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电视发射机和调频发射机开关电源工作原理

  根据电视发射机的32V/8A的开关电源画出它的方框图(右图)和电原理图(下图),现对其工作原理和维修过程介绍如下。

  工作原理
  
  1.交流输入电路
  
  由THR1、L1~L3、C1~C4等元件的交流输入电路,它具有输入保护和抗干扰的功能。其中THR1为负温度系数热敏电阻。在冷态时阻值为6Ω。如应急使用此元件可用6Ω3W电阻代替。F1为延迟式保险丝,在电源启动时允许流过3A以上的电流。而正常工作时电流不超过2A。

 

  2.整流电路
  
  D16~D19、C5、C6为整流电路,因发射机工作环境较差,滤波电容应选用耐温85℃450μF/250V的电容替换,整流管可用1N5406代换。

  3.开关电路
  
  此部分是开关电源的核心部分,由B1、B2、Q1、Q2等元件组成。工作方式为他激式、半桥功率变换电路。IC1的⑧脚及(11)脚输出相位差为180。的受控脉冲,通过Q3、Q4、B1控制Q1、Q2开关管轮换通断,利用C7二端电压不能突变的特性,在B2初级形成交变矩形脉冲。

  如Q1、Q2损坏,最好使用耐压大于500V/8A的三极管,如C5352等管子代替。

  4.输出电路
  
  肖特基二极管D13、L4、L5、C18、C19等元件组成全波整流电路,L4、L5可使输出的电压更加平稳。

  5.保护电路
  
  IC2、C16、R19~R30共同组成保护电路,其中IC2为电压比较放大器,当输出电流过大(输出电压过高)时,IC2的①脚(⑥脚)为高电位,ICl的④脚电压升高,封锁ICl的⑧脚、(11)脚调制脉宽输出,开关电源停止工作。只有在故障排除后,再次开机电源才能正常工作。IC2可用KA393直接代换。

  6.PWM脉宽调制电路
  
  此开关电源IC1选用TL494集成电路担当PWM脉宽调制主控电路(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)。TL494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V。它含有由(14)脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由⑤脚外接电容及⑥脚外接电阻来决定。(13)脚为高电平时,由⑧脚及(11)脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号。本例为此种工作方式,故将⑩脚与⑩脚相连接。

  比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平。TL494内有四个比较放大器,为叙述方便,在左图中用小写字母a、b、c、d来表示。其中a是死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生,TL494设置了死区时间比较器a。从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联  了一个“电源”,正极接反相端,负极接TL494的④脚。a比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,TL494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路。死区时间还可由④脚外接的电平来控制,④脚的电平上升,死区时间变宽,TLA94输出的脉冲就变窄了,若④脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,TIA94就进入了保护状态,⑧脚和⑧脚就不输出脉冲了。TL494内部还有3个二输入端与门(用1、2、3表示)、两个二输入端与非门、反相器、T触发器等电路。与门电路只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平。

  反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次。如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平。比较器、与门、反相器、T触发器以及锯齿波振荡器及⑧脚、⑧脚输出的波形见左图。

  TL494的②脚经R13与基准电压+5V相连,维持较好的稳定电压,而①脚则与取样电阻R19、R30与+32V相连接,正常的情况下,①脚电平与②脚电平相等或略高。当输出电压升高时,①脚电平高于②脚电平,c比较器输出误差电压与锯齿波振荡脉冲在PWM比较器b进行比较使输出脉冲宽度变窄,输出电压回落到标准值,反之则促使振荡脉冲宽度增加,输出电压回升。

 

  维修开关电源可分成二部分,以ICl的④脚为分界线,如④脚的电压为低电平,输出电源不正常,只要检查ICl、Q1~Q4和周围的元器件;如④脚的电压为高电平,检查IC2及周围的元器件即可。含有辅助电源的开关电源,它们的输出电压一般为5V、15V,为TL494、LM393供电而设计,因此检修时应首先检查辅助电源正常后才能维修主电源部分。

  一台15W调频发射机15V开关电源无输出,打开电源盒后发现TL494的⑩脚无5V电压,周围元件正常,更换TL494后,仍无15V电压输出。断开D14和220V交流电,利用外接电源,向IC1集成电路⑩脚提供15V供电,检查④脚电压为4V,判断电路处于保护状态,更换LM393后IC1的④脚电压为0.15V,其余各脚电压正常,恢复各电路后,机器工作正常。

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