淺談彩電開關電源的工程設計(一)

馮振業(yè)

(廣東廣州中山大學510620)

在簡要闡述單管反激變換器的原理和特點的基礎上，著重討論了它在彩電中的重要應用。摘要：指出了彩色電視電源對反激變換器的特殊要求、技術難點及對策，介紹了設計實例，給出了工廠開發(fā)電視電源的全過程。關鍵詞：彩電開關電源；反激式轉(zhuǎn)換器：設計

1引言據(jù)統(tǒng)計，目前開關電源的拓撲形式大約有14種，每種拓撲都有其適合的應用。作為CRT彩電和顯示器的一種電源，人們一直把反激變換器作為其主流形式，原因如下：1)反激變換器采用干式變壓器作為耦合，可以將“熱地”和“冷地”分開，為電視用戶提供安全保障；2)與帶干式變壓器的正激變換器相比，無需將高壓輸出扼流圈和昂貴的續(xù)流二極管連接到次級，節(jié)省了空間，降低了成本；3)次級繞組可以多繞組輸出，其主繞組可以輕松輸出數(shù)百伏DC，具有良好的輸入電壓和負載變化調(diào)整率。至于每個輔助繞組，除了主繞組的負載變化調(diào)整率略低外，其余的輸入電壓調(diào)整率可以與主繞組相等，對于正激變換器來說是不可能的；4)通過精心設計和調(diào)整干式變壓器的一次/二次匝數(shù)比和各繞組位置的布置，可以在較寬的交流85 ~ 270 V市電范圍內(nèi)保持反激變換器的接收圖像質(zhì)量，解決了電視電源的世界適用性問題；5)與其他拓撲轉(zhuǎn)換器相比，僅使用單個功率晶體管作為開關是較經(jīng)濟的。當然，反激變換器也有其局限性，即受目前功率器件和磁芯元器件性能的限制，單管較大輸出功率只能達到200W左右，但作為彩電使用就足夠了，因為即使是34寸帶低音炮功能的大屏幕彩電，其輸出功率也在145W左右.所以考慮到性價比，現(xiàn)在大部分電視廠商都愿意采用這種轉(zhuǎn)換器。作者從事彩電開關電源的研發(fā)工作多年。本文結合自己以往的工作經(jīng)驗，試著談談反激變換器的基本原理和工作模式，電視機對反激變換器的先特要求，以及單管反激變換器的工程設計方法和調(diào)試經(jīng)驗。希望對業(yè)內(nèi)人士和電視維修人員有所幫助。2反激變換器原理及兩種工作模式單管反激變換器電路及其工作波形如圖1所示。當Q1被輸入脈沖驅(qū)動導通時，流經(jīng)Np繞組的一次電流將隨著VDC/Lp的斜率線性上升，一次電流i1在導通時間(ton)結束時達到峰值

同時，能量儲存在磁芯中

當Q1關閉時，儲存在磁芯中的能量被釋放到次級線圈。因為電感器中的電流不能突然改變，所以在開始關斷時初級電流被轉(zhuǎn)移到次級，并且次級電流的峰值是

該電流將直接對輸出電容充電。經(jīng)過幾個周期，次級DC電壓VO已經(jīng)建立。此時，Q1關閉，I2將從NS流出，其值為

等式(4)表明，i2在截止期內(nèi)線性下降，這反映了磁芯儲能的釋放。根據(jù)磁芯儲能是否完全釋放，可以推導出反激變換器的連續(xù)和不連續(xù)工作模式。事實上，隨著輸入市電電壓或電視接收負載(如音量和亮度)的變化，電視電源可能會經(jīng)歷這兩種工作模式。1)在不連續(xù)工作模式下，如果市電電壓低或電視機接收的負載太重，則在Q1下一次導通之前，二次電流i2會降至零，這表明所有磁芯儲能都已轉(zhuǎn)移到負載上。在這之后，Q1的每一次傳導，相應的初級電流i1和磁通量將從零上升。 #p#分頁標題#e#

等式(7)表明：(1)如果圖1中的電路工作在不連續(xù)模式，如果負載RL意外斷開，管道可能會由于輸出電壓VO過大而燒壞，這種情況在調(diào)試過程中時有發(fā)生；(2)即使圖1工作正常，其輸出電壓VO也會隨著輸入電壓VDC和負載RL的變化而變化，這是極不穩(wěn)定的。為了獲得穩(wěn)定的輸出電壓，需要增加一個如圖3所示的反饋穩(wěn)壓電路，由輸出電壓采樣分壓器、EA誤差放大器和DC電壓控制的可變寬度脈沖發(fā)生器組成。從等式(7)可以看出，該反饋電路必須能夠確保當VDC或RL升高時墨粉降低，或者當VDC或RL降低時墨粉升高。

功率管Q1承受的較大電壓應力計算：在Q1截止期間，由于流過NS的二次電流i2，NS上產(chǎn)生的電壓幅值約為輸出電壓VO(忽略二極管正向壓降和引線損耗)，反映了一次繞組NP上產(chǎn)生的感應電動勢VNP:

在實際應用中，Q1承受的較大電壓應力不僅限于VDSmax，還包括干式變壓器漏電感引起的附加電壓尖峰(估計約為0.3VDC)。選擇雙極管時，應注意上述兩者之和應比所選管的額定值VCEO小30%，以便有足夠的安全裕度。2)在連續(xù)運行模式下，如果市電電壓上升或接收負載變輕，則當Q1下一次接通時，次級電流i2不會下降到零，并且磁芯仍然包含一部分存儲的能量，該部分能量將被反射到初級，從而在之后每次Q1接通時，相應的初級電流i1和磁通量不會從零上升，而是從恒定值上升。這種工作狀態(tài)稱為連續(xù)模式，其波形如圖4所示。

需要指出的是，根據(jù)磁通復位原理，在連續(xù)模式下會有一個磁通平衡點o，在o的基礎上，開啟時磁通增加1等于關閉時磁通減少2，所以有

等式(10)表明，如果圖1的電路工作在連續(xù)模式，輸出電壓VO僅取決于匝數(shù)比NS/NP、時間比ton/toff和輸入DC電壓VDC，而與負載RL無關。同樣，實際電源應該如圖3所示

樣加入反饋電路，那么由式(10)可知，這個電路的作用應該是當輸入直流電壓VDC升高時，讓ton減少，或者當VDC減少時，讓ton升高，以便保持輸出電壓VO不變。如果將式(8)代入式(10)，則有

3）實例&

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