2024年8月1日发(作者:错友珊)
虹欧4000模组电源原理与维修
虹欧4000系列是长虹推出新一代等离子模组,屏尺寸分别有42寸/50寸。屏型号为:
PM42H4000/PM50H4000。42寸电源板型号为R-HS210B-5HF01、R-HS210B-5HF02;50寸电源
板型号03状态(能效加53%滤光膜)为R-HS310B-5HF01,05/06状态(能效高仙气体加53%
滤光膜)为R-HS210B-5HF02,线路大部分一样,区别只在于VS部分功率不同。
虹欧4000模组性价比较高,被大量的用于长虹等离子电视,电视机型号分别有:
3D42A3700IV(P37)、3D50A3700IV(P37)、3D50A3000i、3D50A3000iV、3D50A3600i、3D50A3600I、
3D50A3600iV、3D50A3700iV、3D50A3700i、3D50A3038、3D50A3039、 3D42A3000i、3D42A3000iV、
3D42A3600i、3D42A3600I、3D42A3600iV、3D42A3700iV、3D42A3700i、3D42A3038、3D42A3039 、
3D42A3000i(P36)、3D42A3000iv(P36)、3D42A3600i(P36)、3D42A3600i(P36)、
3D42A3600iV(P36)、3D42A3700iV(P36)、3D42A3700i(P36)、3D42A3038(P36)、3D42A3039(P36)
等。
一直以来,等离子维修技术由于资料的匮乏,对等离子接触少的维修人员维修起来非
常吃力。由于不了解等离子的工作原理,很难达到熟练维修的程度。自从虹欧3000模组推
出以来,扫描板和维持板共用能量回收电路,更是打破传统等离子维修思维,维修难度进
一步升级,对维修人员造成相当大的困扰。在整个等离子模组中,其中电源板故障率相对
较高,为了让维修人员掌握新一代等离子维修技术,特对虹欧4000电源模组进行一个原理
简析,并根据本人对多块电源的维修经验,与大家做一些案例分享。
一、 电源整体结构
虹欧4000电源板结构相对简单,主要由进线抗干扰电路、待机及15V形成电路、
PFC产生电路、VS/VA形成电路、保护电路等组成,整体方案由NCP1271、SSC2102、
NCP1393构成,结构简图如图一、图二:
图一、电路结构简图
图二、外观结构图
二、 单元电路分析
1、 进线抗干扰、整流滤波电路
交流220V进入电源板CNO1插座,经过保险丝F101,送入由压敏电阻RV1、L102、
R101、R102、R103、C101、继电器K1、热敏电阻NTC1、继电器K2、L101、CY103、
CY104、C105、L103组成的过压保护和抗干扰电路。
其中RV1为防止交流高压,CY103、CY104为共模电容,抑制非对称性干扰;
C101、C105为差模电容抑制对称性干扰。
滤除高频干扰信号的交流电通过BD101桥式整流后形成一个不稳定的300V左右的
直流电压。
图三、进线抗干扰、桥式整流
2、 待机及15V形成电路
待机及15V形成电路主要由NCP1271、Q301、T301等组成,OnSemi公司的NCP1271
是一款最新的固定频率电流模式PWM开关控制器,具有为低级声频噪声提供可调节的
Soft-Skip待机操作模式,为节省待机功耗内部集成高压启动,过载故障检测定时器,
内部锁保护功能特性。
A、 引脚功能图及实测电压:
图四、引脚功能图
脚位
1
2
3
4
5
6
8
符号
skip/latch
FB
CS
GND
Drv
VCC
HV
功能
过压保护
反馈
过流检测
接地
调制脉冲输出
供电
高压启动输入
待机电压
0.4
0.4
0.02
0
0.03
12.1
310
工作电压
0.46
0.02
0.02
0
0.14
13.6
402
表一、引脚实测电压
B、 内部框图
图五、NCP1271内部框图
C、工作过程简析:220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V(220V*0.45=99V)
左右的直流电压,经过D307隔离、C312滤波后得到大约310V左右的不稳定直流电压
(220V*1.414=311.08V),该电压通过T301的1-3绕组送入开关管Q301漏极。同时该电压
通过R302限流送入NCP1271第8脚高压启动输入端。
Z301第8脚得到的高压通过Z301内部恒流源给Z301第6脚外部电容C302进行充电,
当C302两端的充电电压达到门限值时,Z301开始启动工作。Z301第5脚输出方波脉冲驱动
送入Q301的栅极,Q301、T301开始工作.(如图六)。
从T301的4-6脚绕组产生的感生电压经过D312、C309整流滤波后,得到16V左右的直
流电压,此电压经过由Q315、ZD305等组成的稳压调整电路得到稳定的14V左右的电压,给
Z301第6脚提供持续的工作电压。
从T301的5-6脚绕组产生的感生电压经过D311、C308整流滤波后得到18V左右的
AC-DET-P直流电压送入Q303的E级待命,二次开机后为PFC、VS/VA部分提供工作电压。
5V-H产生电路:从T301的8-9脚绕组产生的感生电压经过D310、C325整流,得到5V-H电
压。
15V-H产生电路:从T301的10-11脚绕组产生的感生电压经过D308、C316整流滤波后得到
15V-H电压。
图六、待机部分电路
反馈取样网络(如图七):由D313、
C326、R361、R351、U306、R357、
R356、R355、C351、R354组成的取样
反馈网络通过PC301隔离控制Z301第
2脚,达到5V-H稳定输出的目的。
5V-H电压经过R357、R356、R355
电阻分压后加到精密电压比较器
U306(TL431)R端,当某种原因导致
5V-H电压升高时,U306导通增强,光
耦(PC301)内部发光二极管导通电流增
大,光敏三极管随之导通增强,反馈到
Z301第2脚的电压降低,改变内部振
荡器的振荡频率,促使MOS管Q301导
通时间缩短,开关变压器T301传送的
能量减少,5V-H电压降低,反之亦然。
图七、取样反馈电路 如此不断调整,达到稳压的目的。
5VSTB形成(见图八):待机电路开始工作后,5V-H电压通过FB601、D603为电源管理
