32寸LG等离子PHILIPS屏电源原理与维修

菅文福

32等离子电视于2007年大量上市，因为LG.PHILIPS 屏组件价廉的缘故，被国内很多厂家采用，如康佳PD32ES33 、长虹PT32600 、 PT 32700 、海信TPW3208等。该屏电源板型号为PSU32FL-L1，主要由待机副电源、PFC电压形成、VS电源、Va电源、保护检测、电源CPU管理等电路构成，在电源管理CPU的控制下 按照一定的时序输出各组电源。
和以往的42寸以上等离子屏电源相比，其主要特点是采用单面PCB板、VS高压电源部分采用常规的它激式PWM电路（以往大都使用半桥或者全桥调频电源）、电源管理CPU检测到电源异常保护动作时，会将所有输出电源关闭，包括送往主板的待机STB电源，故安全性能更高、更方便检修。
电源方框图如下：(略）  
下面将按照上电的时序，对电源的工作原理进行分析。
  【一 待机副电源电路】
   1 、交流220V电源接通后，先经防高压、低通滤波器抗干扰后由D101整流成100Hz脉动直流电，再经D607对C617、C618充电滤波后送往由IC151/NCP1271、 T201等元件组成的待机电源电路，产生电源管理CPU需要的VDD和Vcc1、Vcc2、Vcc4电源；还有受电源CPU控制输出的5V、STBY5V、5VSC、9V、16V和Vcc3等电源。
   2、待机副电源工作原理简述： PFC电源（此时电压还是310V左右，未提升）经过T201初级线圈加到IC151的8脚上，IC内部恒流源对6脚外电容C154充电，达到8V左右开始启动振荡电路，副边绕组通过整流滤波开始输出各组电源，由U206/TL431、光藕PC201完成稳压取样反馈。副边绕组有3组，而且分热地电源和冷地电源两种。冷地电源部分：由D210、C211整流滤波输出大约6.5V电压，再经R215、ZD202稳压成＋5V Vdd电压供给电源管理CPU；由D201、C202整流输出19V左右的VCC4电源.。热地电源部分：由D156、C156整流滤波出16V左右Vcc1电压，然后通过由Q152、ZD153组成的电子滤波器输出14V左右的Vcc2电源，Vcc2再通过D154隔离后给IC151  P6提供电源，降低其高压供电产生的功耗；以上几组电源是常有的、不受CPU控制。
6.5V电源后级还有5V、STBY5V和5VSC；Vcc4后级有9V和16V，Vcc1后级有14V的Vcc3，它们全部受电源管理CPU控制，其中 STBY5V正常情况下是常有的，只有CPU得到保护指令才会关断。
  【二、 电源CPU管理电路】
电源管理主要由单芯片IC701/MC80F0308构成。
CPU得到VDD供电后开始振荡复位，然后从其（25）脚输出高电位到U205控制脚产生STBY5V电源，再通过排插P814（14）脚将STBY5V送到到主板上；IC701同时从其（15）脚通过排插P814（1）脚输出高电位的AC_ON检测信号到主板，完成上电初始化，等待主板传来的开机信号。
主板得到开机指令后，从排插P814的（2）、（3）脚分别输出高电平的RL_ON（继电器接通）、Vs_ON（VS启动）开机信号到IC701 （14）和（13）脚上，CPU接着分别从（10）、（8）、（19）、（20）脚输出各组电源需要的启动信号。
这里（10）、（8）、（19）脚受RL_ON控制输出5VSC、16V、9V、5V和PFC，（20）脚受Vs_ON控制输出Vs和Va电源。

  【三、5VSC、16V、9V、5V电源原理】
    接到开机信号后，CPU（10）脚MULTI_ON信号由低电平跳变为高电平，加到U203控制端输出5VSC电源，同时经过Q203倒相放大加到MOS管Q201栅极，输出16V电源，16V再经过三端稳压IC U202产生9V电源； CPU（8）脚M5V_ON信号由高电平跳变为0V，经过Q205倒相放大加到U204上产生5V电源。
