海信TLM40V68P液晶電視開關(guān)電源(1673板)電路分析及圖表

海信采用 1673開關(guān)電源板的機型

TLM37E29、37E29X、37P69D、37V68、37V86K、37V88P、40E69PK、40V66PK、40V68PK、 40V68P、40V69PK、40V69P、40V86PK、4236P、42V66PK、42V66PKY、42V67PK、42V67PKY、 42V68P、42V68PA、42V68PK、42V68PKA、42V68PM、42V86PK、42V86PKV、47P69DP、47V88PK

海信TLM40V68P液晶電視開關(guān)電源電路分析

一、概述

海信TLM40V68P液晶電視機采用了序列號為“1673板”的開關(guān)電源；圖1.1所示是該開關(guān)電源原理圖；該開關(guān)電源由4部分組成；

圖1.1

1、 CPU系統(tǒng)供電：輸出5V_S（0.5A）

2、 PFC功率因數(shù)校正：輸出+380V及LLC開關(guān)電源的VCC（18V）電源

3、 DC~DC低壓降壓開關(guān)電源：輸出5V_M（4A）把12V降壓至5V向主板數(shù)字電路供電

4、 LLC開關(guān)電源：由PFC+380V供電輸出24V（背光供電）、12V（數(shù)字電路供電）、18V（伴音功放供電）

圖1.2所示是開關(guān)電源框圖

圖1.2

圖1.2框圖電路分析；

電源接通后，220V交流市電經(jīng)過整流橋堆VB901整流濾波后，向待機電源提供+B電源， 待機電源由開關(guān)電源集成電路LNK564完成，向主板CPU電路提供5V_S電源。

CPU發(fā)出ON/OFF開機命令，繼電器J801吸合，220V市電經(jīng)過VB801整流（不濾波）加到PFC功率因素校正電路，PFC電路由PFC 激勵集成電路N811 NPC33262及PFC開關(guān)管V811 20N60組成。PFC功率因數(shù)校正電路向主電源電路LLC開關(guān)電源提供輸出+380V電壓，并且還提供LLC主開關(guān)電源激勵集成電路的18V VCC電壓。

LLC開關(guān)電源由LLC激勵集成電路N831 NCP1396、功率開關(guān)管V832 V833及開關(guān)變壓器T831組成，LLC開關(guān)電源向背光板提供24V（8A）電源、向伴音功放提供18V（2A）電源及向主板數(shù)字電路提供12V（2A）電源。

LLC開關(guān)電源輸出的12V（2A）電源經(jīng)過由N904 NCP1579、V905 NTMD4820N、L902組成的低壓降壓型DC~DC開關(guān)電源降壓后；輸出主板數(shù)字電路用的5V_M（4A）電源。

LLC開關(guān)電源輸出的12V電壓進入DC~DC開關(guān)電源，DC~DC開關(guān)電源是一個降壓型的開關(guān)電源，它是由振蕩激勵部分和功率開關(guān)部分組成，振蕩 激勵部分N904 NCP1579是一個脈沖寬度調(diào)制方波輸出振蕩電路，V905 NTMD4820是一塊，由兩個功率MOS管組成的功率開關(guān)電路，L902是DC~DC開關(guān)電源的儲能元件。

二、電路分析：

1、 市電輸入電路：

圖2.1所示市電輸入部分等效電路。

圖2.1

220V交流市電經(jīng)電源開關(guān)進入輸入電路后分兩路進入VB901、VB801兩只整流橋堆電路，一路直接進入VB901；經(jīng)過整流及C903濾波后送入5V_S待機開關(guān)電源作為+B供電。另一路經(jīng)過繼電器J801進入VB801整流后（未經(jīng)整流）送入PFC開關(guān)電源作為PFC開關(guān)電源的+B供電，繼電器控制電路由V901組成；受CPU送來的ON/OFF信號控制。

圖2.2所示是市電輸入部分電路原理圖。

圖2.2

在圖2.2中C801、L801、C803、C804、C805、L802是抗干擾元件，RV801是壓敏電阻；當出現(xiàn)供電電壓異常過壓時；RV801則擊穿；保險絲F801熔斷保護了整機電路的安全。

整流橋堆VB801的300V輸出是未經(jīng)濾波的脈動直流（饅頭波），送往PFC功率因數(shù)校正電路，VB801的輸出端連接的電容器C808、C807、C806電容量極??；分別為470P、1000P、1000P起到抗高頻干擾作用（并非濾波）。

