电源电路原理及维修.ppt

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1、电源电路原理及维修,日期:2016-08-24,目 录,电源板概况及参数介绍,1,2,3,维修方法介绍,电源板各模块电路原理介绍,4,典型分析案例,电源板参数介绍,本次培训选取常用的大屏幕LED二合一电源板(电源+背光)81-PBE049-H01作为介绍对象，对电路工作原理进行讲解，并介绍故障分析方法。,板底贴片元件,板面手插件,电源板参数介绍,电源板输入特性输入电压：100240V 50/60Hz输入电流：120Vac满载时1.8A,220Vac满载时1.0A电源效率：满载时82%待机功耗：0.5WPS-ON：00.8V:关;2V:开(实测东芝55U2600 1.3V)电源输出特性,电源板参

2、数介绍,背光输入特性输入电压：85V/1.0A效率：85%BL-ON：00.8V:关;2V:开P-DIM：0100%背光输出特性,电源板参数介绍,板面介绍,保险丝,AC插座,Y电容,EMI元件,整流滤波,PFC电感,PFC升压MOS管,水桶电容,灯条插座,主板供电插座,STB 3.3V稳压,12V整流,LLC开关变压器,VCC滤波,背光升压电感,PFC升压二极管,PFC VCC开关,稳压光耦,滤波电容,85V整流,谐振电容,电源板参数介绍,板底介绍,PFC模块,LLC 模块,VCC供电/开关,12V整流,12V开关,STB 3.3V稳压,背光升压MOS管,待机控制及稳压,LLC MOS管,背光

3、驱动,电源板原理框图,E,M,I,PWM,隔离开,关变压,器,整流滤,波输出,VCC,PS_on,E,M,I,PFC5591,MainPWM-LLC,隔离开,关变压,器,12V,VCC,6A31,310V,390V,100240Vac,VCC供电控制,光耦,取样稳压,12V开关,12V,STB3.3V,3.3V DC-DC,POWER-ON,FB,光耦,BOOST升压,驱动IC,恒流源,P-DIM,BL-ON,待机模式,电源模块介绍,RV101:压敏电阻，当其两端电压达到阀值时阻值急速降低，工作电流急速增加,以吸收雷电等因素引起的尖峰电压;RT101:负温度系数热敏电阻，冷开机的时候阻值较大，

4、发热之后阻值变小，防浪涌电流损坏保险丝;CX101,CX102：差模电容,抑制差模干扰，CY101,CY102,CY104,CY105：抑制共模干扰，LF101，LF102,LF103:共模电感,与共模、差模电容一起构成抑制共模、差模干扰；RX101、RX102、RX103、RX104：泄放电阻，关机后为X电容放电,EMI模块,PFC(功率因数校正电路)对离线电源的输入电流波形进行整形，以使从电源吸取的有功功率最大化。在理想情况下，电器应该表现为一个纯电阻的负载，此时电器吸收的反射功率为零。在这种情况下，本质上不存在输入电流谐波。电流是输入电压（通常是一个正弦波）的完美复制品，而且与其同相。减

5、小对电网的影响。另外，欧洲的电气设备必须符合欧洲规范EN6100032。这一要求适用于大多数输入功率为75 W或以上的电器，而且它规定了包括高达39次谐波在内的工频谐波的最大幅度。定义：功率因数校正可简单地定义为有功功率与视在功率之比，即：其中有功功率是一个周期内电流和电压瞬时值乘积的平均值，而视在功率是电流的rms值与电压的rms值的乘积。如果电流和电压是正弦波而且同相，则功率因数是1.0。如果两者是正弦波但是不同相，则功率因数是相位角的余弦。,理想的带PFC电路的电压电流输入特性,电源模块介绍,PFC模块,电源模块介绍,PFC模块,电源模块介绍,PFC模块,BOOST升压,VCC,电流反馈

6、,电压反馈，稳压控制,锁相环路,设置最大开启时间,PFC芯片,设置过零点到开启的延迟时间,2.45V,0.8V,1V,0.9V,16.3V,负载短路保护,电流取样,升压,水桶电容,0V,PFC电路简单来说就是一个BOOST升压结构，MOS管导通期间电感储能，MOS管关断期间电感放能来实现升压，将100Hz的电压波形斩成几百KHz左右，不停的对水桶电容充放电，让平均电流波形近似正弦且与电压波形同相，来提高功率因数。,注:电压值仅供参考,396V,A,A,电源模块介绍,PFC模块,17.3V,16.3V,20.2V,18V,1.3V,0.6V,0.3V,1.3V,热地端,冷地端,PFC VCC开关