  【四、PFC电源原理】
PFC电路由U601/FA5501、L601、Q603、Q602、，D605、D604、C617和C618等元件组成
  接到开机指令， CPU（19）脚由高电平跳变为低电平，光藕PC153导通，Q601导通输出14V的Vcc3电源供到PFC电路。。
U601/FA5501 得到供电电压，IC启动开始工作，由于此时L601  副边绕组 没有产生感应电流，IC（5）脚 ZCD（过零检测） 检测为零电流，IC （7）脚输出高电平，Q603和Q602导通将L601 （10）脚电压直接拉到地，L601初级线圈电流瞬间加大，由于初级线圈电流的变化感应得到次级线圈电流，此感应电流送至U601（5）脚 零电流检测端，该电流不断加大，当增大到超过翻转的门限时，IC （7）脚输出低电平，Q603和Q602关闭，L601 （10）脚呈现高电压(L601 （13）（10）之间的感应电压与100Hz脉动直流电串联叠加，D605、D604正向导通对C617和C618充电，将PFC电压提升到390V左右），次级感应电流开始变小，当U601（5）脚电压小于1.4V时，IC输出翻转输出高电平，Q602、Q603导通，重复上一个循环动作。这里设置Q604的目的是为了达到让Q602、Q603快速截止的目的。
U601（1）脚是PFC电压取样输入端，稳定输入电压、（2）脚是取样放大输出滤波、（3）脚是功率因素乘法器输入电压采样端、（4）脚是过流保护检测端口。
  【五、VS电源】
VS电路由IC802/ NCP1207、Q801、Q803、T801、U851和PC801、D851、C860等组成。
    接到Vs_on开机指令，CPU（20）脚由高电平跳变为低电平，光藕PC802导通，Q804截止，释放对IC802/ NCP1207（2）脚FB的对地短路控制，（5）脚输出PWM驱动信号，Q801、Q803和T801投入工作，VS电源启动，U851、PC801构成稳压取样反馈。
IC802(1)脚具有磁复位和过电压保护检测双重功能：开关变压器磁复位检测由辅助绕组、R807 、NCP1207 （1）脚组成.辅助绕组的过零点电压通过R807直接送到NCP1207 （1）脚.通过内部的过零电路为NCP1207下一周期开通产生必要条件.同时R807还有限制NCP1207 （1）脚电流过大的作用；NCP1207过电压保护的基准电压为7.2V，当NCP1207 （1）脚检测到辅助绕组反馈的电压超过7.2V时.其（5）脚立即停止开关脉冲输出并锁定.只有重新接通主电源才能启动.
（3）脚是过流保护检测端口（R816增大会保护），（8）脚和IC151/NCP1271功能一样，是高压恒流启动端口，本电路中未使用。

注：IC802/ NCP1207和IC151/NCP1271都是安森美半导体公司的产品，环保加稳定性比较高，目前被液晶和平板电源大量采用，有必要了解一下。该公司芯片主要具有以下特点：
   1、动态自供给(DSS):
传统电源必须在高电压与芯片Vcc之间连接一个启动电阻，而NCP1207的高电压引脚可以直接连通到输入整流滤波后的高压上，不但确保了正确、无损耗的启动序列，而且可以不依赖辅助绕组而工作。在待机状态时，DSS维持了NCP1207的Vcc脚电流供给，从而保证了机器内MCU的正常工作电压。
   2、电流模式控制.
  每次开关周期的电流检测,以防止初级过电流引起开关变压器的磁芯饱和而烧毁器件。
3、临界模式、准谐振工作.
所谓临界是指在任何输入、输出条件下,电源变换器都不会进入电流连续模式.它的实现是通过辅助绕组来检测过零电压, 这样确保开关变压器的磁芯完全复位；通过附加响应延迟电路,再重新开启MOSFET管,此时MOSFET是在最小电压下开通,称此种开关方式为准谐振工作.在这种工作方式中,因MOSFE管是在最小电压下开通,在应用中减小了开关损耗的同时也减小了电磁干扰.
