吉兆GME3011型電視激勵器內置開關電源原理與檢修

河南省鶴壁市第二電視轉播臺 武建敏 胡永強

開關電源以其效率高、體積小、穩壓范圍寬、功耗小、安全可靠等優點，正在逐步取代線性穩壓電源，被越來越多的用在廣播電視發射系統設備中。附圖1為吉兆GME3011型單通道電視激勵器內置開關電源原理圖。該電源型號為G2B-9，主要為上變頻及本振電路供電，其主要參數為：

輸入：AC 110V～220V；

輸出：+24V 2.6A。

我們知道在日常工作中，由于電源故障而出現的拉條、滾道等各種影響安全優質播出的現象屢見不鮮，本文簡單分析了該電源的工作原理、檢修方法和維修實例，供同行維護中參考，希望對維護工作有所幫助。

一、電源核心元件介紹

本電源采用了脈寬調制集成電路UC3842A，三端可調分流基準源電路TL431與光電耦合器PC817等相關元件組成，現分別做簡單介紹：

1.UC3842是開關電源用電流控制型脈寬調制集成電路，其主要特點有：

（1）內含欠壓鎖定電路；

（2）低啟動電流（典型值為0.12mA）；

圖1 G2B-9型開關電源原理圖

圖2 UC3842內部方框圖

（3）內置基準電源；

（4）有驅動電流達1A的推挽輸出級。

為其內部方框圖與引腳功能見圖2和表1

2.德州儀器公司生產的TL431是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電源。其外形與塑封三極管相同，它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意設置從2.5V-36V范圍內的任意值。TL431是一種并聯穩壓集成電路，因其性能優良、使用簡單，因此廣泛的應用于各種電源中，其三端分別為參考端R、陽極A、陰極K。圖3為其符號及外形示意圖。

二、電路工作原理

1.交流輸入與整流電路

AC220V電壓經保險管F，送到由C1、L1、C2組成的線路濾波器，濾除電路中串入的個高頻干擾后，經橋式整流模塊DS1整流，C4濾波，在C4兩端得到300V左右的直流電壓。RV1為壓敏電阻器，起過過壓保護作用。RT1為NTC80，該元件是一個具有負溫度系數性能的熱敏電阻器，在電路中起到在開機瞬間限流的作用。

2.啟動與振蕩

開機后，經整流濾波器得到的300V電壓分為兩路：一路經過開關變壓器B1初級繞組①-②繞組直接送至開關管Q1的漏極D。另外一路通過啟動電阻R4送到U1（UC3842）的⑦端為U1供電，使U1內部振蕩電路得到電源開始工作，U1⑥腳輸出開關激勵脈沖使Q1進入開關狀態，變壓器B1初級繞組①-②繞組中便有高頻脈沖電流流過，開關變壓器③-④繞組也會產生一個高頻感應電壓，該交變電壓經D2整流、C11濾波后得到約18V左右的直流電壓，送到U1的供電端⑦腳，在正常工作后替代由300V經啟動電阻R4送來的啟動電壓，為U1內部電路提供工作電源，使開關電源能夠穩定工作。同時開關變壓器B1次級⑤-⑥繞組也將感應出相應的交變電壓。

3.穩壓電路

該電源穩壓電路由U2（TL431）和P1（PC817）及相關元器件組成。其穩壓過程如下：

當由于某種原因引起輸出電壓升高時，穩壓取樣電阻R25與R26中點電壓也相應升高，從而使U2的參考極R端電壓也相應升高，這樣就導致U2的陰極K端電壓下降。此時光電耦合器P1內部光電二極管亮度增強，光電轉換后使P1內部光電三極管導通狀態發生變化，U1的①腳電壓成比例下降，經過U1①腳連接內部的電流檢測比較器反相端去控制脈寬鎖存器，進而控制U1內部振蕩器輸出驅動脈沖寬度，經U1的⑥腳送至開關管Q1的柵極，改變其工作狀態，縮短導通時間。開關變壓器B1初級繞組①-②繞組的高頻脈沖電流減少，其次級⑤-⑥繞組中的感應電壓也相應的降低至額定值，起到穩定電壓的作用。