7、控制,注:上图所标注电压为开机状态测量值,开机时PW-ON为高电平,Q106 BE正偏导通，C极拉低电平，12V经R148通过U103发光管到Q106C极到地，形成U103发光管正偏电流，发光管通过光传递给光敏三极管（U103B），使光敏管导通，此时VCC经R129、U103B、D112到地，D112为18V稳压管，其负端电压稳定为18V，Q104作为电源开关，B极18V时BE正偏导通，E极输出17.3V给PFC模块供电。待机时，PW-ON低电平，Q106截止，U103截止，Q104截止，无PFC VCC输出。,电源模块介绍,PFC模块(5591 芯片介绍),说明：电压值为数字表FLUCK-4

8、5测量结果；电阻值为指针表YX360TRF（X1K挡）测量结果。测量时已拔掉驱动板供电和灯条线。正向阻值表示黑表笔接地，红表笔测量引脚；反向阻值反之。注意：以上数值会因器件或测试仪表差异而产生偏差，以上表格数据仅供参考！,典型应用参数,拓扑结构如图示：LLC主要由MOS管驱动、谐振腔、整流电路以及负载网络（输出VO）构成。主要实现两个功能，一是实现MOS管Q1、Q2的ZVS（零电压转换），对于每个MOS当IDS电流为负时加驱动信号可实现ZVS转换，二是实现稳定输出电压，通过改变驱动频率来改变谐振腔的阻抗，负载RO的变化会引起输出电压的变化，由于次级负载可等效到变压器初级，所以我们可以高速谐振腔

9、的振荡频率来调整初级阻抗来满足次级输出需要。谐振腔的频率可通过控制IC来调整Q1、Q2的驱动频率实现。,电源模块介绍,LLC模块,漏感,激磁,电源模块介绍,LLC模块,BOOST升压,开关变压器,待机低功耗,开机/待机模式切换,电流反馈,供电,12V取样稳压,设置过零点到开启的延迟时间,电网电压检测,整流滤波,电流取样,下驱动,上驱动,自举,FB反馈,12V开关,LLC,软启动,2.5V,启动供电/电压检测,电源模块介绍,LLC模块（6A31芯片介绍）,备注项：*1 接电容*2 接电阻*3 高电压隔离用，没有内置电路MODE选择:本电源板选取C模式.：R138 200K 待机低频率间歇模式注:

10、MODE脚电压4.4V IC识别为电路开路.说明：电压值为数字表FLUCK-45测量结果；电阻值为指针表YX360TRF（X1K挡）测量结果。测量时已拔掉驱动板供电和灯条线。正向阻值表示黑表笔接地，红表笔测量引脚；反向阻值反之。,电源模块介绍,LLC模块（6A31芯片介绍）,保护功能介绍（选取部分介绍，详细情况请查阅规格书）,电源模块介绍,3.3V稳压模块,开关频率设定(178KHz左右),电压反馈(稳压)0.8V,锁相环路0.96V,使能端3.8V,(稳压)分压电阻,滤波元件,自举,SW,待机DC-DC模块:应用MP1582EN芯片,及外围元件构成3.3V输出的DC-DC稳压电路,输出3.3

11、V STB,供电给主板待机电路;开机状态下,输入电压12V,待机状态下,输入电压7V.,电源模块介绍,3.3V稳压模块,MP1582EN典型应用参数,电源模块介绍,背光驱动模块,滤波元件,IC供电,SW,背光驱动模块:应用MP3398A芯片及外围元件构成背光驱动电路，通过检测LED-电流与设定值比较，输出开关脉冲控制BOOST升压电路稳定LED+电压以保证灯条电流符合设计值。,BOOST升压,LED-,LED-,LED-,LED-,电流检测,驱动,过压保护,电流取样,LDO滤波,使能,锁相环,开关频率,模拟调光,PWM调光,灯条电流设定,防静电元件,串,灯条插座,电源模块介绍,背光驱动模块,工

12、作原理：84V供电给由L201、Q202、D201、C203、C204组成BOOST升压电路。BOOST开关管受控于驱动IC MP3389A，12V经R207、JP1，C209滤波后进入IC第19脚（VIN）供电端，经内部LDO稳压从20脚输出6V VCC，此脚外接C213滤波，ZD202稳压管起保护作用，VCC供IC内部电路使用。BL-ON为背光开关信号，当BL-EN输入高电平，经R204、R218分压，C208滤除干扰后，进入IC第EN脚，控制IC工作，同时BL-ON经R209、R217分压进入IC第ADIM脚，该脚电平1.5V，没有模拟调光。若BL-ON低电平时IC关闭。BL-ADJ为P

