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一、概述 该电源为创维公司自行设计生产的一种 37 寸液晶电视内置电源，BOM 编号：168P-P37T00-08，PCB 板编号：5800-P37T00-13，成品物料编号：534L-0937T0-06。
该电源设计输出功率 190W，电源效率高于85%，功率因素高于0.9。
设计允许负载电流：
5V（待机电源）0.5A；
12V（USB 及主板供电）3A；
24V-2（背光板供电）6A。
本电源由整流滤波网络、待机辅助电源（以下称副电源）、PFC、DC-DC、输出过流、过压保护电路等四大部分组成。本电源采用成熟的器件和单面板设计，免调试、维修检测方便、工作稳定可靠。已完全替代外厂产品配套使用于创维各型37 寸液晶电视。系统构架如图1。
图1 二、基本工作原理
1、电源工作流程简述
1.1 市电经两极共模抗干扰电路后送全桥整流，输出约220V 脉动直流，分两路分别送副电源和功率因素校正PFC 电路，PFC 输出约380V 直流电源送后级DC-DC 转换电路，输
出稳定的12V 和24V 直流电源为液晶屏和主板电路供电。
1.2 市电接通后，待机辅助电源首先启动，输出+5V（主板系统电源）到主板系统控制电路，随后，主板送出一个约3V 的开机ON 控制信号，使副电源电路中的待机控制管Q5导通，输出一个15V 辅助电源，为PFC/DC-DC 转换控制电路芯片提供辅助VCC。
1.3 本电源采用STR-E1555 配合外置MOS 管和变压器完成PFC 和DC-DC 电压变换。当P1 启动供电端子连接到起动电路和P15 Vcc 端 （控制部分用电源）。P1 输入的电源以5.6mA 的定电流为P15 外接的电解电容充电，Vcc＞16.2V（typ）时IC 起动。PFC 电路开始工作，P3 端输出激励控制信号给Q2，控制Q1 工作，此后T1 的P2——P3 绕组将反馈信号送到的P4零电流检测电路输入端子。由R20~22、R23 等组成的PFC 输出稳压取样分压电路把PFC 电路输出电压变化信息反馈到P6 端，控制内部电路实现PFC 输出稳压。PFC 电路输出的380～400V 稳定的直流电源给后级DC-DC 转换电路供电。
1.4 当DC-DC 电路15V 辅助电源和380V（300V）直流供电同时送达U1 后， DC-DC转换电路开始工作。由R58、R40、U7、PC2 等组成的误差取样电路把输出电压变化信息反馈到U1 的P14 端，DC-DC 电路输出稳定的12V 和24V 电源，给电视主板和背光板提供电源。
2、5V/15V 副电源
2.1、副电源原理图（图2）
图2 2.2 U3/STRA6159M 引脚功能简介
P1 原边过电流检出信号输入端（外接取样电阻，取样电压高于0.77V 保护电路动作，电源无输出）
P2 Vcc 控制电路的电源输入端（启动电压17.5V，工作维持电压高于10.5V 即可）
P3 地
P4 定电压控制信号/过负载保护信号输入（电压反馈取样输入脚FB）
P5 启动电源输入脚（可直接接电源、本机设计有外接欠压保护电路，当电压低于120V 时，该脚无电压，电源不启动）。
P6 空脚
P7/8 内部MOS 管漏极。
2.3 工作流程