芯片U601提供工作电压,U601开始工作,从U601第4脚输出的高电平指令通过R358、
R359分压、限流后送入Q317基极。Q317导通,Q312基极电位被强行拉入低电平,Q312
截止。
T301的10-12脚绕组产生的感生电压经过D309、C320整流滤波后得到31V左右的
直流电压,该电压通过R329、R330分压后得到12V左右的电压送入Q307的栅极。Q307
导通,Q307源极输出5VSTB电压为整机主板提供待机供电。
图八、5VSTB产生电路
3、 开待机控制电路及低压产生电路
A、继电器控制(见图九):二次开机后,从主板送来的PS-ON低电平信号通过R619送
入U601第15脚,从U601第1脚输出的高电平指令通过R625、R617、R618限流分压后
送入Q612基极,Q612导通,继电器K2吸合,交流220V送入后级。
图九、继电器控制
B、D15V产生电路(见图十):从U601第2脚输出的高电平指令通过R657、R346、R347
限流分压后送入Q313基极,Q313导通,拉低Q306基极电位,Q306随即导通;
从T301的10-12脚绕组输出31V左右的直流电压通过Q306的E-C极,D315隔离
后送入Q305的栅极,Q305导通,输出D15V电压。
由R322、R323、R324、Z305、R320、R321、C315组成15V反馈电路,作用是防止
前级电压异常升高而烧坏后级负载电路,达到保护后级负载电路的目的。
图十、D15V产生电路
C、D5V产生电路(见图十一):从U601第3脚输出的高电平指令经过R622、R301、R309
限流分压后送入Q302的基极,Q302导通,拉低Q304基极电位;
D15V-H经过R367、Q304的E-C送入Q309的栅极,该电压通过与R314分压后,在
Q309栅极形成12V的直流电压。Q309导通,输出D5V电压。
图十一、D5V形成电路
D、PFC-VCC形成(见图十二):从U601第18脚输出的高电平指令通过R628、R669、
R670限流分压后送入Q604基极,Q604导通,PC302开始工作,强行拉低Q303基极电
位,Q303导通。
从T301的5-6脚绕组产生的18V左右的AC-DET-P直流电压通过Q303的E-C极,
进入由Q316、ZD306。R307组成的稳压电路,在C306两端得到一个稳定的15.3V的
PFC-VCC电压,为后续电路供电。
1
2
D
图十二、PFC-VCC形成
4、PFC电路
PFC电路由U202(SSC2102)、Q218、Q219、L205、L206等组成(见图十四)。
为满足IEC61000-3-2谐波电流的限值标准,许多开关电源都采用了BOOST功率因数校正
(PFC)电路,从而有效控制了电网的低频谐波电流成分。随着单相有源PFC技术的成熟和功率
等级的进一步提高,原有单路BoostPFC方案的使用受到限制。因为功率的增加,单路BoostPFC
的开关器件(功率开关、升压二极管、升压电感等)必然要承受过高的瞬间电压和电流应力,
C
选择器件困难,成本较高,而且还将增大电路中的du/dt(电压变化率)和di/dt(电流变
化率),造成严重的辐射和传导EMI。交错并联BoostPFC电路具有降低功率器件的耐压、耐流
要求和输入电流纹波;能成倍增加输出功率的等级,减少单个电感的容量,在具有良好校正
效果的前提下,可大幅度减少整个功率电路的成本,因此交错BoostPFC非常适合用于大电流、
高功率的电源。
交错运行技术是并联运行技术的一种改进,是指两路的工作信号频率一致,相位互相错
开一定的角度,即所谓的移相驱动。对于两个Boost 电路交错运行而言,第一个控制周期对
一个Boost电路进行控制,第二个控制周期控制第二个Boost电路,不断重复上述步骤。即交
错控制方法实质是每两个周期对其中一个Boost电路的电流控制一次。采用这种方法后,有
效提高了放大倍数,调节了占空比,减小了电流纹波。
三肯公司的SSC2102是一款最新的交错并联BoostPFC开关控制器,外部只需很少的元件,
就可实现控制与保护功能,有效的提高了电源利用率。
B
A、 引脚功能图及实测电压
COMP1
VIN
VFB
VCC
2
3
4
8IS
7OUT1
6GND
5OUT2
SSC2102
图十三、SSC2102引脚功能图
A
脚位 符号
1 COMP
功能
电压比较器输出
工作电压
0.31V
12
2
3
4
5
6
7
8
VIN
VFB
VCC
OUT2
GND
OUT1
IS
采样信号输入
取样反馈
供电
栅极驱动输出2
地
栅极驱动输出1
电流检测
2.08V
3.34
15.23V
0.11V
0V
0.28V
0.01V
表二、SSC2102引脚实测电压
图十四、PFC电路
B、 工作过程
二次开机后,继电器K1、K2吸合,交流220V送到BD101整流后输出100HZ的
脉动直流电压分别加到储能电感L205、L206上,同时该100HZ的脉动直流电压还通
过R275、R229、R277、R290、R278分压后为U202第2脚提供输入信号采样;
PFC-VCC为U202第4脚提供15V左右的工作电压,当U202有工作电压和采样
信号时,U202开始工作。从5脚、7脚交替输出驱动脉冲经过Q214、Q215和Q216、
Q217组成的两路射随放大电路,驱动功率管Q219、Q218工作在开关状态。
升压过程:
第一个控制周期来临时,Q218导通,电感L206储能。
第二个控制周期到来时,Q219导通,电感L205储能;同时,由于上一个周期
在电感L206两端储存的电流不能发生突变,与300V叠加后通过续流二极管D201
为C236充电,此时C236两端的电压高于300V。
下一个控制周期来临时,Q218再次导通,再次为电感L206储能,在第二个控
制周期为L205存储的电流不能发生突变,与300V叠加后通过续流二极管D202为
C236充电。
如此不断重复上述步骤,有效提高了PFC功率,减小了电流纹波。
由R280、R289、R276、R279、R283、R274组成电压反馈网络送入U202第2脚,
经内部误差放大比较后,调整5脚、7脚驱动脉冲的输出占空比,控制Q219、Q218
的导通时间,使其C236两端为稳定的400V左右的PFC电压。
R287为PFC电路过流检测输入,如果出现PFC负载异常过重时,MOS管过大的
电流流经R287,在R287两端的压降升高,经过R288送入U202第8脚,使U202停