13、WM调光信号，经R205、R219分压后输入IC第PWM脚，作为PWM调光用，此时输入信号控制LED同步调光。IC COMP脚外接R223、C212阻容网络，作为反馈环路相位调整。IC OSC脚外接R227设定MOS管驱动脉冲的开关频率，公式：。IC ISET脚外接R222/R213设定LED14的电流值。设定电流公式：从OSC到ISET接D214，在ISET对地短路时OSC被拉低，可使开关脉冲频率降低，避免ISET对地短路后LED电流过大引起安全事故。IC GATE脚输出开关驱动脉冲，经R207、D204、R242送到Q202 G极，驱动MOS管开关，完成BOOST控制。R225R227A为

14、电流取样电阻，取样电压经R224反馈到IC ISENSE脚，控制开关管电流，C218为高频滤波电容。BOOST升压工作后，LED+电压上升，同时LED1-LED4-内部恒流源接通，LED+电源通过F202（减少谐波干扰，EMC抑制），经灯条到LED1-LED4-，再经内部恒流源控制电流后到地，驱动灯条发光，内部恒流源控制LED电流恒定从而达到控制亮度稳定。LED+经R214、R214A、R214B、R212、R215分压取样，送到IC OVP脚做LED+过压保护检测，当OVP脚电压超过1.23V（典型值），IC触发OVP保护。C207高频旁路电容，防止PCB走线感应干扰引起OVP误动作。,电源

15、模块介绍,背光驱动模块,说明：电压值为数字表FLUCK-45测量结果；电阻值为指针表YX360TRF（X1K挡）测量结果。测量时已拔掉驱动板供电和灯条线。正向阻值表示黑表笔接地，红表笔测量引脚；反向阻值反之。注意：以上数值会因器件或测试仪表差异而产生偏差，以上表格数据仅供参考！,电源模块介绍,背光驱动模块,电路保护功能介绍：OVP保护：OVP脚电压超过1.23V，IC触发保护；灯条开路保护：正常情况下各灯条串电压相差2.5V，最小一串电压为0.285V(60mA)/0.8V(350mA)，当某串灯条开路时，LED*-电压低于0.196V，IC驱动BOOST升压继续提高LED+，最终通过OVP触

16、发保护；灯条短路保护：某一串灯条短路时，引起该灯条串LED-电压6.3V时，IC内部开始计数，达到4096个开关周期后，IC内部对应的恒流源断开；电感/二极管短路保护：当电感或二极管短路时，输出电压不够高带不起负载，保护方式有两种：1）因LED电流不够，IC COMP脚电压上升直到达到高电平箝位值，持续512个周期，IC关闭输出并锁死保护；2）通过取样电阻监测开关管的开关电流，当IC CS脚电压达到0.64V(0.560.72)且持续4个开关周期，IC关闭输出并锁死保护。过热保护：芯片温度达到150时，触发过热保护。,维修方法介绍,电源故障,背光电路故障,3.3V是否正常,PS_ON是否正常,

17、PFC电压是否正常,12V是否正常,C105A电压正常否,BL_ON与DIM是否正常,保险丝是否开路整流桥是否短路,N,Y,N,Y,Y,Y,Y,机芯故障,注意检查PFC MOS管是否短路，方可更换保险丝或桥堆并再次上电,Y,LLC，启动，反馈，变压器等故障,Y,1、PFC不工作，查VCC或更换U101；2、PFC电压过欠压，查连接U101的1脚相关元件；3、查U101外围元件,N,N,+12VA是否正常,N,机芯故障,N,Y,上电,N,电压过高或过低：取样稳压电路故障,负载过重，更换主板及断开屏线验证,整流滤波电路故障,检查12V开关控制电路（Q109）,12VA是否有7V,整流滤波元件坏，负

18、载短路,Y,维修方法介绍,背光故障,更换灯条,BOOST有无供电,BL_ON/DIM是否正常,C213有无6V,测C204有无升压(开机瞬间),更换灯条负载确认,N,Y,N,Y,Y,Y,Y,机芯故障,1、驱动IC VIN电压未供给2、驱动IC坏3、驱动IC外围元件坏,N,N,IC PIN18有无开关脉冲,N,1、升压电路元件坏2、OVP；3、驱动IC坏,N,Y,上电,N,1、检测OVP电压是否高于1。23V；2、测LED-对地阻值是否正常；3、更换驱动IC,检修或更换BOOST元件,MOS管对地有无短路,更换短路元件,Y,检修LLCPFC整流滤波,典型案例介绍,电源维修首先要根据故障现象确定故

