显示器维修基础三：显示器电源电路

古龙

第5章显示器电源电路
第5章显示器电源电路无论是单色显示器还是彩色显示器，如要能很好的工作，都需要提供稳定的直流电源。电源电路对显示器的性能影响很大，如果电源的性能不好，会造成电路工作不稳定，也可能对光栅形成干扰，使显示的图像出现畸变。从维修的观点来看，显示器电源故障的发生率仅次于行扫描电路，是相当高的。任何稳压电源实质上都是直流／直流变换，即其输人的是由交流市电整流、滤波得到的不稳定直流电压，而通过变换电路或调整电路变为稳定的直流电压输出。按稳压的原理区分，有线性调整型稳压电源和开关调整型稳压电源。在彩色显示器中。，基本上都是开关调整型稳压电源，新型的单色显示器中也普遍采用开关电源，只在部分早期生产的单色显示器中才采用串联反馈线性调整型稳压电源。但不管采用什么形式的电源，为了能够同显示器中的其他单元电路能够很好地配合，协调工作，电源电路都应满足以下的基本要求：a）要有较好的稳压性能电源电路的作用就是把不稳定的交流220V的电网电压变为稳定的直流电压输出，因此当电网电压波动较大，或电源的负载变动较大时；电源电路都应输出稳定不变的直流电压，以保证其他单元电路能够正常、可靠的工作。目前的显示器电源，当电网电压在交流130－260V之间变化时，或者负载变化比较大时，如显示器处于待命或挂起的黑屏状态都能够输出稳定的直流电压，性能比较好。     b）纹波系数要小输出直流电压中所含交流成分的基波最大值与直流成分之比称为纹波系数。如果电源电压的纹波系数大，会使图像扭动，被供电的电路工作也不稳定。C）有较好的保护电路为了防止负载短路或过流。过压等故障而损坏元器件，应该设有较好的保护电路，当出现故障现象时，应立即停止工作，切断供电。d）电源效率高电源效率低，会增加功耗，使机内温度上升，影响电路的工作环境，长期使用容易出现故障。5．l串联线性调整型电源的基本原理串联线性调整型电源，是一种发展比较成熟，曾经长期使用过的稳压电源形式，虽然其效率低，但由于电路简单。可靠、性能指标较高，因此在有些场合仍得到广泛的应用。它的组成方框如图5－l－l所示，是由电源降压变压器、整流滤波电路和稳压电路三部分组成的。电源变压器的作用是将220V交流电压降为比直流输出电压略高的交流低压。整流滤波电路的作用是将交流低压整流和滤波，产生一个纹波系数较大的不稳定的直流电压，作
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为稳压电路的输人电压。整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流三种形式。滤波电路一 般采用简单的电容滤波。稳压电路是串联线性调整型电源的核心，是起稳压作用的关键，它 能够根据输人电压或负载变化情况及时调整电路的工作状态，保证直流输出电压稳定不变。对于串联线性调整型电源的稳压电路的工作原理，我们可简单的以图5－l－2所示的电路 来作定性理解。图中可变电阻 R与负载电阻 Rl相对于输人电压端是串联的，输出电压 Uout 与输人电压Uin有如下关系： Uout＝ ILX RL＝ Uin－ UR＝ Uin－ ILX R。稳压电路实现的目标 就是当输人电压Uin或负载Rl变化时，都应保持负载上的输出电压Uout基本稳定不变。现就 从这一关系式看看是如何实现输出电压稳定这一目标的。当输人电压Uin变化，例如升高 时，要使负载上的输出电压Uout变，当然这种情况下负载L的电流Il也应保持不变，从 关系中可看出，应使可变电阻 R增加，使IL X R增加，以抵消Uin的增加。当负载 RL变化 例如变小时，要使Uout＝IL。L不变，则要求负载电流IL增加。从图5－1－2的电路中可看出， 当Uin不变而要增加电流IL，应减小R，使回路中总的阻值减小，负载电流IL就会上升，这 样就可维持负载电阻L的Uout不变。可见无论输人电压的变化还是负载的变化，都可以通过 改变电阻R来保证输出电压不变。
