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創(chuàng)維液晶電視電源部分原理和構(gòu)成
時間:2024-10-26 02:40:29
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靠前章:創(chuàng)維液晶電源簡介:
1、序:
隨著平板電視的大量上市,液晶電視在平板彩電中占有重要角色,創(chuàng)維公司以前的液晶電視電源基本以外購為主,為加強產(chǎn)品的競爭力,降低成本,現(xiàn)公司自2006年開始,將以自產(chǎn)電源為主,作為創(chuàng)維用戶服務(wù)部一線工程師,也應(yīng)該積極的去學(xué)習(xí)此電源的工作原理及維修方法,以適應(yīng)公司發(fā)展的需要。 其實液晶電源的工作原理并不比CRT彩電開關(guān)電源的原理復(fù)雜,只是它的排版布線更緊密,且大量采用貼片元件,所以給我們的感覺是比較陌生。只要了解了它的工作原理,其維修方法基本與CRT彩電相同。
2、液晶電源要求:
大屏幕液晶電視電源的要求、技術(shù)難點,從可靠性、保護功能、成本等方面綜合考慮,開發(fā)面向液晶電視的新型開關(guān)電源技術(shù)。突出的體現(xiàn)了高可靠性、高安全性、保護功能齊全、電路簡潔、性價比較高的適合大屏幕液晶電視的開關(guān)電源技術(shù)。 LCD電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,各部分電路不但在功能上相互配合、相互滲透,且各電路參數(shù)設(shè)置非常嚴格,稍有不當(dāng)則電路不能正常工作。 根據(jù)市場和液晶電視機發(fā)展的要求,對此液晶電源技術(shù)要求為:
2.1 高安全性:雖著消費者權(quán)益得到越來越廣泛的關(guān)注,必須確保消費者的個人使用安全性。否則一旦出現(xiàn)安全事故,尤其是在國際市場上,將面臨巨額罰款,企業(yè)的生存權(quán)、信譽將受到嚴重打擊。
2.2 高可靠性:隨著新型顯示材料的出現(xiàn)和電視機功能越來越復(fù)雜以及液晶電視的發(fā)展,如何解決高可靠性問題成為日益嚴重的課題,是必須考慮的問題。
3.3 保護齊全:只有保護功能設(shè)計齊全,才有可能在錯誤動作發(fā)生時,使電源得到有效得保護,避免引起更大故障或事故,同時保護部分誤動作恢復(fù)后,要求電源可以恢復(fù)工作。
3.4 電路簡潔:電視機是一種民用產(chǎn)品,對于維護人員,簡單的電路便于維護,電路盡可能簡潔是必要的,尤其是減少分立件的數(shù)量,可以有效的減少設(shè)計誤差,提高可靠性。減少故障點。
3.5 性價比高:電視行業(yè)作為一個成熟的產(chǎn)業(yè),成本競爭成為這個行業(yè)的特點。因此,在保證高性能的基礎(chǔ)上,如何降低設(shè)計成本也是必須考慮的問題,性價比的高低,直接決定了該電源是否能得到大規(guī)模的推廣使用。
綜上所述,這一新型電源技術(shù)就是在充分考慮了以上要求的基礎(chǔ)上開發(fā)出的。
3、液晶電源的功能特點:
創(chuàng)維液晶大屏幕彩電電源分為主電源和待機電源兩部分組成,其中主電源部分由一個相對獨立的開關(guān)電源組成,這是充分考慮了液晶電視工作時的內(nèi)環(huán)境溫度提出的設(shè)計思路。 低待機功耗技術(shù)是電視機行業(yè)發(fā)展的一個趨勢,此電源采用了副電源待機,提高了待機時電源的工作效率,可以滿足不同的待機功率輸出要求。 諧波抑制技術(shù)已越來越被電子行業(yè)所關(guān)注,創(chuàng)維大屏幕液晶電源采用有源PFC技術(shù),功率因數(shù)可達99%以上,同時極大的提高了電源的工作效率,理論上效率可達90%,實測在85%以上。 可靠性設(shè)計是電源設(shè)計的核心部分,我們已經(jīng)使用可靠性系統(tǒng)設(shè)計中的有關(guān)設(shè)計和實驗方法進行優(yōu)化設(shè)計: 通過建模、電應(yīng)力分析、可靠性預(yù)計、可靠性分配我們進行了優(yōu)化設(shè)計,通過加速試驗、可靠性增長試驗等方法我們對電源可靠性進行了充分驗證。 我們還從元器件選用、降額使用、熱設(shè)計等方面對該電源技術(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。 對于影響半導(dǎo)體失效最關(guān)鍵部分ESD靜電防護部分也進行了全面考慮。
4、創(chuàng)維公司液晶電視的電源特征:
4.1 公司所使用的液晶電源都為開關(guān)電源;
4.2 目前有內(nèi)置電源與外置電源之分,早期26寸以下的液晶電源為外置電源模塊,即我們也稱之為適配器;
4.3 現(xiàn)在全部為內(nèi)置電源,后續(xù)將會由二合一(將背光板與電源部分合在一起)的電源取代現(xiàn)有的電源及背光板。
4.4 輸出電壓與電流: 創(chuàng)維的液晶電源輸出的電壓基本只有三種電壓輸出:向CPU供電的5V電壓輸出、12V與24V,不同屏幕大小時配的電源板輸出的電流不同,如下:(以下數(shù)據(jù)供參考)。 32電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-6A:伴音功放與背光板供電; 37電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電;
+24V:0.5-7A:伴音功放與背光板供電; 42電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-10A:伴音功放與背光板供電; 46電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-12A:伴音功放與背光板供電;
第二章 開關(guān)電源相關(guān)名詞介紹:
開關(guān)電源又名直流電源供應(yīng)器,它為一將交流電源轉(zhuǎn)換成所需直流電源的裝置。一個良好的電源供應(yīng)器必須符合所有功能規(guī)格、保護特性、安全規(guī)范(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規(guī)格)、電磁兼容能力(如FCC、CE等之傳導(dǎo)與幅射干擾)、可靠度(如燒機之壽命測試)、及其它之特定需求等。 一、電源供應(yīng)器包括下列之型式: AC-DC:如個人用、家用、辦公室用、工業(yè)用(桌上型PS/2或ATX計算機、外圍、傳真機、充電器) DC-DC:如可攜帶式產(chǎn)品(行動電話、筆計型計算機、攝影機) DC-AC:如車用轉(zhuǎn)換器(12V~115/230V) 、通信交換機之振鈴信號電源 AC-AC:如交流電源變壓器、變頻器、UPS不斷電電源 以上之輸出還包含電壓源(一般大多數(shù)為電壓源)或電流源(如電池充電器)之單組輸出或多組輸出(視需求而定)之各種結(jié)構(gòu)。 電源供應(yīng)器之設(shè)計、制造及品質(zhì)管制等測試需要精密的電子儀器設(shè)備來仿真電源供應(yīng)器實際工作時之各項特性(亦即為各項規(guī)格),并驗證能否通過。實務(wù)上,電源供應(yīng)器有許多不同的組成結(jié)構(gòu)(單輸出、多輸出、及正負極性等)和輸出電壓、電流、功率之組合,因此需要具彈性多樣化的測試儀器才能符合許多不同規(guī)格之需求。 二、電氣功能(Electrical Specifications)及測試 一個電源供應(yīng)器品質(zhì)的好壞,可通過對其電氣功能的測試得到檢驗,分別詳細說明如下:
1、功能(Functions)測試: 輸出電壓調(diào)整(Hold-on Voltage Adjust); 電源調(diào)整率(Line Regulation); 負載調(diào)整率(Load Regulation); 綜合調(diào)整率(Conmine Regulation); 輸出漣波及噪聲(Output Ripple & Noise, RARD); 輸入功率及效率(Input Power, Efficiency); 動態(tài)負載或瞬時負載(Dynamic or Transient Response); 電源良好/失效(Power Good/Fail)時間; 起動(Set-Up)及保持(Hold-Up)時間。
2、保護動作(Protections)測試: 過電壓保護(OVP, Over Voltage Protection); 短路保護(Short); 過電流保護(OCP, Over Current Protection); 過功率保護(OPP, Over Power Protection)。
3、安全(Safety)規(guī)格測試: 輸入電流、漏電電流等; 耐壓測試:電源輸入對地,電源輸出對地;電路板線路須有安全間距; 阻燃:零組件需具備抗燃之安全規(guī)格,工作強度須于安全規(guī)格; 機殼接地:需于0.1歐姆以下,以避免漏電觸電之危險; 變壓輸出特性:開路、短路及最大伏安(VA)輸出; 異常測試:散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)、電壓選擇開關(guān)設(shè)定錯誤。
4、電磁兼容(Electromagnetic Compliance)測試: 電源供應(yīng)器需符合CISPR 22、CLASS B之傳導(dǎo)與幅射的4dB余裕度,電源供應(yīng)器需在以下三種負載狀況下測試:單個輸出為空載、多個輸出為50%負載、單個輸出為100%負載。 傳導(dǎo)干擾/免疫:經(jīng)由電源線之傳導(dǎo)性干擾/免疫 幅射干擾/免疫:經(jīng)由磁場之幅射性干擾/免疫[Page]
5、可靠度(Reliability)測試: 燒機壽命測試:高溫(約50-60度)及長時間(約8-24小時)滿載測試。
6、其它測試: ESD:Electrostatic Discharge靜電放電(人或物體經(jīng)由直接接觸或間隔放電引起)在2-15KV之ESD脈波下,待測物之各個表面區(qū)域應(yīng)執(zhí)行連續(xù)20次的靜電放電測試,電源供應(yīng)器之輸出需繼續(xù)工作而不會產(chǎn)生突波(Glitch)或中斷(Interrupt),直接ESD接觸時不應(yīng)造成過激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超過穩(wěn)壓范圍的狀況、及過電壓保護(OVP)、過電流保護(OCP)等。此外,于ESD放電電壓在高達25KV下,應(yīng)不致造成零件故障(Failure)。 EFT:Electrical Fast Transient or burst一串切換噪聲經(jīng)由電源線或I/O線路之傳導(dǎo)性干擾(由電力站或建筑物引起)。 Surge:經(jīng)由電源線之高能量瞬時噪聲干擾(電燈之閃動引起)。 VD/I:Dips and Interrupts電源電壓下降或中斷(電力分配系統(tǒng)之故障或失誤所引起,例如電力站之過載或斷路器之跳閘所引起)
三、功能測試 :
1、 輸出電壓調(diào)整 當(dāng)制造交換式電源供應(yīng)器時,靠前個測試步驟為將輸出電壓調(diào)整至規(guī)格范圍內(nèi)。此步驟完成后才能確保后續(xù)的規(guī)格能否符合。 通常,當(dāng)調(diào)整輸出電壓時,將輸入交流電壓設(shè)定為正常值(115Vac或230Vac),并且將輸出電流設(shè)定為正常值或滿載電流,然后以數(shù)字電壓表測量電源供應(yīng)器的輸出電壓值并調(diào)整其電位器(VR)直到電壓讀值位于要求之范圍內(nèi)。
2、電源調(diào)整率 電源調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸入電壓變化時提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應(yīng)器在最惡劣之電源電壓環(huán)境下,如夏天之中午(因氣溫高,用電需求量最大)其電源電壓最低;又如冬天(因氣溫低,用電需求量最小)其電源電壓最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。 為精確測量電源調(diào)整率,需要下列之設(shè)備:
能提供可變電壓能力的電源,至少能提供待測電源供應(yīng)器的最低到最高之輸入電壓范圍。 一個均方根值交流電表來測量輸入電源電壓。 一個精密直流電壓源具備至少高于待測物調(diào)整率十倍以上。 以及連接至待測物輸出的可變負載。 測試步驟如下:于待測電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負載情況下熱機穩(wěn)定后,分別于低輸入電壓(Min),正常輸入電壓(Normal),及高輸入電壓(Max)下測量并記錄其輸出電壓值。 電源調(diào)整率通常以一正常之固定負載(Nominal Load)下,由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示: V0(max)-V0(min) /V0(normal)*10% 電源調(diào)整率亦可用下列方式表示之:于輸入電壓變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi)。
3、負載調(diào)整率 負載調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸出負載電流變化時,提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應(yīng)器在最惡劣之負載環(huán)境下,如個人計算機裝置最少之接口且磁盤驅(qū)動器均不動作(因負載最少,用電需求量最小)其負載電流最低;又如個人計算機的裝置最多之接口,且磁盤機有動作(因負載最多,用電需求量最大)其負載電流最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。 所需的設(shè)備和連接與電源調(diào)整率相似,較早不同的是需要精密的電流與待測電源供應(yīng)器的輸出串聯(lián)。 測試步驟如下:于待測電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負載情況下熱機穩(wěn)定后,測量正常負載下之輸出電壓值,再分別于輕載(Min)、重載(Max)負載下,測量并記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin),負載調(diào)整率通常以正常之固定輸入電壓下,由負載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比,如下列公式所示: V0(max)-V0(min)/V0(normal)*100% 負載調(diào)整率亦可用下列方式表示:于輸出負載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限電壓范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi)。
