PWL42C型開關電源是TCL公司前幾年自主研發(fā)，專為40英寸及以上LCD(液晶彩電)配套的開關電源。該型電源具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、保護功能完善維修容易等優(yōu)點。下面具體介紹該型電源的工作原理與常見故障檢修方法。該型電源電路主要包括市電輸人(含EMC電磁千擾濾波電路)、PFC(功率因數(shù)校正)電路PWM(脈沖寬度調(diào)制)電路、 主電壓+12V、+18V、+24V整流濾波電路、待機電源、待機電源整流濾波電路開/待機控制電路、欠/過壓、過流保護電路等。該型電源結(jié)構(gòu)框圖與信號流程如圖1所示。

一、電路原理分析
1.市電輸入與市電整流濾波電路

市電輸人與市電整流濾波電路(或稱+310V電壓形成電路)主要由LF1-LF3、BD1、BD2、C1等元件組成，具體電路見圖2中虛線框中電路。

交流電經(jīng)保險管F1進入抗干擾濾波電路。R0、ROA為浪涌電壓泄放電阻，R1A~R1D為電容殘壓泄放電阻，能在電源關斷時將電容CX1、CX2上電荷中和掉。電容CX1、CX2、CY1、CY2和電感LF1~LF3等構(gòu)成EMC電路，以消除開關電源對電網(wǎng)的干擾。其中CX1、CX2為差模千擾(來自電源相線而經(jīng)零線返回的干擾)消除電容。電容CY1、CY2和電感LF1~LF3為共模干擾(來自電源相線或零線而經(jīng)地線返回的干擾)消除元件，同時也能抑制電網(wǎng)雜波進入電源。市電經(jīng)LF3送人由橋堆BD1 BD2并聯(lián)組成的橋式整流電路，經(jīng)C1濾波后得到約+310V脈動直流電壓( 俗稱饅頭波)，然后送人PFC電路和待機電源。
電感L2產(chǎn)生的自感電動勢經(jīng)D2、D2A整流后所得約70V脈動直流電壓，與+310V脈動直流電壓疊加，經(jīng)C3濾波后得到穩(wěn)定的約+380V直流電壓，然后送人PWM電路。D1的作用是在電源啟動瞬間對電容C3充電，以減小流過L2的電流，避免過高電動勢而帶來的大電流對電源保險管和電源開關管的沖擊。TH1為負溫度系數(shù)熱敏電阻，用以減小電源啟動對場效應開關管和整流全橋的過流沖擊。
2.PFC電路
PFC電路即功率因數(shù)校正電路。該型電源的PFC電路見圖2虛線框以外部分，即在市電整流與濾波電容之間加人了一個并聯(lián)型開關電源。這個電源的主要作用就是把普通開關的阻抗特性由通常的容性變?yōu)樽栊浴?br /> 我們由電工學知道，如果一個電路為純電阻性的話，那么流過這個電路的電流就與輸人電壓同相位，這樣電路功率因數(shù)最高，無功損耗最小。在提高效率的同時，電路的抗干擾能力也得到了大幅提高。這是普通CRT彩電開關電源所不能及的。在本電源中，完成這一任務的主要元件是芯片IC1(NCP1653A)，IC1是一款定頻(可工作于100kHz/67kHz兩種模式，本型電源選擇的是100kHz)調(diào)寬型升壓式PFC芯片。當待機電源輸出的+14V電壓加至電源端⑧腳后，IC1開始工作，⑦腳對外輸出矩形脈沖信號，其寬度由窄變寬，對關管Q1、Q2進行軟啟動。同時，由市電整流輸出的100Hz約+310V電壓經(jīng)R3、R4、R4A、R5降壓，C7、C8 濾除雜波后，加至IC1③腳，與④腳送來的電流檢測信號，①腳送來的反饋電壓信號，一起經(jīng)內(nèi)部乘法器處理后去控制⑦腳輸出矩形脈沖的寬窄。當負載變重(比如圖像變亮聲音變大)時，③腳電壓會變低，由于輸出電流增大，故R7、R7A兩端壓降增大，即經(jīng)R6加至IC1④腳的電壓升高，⑦腳輸出脈沖寬度變寬，輸出功率變大，反之控制過程相反，從而使輸出的+380V電壓穩(wěn)定。在此過程中，IC1⑦腳輸出的脈沖的包絡波形與橋堆DB1、DB2整流出來的100Hz脈沖電壓波形同相，從而提高橋堆的導通時間，達到功率因數(shù)校正目的。當IC1⑦腳輸出高電平時，Q1導通->Q2截止->輸出管VT1、VT2柵極為高電平->VT1、VT2均導通一儲能電感L2中有電流通過，并產(chǎn)生自感電動勢，訪向是左正右負。當⑦腳輸出低電平時，Q1截止->Q2導通+輸出管VT1.VT2柵極為低電平->VT1、VT2均截止->但儲能電感L2中電流減小，并產(chǎn)生自感電動勢。斯向是左負右正，大小約為70V。顯然此感應電動勢方向與橋堆DB1DB2整流出來的+310V電壓同相位，所以在C3兩端得到+380V電壓，供PWM電路使用。IC1具有過壓、欠壓過流過熱等保護功能，具體情況將在后面保護電路一節(jié)中介紹。
3.PWM電路

