实用的单色显示器开关稳压电源电路

3.2.2　实用的单色显示器开关稳压电源电路

图3-13是20世纪90年代前后在市面比较盛行的单色显示器开关稳压电源，目前在超市收款机上9英寸单色显示器电源仍然还用它，这里有必要介绍一下。

实用的单色显示器开关稳压电源电路比以上所述的电路有所改进，关键点是安全方面，就是将电源振荡部分“地”与低压直流输出“地”用特殊元器件隔离开，即前者称“热地”或“虚地”，后者称“冷地”或“实地”。但以上所述电源所接的地并未分开，电源振荡部分“地”与低压直流输出“地”共用一个“地”即“热地”，给维修人员的维修带来某种不便。图3-13中主要的TL431和4N34集成块特性简介如下。

1.TL431

外观与小功率三极管一样，但是TL₄₃₁是集成块，它是美国摩托罗拉公司的产品，称为可编程精密三端稳压器，其近似于一个低温度系数的可变稳压值的稳压二极管。其外形与内部原理，如图3-14所示。图3-14（a）中TL431三个电极分别为K（阴极）、A（阳极）、R（参考极）；TL431符号，如图3-14（b）所示；图3-14（c）是TL431内部原理，内部有一个2.5V的基准电压源外接参考极，通过两只外接电阻设计的电路可以得到2.5V～36V的稳定电压范围。

当TL431控制极R与阳极A之间电压上升时，那么从阴极K流向阳极A的电流I_KA也随着增大，但阴极K与阳极A之间的电压不变。

图3-13　单色显示器开关稳压电源电路图

图3-14　TL431

2.4N35

4N35是双列直插六脚集成块，称为光电耦合器，简称光耦。由一只光电二极管和一只光电接收三极管组成，图3-15（a）是4N35集成块的引脚图，图3-15（b）是4N35内部结构图。

图3-15　4N35

图3-16　行频与电源频率不同步时的干扰画面

它的特点是光电二极管发出的光越强，光电三极管的集电极与发射极间越导通，即流过光电二极管的电流越大时，其发光越强，通过光的作用，使光电接收三极管的导通能力越强，其内阻变小，流过光电三极管集电极与发射极间的电流变大，即利用此变化的电流去控制开关电源振荡部分输出脉冲的宽度，实现输出直流电压的稳定。

电源电路经常将TL₄₃₁与4N35合用，常见电路接法是把光耦中的引脚2与TL₄₃₁的阴极K相连，如图3-13所示，控制极R与输出直流电压的取样电路中分压电阻相接，只要输出电压有变化，U_RA就有变化，I_KA也有变化，此时将变化的电流通过光耦4N35中的光电三极管特性，又将光的变化转变为电流的变化。利用这两只关键元器件起了两个重要作用，实现了输出直流电压的稳定和将电源振荡部分的“热地”与低压直流输出的“冷地”以光的形式彻底隔离。

3.开关电源工作过程

（1）图3-13中的n₃绕组在此电路并不是只作正反馈用，还是光耦中的光电三极管集电极供电绕组。

（2）为避免电源振荡的频率与行振荡的频率互相干扰，采用统一频率，即在行输出变压器FBT的磁芯上绕两匝导线，将行频同步信号用此导线经C₁₀₈、D₁₀₂送到电源振荡管Q₁₀₂的基极，使电源振荡频率随行频同步变化。否则，在显示器屏幕上出现断断续续水平的很细的白线干扰，且有异响，如图3-16所示。

（3）为了保护某些元器件正常工作，不易损坏，常采用一些保护电路，图3-13是由R₁₀₃、C₁₀₇、D₁₀₃组成削峰电路，保护Q₁₀₂在截止时，不被n₁绕组产生很强反向感应电动势而击穿。C₁₁₁、R₁₁₀也同样保护了D₁₀₆。

（4）由IC₁₀₁、IC₁₀₂元器件组成的电路担当了此电源电路的比较放大电路。

当市电交流电220V通过C₁₀₁和L₁₀₁组成的抗差模干扰滤波电路，由整流桥D₁₀₁整流，经C₁₀₅、C₁₀₆滤波后，在C₁₀₅、C₁₀₆两端得到+300V的直流电压，分别由R₁₀₂、R₁₀₄、R₁₀₈、R₁₀₅分压送到电源开关振荡管Q₁₀₂的基极，+300V直流电通过脉冲变压器T₁₀₁储能，由n₁绕组1脚、2脚送到Q₁₀₂的集电极，Q₁₀₂的发射极通过R₁₀₅接“热地”，于是Q₁₀₂开始导通，又因C₁₀₉、R₁₀₉、n₃、Q₁₀₂、R₁₀₈、R₁₀₅组成的正反馈电路的作用，使Q₁₀₂工作在饱和导通与截止的开关状态，再由行反馈信号对其振荡频率进行同步。于是电源开关变压器n₂绕组感应出感应电动势，经D₁₀₆整流，C₁₁₄、L₁₀₂、C₁₁₅组成LC的π型滤波器滤波后，就得到低压直流+12V电压。

但是显示器所需+12V直流电压要求是稳定的，图3-13中R₁₁₂、VR₁₀₁、R₁₁₄三电阻对输出12V电压进行分压而组成取样电路。其具体稳定过程是因某种原因使12V电压升高时，使IC₁₀₂的控制极R电压升高，通过K-A间的电流I_KA增大，又因IC₁₀₁的引脚1、2之间有大电流通过，使IC₁₀₁中的光电二极管发光增强，促使IC₁₀₁中的光电三极管导通增强，从而使流过IC₁₀₁的引脚5、4之间的电流增大，然后经D₁₀₄加到Q₁₀₁的基极，使Q₁₀₁的集电极电流增大。由于Q₁₀₁集电极与Q₁₀₂的基极之间存在分流关系，所以Q₁₀₂的基极电流减小，导致Q₁₀₂的集电极电流减小，那么在n₁绕组上产生的感应电动势减少，通过T₁₀₁的互感作用，n₂绕组电动势也减少，经D₁₀₆整流和C₁₁₄、L₁₀₂、C₁₁₅滤波后，输出电压有所降低，最终保持输出直流电压不变。

用渐变式描述稳压过程是某种原因使U_o(+12V)↑→U_RA↑→I_KA↑→IC₁₀₁内的光电二极管光亮增强→IC₁₀₁中的I₅₄↑→I_b1↑→I_c1↑→I_b2↓ (I_R102串R104=I_C1+I_b2)→I_C2↓→n₁绕组与n₂绕组感应电动势↓→U_o↓，达到稳压目的。