2、 待機5V_S開關(guān)電源電路：

圖2.3所示是待機開關(guān)電源部分的電路原理圖。

圖2.3

圖2.3中N901是開關(guān)電源模塊型號是LNK564(圖中誤為：LINK564),這是一塊專門為待機電源設計的低功耗、低功率開關(guān)電源模塊，內(nèi) 置MOS開關(guān)管，輸出功率僅為3W，只能為CPU提供5V 0.5A左右的VCC電源，本機采用的LNK564采用DIP-8B封裝（LNK564還有一款SMD-8B貼片封裝），外形及尺寸圖2.4所示。

圖2.4

N901 LNK564 引腳功能：

引腳 符號 功能

3腳 BP 5.8V VCC供電

5腳 D 內(nèi)部MOS的漏極

4腳 FB 穩(wěn)壓控制輸入端

1、2、7、8 S 內(nèi)部MOS管源極及接地。

LNK564 內(nèi)部框圖如圖2.5所示；

圖2.5

從圖2.5可以看出；引腳BP是VCC供電腳，引腳D是MOS管的輸出腳，在BP腳和D腳之間有一個降壓的恒流源電路REGULATOR 5.8V , 在開機的瞬間經(jīng)過這個電路;向3腳外面的C906 22微法電容器充電，當充電電壓達到5.5V以上時電路啟動，電路開始工作，T901的1、2繞組感應電壓經(jīng)過VD902整流及C906濾波后向N901 的3腳（BP）提供一個穩(wěn)定的VCC供電。

待機電源的穩(wěn)壓控制：

穩(wěn)壓控制電路由基準電源比較控制的N903 KA431AZ、光耦N902 PC817、取樣電路元件R906、R908、R909及光耦輸入供電的R904、R905組成。

N903 KA431AZ 是一個專門為穩(wěn)壓控制電路設計的精密基準電壓控制比較電路，它是一個內(nèi)部包含運算放大器、輸出管及一個精密的2.5V基準電源組成。外形像一TO-92封裝的普通小三極管，圖2.6所示KA431的符號，圖2.7是內(nèi)部等效電路

KA431是一個具有運算放大器的集成電路，具有極高的開環(huán)增益，在電路板上位置不當、排列不當極易引起自激振蕩現(xiàn)象（故障為穩(wěn)壓失控），所以在具體應用中，在設計電路時：均增加防自激振蕩的負反饋電路，圖2.3中的C909、C910、R907即為防振元件。

N901內(nèi)部的MOS開關(guān)管的Vds為700V,為了防止T901異常的自感電勢脈沖擊穿，在MOS管的輸出負載T901的4、6繞組設置了防止 MOS管關(guān)斷是自感脈沖吸收電路，VD901、C905、R901（由于一般的MOS開關(guān)管的Uds電壓均不超過900V，所以一般用MOS管作開關(guān)管的 開關(guān)電源都有此吸收電路也稱為阻尼電路）。

此待機開關(guān)電源由于最大輸出功率不超過3W所以也只能輸出一個供CPU使用的VCC供電，其它電路的VCC供電要另外設法提供了。

一般的CPU系統(tǒng)稱為：system所以 CPU部分的VCC供電就標注為 5V_S。

該電路的C906容量不足或引起電路啟動困難。

3、 PFC電路

圖2.8所示是PFC部分電路原理圖

圖2.8

圖2.8中由V811、L811、VD812、N811 組成一個并聯(lián)型的開關(guān)電源,圖2.9是PFC開關(guān)電源的等效電路（PFC電路的拓撲結(jié)構(gòu)為：Boost變換器類型，其輸出電壓等于開關(guān)電源的自感電勢+輸 入電壓的峰值。特點是：有輸入電感，可減小對輸入濾波的要求；輸入電壓可以是220V整流不經(jīng)過濾波的脈動直流電壓；開關(guān)器件的電壓不超過輸出電壓值;容 易驅(qū)動等特殊優(yōu)點，因此其應用最為廣泛）。

此電路的主要功能是用不經(jīng)過濾波的脈動直流電壓作為+B供電，產(chǎn)生穩(wěn)定的+380V電壓輸出作為其它電路的+B供電電源。并且該PFC電路還要產(chǎn)生 其它電路的VCC（18V）供電（圖2.29中L2繞組、VD813、VD814、C811、C812組成的倍壓電路輸出18V的VCC電壓)。

L811儲能電感上的L1繞組是N811激勵集成電路的過零檢測取樣繞組，過零取樣信號加到N811的zcd端，控制開關(guān)管V811工作在斷續(xù)導通模式工作狀態(tài)。

圖2.9

在圖2.9中由L811、V811、VD812組成一個并聯(lián)型的開關(guān)電源，此并聯(lián)型的開關(guān)電源供電是由輸入電路的整流橋堆VB801供電，VB801整流后的電壓是不經(jīng)過濾波的脈動直流電壓，波形像“饅頭”狀，俗稱“饅頭波”直接作為這個并聯(lián)開關(guān)電源的+B供電。

