松下TH-42PV80C等离子彩电电源板(P板)工作原理

[日期：2014-02-20]

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　　二、PFC电路的工作原理： 220V市电，经D401整流，C404滤波，得到300V电压，加到PFC变压器6、7脚，按下面板上的电源开关后，STB5V加到DG板内CPU作为电源，该CPU随即发出F-STB-ON 指令，加到P板CPU：23，该IC从16输出PFC-ON低电平指令，加到光耦IC401发光管负端，发光管发光，光敏管随之导通，IC401：4变为低电平，加到Q401 P沟道管的G极，该管导通，把来自T410：2的14V电压加到PFC振荡IC406：8脚作为电源。该IC从7输出方波，经Q404放大，加到开关管Q406：G极，Q406导通时，产生的电流：D401整流后的300V正极---T401：6、7端---2、3端---Q406---R447、R448、R449返回整流桥D401负端。上述电流流过T401初级绕组，电能以磁能的形式储存在T401内，当开关管截止时，T401内的磁能以电能的形式经续流二极管D417、D419、D420向C446充电，充电电流的流向：T401：2、3---D417、D420、D419---C446充电----R447、R448、R449---D401负端---D401正端---T401：6、7脚。在C446上得到394V  PFC电压。
　　
　　IC406内部框图：

　　IC406各脚功能

　　3脚：正弦波输入。
　　
　　4脚：输入反馈脉冲，用于检测峰值电压。
　　
　　5脚：输入反馈脉冲，用于检测电流零点。
　　
　　7：驱动脉冲输出。
　　
　　8：电源端。
　　
　　PFC电路的方框图：

　　PFC电路的中文意思是功率因数控制，也就是用于提高电视机的功率因数。我们知道：在纯电阻性负载中，交流电压与交流电流相位是完全相同的，它的功率因数是1，即不存在功率因数的问题，而在电抗性负载中，又分为电容性负载、电感性负载两种，在电感性负载中，交流电压的相位超前于交流电流的相位。在电容性负载中，交流电流的相位超前于交流电压的相位。交流电压相位与交流电流相位的相位差是多少取决于电抗量与总阻抗之比。电抗性负载使一部份交流电流在市电电源与负载间来回流动，但不作功，称之为无用功，它占用了电源的容量，增加了无用的电源消耗。因此在各种大功率的电器中都采用了提高功率因数的电路，电视机也不例外。当然小功率的电器就没有必要设置功率因数提高电路了，因为它的无用功太小了。
　　
　　在常规电视机中，一般是把输入电视机内部的220V交流电，直接加到二极管整流电路进行整流并随后用几百微法的大电解电容滤波，在大电解电容上始终保持大约260V以上的脉动电压。也就是说只有当市电（交流电）的波峰电压超过260V时（220V的交流电波峰电压是314V），电视机整流二极管才导通很窄的宽度，这说明：在正弦波交流电（市电）一周期（360度）中，电视机并不是从市电（220V交流电）中均匀的吸取电能，而只是在交流电的波峰（大约40度）期间极短暂时间内的吸收电能，这使市电电源的负载忽重忽轻，电流忽大忽小。对电网电源的质量起到损害和干扰的作用。为此有必要设置功率因数提高电路。这就是为什么新型电视机中增加了功率因数提高电路的原因。有了这个电路以后，不但对电力电网有好处，也可以提高电视机的电源质量，减小电源的纹波。
　　
　　PFC电路是怎样提高功率因数的呢？见下图所示：

