3KW电视发射机开关电源的原理与维修

3千瓦电视发射机开关电源的原理与维修随着科学技术的发展，电子管电视发射机已更新为全固态电视发射机。

发射机的“高压电源”、“帘栅电源”、“栅压电源”、“灯丝电源”等，已被体积小、重量轻、效率高、成本低的新一代开关电源所取代。

作为发射机生产厂家来说，开关电源都是“外协件”，因此交给用户的发射机说明书中都没有开关电源的电路图和维修资料。

有的开关电源生产厂家为了技术保密，甚至将元器件上标注的型号打磨掉。

这样就给各级电视台的技术维护人员带来了难题。

只好拆下来寄回生产厂维修。

造成了时间和资金上的浪费。

我们根据实物测画出进口和国产1--3千瓦电视发射机的开关电源的方框图（图一）、电路图（图二、A、B图为国产开关电源、C、D图为进口开关电源），发现设计思路与原理基本相同，甚至采用的电路形式和器件也很相似。

选择了一款最具代表性的某公司生产的48V/40A的开关电源进行解析。

并提出对电视发射机开关电源各部分常见故障的维修方法。

提供给同行们，以供参考。

图二（A) 国产48V/40A开关电源主电路图二(B) 国产48V/40APWM控制电路图二(C) 进口28V/50A开关电源主电路图二(D) 进口28V/50A PWM控制电路一、开关电源的电路组成与工作原理1、开关电源的分类及电路组成（1）、开关电源按负载的连接方式可分为串联型和并联型两种，串联型开关电源因整个机板与电网相通而带电（热底板），不便与其它设备相连，现在已很少使用。

并联型开关电源输出端与电网通过变压器隔离（冷底板），安全性能好，容易与其它设备相连接。

并连型开关电源又分为自激型和他激型两种。

他激式开关电源根据功率大小又分为单管式、双管半桥式、四管全桥式等多种电路。

本文介绍的开关电源就属于并连型他激式四管全桥脉冲可调式开关电源。

（2）、电视发射机开关电源电路是由电源噪声滤波电路、高压整流滤波电路、开关电路（功率变换电路）、低压整流滤波电路、控制电路、接口电路、面板调整显示电路等组成。

2、各单元电路功能及原理某电视发射机开关电源主电路如图二所示，它的工作过程是:交流→直流→高频→直流。

下面分别介绍各部分功能及工作原理。

(1)、电源噪声滤波电路图二中交流输入为220V，FU为保险丝，防止交流负载短路而危及电网。

TH是一个负温度系数热敏电阻，常温下阻值一般在10欧姆左右。

在开机时限制浪涌电流对整流滤波电路的冲击。

通过电流后使其温度升高阻值变小，不阻碍开关电源大电流的需要。

抗干扰电路用于抑制消除外部噪声，也防止转换电路产生的噪声传送到外部对电网形成干扰。

抗干扰电路由L101、L102、C101、C102、C103、C104组成LC滤波网络，L101、L102二个电感绕在同一磁芯上匝数相同，绕向相反，电流通过时产生的磁通因大小相等、方向相反而抵消。

C103、C104组成共模滤波器，用于滤除二导线的共模干扰信号，C101、C102用于滤除差模干扰信号。

当输入端采用三相交流输入时，电路如图三所示抗干扰电路由二级LC共模滤波器组成，经整流滤波后供给变换电路，此时电压较高，后面的开关电路所用的元器件也要求耐压值增高。

（2）、高压整流滤波电路为区别于后面的低压整流滤波电路，我们把图二中输入端的整流电路称为高压整流电路，它的作用是把220V交流电压变成310V直流电压，整流电路采用桥式整流，使用一只100A整流桥块，C107、C109是高频滤波电容。

低频滤波电容C108由5只470UF/450V电解电容并联组成。

R102为泄放电阻。

（3）、开关电路（功率变换电路）该部分电路是将直流电压变换为宽度可调的高频矩形波电压（大约100KHZ），通过变压器T303耦合到下一级电路。

该部分电路主要由V301--V304、C301、T301、T303及外围元件组成。

其工作原理是：V301--V304、C301、T301、T303构成全桥式主开关回路，它所需要的矩形开关脉冲为宽度可调的脉冲，称为PWM脉冲。

脉冲越宽，开关管导通时间就越长。

T303内存储的能量就越大，次级经整流得到的输出电压就越高。

反之输出电压就越低。

T301是一个脉冲变压器，它把来自CT3--1、2两脚的PWM脉冲信号分配给四个开关管，使它们两个一组轮流导通。

具体过程是这样的：若在某一瞬间T301的10脚为正，9脚为负。

则在副边四个绕组中10脚的同名端2、4、6、8端皆为正，1、3、5、7端皆为负。

此时V301、V303因栅源电压为正而饱和导通，V302、V304因为栅源电压为负而截止。

电流从电源正极经过V303漏极、源极、T303初级绕组、T302初级、C301、V301到电源负极，构成放电回路。

T303初级绕组中电流从上至下流过。

当另一个相位相差180度的脉冲到来时，T301的9脚为正、10脚为负，9脚的同名端1、3、5、7端为正、2、4、6、8端为负，此时V302、V304因栅源电压为正而饱和导通，V301、V303因栅源电压为负而截止。

从电源正极经过V302、C301、T302初级、T303初级、V304到电源负极构成放电回路。

T303初级绕组中电流从下至上流过。

一个周期的工作过程如图四所示：图四T301上的PWM脉冲波形图在PWM脉冲的驱动下，V301、V303和V302、V304交替导通与截止，为高频变压器T303提供高频交变工作电流。