PFC部分的并聯(lián)型開關(guān)電源的工作原理如圖2.10、圖2.11所示；

當開關(guān)管V811閉合，+B電流經(jīng)過L811、V811流通，圖2.10所示；此時由于L811內(nèi)部的自感電勢UL方向為左正右負，和+B是反反 向，它對抗+B電勢引起的L811內(nèi)部電流的上升，這樣流經(jīng)L811、V811的電流只能緩慢的逐步上升，并且以磁能的形式存儲在L811內(nèi)部，電流在 L811內(nèi)部的流通使磁能得以保存。

圖2.10

當開關(guān)V811斷開時；經(jīng)流通L811、V811的電流被切斷，圖2.11所示；此時L811內(nèi)部保存的磁能無法繼續(xù)保存，則轉(zhuǎn)換為自感電勢 UL(能量守恒定律)其方向為；左負右正，這個左負右正的自感電勢和+B是同方向，則 +B電壓加上UL電壓經(jīng)VD812整流并經(jīng)C810濾波后輸出，由于220V整流后的峰值為310V,L811產(chǎn)生的自感電勢UL的峰值為70V所 以；VD812的整流輸出為310V+70V=380V。這個輸出的+380V就是PFC電路的標準輸出（在國內(nèi)外各種電視機的中PFC電路輸出都 是+380V）不同原理圖上是標注的輸出電壓的符號并不相同，一般為；“B+PFC”、“PFC輸出”、“+380V”等，含義一樣。如測量此電壓為 310V則這個PFC的并聯(lián)開關(guān)電源就沒有工作，沒有UL產(chǎn)生；只有饅頭波的峰值經(jīng)過VD812經(jīng)C810濾波輸出。

圖2.11

PFC激勵電路：

上面介紹了PFC開關(guān)電源的儲能元件L811、開關(guān)元件V811、整流元件VD812的工作原理。正常工作開關(guān)管V811還必須有專門的激勵電路， 開關(guān)管V811的激勵是由一塊專門設計的PFC激勵集成電路完成的，圖2.9中N811 NCP33262就是開關(guān)管V811的激勵集成電路。

本機的PFC激勵采用安森美公司生產(chǎn)的NCP33262專用集成控制芯片，并使其工作于斷續(xù)導通模式（DCM)，同類產(chǎn)品還有美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC33262專用集成控制芯片可以采用。圖2.12是外形及引腳排列。

圖2.12

引腳功能介紹：

引腳 符號 功能

1 VFB 穩(wěn)壓控制電壓反饋輸入端。

2 COMP 內(nèi)部誤差放大器負載，外接時間常數(shù)補償電路。

3 MULTI 輸入脈動電壓波形（饅頭波）取樣輸入端。

4 CS 過流保護檢測輸入端。

5 ZCD 過零檢測輸入端。

6 GND 接地。

7 DRI 激勵輸出端。

8 VCC VCC供電端。

圖2.13是PFC電路的等效電路圖。

N811 NCP33262內(nèi)部框圖。

圖2.13

圖2.14所示是PFC部分的等效電路

圖中N811是激勵控制集成電路，7腳是PFC激勵輸出,經(jīng)過灌流電路限流電阻R818和放電二極管VD815連接于開關(guān)MOS管V811的柵極。 V811的源極經(jīng)過0.1歐姆取樣電阻接地，電阻上的壓降大小反映了流過V811電流的大小，V811上面的壓降作為V811過流取樣信號輸入到N811 的過流保護檢測輸入端N811的4腳，當出現(xiàn)負載電流過大時；R820上的壓降上升，此電壓進入N811的4腳，經(jīng)過和閾值電壓進行比較，以便在出現(xiàn)負載 過重時；7腳關(guān)閉激勵輸出。

圖2.14

N811的1腳是PFC輸出電壓的穩(wěn)壓控制端，外接取樣電阻R823（實際電路是R823、R824、R825、R826、R830組成的分壓取樣電路）N811的作用相同于普通開關(guān)電源的FB端子。

N811的2腳是內(nèi)部穩(wěn)壓控制運算放大器的輸出負載端，2腳外接由C819、R827、C820組成的低通濾波器電路，改變此低通濾波器的時間常數(shù)，可以改變穩(wěn)壓控制的反映速度及平均度。

該PFC電路工作在DCM模式，也就是開關(guān)管V811工作在斷續(xù)導通模式，當輸入的饅頭波的振幅為零時；開關(guān)管截止停止工作，當輸入的饅頭波幅度大時；開關(guān)管工作頻率高，當輸入的饅頭波幅度小時；開關(guān)管工作頻率低。

