吉兆GME3011型电视激励器内置开关电源原理与检修

开关电源以其效率高、体积小、稳压范围宽、功耗小、安全可靠等优点，正在逐步取代线性稳压电源，被越来越多的用在广播电视发射系统设备中。附图1为吉兆GME3011型单通道电视激励器内置开关电源原理图。该电源型号为G2B-9，主要为上变频及本振电路供电，其主要参数为：

输入：AC 110V～220V；

输出：+24V 2.6A。

我们知道在日常工作中，由于电源故障而出现的拉条、滚道等各种影响安全优质播出的现象屡见不鲜，本文简单分析了该电源的工作原理、检修方法和维修实例，供同行维护中参考，希望对维护工作有所帮助。

一、电源核心元件介绍

本电源采用了脉宽调制集成电路UC3842A，三端可调分流基准源电路TL431与光电耦合器PC817等相关元件组成，现分别做简单介绍：

1.UC3842是开关电源用电流控制型脉宽调制集成电路，其主要特点有：

（1）内含欠压锁定电路；

（2）低启动电流（典型值为0.12mA）；

（3）内置基准电源；

（4）有驱动电流达1A的推挽输出级。

为其内部方框图与引脚功能见图2和表1

2.德州仪器公司生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电源。其外形与塑封三极管相同，它的输出电压用两个电阻就可以任意设置从2.5V-36V范围内的任意值。TL431是一种并联稳压集成电路，因其性能优良、使用简单，因此广泛的应用于各种电源中，其三端分别为参考端R、阳极A、阴极K。图3为其符号及外形示意图。

二、电路工作原理

1.交流输入与整流电路

AC220V电压经保险管F，送到由C1、L1、C2组成的线路滤波器，滤除电路中串入的个高频干扰后，经桥式整流模块DS1整流，C4滤波，在C4两端得到300V左右的直流电压。RV1为压敏电阻器，起过过压保护作用。RT1为NTC80，该元件是一个具有负温度系数性能的热敏电阻器，在电路中起到在开机瞬间限流的作用。

2.启动与振荡

开机后，经整流滤波器得到的300V电压分为两路：一路经过开关变压器B1初级绕组①-②绕组直接送至开关管Q1的漏极D。另外一路通过启动电阻R4送到U1（UC3842）的⑦端为U1供电，使U1内部振荡电路得到电源开始工作，U1⑥脚输出开关激励脉冲使Q1进入开关状态，变压器B1初级绕组①-②绕组中便有高频脉冲电流流过，开关变压器③-④绕组也会产生一个高频感应电压，该交变电压经D2整流、C11滤波后得到约18V左右的直流电压，送到U1的供电端⑦脚，在正常工作后替代由300V经启动电阻R4送来的启动电压，为U1内部电路提供工作电源，使开关电源能够稳定工作。同时开关变压器B1次级⑤-⑥绕组也将感应出相应的交变电压。

3.稳压电路

该电源稳压电路由U2（TL431）和P1（PC817）及相关元器件组成。其稳压过程如下：

当由于某种原因引起输出电压升高时，稳压取样电阻R25与R26中点电压也相应升高，从而使U2的参考极R端电压也相应升高，这样就导致U2的阴极K端电压下降。此时光电耦合器P1内部光电二极管亮度增强，光电转换后使P1内部光电三极管导通状态发生变化，U1的①脚电压成比例下降，经过U1①脚连接内部的电流检测比较器反相端去控制脉宽锁存器，进而控制U1内部振荡器输出驱动脉冲宽度，经U1的⑥脚送至开关管Q1的栅极，改变其工作状态，缩短导通时间。开关变压器B1初级绕组①-②绕组的高频脉冲电流减少，其次级⑤-⑥绕组中的感应电压也相应的降低至额定值，起到稳定电压的作用。

如果输出电压由于某种原因降低时，其稳压过程与上述过程相反。

4.保护电路

该电源中，R3、C3、D1、R2、C23组成了双尖峰脉冲电压吸收回路，主要用于吸收由于变压器漏感而产生的尖峰脉冲电压，以达到保护开关管Q1的D-S极间不被过高的反峰电压击穿损坏。

R8、R11与U1的③脚内部电路组成了开关管过流保护电路，当开关管Q1的D-S极间电流异常增大时，取样电阻R8两端电压升高，该电压经R11送至U1的③脚电流检测端，③脚连接内部的电流检测比较器同相端去控制脉宽锁存器，减小驱动脉冲的宽度，使电源处于间歇状态，当③脚电压达到1V时，UC3842将切断驱动脉冲输出，开关电源停振，以保证开关管Q1的安全。

R13、R17、C12、R15、Q2、Q3、U1的③脚内电路组成了软启动电路，其工作过程为：开机后，+300V电源经R4使U1启动工作，U1的⑧脚输出5V电压通过R13、R17为C12充电，充电前C12正端为低电平，Q2、Q3导通，U1的⑧输出的5V电压经Q2、Q3的c-e结加至U1的③脚，使U1不输出驱动脉冲，当经过一段时间后，C12充电完毕，正端变为高电平，Q2、Q3截止，U1的③脚变成低电位，U1输出驱动脉冲，开关电源开始正常工作。其软启动时间取决于R13、R17、C12的充放电时间常数。

三、检修思路与方法

1.无输出电压

无输出电压应先检查保险管F是否熔断。如熔断，应检查压敏电阻器RV1，整流桥DS1，开关管Q1以及C4等相关元件。如果F完好，则应检查测量C4两端+300V电压是否正常，无+300V电压故障教易判断排除。+300V电压正常，应着重检查启动电阻R4是否变大或断路，R18、D2是否损坏，R8阻值增大也会造成该类故障。U1的⑦脚17V和U1的⑧脚5V两个电压是很重要的监测点。U1的⑦脚电压低于10V一般为U1内部电路损坏，Q1击穿损坏后也会导致损坏U1，R8则更无法幸免，R8与R7为易损元件。

2.输出电压偏离正常值

该类故障多是稳压电源电路相关元件故障造成的，在断电情况下。可对稳压电路中取样电阻R25、R26电压调节电位器RP1、U2、P1等相关联元件进行检测。U2、P1用替换法，参阅图3中的参数表实测数据，一般即可排除故障。

四、故障检修实例

1.无电压输出

检修：开盖检查，发现压敏电阻器RV1爆裂，F1熔断，将上述元件换新后，在路测量电路无短路现象，断开负载加电试机，24V输出正常，加负载开机正常，故障修复。

分析：压敏电阻器的电阻体材料是半导体，它的主要作用可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。在开关电源中，其作用是用于吸收周期出现的连续脉冲群。由于器件本身的老化特性或者外电冲击电压的作用，会导致阻值下降，使电源接近短路状态，导致电流增大，保险管F熔断。

2.输出电压时有时无，输出电源指示灯S1闪烁

检修：断开负载后故障表现依旧，测试C4正端+300V正常，U1的⑦脚电压在10V～15V之间变化，断电测量发现R18开路损坏，换新元件后试机正常，加负载开机工作正常，故障修复。

分析：R18是保证U1的供电的一个重要器件，其作用参见电路原理的启动与振荡，由于其阻值小，电流持续，容易损坏，建议更换功率高一个量级的器件。

作者简介：

武建敏，工程师，鹤壁市第二电视转播台技术总监。

胡永强，工程师，鹤壁市第二电视转播台机务部主任。