淺談彩色電視機開關電源的工程設計

作者：時間：2011-02-19 來源：網(wǎng)絡

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摘要：在扼要闡明單管反激型變換器的原理、特點基礎上，著重討論了它在彩電方面的重要應用；指出彩色電視機電源對反激型變換器的特殊要求、技術難點和對策，介紹了設計范例并給出了工廠研制開發(fā)電視機電源的全流程。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/166233.htm

關鍵詞：彩色電視機開關電源；反激型變換器；設計

A Talkon Engineering Designof SMPS for Color TV

FENG Zhen-ye

Abstract:The special requests on flyback converter for TV sets,some technique ticklers and countermeasures were discussed. A design example and the procedures for research and development of TV power supplies are also given.

Keywords:SMPS for color TV; Flyback converter; Design 　

1 引言

據(jù)統(tǒng)計,目前開關電源已有約14種拓撲形式之多[1]，而每一種拓撲都有其合適的應用場合。作為CRT彩電和監(jiān)視器一類電源,人們已把反激型變換器看作成它的主流形式,究其原因大致有以下幾點:

1）反激型變換器使用變壓器作耦合,它能將‘熱地’與‘冷地’分開，這為電視機用戶提供了使用安全性；

2）與同樣帶有變壓器的正激型變換器相比，現(xiàn)在次級無需接入耐高壓的輸出扼流圈及價格不菲的續(xù)流二極管，這既節(jié)省了空間又降低了成本；

3）次級可多繞組輸出，其主繞組可很輕易地做到數(shù)百伏直流輸出并具有良好的輸入電壓和負載變化調整率，至于各副繞組除了對主繞組的負載變化調整率稍低一點外，其余輸入電壓調整率卻能與主繞組持平，這是正激型變換器所做不到的；

4）通過對變壓器初/次級匝數(shù)比及各繞組位置安排的精心設計和調整，有可能使反激型變換器在AC85～270V寬市電范圍內都能保持接收圖像質量不下降,這就解決了電視機電源的世界適用問題；

5）只使用單功率管作開關，比起其它拓撲變換器是最節(jié)省的。

當然反激型變換器也有它的限制，就是受目前的功率器件以及磁芯元件的性能所限，其單管輸出功率最大只能達到200W左右，但作為彩電用途已足夠，因為即使含有重低音WOOFER功能的34即篤聊徊實紓其電源輸出功率也不外是145W左右。因此從性能價格比考慮，現(xiàn)在多數(shù)電視機廠家都樂于采用此類變換器。

作者曾多年從事彩電開關電源研制，本文結合過去的工作經(jīng)驗，試圖從彩色電視機電源應用角度，談談反激型變換器基本原理和工作方式，電視機對反激變換器的獨特要求，以及單管反激變換器的工程設計方法及調試經(jīng)驗等。祈望有助于業(yè)界人士和廣大電視機維修人員的工作。

2 反激型變換器原理和兩種工作方式

單管反激型變換器電路及其工作波形如圖1所示。當Q1被輸入脈沖驅動而導通時，流過Np繞組的初級電流會以斜率為VDC/Lp線性上升，在導通時間（ton）結束時刻，初級電流i1已升到峰值

I1P=×ton (1)

圖1 基本電路及波形

同時磁芯內存儲有能量

E= (2)

當Q1截止時，磁芯內儲能向次級釋放，因為電感內的電流不能突變，所以在截止開始瞬間，初級電流傳遞到次級并使次級電流峰值為

I2P=I1P (3)

這個電流會直接向輸出電容充電。經(jīng)過幾個周期后，次級直流電壓VO已建立，此時伴隨Q1截止，I2會從NS流出，其值為

i2=I2P－t (4)

式(4)表明，在截止期間的i2是線性下降的，它反映了磁芯儲能釋放情形。根據(jù)磁芯儲能是否全部釋放可導出反激型變換器的連續(xù)與不連續(xù)兩種工作方式，事實上隨著輸入市電電壓或者電視機接收負載(例如音量，輝度)的變化，電視機電源都有可能經(jīng)歷這兩種工作方式。

1）不連續(xù)工作方式如果市電電壓較低或者電視機接收負載過重，就使次級電流i2在Q1的下一次導通之前已下降到零，這表明所有磁芯儲能已傳送到負載，此后Q1的每一次導通，相應的初級電流i1及磁通都要從零開始上升。這種工作狀態(tài)叫不連續(xù)方式，其波形如圖2所示。

圖2 不連續(xù) 方式波形

現(xiàn)時，在一個周期T內從電源VDC輸入的功率Pi為

Pi== (5)

假定電源的效率為80％，即

Pi==1.25= (6)

由式(6)得輸出電壓NO為

VO=VDCton (7)

式（7）說明：

（1）如果圖1電路工作在不連續(xù)方式，若不小心將負載RL開路，則有可能因輸出電壓VO過大而燒壞管子，這種情況在調試時是時有發(fā)生的；

（2）即使圖1能正常工作，其輸出電壓VO亦會隨著輸入電壓VDC和負荷RL的變化而變化，極不穩(wěn)定。為了得到穩(wěn)定的輸出電壓，需要象圖3那樣加入一個反饋穩(wěn)壓電路，它是由輸出電壓采樣分壓器，EA誤差放大器和一個由直流電壓控制的可變寬度脈沖發(fā)生器組成。從式(7)可見，此反饋電路必須能夠保證在VDC或RL升高時，降低ton，或者在VDC或RL下降時升高ton。