构建可靠的数字机顶盒电源系统

数字电视机顶盒开关电源电路原理与故障检修。

康佳SDC950型数字电视机顶盒开关电源实绘电路如下图所示(C969原板标注为电容，实际安装的是一只电阻)。

开关电源电路N901(DM0265R)集成了PWM控制器、功率管及驱动、高压启动、稳压控制、保护等电路，①脚接地，②脚为工作电源输入端，③脚为输出电压反馈输入端，④脚为芯片内部功率管极限电流调整端(此机未用)，⑤脚为启动电压输入端，6~8脚为芯片内部开关管漏极。

1、工作原理AC220V交流电经整流滤波后产生310V直流电压，一路经开关变压器T901的①-②绕组加到N901的⑥~⑧脚，为N901内部开关管提供高压；另一路经R904加到N901⑤脚，通过芯片内部启动电路对②脚外接的电容C908充电，当②脚电压达到12V启动阈值时，芯片内部功率管开始工作，同时内部电路关闭启动电源；T901的③-④绕组产生的高频电压经VD905整流、C908滤波后加到IC901②脚，为芯片提供工作电源。

开关电路工作后，T901次级产生的各路电压经整流滤波后为主板提供3.3V、7V、12V三种工作电压。

SR901、N902及周边元件组成稳压反馈电路，对3.3V输出电压进行取样后反馈到N901③脚，由芯片内部电路调整开关管的导通时间以保持输出电压的稳定。

正常工作时,实测②脚电压为8.8V。

当某种原因导致②脚电压低于8V或高于19V时，芯片将进入欠压/超压保护状态，整机不工作。

2、常见故障维修(1)主滤波电容C910失容。

当C910完全失容时，开机无任何反应，整机不工作。

此时测C910两端电压仅为210V；未完全失容时，有些机顶盒会出现间歇性工作或图像上有马赛克。

实修发现，C910失容后其外观并无明显异常，建议代换判断。

提示：电源芯片DM0256R 功率偏小，发热严重，且无散热片。

芯片附近的电路板大多已经烘烤变色，易导致引脚开焊或出现裂纹，从而使电源不能正常工作。

简单的做法是在6~⑧脚上大面积搪锡，以加强散热。

开关电源在数字电视机顶盒中的作用和故障排除方法作者：宋孚辰来源：《卫星电视与宽带多媒体》2019年第22期【摘要】在数字电视机顶盒中，开关电源为各组成电路提供稳定的电压和电流。

保证开关电源正常工作是保证设备正常运行的前提，它的工作状态是否正常将直接影响整个设备的运行。

开关电源是设备中较易发生故障的部位，其故障率占到设备故障率的80%以上。

因此，认真检查检修开关电源电路，了解电路的工作原理是广播电视工程技术人员应具备的基本能力之一。

本人结合工作实际，总结了部分开关电原的原理和维修方法，供同行们参考。

【关键词】开关电源;原理;作用;故障;分析;维修1. 开关电源的特点开关电源电路具有体积小、重量轻、稳压范围宽和效率高，功耗小、工作可靠、保护完善等特点，在彩色电视机、显示器、DVD影碟机、数字电视机顶盒和微型计算机等设备中得到广泛应用，效率一般达到80%以上，而一般线性稳压电路的效率只能达到30%—60%。

近年米随着电子技术的发展，开关稳压集成电路的效率能达到9%以上。

新一代开关电源省去了线性电源中的变压器，直接将220V交流电整流虑波后得到电路所需的平滑直流电压，然后经开关稳压集成电路与开关变压器，变换成多组稳定的低压直流，提供给各负载器件。

开关电源的种类很.可分为串联型、并联型、自激式、他微式、脉宽调制、脉频调制等。

数字电视机顶盒常用的开关电源大多采用脉宽调制式稳压电路。

下面简要介绍下数字有线和数字卫星数字机顶盒开关电源主要元器件组成及各路电压的用途。

有线数字电视机顶盒和卫星数字电视机顶盒开关电源主要由输入滤波整流电路、振荡电路、宽冲调制电路，以及输出稳压和保护电路、检测电路等电路组成。

数字有线开关稳稳压电源一般输出3.3V;5V;+12v;-12v;30V等电压，数字卫星机顶盒一般输出3.3V;5V;12V;24V等电压。

其中3.3V电压用来向复用器、解码器、解调器等电路供电：5V电压主要用来向音频D/A 转换器、音频放大器、智能卡、检测识别电路、控制面板电路、调谐器等供电：+12V电压为视放电路和音频电路供电：-12V电压为音频提供电压，24V电压经过二次稳压后在CPU的控制下输出14v/18V电压.用来向LNB（高频头）供电，垂直板化方式时供14V电压.水平极化时供18V电压。