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, T( o; f! }$ h+ m<img src="attachments/dvbbs/64000new_pa7.gif" border="0" onclick="zoom(this)" onload="if(this.width>document.body.clientWidth*0.5) {this.resized=true;this.width=document.body.clientWidth*0.5;this.style.cursor='pointer';} else {this.onclick=null}" alt="" />
; Y- m1 U/ m! q. Y上述电路中可变电阻 R的阻值如能根据输人电压 Uin的波动情况及输出负载电阻 RL的变动情况自动调整，则能达到自动稳压的目的。图5-l-3就是自动稳压电路的功能框图，它由误差取样、基准电压、比较放大和电压调整电路四个部分组成。对输人电压而言电压调整电路与负载是串联的，相当于一个可调阻值的电阻，它的阻值受比较放大器的控制，调整电路主要是由功率三极管构成的，称为调整管，当其输人的基极电流发生变化时，它的集电极和发射极之间的等效电阻民e也随之变化，因此实现了可变电阻的功能。取样电路的作用是从输出电压中取出一与之成比例的电压，这一取样电压能够反映输出电压的波动情况。并把它加至比较放大器的一个输人端。基准电压是为比较放大器提供一个稳定不变的参考电压，作为比较的标准。比较放大器的作用是将取样电压和基准电压作比较，并输出比较的结果，用以控制电压调整电路，达到稳压的目的。实际上稳压电路是一个闭环的反馈控制电路，它的稳压过程可以描述如下： 由取样电路检出与输出电压成比例的电压，加至比较放大电路使之与稳定不变的基准电压进行比较放大，比较放大电路输出的误差电压就能反映输出电压的变化情况，这个误差电压加至电压调整电路，以控制电压调整管，改变它的内阻，使输出电压稳定不变。下面的图5－1－4是串联调整型稳压电源的基本电路。其中TI是电源变压器，二极管D1 －D4组成桥式整流电路，C1是滤波电容，虚线方框里的电路为稳压电路，其中Q1为电压调整管， Q2是比较放大管， R3、 R4组成输出电压取样电路， RZ和稳压管 ZD1提供基准电压。其稳压过程大体如下：假如当 C1上的输人电压 Uin增加或电源负载减轻（ RL增大）而使输出电压 Uout有升高趋势时， W1上分压得到的取样电压增加，使 Q2的基极电位 Ub2升高，而 Q2的发射极电位因稳压二极管 ZD1的稳压作风而保持不变，因而 Q2发射结正向偏置增加， Q2的集电极电流 IcZ增加， Q2的集电极电位 UC2降低，即调整管Q1基极电位降低，使 Q1发射结正偏减小，加之， Uout；增加将使 Q1的发射极电位变高，也使 Q1发射结正偏减小，于是 Q1基极电流 Ib1减小，集电极电流 Icl也随之减小，因而使 Q1的集电极一发射极间的电阻Roe增加，管压降增大，使Uout回落到正常值，如果设计得合适，可做到Uin和 RL在一定范围内变化时，输出电压Uout基本保持恒定。当Uin减小，或RL减小时，过程相反，将使Rce减小，仍保持输出电压Uout恒定不变。
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从上面的分析中可看出，对于串联型电源，它的调整管是工作在线性放大区的，为此要求调整管保持有一定的集电极和发射极之间的管压降uce，应使uce＞3V以上。‘但uce也不能太大，太大虽然可增加稳压范围，但同时也会加大稳压电路特别是调整管的功耗，降低了效率。如Uce太小，则很容易使调整管进人饱和区，从而失去稳压作用，使输出电压将随输 人电压变化而变化。目前已有集成化的串联线性稳压电路，如 LM78 X X系列，输出固定的电压。 LM78 X X系列按所输出的电庄共分成9种，即7805、7806、7809、7810、7812、7818、7824，后两位数字即表示输出的稳定电压值，它们的最大输出电流超过 IA，电路的内部包含调整管、基准、取样、比较放大、保护电路等环节，在稳压原理上与一般分立元件组成的串联稳压电源的原理相似，但性能更好，功能更强一些，如内部设有热过载保护，短路电流限制等电路。使用时，只需外接少量元件，不需要调整，十分方便，其电压稳定度，输出纹波，及动态响应等指标都较好。 78 X X系列常称为集成三端稳压器，它们只有输人、输出和地三个管脚。此外还有输出电压可调的三端稳压器，如 LM317，在显示器中也有应用。