　　50Hz、220V交流电，经D401整流输出半波状正弦波电压经R417、R430、R432加到IC406：3脚（它的周期即宽度：10mS），PFC电路的负载电流流过取样电阻R447、R448、R449、R412，在其上产生锯齿状的取样电压加到IC406：4脚，这个锯齿波的频率远高于正弦波的频率（见上图）。锯齿波的上升沿是开关管Q406导通时电流在取样电阻上产生的电压波形，下降沿是续流二极管D419、D420导通时的电流，流过取样电阻上产生的电压波形，这个波形代表的是PFC电流波形。在PFC变压器T401的次级，专门设置一个11---14绕组，用于检测PFC电路的电流零点，11脚的电压经R414、R436、R437加到IC406：5脚，在5脚内设置有电流零点检测电路，当续流二极管产生的续流电流下降到0点时，再一次开启开关管Q406导通，进入下一周期的工作。上图中的最下波形，就是PFC电路加到开关管Q406：G极的驱动波形，正波使开关管Q406导通，PFC电路从市电吸取能量储存在T401内，负波使开关管Q406截止，此时续流二极管导通，把储存在T401内的能量向负载释放。在上图中：在正弦波的峰值附近，由于加到T401、Q406的电压高，所以Q406的电流上升很快，电流峰值高，储存在T401内的电能多，Q406关断后续流二极管放电时，由于电流峰值高，电流下降到零点所需要的时间长，而只有续流电流下降到零点时，IC406才会再一次被启动导通，所以在正弦波峰值附近，使Q406导通的正脉冲间隔很大。而在正弦波的前部和后部（见上图第一个波形），交流电压波形幅度低，也就是加到T401、Q406上的电压，Q406导通时，流过Q406的电流即锯齿波电流的上升沿上升速率慢，电流峰值低，Q406导通时，储存在T401内的电量少，Q406截止后，续流二极管导通把T401内储存的电量向负载泄放，形成锯齿波电流的下降段，由于电流峰点低，放电至电流零点所需的时间也短，放电至电流零点后，零点电流检测电路再次输出正脉冲，启动开关管Q406导通。因此，此时正脉冲的间隔小，也就是正脉冲密度高，即从电网吸取电能的频度加快。这样一来，PFC电路从市电电网上吸取电能的速率不随正弦波电压的峰点和谷点而变化，而是在正弦波交流电的一个周期中，均匀的从电网上吸取电能。
　　
　　在180度完整的正弦波内，PFC电路输出使开关管Q406导通的正方波的宽度是相同的，仅是正方波的间隔随正弦波的高度成反比变化。即在正弦波的波峰处，正方波的间隔大密度稀，而在正弦波的前部和后部，正方波间隔密度高。
　　
　　前后相邻正方波的间隔宽度由什么决定呢？在开关管导通时，市电电流流过电感并经开关管到地构成回路，此时给电感充电。当开关管截止时，电感经续流二极管向负载放电，因此给负载供电。当电感放电完毕时，放电电流下降到0。IC406检测到这一电流零点后，立即输出正方波：启动开关管导通进入下一工作周期。当处于正弦波波峰时，市电电压高，电感充电能量多，所以放电时间就长，也即正方波间隔时间长。
　　
　　PFC电路的稳压：PFC电路输出的电压，加到分压取样电阻串：R441、R442、R445、R455、R444、R443（用于调节PFC电压值），分得的取样电压加到IC406：1，经放大后加到3脚内的乘算器，D401正极输出的整流电压经R417、R430、R432加到乘算器输入端3脚，将两路输入电压经乘法运算后，输出加到4脚内的电流比较器，PFC电路输出的负载电流在PFC电流取样电阻R447、R448、R449、R412上产生压降，压降正端经R438加到电流比较器输入端4脚，比较器的输出加到MOS管驱动器输入端，PFC变压器T401次级有电流取样线圈11-14端，它把初级的PFC电流取样后以电压的形式从11脚输出，经R414、R436、R437加到IC406：5内的电流检测电路，检测后也输出到MOS管驱动电路。综上所述：IC406：7脚输出的驱动方波宽度和频率受4路输入电压控制：1脚输入的PFC取样电压，3脚输入的市电整流取样电压、4脚输入的PFC负载电流取样值、5脚输入的PFC变压器电流取样值。上述电压可以稳定PFC电压值，当PFC负载短路过流时，可以限制PFC电路过流防止烧毁开关管。当PFC电路输出的394V电压升高时，经取样分压后加到IC406：1脚电压上升，它会使7脚输出的PFC脉冲宽度变窄，从而使PFC输出的电压稳定不变。同样，当市电电压升高时，也会引起PFC输出电压的升高，但此时市电经D401整流后的电压也升高，加到IC406：3脚电压升高，该升高的电压将控制PFC电路输出的脉冲宽度变窄，从而使PFC输出电压稳定不变。FPC负载电流流过R447、R448、R449、R412，产生的电流取样电压加到IC406：4脚，当PFC电流增大时，会使4脚电压升高，也会使IC406输出的脉冲宽度变窄，限制PFC电流的增大，甚至关断脉冲的输出，防止损坏元器件。
　　
　　PFC过压保护电路：输出的394V  PFC电压，加到分压取样电阻串：R472、R473、R474、R464，分得的取样电压经稳压管D418（8.2V）、R458加到Q407对管右管的B极，当PFC过压时，R454分得的电压大于8.2V,D418导通，右管也导通，左管也随之导通，左右管之间接成了强烈的正反馈，相当于可控硅一样：一旦受触发导通，就会自锁在强导通状态不变，此时即使去除触发电压，仍处在导通状态，只用解除电源时，才会恢复到截止状态。右管C极输出高电平，加到N沟道Q422  G极，Q422导通，S极输出高电平，经R491、D408加到IC406：4，这样可以使开关管Q406导通变窄，消除PFC电路的过压。
　　
　　PFC电源的快速关断：当P板CPU：16变为高电平时，光耦IC401截止，因此（P沟道）Q401截止，切断IC406的供电，Q402导通，把C462上开机时储存的14V电压经D407加到IC406：4，使IC406立即停止工作。