2024年07月20日

MC1401型彩显开关电源原理与检修

2012 年 1 月 5 日
 

一、工作原理

MCl401彩显开关电源以摩托罗拉公司生产的MC44602集成电路和双极型晶体管MJl8006及开关变压器为主,构成自激式并联型开关电源。

MC44602是专门为冷底板和高压直流至直流变换器设计的增强型高性能固定频率电流模式控制器。如果变换器输出过载或短路,此器件具有改变工作模式的能力。向设计者提供额外的保护,使系统增加了可靠性。MC44602与传统的电流模式控制器比较具有几项卓越的特性。这些特性包括过载检测用的限流过载保护放大器,具有短路保护的故障锁存器的,有效读取和去磁比较器,热关断。这特别适合于驱动诸如MJEl8002、MJEl8004和MJEl8006这些的高压双极型功率晶体管的分离的大电流输出。为增加热传导性.此器件采用16引脚双列直插式带散热片封装。





MC44602功能框图如图l所示。它具有同步输入锁定振荡器、温度补偿的基准电压、高增益误差放大器、电流传感比较器、过载和短路保护等功能电路。

MC44602①脚为误差放大器的输出端.用于回路补偿:②脚为开关电源负载短路检测端,振荡器受该脚电压控制,使电源电路得到短路保护;③脚为电压反馈输入端,将开关电源输出端的电压变化反馈到该脚的内部电路;④、⑤、12、13脚为吸入接地端,该端可以加强封装的功耗能力,也可以优化双极型晶体管的截止性能;⑥脚为电流传感输入端,该脚的电流信号反映功率晶体管发射极电流的变化,内电路利用该脚的电压变化来控制晶体管的导通:⑦脚为同步输入端,以锁定振荡器的工作频率:⑧脚为定时电路输入端,外接定时元件,以决定振荡器的工作频率:⑨脚为控制电路的地端,它与④、⑤、12、13脚的地端不同;⑩脚为吸入输出端,它可以吸入高达1.5A的峰值电流,有利于双极性型晶体管的导通:11脚为源输出端,它可以提供1.0A的峰值驱动电流;12与13脚为吸入地端,功能同④和⑤脚;14脚为VC端,它内接源输出晶体管的集电极,为其提供工作电压;15脚为VCC端,为其内部提供工作电压,电路启动后该脚工作电压为11-18V;16脚为定时电路提供电流,也为内电路提供偏置电压。

MCl401型彩显电源电路如图2。



市电经VDl~VD4桥式整流、Cl滤波后输出约300V左右的电源电压,一路经开关变压器T1的④、③绕组加到开关管vTl的集电极,另一路经电阻R2给Ic(MC44602)的15脚提供启动电压,当启动电压高于VCC欠压锁定比较器的上限电压14V时,比较器便输出高电平,使基准电压形成电路工作,输出5V高稳定直流电压,在基准电压输出端接有基准欠压锁定比较器,其上门限电压为3.6V,下门限电压为3.4V。当基准电压低于3.4V时,开关管VTl截止,开关电源被关断。此电路的作用是当输入交流电源过低,或5V基准电压过低时及时关断IC,以保安全。5V基准电压从IC16脚输出,经R5对C5充电并加到Ic⑧脚内接的振荡器。振荡频率由R5、C5的值决定,其开关频率可以达到500kHz。对于希望用行逆程脉冲频率锁定开关电源的工作频率的彩色显示器,只要将一个幅度为3.2V至5.5V的窄矩形同步脉冲信号加至Ic的⑦脚上,即可实现同步锁定。此时要精心设计。R5、C5的值,使振荡器的自激振荡频率比行频脉冲信号的频率低10%。振荡器的输出脉冲经PwM触发器调宽处理后。在PWM触发器两输出端分别交替输出高、低电平,最终使IC 11、10脚轮流输出高、低电平,经R10、L2、Rll加至开关管VTl的基极,使VTl导通、截止交替动作,开关电源振荡工作。