4、綜合調(diào)整率 綜合調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸入電壓與輸出負載電流變化時,提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。這是電源調(diào)整率與負載調(diào)整率的綜合,此項測試系為上述電源調(diào)整率與負載調(diào)整率的綜合,可提供對電源供應(yīng)器于改變輸入電壓與負載狀況下更正確的性能驗證。 綜合調(diào)整率用下列方式表示:于輸入電壓與輸出負載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限電壓范圍(即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi))或某一百分比界限內(nèi)。
5、輸出噪聲 輸出噪聲系指于輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下,其平均直流輸出電壓上的周期性與隨機性偏差量的電壓值。輸出噪聲是表示在經(jīng)過穩(wěn)壓及濾波后的直流輸出電壓上所有不需要的交流及噪聲部分(包含低頻之50/60Hz電源信號、高于20 KHz之高頻切換信號及其諧波,再與其它之隨機性信號所組成)),通常以mVp-p峰對峰值電壓為單位來表示。 一般的交換式電源供應(yīng)器的規(guī)格均以輸出直流輸出電壓的1%以作為輸出噪聲之規(guī)格,其頻率為20Hz到20MHz(或其它更高之頻率如30MHz、50MHz等)。 電源供應(yīng)器實際工作時最惡劣的情況(如輸出負載電流最大、輸入電源電壓最低等),若電源供應(yīng)器在惡劣環(huán)境狀況下,其輸出直流電壓加上噪聲后之輸出瞬時電壓,仍能維持穩(wěn)定的輸出電壓不超過輸出高低電壓界限情形,否則將可能會導(dǎo)致電源電壓超過或低于邏輯電路(如TTL電路)之承受電源電壓而誤動作,進一步造成死機現(xiàn)象。 例如5V輸出,其輸出噪聲要求為50mV以下(此時包含電源調(diào)整率、負載調(diào)整率、動態(tài)負載等其它所有變動,其輸出瞬時電壓應(yīng)介于4.75V至5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動作),而12V輸出其輸出噪聲要求為120mV以內(nèi),24V輸出其輸出噪聲要求為240mV以內(nèi)。 在測量輸出噪聲時,電子負載的PARD必須比待測之電源供應(yīng)器的PARD值為低,才不會影響輸出噪聲之測量。同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配,為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生不必要的干擾、振鈴和駐波,一般都采用雙同軸電纜,并使用差動式量測方法(可避免地回路之噪聲電流),來獲得正確的測量結(jié)果。
6、輸入功率與效率 電源供應(yīng)器的輸入功率之定義為以下之公式: True Power = Pav(watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x Power Factor 即為對一周期內(nèi)其輸入電壓與電流乘積之積分數(shù),需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.為功率因素(Power Factor),通常電源供應(yīng)器的功率因素在0.6~0.7左右,而大功率之電源供應(yīng)器具備功率因素校正器者,其功率因素通常大于0.95,當(dāng)輸入電流波形與電壓波形完全相同時,功率因素為1,并依其不相同之程度,其功率因素為1~0之間。 電源供應(yīng)器的效率之定義為: out x lout True Power (watts) 即為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。通常個人計算機用電源供應(yīng)器之效率為60%~70%左右。效率提供對電源供應(yīng)器正確工作的驗證,若效率超過規(guī)定范圍,即表示設(shè)計或零件材料上有問題,效率太低時會導(dǎo)致散熱差而影響其使用壽命。 由于近年來對于環(huán)保及能源消耗愈來愈重視,如計算機能源之星「Energy Star」對電源供應(yīng)器之要求:于交流輸入功率為30Wrms時,其效率需為60%以上(即此時直流輸出功率必須高于18W);又對于ATX架構(gòu)之電源供應(yīng)器于直流失能(DC Disable)動態(tài)其輸入功率應(yīng)不大于5W。因此交流功率量測之儀表需要既精確又范圍廣,才能合乎此項測試之需求。[Page]
7、動態(tài)負載或瞬時負載 一個定電壓輸出的電源供應(yīng)器,于設(shè)計中具備回授控制回路,能將其輸出電壓連續(xù)不斷地維持穩(wěn)定的輸出電壓。由于實際上回授控制回路有一定的頻率,因此限制了電源供應(yīng)器對負載電流變化時的反應(yīng)。若控制回路輸入與輸出之相移于增益(Unity Gain)為1時,超過180度,則電源供應(yīng)器之輸出便會呈現(xiàn)不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。 實際上,電源供應(yīng)器工作時的負載電流也是動態(tài)變化的,而不是始終維持不變(例如硬件、軟件、CPU或RAM動作等),因此動態(tài)負載測試對電源供應(yīng)器而言是極為重要的。電子負載可用來仿真電源供應(yīng)器實際工作時最惡劣的負載情況,如負載電流迅速上升、下降之斜率、周期等,若電源供應(yīng)器在惡劣負載狀況下,仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過高激(Overshoot)或過低激(Undershoot)情形,否則會導(dǎo)致電源之輸出電壓超過負載組件(如TTL電路其輸出瞬時電壓應(yīng)介于4.75V至5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動作)之承受電源電壓而誤動作,進一步造成當(dāng)機現(xiàn)象。