止工作,达到保护目的。
5、VS/VA形成电路
VS/VA形成电路由NCP1393、Q502、Q503、T501等组成。
Onsemi公司生产的NCP1393使用半桥拓扑,内置的驱动程序振荡器,通过外接电阻可
调整工作频率范围25千赫至250千赫,具有掉电保护功能,该器件还提供了固定的死区时
间,有助于降低直通电流。
A、 引脚功能图及实测电压
图十五、NCP1393引脚功能图
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
符号
VCC
RT
BO
GND
Mlower
HB
Mupper
Vboot
功能
供电
外接定时电阻
欠压检测
地
驱动波形低端输出
半桥连接
驱动波形高端输出
半桥浮动电源电压
工作电压
15.02V
3.48V
1.59V
0V
6.29V
190.5V
196.3V
204V
表三、NCP1393引脚实测电压
B、 工作过程简析:低压产生电路工作以后,逻辑板得到工作电压,逻辑板正常工作后,
就会向电源板反馈一个高电平VS-ON信号,VS-ON信号经过R621限流后送入U601
第13脚,从U601第20脚输出的高电平指令通过R627、R674、R656限流分压后,
送入Q603基极,Q603导通,PC501开始导通工作(见图十六),强行拉低Q501基
极电位,Q501导通。
图十六、VS高压开启电路
PFC-VCC通过Q501的E-C、限流电阻R524送入U501第1脚,为U501提供工
作电压。
400V的PFC电压通过R501、R502、R503、R504、R505与R506分压后,通过
R525送入U501第3脚欠压检测输入端。U501开始震荡工作,从U501第5、7脚分
别输出相位相同极性相反的驱动脉冲波形,通过灌流电路驱动Q502、Q503开始交
替工作。
正半周来临时,Q502导通,Q503截止,400V电压流过Q502的D-S极、T501
的7-2绕组,对C513进行充电。
负半周来临时,Q503导通,Q502截止,C513通过T501的2-7绕组、Q503的
D-S极形成放电回路(见图十七)。
图十七、VS/VA形成电路
Q502和Q503轮流导通工作,在开关变压器T501的次级感应的电压经D420,D421
桥式整流,C420滤波后得到VS电压(见图十八)。
图十八、VS输出
开关变压器T501的次级感应的电压经D401全波整流,C406滤波后送入由Q401、
Q402、D402、ZD401、RV406等组成的稳压调整电路,经过调整后得到VA电压(见
图十九)。
图十九、VA输出部分
该电源输出功率比较大,所以采用推挽形式的电路(也称为半桥电路)。其特点
是工作期间开关变压器T501的初级始终有正反交替的电流流过,次级绕组在正负两
个半周都有幅度相同的输出电压,所以VS用了桥式整流电路,这种结构也有利于提
高电源的工作效率。
由R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426、C425、R421、R432、
R433、R427、C424、C426、Z401等组成的反馈检测网络通过PC502隔离控制U502
第2脚达到VS/VA稳定输出的目的。
VS电压经过R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426电阻分压后
加到精密电压比较器Z401(TL431)R端,当某种原因导致VS电压升高时,Z401导通
增强,光耦(PC501)内部发光二极管导通电流增大,光敏三极管随之导通增强,反馈
到U502第2脚的电压降低,改变内部振荡器的振荡频率,促使MOS管Q502、Q503
导通时间缩短,开关变压器T501传送的能量减少,VS电压降低,反之亦然。如此
不断调整,达到稳压输出的目的(见图二十)。
图二十、VS取样反馈
6、保护电路
A、交流输入检测
220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V(220V*0.45=99V)左右的直流电
压经过D602隔离,通过R602、R604、R605、R606、R607、R608、R609、R610、R611、R612、
R613与R614分压送入Q605基极,当市电高于250V以上时,Q605导通,强行拉低Q602基
极电位,Q602随即导通,PC602的1-2脚得到工作电压,开始导通工作;
Vdd电压通过R673、PC602的3-4脚、R624为Q606基极提供偏置电压,Q606导通,强
行把U601第12脚拉入低电位(见图二十一)。
图二十一、交流输入检测
B、 各路输出电压检测
由R639、R640组成的5VSTB保护检测通过R649送入U601第9脚;
由R666、R667组成的5V保护检测通过R650送入U601第8脚;
由R635、R636组成的15V保护检测通过R652送入U601第7脚;
由R648、R641、R642组成的VA保护检测通过R653送入U601第6脚;
由R646、R647、R643、R644、R645组成的VS保护检测通过R651送入U601第5脚。
当CPU检测到交流输入检测、5VSTB、5VC、D15V、VA、VS任意一路电压异常时,U601
内部锁死,第1、18、20脚发出保护指令,切断PFC、低压产生电路、VS/VA电源,从而达
到保护的目的(见图二十二)。
图二十二、保护检测控制
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
功能 描述 电压(V) 脚位
4.64
4.64
4.64
4.64
1.03
1.13
1.18
1.20
1.20
0
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
功能
VCC
ACD_IN
Vs_ON
RESET
供电
交流检测输入
VS高压开启信号输入
复位
功能描述 电压(V)
4.68
2.24
5.21
4.68
0
4.67
0
4.65
4.64
4.64
RELAY_ONOFF 继电器控制
15V_ONOFF
D5V_ONOFF
STBY_ONOFF
Vs_sense
Va_sense
15V_sense
5V_sense
5Vs_sense
GND
D15V开启
D5V开启