PWM電路是該型開關電源的核心部分，由控制芯片IC2(NCP1217)及其外圍元件組成，如圖3所示，實為一個并聯(lián)型調(diào)寬式關電源。

其工作過程是:當待機電源輸出的+14V電壓送入IC2⑥腳后，IC2開始工作，其⑤腳對外輸出脈沖信號，當脈沖信號為高電平時，Q4導通，Q5截止;當脈沖信號為低電平時，Q4截止，Q5導通。由于Q4、Q5輪流導通，因此開關變壓器T1初級繞組中有交變電流通過，故次級繞組會感應出脈沖電壓去控制場效應開關管VT3、VT4同時導通或同時截止。這樣，在開關變壓器T2的初級繞組中會有PFC電路送.出的+380V電壓而形成的脈沖電流，故在次級各繞組中也會感應出脈沖電壓，這些電壓經(jīng)D10~D10B和D11 ~D11B，D12、D12A、D13、D13A及D14、D14A等整流及濾波后得到+24V、+18V、+12V等主電壓，為主板和背光板提供電源。
圖3中D4、D5為鉗位管，能在VT3VT4截止時，將T2初級繞組. 上端電壓鉗位于零，下端電壓鉗位于V-BUS( +380V)。D6.D8也為鉗位管，是防止驅(qū)動脈沖過高而損壞Q6、Q7。Q6、Q7在VT3、VT4截止時飽和導通，其作用是加速VT3、VT4截止，以減小關斷損耗。D7、D9同樣為鉗位管，其作用是在Q6、Q7飽和導通時，防止Q6、Q7因基極電壓過低(過激勵)而損壞。
Q3與它周邊的ZD1 R12、C12 等元件構(gòu)成軟啟動電路。這是因為電源在啟動時，輸出電壓尚未建立，流過光耦器IC3初級(發(fā)光二二極管)的電流很小，IC3次級(光敏三極管)的內(nèi)阻很大。故IC2②腳電位較高，⑤腳輸出的脈沖寬度很寬，將會過流燒壞功率管VT3、VT4，因而增加了軟啟動電路。其原理是:在IC2⑧腳得電的同時，穩(wěn)壓管ZD1也得電，并被齊納擊穿。電流通過zD1、R12對C12充電，在C12充滿電荷之前的一段時間內(nèi)，Q1 處于導通狀態(tài)， IC2②腳維持低電平，⑤腳輸出的脈沖寬度很窄。隨著C12極板電荷的增加，Q1逐漸由導通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止狀態(tài)，故⑤腳輸出的脈沖寬度實際上是由窄逐漸變寬，從而完成軟啟動。當C12完全充滿電荷后，Q1已進人截止狀態(tài)，電源也進人正式工作狀態(tài)。
該型電源的穩(wěn)壓電路主要由光.耦器IC3、基準電壓比較器IC4(TL431)及其周圍元件組成，取樣電壓來自+12V、+24V，其工作過程如下:當負載變重，導致+12V或+24V電壓降低時，流過R33、R33A或R29、R30上的電流減小，即IC4③腳(基準電壓端)電壓降低->IC4①、②腳內(nèi)阻變大->流過IC3初級中發(fā)光二極管的電流下降->IC3次級中光敏三極管內(nèi)阻增大->IC2②腳(電壓反饋端)電壓上升->IC2⑤腳輸出脈寬增加一開關管VT3、VT4導通時間延長->對開關變壓器T2儲能增加->輸出電壓升。反之，控制過程相反。

