精讲开关电源原理

1.抗干扰和整流电路

松下液晶彩电TNP4G469AE电源板抗干扰电路如图5-9所示，主要由C7202、LF7202、C7203、LF7203、C7008、C7009组成两级进线滤波电路。利用电感线圈和电容器组成的共模滤波电路，滤除市电电网干扰信号，同时防止开关电源产生的干扰信号窜入电网。F7001为熔丝，D7001、D7002为压敏电阻，电压过高时击穿压敏电阻，烧断熔丝断电保护。

滤除干扰后的市电，一是直接送到副电源整流滤波电路全桥D7404，整流滤波后为副电源供电，副电源首先工作，为主板提供ST6V供电，指示灯点亮；二是遥控开机后，开关机电路向Q7703的B极送入高电平，Q7703导通，继电器RL7101、RL7102吸合，将AC 220V烧断送到主电源整流电路全桥D7102，整流滤波后送到PFC电路，校正为主电源提供390V供电。

2.副电源电路

松下液晶彩电TNP4G469AE电源板中的副电源电路如图5-10所示。副电源电路由厚膜电路IC7401（C0DABYY00018）、变压器T7401、差放大器IC7601、光耦合器PC7401为核心组成，一是产生ST6V电压，为主板控制系统供电，二是产生P-20V电压，送到开关机VCC控制电路。

图5-7 松下TH-L32C20C液晶彩电电源板的实物图解

图Y₂YY松下液晶彩电电源板电路组成框图

图5-9 松下液晶彩电TNP4G469AE电源板抗干扰和整流滤波电路

图Y<subscript>2</subscript>YY松下液晶彩电电源板副电源电路

（1）IC7401简介

IC7401是松下公司生产的开关电源专用厚膜电路，内含启动电路、振荡、稳压、驱动电路、过电流保护电路、市电检测保护电路和MOSFET开关管，引脚功能和对地电压见表5-3。

表5-3 IC7401的引脚功能和对地电压

（2）启动工作过程

电源板通电后，AC 220V市电经抗干扰电路滤除干扰脉冲后，直接送到副整流电路D7407，整流后脉动电压经D7401、C7401二次整流滤波，产生300V的直流电压，为副电源供电，经变压器T7401的一次绕组6-4加到IC7401的7、8脚内部开关管的D极，并经内部启动电路向5脚外部的C7404、C7406充电，当5脚电压达到启动需要时，IC7401内部电路启动工作，产生的激励脉冲推动内部MOSFET开关管工作于开关状态，其脉冲电流在T7401中产生感应电压，二次绕组7/8-10/11的感应电压经D7603、C7601整流滤波后产生ST6V电压，为主板控制系统供电。一次反馈绕组1-2的感应电压，一是经R7405、D7403、C7406、C7404整流滤波后，送到IC7401的5脚，为IC7401启动后正常工作供电；二是经D7404整流、C7407滤波，产生P-20V电压，送到开关机VCC控制电路Q7701的S极，控制为PFC电路和主电源驱动电路供电。

（3）稳压控制电路

稳压控制电路主要由取样电路R7603、R7604、R7605，误差放大器IC7601和光耦合器PC7401组成，对IC7401的4脚内部振荡驱动电路进行控制。该稳压电路的结构和工作过程与常见的稳压电路相同，不再分析。

（4）开关管过电流保护电路

流过开关管的电流过大时，会烧坏IC内部的开关管，为此设置了过电流保护电路。IC7401的1脚既是开关管的S极，又是过电流保护取样电压输入脚，内接过电流保护电路。R7403//R7404为过电流取样电阻。当开关管电流过大时，在R7403//R7404上产生的电压升高，IC7401的1脚内部过电流保护电路启动，IC7401停止工作，防止烧坏IC。

（5）尖峰吸收电路

R7413、D7408、D7402、R7402、C7402组成了尖峰脉冲吸收电路。在IC7401内部开关管突然截止时，变压器T7401一次侧产生的尖峰脉冲是4脚为正、6脚为负，该尖峰脉冲使D7408、D7402导通，向C7402充电，同时R7402流过电流，把尖峰电压吸收，防止击穿IC7401内部开关管。