待机控制
VS检测输入
VA检测输入
15V检测输入
5V检测输入
待机5V检测输入
地
PS_ON/SOS 开待机控制
PFC_ONOFF 空脚
RELAY-SIG 继电器检测输出
PFC_ONOFF PFC开启指令
ACD_OUT
HV_ONOFF
交流检测信号输出
VS/VA高压开启指令
表四、电源管理芯片引脚功能及开机实测电压
C、 电源管理芯片工作时序
1)、电源上电,输出5V-H电压为电源管理芯片供电。
2)、交流检测输入,U601第4脚发出待机控制指令,输出待机5V,待机5V检测送入
U601。
3)、二次开机,U601第15脚PS_ON端得到低电平开机指令, U601第1脚输出继电器
吸合指令,继电器吸合;U601第18脚发出PFC开启指令,PFC开始工作;U601第2脚发出
D15V开启指令,D15V电路开始工作,输出15V,D15V检测信号反馈至U601第7脚;U601
第3脚发出D5V开启指令,输出D5V,D5V检测信号反馈至U601第8脚。
4)、逻辑板得到D5V工作电压,开始工作,发出VS_ON高电平信号送入U601第13脚,
U601第20脚发出VS/VA高压开启指令,VS/VA电路开始工作,输出VS/VA电压,VS检测信
号反馈至U601第5脚;VA检测信号反馈至U601第6脚。
三、 维修案例分享
1、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:不开机,指示灯不亮。
维修分析:指示灯不亮,说明主板没有工作,故障范围缩小在主板和电源板,测量电源
板输出电压,所有输出为0V,取下电源板单独上电,测量待机5V仍然为0V, 说明电源板
待机电路未工作。
检修过程:待机电路由Z301(NCP1271)、T301、Q301等组成,首先测量Q301漏极电压310V
正常,测量Z301第6脚电压为0V,测量Z301第8脚电压为310V,说明Z301工作电压丢失,
断电测量Z301第6脚对地阻值,正反为27欧左右,测量外围电路,未发现异常,判断为
NCP1271坏。更换NCP1271,通电测量5VSB输出为5.3V正常。
为了检验整个电源板是否都能正常工作,把电源板PS_ON端子对地短接,VS_ON端子接
D5V,VS端子与地接100W灯泡,通电测量电源板所有输出电压均正常,维修结束。
处理结果:更换Z301(NCP1271)。
2、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:指示灯一亮即灭,不开机。
维修分析:正常情况下,通电瞬间,电源板输出待机5V电压给主板提供供电,主板得
到工作电压后,发出开机指令送入电源板,电源板输出所有电压,当主板得到主5V供电后,
主板开始进行自检,完成自检过程后,回到待机状态。(指示灯状态为不停闪烁然后变为红
灯)。
根据故障现象分析,指示灯瞬间能亮,说明电源板待机电路已有电压输出,指示灯随即
熄灭,可能是电源板低压输出端和VS/VA高压输出端未输出电压,或输出电压不正常,引起
保护。
检修过程:取下电源板上电,测量5VSB为5.3V正常,对地短接PS_ON,测量D5V为5.2V
正常,测量D15V为14.98V正常;
短接VS_ON到D5V,一通电,电源板保护,所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压,VS瞬间输出206V,VA输出55V,输出电压都正常。
通电瞬间测量U601第5脚VS检测输入为1.03V正常,测量第6脚VA检测输入为0V
不正常,测量R641、R642分压处为1.14V,断电测量此处与R653处的印制板连接阻值非常
大,仔细观察发现印制板有断裂,为了保证可靠性,飞线连接,通电后故障排除。
处理结果:飞线解决。
3、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:指示灯一亮即灭,不开机。
维修分析:同上例
检修过程:电源板单独上电测量5VSB为正常的5.3V,对地短接PS_ON,测量所有低压
输出端都正常,短接VS_ON到D5V,一通电,电源板保护,所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压均为0V,说明VS/VA形成电路未工作,测量U501第1
脚为15.02V正常,测量U501第3脚为1.2V不正常(正常为1.59V),测量PFC电压为310V,
说明PFC电路未工作引起U501欠压保护,至此故障部位锁定在PFC电路。
断开VS_ON到D5V短接点,测量PFC电压仍然为310V,测量U202第4脚电压为15V正
常,测量U202第2脚电压2.08V正常,测量U202第3脚电压为3.3V。
第3脚为PFC取样反馈端,PFC正常工作达到400V左右时此端电压为3.34V,该电压由
R280、R289、R276、R279与R274分压得到,此时PFC并未工作,PFC输出端为310V,经过
换算此处电压应为2.7V左右,由此得出结论,PFC反馈检测信号异常导致PFC电路不工作。
测量R280、R289、R276、R279、R274时发现R280阻值在100K左右跳动,怀疑印制板
有漏电,取下R280处理印制板并清洁R280,装回电阻通电测量PFC电压为392V,为了安全
起见,将R289、R276、R279均进行了相同方式处理,短接VS_ON到D5V,上电所有输出正
常,维修结束。
处理结果:处理印制板。
4、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:不定时自动关机
维修分析:主板、屏上所有组件均有可能引起不定时自动关机,维修难度很大,我们可
以通过自检的手段来缩小故障范围,如果自检故障现象一样,那么故障就缩小在屏组件,如
果自检正常,故障就缩小在主板和电源板待机电路和低压产生电路。
检修过程:首先我们先对整机进行屏自检,自检方法:断开主板,PS_ON接地,逻辑板
CON1从右到左四个点短接(见图二十三)。上电屏幕出现各类彩条图像,经过长时间烤机,
未出现故障。
接上主板继续烤机,大约40分钟后出现关机。继续二次开机,测量电源板所有输出端
发现5VSTB端为4.5V左右,测量5V-H为正常的5.3V,测量Q307的栅极为4.7V左右不正
常,断电检查外围发现C328有漏电现象,断开后,5VSTB输出正常。继续通电烤机,故障
