TCL LPL32S电源高压一体板(IP板)电路分析与故障维修

TCL LPL32S型电源高压一体板的具体型号是40-LPL32S-PWD1XG或40-LPL32S-PWH1XG，如图1所示，用于32英寸液晶彩电中，所配液晶屏型号为LTA320AP07，适用机型有TCL L32M9B、L32M16、L32F11、L32M9B等。

该板将开关电源电路和逆变电路安装在-一块板上，具有结构简单、成本低等优点，电路采用l6562d+FSQ510+SG3525+单片机保护电路(P3)方案，如图2所示。

该板电路设计有别于普通的两合一板，一是主电源和逆变器振荡驱动控制电路合二为一，由一个驱动电路推动和控制，主电源输出变压器次级的感应电压不但整流滤波产生12V电压，还作为逆变器的推动脉动电压，送到升压变压器产生交流高压;二是主电源和逆变器升压电路也合二为一，采用PFC输出的+380V电压供电。
该电源板由三部分组成:一是以集成电路L6562D(UF1)为核心组成的PFC功率因数校正电路，将整流滤波后约300V的脉动直流电压升到+380V~+400V，为主开关电源和逆变器升压输出电路供电;二是以集成电路FSQ510(UB1 )为核心组成的副开关电源，其所产生+5VSB电压，为主板控制系统供电;三是以集成电路SG3525(UC1)和P3电路板(竖立安装)为核心组成的主开关电源兼逆变器电路，产生12V1T5AH电压，为主板等负载电路供电;同时产生较高的交流电压，点亮背光灯管。
提示：该电路板上的+VCC、+VC电压及TD1次级与TY1初级之间的电路为热地，检修时应注意区分，以防损坏元器件和仪表。
一、单元电路分析
1.市电输入电路

为了达到EMI(电磁兼容性)要求，故在市电输入电路中增加了CX1、CX2、CY1、CY2及R1 ~R4等防电磁干扰的元件，如图3所示。VR1为压敏电阻，其阻值在两端电压达到额定值时急剧下降并迅速导通，使之流过的电流迅速增加，从而吸收由于雷电等因素而产生的尖峰电压，从而有效地保护其他元器件不因过压而损坏;TH1为热敏电阻，且为负温度系数电阻，以吸收开机时的干扰脉冲。

2.副电源电路

该电源板待机电路采用小功率开关电源芯片FSQ510，如图4所示。

FSQ510内置700V的高反压MOSFET管、脉宽调控电路和软启动电路，具有过载、过热保护及欠压锁定(UVLO)功能，并采用先进的触发模式，以降低待机功耗。FSQ510采用7-DIP及8-DIP封装形式，其引脚功能见表1，输出功率在8W左右，可与FSD210B型芯片直接代换。AC220V市电经全桥D1整流后得到320V的直流电压VAC，再经过DB1、DB2及CB1整流滤波后，通过电阻RB1~RB3加到待机开关电源芯片UB1⑧脚，通过内部启动电路给⑤脚外接电容CB4充电，当CB4两端电压达到vCC启动电压阈值时，UB1进入正常工作状态，开关变压器TB1各绕组产生相应的感应电压，其次级绕组产生+5VSB与+VB电压，+5VSB电压为主板控制系统供电;+VB电压送往后级电路，经开/关控制及稳压后为UC1及P3电路板供电。TB1初级①-③绕组产生的感应电压经DB8、CB7整流滤波后产生vCC电压，送往开/待机控制电路。

3.开/待机控制电路

二次开机后，主板发出高电平开机信号，经RB24、RB23后送到QB4的b极，如图5所示，QB4导通，其c极为低电平，一路使光耦UB3①、②脚内的发光二极管导通，其③、④脚内的光敏三极管饱和导通，这时QB1因基极为低电平而导通，VCC供电通过QB1输出+VC电压(约+17.5V)，给PFC驱动芯片UF1供电，PFC电路启动工作;另- -路使+VB控制三极管QB3导通，输出+VB电压，一路经开/关控制电路后给UC1供电，另一路经串联稳压后得到+5VM-CU电压，给单片机供电，主电源和逆变器启动工作，为主板等负载电路提供12V供电，同时点亮背光灯，整机进人开机状态。

待机时，PS-ON信号变为低电平，开/待机控制三极管QB4，光耦UB3，三极管QB1和QB3 QB2均截止，切断+VC和+VB电压，PFC电路和主电源、逆变器均停止工作，只有副电源工作，为主板控制系统提供电源。

