韩国现代HSS-100CT数字接收机电源电路原理与维修

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  韩国现代HSS-100CT数字接收机是进入我国市场较早和社会拥有量较多的机型之一,特别是实施广播电视“村村通”工程后,该机的社会拥有量大幅度提高。本接收机的电源电路主要由5V待机电源电路和主电源电路组成,其电路方框图如图1所示。5V待机电源主要给MCU87C51等供电,主开关电源产生的5、18、12、-12、33V等5组电压给接收机各级电路供电。作者根据实物画出了这两部分电路图,下文详细分析这两部分电路的原理和维修方法。
  
  5V待机电源(5Vs)
  
  5V待机电源电路如图2所示,TOP210是美国PowerIntergrtions公司上个世纪90年代的产品,是TOP开关系列中的一种。TOP210集各种控制功能及耐压700V的功率开关管MOSFET于一体,采用8脚DIP封装。其中5脚是MOSFET管漏极(D极),1和8脚相通,是MOSFET的源极(S极),4脚是完成占空比等控制功能的TOP控制脚C,在正常工作的情况下,MOSFET的占空比随其控制极电源Ic的增大而减小,从而输出电压也随之下降。接通市电后,C6上的300V电压通过开关变压器TF2的1-2绕阻加到MOSFET的D极,由连接在D和C之间的内部高电压开关电流源为C脚提供电流,通过对C12的充放电而形成自激振荡,经脉冲整流滤波后得到5V电压。R27、R28、R19、D16和Q6等构成简易稳压电路,当市电升高时,5Vs升高,Q6基级电压升高,发射极电流减小,因而流过TOP210的C极的电流增大,随之5Vs下降,从而达到了稳定输出电压的目的。当市电下降其稳压过程类似,不再重复。
  接收机刚通电时,待机电源工作,除为待机控制电路提供电源外,还为MCU87C51提供电源,因而在接通市电瞬间,87C51的P1口输出信号,驱动面板上的显示屏和指示灯发亮。
  5Vs电源的保护电路主要有三个作用:
  (1)尖峰吸收保护电路:D10、C15和R23构成尖峰吸收回路,该回路可防止MOSFET在截止期间被反峰电压击穿。
  (2)过流保护电路:当MOSFET漏极电流过大时,过流保护电路开始工作,TOP开关会自动切断输出,从而达到过流保护的目的。
  


  (3)过热保护电路:当MOSEFT的结温度超过135℃时,过热保护电路开始工作,TOP开关会自动切断输出,从而达到过热保护的目的。
  
  主电源电路的构成和原理
  
  KA3842B集成电路是本机电源电路的核心,内含基准电压发生器、振荡器、误差放大器、PWM锁存器、脉冲输出级和过流、欠压保护等电路。其适应的市电范围为180~240V,输出电压误差≤1%。由于采用集成电路,该机电源还具有线路简单和小型化的优点。为了给读者在维修该类电路时提供方便,我们先分析KA3842B的各引出脚功能,并在图3中画出它的内部框图。1脚为补偿端,外接阻容元件来补偿误差放大器的频率特性。2脚是反馈端,将取样电压加至误差放大器的反相输出入端,再与同相输入端的基准电压(2.5V)进行比较,产生误差电压。3脚是过流检测端,外接过流检测取样电阻,构成过流保护电路。4脚外接内部振荡器的定时电容和定时电阻。5脚为接地端,6脚是脉冲输出端,8脚是基准电压端,其值为5V。主电源电路如图4所示,下面我们分析各级电路的原理。
  1.抗干扰、整流滤波电路 该电路是5V待机电源电路和主电源电路公共部分,图2、图4、图5中的C6为同一只滤波电容,但为了分析问题方便,把该电路列入主电源电路来分析。如图5所示,市电进入接收机后,首先经过压敏电阻DK1,DK1起到超压保护的作用。C1~C4、T1组成抗干扰电路,滤除进入电源电路的高频干扰,经BD1整流后在C6上得到约300V的直流脉动电压。请读者特别注意的是该机采用了负温度系数热敏电阻RT1作限流电阻。在电流刚流过RT1的瞬间,RT1的阻值较大,这就限制了对C6的充电电流。随后由于有电流流过,使其温度升高,从而使其阻值降低。这样不但不影响开关电源的工作性能,而且自身的功耗也大大下降,从而提高了开关电源的安全性和可靠性。
  


