浅谈彩电开关电源的工程设计

浅谈彩电开关电源的工程设计(一)

冯振业

(广东广州中山大学510620)

在简要阐述单管反激变换器的原理和特点的基础上，着重讨论了它在彩电中的重要应用。摘要：指出了彩色电视电源对反激变换器的特殊要求、技术难点及对策，介绍了设计实例，给出了工厂开发电视电源的全过程。关键词：彩电开关电源；反激式转换器：设计

1引言据统计，目前开关电源的拓扑形式大约有14种，每种拓扑都有其适合的应用。作为CRT彩电和显示器的一种电源，人们一直把反激变换器作为其主流形式，原因如下：1)反激变换器采用干式变压器作为耦合，可以将“热地”和“冷地”分开，为电视用户提供安全保障；2)与带干式变压器的正激变换器相比，无需将高压输出扼流圈和昂贵的续流二极管连接到次级，节省了空间，降低了成本；3)次级绕组可以多绕组输出，其主绕组可以轻松输出数百伏DC，具有良好的输入电压和负载变化调整率。至于每个辅助绕组，除了主绕组的负载变化调整率略低外，其余的输入电压调整率可以与主绕组相等，对于正激变换器来说是不可能的；4)通过精心设计和调整干式变压器的一次/二次匝数比和各绕组位置的布置，可以在较宽的交流85 ~ 270 V市电范围内保持反激变换器的接收图像质量，解决了电视电源的世界适用性问题；5)与其他拓扑转换器相比，仅使用单个功率晶体管作为开关是较经济的。当然，反激变换器也有其局限性，即受目前功率器件和磁芯元器件性能的限制，单管较大输出功率只能达到200W左右，但作为彩电使用就足够了，因为即使是34寸带低音炮功能的大屏幕彩电，其输出功率也在145W左右.所以考虑到性价比，现在大部分电视厂商都愿意采用这种转换器。作者从事彩电开关电源的研发工作多年。本文结合自己以往的工作经验，试着谈谈反激变换器的基本原理和工作模式，电视机对反激变换器的先特要求，以及单管反激变换器的工程设计方法和调试经验。希望对业内人士和电视维修人员有所帮助。2反激变换器原理及两种工作模式单管反激变换器电路及其工作波形如图1所示。当Q1被输入脉冲驱动导通时，流经Np绕组的一次电流将随着VDC/Lp的斜率线性上升，一次电流i1在导通时间(ton)结束时达到峰值

同时，能量储存在磁芯中

当Q1关闭时，储存在磁芯中的能量被释放到次级线圈。因为电感器中的电流不能突然改变，所以在开始关断时初级电流被转移到次级，并且次级电流的峰值是

该电流将直接对输出电容充电。经过几个周期，次级DC电压VO已经建立。此时，Q1关闭，I2将从NS流出，其值为

等式(4)表明，i2在截止期内线性下降，这反映了磁芯储能的释放。根据磁芯储能是否完全释放，可以推导出反激变换器的连续和不连续工作模式。事实上，随着输入市电电压或电视接收负载(如音量和亮度)的变化，电视电源可能会经历这两种工作模式。1)在不连续工作模式下，如果市电电压低或电视机接收的负载太重，则在Q1下一次导通之前，二次电流i2会降至零，这表明所有磁芯储能都已转移到负载上。在这之后，Q1的每一次传导，相应的初级电流i1和磁通量将从零上升。 #p#分页标题#e#

等式(7)表明：(1)如果图1中的电路工作在不连续模式，如果负载RL意外断开，管道可能会由于输出电压VO过大而烧坏，这种情况在调试过程中时有发生；(2)即使图1工作正常，其输出电压VO也会随着输入电压VDC和负载RL的变化而变化，这是极不稳定的。为了获得稳定的输出电压，需要增加一个如图3所示的反馈稳压电路，由输出电压采样分压器、EA误差放大器和DC电压控制的可变宽度脉冲发生器组成。从等式(7)可以看出，该反馈电路必须能够确保当VDC或RL升高时墨粉降低，或者当VDC或RL降低时墨粉升高。

功率管Q1承受的较大电压应力计算：在Q1截止期间，由于流过NS的二次电流i2，NS上产生的电压幅值约为输出电压VO(忽略二极管正向压降和引线损耗)，反映了一次绕组NP上产生的感应电动势VNP:

在实际应用中，Q1承受的较大电压应力不仅限于VDSmax，还包括干式变压器漏电感引起的附加电压尖峰(估计约为0.3VDC)。选择双极管时，应注意上述两者之和应比所选管的额定值VCEO小30%，以便有足够的安全裕度。2)在连续运行模式下，如果市电电压上升或接收负载变轻，则当Q1下一次接通时，次级电流i2不会下降到零，并且磁芯仍然包含一部分存储的能量，该部分能量将被反射到初级，从而在之后每次Q1接通时，相应的初级电流i1和磁通量不会从零上升，而是从恒定值上升。这种工作状态称为连续模式，其波形如图4所示。

需要指出的是，根据磁通复位原理，在连续模式下会有一个磁通平衡点o，在o的基础上，开启时磁通增加1等于关闭时磁通减少2，所以有

等式(10)表明，如果图1的电路工作在连续模式，输出电压VO仅取决于匝数比NS/NP、时间比ton/toff和输入DC电压VDC，而与负载RL无关。同样，实际电源应该如图3所示

样加入反馈电路，那么由式(10)可知，这个电路的作用应该是当输入直流电压VDC升高时，让ton减少，或者当VDC减少时，让ton升高，以便保持输出电压VO不变。如果将式(8)代入式(10)，则有

3）实例&

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