4. PFC电路

该板的PFC电路以电流模式PFC控制芯片L6562D为中心，如图6所示。L6562D其引脚功能与实测数据见表2。

开机后，UF1的⑧脚得到约17.5V的vCC供电后，UF1开始工作，从⑦脚输出脉冲信号，使QF1工作在开关状态。当PFC的驱动信号是高电平时，QF1导通，整流后的市电对L1进行充电，电能转化成磁能储存在L1中;当PFC的驱动信号是低电平时，QF1截止，L1中储存的磁能释放，与输人的VAC电压进行叠加，然后经D2整流、C2滤波后输出380V~400V的电压VBUS，送给主开关电源及升压电路。
5. +VB电压控制及5VMCU电压形成电路
副电源电路输出的+VB电压一路经RC5加到QC2的e极，另一路经电阻RC6、RC7到QC3的c极，如图7所示。

二次开机后，+VB电压加到QC2的e极，此时由于QC1、QC6均处于截止状态，故QC2截止，此时无法给UC1供电;当保护电路P3的P-CON端输出高电平时，QC1;QC6导通，将QC2的b极电压拉低，QC2导通， +VB电压经QC2的e、c极送到UC1的13脚和15脚，UC1启动工作。
二次开机后，+VB电压通过RC6~RC8加到QC3的b极，QC3导通，QC3的e极输出5V电压(+5VMCU)。三端精密稳压器UC3 (TL431) 与电阻RC9、RC10组成稳压电路，RC9和RC10为分压取样电阻。
当+5VMCU输出电压升高时，RC9与RC10分压所得电压升高，即UC3的R极电压升高，则UC3的K极电压下降，这将导致QC3的导通程度变浅，输出电压下降，从而使输出电压稳定。当+5VMCU输出电压下降时，其稳压过程与上述相反。
6.主电源兼逆变驱动电路
主电源兼逆变驱动电路采用美国通用半导体公司( Silicon General)生产的SG3525，见图7。SG3525是一款性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，输出驱动为推拉输出形式，驱动能力强，主要用于驱动N沟道功率MOSFET管。SG3525内部集成有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器及过流保护电路，具有频率可调(同时能限制最大占空比)，简单可靠，使用方便灵活等优点，其引脚功能及在本二合板中的实测电压见表3。

开机后，uC1的15和13脚得到+VB电压，同时保护电路P3的输出P- cON信号为高电平，加到QC5的b极，QC5饱和导通，UC1的10脚为低电平(0V)，UC1正常工作，UC1的11脚和14脚输出驱动方波，加到推动变压器TD1的初级绕组上。
若驱动灯管的高压电路工作异常，则保护电路P3输出的P_CON信号变为低电平，QC5截止UC1的10脚为高电平，UC1进人保护状态。
uC1的①脚通过电阻RC51、RC17和RC19接PT信号(来自高压输出电路)，以实现高压过压保护功能。若高压输出过高时，则PT信号电压升高，即uc1①脚电压升高，当①脚电压大于②脚电压时，⑨脚输出低电平，三极管qC4截止，这时二极管DC4导通，16脚输出的+5V基准电压通过DC4、RC51加到①脚，使得①脚电压持续高于②脚，⑨脚持续输出低电平，UC1停止驱动输出。由此可见，uC1⑨脚与外围电路组成一个故障锁定电路，当输出高压过压时，不让UC1进入间歇工作状态，而是进入停止输出锁定状态。
7. 12V电压形成电路

该二合一板的+12V电压形成与逆变驱动电路为同一电路，如图8所示。输出变压器TY1，开关管QD1、QD2，与电容CD4、CD5组成半桥驱动电路。开机后，推动变压器TD1次级输出相位相反的驱动脉冲，当QD1导通时，电流经QD1及TY1初级线圈向CD5充电;当QD1截止时，QD2导通，电流经TY1初级线圈及QD2和RD7给CD4充电。
DD1和DD2是双肖特基二极管，其作用是在开关管关断瞬间使G极更快放电，从而加快MOS管的关断。由于电容分压不是太精确，特加人分压电阻RD13~RD16，使得Z125处电压为VBUS/2，从而保证电路的稳定工作。
图8中TY1的次级绕组与升压变压器THV1 THV2的初级绕组及电容CD6、CD18组成串联谐振电路，在谐振过程中，THV1、THV2的次级绕组中产生高压，从而点亮灯管。