8、電源良好/失效時間(Power Good、Power Fail或Pok) 電源良好信號,簡稱PGS(Power Good Signal或Pok High),是電源供應(yīng)器送往計算機系統(tǒng)的信號,當(dāng)其輸出電壓穩(wěn)定后,通知計算機系統(tǒng),以便做開機程序之動作. 而電源失效信號(Power Fail或Pok Low)是電源供應(yīng)器表示其輸出電壓尚未達到或下降超過于一正常工作之情況。 以上通常由一「PGS」或「Pok」信號之邏輯改變來表示,邏輯為「1或High」時,表示為電源良好(Power Good),而邏輯為「0或Low」時,表示為電源失效(Power Fail),: 電源供應(yīng)器的電源良好(Power Good)時間為從其輸出電壓穩(wěn)定時起到PGS信號由0變?yōu)?的時間,一般為100ms到2000ms之間。 電源供應(yīng)器的電源失效(Power Fail)時間為從PGS信號由由1變?yōu)?的時間起到其輸出電壓低于穩(wěn)壓范圍的時間,一般認為1ms以上。博計的3600A可直接測量電源良好與電源失效時間,并可設(shè)定上下限,做為是否合格的判別。
9、激活時間(Set-Up Time)與保持時間(Hold-Up Time) 激活時間為電源供應(yīng)器從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩(wěn)壓范圍內(nèi)為止的時間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,激活時間為從電源開機起到輸出電壓達到4.75V為止的時間。 保持時間為電源供應(yīng)器從輸入切斷電源起到其輸出電壓下降到穩(wěn)壓范圍外為止的時間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,保持時間為從關(guān)機起到輸出電壓低于4.75V為止的時間,一般為17ms或20ms以上,以避免電力公司供電中于少了半周或一周之狀況下而受影響。
10、其它 Power Up delay:+5/3.3V 的上升時間(由10%上升到90%電壓之時間) Remote ON/OFF Control:遙控「開」或「關(guān)」之控制 Fan Speed Control/Monitor:散熱風(fēng)扇之轉(zhuǎn)速「控制」及「監(jiān)視」
11、保護功能測試
11.1 過電壓保護(OVP)測試: 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電壓超過其最大的限定電壓時,會將其輸出關(guān)閉(Shutdown)以避免損壞負載之電路組件,稱為過電壓保護。過電壓保護測試系用來驗證電源供應(yīng)器當(dāng)出現(xiàn)上述異常狀況時(當(dāng)電源供應(yīng)器局部之回授控制電路或零件損壞時,有可能產(chǎn)生異常之輸出高電壓),能否正確地反應(yīng)。 過電壓保護功能對于一些對電壓敏感的負載特別重要,如CPU、內(nèi)存、邏輯電路等,因為這些貴重組件若因工作電壓太高,超過其額定值時,會導(dǎo)致永久性的損壞,因而損失慘重。
11.2 短路保護測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出短路時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免損壞。短路保護測試是驗證當(dāng)輸出短路時(可能是配線連接錯誤,或使用電源之組件或零組件故障短路所致),電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。
11.3 過電流保護OCP測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電流超過額定時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免負載電流過大而損壞。又若電源供應(yīng)器的零件損壞而造成較正常大的負載電流時,則電源供應(yīng)器也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞或發(fā)生危險。過電流保護測試是驗證當(dāng)上述任一種情況發(fā)生時,電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。
11.4 過功率保護OPP測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出功率(可為單一輸出或多組輸出)超過額定時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出功率或關(guān)閉其輸出,以避免負載功率過大而損壞或發(fā)生危險。又若電源供應(yīng)器的零件損壞而造成較正常大的負載功率時,則電源供應(yīng)器也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞。 過功率保護測試是驗證當(dāng)上述任一種狀況發(fā)生時,電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。 本項測試通常包含兩組或數(shù)組輸出功率之功率限制保護,因此較上述單一輸出之保護測試(OVP、OCP、Short等)稍具變化。
第三章 開關(guān)電源的基本電路構(gòu)成
一般地,開關(guān)電源大致由輸入電路、變換器、控制電路、輸出電路四個主體組成。 如果細致劃分,它包括:輸入濾波、輸入整流、開關(guān)變換電路、采樣、基準電路、比較放大、PWM控制(頻率振器蕩器)、開關(guān)管驅(qū)動、輸出整流、輸出濾波電路等。 實際的開關(guān)電源還要有保護電路、功率因素校正(PFC)電路、同步整流驅(qū)動電路及其它一些輔助電路等。下面是一個典型的開關(guān)電源原理框圖3-1。 開關(guān)電源的電路構(gòu)成原理:
一、 輸入電路: 線性濾波電路(EMC濾波)、浪涌電流抑制電路、浪涌電壓抑制電路、整流電路; 作用:對電網(wǎng)輸入的交流電源進行凈化及防止電源向外干擾,并轉(zhuǎn)化為直流電源。
1、線性濾波電路: 抑制諧波和噪聲(EMC濾波)。
2、 浪涌電流抑制電路、浪涌電壓抑制電路: 抑制開機瞬間的浪涌電流及輸入的瞬間高電壓。
3、整流電路: 把交流變?yōu)橹绷鳌?有電容輸入型、扼流圈輸入型兩種,開關(guān)電源多數(shù)為前者。
圖3-1:開關(guān)電源原理框圖
二、變換電路: 含開關(guān)電路、輸出隔離(變壓器)電路等,是開關(guān)電源電源變換的主通道完成對帶有功率的電源波形進行斬波調(diào)制和輸出。 這一級的開關(guān)功率管是其核心器件。 開關(guān)電路 : 驅(qū)動方式:自激式、它激式。 變換電路:隔離型、非隔離型;諧振型。 功率器件:最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。 調(diào)制方式:PWM、PFM、混合型三種。PWM最常用。 三、控制電路: 向開關(guān)功率管提供調(diào)制后的矩形脈沖驅(qū)動信號,達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。