开关电源变压器Tl的①、②绕组是取样绕组,其感应电压与负载输出电压成正比。Tl的①、②绕组感应脉冲一路经VD7整流、C7滤波.产生约16V直流电压,送到IC 15脚,为IC提供工作电压,维持振荡器的振荡,该电压工作范围为11—18V。当15脚电压低于11v时。Ic停止工作。Tl的①、②绕组感应脉冲还经VD5整流、C2滤波,产生直流取样电压,经R6、R7和PRl构成的分压电路分压后送至IC的③脚,与内部基准电压进行比较,所获得的误差电压经误差电压放大器进行放大。IC①脚是误差放大器的输出端。通过R9、C4、R81纠妾到误差放大器反相输入端③脚,这是一个完全补偿式放大器。假设电源输出电压升高,则使。IC3脚取样电压也升高。经误差放大器放大,①脚电压下降,PWM触发器输出的脉冲宽度变窄,使输出电压下降,最终使输出电压稳定。电源输出电压降低的控制过程与此相反。

在MC44602内电路的作用下,保证在其①脚处于最低电平时,11脚没有驱动脉冲输出。VTl发射极电流Ie的变化,经R13变换成电压.然后经R12和C6构成的滤波器滤波后,加在MC44602的⑥脚上。这样在⑥脚获得输入电压,再与内电路误差放大器输出的电压进行比较。其结果控制着VTI集电极电流Ie的变化,以稳定开关电源的输出电压。

当IC 6脚电压大于1V时。Ic 11脚无输出,电源停止工作,实现过流保护。另外IC内设过热保护电路。当IC芯片温度超过150摄氏度时,会使VTl截止。

MC44602的电源过载保护是由反馈放大器提供。当开关电源输出端负载逐渐增加时,内电路将从③脚上电压的变化来检测其过载状况,并使①脚电压升高,增加电流传感比较器的门限电压.以保持输出调节。当负载进一步增加,超过开关电源输出电压调节范围时,内电路动作,使开关电源输出端电压迅速下降,以免损坏MC44602。

MC44602具有开关电源的短路保护功能.由其内电路中的有效负载比较器、故障锁存器和去磁比较器等构成。②脚为负载检测输入端。当输出端出现短路时,②脚检测到这个信号并使内电路动作,禁止下一个固定频率振荡周期信号的产生及促使VTl截止。当②脚检测出负载短路状态消失时,内电路立即使比较器的输出为“1”,导致同步输入信号变为低电平,使VTl导通。一旦开关电源输出端短路。开关电源的开关频率将迅速下降,就会明显减小VTl的发热量。以保证VTl的工作安全。

二、故障检修

[例1]开机后,无光栅,面板上的电源指示灯也不亮。

分析检修:这是典型的电源故障。拆开显示器的后盖,观察F1正常,通电测C14两端电压为0V(正常值应为85V)。测VTl集电极电压为300V正常。说明该电源开关振荡电路未起振。应重点对MC44602及其外围元件进行检查。开机测15脚电压为0V(正常应为17V左右1。拆下R2。测其电阻为开路,选一47k/2W电阻更换R2后,开机测得15脚电压为l7.5V,同时出现光栅,联机显示正常。

[例2]通电开机,指示灯不亮,无光栅。

分析检修:拆开显示器的后盖,经查发现F1烧断发黑。用万用表电阻挡检测R1,vDl~vD4及C1,均未发现异常,在路检测VTl各极间电阻,发现VTl的c—e极间短路。拆下VTl,检测c—e极间已击穿。更换VTl后测各极对地电阻,发现e极对地电阻达90k应在lΩ以下)。拆下R13,测其阻值为9lk。更换R13后,检测没有异常现象,通电开机,显示器恢复正常。

[例3]无光栅,电源指示灯闪烁。

分析检修:测VD9负端的主输出电压,在40V左右处波动。而正常应为85V。测lc(MC44602) 15脚电压在13V左右波动,怀疑15脚电压有故障,测T1①、②绕组有交流电压但波动,发现电感Ll烧焦。拆下测量已开路。检查VD7已击穿。更换L1、VD7后故障排除。由于T1①、②绕组脉冲整流后的电压加不到Ic 15脚,因此IC 15脚土要靠300V电压经R2提供电压,但此路提供的电流太小,仅起启动IC的作用,而不能满足Ic的工作条件。于是电源循环出现振荡一停振一振荡的间歇工作现象,故指示灯闪烁。


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