8.12V电压保护电路
(1)12V过流保护电路
若12V负载过流时，RD7上的电压通过RD17使QD3、QD4导通，并形成正反馈，使得QD3的c极为低电压，则二极管DD3导通，将QD2的G极电压钳位在1V左右，QD2不工作。若+VCC电压不消失，则该电路就- -直处于锁定状态，只有断电后方能重新启动。
(2)12V过压保护电路
该二合一板以模拟晶闸管QB5、QB6为核心组成12V过压保护电路，如图9所示。

当保护电路启动时，将开/关机控制信号PS-ON电平拉低，形关机控制电路动作，切断+VC和+VB电压，PFC电路和主电源、逆变器均停止工作。
当12V电压正常时，ZB5截止，QB5和QB6均处于截止状态。当12V电压超过ZB5的稳压值时，ZB5击穿后使QB5进人饱和状态，则QB6的b极电位会低于e极电位，QB6也进人饱和导通状态，12V-OVP端为低电平，进而将PS-ON信号拉低，强制电源进人待机状态。
9.背光开/关控制及灯管保护电路
该IP板围绕振荡驱动电路UC1、保护运算电路uc2(LM358)和保护电路板(P3)设有背光开/关控制及过流、过压保护电路，如图10所示。

背光开/关控制信号BL-ON由主板上的控制系统发出，经QC8倒相放大后加到P3的⑦脚。当逆变器输出电压过高、高压输出端拉弧或流过灯管电流过大时，保护电路启动，uC1停止输出激励脉冲，主电源和逆变器停止工作。
[提示]保护电脑板(P3)上的5针插座为软件升级及在线调试接口。该保护电路板上标有软件版本标签，代换时应保证板本号一致。
(1)背光开/关控制电路
不开启背光时，BL-ON信号为低电平，则QC8截止，P3的⑦脚为高电平，其⑥脚输出的PWM-OUT信号经QC7放大后加到UC1的⑥脚，UC1输出脉冲的频率约为193kHz，远大于上述高压谐振回路的谐振频率，这时虽能正常输出12V电压，但升压变压器次级绕组中产生的高压却很低(100V左右)，灯管不会点亮;当BL ON信号为高电平时，QC8导通，P3的⑦脚为低电平，P3⑥脚输出的PWM-OUT信号频率发生变化，使UC1输出脉冲的频率从193kHz左右开始大幅下降，直到升压变压器次级绕组中产生的高压能正常点亮背光灯管时为止，此时uC1输出脉冲的频率约为53kHz。
(2)灯管过流保护电路
UC2是一个运算放大器，工作在线性状态，主要是对IS电压进行放大，以实现电流反馈控制，达到恒流输出的目的。
电流互感器THV3初级绕组与灯管串联，次级产生的感应信号经DH13、CH36整流滤波后得到采样信号IS1，送到UC2的②脚，保护电路P3输出的PWM32K信号经整流滤波后送到uC2的③脚，经运算放大后从①脚输出，送给UC1的⑥脚。
UC1的⑥脚内接振荡器，外接振荡定时电阻，改变该电阻阻值即可改变振荡器的频率，从而改变其11、14脚输出的方波频率，通过后级电路即可实现输出电压幅度的改变。
当IS1小于参考值时，UC2的①脚输出电压为5V，二极管DC5截止，uC2的⑥脚仅外接电阻RC33，即振荡器定时电阻阻值为RC33的值;当IS1大于参考值时，UC2的①脚输出电压为0V，二极管DC5导通，RC24也接入U102的⑥脚电路，相当于RC33与RC24并联，即振荡器定时电阻阻值为两者并**阻值(小于RC33的阻值)，则UC1内部振荡器的工作频率上升，则逆变输出的高压下降，流过灯管的电流减小。
(3)灯管过压保护电路
该IP板共有4组背光灯输出电路，其电路结构相同，现以其中组为例进行分析，如图11所示。

VS1采样八路中最低电压，VS2采样八路中最高电压，主要用于过压保护。当有拉弧现象时， VS1变低，而VS2基本不变，两者同时送到保护电路的单片机中，单片机计算出两者差值，并与设定的参考值比较，当超过限定范围时，保护电路输出的P_CON信号由高电平变为低电平，uC1停止工作，则12V和高压均停止输出。
RH17为偏置电阻，其目的是让+VB电压加到DH9上， 为其提供偏置电流，以保证VS1有一定直流偏压输出。
[提示]1. SG3525的10脚是外部关断信号输入端，接高电平时控制器输出被禁止。该端常与保护电路相连，以实现故障保护。
2.在SG3525的15脚供电正常(14V左右)，且⑨脚10脚电压分别为高、低电平的情况下，如果14脚和11脚无波形输出，则该IC坏;如果sG3525的14脚11脚有波形输出，但开关管QD1或QD2的D、S极间无波形，则对应的MOS 管可能异常。