本副电源为主板 CPU控制系统和电源板其余各 IC提供辅助电源，如果它不能正常工作，整机将瘫痪。当市电接通后，U3的 P5有正常的启动供电（该供电仅在启动瞬间起作用，启动完成后 P5端无需电流输入），起动电路是由Startup 端子（P5）连接到输入电压经整流后的直流电压部分而构成。从Startup 端子输入的电流被 IC内部电路定电流处理后（800μA Typ）经IC内部给连接在 Vcc端子（P2）的电容 C26充电。电源的起动在Vcc 端子电压上升到动作开始电源电压 Vcc（ON）=17.5V （TYP）时，开始动作（到动作开始为止的起动时间仅由电容 C26的容量决定，而和Startup 端子的直流电压无关）。此后T2的P4端的感应电压经过 D8整流、C30滤波为 P2端提供大于 17.5V的 VCC电压，电源启动完成。此时R51、R61、U6、PC3等组成的误差取样电路，将输出电压变化信息反馈到 P4（FB端）控制内部激励信号占空比，从而实现电源的稳压输出。副电源输出的 5V为主板 CPU控制电路供电，待主板控制电路工作正常后，发出开机控制信号ON（主电源开机）送回电源板，使 Q5导通，把 15V辅助电源送到后级 PFC和 DC-DC校正电路 VCC端，此后主电源启动，主板视频处理电路开始工作、屏背光点亮，电视开机。
注：P4端的OFF Timer 电路决定MOS FET 的关断时间，并产生MOS FET 导通开始的定时脉冲信号。这和通常的PWM 控制方式不同，如果IC 内部的OCP 比较器和FB 比较器没有输出ON 期间中止信号给 PRC Latch复位端子（R），MOS FET 将不被关断，振荡动作不会继续。
2.4 主要外围器件作用
P1外接 R37为过流保护取样电阻，当其上的压降达到 0.77V电源即进入过流保护状态，无 5V和 15V电源输出，故该电阻变质可能导致过流保护控制电路误动作，电源表现为带负载能力差或无法正常启动！
保护过程：在每个脉冲内，对MOS 管的漏极电流的峰值进行检测，当漏极电流的检出（1脚和3脚GND间的）电压达到 OCP端子的门坎电压 0.77V （TYP）时，MOS管被关断。注：保护在负载电流正常后可自动解除。
P4外接电容 C25为抗干扰电容，若击穿电源无输出，若漏电将导致副电源输出电压低。ZD2、C24等组成了输出过载保护动作延时电路。C24若开路，电源正常工作时无明显变化，若短路或严重漏电，将导致电源过载时过载保护电路不动作而击穿 MOS管。ZD2是为防止电源正常工作时 C24接入电路影响而设立的，该二极管击穿或者漏电时，由于和光电耦合器并联的电容 C24的电容值较大，该端子 FB功能对负载变化的响应会变坏。
U6为误差取样可调稳压管，外接取样电阻 R61阻值变大输出电压升高，R51阻值变大输出电压降低，PC3若内部光敏三极管击穿、漏电时输出电压变低，发光二极管老化则输出电压升高。
Q8、R3、PC4、Q10、R64等组成了（PFC/DC-DC）待机控制电路，当 Q8击穿时，15V辅助电源无法关断，主电始终无法关闭。当 Q8放大能力下降内阻增高可能导致 15V辅助电源电压输出过低，PFC和 DC-DC电路无法启动。另外 PC4不能进入饱和状态或内阻增加也会导致辅助电源电压下降，PFC等电路无法正常启动。
R43、D7等组成了反峰吸收回路，当 D7漏电可能导致电压过热，开路则会导致 U3击穿损坏。
ZD6~8为欠压保护二极管，若有击穿或者漏电，可能导致欠压保护失效，若开路，则电源不启动，无 5V和 15V输出。
3、PFC和 DC-DC电路
3.1 PFC电路原理图 （图3）
图3 3.2 UI/STR-E1555引脚功能说明
STR-E1555是一个由前后两个变换器组成的开关电源混合IC，其前段是用来消除高次谐波的PFC变换器，后段是一个 DC/DC变换器。它采用 21脚的 SLA封装结构，内部集成了前段变换器（升压斩波型PFC）的控制电路以及后段 DC/DC变换器的控制用 MIC和 DC/DC部分的功率MOSFET（IC 内部）。
1脚起动电路输入端子
作用：IC 内部，Start Up端子连接到起动电路和 Vcc端子（控制部分用电源）。通常 VPFB（DD ON）=3.2V 超过以后，起动电路停止动作。起动电路动作时，以 5.6mA的定电流为Vcc 外接的电解电容充电，Vcc＞16.2V（typ）时 IC起动。
