海信RSAG7.820.4162电源板电路原理分析

前言：海信LED液晶电视RSAG7.820.4162型电源板，是海信公司专为 LED 彩电开发采用的电源板，集成电路采用 FAN7930＋TNY175＋FAN7612S 组成方案，输出 5VS、24V、12V、18V电压，应用于海信 LED40Kl6X3D、LED42T39AK、LED46T39D41、Lm46K01P、LED55T36GP、 LED55XT39G3D 等 LED 液晶彩电中。海信RSAG7. 820. 4162电源板实物图解如图1所示，电源板电路组成方框图如图2所示。

该电源板由三部分组成：一是以集成电路FAN7930（N830）为核心组成的PFC功率因数校正电路，将整流滤波后的市电校正后提升到＋380V，为主、副开关电源供电；二是以集成电路TNY175（N975）为核心组成的副开关电源，产生＋5VS电压和＋20V电压，＋5VS电压为主板控制系统供电；三是以集成电路FAN7612S（N831）为核心组成的主开关电源，产生＋24V、＋18V、＋12V电压，为主板和背光灯板供电。

（1）抗干扰和市电整流滤波电路
海信RSAG7. 820. 4162电源板抗干扰电路、市电整流滤波电路如图6-3所示。下面是电源板的输出连接器。

①抗干扰电路抗干扰和市电整流滤波电路：利用电感线圈L801、L802和电容器0804、C805组成的共模抑制电路，滤除电源和电网产生的对称干扰信号；C801、C803是差模抑制电容，滤除电源和电网产生的非对称干扰信号。一是滤除市电电网干扰信号；二是防止开关电源产生的干扰信号窜入电网。
RT801为负温度系数的热敏电阻，限制开机瞬间的充电电流；RV801为压敏电阻，市电电压过高时击穿，烧断保险丝F801断电保护；R801～ R803是C801、C803的泄放电阻，关机后泄放掉C801、C803的高压电荷。 ②市电整流滤波电路滤除干扰脉冲后的市电，一路通过全桥VB801整流、电容C808滤波后，因滤波电容C808容量小，产生100 Hz脉动300V电压，送到PFC电路；另一路送往副电源，整流、降压后获取市电取样电压，送到副电源厚膜电路的市电检测端。

（2）副电源电路
海信RSAG7. 820. 4162电源板中的副电源如图4所示。副开关电源由厚膜电路TNY175（N975）、变压器T803、稳压控制电路N903、光电耦合器N902为核心组成。通电后首先工作，为整机控制系统提供5VS电压，同时产生＋20V电压，经开关机电路控制后，为PFC驱动电路N830和主电源驱动电路N831提供VCC工作电压。

①TNY175简介TNY175是小型开关电源厚膜电路，内部电路方框图如图5所示，内含振荡驱动电路和MOSFET开关管，应用于电源适配器时，230VAC供电时输出功率为8.5W， 85～265VAC供电时输出功率6W；应用于开放电源时，230VAC供电时输出功率为15W， 85～265VAC供电时输出功率11. 5W。TNY175的引脚功能和参考数据见表1。

②启动供电过程整流滤波后的100Hz脉动300V电压送往PFC功率因数校正电路，经VD811向PFC滤波电容C822、C824充电，·待机状态产生＋300V的直流PFC电压，为副电源供电。该电压通过变压器T803的1-3绕组加到厚膜电路N975的4脚，进入集成块N975内部电路后分为两路：一路加到内部MOSFET开关管的D极；另一路经集成块N975内部的恒流源充电电路向2脚外部的C907充电，当充电电压达到设定值时，内部振荡电路启动，产生振荡脉冲信号，内部MOSFET开关管工作于开关状态，在T803的1-3绕组中将有电流通过， 产生感应电压。T803的5-4绕组产生的感应电压经R915限流、VD903整流、C907滤波后分为两路：一路经R910
加到N975的2脚，作为反馈电压，对振荡器进行调整；另一路送到开关机控制电路V903的。极，经V903控制后，为PFC驱动电路N830和主电源驱动电路N831提供VCC供电。T803的6-10绕组上将产生感应的电压，通过VD905整流及C914、L904、C915滤波得到5VS电压，通过接口电路送往信号处理板上控制系统电路，为控制系统供电。T803的1-3初级绕组并联的VD902、C902、R909组成尖峰吸收回路，保护N975内部的MOSFET开关管。

③稳压控制电路稳压控制电路由三端精密稳压器N903（TL431）和光电耦合器N902组成，经R924、R926从开关电源输出端＋5VS分压取样，对开关电源初级N975的1脚内部电路的脉冲占空比进行调整，达到稳压的目的。当＋5VS电压升高时，经电阻R922加到光耦N902的1脚的电压同样也升高。同时，5VS电压经取样电阻R924、R926分压加到N903的R端，N903的K端电压下降，流过N902的2脚的电流变大，N902内部三极管的导通增强，N975的1脚电压下降，N975内部的控制电路控制MOSFET管提前截止，从而使输出电压下降，达到稳压的作用。