  2.启动电路与自激振荡电路 启动电路由R16、R3、D1和Q3等组成。当接通市电后,5Vs电压建立,经MCU87C51送出高电平的PCS控制电压,该电压使Q3处于截止状态,300V电压经R16、R3、D1向C7充电。当C7上的电压达到16V时,集成电路U1内部施密特比较器输出高电平,U1开始启动。这时8脚有5V基准电压,该5V电压有3个作用:(1)为U1的内部线路提供工作电压;(2)如图3所示,经内部分压后,取出2.5V基准电压加到误差放大器的正端;(3)通过R15对C10充电。经过一定的延误时间后,4脚内部的振荡器起振。C9、R4用以改善内部误差放大器的频率响应,C8是消噪电容。
  U1起振后,从第6脚输出的脉冲信号加在开关管Q1的栅极,在脉冲信号的高电平期间,开关管Q1导通,漏极电流流过开关变压器TF1的初级1-2绕阻并逐渐增大,直至Q1饱和导通。同理,在脉冲信号的低电平期间,开关管Q1截止。这时,开关变压器TF1初级绕阻所储存的能量传输到次级绕组上。
  当漏极电流流过初级绕组时,次级3-4绕组所输出的脉冲电压经D9、C7整流滤波后,在U1的7脚得到12V的工作电压。D1在此条件下重新导通,和R3、R16、Q3等,成为待机控制电路的一部分。启动电路与待机控制电路密不可分,是本机电源电路的一个特点。由U1的内部电路图3可知,U1的工作电压不能超过34V。
  3.脉冲整流滤波电路 开关电源正常工作后,分别经D11、D12、D13、D15、D17和各路滤波电路滤波,分别得出12V(供QPSK解码板)、33V(供调谐器调谐电压)、5V(经三端稳压器降压到+3V,供CL9100芯片用)、18V(经L318转换成18/14V输出,供LNB使用)及-12V共5组电压。读者请注意以下两点:(1)该机小巧的电源板旁有一小巧的散热用的直流5V电扇,其供电取自主电源5V电源,它直观地反映了主电源的工作状况;(2)为满足高频低电压大电流整流的需要,D15选用肖特基管B10A45V,并配备以大块散热片。读者在分析该机电源电路时,切不可理解本电源的两块散热片为主电源和5Vs待机电源开关管的散热片,实际上,另一块较小的散热片为主电源开关管Q1的散热片。
  4.稳压控制环路 本机的稳压控制环路由取样放大器U5、光耦器U22及U1(KA3842B)等组成。当5V电源因某种原因升高时,U5(KIA431)的R极电压将升高,即U5内的电压比较器同相输入端的电压将超过2.5V,该电压与反相输入端的2.5V基准电压比较后比较器将输出高电平,加大U5内三级管的导通程度,U22的2脚电平将下降;与此同时,升高的5V电源将通过R36使U22的1脚电平下降,这一升一降的结果使流过的U22内发生二极管的电流增大,其内的光敏管导通程度加大,U22的3脚电压升高,这时输入到U1的2脚上的电压增大,U1内误差放大器反相输入端电压将超过2.5V,因而该放大器将提前输出一低电平,该低电平加到电流传感比较器的反相输入端,并使其产生一高电平加到 RS 触发器的R端使其复位, Q=0,Q =1 ,通过或非门使 Q1’导通, Q2’截止,Q1开关管将提前关断,因此降低了开关电源的占空比,使开关电源下降到稳定的电压值。当开关电源的输出电压因某种原因下降时,其稳压控制原理不再重述。该稳压环路还通过R38对12V电源进行取样稳压,其原理与上述稳压原理相同。
  


  5.待机控制电路 待机控制电路由待机电源5Vs,87C51输出的PCS控制信号,电子开关Q4、Q5、光耦器U21和Q3、D2、R3、D1及集成电路U1等组成。接收机正常工作时,PCS为高电平,Q4饱和,Q5截止,光耦器U21的1、2脚没有电流流过,光耦器U21内的光敏管及Q3、D2处于截止状态,这时它们对主电源电路的工作没有影响。当机子处于待机状态时,PCS为低电平,Q4截止,Q5和光耦器U21内的发光二极管导通,光耦器4脚为低电平,该低电平一方面通过D2使集成电路U1的1脚为低电平,加到电流传感比较器的反相输入端,使该比较器输出高电平,RS触发器复位,其结果为Q1截止,Q2导通,从而切断了6脚的脉冲输出;另一方面加到Q3的基极使Q3饱和导通,Q3的发射极为低电位,该电位经R3、D1使集成电路U1的7脚电压为零,从而停止了主电源的工作。
  


