具有自动识别输入的显示器开关稳压电源电路

3.3.2　具有自动识别输入的显示器开关稳压电源电路

这种显示器电源电路中采用了STR81145A集成块，具有自动识别110V或220V交流电输入的能力。通过识别后，自动切换成110V或220V进行供电。同时通过提供VESA显示电源管理系统，由微处理器（IC₂₀₁）控制的关闭模式（Power off mode）和悬挂模式（Suspend mode）来减少电能的消耗。该微处理器也设计了人工消磁电路，如图3-22所示。下面具体分析各部分电路。

图3-22　电源供电方框图

1.线性滤波电路及消磁电路

（1）线性滤波电路

线性滤波电路通过电源开关SW₆₀₁闭合，将市电交流电220V输入，经过LF₆₀₁、R₆₀₁、C₆₀₁、C₆₀₂、C₆₀₃、BD₆₀₁等器件组成电磁兼滤波电路，滤掉交流电路中的干扰成分。电路中R₆₀₁为泄放电阻，LF₆₀₁为抗差模干扰滤波线圈，C₆₀₁为抗差模干扰电容器，C₆₀₂、C₆₀₃为抗共模干扰电容器，如图3-23所示。

图3-23　消磁和线性滤波电路图

（2）消磁电路

消磁电路是由多股铜线绕制而成的线圈，紧紧放置在CRT的周围。当每次开机或通过前面控制键进行自动或人工手动消磁时，线圈里就会有交流电通过，产生磁场，对因地球的磁场或磁性物体而使显像管磁化进行消磁，否则CRT被磁化后所留下的剩磁会引起CRT表面上的图像色彩不纯。

每一次开机时的自动消磁过程是：在显示器通电时，交流电流通过正温度系数热敏电阻（PTH601）后加到消磁线圈里产生磁场，消磁电阻因通电流而发热，其阻值随温度的升高而逐渐增大，直至近似无穷大，所以消磁线圈里产生一个逐渐趋向为零的磁场，当消磁线圈产生的磁场为零时，自动消磁过程结束。

人工手动消磁过程是：当显示器图像上出现了色彩不纯的情况下，由维修人员通过人工手动来完成消磁工作。人工手动消磁电路由消磁线圈、PTH₆₀₁、RL₆₀₁、R₆₀₄、D₆₀₂、Q₆₀₁、IC₂₀₁等元器件组成。其中RL₆₀₁为继电器，具有开关作用。未做消磁时，IC₂₀₁的42脚DEGAUSS输出高电平，RL₆₀₁的3脚与2脚闭合（被吸合），4脚与5脚处于工作状态（被吸断）。如果使用者按下面板上的消磁开关时，在IC₂₀₁的42脚DEGAUSS输出低电平，通过R₆₀₅加到Q₆₀₁的基极，使Q₆₀₁截止，这时RL₆₀₁的1脚与6脚间的线圈里无电流通过，不能产生电磁效应，于是RL₆₀₁的3脚与2脚断开，而4脚与5脚被关闭。当消磁线圈里有交流电通过时，产生磁场，进行消磁。时间持续3秒钟后，IC₂₀₁的42脚DEGAUSS又回到高电平，使Q₆₀₁导通，切断消磁电路的消磁线圈，人工手动消磁工作结束。如图3-23所示。

2.电压选择器（110V或220V的输入自动切换）

该显示器的电源供给系统能自动识别当时的市电输入电压是110V还是220V，并自动切换该电源电路中的元器件，让其符合当时的市电输入所需要的元器件参数。电压识别由IC₆₀₂（型号STR81145A）完成，如图3-24所示。表3-2中列出了IC₆₀₂芯片的引脚电压值。

图3-24　电压选择器电路图

（1）当220V交流电压加入IC₆₀₂的2脚时，IC₆₀₂内部ZD₁导通，三极管Q₁的基极便有电流流动，使Q₁导通，即Q₁的集电极电压降低，ZD₂不导通，从而引起Q₂基极电压降低，不能在Q₂的发射结上产生一个可使Q₂导通的电压，引起Q₂截止。IC₆₀₂内部三端双向可控硅TR14C，在这里作开关元器件，因无触发信号，而断路，使C₆₀₅、C₆₀₆成为全波整流器的滤波电容。

