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第五讲CRT电视机的开关稳压电源CRT电视机的开关稳压电源与液晶电视机的开关稳压电源有很多区别，无功率因素校正（PFC）电路，所用的PWM芯片习惯上也不一样，输出的直流电压种类较多，保护电路的保护方式也有区别。为此作单独介绍。一、PWM控制器和大功率场效应管组合-FSCQ1265RT简介FSCQl265RT是新一代开关电源变换器，它具有很高的功率变换率和很低电磁辐射EMI，完全取代以往使用的STR6700、6707、6709、KA5Q1265RF等开关稳压变换器，它特别适用于对噪声很敏感的设备如彩电和音频设备。FSCQl265RT是一个集成脉宽调制(PWM)控制器和大功率SenseFET场效应管的组合，这种设计有利于使用最少的外部元器件，在这里PWM控制器包含有集成固定频率振荡器、欠压搜索电路、引导边缘消隐电路(LEB)、优化门驱动器，内部软启动电路以及为环补偿和自保电路，内含温度补偿精密电流源，如果与分离的MOSFET和PWM控制器组合方案相比较，它既降低成本、减少尺寸和重量，而且提高效率、改善生产能力，使系统更加稳定可靠运行。FSCQ1265RT比早期的KA5Q1265RF有许多优点，起动电流仅为20〜50μA，是原来的五分之一，峰值电流为7A，提高了1A。它的工作电压范围是85V∼265V.。最大输出功率：170W（输入交流电压220V左右时），140W（输入交流电压90V左右时）。1、主要性能优化准谐振变换器(QRC)；为低于1W的待机功耗下运行提供先进的突变模式；脉冲电流峰值允许可达7A；内设置过载保护OLP，并能自动重新启动；内设置过压保护OVP，并能自动重新启动；内设有异常过流保护AOCP,采用门限方式；内部设有过热切断TSD，采用门限方式；设置具有延时的欠压闭锁(UVLO)功能；很低启动电流，仅有25μA；很低运行电流，典型值为6mA；内设有高电压功率管SenseFET；内设有软启动，仅需20ms；为适应宽域输入，设置扩展准谐振切换。2、引脚图和引脚功能图3-5-1FSCQl265RT的顶视图1表3-5-1FSCQl265RT的引脚功能脚号脚名引脚功能1Drain该脚与高压功率SenseFET管的漏极相连2GND该脚与SenseFET管的源极相连，也是控制器地端3Vcc该脚是外部正电压的供电端，为启动运行和稳态运行提供内部运行电流4Vfb该脚在芯片内部连接到PWM比较器的反相输入端，而外部光耦合器的集电极与该脚也相连。为了稳定运行，把—个电容接于该脚和GND脚之间，若该脚电压达到7．5V，过载保护触发器使功率管断开。5Sync为准谐振运行，该脚在其内部与同步检测比较器相连，在正常准谐振运行时，同步比较器的门限值为4．6V／2．6V，如果在扩展准谐振运行时，该比较器的门限值改变为3．0V／1．8V。3、极限运行参数表3-5-2FSCQl265RT的极限值(Ta=25℃)参量名称符号数值单位漏极和源极(GND)间电压(Tj=25℃～150℃)VDSS650V漏极和栅极间电压(RGs=1MΩ)VDGR650V栅极和源极(GND)间电压VGS±30V漏极脉冲电流(最大结温条件下)IDM36ADC单脉冲雪崩能量(L=21mH、VDD=50V)EAS950MJ连续漏流(Tc=25℃)ID5．3ADC连续漏流(Tc=100℃)ID3．4ADc供电电压VcC20VVSYNC-0．3～13V模拟输入电压范围VFB-0．3V～VCCV总功耗PD50W运行节点温度TJ+150℃运行环境温度TA-25～+85℃存储温度范围TSTG-55～+150℃24、FSC01265RT的内部框图图3-5-2FSCQ1265RT内部框图二、开关电源的工作过程见图3-5-2和图3-5-４现简述FSCQ1265开关稳压电源的工作过程（1）开启和停止。（2）调压过程。（3）同步过程。（4）待机过程。1、开启和停止开机后，300V的直流电压通过R915给C908充电。当Vcc脚电压升到14V时，电源芯片FSCQ1265的内部电路开始工作。芯片内的MOS管开始了正常的导通和截止。Vcc脚的电压改由辅助绕组经VD910整流、C911滤波和R910降压、VD908箝位、C908滤波后供给。当Vcc脚的电压降低至10V时，芯片内部电路停止工作，MOS管也停止了开关。2、调压过程正常工作时，当由于某种原因造成B＋电压升高后，通过电阻分压到V951基准极（G极）的电压也升高。V951（KL431A）是一个基准电压为2.5V的误差放大器。Ｇ极电压的升高引起Ｋ极电流的增大。即光藕次级（1、2脚）电流增大。这样，误差取样放大电路将B＋电压的变化转变为光藕电流的变化。因此光藕初级（3、4脚）的电流增大。电源芯片FB脚（Pin4）内部恒流源分给电容C922的充电电流减少，FB脚电压降低，芯片内部与之对应的比较器上的电压降低，比较器另一个脚接到MOS管另一个源极取样电阻Rsense上（如上图所示）。因此，当FB脚电压降低即意味着开关管漏极电流的降低，即开关管提前截止。从而使得B＋电压降低。反之亦然。33、同步过程初级电路中的VD911、R913、C913、VD909、R912为电源芯片的SYNC脚（Pin5）输送同步信号（幅度为9V左右的脉冲电平）。