  6.保护电路
  (1)欠压保护电路 当市电低于180V时,启动电源在C7上的电压低于16V,参照图3,这时U1不起振。U1起振后,如负荷加重等原因使U1的工作电压低于11V时,U1也将停振,从而保护了开关电源。
  (2)过流保护电路 R12是过流检测电阻。如图3所示,当流过Q1源极的电流增大时,R7上的电压将增大。当该电压大到一定程度时,它将通过R12加到U1的3脚内部的电流传感比较器的同相输入端并使其输出高电平,从而切断6脚的脉冲输出,达到了保护开关电源的目的。
  (3)尖峰吸收保护电路 D8、C14、R21构成尖峰吸收回路,该保护电路可防止开关管Q1在截止期间不被反峰电压击穿。
  
  维修方法
  
  了解和掌握该机电源部分的组成和工作原理,对该机的维修实践大有裨益。下面分三种情况进行讨论。
  1.接通电源,保险管马上烧黑 这种情况说明电源部分存在严重的短路故障,一般通过在线测电阻值就能很快找到故障。通常在整流滤波电路为压敏电阻DK1、整流桥BD1、变压器T1特别是滤波电容C6击穿;在待机电源部分为TOP210击穿;在主电源部分为Q1击穿。但也有个别情况下用测电阻法不能排除故障,这时用锋利的小刀割断C6与待机电源、C6与主电源的连接线,换好保险管,通电,如果保险管继续烧黑,说明短路发生在整流滤波电路;如保险管不烧断,则分别接上待机电源和主电源,看在接上哪一部分电路时保险管烧黑,即为该部分有严重的短路故障,通过测量和代换等方法就能很快地排除故障。
  2.接通电源后显示屏不亮,但小风扇转动正常 很明显这是主电源部分正常而待机电源部分有故障,通过测量和代换就能很快地排除故障。
  3.显示屏闪烁不停,小风扇不转 很明显这是待机电源部分正常而主电源部分有故障,接收机不能进行控制和对信号的处理。这时测U1的7脚电压,如果该电压基本正常,说明起动电路和待机控制基本正常,故障可能就在U1和Q1;若测U1的7脚电压为0,则故障在起动电路或待机控制电路,这时一般为R16开路,Q3、U21的3、4脚击穿短路等。
  


   维修实例
  
  例1:接收机无输出电压。这时检查保险管已烧黑,在线检查5Vs电源开关管TOP210已击穿短路并已炸裂,更换后输出电压正常。
  例2:接收机无输出电压。这时检查保险管已烧黑,在线测整流桥BD1、C6开关管Q1及TOP210的直流电阻无异常。为了分清故障的部位,用锋利的小刀割断待机电源和主电源与C6的连线,首先检查整流滤波电路。按原规格换好保险管,通电。但在通电瞬间保险管立即烧黑,与此同时,C6上的圆形盖片飞出,该电容炸裂,更换该电容后故障排除。
  例3:接收机显示屏及指示灯不亮。打开机子检查,在通电瞬间,5V散热小风扇转动,但很快就不转了,立即拔出电源插头进行故障分析。显示屏不亮,说明待机电源不正常,而5V风扇转动不久就停转,说明主电源基本正常而待机电源可能有某种不很严重的短路性故障,在这一定程度上影响了U1的正常工作,而使其进入保护状态。在线测出5Vs电源整流管D14已击穿,更换一只快恢复整流二极管后故障排除。
  例4:接收机显示屏及指示灯不亮。打开机子检查,发现风扇转动正常,这说明主电源正常而待机电源不正常,这时测5Vs,仅为约1.8V。5Vs电压下降,估计可能为流过TOP210控制极电流Ic增大所致,即Q6可能处于截止状态。在线用10k Ω挡测R27,该电阻开路。用一只1MΩ电阻更换后故障排除。
  例5:接收机显示屏亮但总是出现“Wait”并不停闪烁。打开接收机检查,发现小风扇不转。很显然,该故障为待机电源正常而主电源不正常,测主电源各组电压均为0。测U17脚电压为18V,说明起动电路基本正常,待机控制电路正常,测U1 的8脚5V基准电压,发现该电压为0,很明显U1内部电路已损坏,更换一只KA3842B后故障排除。
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