基于VIPer53机顶盒开关电源的设计摘要：机顶盒对其供电电源要求非常严格，一般需要采用效率高、体积小、重量轻、多路输出型开关电源详细介绍了新一代高度集成的离线开关集成电路VIPer53的工作原理，讨论了机顶盒对供电电源的要求用VIPer53设计了一种5路输出的30W机顶盒专用开关电源，实验结果表明它具有较高的输出电压精度、负载调整率和电压调整率，还具有良好的电磁兼容性关键词：机顶盒；开关电源：VIPer53 0引言VIPer53是新一代高度集成的离线开关集成电路，采用ST公司的纵向智能功率专利技术(VlPower)，具有很高的集成度，内置一个采用多重漏极网格工艺(MD—Mesh)的功率MOSFET，目标应用包括机顶盒、DVD影碟机、录像机的电源变换器以及电视、PC机和旅行适配器内的辅助电源VIPer53采用片上系统，同一个封装内包含有系统的控制部分和功率MOSFET这种新的封装工艺满足r所有的单片集成电路无法满足的应用需求，特别是对那些功率要求不断提高而专用热设计成本控制愈加严格的电力变换器本文采用VIPer53设汁了一种30W机顶盒专用开关电源，给出了设计方法和实验结果1 VIPer53的工作原理VIPer53集成了增强型电流模式PWM控制器和一个高压MD.Mesh功率MOSFET VIPer53内部结构如图1所示，包括开关电路一次侧所需的全部模块：控制部分包括该变换器启动用高压电流源、脉宽调制驱动器和各种保护功能，如过压保护、热关机、逐周限流和负载保护，功率MOSFET的最小击穿电压为620 V，通态电阻RDSFET在25％时为1Ω引脚VDD为控制电路的电源，在启动阶段为外部相连的电容充电，包含4个闯值电压VDDcm为开启电压，典型值为11．5V:VDDoff为关机电压，典型值为8．4V；VDDreg为原边反馈工作的电压起始点，精准15 V；VDDovp为过压保护电压，典型值为18V引脚SOURCE为功率MOSFET的源级和电路参考地引脚DRAIN为功率MOSFET的漏级，连接高频变压器的原边绕组，在上电阶段被内部高压电流源利用，为引脚VDD外部电容充电引脚TOVL连接一个外部电容用于产生过载保护延时，引脚COMP上的电压大于4 35 v时过载保护发生引脚OSC通过外部连接的阻容网络RT一CT定开关频率引脚COMP为电流模式结构的输入和内部误差放大器的输出，允许通过外部无源网络设定该SMPS的动态特性，可用的电压范围为O．5～4．5V低于O．5 V时功率MOSFET关闭，高于4．35V时过压保护发生，该动作延时时间长短由与引脚T0VL相连的定时电容大小决定通过连接OSC引脚的电阻一电容网络，可以从外部设置开关频率，最高可以设定到300kHz当开关电源上电时，位于漏极引脚和脚VDD之间的内部高压电流源为器件供电，并向一个连接VDD外部电容器充电当VDD电压达到电压闯值VDDon时，内部高压电流源关闭，器件开始正常操作，由高频变压器辅助绕组继续为VIPer53器件供电VIPer53的反馈控制系统属于电流控制，通过脚COMP实现系统功能该控制是指将流经功率MOSFET及回扫变压器的电流与调节电路的输出电压产生的反馈信号进行比较，比较的结果决定确定MOSFET的导通时间VIPer53的优点首先是在空载条件下将能耗降低到近乎零，使电源制造商可以达到新的更加严格的生态标准，如“能源之星计划”；其次，因为通态电阻RDS(on)低，功率变换效率明显提高，而且无需使用散热器，从而避免了制造成本的增加典型情况下，DIP一8封装可输出功率30W，Power—SO一10封装可输出功率40W，使用电压范围为ACR5～265V