采用L6599D电源控制芯片的主电源设计

1.L6599D的实用维修资料

L6599D是ST公司推出的一款双端输出开关电源控制器。它能提供两路50%互补占空比脉冲,在同一时间高端驱动脉冲和低端驱动脉冲的相位差180°,两个开关的开启与关闭之间有一个固定时间,以确保两个开关在高频状态下可靠工作;在电源启动时为防止冲击电流对开关管带来的不利影响,L6599D内振荡器的开关频率从设置的最大值开始逐渐降低直到由控制电路给出的稳定状态为止,即软启动;在轻载时,L6599D可以被迫进入到间隙脉冲工作模式,以维持空载时的最低功耗。除此以外,L6599D的功能还包括过电压、欠电压、过载及短路保护,在保护因素解除后可自动重新启动。L6599D内含振荡器、运算放大器、半桥门限解锁使能电路、驱动输出电路、自举升压电路等。L6599D引脚功能和维修参考数据见表2-5。

图2-32 由电源厚膜电路构成的主电源结构示意图

表2-5 L6599D的引脚功能和维修参考数据

点拨 二次开机后L6599D的③脚是不能测量电压的,因为该引脚是振荡频率设置端,测量时万用表内阻的加入会改变振荡频率参数,可能引起L6599D停振或振荡异常,甚至会烧坏MOS管Q919、Q920。

L6599D部分引脚功能说明如下:

①脚为软启动端。此引脚与地间接一只软启动电容C966,与④脚(RFMIN)间接一只电阻R955,用以确定软启动时的最高工作频率。当VCC端(⑫⑫脚)<UVLO(低电压闭锁)、LINE端(⑦脚)<1.25V或＞6V、DIS(⑧脚)＞1.85V(禁止)、ISEN端(⑥脚)＞1.5V、DELAY(②脚)＞3.5V以及当ISEN端的电压超过0.8V并长时间超过0.75V时,芯片关闭,电容器C966通过芯片内部开关放电,以使再启动过程为软启动。

②脚为过载电流延迟关断端。此引脚对地并联接入电阻R967和电容C928,设置过载电流的最长持续时间。当⑥脚的电压超过0.8V时,芯片内部将通过150μA的恒流源向C928充电,当充电电压超过2.0V时,芯片输出将被关断,软启动电容C966上的电也被放掉。电路关断之后,过电流信号消失,芯片内部对C928充电的3.5V电源被关断,C928上的电通过R967放掉,至电压低于0.3V时,软启动开始。这样,在过载或短路状态下,芯片周而复始地工作于间歇工作状态。R967越大,允许过电流时间越短,关断时间越长。

③脚为振荡频率设置端,该引脚外接定时电容C925,和④脚对地电阻R954配合可设定振荡器的开关频率。

④脚为最低振荡频率设置端。该引脚提供2V基准电压,并且该引脚到地接一只电阻R954,用于设置最低振荡频率。从④脚接电阻R966,通过反馈电路控制的光耦合器接地,将用于调整交换器的振荡频率。R966是最高工作频率设置电阻。④脚―①脚―GND间的RC网络实现软启动。

⑤脚为间歇工作模式控制端,受反馈电压控制,和内部的1.25V基准电压比较,如果⑤脚电压低于1.25V的基准电压,则芯片处于静止状态,并且只有较小的静态工作电流。当⑤脚电压超过基准电压50mV时,芯片重新开始工作。在这个过程中,软启动并不起作用。当负载降到某个水平之下(轻载)时,这个功能使芯片实行间歇工作模式。如果⑤脚与④脚间没有电路关联,则间歇工作模式不被启用。

2.由电源控制芯片L6599D构成的主电源实物图解、电路图

长虹LT42510型液晶彩电电源板的主电源电路由开关电源控制芯片IC901(L6599D),半桥式推挽输出MOSFET开关管Q920、Q919,光耦合器IC910,误差放大器IC914,开关变压器T905等组成,产生24V和12V电压,为主电路板和背光灯电路供电。该主电源部分实物图解如图2-33所示,电路图如图2-34所示。