（6）市电和副电源检测保护电路

R7408、R7409、R7406、R7411和IC7401的2脚内电路组成市电检测保护。AC 220V市电经桥式整流产生的100Hz脉动电压，经R7408、R7409与R7406、R7411分压取样后，加到IC7401的2脚。当市电升高时，2脚的市电取样电压也升高，2脚内的控制电路就会使驱动脉冲宽度变窄，大功率开关管导通时间缩短，副电源输出的电压不会随市电电压的升高而升高，而是保持不变，这样做可以使开关电源对市电电压稳压范围变宽。

另外，变压器T7401辅助绕组产生的20V电压经R7410后加到IC的2脚，副电源输出电压升高时，辅助绕组产生的20V电压也随之升高，经R7410加到IC的2脚升高，2脚内部电路也会调整输出电压保持不变。

3.开关机控制电路

松下液晶彩电TNP4G469AE电源板开关机控制电路由继电器控制电路和VCC控制电路两部分组成，如图5-9和图5-12所示。继电器控制电路由图5-9右侧所示的Q7703、继电器RL7101、RL7102和图5-12的Q7754组成，对主电源AC 220V供电进行控制；VCC控制电路由图5-12所示的Q7702、光耦合器PC7701和Q7701组成，对PFC电路和主电源驱动电路的VCC供电进行控制。开关机控制电路工作状态受A板（即通常所说的信号处理板或数字板）控制。

（1）开机状态

开机时，A板控制系输出高电平2.9V的“TVSUB ON”控制电压，通过连接器P2的9脚进入电源板，Q7702导通，C极变为低电平，该低电平分为两路：一路使光耦合器PC7701导通，将Q7701的G极电压拉低而导通，副电源输出的P-20V电压经Q7701输出18V左右的VCC电压，送到PFC驱动电路IC7201的8脚和主电源驱动电路IC7301的2脚；另一路使Q7754导通、Q7703导通，继电器RL7101、RL7102吸合，将AC 220V送到主整流电路D7102，整流滤波后送到PFC电路，校正为主板提供390V供电，PFC电路和主电源启动工作。

（2）待机状态

待机时，A板控制系输出低电平0V的“TVSUB ON”控制电压，Q7702截止，C极变为高电平，该高电平分为两路：一路使光耦合器PC7701截止，Q7701截止，切断PFC驱动电路IC7201的8脚和主电源驱动电路IC7301的2脚的VCC供电；另一路使Q7754截止、Q7703截止，继电器RL7101、RL7102释放，切断PFC电路的AC 220V供电，PFC电路和主电源启动工作。

4.PFC电路

松下液晶彩电TNP4G469AE电源板中的PFC电路如图5-11所示，由驱动控制电路IC7201（C0DBBZG0004/STR-A5501A）、MOSFET开关管Q7201、储能电感T7201、整流滤波电路D7204、C7214为核心组成。提高开关电源的功率因数，不仅可以节能，还可以减少电网的谐波污染，提高电网的供电质量，校正后为主电源提供约390V的直流电压。

（1）IC7201简介

IC7201采用松下公司专业PFC驱动控制电路C0DBBZG0004，通用型号为STR-A5501A，内置启动、振荡、稳压、驱动电路，具有过电压、过电流保护功能。引脚功能和对地电压见表5-4，表中的V_p电压为峰-峰值电压。

图5-11 松下液晶彩电TNP4G469AE电源板PFC电路

表5-4 IC7201的引脚功能和对地电压(www.xing528.com)

（2）驱动工作过程

遥控开机后，一是AC 220V市电经双继电器RL7101、RL7102送到主整流电路D7102，整流后由C7217滤波，产生100Hz的脉动电压，经储能电感T7201的一次绕组3-1送到MOSFET开关管Q7201的D极，二是副电源产生的P-20V电压经开关机电路控制后，为IC7201的8脚提供18V的VCC供电，PFC电路启动工作，IC7201从7脚输出正的激励脉冲，波峰20VP，波谷是0V，周期是2_μs。推动Q7201工作于开关状态，Q7201导通时，市电整流后输出的电流经T7201的一次侧、Q7201的D-S极、R216//R217到地，在T7201中储存电能；Q7201截止时，电流经T7201的一次侧、整流管D7204向C7214充电，市电整流滤波后的供电电压与T7201中储存的电压叠加，充电后在C7214中产生约390V的直流电压，为主电源供电，并将供电电压和电流校正为同相位。