1、 振蕩器:產(chǎn)生高頻振蕩波;
2、 基準電路:提供電壓基準;
3、 反饋輸入控制:采樣的信號經(jīng)與比較器比較放大后,用于調(diào)制驅(qū)動;
4、 驅(qū)動輸出:為開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷提供控制信號。
四、輸出電路: 整流、濾波,把輸出電壓整流成脈動的直流,并平滑成低紋波直流電壓。
1、序:
隨著平板電視的大量上市,液晶電視在平板彩電中占有重要角色,創(chuàng)維公司以前的液晶電視電源基本以外購為主,為加強產(chǎn)品的競爭力,降低成本,現(xiàn)公司自2006年開始,將以自產(chǎn)電源為主,作為創(chuàng)維用戶服務(wù)部一線工程師,也應(yīng)該積極的去學(xué)習(xí)此電源的工作原理及維修方法,以適應(yīng)公司發(fā)展的需要。 其實液晶電源的工作原理并不比CRT彩電開關(guān)電源的原理復(fù)雜,只是它的排版布線更緊密,且大量采用貼片元件,所以給我們的感覺是比較陌生。只要了解了它的工作原理,其維修方法基本與CRT彩電相同。
2、液晶電源要求:
大屏幕液晶電視電源的要求、技術(shù)難點,從可靠性、保護功能、成本等方面綜合考慮,開發(fā)面向液晶電視的新型開關(guān)電源技術(shù)。突出的體現(xiàn)了高可靠性、高安全性、保護功能齊全、電路簡潔、性價比較高的適合大屏幕液晶電視的開關(guān)電源技術(shù)。 LCD電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,各部分電路不但在功能上相互配合、相互滲透,且各電路參數(shù)設(shè)置非常嚴格,稍有不當(dāng)則電路不能正常工作。 根據(jù)市場和液晶電視機發(fā)展的要求,對此液晶電源技術(shù)要求為:
2.1 高安全性:雖著消費者權(quán)益得到越來越廣泛的關(guān)注,必須確保消費者的個人使用安全性。否則一旦出現(xiàn)安全事故,尤其是在國際市場上,將面臨巨額罰款,企業(yè)的生存權(quán)、信譽將受到嚴重打擊。
2.2 高可靠性:隨著新型顯示材料的出現(xiàn)和電視機功能越來越復(fù)雜以及液晶電視的發(fā)展,如何解決高可靠性問題成為日益嚴重的課題,是必須考慮的問題。
3.3 保護齊全:只有保護功能設(shè)計齊全,才有可能在錯誤動作發(fā)生時,使電源得到有效得保護,避免引起更大故障或事故,同時保護部分誤動作恢復(fù)后,要求電源可以恢復(fù)工作。
3.4 電路簡潔:電視機是一種民用產(chǎn)品,對于維護人員,簡單的電路便于維護,電路盡可能簡潔是必要的,尤其是減少分立件的數(shù)量,可以有效的減少設(shè)計誤差,提高可靠性。減少故障點。
3.5 性價比高:電視行業(yè)作為一個成熟的產(chǎn)業(yè),成本競爭成為這個行業(yè)的特點。因此,在保證高性能的基礎(chǔ)上,如何降低設(shè)計成本也是必須考慮的問題,性價比的高低,直接決定了該電源是否能得到大規(guī)模的推廣使用。
綜上所述,這一新型電源技術(shù)就是在充分考慮了以上要求的基礎(chǔ)上開發(fā)出的。
3、液晶電源的功能特點:
創(chuàng)維液晶大屏幕彩電電源分為主電源和待機電源兩部分組成,其中主電源部分由一個相對獨立的開關(guān)電源組成,這是充分考慮了液晶電視工作時的內(nèi)環(huán)境溫度提出的設(shè)計思路。 低待機功耗技術(shù)是電視機行業(yè)發(fā)展的一個趨勢,此電源采用了副電源待機,提高了待機時電源的工作效率,可以滿足不同的待機功率輸出要求。 諧波抑制技術(shù)已越來越被電子行業(yè)所關(guān)注,創(chuàng)維大屏幕液晶電源采用有源PFC技術(shù),功率因數(shù)可達99%以上,同時極大的提高了電源的工作效率,理論上效率可達90%,實測在85%以上。 可靠性設(shè)計是電源設(shè)計的核心部分,我們已經(jīng)使用可靠性系統(tǒng)設(shè)計中的有關(guān)設(shè)計和實驗方法進行優(yōu)化設(shè)計: 通過建模、電應(yīng)力分析、可靠性預(yù)計、可靠性分配我們進行了優(yōu)化設(shè)計,通過加速試驗、可靠性增長試驗等方法我們對電源可靠性進行了充分驗證。 我們還從元器件選用、降額使用、熱設(shè)計等方面對該電源技術(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。 對于影響半導(dǎo)體失效最關(guān)鍵部分ESD靜電防護部分也進行了全面考慮。
4、創(chuàng)維公司液晶電視的電源特征:
4.1 公司所使用的液晶電源都為開關(guān)電源;
4.2 目前有內(nèi)置電源與外置電源之分,早期26寸以下的液晶電源為外置電源模塊,即我們也稱之為適配器;
4.3 現(xiàn)在全部為內(nèi)置電源,后續(xù)將會由二合一(將背光板與電源部分合在一起)的電源取代現(xiàn)有的電源及背光板。
4.4 輸出電壓與電流: 創(chuàng)維的液晶電源輸出的電壓基本只有三種電壓輸出:向CPU供電的5V電壓輸出、12V與24V,不同屏幕大小時配的電源板輸出的電流不同,如下:(以下數(shù)據(jù)供參考)。 32電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-6A:伴音功放與背光板供電; 37電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電;
+24V:0.5-7A:伴音功放與背光板供電; 42電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-10A:伴音功放與背光板供電; 46電源:輸入電壓:AC110V-240V/47-63Hz +5V:0.1-0.5A:CPU供電; +12V:0.5-4A:主板供電; +24V:0.5-12A:伴音功放與背光板供電;
第二章 開關(guān)電源相關(guān)名詞介紹:
開關(guān)電源又名直流電源供應(yīng)器,它為一將交流電源轉(zhuǎn)換成所需直流電源的裝置。一個良好的電源供應(yīng)器必須符合所有功能規(guī)格、保護特性、安全規(guī)范(如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO等之耐壓、抗燃、漏電流、接地等安全規(guī)格)、電磁兼容能力(如FCC、CE等之傳導(dǎo)與幅射干擾)、可靠度(如燒機之壽命測試)、及其它之特定需求等。 一、電源供應(yīng)器包括下列之型式: AC-DC:如個人用、家用、辦公室用、工業(yè)用(桌上型PS/2或ATX計算機、外圍、傳真機、充電器) DC-DC:如可攜帶式產(chǎn)品(行動電話、筆計型計算機、攝影機) DC-AC:如車用轉(zhuǎn)換器(12V~115/230V) 、通信交換機之振鈴信號電源 AC-AC:如交流電源變壓器、變頻器、UPS不斷電電源 以上之輸出還包含電壓源(一般大多數(shù)為電壓源)或電流源(如電池充電器)之單組輸出或多組輸出(視需求而定)之各種結(jié)構(gòu)。 電源供應(yīng)器之設(shè)計、制造及品質(zhì)管制等測試需要精密的電子儀器設(shè)備來仿真電源供應(yīng)器實際工作時之各項特性(亦即為各項規(guī)格),并驗證能否通過。實務(wù)上,電源供應(yīng)器有許多不同的組成結(jié)構(gòu)(單輸出、多輸出、及正負極性等)和輸出電壓、電流、功率之組合,因此需要具彈性多樣化的測試儀器才能符合許多不同規(guī)格之需求。 二、電氣功能(Electrical Specifications)及測試 一個電源供應(yīng)器品質(zhì)的好壞,可通過對其電氣功能的測試得到檢驗,分別詳細說明如下:
1、功能(Functions)測試: 輸出電壓調(diào)整(Hold-on Voltage Adjust); 電源調(diào)整率(Line Regulation); 負載調(diào)整率(Load Regulation); 綜合調(diào)整率(Conmine Regulation); 輸出漣波及噪聲(Output Ripple & Noise, RARD); 輸入功率及效率(Input Power, Efficiency); 動態(tài)負載或瞬時負載(Dynamic or Transient Response); 電源良好/失效(Power Good/Fail)時間; 起動(Set-Up)及保持(Hold-Up)時間。
2、保護動作(Protections)測試: 過電壓保護(OVP, Over Voltage Protection); 短路保護(Short); 過電流保護(OCP, Over Current Protection); 過功率保護(OPP, Over Power Protection)。
3、安全(Safety)規(guī)格測試: 輸入電流、漏電電流等; 耐壓測試:電源輸入對地,電源輸出對地;電路板線路須有安全間距; 阻燃:零組件需具備抗燃之安全規(guī)格,工作強度須于安全規(guī)格; 機殼接地:需于0.1歐姆以下,以避免漏電觸電之危險; 變壓輸出特性:開路、短路及最大伏安(VA)輸出; 異常測試:散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)、電壓選擇開關(guān)設(shè)定錯誤。
4、電磁兼容(Electromagnetic Compliance)測試: 電源供應(yīng)器需符合CISPR 22、CLASS B之傳導(dǎo)與幅射的4dB余裕度,電源供應(yīng)器需在以下三種負載狀況下測試:單個輸出為空載、多個輸出為50%負載、單個輸出為100%負載。 傳導(dǎo)干擾/免疫:經(jīng)由電源線之傳導(dǎo)性干擾/免疫 幅射干擾/免疫:經(jīng)由磁場之幅射性干擾/免疫[Page]
5、可靠度(Reliability)測試: 燒機壽命測試:高溫(約50-60度)及長時間(約8-24小時)滿載測試。
6、其它測試: ESD:Electrostatic Discharge靜電放電(人或物體經(jīng)由直接接觸或間隔放電引起)在2-15KV之ESD脈波下,待測物之各個表面區(qū)域應(yīng)執(zhí)行連續(xù)20次的靜電放電測試,電源供應(yīng)器之輸出需繼續(xù)工作而不會產(chǎn)生突波(Glitch)或中斷(Interrupt),直接ESD接觸時不應(yīng)造成過激(Overshoot)或欠激(Undershoot)之超過穩(wěn)壓范圍的狀況、及過電壓保護(OVP)、過電流保護(OCP)等。此外,于ESD放電電壓在高達25KV下,應(yīng)不致造成零件故障(Failure)。 EFT:Electrical Fast Transient or burst一串切換噪聲經(jīng)由電源線或I/O線路之傳導(dǎo)性干擾(由電力站或建筑物引起)。 Surge:經(jīng)由電源線之高能量瞬時噪聲干擾(電燈之閃動引起)。 VD/I:Dips and Interrupts電源電壓下降或中斷(電力分配系統(tǒng)之故障或失誤所引起,例如電力站之過載或斷路器之跳閘所引起)
三、功能測試 :
1、 輸出電壓調(diào)整 當(dāng)制造交換式電源供應(yīng)器時,靠前個測試步驟為將輸出電壓調(diào)整至規(guī)格范圍內(nèi)。此步驟完成后才能確保后續(xù)的規(guī)格能否符合。 通常,當(dāng)調(diào)整輸出電壓時,將輸入交流電壓設(shè)定為正常值(115Vac或230Vac),并且將輸出電流設(shè)定為正常值或滿載電流,然后以數(shù)字電壓表測量電源供應(yīng)器的輸出電壓值并調(diào)整其電位器(VR)直到電壓讀值位于要求之范圍內(nèi)。
2、電源調(diào)整率 電源調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸入電壓變化時提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應(yīng)器在最惡劣之電源電壓環(huán)境下,如夏天之中午(因氣溫高,用電需求量最大)其電源電壓最低;又如冬天(因氣溫低,用電需求量最小)其電源電壓最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。 為精確測量電源調(diào)整率,需要下列之設(shè)備:
能提供可變電壓能力的電源,至少能提供待測電源供應(yīng)器的最低到最高之輸入電壓范圍。 一個均方根值交流電表來測量輸入電源電壓。 一個精密直流電壓源具備至少高于待測物調(diào)整率十倍以上。 以及連接至待測物輸出的可變負載。 測試步驟如下:于待測電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負載情況下熱機穩(wěn)定后,分別于低輸入電壓(Min),正常輸入電壓(Normal),及高輸入電壓(Max)下測量并記錄其輸出電壓值。 電源調(diào)整率通常以一正常之固定負載(Nominal Load)下,由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示: V0(max)-V0(min) /V0(normal)*10% 電源調(diào)整率亦可用下列方式表示之:于輸入電壓變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi)。