VlPer53的一个重要功能是指通过脚TOVL完成的过载延时如果引脚COMP电压超过4.35V，过载保护就会启动，连接引脚TOVL的外部电容器就开始充电，同时MOSFET开始不断地开关操作在这个期间，漏极电流限制在1．6A如果过载状态维持不变，待TOVL电容电压达到阈值电压VOVLth,MOSFET关断此时，VDD电压下降，当达到VDDoff闽值电压时，内部高压电流源接通，则一个新的启动周期开始如果过载或短路状态继续存在，VIPer53将进入无休止的重启序列引脚TFOVL的外接电容充电时间为延时时间，该时间tOVL必须大于该开关电源的启动时间tss因为这段时间内辅助绕组无法向系统提供充足的电能2 机顶盒电源的要求在数字机顶盒的所有功能模块中，从接收器、32位微处理器、不同偏压的数字电路到周边设备，以及输入／输出电路，都各有特定的电源电压要求数字机顶盒使用数字信号处理器(DSI，)和微处理器(MPU)并且支持嵌入式操作系统以满足当今嵌入式音频、视频和通信应用对高速运算和低功耗的要求为了充分发挥动态电源管理能力，部分处理器内部集成有一个片内开关稳压器，它利用2．25～3．6V外接电源电压可产生0．7～1．2 V可设置的内核工作电压，从而节省了外部电源元器件在机顶盒供电中，除了+3 3V以及+5V输出为数字信号处理器、微处理器等控制芯片组供电外，还需要+12V、+24V和+30V输出，例如在新一代机顶盒中，很多外设如硬盘、DVD等，都需要+12V电源对于机顶盒电源而言，由于输出功率高，输出路数多，而且由于线性稳压电源的效率低、适应电网电压范围窄，稳压性能差、笨重等，趋向于采用技术成熟的开关电源3 30W机顶盒开关电源高频变压器的设计一种5路输出的机顶盒电源的技术指标如下：1)输出3.3V／2A；2)输出5.V／l A：3)输出12V／100mA；4)输出24V／500mA；5)输出30V／50 rnA；6)总功率输出接近30W利用反激式开关电源的高频变压器一般设计方法或专用的VIPERSCOFT软件设计机顶盒的高频变压器辅助绕组用来提供15V工作电压，由于与脚VDD 相连的误差放大器设定值为15V，因此副边绕组的匝数必须通过副边绕组与辅助绕组匝数比来建立首先选定原级与电压输出最低的次级的匝比，Np／NoL，然后计算每匝电压值V1,V1=(VOL 十VD)／NoL,VD为二极管正向导通压降，PN结二极管取O．7V，肖特基二极管取O．