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液晶彩電開關電源基本電路組成
來源: 日期:2013-11-19 19:16:54 人氣:標簽:
圖中,lf1、lf2是共模扼流圈,在一個閉合高導磁率鐵心上,繞制兩個繞向相同的線圈。共模電流以相同方向同時流過兩個線圈時,兩線圈產生的磁通是相同方向的,有相互加強的作用,使每一線圈的共模阻抗提高,共模電流大大減弱,對共模干擾有強的抑制作用;在差模干擾信號作用下,干擾電流產生方向相反的磁通,在鐵心中相互抵消,使線圈電感幾乎為零,對差模信號沒有抑制作用。lf1、lf2與電容cy1、cy2構成共模干擾抑制網絡。
ll是差模扼流圈,在高導磁率鐵心上獨立繞線構成,對高頻率差模電流和浪涌電流有極高的阻抗,對低頻(工頻)電流的阻抗極小。電容cxl、cx2濾去差模電流,與ll構成差模干擾抑制網絡。rl是cx,、cx2的放電電阻(安全電阻),用于防止電源線拔插時電源線插頭長時間帶電。安全標準規定,當正在工作中的電氣設備電源線被拔掉時,在2s內,電源線插頭兩端帶電的電壓(或對地電位)必須小于原電壓的30%。
需要特別提出,電容cx、cy為安全電容,必須經過安全檢測部門認證并標有安全認證標志。cy電容一般采用耐壓為ac 275v的陶瓷電容,但其真正的直流耐壓高達4000v以上,因此,cy電容不能隨便用耐壓ac 250v或dc 400v之類的電容來代替。cx電容一般采用聚丙烯薄膜介質的無感電容,耐壓為ac 250v或ac 275v,但其真正的直流耐壓達2000v以上,也不能隨便用耐壓ac 250v或dc 400v之類的電容來代替。
2.整流濾波電路
整流濾波電路的作用是將交流電轉換成300v左右的直流電壓。開關電源電路中通常采用橋式整流和電容濾波方式,典型電路如下圖所示。
圖中,vd1—vd4是四只整流二極管,c是300v濾波電容。通過橋式整流電路,可以將交流電壓轉換成單向脈動的直流電壓;通過電容濾波,可將單向脈動的直流電壓轉換為平滑的直流電壓。
3.功率因數校正( pfc)電路
(1)功率因數校正電路的作用
長期以來,開關型電源都是采用橋式整流和大容量電容濾波電路來實現ac-dc(交流一直流)轉換的。由于濾波電容的充、放電作用,在其兩端的直流電壓出現略呈鋸齒波的紋波。
濾波電容上電壓的 小值與其 大值(紋波峰值)相差并不多。根據橋式整流二極管的單向導電性,只有在ac線路電壓瞬時值高于濾波電容上的電壓時,整流二極管才會因正向偏置而導通;而當ac輸入電壓瞬時值低于濾波電容上的電壓時,整流二極管因反向偏置而截止。也就是說,在ac線路電壓的每個半周期內,只是在其峰值附近,二極管才會導通(導通角約為70°)。雖然ac輸入電壓仍圖4-9未加功率因數校正電路時大體保持正弦波波形,但ac輸入電流卻呈高幅值的尖峰輸入電流與電壓的波形脈沖,如下圖所示。這種嚴重失真的電流波形含有大量的諧波成分,會危害電網正常工作,使輸電線上的損耗增加,功率因數降低,浪費電能。
為了提高功率因數,部分液晶彩電的開關電源采用了功率因數校正電路,加入此部分電路后,可以不斷調節輸入電流波形,使其逼近正弦波,并與輸入電網電壓保持同相,因此,可使功率因數大大提高,減小了電網負荷,提高了輸出功率,并明顯降低了開關電源對電網的污染。
(2)功率因數校正(pfc)電路的基本工作原理
功率因數校正(pfc)電路分為無源和有源兩種。無源校正電路通常由大容量的電感、電容和工作于工頻電源的整流器組成,電路較簡單,但效率低,因此,液晶彩電中一般不采用。有源校正電路一般由功率因數校正集成電路為核心組成,工作于高頻開關狀態,可以得到高于0.99的線路功率因數,并具有低損耗和高可靠等優點,輸出不隨輸入電壓波動變化,因此可獲得高度穩定的輸出電壓,但電路較復雜。在液晶彩電中,有源pfc電路應用比較廣泛。