不在出现,维修结束。
处理结果:取消C328
图二十三、逻辑版屏自检短接处
2024年8月1日发(作者:错友珊)
虹欧4000模组电源原理与维修
虹欧4000系列是长虹推出新一代等离子模组,屏尺寸分别有42寸/50寸。屏型号为:
PM42H4000/PM50H4000。42寸电源板型号为R-HS210B-5HF01、R-HS210B-5HF02;50寸电源
板型号03状态(能效加53%滤光膜)为R-HS310B-5HF01,05/06状态(能效高仙气体加53%
滤光膜)为R-HS210B-5HF02,线路大部分一样,区别只在于VS部分功率不同。
虹欧4000模组性价比较高,被大量的用于长虹等离子电视,电视机型号分别有:
3D42A3700IV(P37)、3D50A3700IV(P37)、3D50A3000i、3D50A3000iV、3D50A3600i、3D50A3600I、
3D50A3600iV、3D50A3700iV、3D50A3700i、3D50A3038、3D50A3039、 3D42A3000i、3D42A3000iV、
3D42A3600i、3D42A3600I、3D42A3600iV、3D42A3700iV、3D42A3700i、3D42A3038、3D42A3039 、
3D42A3000i(P36)、3D42A3000iv(P36)、3D42A3600i(P36)、3D42A3600i(P36)、
3D42A3600iV(P36)、3D42A3700iV(P36)、3D42A3700i(P36)、3D42A3038(P36)、3D42A3039(P36)
等。
一直以来,等离子维修技术由于资料的匮乏,对等离子接触少的维修人员维修起来非
常吃力。由于不了解等离子的工作原理,很难达到熟练维修的程度。自从虹欧3000模组推
出以来,扫描板和维持板共用能量回收电路,更是打破传统等离子维修思维,维修难度进
一步升级,对维修人员造成相当大的困扰。在整个等离子模组中,其中电源板故障率相对
较高,为了让维修人员掌握新一代等离子维修技术,特对虹欧4000电源模组进行一个原理
简析,并根据本人对多块电源的维修经验,与大家做一些案例分享。
一、 电源整体结构
虹欧4000电源板结构相对简单,主要由进线抗干扰电路、待机及15V形成电路、
PFC产生电路、VS/VA形成电路、保护电路等组成,整体方案由NCP1271、SSC2102、
NCP1393构成,结构简图如图一、图二:
图一、电路结构简图
图二、外观结构图
二、 单元电路分析
1、 进线抗干扰、整流滤波电路
交流220V进入电源板CNO1插座,经过保险丝F101,送入由压敏电阻RV1、L102、
R101、R102、R103、C101、继电器K1、热敏电阻NTC1、继电器K2、L101、CY103、
CY104、C105、L103组成的过压保护和抗干扰电路。
其中RV1为防止交流高压,CY103、CY104为共模电容,抑制非对称性干扰;
C101、C105为差模电容抑制对称性干扰。
滤除高频干扰信号的交流电通过BD101桥式整流后形成一个不稳定的300V左右的
直流电压。
图三、进线抗干扰、桥式整流
2、 待机及15V形成电路
待机及15V形成电路主要由NCP1271、Q301、T301等组成,OnSemi公司的NCP1271
是一款最新的固定频率电流模式PWM开关控制器,具有为低级声频噪声提供可调节的
Soft-Skip待机操作模式,为节省待机功耗内部集成高压启动,过载故障检测定时器,
内部锁保护功能特性。
A、 引脚功能图及实测电压:
图四、引脚功能图
脚位
1
2
3
4
5
6
8
符号
skip/latch
FB
CS
GND
Drv
VCC
HV
功能
过压保护
反馈
过流检测
接地
调制脉冲输出
供电
高压启动输入
待机电压
0.4
0.4
0.02
0
0.03
12.1
310
工作电压
0.46
0.02
0.02
0
0.14
13.6
402
表一、引脚实测电压
B、 内部框图
图五、NCP1271内部框图
C、工作过程简析:220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V(220V*0.45=99V)
左右的直流电压,经过D307隔离、C312滤波后得到大约310V左右的不稳定直流电压
(220V*1.414=311.08V),该电压通过T301的1-3绕组送入开关管Q301漏极。同时该电压
通过R302限流送入NCP1271第8脚高压启动输入端。
Z301第8脚得到的高压通过Z301内部恒流源给Z301第6脚外部电容C302进行充电,
当C302两端的充电电压达到门限值时,Z301开始启动工作。Z301第5脚输出方波脉冲驱动
送入Q301的栅极,Q301、T301开始工作.(如图六)。
从T301的4-6脚绕组产生的感生电压经过D312、C309整流滤波后,得到16V左右的直
流电压,此电压经过由Q315、ZD305等组成的稳压调整电路得到稳定的14V左右的电压,给
Z301第6脚提供持续的工作电压。
从T301的5-6脚绕组产生的感生电压经过D311、C308整流滤波后得到18V左右的
AC-DET-P直流电压送入Q303的E级待命,二次开机后为PFC、VS/VA部分提供工作电压。
5V-H产生电路:从T301的8-9脚绕组产生的感生电压经过D310、C325整流,得到5V-H电
压。
15V-H产生电路:从T301的10-11脚绕组产生的感生电压经过D308、C316整流滤波后得到
15V-H电压。
图六、待机部分电路
反馈取样网络(如图七):由D313、
C326、R361、R351、U306、R357、
R356、R355、C351、R354组成的取样
反馈网络通过PC301隔离控制Z301第
2脚,达到5V-H稳定输出的目的。
5V-H电压经过R357、R356、R355
电阻分压后加到精密电压比较器
U306(TL431)R端,当某种原因导致
5V-H电压升高时,U306导通增强,光
耦(PC301)内部发光二极管导通电流增
大,光敏三极管随之导通增强,反馈到
Z301第2脚的电压降低,改变内部振
荡器的振荡频率,促使MOS管Q301导
通时间缩短,开关变压器T301传送的
能量减少,5V-H电压降低,反之亦然。
图七、取样反馈电路 如此不断调整,达到稳压的目的。
