906的一次绕组1//2-5//6、开关管Q901的D-S极、R916到地构成回路。在Q901导通期间，L906储能，并在一次绕组1//2-5//6中产生感应电动势，其极性为左正右负，同时D902截止。

当Q901截止时，L906的一次绕组1//2-5//6中产生的电动势极性反转，并与全桥整流输出的100Hz脉动电压叠加，经D902整流、C920、FB903、C925滤波，形成390V的提升电压B+，为主、副电源和背光灯升压输出电路供电。

PFC输出电压经限流电阻R801送到PFC电路采样分压电路，当PFC电路输出的B+电压升高时，通过R920～R922与R923//R919分压的采样电压也升高，通过IC901的1脚使内部误差放大器动作，并对7脚输出的PWM脉冲进行调整，使加到Q901的G极的脉冲占空比下降，从而使Q901的导通时间缩短，PFC电路输出B+电压下降，起到稳压控制作用。当PFC电路输出的B+电压下降时，上述过程相反，也起到稳压控制作用。

IC901的5脚为过零检测器输入端，储能电感L906二次侧感应电压经R911、C912送到5脚，对内部振荡电路相位进行控制，使7脚输出的脉冲调制信号占空比随100Hz电压波形信号改变，实现了电压波形与电流波形同相，防止Q901在脉冲的峰谷来临时，输入电压接近0V，Q901处于导通状态而损坏。

IC901的4脚为过电流保护输入端。当Q901会严重过电流时，在其S极电阻R916两端形成的电压降升高，通过R915使IC901的4脚电压也升高，从而使IC内部的过电流保护功能动作，切断7脚输出信号，形成过电流保护。当R916阻值增大时，会引起过电流保护功能误动作，使B+电压表现为300V。

2.半桥式推挽电路

小功率液晶彩电电源板主电源多采用单管输出电路，与常规的开关电源电路相同。新型大功率液晶彩电主电源为了提高效率，往往采用两只MOSFET开关管组成半桥式推挽输出电路。

图1-15是LG 32LH20R-CA液晶彩电电源板主电源电路，由主电源的振荡、稳压、输出电路由振荡、稳压集成块IC100（L6599DTR）、光耦合器IC101、误差放大器IC251、半桥式推挽输出场效应MOSFET开关管Q101、Q102、开关变压器T101等元器件组成，产生24V、12V电压，向主电路板和背光灯电路供电。

PFC电路产生的380V的PFC电压，加到半桥式推挽输出电路Q101、Q102；遥控开机后，待机控制电路将副电源提供的VCC电压加到集成块IC100的12脚，IC100内部振荡电路便启动进入振荡状态产生振荡脉冲信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经集成块内部相关电路（门限电路、驱动器等）处理后。形成相位完全相反（相位差180°）的两组激励脉冲信号分别从集成块11、15脚输出，加到Q102、Q101的G极，开关管Q102、Q101在驱动电路输出的脉冲信号作用下，进入开关工作状态，在D极和S极之间形成变化电流。该变化电流流过开关变压器T101的一次绕组，在T101的一次绕组中产生周期性的变化磁场，此(www.xing528.com)

图1-15 LG 32LH20R-CA液晶彩电电源板主电源电路

变化磁场通过变压器T101的互感作用，在开关变压器的二次侧产生感应脉冲电压。经整流滤波后，产生24V和12V电压，为负载电路供电。

主开关电源的稳压电路由光耦合器IC101、取样误差放大电路IC251组成，对T101二次侧输出的24V、12V电压进行取样，通过调整IC100的4、5脚电压进行稳压控制。

稳压电路的稳压过程：当开关电压以因某种原因导致其输出24V、12V电压升高或降低时，升高的电压经分压后加到误差放大器IC251的R脚电压发生变化，经内部比较放大后，IC251的K脚电位下降或上升，通过光耦合器IC101对IC100的4、5脚电位进行控制，经内部稳压控制处理后，形成控制电压加到振荡电路上，调整L6599DTR的振荡频率。由于半桥式推挽输出电路主要利用LC串联谐振特性，串联谐振的中心频率f_o，由L和C的值决定。该电路谐振特点：当输入的交流信号频率等于谐振中心频率f_o时，回路中的电流最大，且电感和电容两端的电压最高，只是L和C上的电压是反相的。故我们只要改变输入交流信号的频率，就可以改变回路电流，也就改变了L和C上的电压。

