简析东仕系列数字机开关电源

郑秀峰

东仕系列数字机投放市场较早,属低价位普及型机种,社会拥有量较大。该系列产品最早型号为东仕IDS-2000,后来生产的同系列产品中,在原型号IDS-2000后添加不同字母以示区别,如东仕IDS-2000F等。在不同生产时期生产的产品,采用的开关电源有所不同,按构成开关电源的主变换电路元件的不同,东仕系列数字机开关电源主要分为三类:一类是以TOP224Y为核心元件组成的开关电源(以下简称TOP224Y型电路),另一类是以TEA1523为核心元件组成的开关电源,第三类是以C5027为开关管的开关电源(以下简称C5027型电路),其中以TOP224Y和TEA1523为核心元件组成开关电源的机型,性能、可靠性良好,保护功能完善,但成本较高,此类机型主要为东仕系列的早期产品,以C5027为开关管的开关电源,是东仕系列的后期产品,其特点是成本较低,稳定性、可靠性一般。以TEA1523为核心元件的东仕机开关电源,电路与检修在《卫星电视与宽带多媒体》中介绍的较多,可参考2005年《卫星电视与宽带多媒体》第20期“东仕IDS-2000F数字机开关电源故障分析与检修”和第22期“东仕IDS-2000F数字机开关电源故障的检修”两篇文章,在此不再多述,本文仅对东仕系列数字机TOP224Y型、C5027型开关电源电路原理及易发故障做一简要介绍,供参考。

电路原理简述

1、TOP224Y型电路

图1为东仕IDS-2000数字机开关电源原理图。其原理为:220V交流市电经保险管FU和由C1、LA、C2组成的抗干扰电路处理后通过VD1-VD4桥式整流、C3滤波产生约300V直流电压。300V直流电压经开关变压器的初级绕组加至U1(TOP224Y)漏极D,由其内部电路完成开关电源的启动过程。当开关电源正常启动后,开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲电压经VD7整流、C4滤波并经U2(PC817)加至U1(TOP224Y)控制端C,为内部电路提供正常工作所需的偏流,维持TOP224Y的持续工作。该类开关电源的稳压控制电路由U2(PC817)、U3(TL431)及外围元件组成,从5V组电源取样,当因某种原因使开关变压器次级输出电压升高时,取样电压比较放大器U3(TL431)的控制端R电压也随之升高,经其内部电路处理后使TL431的K端电压下降,光电耦合器U2(PC817)内的发光二极管发光增强,光敏三极管导通增强而内阻减小,加至TOP224Y控制端C的电压升高,经TOP224Y内部电路处理后自动降低开关管的导通量,使输出电压降低。当开关变压器次级输出电压下降时,其稳压调整过程与之相反。该类开关电源的保护电路主要有:过流、过热保护电路集成在TOP224Y内部。在TOP224Y外部,由VD5(瞬变电压抑制二极管)、VD6(阻塞二极管)构成尖峰脉冲电压钳位电路,消除开关变压器漏感产生的尖峰脉冲电压,以保护TOP224Y内部开关管不被击穿损坏。

2、C5027型电路

图2为东仕IDS-2000F-C数字机开关电源原理图。其原理为:220V交流市电经保险管F1和由C1、LF1等组成的抗干扰电路处理后通过D1-D4桥式整流、C7滤波产生约300V直流电压。300V直流电压一路经开关变压器的初级绕组加至Q1(C5027)集电极,一路通过R2、R3加至Q1基极,使Q1导通。Q1导通后,在开关变压器初级绕组上产生感生电动势,由于绕组间的电磁耦合,开关变压器反馈绕组产生的感应脉冲电压经D7、C4、R10、R3加到Q1基极,使Q1进一步导通并对开关变压器储能,直至Q1进入饱和状态。Q1饱和后,开关变压器反馈绕组的感生电动势为0,C4为Q1基极提供反偏电压,Q1基极电流因减少而退出饱和状态,当Q1进入截止状态时,储存在变压器中的磁场能转化为电场能输出,如此循环形成振荡过程。该类开关电源的稳压控制电路由U1(PC817)、U2(TL431)及外围元件组成,采用双取样电路,分别从5V、3.3V组电源取样,当因某种原因使开关变压器次级输出电压升高时,取样电压比较放大器U2(TL431)的控制端R电压也随之升高,经其内部电路处理后使TL431的K端电压下降,光电耦合器U1(PC817)内的发光二极管发光增强,光敏三极管导通增强而内阻减小,启动电压经过光耦加至Q2(C1815)基极,使Q2导通增强,Q1导通时间缩短,变压器储能减少,输出电压降低。当开关变压器次级输出电压下降时,其稳压调整过程与之相反。该类开关电源的保护电路主要有:D5、C5、R4构成尖峰脉冲电压吸收电路,消除开关变压器漏感产生的尖峰脉冲电压,以保护开关管Q1。过压保护电路由R22、D6、R6等组成,当稳压电路失控时,反馈绕组的感生电动势升高,击穿D6使Q2导通,迫使Q1截止,电源停止输出电压。

易发故障检修

数字卫星接收机开关电源的一般检修方法首先是直观检查,根据故障机元器件是否存在烧毁、变形、变色、破裂等明显外表异常现象确定故障点,其次是通过测量关键点电压的方法来判断故障的大致范围,这是检修数字机开关电源总的方法和思路。在实际操作中,会因数字机开关电源的不同构成稍有差别,不同类型开关电源易损部位也有所不同,在检修时应有所侧重,对东仕系列数字机开关电源的检修方法也不例外。

1、TOP224Y型电路

该类开关电源故障率最高的部位为由VD1-VD4、C3组成的整流、滤波电路,可通过观察保险管FU是否熔断,测量C3两端、U1(TOP224Y)漏极D端有无300V电压来确定故障的范围。VD6(阻塞二极管)损坏以及开关变压器初级绕组短路是TOP224Y损坏的主要原因,检修时应确认相关电路无故障后再更换TOP224Y。次级电路发生故障较多的元件主要是各支路的整流二极管和滤波电容,根据各支路输出电压是否正常进行判断即可。

2、C5027型电路

该类开关电源故障率最高的部位是由D1-D4、C7组成的整流、滤波电路和以Q1、Q2为主要元件组成的振荡电路。如保险管F1熔断,则应检查D1-D4、C7、Q1、Q2等元件是否击穿短路,如Q1、Q2击穿应查尖峰脉冲电压吸收电路是否失效,确认无故障后再更换Q1、Q2,如Q1集电极有300V电压,但基极无电压,一般为启动电阻R2开路,如电视屏幕显示黑白条纹,则多是滤波电容C7容量减小,应予以更换。次级电路高发故障部位及检修大致与TOP224Y型电路相似。