5VSTB形成(见图八):待机电路开始工作后,5V-H电压通过FB601、D603为电源管理
芯片U601提供工作电压,U601开始工作,从U601第4脚输出的高电平指令通过R358、
R359分压、限流后送入Q317基极。Q317导通,Q312基极电位被强行拉入低电平,Q312
截止。
T301的10-12脚绕组产生的感生电压经过D309、C320整流滤波后得到31V左右的
直流电压,该电压通过R329、R330分压后得到12V左右的电压送入Q307的栅极。Q307
导通,Q307源极输出5VSTB电压为整机主板提供待机供电。
图八、5VSTB产生电路
3、 开待机控制电路及低压产生电路
A、继电器控制(见图九):二次开机后,从主板送来的PS-ON低电平信号通过R619送
入U601第15脚,从U601第1脚输出的高电平指令通过R625、R617、R618限流分压后
送入Q612基极,Q612导通,继电器K2吸合,交流220V送入后级。
图九、继电器控制
B、D15V产生电路(见图十):从U601第2脚输出的高电平指令通过R657、R346、R347
限流分压后送入Q313基极,Q313导通,拉低Q306基极电位,Q306随即导通;
从T301的10-12脚绕组输出31V左右的直流电压通过Q306的E-C极,D315隔离
后送入Q305的栅极,Q305导通,输出D15V电压。
由R322、R323、R324、Z305、R320、R321、C315组成15V反馈电路,作用是防止
前级电压异常升高而烧坏后级负载电路,达到保护后级负载电路的目的。
图十、D15V产生电路
C、D5V产生电路(见图十一):从U601第3脚输出的高电平指令经过R622、R301、R309
限流分压后送入Q302的基极,Q302导通,拉低Q304基极电位;
D15V-H经过R367、Q304的E-C送入Q309的栅极,该电压通过与R314分压后,在
Q309栅极形成12V的直流电压。Q309导通,输出D5V电压。
图十一、D5V形成电路
D、PFC-VCC形成(见图十二):从U601第18脚输出的高电平指令通过R628、R669、
R670限流分压后送入Q604基极,Q604导通,PC302开始工作,强行拉低Q303基极电
位,Q303导通。
从T301的5-6脚绕组产生的18V左右的AC-DET-P直流电压通过Q303的E-C极,
进入由Q316、ZD306。R307组成的稳压电路,在C306两端得到一个稳定的15.3V的
PFC-VCC电压,为后续电路供电。
1
2
D
图十二、PFC-VCC形成
4、PFC电路
PFC电路由U202(SSC2102)、Q218、Q219、L205、L206等组成(见图十四)。
为满足IEC61000-3-2谐波电流的限值标准,许多开关电源都采用了BOOST功率因数校正
(PFC)电路,从而有效控制了电网的低频谐波电流成分。随着单相有源PFC技术的成熟和功率
等级的进一步提高,原有单路BoostPFC方案的使用受到限制。因为功率的增加,单路BoostPFC
的开关器件(功率开关、升压二极管、升压电感等)必然要承受过高的瞬间电压和电流应力,
C
选择器件困难,成本较高,而且还将增大电路中的du/dt(电压变化率)和di/dt(电流变
化率),造成严重的辐射和传导EMI。交错并联BoostPFC电路具有降低功率器件的耐压、耐流
要求和输入电流纹波;能成倍增加输出功率的等级,减少单个电感的容量,在具有良好校正
效果的前提下,可大幅度减少整个功率电路的成本,因此交错BoostPFC非常适合用于大电流、
高功率的电源。
交错运行技术是并联运行技术的一种改进,是指两路的工作信号频率一致,相位互相错
开一定的角度,即所谓的移相驱动。对于两个Boost 电路交错运行而言,第一个控制周期对
一个Boost电路进行控制,第二个控制周期控制第二个Boost电路,不断重复上述步骤。即交
错控制方法实质是每两个周期对其中一个Boost电路的电流控制一次。采用这种方法后,有
效提高了放大倍数,调节了占空比,减小了电流纹波。
三肯公司的SSC2102是一款最新的交错并联BoostPFC开关控制器,外部只需很少的元件,
就可实现控制与保护功能,有效的提高了电源利用率。
B
A、 引脚功能图及实测电压
COMP1
VIN
VFB
VCC
2
3
4
8IS
7OUT1
6GND
5OUT2
SSC2102
图十三、SSC2102引脚功能图
A
脚位 符号
1 COMP
功能
电压比较器输出
工作电压
0.31V
12
2
3
4
5
6
7
8
VIN
VFB
VCC
OUT2
GND
OUT1
IS
采样信号输入
取样反馈
供电
栅极驱动输出2
地
栅极驱动输出1
电流检测
2.08V
3.34
15.23V
0.11V
0V
0.28V
0.01V
表二、SSC2102引脚实测电压
图十四、PFC电路
B、 工作过程
二次开机后,继电器K1、K2吸合,交流220V送到BD101整流后输出100HZ的
脉动直流电压分别加到储能电感L205、L206上,同时该100HZ的脉动直流电压还通
过R275、R229、R277、R290、R278分压后为U202第2脚提供输入信号采样;
PFC-VCC为U202第4脚提供15V左右的工作电压,当U202有工作电压和采样
信号时,U202开始工作。从5脚、7脚交替输出驱动脉冲经过Q214、Q215和Q216、
Q217组成的两路射随放大电路,驱动功率管Q219、Q218工作在开关状态。
升压过程:
第一个控制周期来临时,Q218导通,电感L206储能。
第二个控制周期到来时,Q219导通,电感L205储能;同时,由于上一个周期
在电感L206两端储存的电流不能发生突变,与300V叠加后通过续流二极管D201
为C236充电,此时C236两端的电压高于300V。
下一个控制周期来临时,Q218再次导通,再次为电感L206储能,在第二个控
制周期为L205存储的电流不能发生突变,与300V叠加后通过续流二极管D202为
C236充电。
如此不断重复上述步骤,有效提高了PFC功率,减小了电流纹波。
由R280、R289、R276、R279、R283、R274组成电压反馈网络送入U202第2脚,
经内部误差放大比较后,调整5脚、7脚驱动脉冲的输出占空比,控制Q219、Q218
的导通时间,使其C236两端为稳定的400V左右的PFC电压。
