Philips飞利浦109B2显示器电源电路原理

Philips 109B2显示器是飞利浦公司生产的19英寸大屏幕高级显示器。该显示器采用平面直角、防静电，防反射和防炫光的显像管，点距均0.22mm，最大分辨率为1280×960(85Hz)，行频为30-95kHz，场频为50～160Hz，电源电路符合能源之星标准，支持即插即用功能。

一、开关电源集成电路简介

该机电源电路由主开关电源、二次开关电源、高压电源、三部分组成。下面对三种电路由所用集成电路引脚功能作一介绍。

1．PWM脉宽调制电路TEA1504(主电源电路用)

TEA1504是Philips公司生产的新型PWM控制芯片，该芯片内置有振荡电路、过热、过压、欠压等保护电路，其输出开关频率高达50-100kHz，输出方式为图腾柱输出。输出脉冲占空比可以在5％-80％之间随意设定。下面简单说明各引脚功能。

①脚启动供电端，内接启动稳压器，仅在启动时有效；②脚高压隔离端(在本机中未用)；③(在本机中接地)、⑩、12脚，空脚；④脚电源开关管驱动脉冲输出端；⑤脚过流／过压保护检测输入端，当该脚电压高于0．5V时，振荡器停止振荡，关断输出；⑥脚启动电源端，启动时，①脚的启动电压对该脚外围电容充电，当⑥脚电压高于11V时，TEA1504开始工作，当该脚电压低于8V时，内部欠压保护电路动作，当该脚电压高于14V时，内部过压保护电路动作，保护电路启动后，开关电源会再次启动，因此，在保护电路启动时，该脚电压是波动的，检查该脚电压即可判断保护电路是否启动；⑦脚供电电源端，工作电压15V；⑧脚参考电压输出端，通常通过电阻接地作为振荡定时端；⑨脚调整端，通常接光耦；11脚接地端；13脚反馈脉冲输入端；14脚电源开／关控制端，该脚电压高于4．0V时，TEA1504内部振荡电路正常工作，电源输出正常电压，当该脚电压低于2．5V时，内部振荡器工作在间歇振荡状态，输出电压降为正常时的10％，整机工作在侍机状态。

2．电流型高速PWM控制器L4990A(高压电源用)

LA990A是ST公司生产的电流型高速PWM控制器集成电路。该电路有两种封装形式，后缀名不周，封装形式也不同。其中L4990、L4990A采用DIP16封装形式，L4990D、L4990AD采用SO16W封装形式。L4990A内部有基准电压电路、欠压保护电路和完整的振荡器。下面介绍各引脚功能。

①脚同步脉冲信号输入端；②脚振荡器定时端，③脚输出PWM占空比控制端，通过控制该脚电压就可以控制输出PWM脉冲的占空比；④脚+5V基准电压输出端；⑤脚误差放大器反相输入端；⑥脚误差放大器输出端；⑦脚软启动控制端；⑧脚PWM控制电路电源供电端；⑨脚PWM输出驱动电路供电端；⑩脚PWM脉冲输出端；11脚控制电路接地端；12脚驱动电路接地端；13脚开关管过流检测输入控制端；14脚使能控制端，当该脚电压高于2．5V时，振荡器停止振荡，输出关闭，通常将该脚作为过压保护检测端；15脚是大脉冲占空比控制端，通常接地；16脚空脚。

3．行场同步信号处理／二次电源控制电路TDA4841PS

TDA4841PS是飞利浦公司生严的I2C总线控制型行场扫描控制电路。它可以根据输入的行、场同步信号的频率自动改变行、场振荡器的振荡频率。其输出为差分输出方式，可以直接驱动直流耦合场输出电路。该电路内部还有软启动保护电路，x射线保护电路以及二次电源(+B电源)控制电路等一系列电路：下面简单介绍TDA4841PS的各引脚功能。