4V最终确立了一组高频变压器参数，如图2所示技术要求：磁芯为EE28立式，磁芯材料为PC40变压器经过油浸处理，各个绕组之间的绝缘耐压不低于AC 2500V，lmin；各层之间的绝缘电压不低于AC 1500V，l min所有线圈与外壳绝缘电压不低于AC 2500V，lmin4 机顶盒开关电源的电路设计VIPer53与外围器件以及整个变压器输入侧与输出侧电路与参数如图3所示辅助绕组通过二极管DlD直接向VIPer53提供稳定15V电压过载延时电路由脚TOVL外R2D”和C3D组成，器件参数确保了延时时间大于该开关电源的启动时间增强电流模式控制外围电路由R3D、C4D与C5D构成，能够设置该开关电源的动态特性输入EMI滤波器采用共模线圈、共模和差模电容构成的滤波网络，能够同时滤除差模和共模干扰，见图3所示的电源输和入端电源输入端增加了一个NTC电阻，以便限制系统上电时涌流的幅值高频变压器原级采用标准的RCD钳位电路，也可以采用TRANSIL电路来降低待机损耗电容ClE和C2F用于降低高频变压器的产生共模干扰开关频率为100kHz，通过电阻RlD和ClD—n设定在待机和轻载时，内置突发模式电路能够跳过一些开关周期，降低等效的开关频率根据脚COMP的电压大小，VIPer53提供一个双值消隐时间，即电压为0．5 V和lV时消隐时间为150 ns 和400ns．本设计中负载功率和输出电流最大的输出为+3 3V、+5V和+24V输出，鉴于24V为选用输出，+3．3V与+5V输出功率接近，因此主电压反馈采用+3 3V和5V输出通过一个可调精密并联稳压器TL431和一个光耦提供反馈电压，光耦集电极的电压可以确定BIPer53的峰值漏极电流，反馈比较电路跨接在TL431的阴极和参考引脚上C6D与R5D为TL43l的频率补偿网络R7D、R8D和R9D为比例反馈电阻，使得+3．3V和+5V输出按照一定的比例进行反馈，使得两路输出电压的负载调整率均可达±5％其余各路输出均按照高频变压器的匝数比来决定．鉴于+3 3V、+5V和+24v输出功率较大，都增加了后级Lc滤波器，以便减少纹波电压5 实验结果与分析在实验室完成了对该机顶盒开关电源的制作和实验，电路板尺寸为74mm×186mm实测最小输入交流电压85V时的最大占空比为45%，额定输入交流电压220V时最大占空比为28%电源输入端连续传导骚扰的准峰值和平均值曲线均符合EN55022CLASSB标准交流220V供电时，轻载与满载时辅助绕组提供的工作电源均为15V，最大工作电流20mA轻载时+3．3V、+5V、+12V、+24V和+30V输出平均值分别为3．48V、5.52V、14．0V、25．0V和30．8V,最大纹波电压峰峰值小于20mV满载时分别输出3．20V、5．20V、12．1V、23．1V和30．OV，最大纹波电压峰峰值分别为175mV、150mV、250mV、80mV和80mV满载时+3．3V、+5V和+24V输出的输出电压波形和对应的纹波电压波形分别如陶4、图5和图6所示．功率M0SFET的集电极D与发射极S 之间的电压VCE如图7所示，可见占空比为28％，小于50％，VCE峰值为540V，另外空载时VCE峰值为450V，均小于MOSFET的击穿电压620V6 结语本文在分析机顶盒对开关电源要求的基础上，利用功率集成电路VIPer53给予了一种实现具有5路输出，适用于通用交流输入，具有良好的传导EMI性能的电源实验表明利用VIPer53的机顶盒电源具有设计方便、效率高、体积小、重量轻等优点，而且待机损耗小，无需额外散热器，是一种理想的开关电源用功率IC。