④市电过低保护电路R924、R926如图6-4的左侧所示，由V901、V902为核心组成。AC220V市电经VD904整流、C901滤波产生直流电压，再经R911～R913与R901分压，产生市电电压取样电压，经VD906、R916送到检测电路V901的b极。
市电电压正常时，V901导通，V902截止，对副电源厚膜电路N975的1脚电压不产生影响，副电源正常工作；当市电电压过低时，V901截止，V902导通，将N975的1脚电压拉低，N975的1脚内部保护电路启动，副电源停止工作。 ⑤过压保护电路 N975的2脚供电端设有电压检测电路，当副电源输出电压过高时，辅助绕组输出的＋20V电压也会随之升高，通过R910加到N975的2脚电压随之升高，电流增大，当2脚的电流大于5mA时，芯片锁定，停止工作。 ⑥开关机控制电路开关机电路如图6-4上部所示，由V905、光耦N904（PC817B）、V903为核心构成，采用控制PFC电路N830和主开关电源驱动电路N831的VCC供电的方式。
开机时，STB控制信号为高电平时，V905导通，N904导通，V903导通，副电源产生的＋20V电压经V903输出VCC电压，首先为PFC驱动电路N830的8脚供电，如图6-6左侧所示，N830启动后，1脚的PFC反馈取样电压达到2. 24V时，从2脚输出高电平RDV电压，迫使V835导通，输出VCC-LLC电压，为主电源驱动电路N831供电，主电源启动工作。

遥控关机时，STB控制信号为低电平时，V905截止，N904截止，V903截止，切断 VCC供电，PFC电路和主电源停止工作，整机进入等待状态。

（3）PFC功率因数校正电路

海信RSAG7. 820. 4162电源板中的有源功率因数校正电路如图6-6所示，由驱动电路FAN7930（N830）和大功率MOSFET开关管V810、V811、储能电感L811、整流二极管VD812、滤波电容0822、C824为核心，组成并联型PFC功率因数校正电路。 ①FAN7930简介FAN7930C是飞兆半导体公司推出的有源PFC控制器，使用电压模式PWM，通过比较内部斜坡信号的电压和误差放大器的输出电压，获得MOSFET开关管的关断信号。由于电压模式CRM PFC控制器不需要经整流的AC线路电压信息，可省去电流模式CRM PFC控制器所需的输入电压检测网络，从而节省功率。该电路提供了软启动和无过冲功能，能够降低启动时的电压和电流应力，并可去除由多余的过压保护
OVP触发所产生的噪声。其内部电路方框图如图7所示，内含振荡器、比较器、激励输出电路和保护检测电路，和其他PFC电路不同的是设有PFC就绪引脚RDY，当PFC电路工作电压正常时，输出高电平触发电压，用于触发和控制下一级电路（一般为主电源）启动工作。FAN7930引脚功能和维修数据见表2。

②启动校正过程AC220V市电整流滤波后产生的100H：脉动电压经储能电感L811、均流电感L803、L804送到PFC功率因数校正电路V810、V811的D极；二次开机后，开关机控制电路送来的12V的VCC电压，加到N830的8脚，为其提供工作电压，N830启动工作，产生锯齿波脉冲电压，经内部电路处理后，从7脚输出激励脉冲，经过VD813、R813、R812及VD815、R819、R818组成的灌流电路，驱动开关管V810、V811工作于开关状态，R811、R817为泄流电阻，为关机后的G极电容储存的电荷提供泄放回路。
当N830的7脚输出高电平时，V810、V811饱和导通，市电电压由整流后的300V电压经电感L811、均流电感L803、L804、MOSFET开关管V810、V811的D-S极、R820、R821到地，形成回路，在储能电感L811两端形成左正右负的感应电压；当N830的7脚输出低电平时，灌流电路VD813、R813、R812及VD815、R819、R818迅速将开关管V810、V811的G极电压拉低，V810、V811截止，300V电压经电感L811、VD812、C822、C824到地，对C822、C824充电，同时，流过L811电流呈减小趋势，电感两端必然产生左负、右正的感应电压。这一感应电压与300V电压的直流分量叠加，在滤波电容C822、C824正端形成380V左右的PFC直流电压，不但提高了电源利用电网的效率，而且使得流过L811的电流波形和输入电压的波形趋于一致，从而达到提高功率因数的目的。
VD811是充电二极管，当开机的瞬间向滤波电容C822、C824充电，防止通电瞬间大的电流流过储能电感L811，产生过高的感应电压对其他元件造成伤害。 ③稳压过程PFC电路输出电压的变化经R823～825与R826分压后作为取样电压由N830的1脚输入；L811的次级感应电压作为过零检测信号，经R816送到N830的5脚。上述取样和检测电压经内部比较放大后，进行对比与运算，确定输出端7脚的脉冲占空比，维持输出电压的稳定。在一定的输出功率下，当输入电压降低，N830的7脚输出的脉冲占空比变大，开关管V810、V811的导通时间延长，输出电压升高到正常值；当输入电压升高，N830的7脚输出的脉冲占空比变小，开关管V810、V811的导通时间缩短，输出电压降低到正常值。
N830的1脚同时兼顾PFC输出电压欠压、过压检测功能，1脚电压正常时在2. 5V左右，当1脚电压高于2. 67V或低于1. 64V时，芯片进入保护状态，PFC电路停止工作。 ④过流保护电路FAN7930的4脚为电流检测输入端，通过R822对MOSFET开关管V810、V811的S极电阻R820、R821两端电压进行检测。R820、R821两端的电压降反映了PFC电路电流的大小，当MOSFET开关管V810、V811电流过大， R820、R821两端的电压降随之增大，FAN7930的4脚电压超过0. 8V， PFC就会停止输出。
（4）主电源电路
海信RSAG7. 820. 4162电源板中的主电源电路如图8所示，由振荡驱动电路FAN7621S（N831）和半桥式推挽输出电路V831、V832、开关变压器T831组成半桥式LLC谐振型开关电路。谐振型变换器工作在正弦波状态下，让MOSFET开关管在零电流或零电压的情况下导 通和截止，提高转换效率，减少损耗。本电路T831的初级绕组和电容器C842组成串联谐振电路，当开关管的开关频率和谐振频率相等时，流过电路的电流达到最大值，负载恒定时输出的电压最高，功率最大。遥控开机后主电源启动工作，产生24V、12V、18V电压，为主板和背光灯电路供电。