2脚 空
3脚 PFC部分 MOSFET门极驱动信号输出端子
作用：PFC Out 端子输出外接 MOSFET的驱动信号。该端子的输出特性为 Source 300mA， Sink500mA。根据所使用的 MOS FET特性，确定是采用直接驱动或者设置外部缓冲电路。
4脚 PFC部分零电流检出端子
作用：当从该点流出电流达 200微安时驱动无输出，这与电流采样电阻（Rcs）有关系，该电流还参与 5脚电压控制（功率因数调整）。
5脚PFC部分 MOSFET漏极电流检出端子（过流保护检测）
作用：该端子用来检出PFC 部分 MOSFET 流过的漏极电流Id。PFC 部分 MOS FET的源极一侧，插入耐浪涌特性好的金属膜电阻等器件，将漏极电流Id 转换成电压。
6脚PFC输出定电压控制信号输入端子？PFC输出过电压检出端子
7脚 PFC部分误差放大器输出及相位补偿端子
作用：COMP 端子是PFC 控制电路中用于相位校正端子。通过加大外接电容的容量，虽然可以提高电路的稳定，但有必要基于相位的超前或者滞后来进行参数调整。
8、9脚 PFC？DC/DC控制电路 Gnd端子
10脚 PFC的乘法器输入端子？外部锁定触发端子
作用：Mult FP是乘法器的输入端子。输入电压先经全波整流，再通过分压输入该端子。该电压波形在使输入电流波形正弦化的过程 （功率因素校正过程中）中起到重要作用。
11脚 PFC关断延迟调整端子
作用：IC 起动后，对于频繁在Min 负载～Max 负载之间等状态下进行迅速的负载变动，Min负载下 DC/DC进入低频动作时，PFC反复在起动→停止间切换，变压器等器件可能会发出异常的声音。E1555在 DC/DC部分进入低频动作后，在外接电容所产生的延迟时间达到后，才停止 PFC。具体动作是，DC/DC部分负载减轻，进入低频动作后，通过 IC内部的定电流电路为 DLP 端子外接的电容充电。DLP端子电压上升到一定的阈值，DLP端子电容充电期间内，即使负载急剧变化，PFC都不会关断，因此不会发出异常的声音。
12脚 准共振信号输入端子（谷底检测）作用：ZCD是零电流检测电路的输入端子。 STR-E1555的 PFC侧采用临界电流检测方式。PFC的 MOSFET在电感的零电流处导通，流过电感的峰值电流达到由乘法器设定的门坎值时关断。
13脚 DC/DC部分过电流检出端子
作用：该端子对 DC-DC电路的内置MOS源极（P17端）电流进行取样，当该脚电压超过0.6V时 DC-DC电路进入过流保护状态，停止输出。
14脚 DC/DC部分定电压控制用信号输入端子
作用：DFB 端子是DC/DC 部分用作定电压控制的反馈端子。通常由光耦来进行反馈。
15脚 IC驱动用电源端子
17脚 DC/DC侧内藏 MOSFET源极端子
作用：E1555的 DC/DC转换电路 MOSFET内藏。DC/DC的过电流设定采用和 CS同样的检出方式。首先在源极串联检出电阻。以此将漏极电流 Id变换成电压信号。在这个中，为了避免导通时产生浪涌电流冲击导致电路不稳定，插入了一个 CR滤波器，但 CR滤波器的时间常数不能过长，否则可能会延缓电流检出，导致保护过迟、MOS管击穿等后果。
18、19脚 空
20脚 DC/DC电路内藏 MOSFET漏极端子（剪脚）
21脚 DC-DC电路内藏 MOSSFET漏极端子
3.3 PFC电路工作流程与主要外围器件作用
3.3.1 PFC电路工作流程