3.功率变换

来自PFC电路的400V直流电压加到半桥式推挽输出电路Q920、Q919;遥控开机后,待机控制电路将副电源提供的VCC电压加到集成电路IC901的⑫⑫脚,IC901内部振荡电路便启动进入振荡状态,产生振荡脉冲信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经集成电路内部相关电路(门限电路、驱动器等)处理后,形成相位完全相反(相位差180°)的两组激励脉冲信号,分别从集成电路的⑫⑪、⑫⑮脚输出,加到开关管Q919、Q920的G极,使两个开关管轮流导通与截止。开关管Q919、Q920在驱动电路输出的脉冲信号作用下,进入开关工作状态,在轮流导通与截止过程中,开关变压器T905的一次绕组和谐振电容C910形成谐振,使得T905的二次绕组产生感应脉冲电压。T905二次绕组产生的感应脉冲电压经整流、滤波后,产生24V和12V电压,为负载电路供电。(www.xing528.com)

图2-33 长虹LT42510型液晶彩电电源板的主电源部分实物图解

4.HVCC形成电路

为了确保高端开关管Q920能正常工作,就需要为它的驱动电路设置单独的供电电路。该供电电路采用自举升压方式,在IC901的⑫⑯脚(VBOOT)与⑫⑭脚(OUT)间连接一只自举电容C923,被芯片内部的一个自举二极管与低端门极驱动器同步驱动。

5.稳压控制

稳压控制电路由光耦合器IC910、三端误差放大器IC914、芯片IC901和取样电阻等构成,对T905二次侧输出的24V电压进行取样。

当负载变小等原因引起主电源输出电压升高时,滤波电容C952两端升高的24V电压不仅通过R938为IC910①脚提供的电压升高,而且经R940、R939与R937分压得到的取样电压会超过2.5V,通过三端误差放大器IC914放大后,使IC910②脚电位下降,IC910①、②脚内的发光二极管因工作电压增大而发光增强,IC910内的光敏晶体管导通程度加大,通过R989使IC901⑤脚电位下降,被IC901内部电路处理后,最终使IC901⑫⑪、⑫⑮脚输出的激励脉冲占空比减小,Q920、Q919导通时间缩短,主电源输出的电压下降到规定值。反之,稳压控制过程相反。

6.保护控制

(1)软启动控制

IC901①脚为软启动端,外接软启动电容C966。开机瞬间,C966两端电压为0V,④脚电压经R955对C966充电,使①脚电压逐步升高。①脚逐步升高的电压被内部电路检测后,使驱动电路输出的激励脉冲的占空比逐渐增大到正常,避免了开关管Q920、Q919在开机瞬间可能过激励损坏,实现软启动。

图2-34 长虹LT42510型液晶彩电电源板主电源电路图

(2)欠电压保护

L6599D的⑦脚为输入电压检测端,用来检测VCC电源供电电压,在VCC电压异常时保护PWM电源。在正常的情况下,该引脚的电压设定在1.25~6V。当该引脚电压低于1.25V时,L6599D关断⑫⑪、⑫⑮脚的激励脉冲,开关管停止工作,实现欠电压保护。

(3)过电流保护

过电流保护功能由L6599D⑥、②脚内外电路共同作用来实现,⑥脚为电流检测信号输入端,②脚为过载电流延迟关断设置。当负载异常时,会引起谐振电容C910两端的脉冲电压升高,该脉冲电压经C931耦合、R982限流、D932整流、C968滤波后得到直流电压(这样获得平均电流信息)也将升高,该电压加到L6599D⑥脚。当L6599D⑥脚电压升高到0.8V门限(有50mV回差,即一旦越过0.8V,而后只要不回落到0.75V以下,就仍然起作用),L6599D内的过电流保护电路动作,控制L6599D内电路对②脚外接的C928充电,当C928充电电压超过2.0V时,芯片输出将被关断,开关管停止工作,实现过电流保护。