有源pfc電路框圖如下圖所示。從圖中可以看出,這是一個由儲能電感l、場效應功率開關管v、二極管vd2構成的升壓式dc-dc變換器。
整流輸入電壓由rl、r2分壓后,經輸入電壓檢測電路后送到乘法器,場效應開關管的源極電流經輸入電流檢測后也加到乘法器,輸出電壓由r3、r4分壓后,送到輸出電壓檢測電路,經與參考電壓比較和誤差放大后也送到乘法器。
在較大動態范圍內,模擬乘法器的傳輸特性呈線性。當正弦波交流輸入電壓從零上升至峰值期時,乘法器將三路輸入信號處理后,輸出相應電平去控制pwm比較器的門限值,然后與鋸齒波比較,產生pwm調制信號,加到mosfet場效應管v的柵極,調整場效應管漏、源極導通寬度和時間,使它同步跟蹤電網輸入電壓的變化,讓pfc電路的負載相對交流電網呈純電阻特性。結果,使流過一次回路感性電流峰值包絡線緊跟正弦交流輸入電壓變化,獲得與電網輸入電壓同頻同相的正弦波電流。
在開關電源實際pfc電路中,除場效應管v和幾個分壓電阻外,上述的大部分電路都集成在一塊集成電路上,稱為功率校正集成電路,如l6560、sg3561、ncp1650、icepcs01等。
4.啟動電路、開關電源控制電路和開關管
為了使開關管工作在飽和、截止的開關狀態,必須有一個激勵脈沖作用到開關管的基極(對于場效應管則為柵極),液晶彩電一般采用他激式電源,這個激勵脈沖一般是由開關電源控制電路內部的振蕩器產生。而振蕩器的工作電壓則由啟動電路來提供。在開關管飽和期間,要求振蕩器能為開關管提供足夠大的基極電流,否則,開關管會因開啟損耗大而損壞;在開關管由飽和轉向截止時,基極必須加反向電壓,形成足夠的基極反向抽出電流,使開關管迅速截止,減小關斷損耗給開關管帶來的危害。
5.穩壓電路
為了使開關電源的輸出電壓不因市電電壓、負載電流的變化而發生變化,必須通過穩壓控制電路,來對開關管的導通時間進行控制,達到穩定輸出電壓的目的。開關電源的穩壓電路主要有兩種形式:間接取樣穩壓電路和直接取樣穩壓電路。
(1)間接取樣穩壓電路
間接取樣穩壓電路的特點是在開關變壓器上專設一個取樣繞組,經整流和波濾后產生取樣電路,反饋到開關電源控制電路,去控制開關管的導通與截止時間,從而達到穩定輸出電壓的目的。由于取樣繞組和二次繞組采用緊耦合結構,所以,取樣繞組被感應的脈沖電壓的高低就間接地反映了輸出電壓的高低,因此,這種取樣方式稱為間接取樣方式,如下圖所示。
間接取樣方式的缺點是穩壓瞬間響應差,當輸出電壓因市電電壓等原因發生變化時,需經開關變壓器的耦合才能反映到取樣繞組,不但響應速度慢,而且不便于空載檢修,檢修時,一般應在主電源輸出端接假負載。
(2)直接取樣穩壓電路
直接取樣電路比間接取樣電路復雜,主要有取樣電阻、誤差放大電路、基準電路、光耦合器等組成,如下圖所示。
直接取樣穩壓電路的原理是:通過兩個分壓電阻,對電源主電壓輸出端的電壓直接進行取樣,然后,將取樣電壓(兩個取樣電阻的分壓稱取樣電壓)送到誤差放大電路與基準電壓進行比較,比較后的電壓再通過光耦合器反饋到開關電源控制電路,去控制開關管的導通與截止時間,從而達到穩定輸出電壓的目的。
直接取樣穩壓電路具有安全性能好、穩壓反應速度快、瞬間響應時間短等優點,在液晶彩電開關電源電路中得到了廣泛的應用。
在實際的開關電源電路中,基準電壓電路和比較放大電路一般集成在一起,如常見的誤差放大集成電路tl431就集成有基準電壓和比較放大電路。
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