通过以上分析可以得出这样一个结论：传统开关电源在开关变压器的一次侧回路是没有串联电容的，只要改变脉冲宽度就可以调节二次侧输出电压，简称为PWM调制方式；而液晶电视的半桥式开关电源在开关变压器一次侧回路串联了一只电容，改变脉冲频率，即可方便地调节二次侧输出电压，这种控制方式简称为PFM调制。

3.PFC与电源双激励电路

由于并联的PFC开关电源和PWM主电源都需要各自的激励、稳压控制系统，早期的液晶电源采用两个独立的激励、稳压控制系统，新型的液晶彩电电源，为了简化电路，目前的液晶彩电电源电路把这两个开关电源的激励、稳压控制系统集成在一块集成电路内，称为复合集成电路，其内部有各自的稳压控制和激励输出，而VCC供电和振荡器则共用。

图1-16是液晶彩电电源板PFC和PWM电源双驱动电路示意图，其PFC和PWM主电源振荡控制电路采用MSA-E1017。

图1-16中，集成电路MSA-E1017是复合激励、稳压控制集成电路，15脚是PFC并联开关电源的激励输出端，接开关管QE01、QE02；9脚是稳压控制输入端，外接RE017和RE019组成的输出电压采样电路，该并联开关电源的输出的+B PFC电压为380V。

MSA-E1017的2脚输出PWM主电源的激励信号，推动PWM开关管QE003输出电路；MSA-E1017的5脚是稳压控制输入端，外接稳压控制光耦合器NE501和取样误差放大电路。

4.保护电路

液晶彩电电源板多设有完善的保护电路：一是围绕开关电源的振荡、驱动集成电路内部的保护功能，开发了过电流、过电压、过热电路，保护电路启动时，集成电路内部振荡或驱动电路停止工作，达到保护的目的；二是在开关电源的输出电路，依托待机控制电路，设有过电流、过电压或过热保护电路，保护电路启动时，迫使待机控制电路动作，由开机状态变为待机状态，进入待机保护状态。

（1）电源一次侧保护电路

液晶彩电在电源一次侧电路围绕振荡、驱动集成电路内部的保护功能，开发了过电流、过电压、过热电路，保护电路启动时，集成电路内部振荡或驱动电路停止工作，达到保护的目的。

图1-16 液晶彩电电源板PFC和PWM电源双驱动电路

PFC电路和PWM开关电源的振荡、驱动集成电路多设有保护检测引脚。过电压保护检测多在VCC供电引脚内部设有过电压、欠电压检测电路，对VCC供电或开关变压器的反馈电压进行检测。当VCC电压过高、过低超过或低于保护设定值时，内部保护电路启动，集成电路停止振荡或切断开关管的激励脉冲。振荡、驱动集成电路往往单独设有过电流保护检测引脚，英文符号为INES、CS等，该脚通过电阻对MOSFET开关管的S极电压进行检测，当开关电源负载和二次侧整流滤波电路发生短路、漏电故障，造成开关管电流过大，过电流检测引脚超过设定值时，集成电路内部保护电路启动，停止振荡或切断开关管的激励脉冲。其保护电路工作原理与CRT电源电路相同。

（2）电源二次侧保护电路

在开关电源二次侧的输出电路，很多电源板依托待机控制电路，设有过电流、过电压或过热保护电路，保护电路启动时，迫使待机控制电路动作，由开机状态变为待机状态，进入待机保护状态。

电源二次侧的保护执行电路往往由晶闸管或模拟晶闸管担任，保护检测电路采用运算放大器对采样的电压和电流进行比较运算，产生保护触发电压，触发晶闸管导通，迫使待机控制电路动作，进入待机状态，达到保护的目的。