R287为PFC电路过流检测输入,如果出现PFC负载异常过重时,MOS管过大的
电流流经R287,在R287两端的压降升高,经过R288送入U202第8脚,使U202停
止工作,达到保护目的。
5、VS/VA形成电路
VS/VA形成电路由NCP1393、Q502、Q503、T501等组成。
Onsemi公司生产的NCP1393使用半桥拓扑,内置的驱动程序振荡器,通过外接电阻可
调整工作频率范围25千赫至250千赫,具有掉电保护功能,该器件还提供了固定的死区时
间,有助于降低直通电流。
A、 引脚功能图及实测电压
图十五、NCP1393引脚功能图
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
符号
VCC
RT
BO
GND
Mlower
HB
Mupper
Vboot
功能
供电
外接定时电阻
欠压检测
地
驱动波形低端输出
半桥连接
驱动波形高端输出
半桥浮动电源电压
工作电压
15.02V
3.48V
1.59V
0V
6.29V
190.5V
196.3V
204V
表三、NCP1393引脚实测电压
B、 工作过程简析:低压产生电路工作以后,逻辑板得到工作电压,逻辑板正常工作后,
就会向电源板反馈一个高电平VS-ON信号,VS-ON信号经过R621限流后送入U601
第13脚,从U601第20脚输出的高电平指令通过R627、R674、R656限流分压后,
送入Q603基极,Q603导通,PC501开始导通工作(见图十六),强行拉低Q501基
极电位,Q501导通。
图十六、VS高压开启电路
PFC-VCC通过Q501的E-C、限流电阻R524送入U501第1脚,为U501提供工
作电压。
400V的PFC电压通过R501、R502、R503、R504、R505与R506分压后,通过
R525送入U501第3脚欠压检测输入端。U501开始震荡工作,从U501第5、7脚分
别输出相位相同极性相反的驱动脉冲波形,通过灌流电路驱动Q502、Q503开始交
替工作。
正半周来临时,Q502导通,Q503截止,400V电压流过Q502的D-S极、T501
的7-2绕组,对C513进行充电。
负半周来临时,Q503导通,Q502截止,C513通过T501的2-7绕组、Q503的
D-S极形成放电回路(见图十七)。
图十七、VS/VA形成电路
Q502和Q503轮流导通工作,在开关变压器T501的次级感应的电压经D420,D421
桥式整流,C420滤波后得到VS电压(见图十八)。
图十八、VS输出
开关变压器T501的次级感应的电压经D401全波整流,C406滤波后送入由Q401、
Q402、D402、ZD401、RV406等组成的稳压调整电路,经过调整后得到VA电压(见
图十九)。
图十九、VA输出部分
该电源输出功率比较大,所以采用推挽形式的电路(也称为半桥电路)。其特点
是工作期间开关变压器T501的初级始终有正反交替的电流流过,次级绕组在正负两
个半周都有幅度相同的输出电压,所以VS用了桥式整流电路,这种结构也有利于提
高电源的工作效率。
由R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426、C425、R421、R432、
R433、R427、C424、C426、Z401等组成的反馈检测网络通过PC502隔离控制U502
第2脚达到VS/VA稳定输出的目的。
VS电压经过R429、R430、R431、R422、R423、RV251、R425、R426电阻分压后
加到精密电压比较器Z401(TL431)R端,当某种原因导致VS电压升高时,Z401导通
增强,光耦(PC501)内部发光二极管导通电流增大,光敏三极管随之导通增强,反馈
到U502第2脚的电压降低,改变内部振荡器的振荡频率,促使MOS管Q502、Q503
导通时间缩短,开关变压器T501传送的能量减少,VS电压降低,反之亦然。如此
不断调整,达到稳压输出的目的(见图二十)。
图二十、VS取样反馈
6、保护电路
A、交流输入检测
220V交流利用桥堆3-4脚在AC2与地之间形成大约99V(220V*0.45=99V)左右的直流电
压经过D602隔离,通过R602、R604、R605、R606、R607、R608、R609、R610、R611、R612、
R613与R614分压送入Q605基极,当市电高于250V以上时,Q605导通,强行拉低Q602基
极电位,Q602随即导通,PC602的1-2脚得到工作电压,开始导通工作;
Vdd电压通过R673、PC602的3-4脚、R624为Q606基极提供偏置电压,Q606导通,强
行把U601第12脚拉入低电位(见图二十一)。
图二十一、交流输入检测
B、 各路输出电压检测
由R639、R640组成的5VSTB保护检测通过R649送入U601第9脚;
由R666、R667组成的5V保护检测通过R650送入U601第8脚;
由R635、R636组成的15V保护检测通过R652送入U601第7脚;
由R648、R641、R642组成的VA保护检测通过R653送入U601第6脚;
由R646、R647、R643、R644、R645组成的VS保护检测通过R651送入U601第5脚。
当CPU检测到交流输入检测、5VSTB、5VC、D15V、VA、VS任意一路电压异常时,U601
内部锁死,第1、18、20脚发出保护指令,切断PFC、低压产生电路、VS/VA电源,从而达
到保护的目的(见图二十二)。
图二十二、保护检测控制
脚位
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
功能 描述 电压(V) 脚位
4.64
4.64
4.64
4.64
1.03
1.13
1.18
1.20
1.20
0
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
功能
VCC
ACD_IN
Vs_ON
RESET
供电
交流检测输入
VS高压开启信号输入
复位
功能描述 电压(V)
4.68
2.24
5.21
4.68
0
4.67
0
4.65
4.64
4.64
RELAY_ONOFF 继电器控制
15V_ONOFF
D5V_ONOFF
STBY_ONOFF
Vs_sense
Va_sense
15V_sense
5V_sense
5Vs_sense
GND
D15V开启