（2）当110V交流电压加入时，ZD₁不导通，三极管Q₁因基极没有电流而断路。此时ZD₂导通，Q₂将工作在饱和状态，触发电压将接通三端双向可控硅TR14C，使可控硅T导通，这时倍压器有效，实现倍压式输出。

表3-2　IC602芯片各引脚电压

3.启动电路

显示器的电源部分实际可以分为两个电源电路，即由微处理器CPU控制的关闭模式电源供给的电源电路和为负载提供电能的主供电电源电路。下面分别分析两个电源电路的启动过程。

（1）关闭模式电源供给的电源启动电路

当电源开关接通时，经桥式整流滤波后，产生295V直流电压，经过BD₆₀₂电感，通过启动降压电阻R₆₁₄和R₆₁₅，给IC₆₀₃的2脚（STR17006）提供一个直流启动电压。同时295V电压通过T₆₀₂的4脚输入和3脚输出加到IC₆₀₃的3脚，这两个电压的加入使IC₆₀₃内的三极管开始导通。又因为电感的同名端的原理，在T₆₀₂的1脚与2脚的绕组里产生正反馈信号经R₆₁₆、C₆₁₄送到IC₆₀₃的2脚，促使IC₆₀₃内部的三极管快速进入饱和导通状态。根据以前所述开关电源的开关原理，IC₆₀₃内的三极管又很快从饱和导通状态转为截止状态，即电源工作在周而复始的开关状态。D₆₀₇和电阻R₆₁₈给IC₆₀₃的1脚提供负反馈，以产生电流传感来维持和稳定此电源电路的电压输出。

在T₆₀₂的6脚与7脚绕组里产生感应电动势，经D₆₁₃整流C₆₁₆、C₆₁₇滤波后，得到8V直流电压，待显示器电源工作在关闭模式时，为CPU提供工作电源。如果显示器中的微处理器检测到主机显示卡已将行同步信号（H_SYNC）和场同步信号（V_SYNC）输出时，显示器里主要供电电路将启动，使电源开关变压器T₆₀₁的7脚到9脚间的绕组产生感应电动势，经D₆₀₅整流，C₆₁₃滤波得到直流电压经R₆₁₂加到Q₆₀₂的基极，使Q₆₀₂饱和导通，IC₆₀₃的2脚停止工作，D₆₁₃输出8V供CPU的工作电压也随之消失，此时，CPU所需5V供电由主电源的17V提供。如D₆₁₃输出8V能够长时间的保持，是显示器电源管理系统已处在电源关闭模式，显示器在刚加电时，两个电源电路都要工作，即在关闭模式电源供给电源电路通过D₆₁₃得到8V。当主电源工作正常时，由D₆₀₅得到的电压使Q₆₀₂导通而截止IC₆₀₃的2脚供电，IC₆₀₃停止工作，8V直流电压消失，该过程持续约2秒钟。如图3-25所示。

图3-25　显示器电源管理系统关闭模式电源电路图

（2）主电源的启动

图3-26是主电源启动电路图，当电源开关接通时，经D₆₀₁桥式整流C₆₀₅、C₆₀₆滤波后，产生295V直流电压。

图3-26　主电源启动电路图

295V直流电压一路通过R₆₀₆、R₆₀₇降压供给IC₁（KA3842）的7脚，得到一个16V的启动电压，在8脚输出5V的基准电压，然后送到4脚，为IC₁提供振荡时所需的振荡电压。此时6脚有方波波形输出，经R₆₂₃加到Q₆₀₄的G极，将其驱动。

另一路295V直流电压经T₆₀₁的5脚输入，8脚输出加到Q₆₀₄的D极。于是Q₆₀₄开始导通，由于T₆₀₁的5脚和8脚绕组产生的感应电动势耦合到7脚和9脚绕组，再经D₆₁₂整流以及C₆₃₂、C₆₃₁、C₆₂₉的滤波后，提供给IC₁的7脚正常工作时的电压，此时电阻R₆₀₆、R₆₀₇则失去作用。IC₁电源7脚得到稳定的供电，6脚就输出连续可控的方波波形，主电源就会正常工作起来。