当 U1的 P1/P15加上电源后，PFC电路的 P3端（PFC部分 MOSFET门极驱动信号输出端子）开始输出激励信号，控制 Q1进入导通状态，此后 T2的 2-3绕组将谷底检测信息送回 P4端（PFC部分零电流检出端子）P4内部电路及时动作调整 PFC激励信号波形，T1输出的电压经 D2整流，由R20、21、22/R23分压取样，把反馈电压送到 P6端（PFC输出定电压控制信号输入端子？PFC输出过电压检出端子）控制激励信号占空比，从而实现 PFC电路输出稳压。同时 P10端送入一个市电整流后的参考电压给内部乘法器电路，参与 PFC电路工作波形控制，实现 PFC校正。P5外接过流保护取样电阻 R9把 PFC过流信息反馈到 P5端，随时监控过流情况，当 R9上压降达到 0.65V以上时，PFC电路过流保护动作，输出截止。P6端还兼有过压保护检测的功能，当输出反馈电压达到约 3.2V时，PFC电路停止输出。
3.3.2 PFC电路主要外围器件作用
P1端为启动供电端，无 15V电源输入， STR-E1555不能启动。
注：在本电源中，U1的P1和 P15辅助供电端电压随电源输出负载水平升高而降低，故该辅助电源的升高可以作为辅助判断 U1是否进入过压保护状态的依据。若 P10端过压保护电路动作，则此供电电压会升高到约 19V，而正常工作时，该辅助供电端电压为14.5V（模拟试验时接入约 30W负载测得的数据）。
P3为激励信号输出端，外接驱动耦合电阻、激励缓冲管 Q2和反峰泄放控制管Q3，当 R15阻抗变大到一定程度和 Q2性能不良时，激励信号的幅度可能发生改变，从而导致 Q1因激励不足、损耗过大而损坏；Q3是 Q1能否及时截止的关键，若 Q3击穿则 Q1不能工作，若Q3回路开路，则会导 Q1击穿损坏。
P4为 PFC凝电流检测电压输入端，外接取样电阻和取样绕组，若C7、R8开路，PFC效率会降低，若 C7击穿 PFC电路会发生过载保护电路误动作而无输出。
P5为过流保护电压输入端，当外接电阻 R9阻值变大可导致 PFC过流保护电路提前动作而无输出。C11为抗干扰电容，若开路可能导致 PFC过流保护误动作，而带负载能力差，若击穿 PFC过流保护不动作，可能在过载时损坏电源。
P6为 PFC稳压反馈电压输入端，外接取样分压电阻R23若阻值变大，则 PFC输出电压降低，R20~22变质，则输出电压升高；C19为过压保护动作延迟（抗干扰）电阻，若开路会导致过压保护提前，电源无输出，若漏电，可能导致 PFC输出电压升高。
P7外接相位补偿电容，其开路电路稳定性变差，短路不工作。
P10为PFC的乘法器输入端子，外部锁定触发端子（过压保护）， 若 D4/D3、外接电容C17、R4、R5、R6任一开路，都将导致 PFC电路过压保护误电路动作——PFC、DC-DC均无输出电压，任意一个二极管导通，PFC和 DC-DC电路同时进入保护锁定状态。
P11为 PFC关断延迟调整端子，外接动作延迟电容C13，若其开路，PFC电路会出现反复在起动→停止间切换，输出不稳定。若短路，将导致保护不动作，损坏U1。
3.4 DC-DC电路工作流程与主要外围器件作用
3.4.1 DC-DC电路原理图（图4）
图4 3.4.2工作流程
当电路通电后，U1的 P15端 VCC正常后，内部 DC-DC转换电路开始工作。T3的 3-6绕组开始有电流流过，此后副边绕组感应电压经D12、14整流滤波，由R58/40、U7/PC2等组成的误差取样反馈电路，把输出电压变化信息反馈到 U1的 P14端，实现 DC-DC稳压输出。在 STR-E1555的工作模式当中，准共振模式下，必须对电压共振进行底部检出，加入延时后导通。T3的 1-7绕组将谷底检测电压信息反馈到 P14端，实现电源的准共振模式工作（BD端子的输入阈值电压是0.76V（typ）如果该端子的输入信号波形低于此阈值时，IC从准共振动作进入 100KHz的PWM 模式）。U1的 P13端为 DC-DC过流保护控制电压输入端，当该脚电压达到 0.6V以上时，DC-DC电路进入过流保护状态。
