康佳KPS180-02（34006395）电源电路分析与维修方案

好大的太阳 · 发表于 2015-7-22 14:01

电源模块KPS180-02主要适用在32、37英寸 LCD TV上，为LCD主板系统和LCD屏背光模组提供电能供应。已应用在康佳LC32DS60C、LC32FS81B、LC32FS82C、LC32GS80C，LC32TS86B/C/N、LC37DT08C、LC37FS81AB、LC37GS80B/C、LC37GS82B/C机型上，后续将有更多液晶电视应用该电源。该电源模块电路主要由四部分组成：EMI 滤波整流、PFC 部分、主输出PWM 部分、待机Standby 部分。PFC 线路采用Fairchild 的 FAN7530，CRM 模式控制，具有OCP/OVP/OTP各种保护功能，外围线路简单；待机Standby 部分采用Fairchild的芯片
FSQ0265R，是集成了的MOSFET和驱动IC的模块控制芯片，直接驱动外接变压器，模块集成度高而且外围线路简单，对一致性和可靠性更容易控制；PWM 部分采用Fairchild 的芯FSFR1700SIP，是集成了MOSFET和LLC半桥谐振控制功能的芯片，通过对频率的控制达到稳定输出电压的作用，可以方便的调节软启动，内置了OVP/OCP/OTP等功能。本文简要介绍该模块电路特点与维修要点。

1、主要技术参数及要求

1.1 维修注意事项

1.1.1 请按指定维修步骤和测试仪器进行维修，否则将不能保证维修质量。在维修中必须保
证技术要求所指定的偏压值。电源通电后，维修员不能碰到热地端。

1.1.2 单独进行电源项目检测时，除了遥控开关机的检测项目外，其他的检测都要在5V 和
PSON间接一个简易开关，控制ON/OFF。

1.1.3 维修之前请务必戴好静电手套。

1.1.4 调试环境:温度15～35℃；相对湿度45～75%；气压86～106kPa

1.2 主要技术参数：

1.2.1 输入特性：电压范围：110~240VAC±10% 输入电流：最大3.0A频率范围：50/60Hz 电源效率：大于82% 功率因数：≥0.9(110～240VAC输入)

1.2.2 输出特性：
待机Standby 部分：输出电压/电流：+5V±5%/2.0A 输出纹波3：100mV max。
输出电压/电流1：+12V±5%/3.0A 输出纹波1：120mV max；
输出电压/电流2：+24V±5%/5.5A 输出纹波2：240mV max；

1.2.3 待机功率：待机状态，当输入电压220VAC，+5Vsb输出电流为OA时；电源的输入功率不能超过0.5W；当负载功率为5V/80mA 时，输入功率不大于1W；

1.2.4 遥控开/关机（PSON）

PS/ON信号为低电平（＜1 Vdc）的时候，整机处于待机状态；
PS/ON信号为高电平（≥2Vdc）的时候，主输出供电。

1．3 保护电路模拟技术参数

1.3.1 当各保护发生时，它们的保护模式为：

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SHUT OFF 为锁定模式，当电源保护后，故障排除要重新开机才能恢复。
HICCUP 为自动恢复模式，当电源保护后，故障排除后可以自动恢复

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2、KPS180-02 电源框图及电原理图

KPS180-02电源方框图见图1， KPS180-02电源原理图见图2、图3。

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3、开关机时序

待机Standby的供电取自整流后未滤波的脉动直流，产生Ｖcc启动电压及5V待机电压；得到Ｖcc 启动电压后ＰＦＣ电路开始工作，为主电源PWM 电路提供PFC380V电压。只有启动Ｖcc 电压，PFC电路及主输出PWM才能正常工作，才能保证电源的时序关系。如果PFC电路出现故障，主输出PWM也不可能正常工作。该电源共有3路输出电压。

1、待机电源5Ｖ／2Ａ，为ＣＰＵ、存储器及ＦＬＡＳＨ，小信号电路及视频前端电路供电。这一路输出功率约10Ｗ。

2、主电路电源12Ｖ／3Ａ，为液晶屏逻辑电路及驱动电路、伴音功放输出部分的供电。

3、背光电源24Ｖ／5.5Ａ，为背光Inverter 灯高压变换器供电。

以上12V、24V均由主电源板输出，输出功率约170Ｗ。

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注：t1为5V的开机时间，t2为5V的爬升时间，t3为12V和24V的PSON开机时间，t4为12V和24V的PSON关机时间，t5为12V和24V的爬升时间，t6为5V的AC关机时间，t7为12V和24V的AC关机时间,t8为5V与12V和24V的掉电差异时间。