N811的5腳是過零點檢測取樣信號輸入端，此信號就是控制開關(guān)管停止工作的取樣信號。

接在L811的次級L1上，因而檢測到的是電感電流，即外電源流入L811的電流。當電感電流為零時，ZCD的輸出翻轉(zhuǎn)，將內(nèi)部的RS觸發(fā)器置 “1”，7腳輸出高電平，使V811導通。外電源通過橋式整流，使變壓器一次側(cè)和V811導通，電流流過變壓器一次側(cè)，將電能儲存于電感中。當電感電流增 大到一定值時，V811又關(guān)斷，這也是通過RS觸發(fā)器進行控制的。

PFC開關(guān)電源輸出的380V經(jīng)過取樣電阻R811（實際電路是R811、R812、R813、R814分壓取樣）進入N811的1腳穩(wěn)壓控制輸入 端；此輸入端內(nèi)部接一個運算放大器（Error Amp），根據(jù)1腳輸入電壓的變化，控制輸出電壓基本穩(wěn)定在+380V。N811的2腳是連接于1腳內(nèi)部運算放大器的輸出端 圖2.13所示。

N811的3腳是電源整流橋堆VB801輸出波形取樣輸入端,此輸入的信號為交流波形整流后的脈動直流電壓（饅頭波形），由于DCM模式的PFC電 路，開關(guān)管的開關(guān)頻率隨輸入饅頭波的幅度變化而變化，N811的3腳則提供一個波形的基準，如果3腳沒有波形輸入，則PFC電路則不工作。

開機瞬間浪涌電流保護控制；

VD811的作用；

每次在開機電源開關(guān)接通的瞬間；此時，加到電感L811上的可以是交流正弦波的任意瞬時值，圖2.15所示；如果是在正弦波的過零點附近，圖A所示 (Vsinωst)，那么在電感L811上電流的增長將是比較緩慢，其L811上的自感電勢也比較低。如果在電源開關(guān)接通的瞬間是在正弦波的最大值峰點附 近；B圖所示（Vcosωst），那么給電感所加的是一個突變的電壓，通過L811、VD812并形成較大的電流對C810充電，瞬間電流值較大，會引起 電感上產(chǎn)生極大的自感電勢，該電勢會大于所加電壓的幾倍，并對后面的電容充電，輕則引起輸入電路的保險絲熔斷，重則引起濾波電容及斬波管擊穿。設置 VD811后，圖2.16所示；在接通電源的瞬間，由VD811首先導通并對C810充電，使流過L811的電流大大減小，產(chǎn)生的自感電勢也要小得多，對 濾波電容和開關(guān)管的危害及保險絲的熔斷可能要小得多（在開機正常工作時，由于VD811右面為B+PFC，電壓比左面高，VD811呈反偏截止狀態(tài)）。

圖A 圖B

圖2.15

圖2.16

VCC倍壓整流電路：

此PFC開關(guān)電源不同于以前的PFC開關(guān)電源；只輸出+380V的電壓，它還要向LLC開關(guān)電源提供18V的啟動工作電壓VCC，圖2.17所示；在圖2.17中L811上面增加一個L2繞組，

圖2.17

L2繞組的感生電壓經(jīng)過VD814、VD813、C811、C812組成的倍壓整流輸出18V的VCC供電。

圖2.18及是其倍壓整流電路的等效電路，圖中的U為L2的感生電壓。

倍壓整流電路工作原理：

圖2.18

當L811的L2感生電壓U為T1時間；圖2.19所示，L2電壓為 上正下負 ；此時電流經(jīng)過L2、VD813流通并對C811充電，C811上面的充電電壓UC811電壓幅度為 U （此時VD814反偏截止）

圖2.19

當L811的L2感生電壓U為T2時間；圖2.20所示，L2電壓為 上負下正 ；此時電流經(jīng)過L2、VD814流通并對C812充電，C812上面的充電電壓UC812電壓幅度為 U （此時VD813反偏截止）。

結(jié)果整流電路的輸出電壓是；C811和C812兩個電容器上面的電壓疊加即為：UC811+UC812=2U。

圖2.20

PFC電路的啟動：

此PFC電路的啟動方式也不同于前期的PFC電路，PFC激勵集成電路的VCC供電是依靠自身的倍壓整流輸出18V供電。那么在開機的瞬間PFC電 路啟動工作時是沒有VCC 18V電壓提供的，此時的啟動供電是依靠300V的饅頭波經(jīng)過R810、R815對C814充電，當充電電壓達到14V以上時，C814電容器上面的電壓 經(jīng)過、R828對PFC激勵集成電路N811的VCC供電8腳；瞬時提供一個較大的電流（>20MA）啟動內(nèi)部的振蕩激勵電路，在經(jīng)過L811、 V811由L2輸出；經(jīng)過倍壓整流后供電。