①FAN7621S简介FAN7621 S是半桥式谐振转换器，采用SOP双列贴片式16脚封装，工作电压一0. 3～25V，最大工作电流50μA，功耗1. 13W，工作温度一40～130°C。内部电路方框图如图6-9所示，包括高端的G极驱动电路，精确电流控制振荡器，频率限制电路、软启动电路，内置保护功能。高端的G极驱动电路具有共模噪声消除能力，通过卓越的抗噪能力确保运行稳定。使用零电压开关ZVS技术，显著降低开关损耗并提高效率。固定死区时间350ns，工作频率最高可达300kHz，
通过外部LVCC为所有保护提供自动重启操作，设有过压保护OVP、过流保护OCP、异常电流保护AOCP、内部热关断保护TSD等。

FAN7621S引脚功能和维修数据见表3。

②半桥式输出电路简介电路中，R840为过流检测取样电阻；R865、R866、R868、R869为输出电压取样电阻；N833为稳压光电耦合器；N834为具有精密电压基准的稳压集成电路；R867、C849用于防止寄生振荡。
为了更好的驱动上臂MOSFET开关管，采用了自举升压电路，VD831为自举升压二极管；C836为自举升压电容。当半桥式输出电路开关管V831截止时，V832导通，N831的2脚接地，VCC-LCC通过VD831为C836充电，此时C836两端电压为VCC-LCC，当半桥式输出电路开关管V831导通，V832截止时，N831的2脚变为380V，此时C836两端电压不能突变，N831的1脚电压为VCC-LCC加上380V，满足V831推动所需。

③启动工作过程遥控开机后，PFC电路启动工作，一是输出380V的PFC电压为半桥式输出电路MOSFET开关管V831、V832供电；同时PFC驱动电路N830的2脚输出高电平 RDV电压，迫使V835导通，输出VCC-LLC电压，为主电源驱动电路N831供电，主电源启动工作。
N831从3和14脚输出相位相反的激励脉冲，通过VD803、R856、R857和VD802、R859、R860组成两路灌流电路推动V831、V832交替导通和截止，产生的脉冲电流在T831中产生感应电压。由于T831的初级绕组和电容器C842组成串联谐振电路，流过绕组的电流接近正弦波。T831次级感应电压经全桥整流电路整流、滤波后产生24V、12V、18V电压，24V电压为背光灯电路供电，12V电压为主板供电，18V电压为伴音功放电路供电。

④稳压工作过程稳压控制电路由误差放大器N834、光电耦合器N833为核心组成。当24V、12V输出端的电压偏高时，此偏高的电压经电阻取样，N834的输入电压升高，输出电压降低，N833内部发光二极管通过的电流加大，光敏三极管通过的电流加大，N831的8、6脚得到的反馈电压比正常时低，开关管的导通时间相应地变短，T831上的各感应电压会相应地降低，24V、12V输出端的电压恢复到正常值；当24V、12V输出端的电压偏低时，其稳压过程与前述相反。

⑤开关管电流检测电路由R840、R834和N831的9脚内部完成。半桥式输出电路MOSFET开关管V831、V832过流时，流过R840的电流增大，R840两端的压降增大，经R834送到N831的9脚电流检测输入端，使9脚负压更负，达到保护设定值时，内部过流保护电路启动，使N831停振，保护MOSFET开关管V831、V832的安全。 ⑥过压保护电路驱动芯片N831的12脚供电输入端，内设电压检测电路，当输入到12脚的供电电压过高，超过23V时，N831芯片内部保护电路动作。