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由于显示器的种类很多，不同显示器供电方式各有自己的特点，在这里我们总结一些共性的东西，以期对维修有所帮助。     除早期的部分单色显示器为串联线性调整型电源外，其他单色显示器和大部分的彩色显示器大都采用开关电源，即有自激型的，又有它激式的，即有脉宽调整型的，又有调频型的，但以脉宽调整型为主。而且都采用变压器藕合的并联型开关电源，这主要是因为显示器和计算机主机相接，显示器主板不应带电，否则会损坏计算机主机。     对于屏幕较小的单色显示器，所需功率较小，供电电路比较简单，多采用低压电源，有采用分离件的串联直流稳压电源，有的采用集成串联稳压源，还有的采用开关电源。由于单色显示器的电源输出的电压一般为单一的12V或15V，并不能满足所有电路的需要，为此采取了一些其它措施，如接口电路等部分数字电路所需的SV电压由三端稳压器提供，或直接由稳压管稳压得到。行输出电路所需的较高的工作电压由自举升压电路得到，而视放输出级的电压由行输出级提供，是由逆程脉冲整流滤波得到的。     相对来说，彩色显示器的供电电路要复杂些，彩色显示器内部包含多个不同功能的单元电路，它们所需的电压是不同的，就目前大部分SVGA而言，同步信号处理电路、模式识别电路一般需要SV电源，灯丝电压一般为6．3．V，预视放、行场振荡电路一般需12V电源，行激励、场扫描输出电路一般需20－25 V左右的电压，视放输出级需80－100V的电压，行扫描输出电路所需的工作电压是可变的，根据行频的不同而自动调整，一般在80－120V之间变化。而对于显像管的阳极则需两万多伏的高压，其聚焦极需五、六千伏的电压，可见，显示器所需直流电压的变化范围是相当大的。在实际的显示器电路中，对于品种如此繁多，而且功率大小又不一样的供电要求，并不都是由直流稳压电源提供的，行扫描输出级也能为一部分电路提供工作电压，行输出变压器将行逆程脉冲进行变压，然后再经整流、滤波电路可得到多个不同的电压，一般来说无论是单色显示器还是彩色显示器，其显像管所需的中压、阳极高压都是由行输出级提供的，这一部分的内容在第三章中已作介绍，有时视放输出级、灯丝、场扫描电路的电压也是由行输出级提供的。当然，不同的显示器，其整机的供电方式各有其特点，但行输出级的电源、行振荡、同步信号处理、及模式识别电路的电源必须是由开关电源提供的，也就是必须保证行电路能够启动工作。目前的显示器内部电路所需的电源一般倾向于全部由开关电源电路提供。     这里有一点得特别说明，那就是行输出级电源的问题。显示器工作在不同的显示模式下，行扫描频率会变化很大，对于14英寸的SVGA而言，行频的变化范围在30－50kHZ之间，对于屏幕再大一些的显示器，由于分辨率的提高，它的行扫描频率范围会更大。当显示器的行频变化时，会给电路的工作造成一些影响，可使阳极高压发生变化，行幅也会发生变化；怎样解决这个问题呢？有多种方法，比如可以根据行频的大小改变逆程电容的值，但这种方法有局限性，所以一般常用使行输出级的电压随行频变化而变化，行频高，行输出级电压也应升高；行频低，行输出级电压也应降低。为了实现不同行频下行输出级供电电压的不同，可以采用以下几种方法：一是设立多个行输出级电源，根据行频的高低，利用开关三极管进行控制，来决定使用哪一路电源；二是利用行输出级的工作特点，采用自举升压的方法；三是行输出级单独供电。    2．电源中的保护电路    上面介绍的各种形式的DC／DC变换器；并不能构成实际应用的电源电路，为此除了必须增加自动稳压功能，还要设置过压、过流保护等措施。    （l）过流保护    设置该电路的目的是，防止电路中的电流过大，烧毁元件。最简单的过流保护措施是在线路中串人保险管，显示器和电视中所使用的保险管比较特殊，具有瞬间承受大电流冲击不会熔断的性能，称为延迟保险，这主要是为配合开机时的自动消磁特制的。因此在电流过大时，保险管的动作不会很及时，只能起慢速保护的作用。另外，在整流电路中常接有限流电阻，一般采用功率很大的水泥电阻，阻值为几个欧姆，能起一定的限流作用。另一种比较有效的方法是在开关调整管的发射极（对三极管而言）或源极（对场效应管而言）串接一只过流检测小电阻，一旦由某种原因引起饱和时的电流过大，则过流检测电阻上的压降增大，从而触发保护电路，使开关管基极上的驱动脉冲消失或调整驱动脉冲的脉宽，使开关管的导通时间下降，达到过流保护的目的。    （2）过压保护    为避免因各种原因引起的输出电压升高，而造成负载电路的元件损坏，一般都设置过压保护电路。方法有多种，有在输出电压和地之间并联可控硅SCR的，一旦电压取样电路检测到输出电压升高，就会触发可控硅导通，起到过压保护的功能；也可以在检测到输出电压升高时，直接控制开关管的振荡过程，使开关电源停止工作。    除了过流、过压保护外，有的还设置有欠压保护、阳极高压保护，在显示器中，显像管阳极过高压的保护措施大都是使行振荡停止，但也有采用使电源停止工作的方法。