（3）KA3842

芯片KA3842的芯片引脚功能说明见表3-3。

图3-26中的主电源启动电路的主控芯片是KA3842。图3-27是KA3842的内部结构图。它的内部结构和KA3882相似，在这里就不详细叙述。

表3-3　KA3842引脚功能说明

图3-27　KA3842内部结构图

4.输出开关放大器

如图3-28所示，Q₆₀₃的源漏极对来自IC₁的6脚的脉冲信号进行开关放大，以便周期性地驱动T₆₀₁。IC₁的3脚监测通过R₆₂₈的电源电流，用带有1V参考电压的内部比较器做补偿。D₆₁₀、R₆₂₅和C₆₂₇缓冲Q₆₀₄开关正向峰值电压，保护Q₆₀₄在其截止时，它所连接的储能电感产生较强的感应电动势，不会将其损坏。

5.脉冲宽度调制（PWM）

如图3-28所示，集成电路IC₁（KA3842N）是一个脉冲宽度调整集成电路。该IC₁的7脚接到能使其工作的电压V_CC后，经IC₁内部电路作用，在8脚产生一个5V参考电压，此电压作为4脚的振荡电压。当4脚得到此电压后，便与它外接的RC元器件一起组成锯齿波振荡电路，产生的锯齿波通过IC₁内部电路放大整形，在6脚输出脉冲开关信号，其脉冲宽度可受2脚和3脚反馈来的信号进行控制，2脚的信号来自于通过对输出电压的取样监测结果，然后对6脚输出脉冲宽度的宽窄控制作出决定。3脚的信号对Q₆₀₃的源极电流进行监测，通过IC₁内部电路对6脚的输出脉宽的宽窄作出控制决定。由于是IC₁（KA3842N）组成的开关电源电路，所以能从IC₁的6脚输出时刻校正脉冲波形，使Q₆₀₃在良性的导通关闭状态循环工作。

6.R/C时间常数电路

如图3-28所示，IC₁的4脚与其外接的R₂和C₃组成了RC振荡电路。其振荡时所需的5V振荡电压由IC₁的8脚提供。为了防止电源振荡频率与行扫描的振荡频率互相干扰，于是将行的同步信号（H－SYNC）通过放大，T₆₀₃的耦合，经C₅送到D₃的阳极，并加到C₃上进行与行频率相同的速度充放电，从而使电源的振荡频率与行扫描频率同步，避免了互相干扰。

7.回扫反馈和补偿电路

如图3-28所示，IC₁的1脚为补偿输出脚，2脚为误差放大器的反相输入脚，1脚与2脚通过反馈电压提供误差放大检测信号，以补偿在参考电压中的任何误差。该误差放大输出1脚将受CPU（IC₂₀₁）的49脚控制。当CPU执行电源关闭模式时，其49脚输出低电平使Q₂导通，IC₂内部的光电接收三极管导通，使Q₁基极的电压变低，引起Q₁导通，由于Q₁的导通，促使D₂导通，迫使IC₁的1脚和2脚电压降低。

为了满足负载所需电压的要求及输出的各组直流电压的稳定，在电路中设计了B⁺调节和负载电流传感电路，如图3-28所示。VR₆₀₁为B⁺调节电位器，对其位置的调整可以获得满足负载所需的B⁺电压。此电路采用了IC₄（TL431CLP）、IC₃光电耦合器。IC₃（CQY80NC）对电源输出+195直流电压起监测作用。当+195V电压升高时，IC₄的U_RA变高，I_KA增大，IC₃的1到2导通，经过光的作用使IC₃的5脚与4脚导通，IC₁的2脚电压升高，经IC₁内部作用，使IC₁的6脚输出脉冲宽度变窄，加到Q₆₀₃后，使输出直流电压+195V有所降低，最终保持其电压不变。

路电大放出输 82-3图

8.SMPS输出电压

如图3-28所示，该开关模式变压器T₆₀₁输出七种不同的峰值电压。该输出通过整流产生七种直流电压。T₆₀₁的7脚900V通过D₆₁₅和D₆₁₆整流滤波产生正195V直流电压。变压器T₆₀₁的1脚输出一个680V信号，该电压经二极管D₆₁₄整流和滤波产生90V直流电压。变压器T₆₀₁的16脚输出一个经二极管D₆₁₇整流，产生45V直流电压。变压器T₆₀₁的14脚输出电压经二极管D₆₁₈整流，产生17V直流电压。而12脚输出电压经二极管D₆₁₉整流的信号，产生20V直流电压。11脚输出电压，经过二极管D₆₂₀直流的信号，产生8V直流电压。10脚输出一个经二极管D₆₂₁整流，产生负10V直流电压。