D5V开启
待机控制
VS检测输入
VA检测输入
15V检测输入
5V检测输入
待机5V检测输入
地
PS_ON/SOS 开待机控制
PFC_ONOFF 空脚
RELAY-SIG 继电器检测输出
PFC_ONOFF PFC开启指令
ACD_OUT
HV_ONOFF
交流检测信号输出
VS/VA高压开启指令
表四、电源管理芯片引脚功能及开机实测电压
C、 电源管理芯片工作时序
1)、电源上电,输出5V-H电压为电源管理芯片供电。
2)、交流检测输入,U601第4脚发出待机控制指令,输出待机5V,待机5V检测送入
U601。
3)、二次开机,U601第15脚PS_ON端得到低电平开机指令, U601第1脚输出继电器
吸合指令,继电器吸合;U601第18脚发出PFC开启指令,PFC开始工作;U601第2脚发出
D15V开启指令,D15V电路开始工作,输出15V,D15V检测信号反馈至U601第7脚;U601
第3脚发出D5V开启指令,输出D5V,D5V检测信号反馈至U601第8脚。
4)、逻辑板得到D5V工作电压,开始工作,发出VS_ON高电平信号送入U601第13脚,
U601第20脚发出VS/VA高压开启指令,VS/VA电路开始工作,输出VS/VA电压,VS检测信
号反馈至U601第5脚;VA检测信号反馈至U601第6脚。
三、 维修案例分享
1、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:不开机,指示灯不亮。
维修分析:指示灯不亮,说明主板没有工作,故障范围缩小在主板和电源板,测量电源
板输出电压,所有输出为0V,取下电源板单独上电,测量待机5V仍然为0V, 说明电源板
待机电路未工作。
检修过程:待机电路由Z301(NCP1271)、T301、Q301等组成,首先测量Q301漏极电压310V
正常,测量Z301第6脚电压为0V,测量Z301第8脚电压为310V,说明Z301工作电压丢失,
断电测量Z301第6脚对地阻值,正反为27欧左右,测量外围电路,未发现异常,判断为
NCP1271坏。更换NCP1271,通电测量5VSB输出为5.3V正常。
为了检验整个电源板是否都能正常工作,把电源板PS_ON端子对地短接,VS_ON端子接
D5V,VS端子与地接100W灯泡,通电测量电源板所有输出电压均正常,维修结束。
处理结果:更换Z301(NCP1271)。
2、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:指示灯一亮即灭,不开机。
维修分析:正常情况下,通电瞬间,电源板输出待机5V电压给主板提供供电,主板得
到工作电压后,发出开机指令送入电源板,电源板输出所有电压,当主板得到主5V供电后,
主板开始进行自检,完成自检过程后,回到待机状态。(指示灯状态为不停闪烁然后变为红
灯)。
根据故障现象分析,指示灯瞬间能亮,说明电源板待机电路已有电压输出,指示灯随即
熄灭,可能是电源板低压输出端和VS/VA高压输出端未输出电压,或输出电压不正常,引起
保护。
检修过程:取下电源板上电,测量5VSB为5.3V正常,对地短接PS_ON,测量D5V为5.2V
正常,测量D15V为14.98V正常;
短接VS_ON到D5V,一通电,电源板保护,所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压,VS瞬间输出206V,VA输出55V,输出电压都正常。
通电瞬间测量U601第5脚VS检测输入为1.03V正常,测量第6脚VA检测输入为0V
不正常,测量R641、R642分压处为1.14V,断电测量此处与R653处的印制板连接阻值非常
大,仔细观察发现印制板有断裂,为了保证可靠性,飞线连接,通电后故障排除。
处理结果:飞线解决。
3、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:指示灯一亮即灭,不开机。
维修分析:同上例
检修过程:电源板单独上电测量5VSB为正常的5.3V,对地短接PS_ON,测量所有低压
输出端都正常,短接VS_ON到D5V,一通电,电源板保护,所有输出被切断。
通电瞬间测量VS、VA输出电压均为0V,说明VS/VA形成电路未工作,测量U501第1
脚为15.02V正常,测量U501第3脚为1.2V不正常(正常为1.59V),测量PFC电压为310V,
说明PFC电路未工作引起U501欠压保护,至此故障部位锁定在PFC电路。
断开VS_ON到D5V短接点,测量PFC电压仍然为310V,测量U202第4脚电压为15V正
常,测量U202第2脚电压2.08V正常,测量U202第3脚电压为3.3V。
第3脚为PFC取样反馈端,PFC正常工作达到400V左右时此端电压为3.34V,该电压由
R280、R289、R276、R279与R274分压得到,此时PFC并未工作,PFC输出端为310V,经过
换算此处电压应为2.7V左右,由此得出结论,PFC反馈检测信号异常导致PFC电路不工作。
测量R280、R289、R276、R279、R274时发现R280阻值在100K左右跳动,怀疑印制板
有漏电,取下R280处理印制板并清洁R280,装回电阻通电测量PFC电压为392V,为了安全
起见,将R289、R276、R279均进行了相同方式处理,短接VS_ON到D5V,上电所有输出正
常,维修结束。
处理结果:处理印制板。
4、 机型:3D42A3700iD
屏型号:PM42H4000
故障现象:不定时自动关机
维修分析:主板、屏上所有组件均有可能引起不定时自动关机,维修难度很大,我们可
以通过自检的手段来缩小故障范围,如果自检故障现象一样,那么故障就缩小在屏组件,如
果自检正常,故障就缩小在主板和电源板待机电路和低压产生电路。
检修过程:首先我们先对整机进行屏自检,自检方法:断开主板,PS_ON接地,逻辑板
CON1从右到左四个点短接(见图二十三)。上电屏幕出现各类彩条图像,经过长时间烤机,
未出现故障。
接上主板继续烤机,大约40分钟后出现关机。继续二次开机,测量电源板所有输出端
发现5VSTB端为4.5V左右,测量5V-H为正常的5.3V,测量Q307的栅极为4.7V左右不正
常,断电检查外围发现C328有漏电现象,断开后,5VSTB输出正常。继续通电烤机,故障
不在出现,维修结束。
处理结果:取消C328
图二十三、逻辑版屏自检短接处