（3）稳压控制电路

R7220、R7223、R7230、R7233、R7224、R7225组成PFC电路输出电压的取样电路，分得的取样电压，加到IC7201的1脚，通过集成块内部电路的作用稳定PFC电路的输出电压。

IC7201的3脚为乘法器输入端，市电经桥式整流后的全波脉动电压由此脚输入，控制开关管的导通宽度，以稳定PFC的输出电压。该脚输入的是脉动电压，波峰是2.2V_P，波底是1.2V_P，周期是10ms。

（4）过零检测端

IC7201的5脚为变压器过零检测端。当变压器的电流下降到零时，反馈到该脚的电压最低，由此过零电压开启开关管使其再次导通。该脚输入的波形是方波，波峰是7V_P，波谷是0V。

（5）过电流保护电路

开关管过电流保护电路由R7216//R7217和IC7201集成块4脚内部电路构成。该脚输入的是一个峰值为0.3V_P的脉冲，周期2ms。开关管Q7201的电流流过R7216//R7217时产生电压降，其电压降与开关管Q7201的电流成正比，开关管电流增大时，该电压升高。该电压经R7213加到IC7201的4脚电流检测输入端，当开关管的电流过大时，4脚电压升高，4脚内部的过电流保护电路动作，关断7脚无驱动脉冲输出，防止损坏开关管。

5.主电源

松下液晶彩电TNP4G469AE电源板中的主电源电路如图5-12所示。由驱动控制电路IC7301（C0DABYY00025/SSC-9512）、半桥式输出电路MOSFET开关管Q7301、Q7302、开关变压器T7301、稳压电路误差放大器IC7501、光耦合器PC7301为核心组成。遥控开机后，遥控开机后启动工作，产生32V、12V、17V电压，为背光灯电路和主板电路供电。

（1）IC7301简介

IC7301采用松下公司命名的开关电源驱动控制电路C0DABYY00025，通用型号为SSC-9512。它是日本三肯公司生产的电流谐振型开关电源专用IC，特点是开关电源的效率高、开关电源的变压器可以小型化，开关电源的工作频率高，内置软启动电路、振荡电路、稳压控制电路、驱动输出电路、过电流过电压保护电路，可输出高端驱动和低端驱动激励脉冲。IC7301的引脚功能和对地电压见表5-5。

图5-12 松下液晶彩电TNP4G469AE

电源板主电源电路

表5-5 IC7301的引脚功能和对地电压

（续）

（2）启动工作过程

遥控开机后，PFC电路启动工作，为MOSFET开关管Q7301、Q7302供电；副电源产生的P-20V电压经开关机电路控制后，经D7312为IC7301的2脚提供18V的VCC供电，主电源启动工作，集成块内部的振荡电路开始振荡，产生的振荡脉冲信号经内部电路处理后，IC7301从11、15脚输出高端激励脉冲和低端激励脉冲，推动半桥式输出电路MOSFET开关管Q7301、Q7302轮流导通、截止，其脉冲电流在T7301中产生感应电压。主电源工作后，T7301二次侧15、16脚输出的脉冲信号经D7504整流、C7508滤波后，得到12V电压；9脚输出的脉冲信号经D7501整流，C7502、C7517滤波后，得到17V电压；11、12脚输出的脉冲信号经D7503整流、C7503滤波后，得到32V电压。

（3）谐振工作原理

Q7301位于上端，称为上管，Q7302位于下端，称为下管，上管的S极接下管的D极。此种电路结构，上管与下管是轮流交替导通的，因为如果上管、下管同时导通，会把PFC电源到地短路，瞬间烧坏上管和下管。因此，IC7301的11脚与15脚输出的两路驱动脉冲是反相的。

开关管Q7301、Q7302的串联中点接有LC串联谐振电路，谐振电路中的L就是变压器T7301的一次绕组，C就是电容C7312（0.027_μF/800V）。开关管工作后，从串联中点输出的脉冲电压加到LC串联谐振电路的输入端。