由于R810、R815的阻值較大（100K）只能提供約5MA的電流，N811的8腳所需的20MA電流完全依靠以C814的放電獲得，所以C814的容量大小對PFC電路能否正常啟動十分重要。

DC～DC降壓開關(guān)電源：

現(xiàn)代的平板電視大量的運用大規(guī)模數(shù)字集成電路；數(shù)字集成電路的供電特點是；低壓大電流，一般采用5V、3.3V、1.8V甚至更低至1.2V以下供 電。雖然供電低壓降低了，但是供電的功率并不降低，也就是供電的電流大大的上升了。開關(guān)電源的輸出（一般為12V）對這種低壓供電需經(jīng)過降壓電路降壓后； 再向數(shù)字電路提供。前期傳統(tǒng)的降壓方式一般采用阻性降壓器件供電，例如7805等降壓元件，使用非常方便。但是這種阻性的降壓器件把所降的低壓變成熱量消 耗掉了，特別是在大電流供電的情況下；電源消耗加大、熱量上升、導致故障率上升。所以目前的平板電視的數(shù)字電路的低壓供電都采用低壓降壓型的開關(guān)電源供 電，也稱為：DC～DC降壓開關(guān)電源。

圖2.21

本機采用的降壓型DC～DC降壓開關(guān)電源不同于前期的DC～DC降壓開關(guān)電源。前期普片采用的DC～DC降壓開關(guān)電源，是屬于一塊模塊就完成了，本 機的DC～DC降壓開關(guān)電源采用了激勵振蕩和開關(guān)控制由兩塊模塊來完成，此種方式的好處是，可以變通的應用到各種不同的電流需求電路中，只要變化開關(guān)模塊 就可以適應不同的電壓及功率需求。

圖2.21所示，就是本機的DC～DC降壓開關(guān)電源原理圖。

圖中；N904 NCP1579 是激勵集成電路，V905是功率開關(guān)模塊（內(nèi)含兩只N溝道的MOS開關(guān)管），L902是開關(guān)電源的儲能電感，圖2.22清楚的顯示了N906和V905及電路的組合結(jié)構(gòu)。

圖2.22

圖2.22中 N904是開關(guān)電源的振蕩激勵集成電路，2腳和4腳輸出相位反相的激勵控制信號，加到功率開關(guān)模塊V905的Q1和Q2的柵極，促使Q1、Q2輪流導通。 12V電壓經(jīng)過Q1、Q2輪流導通；向負載供電，L902是能量存儲元件。N904的6腳是穩(wěn)壓控制腳，連接于5V輸出端。根據(jù)輸出電壓的變化改變2腳和 4腳輸出信號的占空比。

DC～DC降壓開關(guān)電源工作原理：

圖2.23

圖2.23所示；是輸出等效電路；

工作原理如下：

在T1時間；激勵集成電路的2腳輸出為正；4腳輸出為負時；圖2.24所示；Q1導通Q2斷開；12V電壓經(jīng)過Q1、L902流通，對負載供電，流 過L902的電流逐步上升；輸出電壓即逐步上升至5V,此時；L902流過的電流產(chǎn)生的自感電勢方向為左正右負，并以磁能的形式存儲。當輸出電壓達到5V 時，輸出經(jīng)過取樣反饋進入N904的6腳，控制激勵輸出信號相位反轉(zhuǎn)；進入T2時間。圖2.25所示：

圖2.24

在T2時間；激勵集成電路的4腳輸出為正；2腳輸出為負時；圖2.25所示；Q1斷開Q2導通；L902的自感電勢方向為左負右正，此自感電勢經(jīng)過 負載及Q2流通，繼續(xù)對負載供電，L902逐步釋放存儲的能量，當輸出電壓低于5V時，輸出經(jīng)過取樣反饋進入N904的6腳，控制激勵輸出信號相位反轉(zhuǎn)； 進入T3時間。

圖2.25

圖2.22電路中的VD907、C913為改變Q1激勵信號直流電平的自舉升壓二極管和自舉升壓電容。

主開關(guān)電源部分：

液晶電視機的主要供電；24V/8A背光板供電，12V/2A信號處理電路供電，18V/2A伴音功放供電；一個LLC開關(guān)電源提供，其組成是由 N831 NCP1396振蕩激勵集成電路和V832、V833組成的單端功率輸出開關(guān)電路及輸出開關(guān)變壓器T831、輸出整流電路組成。圖2.26所示，是此部分 的電路原理圖。電路具有穩(wěn)壓控制、輸出過壓保護、供電380V欠壓保護，及輸出短路保護。