  【六、VA电源】
     VA电源输入来自VS电源，当Vs启动后Va才有输出。该电源属于降压斩波类型，和PFC刚好相反。由IC901、L901、D901、PC901、U901等组成。
原理如下：（略）
  降压斩波电路中，由于电感的作用，使负载电流脉动减小、乃至连续，这是实际负载所期望的。因此该电路也是最常用的。这里斩波开关S、电感L和续流二极管DF 组成降压斩波器的主电路。
当S常通，输入和输出相等，当S常开，输出为0V，输出永远小于或者等于输入电源电压。降压斩波器的输出电压平均值与输入电压之比，刚好等于斩波开关的导通时间与斩波周期之比。改变导通比就可以控制斩波器的输出电压和电流的平均值。  
【七、保护检测和控制电路】
保护电路分待机VS电源泻放电路、输入AC过欠压保护、PFC过欠压保护，还有VS、Va、5V、5Vsc、16V、9V电源输出失落检测保护。
    【一、保护检测和控制电路】
CPU保护检测输入通道共有七个，按照保护控制的特点分待机VS电源泻放电路、VS、Va、5V、16V、9V电源输出过欠压检测保护、交流输入电源过压欠压保护和PFC电源过压欠压保护四个部分。
相关电路如下：（略）
   1、VS电源待机泻放电路：待机时，CPU（7）脚由高电位瞬间跳变为低电平，马上又升为高电平。这个低电平使Q851截止、Q852瞬间导通一下，通过负载电阻R865和R872将C856、C857、C859、C860储存的VS电源电荷泻放掉。
   2、VS、Va、5V、5Vsc、16V、9V输出电源检测保护：VS_DET信号送到CPU（28）脚、VA_DET信号送到CPU（27）脚、5VDET送到CPU（3）脚、16V送到CPU16脚、9V送到CPU（1）脚，当CPU检测到这几组电压任何一组失落时，除了保留STBY5V和PFC（390V）电源，将会关闭其它所有输出电源通道。
   3、输入交流电源过压欠压保护：输入的交流电压通过D125、R144、R142、R123、R137、R138、R139、R140、R140、R141组成分压电路，在通道上面选择TP6和TP7两个位置作为保护电压取样点，其中TP7是欠压保护取样点，正常电压是2.7V，TP6是过压保护取样点，正常电压是5.2V。
欠压保护电路在正常情况下，U121/TL431，三个极K、R、A电压分别是2V、2.5V、0V，因为R极有2.5V电压，那么U121 K、A极有电流通过，光藕PC151导通、CPU（17）脚得到正常的高电位AC_DET信号。当出现交流电源欠压、TP7取样电压低于2.5V时，U121 R极失去起控电压条件，K、A断路，PC151截止，CPU（17）脚检测到低电位AC_DET信号，马上关闭所有受控电源通道，包含送到主板的STBY5V待机电源
   过压保护电路在正常状态时，Q121截止，其C极高电位。当出现交流电压过高、TP6取样电压超过8V时，其通过D122和C124整理滤波电压将超过8.2V，此时ZD121齐纳击穿，Q121饱和导通，D124接着导通（这时D121也同时导通，下面PFC电源保护部分将描述），U121 R极电压被钳位至2V左右，K、A开路，PC151截止，和上述欠压状态一样电源进入保护状态。
   4、PFC电源过压欠压保护：PFC电压通过R146、R145、R126、R127、R136、R128、R130组成分压电路，在上面选择两个位置作为保护电压取样点，其中R128和R130接点是欠压保护取样点，正常电压是2.6V，R136和R128是过压保护取样点，正常电压是11.6V。
欠压保护电路在正常状态时U122导通，PC152导通，CPU（19）脚得到正常的高电平PFC_DET信号。当PFC电源出现欠压、取样点电压低于2.5V时，U122开路、PC152开路，CPU（19）脚检测到低电平的PFC_DET信号，马上关闭VS电源， CPU（28）脚VS_DET检测到电压失落，除了送到主板的STBY5V待机电源外，其它所有受控电源通道均被关闭。这种情况有别于上述交流AC过欠压保护，因为本保护发生后送到主板的STBY5V待机电源还存在。（电源锁定，要关交流开关）
    当PFC出现过压、取样点电压大于12.5V时，ZD122被齐纳击穿，Q121饱和导通，D121和D124都导通，U122、U121同时开路，PC151、PC152都开路，CPU（19）、（17）两个脚检测到异常的低电平保护信号，同样会马上关闭所有受控电源通道，包含送到主板的STBY5V待机电源，该保护控制和交流电源过欠压保护特点一致。
    总结上述几组保护特点如下：1、交流电源输入过欠压和PFC电源过压保护动作时，包含送往主板STBY5V在内的所有输出电源全部关闭；2、PFC电源欠压保护动作时，只有STBY5V存在，其它几组输出电源全部关闭；3、VS、Va、5V、5Vsc、16V、9V输出电源失落保护动作时，STBY5V存在，PFC（不工作时310V，工作时390V）电路照常工作，其它输出电源全部关闭。掌握以上特点，当电源板出现保护问题时，我们只要测量 STBY5V、 PFC电压就可以快速判断故障范围。
    【维修篇】
   该电源板通病比较多，这里整理几篇检修过的案例
友情提示：对于检修来说该电源板还有一个特点，拔掉到主板的P814和扫描板供电排插后，通电直接输出所有电源，所以非常方便脱离屏后维修。
  【一、机型：PD32ES33 故障现象：不开机（售前机）】
分析检修：首先检查排插P814电压，发现无STBY5V电源，而CPU部分VDD电源还存在，人为将光藕PC151 3、4脚短接，CPU（14）、（15）脚接高电位，PFC_ON 和 VS_ON依然没有控制信号输出，感觉CPU属于死机状态，用示波器观察CPU（21）、（22）晶振波形正常，再检查（23）脚复位电压时电源板上发出异常的声音，复位脚电压也不稳定，估计问题出在这上面，经过检查发现复位IC U701和电容C703均没有安装，因手上没有KIA7027集成块，按照过去检修彩电微处理器的经验，只需要RC组成延时电路就可以完成复位，于是补装一个0.1Uf贴片电容在C703位置，拆掉人为短接线，再次通电，电源恢复正常。

  【二、机型：PD32ES33 故障现象：自动关机，指示灯不亮（用户机）】
分析检修：检查排插P814电压，发现无STBY5V电源，而CPU部分VDD电源还存在，人为将光藕PC151 3、4脚短接，STBY5V电源恢复正常，显然是过欠压保护误动作，继续测量发现U121 K极电压在3.6－5.5V间波动，AC输入取样点电压正常，PFC取样点电压也无异常，将Q121基极对地短路后开机故障消失，显然是两路过压检测出了问题，分别断开ZD121和ZD122，发现是ZD122有漏电流引起，考虑PFC过压保护设置过于灵敏，将11V稳压管代换为12V后，电源恢复正常。
这种故障后来遇到多起，甚至有的技术员因找不到问题竟然将PFC升压电路取消来解决问题。实践中发现，该电源将IC601 （6）、（7）脚短接后PFC降为310V居然可以正常工作，所以以后遇到IC601或者Q602、Q603击穿找不到代换配件时，可以取消PFC升压电路应急处理，但配件买到后务必恢复原状。