机顶盒项目建设实施方案一、项目背景随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，机顶盒在家庭娱乐领域扮演着越来越重要的角色。

机顶盒能够提供电视节目、互联网等多种服务，给用户带来更丰富的娱乐体验。

为了满足市场需求，我公司计划开展机顶盒项目建设。

二、项目目标1. 提供稳定可靠的机顶盒产品，以满足用户的娱乐需求。

2. 开发具有竞争力的机顶盒服务，以获取市场份额。

3. 建立完善的供应链体系，确保项目的顺利推进。

4. 提高公司的品牌知名度和美誉度。

三、项目内容1. 产品研发a. 设计并生产符合市场需求的机顶盒产品，包括硬件和软件部分。

b. 进行用户研究和市场调研，以了解用户需求和竞争对手情况。

c. 优化产品设计和功能，提升用户体验和产品性能。

2. 服务开发a. 提供高清电视节目、点播、回放等多种服务。

b. 开发互联网应用程序，如视频、音乐、游戏等。

c. 与第三方合作，提供更多的优质服务，如在线购物和社交媒体等。

3. 供应链建设a. 与供应商建立长期合作关系，确保供应链的稳定和可靠。

b. 优化供应链流程，降低成本并提高效率。

c. 控制供应链风险，避免供应链中断对项目进展的影响。

四、项目实施计划1. 项目准备阶段a. 确定项目的详细需求和目标。

b. 成立项目团队，组织项目管理和实施计划。

c. 确定项目预算和资源分配。

2. 产品研发阶段a. 进行产品设计和技术研发。

b. 进行用户测试和优化。

c. 完成产品样品和测试批次。

3. 服务开发阶段a. 进行服务平台搭建和开发。

b. 测试和优化服务功能和性能。

c. 推出试运营版本和正式版本。

4. 供应链建设阶段a. 与供应商洽谈合作协议。

b. 建立供应链管理系统和流程。

c. 监控和管理供应链的运作情况。

五、项目风险控制1. 技术风险：建立专业技术团队，确保技术研发和产品优化的顺利进行。

2. 竞争风险：持续进行市场调研，及时调整产品和服务策略，提高竞争力。

3. 供应链风险：与供应商建立良好的合作关系，确保供应链的可靠性和稳定性。

数字机顶盒生产过程中的静电防护接地系统设计分析陈许华摘㊀要：随着现代社会科学技术水平的不断提升，越来越多的电子技术被运用到人们的日常生活中，为人们带来了极大的便利㊂微电子技术是较为常见的电子应用技术形式之一，能够有效提高常用电子产品的可靠性与安全性㊂工作人员将静电防护接地系统技术应用于数字机顶盒的生产过程中，能够有效预防机顶盒发生静电安全事故，提升数字机顶盒的整体质量，在最大限度上预防静电造成的损失与危害㊂文章简要阐述了数字机顶盒相关概念，对数字机顶盒生产过程中的静电防护接地系统设计及管理措施进行深入探究㊂关键词：数字机顶盒；生产过程；静电防护；接地系统设计㊀㊀越来越多的微电子技术与电子芯片被加入数字机顶盒中，促使其静电隐患不断加强㊂因此，建议工作人员在数字机顶盒的生产过程中融入静电防护接地系统设计，进一步提升数字机顶盒的运行安全性能㊂一㊁数字机顶盒相关概述数字机顶盒在实际使用的过程中可以将电视信号转化，通过模拟信号的形式呈现出来，促使人们可以结合自己的需求控制电视，进行一系列操作，比如：接收信号等㊂在这一过程中，电视机顶盒会产生静电，影响数字机顶盒的运行与使用，这就需要工作人员进行静电保护设计，从而消除静电放电，对数字机顶盒进行会保护，提高数字机顶盒的整体质量㊂二㊁数字机顶盒生产过程中的静电防护接地系统设计策略（一）规范静电防护接地系统设计在数字机顶盒生产过程中设计静电防护接地系统，建议工作人员把握静电防护接地系统的设计，结合现阶段数字电视的实际发展情况，根据生产需求与数字机顶盒的运行情况呢，分别把握数字机顶盒生产过程中静电防护接地系统设计的基本原则㊁设计流程与设计要求，归纳整合成为静电防护接地系统设计规章制度，从而提升设计规范性，进一步强化数字机顶盒中静电防护接地系统的稳定性㊁可靠性与安全性，充分发挥其静电消除与元件保护功能㊂（二）完善软㊁硬件系统设计在数字机顶盒生产过程中设计静电防护接地系统，建议工作人员分别结合数字机顶盒中静电防护系统的软件设计环节与硬件设计环节，要明确数字机顶盒的工艺流程，接合其具体的静电防护要求，调整静电防护接地系统的敏感度与防护等级，制定科学的防护接地系统设计规划，实现对数字机顶盒运行过程中产生静电的有效控制㊂在实际设计的过程中，工作人员要坚持 实事求是 