此電路應用的是半橋諧振單電感加單電容（LLC）拓撲結(jié)構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)具有一系列的優(yōu)勢，能夠提升能效、降低電磁干擾（EMI）信號，并且提供更 好的磁利用。在這種架構(gòu)中，NCP1396用于實現(xiàn)半橋諧振LLC轉(zhuǎn)換器的最有效控制方案。NCP1396是安森美半導體推出的一款內(nèi)置上橋端與下橋端 MOSFET驅(qū)動電路的高性能諧振模式控制器（利用自舉升壓改變上橋電路的直流份量）。

NCP1396可以外部設定最低開關(guān)頻率且精度高，通過專有高電壓技術(shù)支持，這款控制器應用在能夠接受高達600 V本體電壓半橋式應用的自舉MOSFET 驅(qū)動電路上。同時確保開關(guān)管在有負載情況下的零電壓轉(zhuǎn)換（ZVS），提升了開關(guān)輸出的效率及大大降低開關(guān)管的損壞率。

圖2.26

NCP1396是16腳雙列封裝；引腳的功能如下：

1 CSS 軟啟動控制 外接軟啟動控制電容

2 Fmax 最大頻偏限制

3 Ctimer 振蕩定時電容

4 RT 振蕩定時電阻

5 BO 輸入欠壓保護

6 FB 穩(wěn)壓控制

7 DT 間歇時間設定

8 FF 保護控制輸入

9 SF 延遲保護控制輸入

10 GND 地

11 Mlower 激勵輸出，下功率輸出管

12 VCC 集成電路供電

13 空

14 HB 上功率管 信號零電位端

15 Mupper 激勵輸出，上功率輸出管

16 Vboot 上功率激勵電路供電端（自舉升壓端）

LLC諧振型開關(guān)電源的原理及基本電路；

所謂LLC諧振型開關(guān)電源是指，開關(guān)電源的功率輸出電路是一個諧振電路，在正常工作是；其諧振電路的諧振頻率就是激勵振蕩電路的振蕩頻率，這樣就能保證開關(guān)電源有最大的功率輸出。

圖2.27所示， 就是此LLC開關(guān)電源的等效電路，圖中開關(guān)變壓器T831的初級L和電容器C842組成一個串聯(lián)諧振電路，此串聯(lián)諧振電路連接于功率輸出管V832、V833的輸出端A。

圖2.27

電路所以稱為LLC開關(guān)電源是因為，早期的此類開關(guān)電源的電感L是由兩只電感組成，一只電感L主要參與諧振，一只電感L主要參與能量存儲及輸出，另 有一只電容器C是串聯(lián)的諧振電容，故稱為：LLC諧振型開關(guān)電源。在圖2.27的電路中，已經(jīng)演變?yōu)橛靡恢浑姼蠰代替兩只電感，既起到諧振的作用又起到能 量存儲及輸出的作用。在整個的開關(guān)電源電路中，我們可以把振蕩部分N831和功率輸出部分看成為一個“它激型的振蕩器”。一般的開關(guān)電源的開關(guān)管工作在 “開關(guān)”狀態(tài)，輸出也是方形波。

而根據(jù)振蕩器特性的理論:振蕩器是輸出取決于負載，如果負載是諧振電路，那么輸出必定是正弦波（條件是諧振電路必須和輸出頻率產(chǎn)生諧振）。在這個電路中設計成基本上L和C842的諧振頻率約等于N831的振蕩頻率。

這種LLC諧振型的開關(guān)電源到底有什么好處呢？

1 由于輸出是正弦波，就沒有一般開關(guān)電源的自感電勢脈沖，也就沒有電磁干擾EMI的弊病。

2 由于沒有自感電勢的脈沖開關(guān)管可以選用低電壓（Uds）的MOS管，低電壓開關(guān)管具有更低的飽和壓降，有利于進一步的提升電路的效率。

3 由于輸出是正弦波，確保開關(guān)管在有負載情況下的零電壓轉(zhuǎn)換（ZVS），也就是開關(guān)管在由導通轉(zhuǎn)換到截止、由截止轉(zhuǎn)換到導通，均在正弦波的過零點處進行，大大的提升了開關(guān)輸出的效率及大大降低開關(guān)管的損壞率。