4.待機電源電路

本型待機電源電路如圖4所示。來自市電整流全橋的+310V電壓經(jīng)D22 、D23、R75~R75D及開關變壓器T3初級繞組后加至電源控制芯片IC6(NCP1013)⑤腳(內(nèi)部開關管D極兼電源啟動端)，IC內(nèi)部振蕩電路開始工作，激勵脈沖加至內(nèi)部開關管G極->開關管工作于開關狀態(tài)->T3初級繞組中有變化電流通過->次級繞組有感應電壓產(chǎn)生。其中，經(jīng)D25整流C54濾波后得到約26V電壓，再經(jīng)R72降壓后作為IC6的工作電源，送至IC6①腳，以替代⑤腳送人的啟動電壓。另路經(jīng)D26整流、C53濾波后也得到約26V電壓，送至輸出控制管Q12的發(fā)射極。與此同時，另一次級繞組的感應電壓經(jīng)D29整流.C60濾波后得到+5VSB電壓，一路作為CPU待機電路及保護電路的電源;另一路作為穩(wěn)壓電路電源經(jīng)R80加至光耦器IC7(PC123)初級;還有一路作為取樣電壓，經(jīng)R79加至IC8(TL431 )取樣端③腳。當+5VSB電壓升高時，IC8動態(tài)內(nèi)阻下降->流過IC7A (發(fā)光二極管)電流上升->IC7B(光敏三極管)內(nèi)阻下降->IC6④腳電壓下降->IC6內(nèi)部開關管導通時間縮短->輸出電壓下降。反之，控制過程相反。

加至Q12發(fā)射極上的26V電壓受開/待機控制電路控制。當開/待機電路接收到開機指令后，Q12 導通，26V電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器U(LM7815)后變?yōu)?5V電壓，經(jīng)D27、D28輸出約+14V左右的vCC-PFC和vCC-PWM，為PFC和PWM電路提供工作電源。當接收到待機指令后，Q12截止，無+14V輸出，但+5VSB仍有輸出，整個機器處于待機狀態(tài)。電源板輸出通過兩個插座CN11、CN12與主板、背光板相連接，腳號功能見圖5左下角。