LC串联谐振电路的特点是：当加在LC串联电路上的信号电压与LC串联谐振电路自身的谐振频率相同时，就会产生串联谐振。串联电路的优点是输入阻抗最小，电流最大（即L和C中流过的电流相等且同为最大），L和C上的电压最高（比串联电路两端的总电压还高很多倍）。本机就是利用LC串联谐振电路的特点实现电源输出电压稳定的。

在本机的开关电源中，当变压器T7301的一次侧电感与C7312发生串联谐振时，变压器一次侧流过的电流最大，变压器一次绕组两端的电压最高，此时能在变压器二次侧获得最高的输出电压和最大的输出电流。稍微改变IC7301输出的驱动脉冲频率，使加在LC串联谐振电路两端的交流电压频率随之同步改变，LC串联电路就会稍偏离谐振频率，变压器二次侧输出的电压和电流就会随之同步变化。因此，连续改变IC7301输出的驱动脉冲频率，就会连续改变LC串联谐振电路偏离串联谐振点的频率，使变压器二次侧输出的电压和电流得到调节，达到调节开关电源输出电压高低的目的。

图5-13 松下液晶彩电TNP4G469AE电源板过电压保护电路

（4）稳压控制过程

取样电路R7506、R7507、R7508和误差放大器IC7501，光耦合器PC7301组成稳压控制电路，对IC7301的3脚内部振荡电路进行控制。该稳压电路通过对主电源输出的12V电压的取样、放大等处理后，从IC7301的2脚输入反映输出电压变化的误差信号，该误差信号经集成块内部电路处理后去控制振荡器的振荡频率，使IC7301的11、15脚输出驱动脉冲信号频率随输出电压变化，最终实现输出电压稳定。

（5）PFC供电检测保护电路

IC7301的1脚外接元器件组成主电源中开关管供电输入电压的检测电路。来自PFC电路的390V电压经R7303、R7305后分为两路：一路经R7306，R7307分压后得到约2V电压加到IC7301的1脚；另一路经4只稳压管D7308、D7309、D7310、D7311和电阻R7313加到Q7303的B极。正常情况下，由于Q7303的B极上的电压低于导通电压，故Q7303截止。当PFC电压异常升高时，Q7303就会因B极电压上升而饱和导通，使IC7301的1脚电压下降到0V，然后通过其内部电路使IC7301进入保护状态，以防止PFC电压过高损坏主电源。

（6）P-20V过电压保护电路

该保护电路也是围绕IC7301的1脚构成，由Q7704、稳压管D7705组成，当副电源输出电压过高时，输出的P-20V电压也会随之升高，当P-20V电压超过D7705的稳压值时，击穿D7705，Q7704导通，使IC7301的1脚电压下降到0V，通过其内部电路使IC7301进入保护状态，以防止P-20V电压过高损坏主电源电路。

（7）32V过电压保护电路

Q7752、Q7753、Q7751、Q7750等元器件组成32V过电压保护电路，如图5-13所示。主电源输出的32V电源电压，为灯管的逆变电路供电。如果32V电源过高，就会损坏逆变电路和灯管，因此设计了如图5-13所示的32V电源过电压保护电路。

该电路以待机6V为电源供电。32V电源电压经稳压二极管D7752、D7751和电阻R7758加到Q7753的B极。32V电源电压正常时，Q7753、Q7751、Q7750截止，对主板来的电源开机“TV-SUB-ON”高电平指令控制电路Q7702的工作状态没有影响，电路正常工作；当32V电源电压过高时，击穿稳压管D7752、D7751，使模拟晶闸管电路Q7753、Q7752导通，Q7753的导通，使Q7751、Q7750导通，Q7750导通后将把来自主板的开机高电平下拉到低电平，开关机控制电路动作，一是切断主电源和PFC电路的驱动集成块IC7301、IC7201的18V供电；二是RL7101、RL7102两个继电器释放，触点自动断开，切断PFC电路和主电源的AC 220V供电，从而使PFC电路和主电源停止工作，有效防止了逆变电路过压损坏。