三星等离子V2、V4屏PFC开关电源集成电路ML4824电路剖析

概述:三星等离子V2、V4屏使用了具备PFC(功率原因校正)功能的开关电源,电路复杂、新颖。该部分电源是由PFC开关电源和PWM开关电源两部份组成,其振荡、勉励、控制是由一块新型集成电路ML4824来完成。

ML4824是飞兆公司 的功率因数校正/脉宽调制控制组合集成电路。 它是一块PFC / PWM复合芯片,仅需一个时钟信号,一套控制电路,就能控制两级(PFC和PWM)电路,简化了设计。除去具备功率因数校正功能和PWM开关电源功能外,ML4824还有不少保护功能,如软启动、过压保护、峰值电流限制、欠压锁定、占空比限制等。

下面对该集成电路的功能及处置信号的办法、电路的组成作一介绍。

功能及信号处置

1、PFC的意思及具备PFC功能的开关电源:

PFC的意思,已有不少资料作过介绍,简单的说;就是应用开关电源的电视机,其开关电源的整流电路不可以直接使用大容量的滤波电容滤波(直接滤波引起功率因数降低),由于整流后直接用大滤波电容滤波,滤波电容瞬时充电引起供电线路电流波形的紧急畸变而形成的弊病(电磁干扰 EMI和电磁兼容 EMC)已到了不解决不可以的地步了。

整流后不需要滤波电容滤波,电视机显然是没办法工作的,使用PFC技术就是解决在整流将来不直接用滤波电容滤波,一方面要保障了供电线路的电流波形和电压波形同相,又要保证了电视机正常工作。

图1即为PFC-PWM组成的就是具备功率因数校正(PFC)开关电源的简单示意框图。

图1 PFC-PWM组成的开关电源简单框图

由图1可以看出,图1中有两个开关电源组成了该电路。一个是一般容易见到的PWM开关电源,而另一个是PFC开关电源。PFC开关电源的地方在整流电路和滤波电容之间,把过去整流后直接滤波的方法改变了,PFC开关电源把滤波电容和整流电路分开,使经过整流的脉动的直流电压不经过滤波,而是先加到PFC开关电源上,通过PFC开关电源处置后,再进行整流、滤波,然后再向PWM开关电源供电。

PFC开关电源接成一个斩波器的形式(实质是一个并联开关电源), 电源整流后脉动(称为;馒头波)的直流电压 图2A,经过斩波变成60KHz~100KHz的高频交变电压 图2B,经过第三整流、滤波后,向PWM开关电源提供B+,大家把PFC开关电源的输出电压称为B+PFC以便和其它的B+供电相不同,PFC开关电源事实上起到一个在整流器和滤波电容之间隔离有哪些用途,隔离了因电容充放电对电网电流波形产生畸变的弊病。

可以看出B+PFC电压是PFC开关电源部分的电感的自感电势和“馒头波”的叠加经整流滤波而形成,B+PFC电压高于一般开关电源供电的B+(311V),。B+PFC通常选定为+380V。

经过以上的PFC开关电源的处置,电解电容的充放电用途就不会干扰电力线路波形的畸变,也不会产生电磁干扰和电磁兼容的问题了。

由两个开关电源,组成一个具备PFC功能的开关电源,就需要两套勉励控制电路,整个电路无疑比普通的常规PWM开关电源复杂的多,运用了一块复合控制芯片的集成电路ML4824来完成PFC及PWM的振荡、控制、勉励工作,电路就比较简单些。

图1 可以看出;

PFC开关电源有哪些用途是;进行功率因数校正,输出B+PFC电压

PWM开关电源有哪些用途是;由B+PFC供电,产生等离子屏的VS驱动电源。

图2 A

图2B 经过PFC开关管“斩波”后的波形

1、ML4824在海信等离子电视机中的应用:

1、电路框图介绍

图3是海信TPW4211等离子电视机的开关电源的PFC / PWM部分的电路框图,它使用一块ML4824集成电路完成了PFC及PWM两个开关电源的勉励控制功能。

图中,Q1、Q2是PFC开关电源部分的开关管(有些资料称;斩波管),Q5、Q6是PWM开关电源部分的开关管,勉励控制均来自集成电路ML4824。

图3 由ML4824勉励 PFC及PWM部分框图

2、ML4824资料介绍

图4 是ML4824引脚图 图5是ML4824内部框图,从图5中可以看到中间有一道横虚线,虚线上半部是PFC处置部分,虚线下半部是PWM处置部分,两部份共用一个振荡器(OSCILLYOR)。

