大宇ＤＶＤ機開關電源工作原理分析

徐麗香

開關電源具有效率高的特性，而且開關電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多，電源電路比較整潔，整機重量也有所下降，所以，現(xiàn)在的DVD機大都使用開關電源。電源電路正常是DVD機正常工作的基本保障。

1．開關電源的基本工作原理

開關電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖1。由對輸出電壓“取樣”，并對基準源進行“比較”后控制“調(diào)整管”或“開關管”，此時開關電源的“開關管”相當于一個開關，開通時間由比較結(jié)果而定；當開關電源輸出的電壓太低時，通過“比較放大”控制“開關時間控制電路”使“開關管”開通時間變長，從而使輸出的電壓提升。

開關電源的核心部分是“開關管”和“變換器”組成的開關式直流-直流變換器。它把直流電壓Ui（一般由輸入市電經(jīng)整流、濾波后獲得）經(jīng)開關管后變?yōu)橛幸欢ㄕ伎毡鹊拿}沖電壓Ua，然后經(jīng)整流濾波后得到輸出的電壓Uo。

2．大宇DVD的開關電源電路

圖2所示是大宇DVD電源電路的實物圖。圖中右上角輸入220V交流市電，先經(jīng)電源濾波電路后用右下角的二極管進行整流，再經(jīng)大電容濾波后輸出直流。由于是對220V交流信號進行整流濾波，所以二極管的耐壓值要高，而電容的容量也要大，所以實物圖中右下角的電容體積很大。整流濾波后得到的直流信號再經(jīng)右邊居中的開關電源IC轉(zhuǎn)換成高頻的交流信號，再經(jīng)變壓器耦合輸出各路低電壓的交流信號。由于變壓器是工作在高頻狀態(tài)，所以其體積較小。耦合輸出的各組交流信號經(jīng)左邊的二極管整流、電容濾波和三極管穩(wěn)壓或三端穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓后輸出各部分電路工作所需的直流電壓。此電路由于采用了變壓器并聯(lián)耦合，而且比較放大電路反饋回脈沖調(diào)寬電路是利用光耦器件，即用光信號來傳遞信息，輸入端與輸出之間實現(xiàn)絕緣，是冷底盤機，其防觸電的警告標志僅在電路板的右邊。光耦跨接在有警告標志和無警告標志部分，起到傳遞信號而又能隔離前后級地線的作用。這種機型在維修主電路板時，由于主電路板與大地不相連，通常比較安全。但在測量后級電壓時，不能使用前級的地線，否則所測電壓將全部為0V。

圖3所示是大宇DVD的電源電路原理圖。大宇DVD所用的電源IC為專用開關電源集成電路VIPER22A，圖4是其外引腳圖，圖中，第1、2腳SOURCE是內(nèi)部場效應管源極的表示，在使用中通常接地，3腳FB是取樣電壓輸入端，4腳VDD是供電電壓端，第5、6、7、8腳的DRAIN表示接通內(nèi)部場效應管的柵極。圖5是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

220V的交流電源經(jīng)開關輸入后，經(jīng)四個二極管構(gòu)成的橋式整流電路整流、C1濾波后輸出一個300V左右的直流信號。由于VIPER22A處于工作狀態(tài)，在其內(nèi)部場效應管截止時，會在變壓器初級(L左1)兩端產(chǎn)生大于300V的電壓，利用R1、C2和D5構(gòu)成防沖激電路，使其電壓有一個釋放回路，以免激穿VIPER22A內(nèi)部場效應管。

從圖5所示VIPER22A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，它與其它開關電源存在一些不同。開機后，300V的直流電壓從DRAIN（漏極）腳進入集成電路，經(jīng)整流和穩(wěn)壓后供給開關電源IC工作，從而使這個電路工作時不需要外接啟動電阻。即使Vdd供電電路不正常，電源電路的振蕩電路仍能起振，而且電路有輸出電壓。用這種專用電源IC的DVD機電源有故障時，故障現(xiàn)象和其他開關電源的故障有所不同，其他開關電源通常無Vdd時，電源電路中的振蕩電路不起振，會出現(xiàn)無輸出的故障現(xiàn)象。

電路工作正常時，開機后，在Vdd正常前，由芯片內(nèi)部自身供電，經(jīng)過很短時間后，Vdd供電電源正常，此時，利用門電路控制開關電路（ON/OFF）斷開從柵極輸入的供電回路。VIPER22A有過熱、過壓保護功能。Vdd從4腳輸入后，首先送入比較器，一旦輸入Vdd大于42V，則觸發(fā)器（FF1）輸出一個置位信號1使控制振蕩電路工作的觸發(fā)器（FF2）輸出為0，鎖住U2，振蕩信號無法輸出，即開關管不工作。當輸入電壓小于14.5V時，U3也將輸出一個復位脈沖，使開關管不工作。當電路過熱時，R1為1，將FF2置0，開關管不工作。當供電電壓Vdd在正常范圍時，F(xiàn)B所得的取樣電壓與基準電壓0.23V相比較，用其比較結(jié)果去控制FF2的轉(zhuǎn)換頻率，從而控制開關管的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)控制輸出電壓，達到穩(wěn)壓的功能。該集成電路芯片內(nèi)部包含60kHz的振蕩電路，其外圍電路相當簡單。

下面，為分析方便，把電源變壓器左邊的兩組線圈從上到下定義為L左1、L左2。右邊的線圈從上到下定義為L右1、L右2、L右3。

圖3中，L左2互感產(chǎn)生的交流脈沖電壓經(jīng)D6整流、R2限流和C3和C6濾波后作為開關芯片的供電電壓。由于VIPER22A的特殊結(jié)構(gòu)，如無Vdd時可實現(xiàn)內(nèi)部供電，所以R2即使擊穿開路，仍有電壓輸出，但不正常，故障表現(xiàn)為開機后開關指示燈和出/入盤指示燈閃爍。

同時，Vdd也為取樣回路中的光耦的接收部分供電。L右3感應到的脈沖電壓經(jīng)D8整流，電感L6、電容C12、C13、C14濾波后，輸出+5V電壓供解壓板、DSP處理及其它小信號處理芯片使用。+5V電壓同時經(jīng)穩(wěn)壓管Z2后給光耦電路發(fā)射部分供電，通過光耦的接收部分接收到的光作為取樣信號，從VIPER22的3腳FB輸入到芯片，從而去控制開關管的開關頻率，控制電源電壓的穩(wěn)定，起到穩(wěn)壓的作用。該種電源電路由于前后級是通過光耦進行互相控制，前后級不共地，稱為冷底盤機，這種機器由于后級主電路板與市電不相連，維修時比較安全。維修時測量后級的電壓，一定不能用前級的接地點，否則所測電壓始終為0V。

同時，變壓器電感線圈L右3另一端經(jīng)D7整流C10濾波后輸出+12V的電壓供電機驅(qū)動和音頻功率放大電路使用。這組電源的故障，主要表現(xiàn)為DVD機有圖像無聲音，或者是進給電機、主軸電機或出入盤電機不工作。

變壓器電感線圈L右2上端經(jīng)D10整流、C15濾波后輸出-21V的電壓供熒光屏的陰極使用。同時，經(jīng)R4降壓、-12V穩(wěn)壓管Z1穩(wěn)壓和C17濾波后輸出-12V的電壓供需要雙電源供電的功率放大電路使用。

變壓器電感線圈L右1輸出的脈沖電壓經(jīng)D11整流、C16濾波后分別輸出FP+和FP-電壓給燈絲供電，這個回路出故障時，將使燈絲無電壓、熒光屏不亮。