5.開/待機控制電路
開/待機控制電路見圖5中虛線框中電路。當發(fā)出開機指令后，主板送來的開機高電平將通過R42、R45加至控制管Q11基極，并使之導通->光耦器IC5A (發(fā)光二極管)中有電流通過->IC5B(光敏三極管)內(nèi)阻減小->Q12因基極電位降低而導通(這部分電路見圖4)->對外輸出約->14V電壓->主電源啟動，對外輸出+12V、+18V、+24V主電壓+機器進人工作狀態(tài)。當機器接到待機指令后，主板送來的待機低電平將到達二極管D18負極->D18導通->Q9因基極低電平而導通-D15、D16截止- +Q10因基極為低電平而截止->Q11截止->IC5A截止->IC5B內(nèi)阻增大->Q12因基極電位升高而截止->對外輸出的約+14V電壓被關斷主電源停止工作->機器處于待機狀態(tài)。
6.保護電路
本型開關電源主要包括PFC電路保護和PWM電路保護兩部分(PFC電路保護見圖2虛線框以外部分)。
(1)PFC電路保護
1)市電輸人過壓保護
當市電輸入電壓過高時，橋堆DB1DB2整流輸出的電壓升高，即通過R3.R4、R4A加至IC1③腳電壓必升高。同時流過電流取樣電阻R7R7A電流也增大，也就是經(jīng)R6注入IC1④腳電流也增大，當流人③腳與流人④腳電流在內(nèi)部乘法器的乘積大于3nA2時，IC1內(nèi)部保護電路動作，⑦腳無輸出，整機處于待機狀態(tài)。這也可以理解成電源過功率輸出保護。
2)市電輸入欠壓保護
當市電輸入電壓過低時，由于電視機是恒功率負載，所以流過橋堆DB1 DB2的電流必增大，也就是流過取樣電阻R7 R7A的電流必增大，導致經(jīng)R6加至IC1④腳的電流增大，當電流大于200mA時，IC1內(nèi)部過流保護電路動作，IC1⑦腳無輸出，整機處于待機狀態(tài)。
3)PFC輸出過流保護
當負載過重或短路時，流過開關管VT1、VT2的電流必增大，也就是流過電阻R7 R7A電流必增大，經(jīng)R6加至IC1④腳的電流增大，當電流大于200mA時，IC1內(nèi)部過流保護電路動作，IC1⑦腳無輸出，整機處于待機狀態(tài)。
4)IC1電源過壓保護
IC1⑧腳為芯片電源端，工作電壓范圍為8.75V~18V。當該腳電壓大于18.75V時，IC1內(nèi)部過壓保護電路動作，⑦腳無輸出，保護開關管免于損壞。
5)IC1過熱保護
IC1內(nèi)部設有過熱保護電路，當芯片內(nèi)部溫度達到150°C時，內(nèi)部過熱保護電路動作，IC1⑦腳無輸出，當溫度降至120°C時，過熱保護電路解除保護，⑦腳重新恢復輸出。
(2)PWM電路保護
PWM電路保護電路見圖5虛線框以外部分。
1)欠壓保護
在正常工作時，穩(wěn)壓管ZD2被齊納擊穿，控制管Q8處于飽和導通狀態(tài)，因此集電極電位較低，二極管D15、D16截止->Q10截止。在此條件下，由主板送來的開機高電平經(jīng)R42、R45送至Q11基極，使Q11飽和導通->光耦器IC5A (發(fā)光二極管)有電流通過IC5B(光敏三極管)內(nèi)阻減小控制管Q12基極電位降低，并使之飽和導通-發(fā)射極約26V電壓加至三端穩(wěn)壓器U (LM7815) 輸人端經(jīng)D27、D28分別對PFC和PWM電路提供約+14V電壓->主電源正常工作->得到+12V、+18V、+24V電壓。當+12V.+18V、+24V中任一-路欠壓時一+Q8截止一其集電極電壓升至+5V-D15、D16導通-+Q10導通-Q10集電極(即R45.上端)電位降至03V左右+Q11截止光耦器IC5截止-控制管Q12截止- +關斷PFC和PWM電路所需+14V電源一主電源停止工作處于待機狀態(tài)。2 )過壓保護電源正常輸出時，穩(wěn)壓管ZD3~ZD5均截止。當電源輸出的+12V、+18V、+24V中任一路過壓時，就會擊穿ZD3~ZD5中某一只，使C36正極為高電平(C36起延遲作用，以防止瞬時過壓而誤保護)->經(jīng)R46使Q10導通->Q11截止->光耦器IC5截止->Q12截止->主電源無輸出，處于待機狀態(tài)。
3)過流保護
在正常情況下，三個電壓比較器的同相輸人端電壓為0V ，而反相輸人端電平由以下三路電壓決定:一是基準電壓比較器IC9(TL431)提供的+2.5V，二是各路分壓電阻R57、R58、R60、R61、R65、R66的分壓值，三是各過流取樣點送來的電平。在電源正常輸出情況下，三個電壓比較器反相輸人端均為高電平，故各電壓比較器輸出端(即lM339的14、①、②腳)輸出低電平，二極管D21、D19、D20截止，電源正常輸出。當+12V、+18V、+24V之中某一路輸出過流時，就會使該路過流取樣點的電位為負值，造成該路電壓比較器的反相輸人端電位低于oV，導致該路電壓比較器輸出端輸出高電平，進而使與這路輸出端相連的二極管導通->經(jīng)R46使Q10導通->Q11截止->光耦器IC5截止->Q12截止->電源無輸出。
二、 常見故障檢修