4、待机控制FSQ0265R 电路简介

   待机 Standby部分采用Fairchild 的芯片FSQ0265R，是集成了的MOSFET和驱动IC的模块控制芯片，直接驱动外接变压器，模块集成度高而且外围线路简单,对一致性和可靠性更容易控制,拓扑是采用传统单端反激结构。

      在原理图中DB904、RB911、RB912、RB913、RB917为过压保护电路，通过FSQ0265R的第④脚同步端检测输入电压；UB951 为稳压反馈环路，当输出电压发生变化时，反馈到FSQ0265R的第③脚电压通过内部PWM比较，从而调整第⑥，⑦，⑧脚（Drain）输出的占空比；其中①脚（GND）为接地端，②脚(Vcc)为Vcc供电，⑤脚(VSTr)为启动（Start UP）。

      开机整流未经滤波的脉动直流经分压电阻RB906、RB907 加到FSQ0265R 第⑤脚，使电路启动，此时TB901次极线圈的感生电势经过DB902整流、CB906 滤波，对UB901②脚提供Vcc，Vcc 的提供，振荡加强，Vcc 逐步上升,当Vcc 达到16V 时电路趋于稳定，正常工作时Vcc为12V～20V。

      DF901 的作用：每次在开机电源开关接通的瞬间，此时，加到电感上的可以是交流正弦波的任意瞬时值，如果是在正弦波的过零点附近，那么在电感LF902 上电流的增长将是比较缓慢，其LF902 上的自感电势也比较低，如果在电源开关接通的瞬间是在正弦波的最大值峰点附近，那么给电感所加的是一个突变的电压，会引起电感上产生极大的自感电势，该电势会大于所加电压的两倍，并形成较大的电流对后面的电容充电，轻则引起输入电路的保险丝熔断，重则引起滤波电容及斩波管DF902 击穿。设置DF901后在接通电源的瞬间，由DF901导通并对CF903充电，使流过LF902的电流大大减小，产生的自感电势也要小得多，对滤波电容和斩波管的危害及保险丝的熔断可能性大大降低（在开机正常工作时，由于DF901后端为PFC电压，电压比前端高， DF901呈反偏截止状态）。
5、PFC 功率因数校正FAN7530 电路简介

PFC线路采用Fairchild 的FAN7530，PFC 工作模式是非连续临界导通模式即CRM，具有OCP/OVP/OTP 各种保护功能。图6 为PFC 电路简图，图中R5 为零电流导通电路；R7为OCP 电路；R10、R11为输出电压稳压取样电路。

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表1 FAN7530 各脚功能介绍

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第①脚：ＯＶＰ PFC电压检测及稳压控制（INV）

   这个脚输入的是PFC（380V)的电压的分压，其电位反映了380V 电压的高低．外接在分压取样电阻RF918、RF923、RF924的分压点上，分压点电位送入PFC 控制器第①脚作为PFC 输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，调整第⑦脚的激励输出，稳定PFC 输出电压。（其电路类似于普通开关电源的稳压控制电路）。

第②脚：开环占空比设置(MOT)

      这个脚是开环占空比设置脚。该脚通过对地电阻RF919 设置三角波斜率，确定开环最大占空比；通过调节与PFC 电感辅助绕组的电阻RF927，可以减小过零点时电流波形畸变，降低THD值（总谐波量）。

第③脚：误差放大器的输出端，相位补偿（电压/电流相位调整）(COMP)

      这个脚的作用是ＰＦＣ的相位校正，其外接元件是用于调整电压和电流的波形之间的相位的（电流略滞后于电压有利于控制电路的稳定工作),当电源出现启动不良，工作不稳定时，就可以通过改变其外接低通滤波电路的时间常数来改善启动稳定性。

第④脚：斩波管源极电流检测输入端（CS）

      这个脚输入的斩波管QF902源极（Ｓ）电阻端电压，在斩波管QF902 的源极电阻RF911上进行源极电流取样。当斩波管过流时，该取样电压上升，输入第④脚电压高于比较器的参考电压0.8V，比较器发出保护信号，用以调整控制信号的占空比，调整第⑦脚的激励输出，使斩波管电流得以控制。

第⑤脚：过零检测输入（ZCD）

      PFC采用临界电流检测方式，这个脚是过零电流检测输入脚，PFC 开关就是在过零点时导通．LF902 是PFC 部分的储能电感，由于该PFC 电路工作在CRM 方式，所以在电路中必须对被斩波电压进行“过零识别”以控制PFC 激励脉冲的“开通”，LF902辅助线圈并经RF926输出，向FAN7530第⑤脚提供一识别信号，以控制内部振荡器在过零时的“开通”。LF902中的黑点标明是线圈的同名端，千万不能接反，否则无法工作，RF926 是限流电阻，通过调节接地电容CF907，达到谷底导通，能提高效率，优化EMC。此是CRM 模式具有特性。当ZCD PIN的电压上升到1.5VZVC被激活；ZVC电压下降到1.4V时，MOSFET翻转。