的原则，科学设计静电防护区域，同时实现视频㊁音频的解码功能；还需要考虑人体静电防护机能，提出分层式结构设计理念，接入信息网络与可视化ＵＩ系统，实现人机交互，在最大限度上发挥静电防护软件及硬件的功能，形成协同你租用，有效控制静电㊂（三）合理控制接地母线铺设情况在数字机顶盒的生产过程中，工作人员一般会使用三相五线制的供电系统，且将电气防护地线作为有效的静电防护地线㊂因此，工作人员要关注静电防护接地系统的母线铺设，将数字机顶盒作为机电，根据具体的埋设原则，结合铺设电阻值及接地体的接触面积，科学埋设接地母线，以此有效提升数字机顶盒的静电防护功能㊂此外，工作人员要尽可能的避免将静电防护接地系统母线设置在电源零线附近，避免与防雷地线共用，以此保证接地电阻值ɤ１０Ω㊂（四）优化静电手环接地系统设计在数字机顶盒生产过程中设计静电防护接地系统，建议工作人员要优化静电手环的接地系统设计㊂随着现代社会科学技术水平的不断提升，集成电路逐渐呈现出大规模化的发展趋势，且集成水平不断提升，对集成载体设备的静电防护能力的要求也有所提高㊂在实际生产的过程中，建议工作人员佩戴防静电手环，之后再投入生产工作中，这样工作人员在于电烙铁等工具接触时，就可以利用防静电手环消除生产过程中产生的静电㊂三㊁数字机顶盒生产过程中的静电防护接地系统设计相关管理措施除了上述的利用静电防护接地系统设计措施提高数字机顶盒的静电防护能力，建议工作人员结合静电防护接地系统设计思路，开展与设计相关的管理措施，进一步强化接地系统设计的实际效用，具体如下：第一，要严格控制防静电工作区域人员的工作行为，比如：禁止外来人员进入，进入者需要佩戴防静电工作服及工作手环；临时外来人员只能够在安全通道内行走，禁止接触各类半成品及成品；工作人员在进入防静电工作区域中，需要在离子风机前吹离子风，控制吹风时间ȡ１５ｓ㊂第二，要严格管理及控制静电敏感元器件，比如：必须佩戴防静电手环参与元器件的运输㊁发放及领取工作，避免静电敏感元器件与人体直接接触；禁止随意拆除静电敏感元器件的原包装，不得毁坏包装，将已经去除包装的元器件利用防静电包装袋保存；在装配数字机顶盒的过程中，建议遵循 装配一件去一件 的原理，禁止将元器件裸露在工作台面上㊂第三，做好防静电工作区域的设备管理工作，比如：不得随意移动防静电工作区域内的所有防静电设施；不得在非生产区域穿戴工作服㊁工作鞋帽；不能够在防静电工作区域内铺设堵料板等绝缘物；在焊接静电敏感器件时，必须使用三芯防静电烙铁，保证烙铁接地良好㊂第四，要严格控制静电敏感器件的质量，做好质量检验工作，比如：保证静电敏感器件检验工作人员持证上岗；检验工作人员能够熟练掌握防静电标志，若供应方不能够提供防静电标签，则拒绝收货；检验工作人员需要能够识别静电保护封装，将器件引脚插入导电塑料中，促使各引脚处等位，否则拒收㊂四㊁结语综上所述，在现代社会背景下，数字机顶盒的微电子技术水平不断提升，功能愈发强大，其静电隐患不断加强，要想进一步控制数字机顶盒的整体使用性能，就要认识到静电危害的重要性，加大静电控制力度，提高数字机顶盒的安全性与可靠性㊂在实际生产的过程中，建议工作人员分别从静电防护接地系统㊁软㊁硬件系统㊁地接母线铺设㊁静电手环接地系统等角度入手，关注静电危害，有效消除数字机顶盒在运行的过程中产生的静电危害，以此强化数字机顶盒的运行能力，满足人们对其功能的需求，促进我国电视产业数字化的健康发展㊂作者简介：陈许华，男，江苏南京人，本科，助理工程师，研究方向：音视频方向㊂６５１。

专利名称：基于智能融合网关设备的网络机顶盒电源独立控制系统
专利类型：实用新型专利
发明人：徐挺
申请号：CN201720375160.3
申请日：20170411
公开号：CN207039802U
公开日：
20180223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种基于智能融合网关设备的网络机顶盒电源独立控制系统，该控制系统包括智能融合网关的宽带路由模块、受控网络机顶盒模块、控制载体按键模块，还包括具有至少电源控制电路，电源控制电路是在智能融合网关设备运行的情况下，单独控制网络机顶盒电源的电路开机或关机。

本实用新型能够通过两种方式控制网络机顶盒的开机和关机：第一种是通过轻触按键之间开启或者关闭网络机顶盒，第二种是通过红外信号发射遥控器发射开机或者关机指令。

从用户实际使用习惯的情况下，灵活控制机顶盒的开关，保证用户的优质体验，为用户提供便利，节约用电，有着很不错的应用前景。

申请人：深圳市友华通信技术有限公司
地址：518000 广东省深圳市南山区桃源街道丽山路大学城创业园704室
国籍：CN
代理机构：深圳市中科创为专利代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。