因此在T303次级绕组中就感应出另一电压值的交变电压。

V301---V304为N沟道绝缘栅型场效应管，R301---R304为限流电阻，R305---R308为匹配电阻，D301---D308为箝位保护稳压二极管，R309、C302用来消除谐振。

T302的作用是拾取开关电流检测信号，送到控制电路用作过流保护。

（4）、低压整流输出电路低压整流输出电路的作用是将T303次级绕组得到的高频矩形波电压经整流、滤波后输出给负载。

D309、D310、D311组成全波整流电路，L301、C306与R312、C307组成两级滤波电路，R312两端同时输出负载电流检测信号，连同48V 输出电压取样信号，经CT1输出至控制板用作电流显示和负载短路保护等。

48V 输出还经安装在散热片上的温控开关给冷却风扇供电。

D309---D311为高频整流二极管组件，其工作电流较大，损坏后要用同型号或参数相同的二极管代替，切不可盲目代换。

R310、C304和R311、C305用于保护整流管。

C306由四只2200UF/63V电解电容并联组成。

C307由二只2200UF/63V 电解电容并联组成。

C308、C309、C310分别为高频滤波和消噪声电容。

（5）、辅助电源辅助电源由开关继电器控制电路和辅助电源二部分组成。

图二中，辅助电源变压器T101初级由面板上的开关控制，次级输出25V和10V二组电压送到控制板上。

（见图五）25V电压经整流滤波后，一路经LM7818稳压输出18V供给控制电路使用。

另一路经CT6送至开关继电器控制电路。

10V 电压经整流滤波后送至LM7805稳压输出5V电压供面板显示调整电路使用。

图二中TH、V101、J、D101、R103、C110和R101组成缓冲开机电路。

以减小开机瞬间电流太大损坏电路元件。

当接通辅助电源开关后，继电器不吸合，R101限制了大电流通过。

由CT6送入的32V电压通过R103给C110充电，当C110两端的电压达到0.7V以上时V101导通，继电器吸合，其常开触点闭合，将R101短路，以满足大电流时R101上不再产生压降。

改变C110的数值可改变继电器的延时时间。

开关电源在电视发射机中使用时，辅助电源开关K是常开的，PWM驱动脉冲早于V101导通之前送入开关电路，并使其工作，输出负载加上几级滤波电容造成的大电流会使TH和R101上同时产生压降，造成开关电源工作电压降低，减小了开机瞬间的大电流冲击。

直到TH发热和V101饱和导通，J吸合将R101短路后,输出端才正常输出48V,这是一个缓冲加载的过程。

由此可看出：开关电源断电后，要等TH凉了以后再开机，大约需要三分钟。

（6）、控制电路该控制电路采用目前比较先进的PWM 脉宽调制电路，它的作用是控制开关管的工作状态，同时使用输出端检测的电压值来调整PWM的脉冲宽度（占空比），去控制V301---304的导通时间，来改变T303的初级电流，从而改变次级电压的目的。

且在输出异常时关断PWM脉冲来保护开关电源和负载，并将工作状态显示在面板上。

该部分是由PWM 脉宽调制电路、PWM驱动电路、稳压控制电路、保护电路、辅助电源电路、接口电路等组成。

如图二(B)所示：图中的核心电路是SG3525集成电路，为16脚双列直插塑料封装，它的功能是产生PWM脉冲，稳压调整、保护等。

其内部结构图、各管脚的定义如图六和表一所示：（注：表一中电压值是在电源空载情况下用SK—6500型数字表测得。

）图五中LM324是较为常见的四运算放大器，CA3240、LM358是二运算放大器，CA3140是单运算放大器，均为双直列塑料封装。

如图七所示：D213型号为LM336（有的用TL431），是一种精密并联稳压集成电路。

因其性能好、广泛应用在各种电源电路中。

其封装形式与塑封三极管9013等相同，如图8a所示。

同类产品还有图8b所示的双直插外形的。

下面简要介绍一下控制电路的工作原理：①、PWM脉冲的产生如图六所示，SG3525内部的振荡器产生的固定频率的锯齿波分为三路：第一路通过4脚输出；第二路送到内部双稳态触发器，分成二个相位相差180度的脉冲；第三路送到二个与非门。

同相输入端电压高于反相输入端时，比较放大器输出矩形脉冲与触发器输出的两个相位相差180度的矩形脉冲同时送到两个与非门中，在与非门中相“与”后，分别输出两个相位相差180度的矩形脉冲，经内部的三极管进行功率放大后分别从11、14脚输出。

再经V203---V206进一步放大，从CT3 --1、2两脚输出至开关电路。

②、稳压控制电路从CT1--1、2两脚引入的48V取样电压一路经CT2--5脚送至面板显示输出电压值，另一路经二级电阻限流、分压后加到SG3525--1脚（见图五），通过内部的误差放大器，与2脚的基准电压进行比较。

若输出电压升高时，1脚电压也随之升高，误差放大器通过比较放大器控制PWM脉冲变窄，减小V301---V304的导通时间使通过T303的初级绕组的平均电流减小，从而降低输出电压。

反之若输出电压降低，PWM的脉冲幅度变宽，增加V301---V304的导通时间，使通过T303初级绕组的平均电流增大，从而升高输出电压。

SG3525的2脚电压也可由CT2--1脚外接电位器调整设定，以便手动调整开关电源的输出电压。

同时经CT2--2脚也调整了保护电路的起控点。