①脚反馈信号输入；②脚x射线保护，电压超过6．4V时，保护电路启动；③脚+B电压控制输出；④脚+B电压比较控制输入，通常作为二次电源过流检测输入端；⑤脚+B电压控制输入；⑥脚+B电压驱动控制信号输出；⑦脚接地；⑧脚行激励信号输出；⑨脚接地；⑩脚电源电压；11脚枕校控制电压输出；12脚场扫描电压输出(正向锯齿波输出)；13脚场扫描电压输出(负向锯齿波)；14唧场同步信号输入；15脚行同步信号输入；16脚消隐脉冲输出；17脚行同步保护/非保护输出；18脚串行时钟；19脚串行数据；20脚非对称枕形校正输出；21脚高压补偿输入；22脚外接场扫描锯齿波积分电容，外接场幅控制电容；23脚场振荡电阻；24脚场振荡电容；25脚接地；26脚PLL外部滤波电容；27脚频率／电压缓冲变换电压输出；28脚行扫描振荡器基准电流，外接行振荡定时电阻；29脚行振荡电容；30脚PLL外部滤波电容／软启动电容；31脚高压补偿输入，水平幅度调整；32脚聚焦信号输出。

二、电源电路工作原理分析

1．主开关电源工作原理

该显示器主电源电路是由集成电路7106(TEA1504)为核心构成的变压器耦合他激式开关电源，主要为行／场扫描电路、视频电路、CPU电路供电，主电源电路如图1所示。





(1)市电输入及消磁电路

市电一路送到自动消磁电路，写一路经整流桥6102整流，在滤波电容2105两端产生310V左右的直流电压。

自动消磁电路由三极管7102及其外围元件组成。在开机瞬间，7801(CPU)22脚输出高电平，使7102导通，继电器1104吸合，接通消磁线圈。约5秒后，7801 22脚电压跳变为低电平，三极管7102截止，继电器1104失电断开，完成消磁任务。

(2)开关电源的启动、稳压电路

300V直流电压通过电感5112后分成两路输出：一路经过开关变压器5101的初级绕组13-17脚加在开关管7105(MTP6N60)的漏极；另一路加在集成电路

7106(TEA1504)的①脚使集成电路7106启动开始工作。集成电路7106①脚得到启动电压后内部振荡电路开始工作，从④脚输出激励脉冲，使开关管7105导通，在7105导通期间，其漏极电流在开关变压器5101的初级绕组上产生感应电动势，其中开关变压器5101的11-15绕组产生感应脉冲电压一路经过6107整流、2109滤波后产生13V电压，加在集成电路7106⑦脚，为集成电路7106提供启动后的工作电压；另一路经电阻3123、3129分压后加到集成电路7106的13脚，对开关变压器初级绕组电流进行检测。

该机稳压电路由精密参考电压源TL431(7113)、光电耦合器7103(TCET1101G)及外围元件组成。其作用就是通过取样电路将开关电源输出的直流电压变化检测出来，通过脉冲宽度控制电路来改变输出脉冲的宽度，进而控制开关管导通的时间，从而获得稳定的直流电压输出。

当主电源输出电压上升时，滤波电容2152两端的+190V电压同样会升高，该电压经过取样电阻3159、3162、3163、3165取样后的电压同样升高，使7113 R极电压升高，7113的K极电压下降，光电耦合器7103①、②脚内部的发光二极管发光强度加大，7103的④、③脚内部的光电管导通程度加强，集成电路7106调整端⑨脚电位上升，通过内部的取样电路检测比较后，使集成电路7106④脚输出脉冲宽度变窄，开关管提前截止，减少开关变压器的储能，降低输出电压。反之亦然，这样输出电压就稳定在额定值不变。

(3)保护电路

反峰电压吸收电路：在开关管7105由导通转为截止的瞬间，其漏极上的感应脉冲电压高达1000V，这么高的电压，极易使7105过压击穿。为了防止这种情况的发生，特意设置了2111、3111、3112以及6108、2128组成的反峰电压吸收回路，这样可以有效地保护开关管不被过鬲的反峰电压击穿。

开关管源极上的电阻3115、3116、3117、3118、3120为过流检测电阻，当流过开关管7105的电流大于其额定电流5．5A时，集成电路7106⑤脚电压就会高于0．5V，集成电路7106内部保护电路启动，使④脚无驱动脉冲输出，开关管因无驱动电压而截止，从而保护其不致于过流损坏。

