浅谈彩色电视机开关电源的工程设计（下）

Abstract:The special requests on flyback converter for TV sets,some technique ticklers and countermeasures were discussed. A design example and the procedures for research and development of TV power supplies are also given.

Keywords:SMPS for Color TV; Flyback converter; Design 　

3 彩色电视机对反激型变换器的设计要求及其技术难点

图9示出了一个典型的用于彩色电视机电源的它激式准谐振反激型变换器方框图。首先要求变换器在宽的输入市电范围(90～270V)内保持良好的电压调整率和负载变化调整率，选择的控制IC要有高的AC/DC转换效率，低的STANDBY功耗以及PFC功能。为节省起见，通常只用单功率管作开关，其次级侧设有三个输出绕组以供电视机的正常工作，它们是：

图9 带PFC的 准 谐 振 反 激 型 变 换 器

1）第一绕组为主输出Vo1，高压(106～165V)，大功率(53～100W)，用于电视机行包及衍生的CRT各电极等供电。反馈支路的采样电压就是从这一绕组引出的，因此它的稳定度要求是各输出绕组中最高的，它直接影响了图像的质量和稳定度。此外在Vo1上伴有的开关高频噪声(约0.5～1V峰-峰值)往往是传导性电源干扰的源头，必须设法克服它。

2)第二绕组专供伴音电路，其输出电压Vo2在12～25V之间，输出功率则取决于整机的伴音播放功率。一般来说伴音输出功率要求越大就越难做，因为音量的变化会通过开关变压器耦合到Vo1，引起声音干扰图像的难题。这时试图单靠在伴音供电支路内插入CR退耦元件来解决问题是不适合的，因为这会引起PCB底板温升提高及效率降低，而且也不可能完全有效消除干扰。实践证明，此时最有效的办法就是调整开关变压器内各绕组的相对位置，从结构层次上使Vo1绕组与Vo2绕组尽可能远离，其办法是如图10所示，让初级绕组插入其中，同时还需要精细调节Vo2绕组相对于线包边缘的留空位置d，以达到最佳效果。

图10 一 个 有 效 减 少 伴 音 干 扰 图 像 的 线 包 结 构

3)第三绕组专供机内的微处理器＋5V电源用，其输出电压Vo3在8～12V之间。Vo3的具体数值要选得适当，过高会引起整机STANDBY功耗升高，过低则有时会开不了机(例如在低温下)。国标要求彩色电视机的STANDBY功耗小于5W，这是很严的要求。如果没有特别措施(例如加入辅助变压器等)，一般的单管反激型变换器是做不到的。

上面介绍了为使彩色电视机正常工作而对反激型变换器次级输出的基本要求。但在工业生产中，作为一个成品电视机开关电源，在投放批量生产之前还须经过一系列环境和安全试验，它们至少包括：

1）周边元器件的短路试验和开路试验；

2）AC264V/90V下各元器件的温升测试；

3）高温(45℃),高压(AC264V)1000h负荷试验；

4）低温(－10℃)开机及负荷试验；

5）EMC试验；

6）10kV雷击浪涌电压试验。

另外还须克服上面提到的开关电源噪声对PCB板上其它部件的传导干扰和辐射干扰，必须克服电视伴音通过开关电源引起对电视图像的干扰等等。由于测试的方面很多，有时会对电源电路中的某些元器件产生相互矛盾的要求，这时就需要找寻最佳折衷方案。

4 开关电源变压器的设计

在反激型变换器中，由于导通时初级电流全数向磁芯充磁，当输出功率稍大一点时，磁芯就极易饱和，导致开关管的损坏。图11示出一个TV电源在待机转为开机瞬间，其开关管的Vce和Ic建立的全过程。图12是扫描记录的其中几个最高的电流Ic波形。由图12可知在ton的后期，ic上升的斜率急剧增加，这是因为在开机过程中电流过大引起磁芯饱和，使有效的初级电感减少所致。这是一个恶性循环，它会进一步引起电流升高，最后导致初级电感短路而烧毁开关管。

图11 由 待 机 转 为 开 机 瞬 间ic，vce建 立 过 程

图 12 由 待 机 转 为 开 机 瞬 间 变 压 器 饱 和 时ic波 形

解决这个问题有两种方法，其一是使用加大Size号的铁氧体磁芯，其二是加大磁芯的空气隙。一般判断磁芯Size是否合适，可运用经验公式（19）

Pomax= (19)

式中：Pomax是该磁芯未饱和前可允许的最大输出功率；

Se是磁芯的截面积。

例如选EER42，磁材用PC30，查相关手册得知其磁芯截面积Se=2.01cm2,窗口面积S=2.00cm2,则该磁芯可允许的最大输出功率Pomax==101W。

在输出功率确定后，选择相对大Size的磁芯会有效地防止变压器磁芯饱和，但它却带来电源所占空间和成本的增加，有时这是不允许的。此时就需要使用第二种方法，即在现有磁芯中开设并适当加大其空气隙。磁芯开空气隙后会产生两个效果：一是磁滞迥线向下倾斜，引起磁导率和剩