故障現(xiàn)象1:電源無+12V、+18V、+24V輸出。分析檢修電源無輸出，首先檢查橋堆DB1 DB2是否有約+310V脈動直流電壓輸出。如果沒有，應檢查輸人電路;若+310V電壓正常，就應查待機電源是否有+5VSB電壓輸出，假若沒有，說明待機電源有問題:這時應查IC6⑤腳是否有約+300V電壓，如果沒有，應查D22、D23、R75A~R75E。若IC6⑤腳電壓正常，在確認R73、D25、C54、D29、C60等元件正常的情況下，懷疑IC6損壞:為為便檢修，特附上IC6引腳璀與在路實測數(shù)據(jù)，見表1。

如果+5VSB電壓正常，但沒有+14V電壓輸出，應測Q12發(fā)射極是否有+26V電壓。若沒有，說明+26V整流濾波電路R74D26、C53之中有元件損壞。若Q12發(fā)射極有+26V電壓，但集電極卻沒有，這表明輸出控制電路有故障或保護電路動作，可先斷開保護電路，然后再作判斷。若Q12集電極有+26V電壓，則是三端穩(wěn)壓器u或D28D27損壞。

如果待機電源各路輸出正常，則很可能是PWM電路有問題。應先查開關管VT3的D極是否有+380V電壓，若沒有，說明L2、D2、D2A、TH1、C3之中有元件損壞。如果+380V電壓正常，在IC2⑥腳+14V電壓正常的情況下，可用示波器測量IC2⑤腳是否有脈沖波形輸出，也可用萬用表在路檢測IC2各腳電壓、電阻值(正常見表2)來確認IC2是否正常。如果⑤腳沒有輸出波形或引腳電壓異常，在外圍元件無故障的前提下，可認定IC2損壞。

若IC2⑤腳輸出正常，說明故障在驅(qū)動或功率輸出級，應對Q4、Q5 、Q6、Q7、VT3、VT4等元件進行檢查。

故障現(xiàn)象2:電源帶負載能力下降。分析檢修:電源空載時，+12V、+18V、+24V等電壓正常，但接上負載后各路電壓下降且波動。這種情況應先查C3兩端+380V電壓是否正常，如果偏低，在C3正常的前提下則是PFC電路有故障。在確認PFC電路+310V、+14V供電電壓正常的情況下，應重點檢查控制芯片IC1和驅(qū)動及輸出級元件。IC1各引腳功能與在路實測數(shù)據(jù)見表3。