LLC開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制：

一般的開關(guān)電源，其穩(wěn)壓控制是控制開關(guān)管導通的時間；即稱為：PWM控制方式。而LLC開關(guān)電源，輸出在正弦波狀態(tài)，正弦波的正負半周是對稱的，也 就不存在控制開關(guān)管導通的時間問題。LLC開關(guān)電源是控制頻率來達到控制輸出電壓的目的，即是控制振蕩器的振蕩頻率和輸出諧振電路的頻偏大小達到控制輸出 電壓的目的。

在LLC開關(guān)電源的輸出電路中；L和C842組成了串聯(lián)諧振電路，在諧振時電感的感抗等于電容的容抗，電容上的壓降則等于電感上的壓降，兩個壓降的 相位反相180度。相互抵消；此時理論的總阻抗等于零，電路的電流達到最大值，也就是在諧振時電路具有最大的功率輸出，當負載阻值不變時，則諧振是具有最 高的電壓輸出。

但是在功率進行輸出時，隨著負載電流的變化，流過電感L的電流也不斷變化，電流的變化影響了，電感L的飽和程度，就是當負載電流發(fā)生變化時，電感L 的電感量也隨之變化。電感量的變化；引起了L和C842組成的諧振電路諧振頻率的變化，諧振頻率的變化又會引起失諧，影響輸出能量的傳遞。 LLC諧振型開關(guān)電源就是利用這一特點，適當?shù)倪x取振蕩頻率和諧振電路諧振頻率一個適當?shù)念l偏值，當輸出負載變化引起電壓波動時，諧振頻率的變化使能量的 傳遞也在變化，正好彌補了因輸出電壓變化引起的電壓變化。

圖2.28

圖2.28中顯示是L和C842組成的一個能量傳遞的曲線。

圖中 小f所示是L和C842組成的諧振電路的諧振點。大F是振蕩頻率?？梢钥闯鲋C振電路的諧振點和振蕩器的頻率不在一個頻率點上。存在一個頻偏，并且諧振電路 的諧振頻率低于振蕩頻率。從圖2.28的曲線可以看出。諧振電路的頻率要是增高，小f就靠近大F輸出的功率就增加（輸出的電壓就提高），反之輸出功率就下 降（輸出電壓就降低）。

下面我們來分析一下；

當負載加重是輸出電壓下降，并且流過L的電流增大，L的電流增加促使L的電感量下降，L的電感量下降又促使L和C842組成的諧振頻率上升，L和C842組成的諧振頻率的上升使小f向右靠攏了大F，從而是輸出功率提升，即提高了輸出電壓。

反之如果負載減輕，輸出電壓上升，流過L的電流減少，L的電流減少促使L的電感量上升，L的電感量上升又促使L和C842組成的諧振頻率下降，L和C842組成的諧振頻率的下降使小f向左移動拉大了和大F的距離，從而是使出功率下降，即降低了輸出電壓。

LLC開關(guān)電源的保護電路；

N831 NCP1396有兩個保護控制引腳，8腳（FF）及9腳(SF),這兩只腳有不同的控制功能，

8腳符號為:FF(Fast Fault)稱為：快速保護控制端，當故障反饋電壓達到設定的閾值，電路立即進入保護狀態(tài)。

9腳符號為:SF(Slow Fault)稱為：延遲保護控制端，當故障反饋電壓達到設定的閾值，電路內(nèi)部啟動計數(shù)器，延遲一定時間后進入保護狀態(tài)。（筆者估計此芯片是為專為背光板激勵控制設計的集成電路）。

功率輸出電路過壓保護：當功率輸出電路輸出的正弦波幅度超過規(guī)定值時電路進入保護狀態(tài)。

輸出過壓保護；當輸出電壓出現(xiàn)大幅度變化時；控制電路進入保護狀態(tài)。

1 功率輸出電路過壓保護電路由C841、R850、R851、VD835、VD834、R852、R853、C840、N832、VZ832、R845、 V831、R846等組成。其中C841、R851、R850、VD834、VD835、C840組成半波倍壓整流電路,圖2.29所示。當功率放大電路 出現(xiàn)異常電壓升高時；倍壓整流電路輸出電壓也升高，該電壓加到比較電路N832 TL431的控制端，N832電流增大輸出端電壓下降，并引起V831導通，V831的導通把VCC電壓經(jīng)過R844、V831加到N831的9腳，并經(jīng) 過VD832、R840加到N831的8腳這兩腳的電壓上升，內(nèi)部的激勵電路被關(guān)閉，輸出電路停止工作。

圖2.29

半波倍壓整流電路工作原理：

在T1時間；圖2.30所示；幅度為:U的正弦波負半周加到C842、VD835，VD835導通并對C842

圖2.30

充電，C842上面的充電為左正右負；電壓幅度為；U 。在T2時間圖2.31所示；:U的正弦波正半周加到C842上面和C842上面的充電電壓U疊加經(jīng)過VD835導通，輸出電壓幅度為