   【三、机型：PD32ES33 故障现象：不开机 （用户机）】
分析检修：其它技术员维修过，说修了很长时间，最后发现把光藕PC802 （3）、（4）脚短接可以正常工作，但不知道究竟是什么原因，不敢长时间工作，所以将电源板拆回来发到我这里维修。
这个问题请大家根据刚才的原理来一起分析
   【实测电压参数】
    【P814排插（至主板）电压】
脚位        1        2        3        4        5        6        7        8        9        10        11        12        13        14        15
开机        5.1        4.9        4.7        5        4.9        0        0        16        16        0        9        0        5        5        0
待机        5.1        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0        0        5        0
   【IC701(CPU)电压】
脚位        1        2        3        4        5        6        7        8        9        10        11        12        13        14
开机        2.5        1        2.5        2.5        5        5        5        0        5        5        0        4.9        4.7        4.9
待机        0        0        0        0        5        5        5        5        5        0        0.        0.4        0        0
   【注：7脚在待机瞬间有一个5-0-5V的跳变】                  
脚位        28        27        26        25        24        23        22        21        20        19        18        17        16        15
开机        2.8        2.6        2.5        5        0        5        2.5        2.4        0.1        0.1        4        5        5        5
待机        0        0        0        5        0        5        2.5        2.4        5        5        5        4.9        0        5
    【IC601(PFC)FA5501AN】
脚位        1        2        3        4        5        6        7        8
功能        取样输入        取样放大输出        乘法器采样输入        过流检测        过零检测        GND        驱动输出        Vcc
开机        2.5        2        1.6变        0        2.3        0        0.2        14.6
将6、7脚短路可以取消PFC电路 照样可以正常工作 PFC电压390V 待机310V
    【IC151 安森美半导体 NCP1271】
脚位        1        2        3        4        5        6        7        8
        磁复位        稳压取样        过流保护        GND        驱动        Vcc        空        高压启动供电
开机        0.54        0.13        0        0        0.08        13.5                290
    【IC901 SCQ0565】
脚位        1        2        3        4        5
开机        192        61        77        62        62                                       
   【IC801(VS) 安森美半导体 NCP1207AP】
脚位        1        2        3        4        5        6        7        8
        磁复位和过压检测        稳压取样        过流保护        GND        驱动        Vcc        控        高压启动供电
开机        1.9        1.6        0.12        0        3        14.4        1.7        3.2
  【几组电源电压】
电压名称        热地VCC1        热地Vcc2        热地Vcc3        冷地Vcc4        PFC        Va
        16        14        14        19        390        61
【几组光藕1、2脚电压】
位号        PC801        PC802        PC901        PC151        PC152        PC153
开机        1        1        1        1.08        0.98        1.4
待机        0        0        0        1.09        1.1        0