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显示器电源电路的特点

2 L& h; O! O4 `6 u; z; E! u   1．显示器电源电路的特点     由于显示器的种类很多，不同显示器供电方式各有自己的特点，在这里我们总结一些共性的东西，以期对维修有所帮助。     除早期的部分单色显示器为串联线性调整型电源外，其他单色显示器和大部分的彩色显示器大都采用开关电源，即有自激型的，又有它激式的，即有脉宽调整型的，又有调频型的，但以脉宽调整型为主。而且都采用变压器藕合的并联型开关电源，这主要是因为显示器和计算机主机相接，显示器主板不应带电，否则会损坏计算机主机。     对于屏幕较小的单色显示器，所需功率较小，供电电路比较简单，多采用低压电源，有采用分离件的串联直流稳压电源，有的采用集成串联稳压源，还有的采用开关电源。由于单色显示器的电源输出的电压一般为单一的12V或15V，并不能满足所有电路的需要，为此采取了一些其它措施，如接口电路等部分数字电路所需的SV电压由三端稳压器提供，或直接由稳压管稳压得到。行输出电路所需的较高的工作电压由自举升压电路得到，而视放输出级的电压由行输出级提供，是由逆程脉冲整流滤波得到的。     相对来说，彩色显示器的供电电路要复杂些，彩色显示器内部包含多个不同功能的单元电路，它们所需的电压是不同的，就目前大部分SVGA而言，同步信号处理电路、模式识别电路一般需要SV电源，灯丝电压一般为6．3．V，预视放、行场振荡电路一般需12V电源，行激励、场扫描输出电路一般需20－25 V左右的电压，视放输出级需80－100V的电压，行扫描输出电路所需的工作电压是可变的，根据行频的不同而自动调整，一般在80－120V之间变化。而对于显像管的阳极则需两万多伏的高压，其聚焦极需五、六千伏的电压，可见，显示器所需直流电压的变化范围是相当大的。在实际的显示器电路中，对于品种如此繁多，而且功率大小又不一样的供电要求，并不都是由直流稳压电源提供的，行扫描输出级也能为一部分电路提供工作电压，行输出变压器将行逆程脉冲进行变压，然后再经整流、滤波电路可得到多个不同的电压，一般来说无论是单色显示器还是彩色显示器，其显像管所需的中压、阳极高压都是由行输出级提供的，这一部分的内容在第三章中已作介绍，有时视放输出级、灯丝、场扫描电路的电压也是由行输出级提供的。当然，不同的显示器，其整机的供电方式各有其特点，但行输出级的电源、行振荡、同步信号处理、及模式识别电路的电源必须是由开关电源提供的，也就是必须保证行电路能够启动工作。目前的显示器内部电路所需的电源一般倾向于全部由开关电源电路提供。     这里有一点得特别说明，那就是行输出级电源的问题。