第⑦脚：斩波管QF902激励输出（OUT）

   第⑦脚输出斩波激励脉冲，经过“驱动电路”驱动QF902 工作，RF905 是限制QF902栅－源极初始充电的限流电阻，DF903、RF920 组成的激励脉冲下降沿促使栅－源快速放电的放电电路。工作过程如下：在激励脉冲上升沿（T1时间）；DF903 截止，激励脉冲经RF905对栅－源充电，形成栅－源电场，斩波管迅速导通。在激励脉冲平顶持续时间（T1-T2时间），由于电场的持续导通维持，此时导通呈阻性。在激励脉冲下降沿（T3 时间）；通过DF903导通快速放电；斩波管快速关断，完成一个斩波周期。

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QF902 场效应管输入是容性，为了保证激励脉冲的极性变换时栅极快冲放电，T2 时间脉冲下降，栅极积累的电荷经DF903 通过FAN7530 内的MOS 管组成的电路放电，使容性输入特性的场效应管，快速导通/关闭。
6、FSFR1700（PWM）输出电路简介

主输出PWM线路采用Fairchild 的芯片FSFR1700SIP，是集成了MOSFET和LLC半桥谐振控制功能的芯片，通过对频率的控制达到稳定输出电压的作用，可以方便的调节软启动，内置了OVP/OCP/OTP 等功能。

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图9 PWM主输出线路简图

图10 FSFR1700引脚图

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第①脚：内置上桥驱动MOSFET漏极电压输入(VDL)

   这个脚是内置上桥驱动MOSFET漏极电压输入端；内置上桥驱动电路采用共模噪声消除技术,提供卓越的噪声抗干扰能; MOSFET的快速恢复体二极管最大限度地减小反向恢复效应,防止出现异常运作状态;

第②脚：反馈电压控制和保护（CON）

      这个脚是间歇工作模式门限，受反馈电压控制，但电压高于基准电压0.6V 时，IC 开始工作，并处于静止状态，并且只有较小的静态工作电流；当电压降低到0.4V，IC 关机后重新启动工作；当电压上升超过5V，将触发保护。

第③脚：设置开关频率及反馈电压控制（RT）

      这个脚是振荡频率设置端；③脚提供2V 基准电压，从③脚到地接一只电阻RFmin（RW909），用于设置最低振荡频率。从③脚接一只电阻RFmax （RW908），通过反馈环路控制的光耦接地，将用于调整交换器的振荡频率。RFmax 是最高工作频率设置电阻。③脚到地接一个RC，CW962、RW911 网络实现软启动。当输出电压升高/降低，经光耦发光二极管发光，光电三极管导通，反馈电压输入到IC

第③脚，通过调节工作频率，使输出电压保持稳定。

第④脚：过流检测（OCP）

   这个脚为过流保护端；通过电阻分流器（RW921）检测主回路中的电流。外部增加RC电路用于滤波噪声。当电压低于－0.6V门限，就会触发OCP 保护，除非Vcc降低到UVLO以下，就一直起作用；OCP 会延时1.5μS，防止启动误动作。在主电路短路的情况下，电流继续增大，尽管频率增加，当电压低于另一比较器的基准电压－0.9V 时，驱动器将关闭，IC锁死能量损耗几乎回到启动之前的水平。检测信息被闭锁，只有IC的LVCC电压低于5V时，芯片才会被重新启动。

第⑤/⑥脚：IC内部共地脚（SG/PG）。

⑥脚为IC 地。回路电流为低端门极驱动电流和芯片偏置工作电流之和。所有相关的地都应该和这个脚连通，并且要同脉冲控制回路分开。

第⑦脚：Vcc供电脚（LVcc）

Vcc：电源包括芯片的信号部分和低端MOS管的门极驱动。接一只小的滤波电容（0.1uF）有利于芯片信号电路得到一个干净的偏置电压。

第⑨脚：内置上桥MOSFET驱动供电脚（HVcc）

第⑩脚：高端门极驱动的浮地（VCTR）

   这个脚为高端门极驱动的浮地端。为高端门极驱动电流提供电流返回回路。应仔细布局以避免出现太大的低于地的毛刺。串联谐振电容Cs （CW911）作用：串联谐振电容既是隔直电容又是谐振电容，它将储存谐振的能量，由于谐振的能量取决于输出功率，Cs的值越小，其电压就越高。

