如何提高彩电开关电源的带载能力

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  由于绝大部分彩色电视机都采用开关电源电路,而这种电路普遍具有带载能力强、适应交流进线电压变化范围宽、转换效率高的特点,深受人们的青睐,也就很少有人去分析和检验各种开关电源的带载能力究竟有多大。
  最近本人接修的一台牡丹CH25型彩色电视机,其故障现象为:“三无”,电源电路见图1。经检查为电源调整管V712(2SD1710)和V711(2SC3807)击穿损坏,保险管F701(2A /250V)烧断。按原型号器件代换后电视机虽然可以工作,但又出现了新的故障现象:若在图像亮度增大或换频道的瞬间,行幅缩小,左、右两边约有2cm宽的黑边。据用户反映:电视机在未损坏前就经常出现左、右两边行幅忽大忽小的变化,最后变为“三无”故障。
  


  为了让故障表现,我们在主电源输出端滤波电容C722(47μF /160V)两端并联一只60W的白炽灯泡,相当于给原电视机增加了约 21W〔P=(130/220)2×60=21W〕的额外负载,这时电视机就更加频繁出现行幅忽大忽小的变化,主电源输出端C722两端的电压在102~132V间变化(额定输出为130V)。这就说明该电源的输出功率余量相当小。而对于一般的电视机,我们经常在主电源输出端同时加接一只60~100W的灯泡,电视机仍能正常工作,输出电压十分稳定,这说明其功率余量都很大。尤其现在有一种用恒流源驱动开关管的开关电源,其带载能力和适应交流电压变化范围(90~260V)都十分强大。
  从原理分析,电源带载能力弱,其主要原因是电源开关管V712的饱和时间不足,即正反馈的驱动能力不强,开关变压器聚积的磁场能量弱。
  为彻底解决其带载能力弱的问题,分析该电源的工作原理如下。
  1.启动 交流220V经低通滤波,桥式整流,在C707上得到300V左右的直流电压,又经电阻R706、R707、R708、R710给V712提供基极电流,开关变压器T702的3、7脚给V712提供集电极电流完成电源调整管V712的启动过程。
  2.振荡 V712启动后,其Ib↑→Ic↑,在T702的3、7脚间产生3正7负的感应电压UL1,利用变压器特性,在T702的1、2脚间感应出1正2负(因3与1为同名端)的UL2,该电压有两个流程。其一,经R709、C710、V708、R710反馈到V712的基极,使V712瞬间饱和,其电流经反馈电容C710充电(下正上负),此时Ib>>Ics/β(饱和条件),Ics为V712的饱和集电极电流,其Vces≈0V。但由于V712的集电极负载为电感L1,其电压UL1=L1△Ic/△t=300V;△Ic/△t=300/L1=常数,说明Ic必然线性增大,即Ics是一个不断增大的可变量,总会有某时刻使Ib=Ics/β而退出饱和区进入放大状态。其二,UL2经V706、V705、R704给定时电容C712充电,其波形如图2。不断增大的VC712会使三极管V711导通,其集电极电流Ic对开关管V712的基极分流,会使V712提前由饱和进入放大状态(Ib=Ics/β)。两个过程都使V712由饱和进入放大状态且有Ib↓→Ic↓的过程。
  


  


  而Ib↓→Ic↓,在T702的3、7脚间产3负7正的感生电压UL1,并在1、2脚间感生1负2正的UL2,该电压会使V712立即进入截止状态,C712放电,如图2。C710放电(上正下负),T702的负载端由整流二极管V714、V713、V715、V716、V719导通,产生出各路输出电压,释放磁场能量。L2中瞬间电压为零、C710放电和启动电阻R706等多方原因使V712又进入再一轮导通并饱和,使V712在饱和与截止间周而复始地变化,完成振荡过程。
  3. 稳压 由R719、R717、R720、R732、R718、V717、V718、R721取样,N703、V710、V711驱动,调整V712的饱和时间长短,使UC722稳定。其工作过程为:若某种原因使UC722上升,经取样电路使光耦器N703的V1-2上升,光照强,V3-4下降,或等效的可调电阻变小,V710、V711导通强,对V712的基极分流多,使其饱和期变短,开关变压器储存的磁场能量减少,输出电压UC722下降。同理,当UC722 下降,则反馈使UC722上升,如此负反馈过程使输出电压稳定。
  4. 保护 由V790、C790、V791、V793、V792等元件构成了过压保护电路,当输出电压UC722升高时,由于1脚与12脚的异名端的关系,取样电容C90的电压下降,使三极管V793、V792导通并使V710、V711导通,对V712分流使其截止,实现保护。
  以上的基本原理分析,C712的充/放电时间是决定V712饱和时间长短的关键因素。若C712的容量小,充电快,就会使V712的饱和时间变短,输出电压降低,尤其是我们将C712取掉,电源干脆不振荡,这就使我们找到了解决问题的办法:将C712容量变大,即将C712和C713互换,C712由0.015μF变为0.033μF,故障立即排除,电源输出UC712=132V相当稳定!电源进线电压在140~260V变化,输出UC722仍十分稳定,若将进线电压降到125V时仍能正常工作,只是有点叫声,修复后再测波形如图3。
  由图2和图3可见,V712的饱和时间变长(由12μs变为18μs),C712充电在0V以上的电压由1.4V变为1.2V。V711导通时间相对变短,对V712分流减小,使V712饱和期长,输出能力强。粗略估算V712的基极驱动电流最大约有:Ib=(U1-0.7)/(33+47)=(17-0.7)/80≈0.2A。足以使V712进入饱和状态(U1为开关变压器1脚在示波器DC挡观察到的0V线以上的电压波形)。
  由此可见,该电源电路的C712为定时电容,它是提高带载能力的关键元件,我们可将原标称值由0.015μF增大到0.033μF。
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