由于 DC-DC电路输出稳压取样点设计在 24V上，开机瞬间由于 24V（背光电路工作时序要求背光后点亮）负载很轻，而 12V负载较重，可能导致 12V电源瞬间输出电压严重下降，为此，电源设计有一个由于ZD5、Q7、Q8、R35等组成的临时 12V电源补偿电路，当 12V电源低于正常值后，Q7、Q8导通，24V经电阻 R35向 12V负载电路供电，由于 ZD5的取值为12V，所以当 12V电源电压达到 12V时，Q7截止，电源互不干扰。
3.4.3 主要外围器件作用
P12外接电容 C16/D6若击穿或者漏电，DC-DC工作模式会改变，R34开路会导致 DC-DC电路效率下降或 MOS管损坏。
P13端电压超过 0.6V时 DC-DC进入过流保护状态。该脚外接电阻为 DC-DC过流保护取样耦合电阻和抗干扰电容，电阻变质将导致过流保护提前动作，C15开路可能导致过流保护电路误动作，击穿将导致过流保护电路不动作或者动作延迟。
P14外接 DC-DC稳压取样反馈电路器件，外接电容击穿或漏电将导致输出电压变低，PC2老化，或者取样分压电阻 R58阻值变大会导致输出电压升高，严重时导致过压保护，DC-DC和 PFC电路同时停止工作（PFC输出电压为300V，DC-DC输出电压为0V，）
P17为内部 MOS管源极，外接过流保护取样电阻，此电阻变质将导致过流保护电路提前动作，轻者电源尖叫输出电压低，重者电源无输出、P1/P15端的辅助供电电压拉低（输出负载严重短路导致的 DC-DC电路过流保护动作将直接拉低辅助电源供电。过流保护动作时，实测辅助电源电压仅为0.8～2V，但副电源其他绕组输出电压正常，这是该电源过流保护电路动作时特有的现象）！
注1：本电源的 PFC电路在负载低功率的情况下，不工作。即在不接 12V/24V负载或者负载低于 30W的时候，PFC电路不工作， DC-DC电路输入电压为市电整流滤波后的电压（约300V）。以上为试验测试数据，该电源 PFC动作负载功率要求相关参数尚无官方文献。试验时，在 12V输出端接 15欧、24V输出端接入 51欧电阻一个，PFC电路不启动。再试将 24V输出端模拟负载电阻减小到 25.5欧，PFC电路正常启动，输出电压为380V。
注2：STR-E1555的 PFC侧采用临界电流检测方式。PFC的 MOSFET在电感的零电流处导通，流过电感的峰值电流达到由乘法器设定的门坎值时关断。当线圈副边Ns 的电压下降到门坎值以下时，ZCD间接检测出电感的电流，判断其过零。当 VZCD达到 VZCD（th） =1.6（typ）时，才可以判断为进入关断区间，当电压减小到VZCD（th）-VZCD（His）以下后，再次导通。为了防止误动作，设置了 0.11V的滞环。ZCD内部有两个过电压保护功能。6.5V防止了该端子电压过高；反向振荡电压下限设在0.62V，防止电压过低。
3.5 过流过压保护电路工作流程与主要外围器件作用
本电源设计有完善的过流过压保护电路：
DC-DC输出过压保护：（图5）由ZD3、ZD4、PC1等组成了过压保护取样反馈电路，当输出电压升高导致ZD3、ZD4之一导通时，光耦 PC1内部发光管发光增强，光敏三极管导通，D5导通，将过压控制电压加到 U1的 P10端，U1停止工作，PFC、DC-DC电路同时停止工作。
图5 PFC输出过压保护：（图6）由R25~29、R46/47、U2、Q6等组成了 PFC输出过压保护取样控制电路，当输出电压升高使得 Q6导通 D4导通时，P10内部过压保护电路锁定，实现 PFC过压保护。
图6 PFC过流保护：由 U1P5内部电路和外接取样电阻 R9等组成，当 R9上的压降达到 0.65V以上时 PFC电路进入过流保护状态。
DC-DC过流保护：U1的 P13外接过流保护电阻，当该脚电压达到 0.6V以上时，DC-DC电路进入过流保护状态。