显示器工作在不同的显示模式下，行扫描频率会变化很大，对于14英寸的SVGA而言，行频的变化范围在30－50kHZ之间，对于屏幕再大一些的显示器，由于分辨率的提高，它的行扫描频率范围会更大。当显示器的行频变化时，会给电路的工作造成一些影响，可使阳极高压发生变化，行幅也会发生变化；怎样解决这个问题呢？有多种方法，比如可以根据行频的大小改变逆程电容的值，但这种方法有局限性，所以一般常用使行输出级的电压随行频变化而变化，行频高，行输出级电压也应升高；行频低，行输出级电压也应降低。为了实现不同行频下行输出级供电电压的不同，可以采用以下几种方法：一是设立多个行输出级电源，根据行频的高低，利用开关三极管进行控制，来决定使用哪一路电源；二是利用行输出级的工作特点，采用自举升压的方法；三是行输出级单独供电。    2．电源中的保护电路    上面介绍的各种形式的DC／DC变换器；并不能构成实际应用的电源电路，为此除了必须增加自动稳压功能，还要设置过压、过流保护等措施。    （l）过流保护    设置该电路的目的是，防止电路中的电流过大，烧毁元件。最简单的过流保护措施是在线路中串人保险管，显示器和电视中所使用的保险管比较特殊，具有瞬间承受大电流冲击不会熔断的性能，称为延迟保险，这主要是为配合开机时的自动消磁特制的。因此在电流过大时，保险管的动作不会很及时，只能起慢速保护的作用。另外，在整流电路中常接有限流电阻，一般采用功率很大的水泥电阻，阻值为几个欧姆，能起一定的限流作用。另一种比较有效的方法是在开关调整管的发射极（对三极管而言）或源极（对场效应管而言）串接一只过流检测小电阻，一旦由某种原因引起饱和时的电流过大，则过流检测电阻上的压降增大，从而触发保护电路，使开关管基极上的驱动脉冲消失或调整驱动脉冲的脉宽，使开关管的导通时间下降，达到过流保护的目的。    （2）过压保护    为避免因各种原因引起的输出电压升高，而造成负载电路的元件损坏，一般都设置过压保护电路。方法有多种，有在输出电压和地之间并联可控硅SCR的，一旦电压取样电路检测到输出电压升高，就会触发可控硅导通，起到过压保护的功能；也可以在检测到输出电压升高时，直接控制开关管的振荡过程，使开关电源停止工作。    除了过流、过压保护外，有的还设置有欠压保护、阳极高压保护，在显示器中，显像管阳极过高压的保护措施大都是使行振荡停止，但也有采用使电源停止工作的方法。

小筱

<>好帖子，提一个小建议</P>
<>关于新型号的17寸以上的显示器</P>
; k4 Z8 P. }; l9 v5 q<>可以有一个简单的例子吗？比如三星、lg、sony一类的的电源部分的分析</P>

bamy2004

能不能具体谈谈开关电源原理及应用?谢谢!!!

jxnclff

要有谁具体分析一个就好了

heju123

好呀，谢谢

leo100

谢谢

bar4850

好帖

sxpb2003

好