二、常见故障分析
故障现象1:三无，待机指示灯不亮。分析检修:先检查保险丝是否烧断，如果保险丝烧断，说明电源板存在短路现象。保险丝未断，则故障在副电源电路。
接下来测量滤波电容CB1两端的+300V电压是否正常，如果无+300V电压，查市电输人电路和整流滤波电路;有+300V电压输出，测量副电源芯片UB1的⑧脚有无启动电压，无启动电压，查⑧脚外部的启动电路RB1~RB3是否开路;查UB1的⑤脚有无vCC电压，无vCC供电，查⑤脚外部的DB6、RRB5及CB4。"如果UB1击穿，应注意检查TB1初级并联的尖峰脉冲吸收电路元件是否开路。
[提示]由于该IP板主电源和逆变器电路共用振荡驱动控制电路和输出升压电路，当递变器电路发生过压、过流、拉弧等故障时，均会引起共用振荡驱动电路中的保护电路启动，区分的方法是测量开/关机控制电路输出的+VB电压，有+VB电压输出，表明逆变器保护电路已启动;若无+VB电压输出，则表明12V过流、过压保护或开/关机控制电路有故障。
故障现象2:三无，待机指示灯亮。分析检修:此故障多为主电源故障。二次开机后，测量PS-ON是否为高电平，如果为高电平，首先测量PFC提供的+380V供电和测量UC1的15脚+VB供电。如果380V供电仅为300V，则是PFC电路未工作，检修PFC电路;如果无+VB供电，查开/关机控制电路QB4、QB3组成的+VB控制电路和QC2、QC1、QC6组成的供电控制电路。
若上述供电正常，则检查主电源UC1的11、14脚有无激励脉冲，无激励脉冲，查UC1及其外部电路元件;有激励脉冲查主电源开关管QD1、QD2及外接元件。

故障现象3:自动关机，主电源无12V电压输出。分析检修:此故障的原因应是12V电压保护电路起控，主要检查以QB5、QB6模拟晶闸管为核心的12V过压保护电路，以及以QD3为核心的12V过流保护电路。判断方法如下:在开机的瞬间，测量QB5、QD3基极电压，如果QB基极电压变为高电平(0.7V以上)，则是过压保护电路启动;如果QD3基极电压变为高电平(0.7V以上)，则是过流保护电路启动。解除过压保护的方法是将QB5基极对地短路;解除过流保护的方法是将QD3基极对地短路。
该IP板常见故障及故障原因见表4。