7.维修项目及维修方法

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8、常见故障分析维修

8．1 PFC电路的场效应管击穿原因分析

      原因有两点：1、场效应管过流；2、场效应管过压。场效应管过流会损坏，因为在过流时，两个PN结会击穿，而更多的原因是由于Ton周期过长，场效应管在截止时反向电压过高而损坏。原因是在开关电路中，开关管的集电极加上吸收回路来降低开关管截止时形成的高压，其电压的大小与电流的变化率成正比（正比于di/dt），也就是当开关管截止时，开关管的反向电压最高。对于软开关的电源，所谓软开关就是将开关管开关时的功耗降低趋向于0。我们知道MOSFET管开关时呈阻性，在其饱和导通时呈低阻特性。在维修电源时，我们会发现FAN7530 中MOSFET 管的d、s 两端压降用我们的万用表是量不出来的，而普通三极管的饱和压降为0.3V。对于使用场效应管的开关电源，开关管之所以发热，其原因就是因为开关损耗严重。软开关是指ZCS（zero current switching 零电流开关）和ZVS(zero voltage switching 零电压开关)。由上可知，开关管在截止时若使用软开关，只能使用ZCS；在使用软开关时，开关在截止期间仍然有高压存在，而这个高压只有零电流时出现。因为在谐振电路中，只有零电流时，电容和电感两端的电压达到最高。
由此，我们可以知道，当电流超过正常值时，开关管截止的电压比正常时会高。当这个电压超过其极限值时，就会击穿.也就是Ton 的周期过长，会损坏开关管。我们了解了MOSFET 损坏条件，因此知道如何去检修：如反馈检测电路有问题，其关键脚是第①脚（INV），该脚直接反映PFC 输出电压的高低，及其过压保护。重点检查电阻RF908、RF915、RF917 、RF918，阻值增大会出现PFC 电压升高。还有一个关键的脚就是第⑩脚，该脚为CS，决定了它的功能是电流开关（CS 为current switching电流开关）该脚决定着Ton 的时间，参看前面图6、图7。

   图6是PFC电源的原理图，图7 是PFC 电流波形。由图6 可知，PFC 电源稳压主要是由输出电压经分压后，作为反馈量进行稳压的。由此我们知道电阻RF908、RF915、RF917 、RF918，阻值增大，都会导致反馈量减小，PFC 输出电压升高。为了防止出现这种情况，可使用多个精密电阻分压。右图中，每一个锯齿波就是一个开关周期，这个锯齿波由峰值开始下降，就是开关管由导通变截止的转折点。这个转折点在很大方面是由电流峰值检测控制，所以要重点检查RF925、CF914。注意驱动电路，在通常情况下，场效应管击穿，往往伴随着驱动电路的损坏，这部分电路也要多查一下。通常限流电阻，激励三极管会损坏，驱动电路的元件如检查有误，一般不会马上就烧场效应管，会有较长的滞后过程；那是因为驱动电路不好，会造成激励不足，时间长了才会烧开关管，这种情况在修普通电源时遇到过。如开机一段时间后，感觉开关管特别烫，这种情况多属于激励有问题，要多查一下驱动电路的元件，这些元件在线路基本能够测量出来，但是DF903 不能在路测量，因为它并接了一个68Ω电阻，开关管损坏，这种二极管有时也会损坏。

   5V待机电源的故障率比较低，常常是整流二极管损坏，或是SR360带负载能力弱，其它地方坏的比较少。

8．2 PWM 主输出电路故障分析

   PWM 主输出故障率比较高，因为这一部分占整个电源70％的输出功率，高电压、大电流是故障高发的主要原因，电源厚膜控制IC FSFR1700 损坏的比较多，此部分常常出现故障的地方：厚膜FSFR1700、CW911 的损坏几率比较高。对于CW911 损坏的，在更换时要选取耐压高的电容（最好是2KV 的），串联谐振电容既是隔直电容又是谐振电容，它将储存谐振的能量，由于谐振的能量取决于输出功率，Cs 的值越小，其电压就越高；而且还提供谐振回路，给软开关提供最佳开关点，降低开关功耗。如果它损坏后， FSFR1700 很快会损坏。对于FSFR1700 ，还有几个并发出现故障的地方，如DW905、光耦UW903。

   对于厚膜、场效应管的损坏，我们只要注意吸收回路、检测反馈回路及限流电阻就可以了。为了提高一次维修的成功率，我们可以想一些其它的方法：比如说降压维修，我们的电源是宽电源输入（90－264V），降低输入电压会使开关管的反压降低，开关管就不容易损坏，24V电源可单独维修等等。关键点注意后，维修起来速度也会比较快，成功率也是很高的（一般不会有恶性的元器件损坏）。

9、重要电路波形参考图

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请叫我上路逗比 · 发表于 2015-7-22 16:33

LOOKLOOK学习学习！

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