若檢測到的數(shù)據(jù)與表3中的數(shù)據(jù)有較大出人，則表明IC1有可能損壞或不良，應予以更換。如果檢測IC1確認正常，則應對C6、C9、R5、R8等元件進行代換檢查。如果C3兩端+380V電壓正常，則說明故障系PWM電源內(nèi)阻過大，可能原因是開關管VT3、VT4不能深度飽和.導通，究其進-步原因，除VT3、VT4本身質(zhì)量不好外，還有可能是加速管Q6、Q7不良;R20、R21阻值增大;D4D5反向漏電;IC2②腳外接的軟啟動元件損壞等。
故障現(xiàn)象3:不能待機。分析檢修:檢修時，可先按下遙控器待機鍵，測量D18的負極是否為低電平。若不是，則說明主板上的待機信號并未傳至開關電源，應作循跡法檢查。如果D18的負極為低電平，可再查Q9e極是否為低電平，如果不是，說明D18至Q9(含Q9 )之間電路有問題。若Q9e極是低電平，應接著查Q11 c極是否為高電平。不然，說明Q9~Q11 (含Q11)之間電路有元件損壞。
若Q11 c極是高電平，再測輸出控制管Q12b極是否為高電平。若不為高電平，說明光耦器IC5擊穿損壞。如果測得Q12b極是高電平，但c極仍有電壓輸出，則表明Q12 c、e極擊穿。維修實踐表明，Q12c、e極擊穿損壞是導致不能待機的常見原因。
三 、故障檢修實例
例1:電源無+12V、+18V、+24V電壓輸出。分析檢修:經(jīng)查，待機電源也沒有+5VSB電壓輸出，因而考慮輸入電路有問題。接下來檢查發(fā)現(xiàn)市電輸入保險管已熔斷，顯然電源存在短路故障，最后查出+380V濾波電容C3( 330uF/450V )擊穿。更換后試機，故障排除。
例2:故障現(xiàn)象同上。分析檢修:查待機電源輸出的+5VSB電壓、市電整流輸出的+310V電壓均正常。再查PFC電路輸出的電壓(正常值為+380V)還不足+310V，這說明PFC電路不正常。接下來查PFC和PWM電路所需的+14V電壓均為0V。顯然，PFC 和PWM電路因失電均未工作。由于待機電源輸出的+5VSB電壓正常，但同樣來自待機電源的+14V電壓卻為0V，這表明故障在+14V電源形成或輸出控制電路中。測輸出控制管Q12e極發(fā)現(xiàn)+26V電壓正常，但c極卻無輸出，說明故障的確在輸出控制電路。測Q12 b極為高電平，再查輸出控制光耦器IC5的控制管Q11 b極是高電平，c極已為低電平，據(jù)此說明控制信號已到達IC5。測IC5③、④腳(光敏三極管的c、e極)電阻，發(fā)現(xiàn)不足5kΩ，顯然不正常，按電路分析故障只能是.R68(4.7kΩ)開路!經(jīng)查果然如此。用-只1/16W金屬膜電阻剪去兩端引腳，代替貼片電阻R68后試機，故障排除。
例3:故障現(xiàn)象同上。分析檢修:查待機+5VSB電壓、市電整流后+310V電壓正常，但PFC電路輸出端電壓只有+310V左右，這說明PFC電路未工作。接下來進-步查得供PFC、PWM電路使用的+14V電壓為oV，由于+5V輸出正常，說明待機電源正常，故障應在保護或開/待機控制電路。接下來查得控制管Q11 b極為低電平，其c極為高電平，表明開機控制信號未到達Q11。查開機高電平已到達D18負極，且高電平傳輸電阻R42正常，但R42左端卻為低電平，看來只能是Q10已導通。測Q10 b極并非高電平，因而確定Q10已擊穿損壞，換新后試機，+14V恢復輸出，故障排除。
例4:電源帶負載能力差。分析檢修:查+12V、+18V、+24V電壓均有所降低，且波動。測PFC電路C3兩端電壓還不足+310V，查PFC電路+14V工作電壓、+310V取樣輸人電壓均正常。用手觸摸功率開關管VT1 VT2，發(fā)現(xiàn)根本沒有溫升，說明PFC電路未工作。接下來檢查發(fā)現(xiàn)控制芯片IC1⑦腳無脈沖波形輸出， IC1⑧腳供電端有正常+14V電壓。據(jù)此分析，不是IC1周邊元件有問題，就是IC1本身損壞。本著先易后難的原則，首先對IC1外圍元件進行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IC1②腳外接軟啟動電容C6(0.1uF)已嚴重漏電。更換后試機，C3兩端+380V電壓恢復正常，帶負載能力差故障也同時消失。
例5:不能待機。分析檢修:按遙控器待機鍵后機器照常工作。經(jīng)檢查，低電平待機信號已送至待機控制電路，進一步檢查還發(fā)現(xiàn)，在待機狀態(tài)下開/待機控制管Q12的b極已是高電平，但c極卻仍有輸出。顯然，Q12 c、e 極有可能擊穿。經(jīng)檢測的確如此。Q12(A1666 )為貼片元件，功率較小。試用功率稍大的同尺寸貼片三極管2SA1881代換后開機，故障排除。