3.1　开关电源的基本结构和基本工作原理精讲

开关电源的种类繁多，分类方法主要有：按开关管与负载的连接方式来分有串联型开关电源和并联型开关电源两大类；按开关管的激励方式来分有自激式和他激式两类；按开关电源稳压调整的控制方式来分有脉宽控制式、频率控制式、相位控制式和削波控制式等多种。目前彩电中应用较广的是并联型开关电源，本章重点介绍这类开关电源的电路原理及其故障维修。

3.1.1　并联型开关电源的基本结构和组成

（1）实物图解

图3-1是典型分立元件构成的开关电源实物图，通过看图来认识一下开关电源中的主要元器件。其特征部件是“个头”较大的开关变压器与开关管，还有300V滤波电容，它是整机中最大的电解电容。

（2）并联型开关电源电路方框图

并联型开关电源电路方框图如图3-2所示，它主要是由抗干扰电路、市电整流滤波电路、开关变压器等部分构成。

①抗干扰电路　抗干扰电路也称交流输入滤波（市电滤波）电路或线路滤波器，其主要作用是滤除AC220V市电电网中的干扰信号，同时防止开关电源产生的干扰信号窜入电网而影响其他用电设备的工作。

②市电整流滤波电路　该电路的作用是将市电电网输入的220V交流电压通过桥式整流器整流、大电解电容（常称为300V滤波电容）滤波后获得300V左右直流电压，为开关变换器供电。其实质上是交流-直流（AC-DC）变换。

（3）开关变换器

开关变换器的作用是将300V左右的不稳定直流电压变换成为3～5种稳定的直流电压，为不同的负载电路供电。开关变换器实质上进行的是直流-直流（DC-DC）变换，因此，它也称为直流-直流（DC-DC）变换器。

另外，彩电的开关电源部分还设有消磁电路。消磁电路是利用消磁电阻的热敏性能，在开机瞬间通过消磁线圈产生一个由强变弱的交流磁场，对显像管进行消磁，以免荧光屏受地球磁场或其他磁场影响而产生色斑。

3.1.2　开关电源主要组成部分精讲

（1）市电滤波和市电整流滤波电路

各种型号彩电的市电滤波、市电整流滤波电路大致相同，典型电路如图3-3所示。

220V交流电压在机内先受电源开关S501的控制。市电输入回路串入的熔断器（俗称保险管）F501用于过流保护。当后面的电路异常时，使电流超过熔断器的标称值时，F501内的保险丝过流熔断，切断市电输入电路，不仅可避免扩大故障，而且避免了过流给电网带来的危害。

线路滤波器由T501、T502、C501、C504组成。T501、T502均为互感线圈。互感线圈采用高磁导率磁芯和分段绕制，电感量较大，分布电容小，并且两绕组绕向一致，流过两绕组的电流相等，方向相反。因此，从市电进入的双线对称干扰信号产生的磁场方向相反，相互抵消，抑制掉从交流电网进入的对称性干扰信号。而对于从市电进入的非对称性干扰信号来说，T501、T502与C501、C504组成两个L形低通滤波器。由于T501、T502电感量大、分布电容小，故L形滤波器在很宽的频率范围内对非对称干扰信号有很好的滤波抑制作用。本电路采用两个互感线圈串接的方式，滤波效果更好。有些机型只采用一个互感线圈。

市电整流电路有普通桥式整流和桥式/倍压整流两种。图3-3电路中采用普通桥式整流电路，由VD505～VD508四只整流二极管构成桥式整流器，C505～C508用来吸收VD505～VD508两端的浪涌电流，防止VD505～VD508过压损坏。C509是300V滤波电容。也有些彩电采用全桥整流块。

桥式/倍压整流通常在大屏幕彩电中应用，桥式/倍压整流切换原理电路如图3-4所示。开关S用于桥式/倍压整流切换，开关S断开时电路工作在桥式整流状态，开关S闭合时电路工作在倍压整流状态。