下面分别列出了每个输出电压的用途是：

• 195V 视频电路、水平偏转、高压、动态聚焦；

• 90V 视频；

• 45V 水平偏转启动；

• 20V 高压驱动和水平偏转驱动；

• 17V 垂直偏转、LED一旁路、SMPS同步、SMPS负载传感、IC₆₀₁（12V/5V稳压器）；

• 8V　阴极射线管（CRT）灯丝；

• −10V 垂直偏转。

9.显示器电源管理系统（DPMS）关闭模式传感电路

图3-28是显示器电源管理系统（DPMS）关闭模式传感电路。当显示器没有测出行/场同步输入信号时，电源通过微处理器的命令控制，开始执行关闭模式。这是VESA显示器电源管理系统（DPMS）标准节能的一部分。在主供电系统无效时，这个节电电路用于维持CPU电压V_CC（8V）。在该关闭模式电路中微调指令（Micom）监测有无水平和垂直不同步，一旦监测出不同步，该CPU发出指令，从IC₂₀₁的49脚输出一低电位信号，该低电位信号被送到Q₂的基极，使Q₂导通，也就接通了光电耦合器IC₂。通过光耦合作用使Q₁的基极电位变低，Q₁导通，其发射电极的电压变低而接通D₂，驱动IC₁的1脚电位变低，导致IC₁的6脚无输出脉宽信号，也使加在Q₆₀₂的驱动信号断路，这将使其变压器T₆₀₁释放能量，迫使该变压器的7脚上无输出195V电压，引起加在IC₁的7脚上的V_CC减少到接近2.1V的直流电压。因为缺少在阴极上的整流电压，引起Q₆₀₂关闭。当C₆₀₃开始工作时，T₆₀₂各绕组产生了互耦的感应电动势，经整流滤波后得到直流+8V的电压，通过稳压电路给CPU提供5V工作电压。

10.显示器电源管理系统（DPMS）关闭模式电源电路

电源节能电路被激活，即显示器电源管理系统（DPMS）执行关闭模式的工作过程是由于主电源未工作使变压器T₆₀₁的7脚上没有输出，从而引起二极管D₆₀₅不导通，晶体管Q₆₀₂截止。由于有295V直流电压作为集电极电压，于是IC₆₀₃开始工作。T₆₀₂各绕组便产生了感应电动势，T₆₀₂的2脚的绕组线圈形成了正反馈电压加到IC₆₀₃的2脚。如图3-28所示。

从变压器T₆₀₂来的正反馈电压通过R₆₁₆和C₆₁₄传给IC₆₀₃的2脚，改变在3脚的输出电压的状态，即IC₆₀₃内部的开关管进入开关工作状态。这就开始了继续一周又一周的循环工作。IC₆₀₃的3脚输出一个640V峰值电压来驱动变压器T₆₀₂的3脚，经变压器T₆₀₂绕组间的磁耦合，在7脚上输出达24V峰值电压。经二极管D₆₁₃整流24V峰值电压波形，使其变为8V直流电压输出。当主电源关闭时，此时通过T₆₀₂得到的8V电压为该微处理器的V_CC电压。

当电源开关最初接通时，该电源供给电路的关闭模式电源节能电路仅工作大约2秒钟（如果有效同步已经加到该显示器上）。否则该微调指令将等待直到同步再次加上为止。一旦该主电源供给电压建立起来，从主电源变压器T₆₀₁的7脚上出来的输出电压被二极管D₆₀₅（UF4004型）整流为18.8V直流电压，再由电容C₆₁₃滤波，经R₆₁₂加入Q₆₀₂的基极，这样就接通了，使晶体三极管Q₆₀₂饱和导通，Q₆₀₂的集电极电压降低。因Q₆₀₂的集电极与IC₆₀₃的2脚相连，故而集成电路IC₆₀₃的2脚电压降低，切断了IC₆₀₃的2脚启动电压，IC₆₀₃不工作，反馈到电源节能电路。这时，该电源节能电路就不起作用。如图3-28所示。