图4 ML4824 引脚功能

图5 ML4824内部框图

(中间有一道横虚线,虚线上半部是PFC处置部分,虚线下半部是PWM处置部分)

ML4824 集成电路引脚功能表。

引脚序号 符号 功能

1 IEAO PFC级电流误差放大器输出(接时间常数滤波)

2 IAC PFC级输入电压波形取样

3 ISENSE PFC级输入电流取样

4 VRMS PFC级输入电压幅值取样

5 SS PWM启动控制(WPM软启动)坂田电磁炉显示e8是什么意思

6 CDC PWM稳压控制输入(VS输出电压调整)

7 RAMP1 振荡频率设定

8 RAMP2 PWM输出电流取样(过流保护)

9 CDILIMIT PWM电流限制比较输入

10 GND 接地

11 PWM OUT 脉宽调制勉励信号输出

12 PFC OUT PFC级斩波信号输出

13 VCC 供电脚 接VC-S-R(18V)

14 VREF 7.5V基准电压脚

15 VFB PFC稳压控制输入(B+PFC电压控制)

16 VEAO PFC误差放大输出(接时间常数滤波及控制电)

3、PFC部分电路工作原理;

由于ML4824是一个复合集成电路,具备PFC和PWM的处置功能,大家从引脚上分别介绍;

PFC和PWM共用引脚;7、10、13、14脚。

13脚;该集成电路的Vcc供电脚,供电电压为+18V。

10脚;共用接地脚。

7脚;内部振荡器频率设定脚,外接定时元件R59和C14。

14脚;7.5V基准电压输出脚,13脚输入的Vcc经内部的7.5V稳压器,稳压后由7脚输出,供振荡器和保护电路作为基准电压。

图6是ML4824的PFC控制及外围电路部分。用途是功率原因校正(PFC),并输出B+PFC

(+380V)作为整机其它开关电源的供电源。

和PFC有关的引脚;12、1、16、15、2、4、3脚。

12脚;PFC开关管勉励输出脚。

15脚;B+PFC电压反馈输入端。

3脚;PFC过流测试输入端。

2脚;“馒头波”的波形取样输入。

4脚;“馒头波”幅度取样输入。

1、16脚;PFC取样控制电路时间常数设置端。

启动工作过程:

接通电源后,ML48243脚 输入18V Vcc 内部振荡器(OSCILLATOR)开始工作,7脚是振荡器的振荡频率控制脚,外接定时元件R59、C14 ,改变R59和C14的时间常数可改变振荡频率, Vcc电压通过内部的7.5V稳压器(7.5V REFERENCE),降压稳压后作为基准电压(VREF)由14脚输出,该基准电压一方面作为振荡器定时元件的基准电压,其次也向其它保护电路提供基准电压。

振荡器输出的振荡信号,遭到2脚和4脚送来的(馒头波)的波形取样及振幅取样信息的控制,控制其相位和占空比,经过处置后由12输出,去勉励PFC开关电源的开关管Q1、Q2工作。

Q1、Q2在12的勉励下,开始工作,导通时“馒头波”流经L1及 Q1、Q2,并把电能转化为磁能存储在L1上,Q1、Q2断开时,磁能又转化为电能经过D整流,成为B+PFC,

(380V),B+PFC通常选定为380V稳压输出,380输出的大小、稳定性经由取样电路R24、R29分压、取样,由ML4824的15脚反馈到ML4824内部的控制电路,控制勉励脉冲的占空比以控制B+PFC的稳定性,像一般的PWM开关电源的稳压控制端用途。

16脚和1脚是内部PFC控制电路时间常数设置端,外接低通滤波补偿互联网(R63、C17、C18及R51、C16、C15),以便使产生的电流波形的包络曲线能跟踪“馒头波”电压波形的曲线的变化而变化。

3脚是PFC部分的过流测试端,外接取样电阻R9,有过流现象时,R9上压降上升,经3进入内部比较控制电路,关闭12勉励输出,控制Q1、Q2停止工作。

图6

4、PWM部分电路工作原理;