19、障在哪能个模块。此电源板主要分以下6个部分：STANDBY供电：如果+3.3V没有，在确认输入电压12A正常的情况下，基本可确定为DC-DC电路故障。通过检测芯片引脚阻值及外围元件基本能找出故障点。PFC部分线路：如果开机状态下水桶电容上电压不正常，有两种可能：一是VCC电压工作不正常，二是PFC部分线路问题：如果是第二种情况，用万用表BOOST升压元件及PFC芯片/外围，基本可以确定为哪个元件损坏。LLC线路：如果12VA没有电压，可能LLC电路故障，测量VCC、BO、MODE、VW电压是否正常，测量芯片其他引脚对地电阻值或电压值，容易找到故障点。LLC谐振元件是易损坏件，注意测量，通常其中

20、一个MOS管另一个也会坏；变压器及整流滤滤元件也要检查；稳压部分：输出电压异常时重点检查取样稳压电路VCC部分线路：如果电源部分VCC电压不正常需注意检查VCC电路。LLC开关变压器辅助绕组输出经整流滤波后直流送LLC IC，但PFC VCC经PW-ON及光耦等元件组成的开关电路控制，通过电压检测容易查出故障点；背光电路：背光不亮或偏暗问题应检修背光驱动电路，按BOOST升压、驱动控制、各保护检测模块分别展开检查，较易查出故障点,典型案例介绍,案例1故障现象：三无原因分析：1、测量水桶电容无电压；2、测量保险丝开路；测量水桶电容两端短路；3、逐一断开水桶电容相连元件，当断开PFC MOS管后阻

21、值正常，查PFC BOOST元件，发现D106（MUR460）短路、电流取样电阻R101开路；4、经模拟分析只有D106短路时会造成另外的元件损坏；5、测量D106反峰及电流均在标准范围内，判断部品不良。更换以上元件后机器老化3天无异常，故障排除。结论：最终经供应商分析为料单成型损伤造成。处理：更换成型设备及更换ON公司 MUR460物料,PFC二极管位置,典型案例介绍,案例2故障现象：电视播放中突然黑屏原因分析：1、检查水桶电容电压有300V，但STB 3.3V无电压，12VA无电压；2、测量LLC 芯片BO、VH电压正常，测量LLC VCC无电压；3、断电后测量LLC芯片 VCC对地反向阻

22、值为0.4K左右,阻值偏小；4、拆下IC测量为IC损坏；5、更换IC后机器工作正常，故障排除。处理方案:换LLC IC维修,测量此处对地阻值偏小,典型案例介绍,案例3故障现象：三无原因分析：1、检查水桶电容电压有300V，但STB 3.3V无电压，12VA无电压；2、测量LLC 芯片BO电压5V；3、测量R147、R149、R151阻值，发现R147、R149阻值偏小；4、换R147、R149电阻后故障排除。处理方案:换R147、R149,故障电阻位置,典型案例介绍,案例4故障现象：110V供电不开机原因分析：1、检查110V供电时指示灯亮，按待机键指示灯熄灭，说明已开机；2、开机后测水桶电容

23、电压只有160V，分析PFC未工作升压；3、测量PFC VCC无电压，沿供电回路检查，发现Q104开路；4、换Q104后故障排除。处理方案:换Q104,故障三极管位置,典型案例介绍,案例5故障现象：三无原因分析：1、检查水桶电容电压有300V，但STB 3.3V无电压，12VA有电压；2、测量U5各脚对电压，发现第2脚（EN）电压0.9V,明显小于EN开启电压1.5V；3、测量U5外围元件阻值,发现C35严重漏电,更换后故障排除；处理方案:换C35,故障电容位置,典型案例介绍,案例6故障现象：无光(有声/有很暗图像)原因分析：1、根据故障现象判断故障在背光；2、测量BOOST供电有85V;测L

24、ED+也是84V,监控开机瞬间LED+冲到约90V回落；3、开机瞬间测OVP电压达到1.3V,分析OVP保护；4、测量OVP分压电阻R214、R214A、R214B、R212、R215阻值，发现下拉电阻R215阻值变大。处理方案:换R215，故障排除,故障电阻位置,典型案例介绍,案例7故障现象：无光(有声/有很暗图像)原因分析：1、根据故障现象判断故障在背光；2、测量BOOST供电有85V;测LED+也是84V,监控开机瞬间LED+无升压；3、开机瞬间测量驱动IC第18脚无开关脉冲输出,测VIN 12V,VCC 5.8V,BL-ONP-DIMA-DIM均为高电平；4、测量驱动IC各脚对地阻值,发现LED-(第10111213脚)对地短路,IC损坏。处理方案:换驱动IC U201，故障排除,故障电阻位置,驱动IC坏,测量此处对地阻值为0欧,谢谢收看!,