3、負載調(diào)整率 負載調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸出負載電流變化時,提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。此項測試系用來驗證電源供應(yīng)器在最惡劣之負載環(huán)境下,如個人計算機裝置最少之接口且磁盤驅(qū)動器均不動作(因負載最少,用電需求量最小)其負載電流最低;又如個人計算機的裝置最多之接口,且磁盤機有動作(因負載最多,用電需求量最大)其負載電流最高。在前述之兩個極端下驗證電源供應(yīng)器之輸出電源之穩(wěn)定度是否合乎需求之規(guī)格。 所需的設(shè)備和連接與電源調(diào)整率相似,較早不同的是需要精密的電流與待測電源供應(yīng)器的輸出串聯(lián)。 測試步驟如下:于待測電源供應(yīng)器以正常輸入電壓及負載情況下熱機穩(wěn)定后,測量正常負載下之輸出電壓值,再分別于輕載(Min)、重載(Max)負載下,測量并記錄其輸出電壓值(分別為Vmax與Vmin),負載調(diào)整率通常以正常之固定輸入電壓下,由負載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比,如下列公式所示: V0(max)-V0(min)/V0(normal)*100% 負載調(diào)整率亦可用下列方式表示:于輸出負載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限電壓范圍內(nèi),即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi)。
4、綜合調(diào)整率 綜合調(diào)整率的定義為電源供應(yīng)器于輸入電壓與輸出負載電流變化時,提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。這是電源調(diào)整率與負載調(diào)整率的綜合,此項測試系為上述電源調(diào)整率與負載調(diào)整率的綜合,可提供對電源供應(yīng)器于改變輸入電壓與負載狀況下更正確的性能驗證。 綜合調(diào)整率用下列方式表示:于輸入電壓與輸出負載電流變化下,其輸出電壓之偏差量須于規(guī)定之上下限電壓范圍(即輸出電壓之上下限規(guī)格內(nèi))或某一百分比界限內(nèi)。
5、輸出噪聲 輸出噪聲系指于輸入電壓與輸出負載電流均不變的情況下,其平均直流輸出電壓上的周期性與隨機性偏差量的電壓值。輸出噪聲是表示在經(jīng)過穩(wěn)壓及濾波后的直流輸出電壓上所有不需要的交流及噪聲部分(包含低頻之50/60Hz電源信號、高于20 KHz之高頻切換信號及其諧波,再與其它之隨機性信號所組成)),通常以mVp-p峰對峰值電壓為單位來表示。 一般的交換式電源供應(yīng)器的規(guī)格均以輸出直流輸出電壓的1%以作為輸出噪聲之規(guī)格,其頻率為20Hz到20MHz(或其它更高之頻率如30MHz、50MHz等)。 電源供應(yīng)器實際工作時最惡劣的情況(如輸出負載電流最大、輸入電源電壓最低等),若電源供應(yīng)器在惡劣環(huán)境狀況下,其輸出直流電壓加上噪聲后之輸出瞬時電壓,仍能維持穩(wěn)定的輸出電壓不超過輸出高低電壓界限情形,否則將可能會導(dǎo)致電源電壓超過或低于邏輯電路(如TTL電路)之承受電源電壓而誤動作,進一步造成死機現(xiàn)象。 例如5V輸出,其輸出噪聲要求為50mV以下(此時包含電源調(diào)整率、負載調(diào)整率、動態(tài)負載等其它所有變動,其輸出瞬時電壓應(yīng)介于4.75V至5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動作),而12V輸出其輸出噪聲要求為120mV以內(nèi),24V輸出其輸出噪聲要求為240mV以內(nèi)。 在測量輸出噪聲時,電子負載的PARD必須比待測之電源供應(yīng)器的PARD值為低,才不會影響輸出噪聲之測量。同時測量電路必須有良好的隔離處理及阻抗匹配,為避免導(dǎo)線上產(chǎn)生不必要的干擾、振鈴和駐波,一般都采用雙同軸電纜,并使用差動式量測方法(可避免地回路之噪聲電流),來獲得正確的測量結(jié)果。
6、輸入功率與效率 電源供應(yīng)器的輸入功率之定義為以下之公式: True Power = Pav(watt) = V1 Ai dt = Vrms x Arms x Power Factor 即為對一周期內(nèi)其輸入電壓與電流乘積之積分數(shù),需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.為功率因素(Power Factor),通常電源供應(yīng)器的功率因素在0.6~0.7左右,而大功率之電源供應(yīng)器具備功率因素校正器者,其功率因素通常大于0.95,當(dāng)輸入電流波形與電壓波形完全相同時,功率因素為1,并依其不相同之程度,其功率因素為1~0之間。 電源供應(yīng)器的效率之定義為: out x lout True Power (watts) 即為輸出直流功率之總和與輸入功率之比值。通常個人計算機用電源供應(yīng)器之效率為60%~70%左右。效率提供對電源供應(yīng)器正確工作的驗證,若效率超過規(guī)定范圍,即表示設(shè)計或零件材料上有問題,效率太低時會導(dǎo)致散熱差而影響其使用壽命。 由于近年來對于環(huán)保及能源消耗愈來愈重視,如計算機能源之星「Energy Star」對電源供應(yīng)器之要求:于交流輸入功率為30Wrms時,其效率需為60%以上(即此時直流輸出功率必須高于18W);又對于ATX架構(gòu)之電源供應(yīng)器于直流失能(DC Disable)動態(tài)其輸入功率應(yīng)不大于5W。因此交流功率量測之儀表需要既精確又范圍廣,才能合乎此項測試之需求。[Page]
7、動態(tài)負載或瞬時負載 一個定電壓輸出的電源供應(yīng)器,于設(shè)計中具備回授控制回路,能將其輸出電壓連續(xù)不斷地維持穩(wěn)定的輸出電壓。由于實際上回授控制回路有一定的頻率,因此限制了電源供應(yīng)器對負載電流變化時的反應(yīng)。若控制回路輸入與輸出之相移于增益(Unity Gain)為1時,超過180度,則電源供應(yīng)器之輸出便會呈現(xiàn)不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。 實際上,電源供應(yīng)器工作時的負載電流也是動態(tài)變化的,而不是始終維持不變(例如硬件、軟件、CPU或RAM動作等),因此動態(tài)負載測試對電源供應(yīng)器而言是極為重要的。電子負載可用來仿真電源供應(yīng)器實際工作時最惡劣的負載情況,如負載電流迅速上升、下降之斜率、周期等,若電源供應(yīng)器在惡劣負載狀況下,仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過高激(Overshoot)或過低激(Undershoot)情形,否則會導(dǎo)致電源之輸出電壓超過負載組件(如TTL電路其輸出瞬時電壓應(yīng)介于4.75V至5.25V之間,才不致引起TTL邏輯電路之誤動作)之承受電源電壓而誤動作,進一步造成當(dāng)機現(xiàn)象。