R913、R912分压调整电平幅度，C913与R913调整延迟时间。开关管由导通何时转为截止，上面讲过是由FB脚的电平决定。而由截止何时转为导通，却是由SYNC脚的脉冲电平送到内部比较器上决定。当开关管截止后，初级绕组向次级绕组传递能量。在次级绕组的能量释放完后，开关管并不立即导通，变压器初级绕组与C920开始谐振，同步电路的作用即是调整延迟同步电平，使得串联谐振的电压幅度谐振到最低点时才导通，见下图3－5－3。图3－5－3同步过程4、待机过程当CPU的POWER脚由高电平转为低电平时（由电视机的控制芯片发出），待机为低电平→V952→V950导通→稳压管D958导通→光耦合管输出电流加大，FSCQ1265的FB端子电压下降，使IC转入间隙振荡状态。通过高频变压器次级及整流滤波后的输出电压值是原来的一半，使电视机的小信号处理电路停止工作，进入待机状态。为了保证待机后能重新开机，不因输出直流电压降低一半而受影响，另设计有专门的转换电路如图3-5-4所示。图3-5-4待机电源切换电路因为在待机时，开关电源所有输出电压降一半，图3-5-4中14V、7V、4V都降低一半，为了保证待机电45源S-5V不变，此时由CPU发出的高电平信号使V969导通→V968截止→V967导通而接地→V966导通使三端稳压器N950改由14V降成的7V供电，而使S-5V不变，由于V963的导通，原4V的端子变成5V.。三、开关电源的保护该开关电源具有过载保护（OLP），过压保护（OVP），反常过流保护（AOCP），过热保护（TSD）及欠压锁存等保护功能。其中过压和过载保护是重启模式，反常过流和过热保护是锁存模式。1、保护模式（1）重启模式保护当一个故障出现时，开关停止，MOS管关断。电源芯片的供电脚Vcc由于没有反馈绕组的能量提供而导致电压下降。当电压降至欠压锁存的停止电压10V时，保护被复位，电源芯片消耗电流减少（仅仅是启动电流25uA），这时300V的直流电压又通过启动电阻R915、给C908充电。当Vcc脚电压升到14V时，电源芯片开始正常工作。如果此时故障没有排除，仍然存在。则又开关停止，MOS管关断。Vcc电压因耗电电流加大而下降。重复刚才的过程，直到故障排除。（2）锁存模式保护一旦保护被触发，开关停止，MOS管关断。电源芯片的供电脚Vcc电压在10V和14V之间不断地充电和放电。只有当该脚电压掉到低于6V以下（比如关掉电源或给C908放电），锁存模式保护才被复位。2、保护种类（1）过载保护（OLP）当B＋电压的负载非常重（比如极端情况行管被击穿短路），超出电源输出负载能力时，B＋电压降低，前面已经讲过调压过程。可知这将造成光藕的3、4脚流过电流减少，FB脚电压升高。当电压升高至2.8V时，电源芯片内部D1二极管导通，一个5uA的恒流源开始给FB脚的电容充电。当充到6.9V时，过载保护电路被触发。进入重启模式保护状态。（2）过压保护（OVP）当某种原因造成次级B＋电压反馈环路开路时，光藕电流变为几乎为零。FB脚电压以类似于OLP的模式上升。根据前面调压过程知道，随着FB脚电压的上升，开关电源提供的能量越多，B＋电压越高，一直要到出现OLP才行。但在出现OLP之前，B＋电压已超过了各器件的额定值。为避免此种情况损坏器件，该电源芯片利用SYNC脚设置了一个过压保护电路。正常情况下，SYNC脚的同步脉冲电平设置在大约为9V峰值。当B＋电压上升时，SYNC脚的脉冲电压成比例地上升，当上升到12V时，过压保护电路被触发。进入重启模式保护状态。（3）过流自锁保护（OCP）当次级的整流二极管或线圈绕组出现短路时，瞬间一个非常陡峭的电流以很高的电流变化率di/dt流过MOS管。这种情况过载保护是不会被触发的。该电源芯片为这种情况设置了一过流保护电路。当该电流流过MOS管时，在其S极所接的到地电阻Rsense上产生一个电压。该电阻Rsense接到一个比较器的一端，比较器的另一端接了一个预设的电平值。如果Rsense上产生的压降达到预设值。则比较器翻转。过流保护电路被触发。进入锁存模式四、开关电源的其它问题3、高频变压器的次级输出B+电源有两组线圈，是用于选配不同的显象管，一组输出是125V，另一组输出是145V。6保护状态。（4）过热保护（TSD）该电源芯片将MOS管和控制IC集成在一个封装内，使得控制IC非常容易测试MOS管的温度。当异常情况使得MOS管的温度达到大约150度时，过热保护电路被触发。进入锁存模式保护状态。1、电源负载电路的保护除了上面所介绍的保护外，当电视机的场扫描失落，或行输出短路，高压过高等的保护我们称为辅电源负载电路的保护，在CRT电视机中还要通过CPU送出待机信号而进行保护的。2、消磁电路的保护因为和消磁线圈相连的热敏电阻器质量不好，其中和消磁线圈串联的热敏电阻RS不加电状态下阻值应是9Ω左右（另外并联的RP阻值是数KΩ），开机数秒钟后阻值应迅速升至数百KΩ,，使消磁线圈中电流极小，若RS损坏而不起作用，消磁线圈中将长期通过大电流，将发热而烧毁电视机，为了防止这种情况的出现，另外加了继电器RY901、及延时电路V953、V954、R964、C973等。开机数秒钟后，继电器动作将消磁线圈的电源断开，以防止RS不起作用。图3－5－5消磁电路图3-5-5FSCQ1265构成的开关稳压电源电原理图7