三、常见故障检修流程（图7）
图7 四、电源检修注意事项
1、本电源靠近交流输入接口的一侧的三个散热片均带 220V市电。检修测量时谨防触电！使用示波器测量波形必须加隔离电容或隔离变压器，否则会导致电网短路和仪表损坏！
2、本电源 PFC电路输出电压近400V，且工作电流很大。对滤波电容的安全容限要求很高，故不得使用任何普通国产电容代替 PFC主滤波电容，否则可能导致火灾！
3、严禁在脱开过流过压保护控制回路的情况下，将电源接入电视机开机测试——输出电压异常升高可能导致屏模组损坏！若必须做在路测试，则必须保证在过流、过压保护电路工作正常的情况下进行！
4、检修测量前无论电源能否启动，均需对 C8做放电处理。放电不得采取导线直接短路法放电（直接短路放电瞬间冲击电流过大，可能导致电容内部导线开路、打火——引发火灾、电路 MOS管或 IC等敏感器件损坏等严重后果），应采取在电容的两端并联阻值大于 300欧、功率大于 10W的电阻进行放电（比较简单的方法如：拿电烙铁的插头在电容引脚上触碰数次放电）。
5、本电源发生 DC-DC输出短路引起过流保护时，15V副电源输出电压会变得只有不超过2V，此时拔掉电源插头、短时间再次通电仍无法退出保护状态。若要电源再次启动，必须对 C8做放电处理。
6、本电源 DC-DC输出电路整流二极管均为肖特基二极管，其反向恢复时间为 n秒级，其他普通二极管或快恢复二极管均不能用于替换！另外，本电源使用的一些快恢复二极管在创维其他产品上很少使用，不得已时可以相同参数其他二极管代换，但 D6必须使用原型号肖特基二极管，否则会导致严重后果，具体参数见原理图上的标识。
注：肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管（Schottky Barrier Diode），是一种低功耗、超高速半导体器件。具有正向压降低（0.4--0.5V）、反向恢复时间很短（10-40纳秒）。肖特基二极管多用作高频、低压、大电流整流二极管，如液晶彩电二次电源的整流，高频电源整流、续流，保护二极管等。也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管等。肖特基二极管的正向压降 VF比较小。在同样电流的情况下，它的正向压降要比其他快恢复二极管小许多，但它也有一些缺点：耐压比较低，漏电电流稍大。
快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用 PN结型结构，有的采用改进的 PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在 1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在 100纳秒以下。
7、附图所示参考电压为当电源全部空载情况下，强制（ON接+5V电源）启动电源，用 VC980D数字万用表测得的参考电压。因副电源稳压取样点设在 5V上，当5V空载时，原边的各绕组输出输出电压变化不能得到及时纠正（下降），故辅助电源输出电压只有约15V。若给 5V电源接入约 500mA负载电流，正常工作时的辅助电源电压会高于15V（约17.5V）。另：由于仪表频响特性和采样率等技术指标限制，与实际工作电压有较大出入，仅有开关控制电压，启动供电（Vcc）、欠压保护端的电压比较接近真实值，其余电压仅供参考！
图8 创维37寸液晶电源电路原理图 |
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狗仔卡
发表于 2010-9-10 23:43:35
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