8、電源良好/失效時間(Power Good、Power Fail或Pok) 電源良好信號,簡稱PGS(Power Good Signal或Pok High),是電源供應(yīng)器送往計算機系統(tǒng)的信號,當(dāng)其輸出電壓穩(wěn)定后,通知計算機系統(tǒng),以便做開機程序之動作. 而電源失效信號(Power Fail或Pok Low)是電源供應(yīng)器表示其輸出電壓尚未達到或下降超過于一正常工作之情況。 以上通常由一「PGS」或「Pok」信號之邏輯改變來表示,邏輯為「1或High」時,表示為電源良好(Power Good),而邏輯為「0或Low」時,表示為電源失效(Power Fail),: 電源供應(yīng)器的電源良好(Power Good)時間為從其輸出電壓穩(wěn)定時起到PGS信號由0變?yōu)?的時間,一般為100ms到2000ms之間。 電源供應(yīng)器的電源失效(Power Fail)時間為從PGS信號由由1變?yōu)?的時間起到其輸出電壓低于穩(wěn)壓范圍的時間,一般認為1ms以上。博計的3600A可直接測量電源良好與電源失效時間,并可設(shè)定上下限,做為是否合格的判別。
9、激活時間(Set-Up Time)與保持時間(Hold-Up Time) 激活時間為電源供應(yīng)器從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩(wěn)壓范圍內(nèi)為止的時間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,激活時間為從電源開機起到輸出電壓達到4.75V為止的時間。 保持時間為電源供應(yīng)器從輸入切斷電源起到其輸出電壓下降到穩(wěn)壓范圍外為止的時間,以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例,保持時間為從關(guān)機起到輸出電壓低于4.75V為止的時間,一般為17ms或20ms以上,以避免電力公司供電中于少了半周或一周之狀況下而受影響。
10、其它 Power Up delay:+5/3.3V 的上升時間(由10%上升到90%電壓之時間) Remote ON/OFF Control:遙控「開」或「關(guān)」之控制 Fan Speed Control/Monitor:散熱風(fēng)扇之轉(zhuǎn)速「控制」及「監(jiān)視」
11、保護功能測試
11.1 過電壓保護(OVP)測試: 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電壓超過其最大的限定電壓時,會將其輸出關(guān)閉(Shutdown)以避免損壞負載之電路組件,稱為過電壓保護。過電壓保護測試系用來驗證電源供應(yīng)器當(dāng)出現(xiàn)上述異常狀況時(當(dāng)電源供應(yīng)器局部之回授控制電路或零件損壞時,有可能產(chǎn)生異常之輸出高電壓),能否正確地反應(yīng)。 過電壓保護功能對于一些對電壓敏感的負載特別重要,如CPU、內(nèi)存、邏輯電路等,因為這些貴重組件若因工作電壓太高,超過其額定值時,會導(dǎo)致永久性的損壞,因而損失慘重。
11.2 短路保護測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出短路時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免損壞。短路保護測試是驗證當(dāng)輸出短路時(可能是配線連接錯誤,或使用電源之組件或零組件故障短路所致),電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。
11.3 過電流保護OCP測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出電流超過額定時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出電流或關(guān)閉其輸出,以避免負載電流過大而損壞。又若電源供應(yīng)器的零件損壞而造成較正常大的負載電流時,則電源供應(yīng)器也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞或發(fā)生危險。過電流保護測試是驗證當(dāng)上述任一種情況發(fā)生時,電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。
11.4 過功率保護OPP測試 當(dāng)電源供應(yīng)器的輸出功率(可為單一輸出或多組輸出)超過額定時,則電源供應(yīng)器應(yīng)該限制其輸出功率或關(guān)閉其輸出,以避免負載功率過大而損壞或發(fā)生危險。又若電源供應(yīng)器的零件損壞而造成較正常大的負載功率時,則電源供應(yīng)器也應(yīng)該關(guān)閉或限制其輸出,以避免損壞。 過功率保護測試是驗證當(dāng)上述任一種狀況發(fā)生時,電源供應(yīng)器能否正確地反應(yīng)。 本項測試通常包含兩組或數(shù)組輸出功率之功率限制保護,因此較上述單一輸出之保護測試(OVP、OCP、Short等)稍具變化。
第三章 開關(guān)電源的基本電路構(gòu)成
一般地,開關(guān)電源大致由輸入電路、變換器、控制電路、輸出電路四個主體組成。 如果細致劃分,它包括:輸入濾波、輸入整流、開關(guān)變換電路、采樣、基準電路、比較放大、PWM控制(頻率振器蕩器)、開關(guān)管驅(qū)動、輸出整流、輸出濾波電路等。 實際的開關(guān)電源還要有保護電路、功率因素校正(PFC)電路、同步整流驅(qū)動電路及其它一些輔助電路等。下面是一個典型的開關(guān)電源原理框圖3-1。 開關(guān)電源的電路構(gòu)成原理:
一、 輸入電路: 線性濾波電路(EMC濾波)、浪涌電流抑制電路、浪涌電壓抑制電路、整流電路; 作用:對電網(wǎng)輸入的交流電源進行凈化及防止電源向外干擾,并轉(zhuǎn)化為直流電源。
1、線性濾波電路: 抑制諧波和噪聲(EMC濾波)。
2、 浪涌電流抑制電路、浪涌電壓抑制電路: 抑制開機瞬間的浪涌電流及輸入的瞬間高電壓。
3、整流電路: 把交流變?yōu)橹绷鳌?有電容輸入型、扼流圈輸入型兩種,開關(guān)電源多數(shù)為前者。
圖3-1:開關(guān)電源原理框圖
二、變換電路: 含開關(guān)電路、輸出隔離(變壓器)電路等,是開關(guān)電源電源變換的主通道完成對帶有功率的電源波形進行斬波調(diào)制和輸出。 這一級的開關(guān)功率管是其核心器件。 開關(guān)電路 : 驅(qū)動方式:自激式、它激式。 變換電路:隔離型、非隔離型;諧振型。 功率器件:最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。 調(diào)制方式:PWM、PFM、混合型三種。PWM最常用。 三、控制電路: 向開關(guān)功率管提供調(diào)制后的矩形脈沖驅(qū)動信號,達到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。
1、 振蕩器:產(chǎn)生高頻振蕩波;
2、 基準電路:提供電壓基準;
3、 反饋輸入控制:采樣的信號經(jīng)與比較器比較放大后,用于調(diào)制驅(qū)動;
4、 驅(qū)動輸出:為開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷提供控制信號。
四、輸出電路: 整流、濾波,把輸出電壓整流成脈動的直流,并平滑成低紋波直流電壓。
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