三、故障检修实例
例1:不开机。分析检修:仔细观察没有发现线路板有明显的烧毁痕迹，测量输人电阻和保险丝均正常，通电测试待机电压5V正常。
连接上对应型号的屏后给PS-ON、BL-ON端加上高电平，即强制电源开机。发现背光点亮后闪烁，一会儿就熄灭。仔细观察IP板上的红色发光二极管LED1的闪烁状态，发现闪烁3次后熄灭，一直这样循环。查询电源的调试说明得知:LED1闪烁3次表明电压不平衡。按着测试24V PFC电压都正常。说明问题在逆变电路。对比测试逆变输出接口的电阻，都在五百多欧姆左右，没发现异常。转向检查高压输出的取样电路，发现FT电压高，检测取样电路发现贴片电容CH20已断裂，换新后开机故障排除。
例2:开机后自动关机。分析检修:通电后测得待机电压正常，强制给PS-ON端加上高电平，测得12V电压正常;上机测试，背光点亮闪烁几次后自动关机。
单独测试12V没有问题，说明问题在背光逆变电路中。该电源12V和逆变电路的驱动信号是同一路，开机后的输出驱动波形的幅度基本一致，仅仅是频率有变化，因此怀疑是保护电路的问题。先代换保护小板后试机故障依旧，代换UC2后仍无效。测量IS1、PT、VS1、IS2等取样点的在路电阻，与手头的一块同型号的板对比没有发现异常。接下来对比测试IS1的取样电压，正常机器约为0.3V，而这块电源板的电压只有0.01V， 于是检查电流取样元件，没有发现异常，代换THV3后开机，故障排除。
例3:开机后自动关机。分析检修:通电测得待机电压正常，强制开机后12V电压正常;上机测试，背光点亮闪烁几次后自动关机。此时LED1闪烁3次，不断循环。调试说明:指示灯闪烁3次是输出电压不平衡。由于驱动逆变的是两个变压器，因此怀疑其中一路变压器异常，对比测量变压器的初级和次级电阻设有发现异常，测试输出变压器的取样保护点也没有发现异常，于是决定代换输出变压器试之，代换TVH1后开机，故障排除。
例4:不开机。分析检修:强制开机后没有12V电压输出。此时LED1闪烁12次后熄灭，不断循环。首先检查PFC的输出电压400V正常，可以排除PFC电路的问题。因为PWM电路中12V和逆变电路由同一个IC驱动的，故怀疑逆变电路异常，造成12V电路不工作，于是测量UC1的工作电压，发现UC1的15脚电压为0V。15脚的工作电压由保护板的14脚输出控制的，高电平正常，低电平关闭。测得P-CON信号为低电平。在开机瞬间测量UC1的供电和输出，可以看到瞬间有波形，这说明问题可能在主电源和逆变电路的公共电路中，检查发现QD1开路，换新后开机故障排除。
例5:不开机。分析检修:强制给PS-ON端加上高电平后，没有12V电压输出。决定先维修12V供电线路。此时观察故障检测灯闪烁12次后熄灭，不断循环。同上例检查一样，测得uC1的15脚电压为13.5V，说明保护板输出的P-CON信号正常，怀疑UC1异常，更换UC1后故障排除。
例6:开机后自动关机。分析检修:通电测试待机电压，正常，强制给PS-ON端加上高电平后12V电压正常。上机测试，开机后背光点亮，随后闪烁几下后自动关机。此时LED1闪烁6次后熄灭，不断循环。调试说明:LED1闪烁6次是拉弧保护。检查高压是否有拉弧包括高压电容是否有虚焊现象，没有发现异常。因为在以前维修中，该板高压部分的高压变压器坏得较多，于是对比测试其绕组的直流电阻，发现有一个变压器的次级电阻约为90Ω(正常值约为70Ω)，代换后试机故障排余。
例7:背光不亮。分析检修:通电测得待机电压正常，强制给PS-ON端加上高电平后12V电压正常，将BL-ON端加上高电平，强制开机，背光不亮，LED1一直熄灭。
怀疑保护电路板可能有问题。首先测试保护小板的供电端18脚的5V供电正常，代换保护电路板后故障依旧。测量保护电路板的引脚电压，发现⑦脚电压一直为 高电平。在输入BL-ON信号为高电平时，经QC8倒相放大后，⑦脚应为低电平(开机)。测量QC8没有发现异常，代换cC26后故障排除。原因是电容CC26漏电，导致QC8因b-e结导通电压不够而一直截止，致使⑦脚为高电平。
例8:不开机。分析检修:通电测得待机电压正常，强制给PS-ON端加上高电平后没有12V电压输出。此时LED1闪烁12次后熄灭，不断循环。
首先检查PFC的输出电压400V正常，可以排除PFC电路的问题。怀疑逆变电路异常造成12V电路不工作，于是测量UC1的工作电压，发现uC1的15脚工作电压为0V。UC1的15脚供电受保护板的14脚输出的P-CON信号控制，高电平正常，低电平关闭在开机瞬间，检测UC1的供电和输出电压，发现瞬间有波形，随后立即消失，同时测得12V输出电压在开机瞬间约有8V，然后立即变为0V，怀疑保护电路有问题。
测量保护电路板的①、19、20脚的电压，没有发现异常，因此怀疑uC1有问题。检测UC1的工作条件:在开机瞬间发现供电脚瞬时有供电;检查软启动端(⑧脚外围电量，没有发现异常，代换软启动电容CC19后故障依旧;代换UC1、MOS管和变压器也无效。
再次分析故障现象，决定检查12V形成电路的过流检测保护电路，检查发现vCC的供电异常，只有12V，正常机器约为18V。接着检查给UC1供电的VB电压，正常值.为13V ，实际只有12V，这些电压都是待机电源电路提供的，于是检查待机电源电路，发现VB、VCC ，5V都有轻微的波动，代换开关变压器TB1后发现VB、VCC、5V电压均恢复正常，这时装上机器试机，故障排除。