（2）消磁电路

图3-3电路中，消磁电路由正温度系数热敏电阻RT501、消磁线圈XT501组成。当接通电源开关S501时，220V交流电压经线路滤波器后到由RT501、消磁线圈XT501串联组成的消磁电路中。开机瞬间，由于RT501温度低，电阻小，一般为12～18Ω（图中为12Ω），开机瞬间可产生十多安培电流，电流流过XT501产生强大磁场，随着RT501温度升高，阻值急速增大，消磁电流逐渐减小，消磁磁场逐渐减弱，完成消磁作用。消磁作用结束后，流过消磁线圈中的剩余电流约为10mA，它使RT501保持一定温度，保持高阻值。因此，若关机后立即开机，因RT501温度尚未降低，阻值较大，会使消磁作用不理想。关机后需等1h以上，等RT501完全冷下来再开机，方能有很好的消磁作用。

（3）开关变换器的基本原理

开关变换器主要是由开关变压器、开关管、启动电路、开关管正反馈电路、取样比较、脉宽控制电路、输出整流滤波电路及保护电路组成，见图3-2虚线框内部分。

①启动过程　启动电路一般由电阻元件组成，将300V左右的直流电压通过偏置电路分压限流后加到开关管的基极，形成基极电流，使开关管微导通。

②振荡过程　开关管微导通时，开关管正反馈电路送来的矩形脉冲电压，使开关管Q1工作在开关状态。Q1导通期间，开关变压器T1储存能量；Q1截止期间，T1次级绕组产生的脉冲电压经VD1整流、电容C2滤波获得直流电压Uo，为负载电路RL提供工作电压。

由于电容C2仅在开关管Q1截止期间获得能量，所以为了保证负载RL在一个振荡周期均能获得正常的供电，需要开关变压器T1次级绕组的电感量和电容C2的电容量足够大。

③稳压控制　为了防止负载电路RL轻重变化或供电电压Ui高低变化，引起输出电压Uo变化，必须通过稳压控制电路控制开关管Q1的导通时间。确保Uo电压保持稳定。

稳压控制电路利用误差取样、放大电路对输出端电压Uo取样、放大后获得一个变化量ΔU送到脉宽控制电路。通过该电路控制开关管激励电压的占空比大小，改变开关管Q1的导通时间，确保输出端电压的稳定。由于此类开关电源未采用行频触发方式，并且占空比增大时输出电压Uo升高，占空比减小时Uo下降，所以该开关电源的稳压控制方式属于调频、调宽式。

④保护电路　由于电源电路担负着向整机各单元电路提供工作电压和功率的任务，因此，若电源电路发生故障，整机就不能工作或至少不能正常工作，有时还会引起一系列的次生故障造成严重后果。加之电源电路工作在高电压、大电流、大功耗的特殊工作状态下，故障率比其他电路单元要高出许多。为此，彩色电视机中均设置了若干保护电路。一旦出现故障或有故障先兆，便自动切断电源，以免损坏电路或使故障扩大化。

常见的保护电路有过流保护电路、过压保护电路。

a.过流保护。最简单的过流保护电路是在供电电路中串接熔断器、保险丝电阻，如图3-3电路中的F501、R501。在电源开关管的射极电流回路中串入取样电阻（通常阻值在零点几欧至几欧之间，以免对工作回路造成不利影响）。

b.过压保护。过压保护电路除保护电源自身的开关管、开关变压器等关键元件外，还常与显像管高压电路、行输出及场输出等高压与大电流电路相连接，以保护整机中的高、中压电路中的有关部件。在实际应用中，过压保护电路的种类很多，但其核心是相同的，都是对关键电压进行直接或间接取样，当电压超过设定值时，过压保护电路动作，切断电压的输出，以免过压对负载造成危害。过压保护的取样点，通常设定在关键点电压的输出端，如开关电源的主输出电压+B端。+B电压的升高，会造成负载的击穿，特别是对行输出电路中的行管、逆程电容、高压包等威胁更大。