稳压管6116以及限流电阻3110、3119构成市电输入过压保护电路。当市电电压高于260V时，整流后的直流电压将高于350V，稳压管6116击穿导通，高压电经过限流电阻3110、3119以及3133、过流检测电阻3118分压后使TEA1504的⑤脚电压高于0．5V，集成电路7106内部保护电路启动，关闭④脚的驱动脉冲。

TEA1504的14脚外接电阻3127、3122、3121构成市电输入欠压检测保护电路。

(4)工作／节能状态控制电路

该机有3种工作模式：正常工作模式；待机模式；停机模式。不同的模式通过面板指示灯的颜色来显示。

正常工作状态：当计算机主机工作在正常状态时，由显卡输入的行、场同步信号被CPU检测识别后，从CPU的20、27脚输出高电平开机信号，20脚输出的高电平信号使7805、7155相继导通，可控硅7154控制极为低电平，可控硅7154截止，对电路无影响。27脚输出的高电平使7159、7158相继导通，+13V电压经过稳压器7152稳压后输出+8V电压，为视频放大处理电路以及行、场扫描电路供电。此时指示灯电路中的7805导通，7808截止，指示灯发出绿色光。

待机工作状态：当鼠标、键盘长时间不工作时，操作系统中的显示器电源管理功能就会停止向显示器送入行扫描信号，CPU检测到这个状态后，CPU的27脚输出高电平，20脚输出低电平，整机进入待机工作状态，此时整机功耗小于15W。

停机工作模式：当利用程序关机后，主机就会停止向显示器输入行／场同步信号，CPU检测到这一变化后，CPU的20脚输出高电平，27脚输出低电平，关断行场扫描电路以及视频放大器的供电，显示器工作在关机模式，功耗将小于2W。此时指示灯电路中的7805、7808均导通，指示灯发出橙色光。

2．二次电源电路工作原理

该机二次电源电路属于降压型电路。二次电源电路采用了飞利浦公司生产的具有总线控制功能的行场扫描芯片TDA4841，该芯片可以根据输入的行场同步信号自动地改变行场电路的振荡频率。该机二次电源电路如图2所示。





TDA4841的⑥脚输出的PWM驱动信号经过7603、7604推挽放大后，推动7605工作在开关状态，在7605导通时，+190V电压对开关变压器5603进行储能，在7605截止时，开关变压器储能通过续流二极管6604对行输出管7602(BU2527AF)供电，在不同的模式下，为行输出管提供不同的供电电压。

3．高压电源电路工作原理

该机采用了独立的高压电路，将高压产生电路与行扫描电路分离，可以明显地减轻行频变化时画面亮度变化现象。高压控制电路采用ST公司生产的电流型高速PWM控制器集成电路L4990A。高压电路如图3所示，高压电源电路的输出电压受行逆程脉冲电压高低的控制，从而在不同的行频下提供不同的高压电源，以实现多频扫描的目的。



主电源+13V电压加在LA990A的①脚，L4990A开始工作，从⑩脚输出PWM脉冲，驱动高压开关管7571工作在开关状态，+78V电压通过高压包5573的能量变换作用，为次级电路提供不同的高压电压。当因某种原因导致高压上升时，高压包取样端13脚的电位同样上升，该电压经过取样电阻3585、3586、3587分压后使L4990A的⑤脚电位上升，该变化被L4990A内部电路检测到以后，就会减小输出PWM脉冲的占空比，缩短高压开关管7571的导通时间，进而减少高压包的储能，于是高压降到规定值。反之，则反向控制将高压提升。

当稳压电路异常而导致高压上升过高时，高压包次级其他绕组的电压同样会大幅度上升，当高压包②-⑦绕组电压高于50V时，L4990A的14脚外接稳压二极管6434、6435击穿导通，14脚使能控制端电压高于2．5V时，振荡器停止振荡，输出关闭，以防止因高压过高而损坏显示器。

需要注意的是，飞利浦公司生产的电器产品电路图一般用4位数字来表示元件的标号，其中第一位数字（最前面的数字）表示器件类型，后三位表示器件编号。第一位的1表示该器件为继电器或者开关或者保险丝或者插座；第一位为2的的表示该器件为电容；第一位为3的表示该器件为电阻；第一位为5的表示该器件为电感或者变压器；第一位为6的表示该器件为二极管；第一位为7的表示该器件为晶体管或者集成电路；第一位为9的表示短接线。