表1 UC3842引腳功能表

圖3 TL431符號及外形示意圖

如果輸出電壓由于某種原因降低時，其穩壓過程與上述過程相反。

4.保護電路

該電源中，R3、C3、D1、R2、C23組成了雙尖峰脈沖電壓吸收回路，主要用于吸收由于變壓器漏感而產生的尖峰脈沖電壓，以達到保護開關管Q1的D-S極間不被過高的反峰電壓擊穿損壞。

R8、R11與U1的③腳內部電路組成了開關管過流保護電路，當開關管Q1的D-S極間電流異常增大時，取樣電阻R8兩端電壓升高，該電壓經R11送至U1的③腳電流檢測端，③腳連接內部的電流檢測比較器同相端去控制脈寬鎖存器，減小驅動脈沖的寬度，使電源處于間歇狀態，當③腳電壓達到1V時，UC3842將切斷驅動脈沖輸出，開關電源停振，以保證開關管Q1的安全。

R13、R17、C12、R15、Q2、Q3、U1的③腳內電路組成了軟啟動電路，其工作過程為：開機后，+300V電源經R4使U1啟動工作，U1的⑧腳輸出5V電壓通過R13、R17為C12充電，充電前C12正端為低電平，Q2、Q3導通，U1的⑧輸出的5V電壓經Q2、Q3的c-e結加至U1的③腳，使U1不輸出驅動脈沖，當經過一段時間后，C12充電完畢，正端變為高電平，Q2、Q3截止，U1的③腳變成低電位，U1輸出驅動脈沖，開關電源開始正常工作。其軟啟動時間取決于R13、R17、C12的充放電時間常數。

三、檢修思路與方法

1.無輸出電壓

無輸出電壓應先檢查保險管F是否熔斷。如熔斷，應檢查壓敏電阻器RV1，整流橋DS1，開關管Q1以及C4等相關元件。如果F完好，則應檢查測量C4兩端+300V電壓是否正常，無+300V電壓故障教易判斷排除。+300V電壓正常，應著重檢查啟動電阻R4是否變大或斷路，R18、D2是否損壞，R8阻值增大也會造成該類故障。U1的⑦腳17V和U1的⑧腳5V兩個電壓是很重要的監測點。U1的⑦腳電壓低于10V一般為U1內部電路損壞，Q1擊穿損壞后也會導致損壞U1，R8則更無法幸免，R8與R7為易損元件。

2.輸出電壓偏離正常值

該類故障多是穩壓電源電路相關元件故障造成的，在斷電情況下。可對穩壓電路中取樣電阻R25、R26電壓調節電位器RP1、U2、P1等相關聯元件進行檢測。U2、P1用替換法，參閱圖3中的參數表實測數據，一般即可排除故障。

四、故障檢修實例

1.無電壓輸出

檢修：開蓋檢查，發現壓敏電阻器RV1爆裂，F1熔斷，將上述元件換新后，在路測量電路無短路現象，斷開負載加電試機，24V輸出正常，加負載開機正常，故障修復。

分析：壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，它的主要作用可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。在開關電源中，其作用是用于吸收周期出現的連續脈沖群。由于器件本身的老化特性或者外電沖擊電壓的作用，會導致阻值下降，使電源接近短路狀態，導致電流增大，保險管F熔斷。

2.輸出電壓時有時無，輸出電源指示燈S1閃爍

檢修：斷開負載后故障表現依舊，測試C4正端+300V正常，U1的⑦腳電壓在10V～15V之間變化，斷電測量發現R18開路損壞，換新元件后試機正常，加負載開機工作正常，故障修復。

分析：R18是保證U1的供電的一個重要器件，其作用參見電路原理的啟動與振蕩，由于其阻值小，電流持續，容易損壞，建議更換功率高一個量級的器件。