图7是ML4824 PWM控制部分及外围电路;该PWM部分有哪些用途是产生等离子屏所需的VS驱动电压,电路的原理和一般的开关电源PWM部分工作原理相同。

和PWM有关的引脚;8、6、5、9、11脚。

11脚;PWM勉励输出,接PWM开关管(因为该级输出功率强大,使用两只MOSFET串连放大,作为PWM开关管)。

6脚;PWM稳压控制输入端,外接光耦(PC1S)、基准电源(IC5)、取样电路(R92、R87、VR1)和普通的开关电源原理相同。

5脚;PWM启动控制,该脚为高电平(VS-ON) PWM勉励有输出。

8脚;在该电路中8脚是作为B+PFC过压保护控制。

9脚;PWM开关管负载过载保护控制端。

PWM开关电源工作过程;

PFC开关电源工作后,B+PFC(380V)作为PWM开关管Q5、Q6的工作电压。

PWM勉励信号由ML4824的11脚向开关管提供,经由IC30变成对称的反相向信号分别加到Q5、Q6的栅极(因为Q5、Q6是串联推挽接法,工作在轮流导通状况,并且两只开关管均为N沟道型,所以两只MOSFET的栅极要输入反向的信号)。

ML4824的5脚是PWM启动控制端,因为等离子电视在进入工作状况时,等离子屏的各驱动电压的施加是有肯定的时序关系,5脚就是在PFC开关电源正常工作后,由逻辑电路送来高电平信号(VS-ON),此时5脚由低电平跃变为高电平,11脚才有PWM勉励信号输出,勉励Q5、Q6工作产生VS电压。9脚是PWM部分过载保护。8脚是B+PFC过压保护(B+PFC过压11脚停止输出)。

图7

5、开机机保护控制(D9用途)

最后请看图8中D9有哪些用途,D9有哪些用途在家用电器修理职员中过去有一些争论。事实上D9是起到在开机瞬间限制L1因浪涌电流产生巨大的自感电势,从而导致电路问题。

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图8

每次在开机,电源开关接通的瞬间,此时,加到电感上的可以是交流正弦波的任意瞬时值,若是在正弦波的过零点附近,图8 波形A ,竖线为电源接通的地方,那样在电感L1上电流的增长将是比较缓慢,其L1上的自感电势也比较低。假如在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值峰点附近 图8 波形B,那样给电感所加的是一个突变的电压,会引起电感L1上产生很大的自感电势,该电势会大于所加电压的两倍以上,并形成较大的电流对后面的电容充电,轻则引起输入电路的保险丝熔断,重则引起滤波电容及斩波管击穿。设置D9后在接通电源的瞬间,由D9导通并对CY10S充电,使流过L1的电流大大减小,产生的自感电势也要小得多,对滤波电容和斩波管的害处及保险丝的熔断可能要小得多(在开机正常工作时,因为D9右面为B+PFC,电压比左面高,D9呈反偏截止状况),可见,D9用途不可小视。

3、电路的修理要素;

因为PFC开关电源和PWM开关电源是两个独立的电源,是可以独立工作的,所以在出现问题时,可以作为两个独立的开关电源来修理。

出现问题在排除共用电路问题(VCC、振荡定时元件、7.5V基准电压等),若是没B+PFC(380V)可以觉得,PFC开关电源问题,可以从12、1、16、15、2、3、4脚,及Q1、Q2测量有关元件,判断问题。若是B+PFC电压正常,可以测试5脚是不是是高电平(5V),其它和修理普通的PWM开关电源一样简单。[Page]

特别要提出的是,该部分极易损毁的元件是C523、C524(图3)在检查修理时应重点关注,C524、C524损毁时的问题现象是B+PFC电压正常,PWM部分输出VS电压极低有时VS无电压(视C523、C524损毁的状况而定),极少有因C523、C524损毁而导致Q5、Q6损毁。更换C523、C524需要耐压大于400V,介质损耗小,相同容量的电容更换。

ML4824正常工作各引脚电压 (数字表测量)

引脚 电压值(V)

1脚 4.2

2脚 1.3

3脚 0.06

4脚 3.7

5脚 8.06

6脚1.8

7脚 2.6

8脚 2

9脚 0.06

10脚 0

11脚 0.88

12脚 0.4对讲机论坛有哪些

13脚 14~18

14脚 7.5

15脚 2.4

16脚 1.68

完结…

本文转自http://www.haoming.cc/pdp/142/