2U,經(jīng)過C840濾波后加到N832的控制端,經(jīng)過在N832內(nèi)部的比較控制后控制V831導通并經(jīng)過VD832同時加到N831的8腳及9腳，實施控制。

圖2.31

LLC開關(guān)電源 N+N溝道功率放大電路自舉升壓電路詳細分析：

本開關(guān)電源采用了N+N溝道單端功率放大電路作為功率輸出級，具有電路簡單、波形失真小、效率高的特點，也是LLC開關(guān)電源可以采用的最基本電路。 但是此電路的一個比較難以解決的問題是；上橋開關(guān)管V832和下橋開關(guān)管的激勵信號的直流電平相差達到380V電壓之高；激勵信號也必須是兩路相位反相、 幅度相同、有各自適合的直流份量的激勵信號來推到此N+N功率輸出電路工作。一般的N+P互補單端功率輸出電路的單信號激勵方法，在此處是不能用了。對于 兩路反相激勵信號的獲得，比較容易，只要激勵集成電路設計有兩路幅度相同、相位反相的信號輸出就可以了，而兩路激勵信號高達380的電位差是比較難以解決 的，而且此電位差還要隨開關(guān)管的工作狀態(tài)不斷的變化。

這種N+N溝道功率放大電路的激勵信號的直流份量的獲取一般采用了“自舉升壓電路”來完成。在圖2.27中，集成電路N831的16腳是上橋開關(guān)管 激勵電路的VCC供電端（Vboot）,在電路中他并沒有直接接15V的VCC供電，而是經(jīng)過二極管VD831再連接于15V VCC供電端，16腳另接一只電容器C836到上橋開關(guān)管的源極（功率輸出端），此二極管VD831稱為自舉升壓二極管；此電容器C836稱為自舉升壓電 容。圖2.32所示

圖2.32

圖 2.32 N+N溝道功率放大電路的基本工作條件之一就是N831的16腳電壓必須隨著上橋開關(guān)管V832的工作；在15V和395V之間浮動，才能保證整個功率輸 出電路的正常工作，這個浮動就是由VD831和C836組成的自舉升壓電路來完成的，下面對圖2.32自舉升壓電路的工作原理進行分析。

自舉升壓原理分析：圖2.33所示

1、當負激勵信號加到上橋開關(guān)管灌流電路Q1、Q2；正激勵信號加到下橋開關(guān)管灌流電路Q3、Q4時；N831的15腳Mupper輸出負激勵信號 控制V832截止，N831的11腳Mlower輸出正激勵信號控制V833導通，圖2.33所示，此時功率放大器的輸出端A點等效接地，為0電 位，N831的14腳HB電壓也為0V，此時VCC電壓15V經(jīng)過VD831對C836充電；充電電壓為VCC的電壓15V上正 下負（二極管VD831的壓降忽略），此時；電容兩端就保存了一個15V的上正 下負的電壓。

2、當正激勵信號加到上橋開關(guān)管灌流電路Q1、Q2；負激勵信號加到下橋開關(guān)管灌流電路Q3、Q4時；N831的15腳Mupper輸出正激勵信號 控制V832導通，N831的11腳Mlower輸出負激勵信號控制V833截止，圖2.34所示，放大器的輸出端A點等效接+380V，電位 為+380V。此時N831的14腳HB電壓已經(jīng)由0V抬升至+380V。此時；電容器C836的負端連接在14腳（也連接于輸出端A點），所以電容器 C836的負端電位也被抬升至+380V，由于電容器C836在V832截止時間已經(jīng)充電保存了一個上正下負的+15V電壓，而此時C836的負端又被抬 升至380V，所以電容器C836正端的電壓就為 +395V（380V+15V=395V），電容器的上端（正端）又是連接在集成電路N831的16腳Vboot，集成電路N831內(nèi)部的上橋開關(guān)管灌流 電路的VCC供電端就上升為+395V，這樣就保證了功率放大電路的開關(guān)管不管是什么狀態(tài)；上橋開關(guān)管灌流電路Q1、Q1的VCC都維持在+15V供電， 在上橋開關(guān)管V832導通時，N832的16腳電壓上升至395V時，開關(guān)二極管VD831處于反偏，電流不會形成對VCC的倒灌。

前面介紹的低壓DC~DC降壓開關(guān)電源部分的自舉升壓電路（VD907、C913）的工作原理于此相同，不再贅述。

此電路的工作原理有點類似于CRT電視機場掃描電路自舉升壓電路的工作原理，可以參考。

圖2.33 圖2.34