飞捷LT-3500E型数字电视机顶盒开关电源原理与检修

2012-04-27河南省鹤壁市第二电视转播台张玉忠

电子世界 2012年1期

河南省鹤壁市第二电视转播台张玉忠

由于近几年广电事业的迅猛发展，各地陆续进行了数字电视的整体平移，数字电视机顶盒飞入了寻常百姓家，机顶盒（STB-set-top box）是用户接收加密电视节目或通过电视机上网进行视频点播的重要设备。由于雷击与使用原因造成的机顶盒开关电源故障屡见不鲜，为便于检修，笔者根据实物绘出LT-3500型数字电视机顶盒开关电源电路图（见附图1），并查找相关资料，结合实际维修经验，撰写本文，以供参考。

一、概况

飞捷LT-3500E型数字电视机顶盒开关电源的核心元件，采用了HX2 02H开关电源集成电路（引脚功能见附表1方框图见图2），除了稳压取样电路外，其他功能几乎都集成在集成电路中。该集成电路有以下特点：

1.防过载防饱和专利设计，能及时防范过载、开关变压器饱和、输出短路等故障。

2.采用内置功率三极管为开关管，同时利用其放大作用完成启动，并将启动电阻的功耗减少10倍以上。

3.内置斜坡补偿电路，热保护电路，斜坡电流驱动电路。

由于该电源使用了THX202H、光电耦合器PC817，三端取样集成电路TC431，所以电路简单，便于维修。

二、工作原理

1.开关电源输入回路

220V市电经开关由接线端CN2进入，L1、C3为交流电源滤波电路，该电路可以滤除来自电网的干扰，同时也可以滤除开关电源产生的噪声，以免对电网造成污染。

图1 飞捷LT-3500型数字电视机顶盒开关电源电路图

图2 HX202H方框图

表1 HX202H开关电源集成电路引脚功能表

串联在市电输入回路中的NTC是一只型号为10D-11的负温度系数热敏电阻器，常温阻值为10Ω，气作用是减少开机浪涌电流，该机在接通电源的瞬间，NTC阻值为常温状态值10Ω，可以减小对电容C4充电的浪涌电流，当NTC流过电流后，温度升高，电阻值急剧下降，在设备正常工作时，NTC保持在低阻状态。并接在市电输入回路中的MY为470V压敏电阻器，其作用为过压保护，在雷击侵入或市电电压由于某种原因大幅度升高时，超过其击穿电压时，MY击穿短路，保险管F1熔断，切断电源，保护后面的电路，以免造成更大的损失。D1.R1.C5组成开关变压器T1初级反峰脉冲电压吸收回路，以保护IC1内部开关管不被击穿，当开关管从导通变为截止时，开关变压器初级线圈上产生很高的反峰脉冲电压，在反峰脉冲电压到来时，二极管D1导通，抑制IC1内部开关管集电极上的反峰脉冲电压，保护开关管不被击穿。D1导通时给电容C5充电，当IC1内开关管导通时，D1截止，C5通过R1放电，因而在下一次反峰脉冲电压到来时D1会再次导通。

2.开关电源启动过程

220V电源经整流后在C4两端得到约300V直流电压。该电压分两路输出，一路经开关变压器T1的初级绕组①-②加至IC1的⑦、⑧脚，既加至其内置电源开关管集电极，另一路经R10、R11加至IC1的①脚，也就是其内置电源开关管基极，为IC1提供启动电压。IC1内部开关管微导通，开关变压器T1的初级绕组①-②中有电流流过，经电磁感应，绕组③-④中有相应的感应电动势，经D6整流后形成一直流电压，由于正反馈作用，该电压逐渐上升，当上升至8.8V时，启动阶段结束，进行正常工作模式，开关电源的振荡频率由IC1②脚内电路与外接振荡电容C15决定。开关变压器次级各绕组经电磁转换分别输出各组额定电压，供给主板、显示等电路使用。

3.稳压工作过程

IC1④脚为稳压控制输入端，开关电源的稳压环路由IC2（PC817）、IC3（TL431）及其外围元件组成。稳压环路的取样电压直接取自开关变压器输出的+3V电压，当由于某种原因使开关电源输出的电压上升时，其+3V电压也同时上升，经R8、R5、R6分压后的电压也相应升高，该电压作用于取样集成电路IC3的R端（参考极），由于IC3内部的电路作用，将引起IC3的K端（阳极）电压下降，导致流过光电耦合器IC2内部发光二极管的电流增大，IC2中光敏三极管的c-e结内阻随之变小，这个变化由开关电源集成电路IC1的④脚进行检测，由IC1内电路处理后控制内部开关管的导通占空比，使其导通时间减少，流过开关变压器T1初级绕组的电流也相应减小，经电磁变换，促使T1次级各绕组感应电动势下降，从而迫使电压降至额定工作电压。当输出电压由于某种原因降低时，其稳压工作过程与之相反。IC1④脚正常工作电压约为1.8V。

三、故障检修

该电源可将负载拔掉后单独检修，既方便，又可以避免在为维修中造成对主板及其它电路的损坏。

实例1：一场雷雨后，开机整机不工作。

分析检修：打开机壳，检查保险管F1熔断，NTC烧断，压敏电阻MY裂开，其它元件检查未见异常，分析为雷击导致的过电压保护电路损坏，将上述元件更换后，拔掉负载，加电检测各组电压恢复，装机实验声图正常。

实例2：开机后整机不工作。

分析检修：打开机壳，检查保险管F1未熔断，通电测量+18V、+5V、+3V均无电压，C4两端+300V电压正常，检查启动电阻R10、R11，发现R10阻值为∞，分析为启动电路断路引起的无法启动，取两只510KΩ的电阻串联后接入，各组输出电压恢复正常，开机通电显示正常。观察损坏电阻R10外观完好，无过流发热现象，用夹子表笔连接测量，晃动电阻时表头偶尔跳变，确定该故障为电阻引线端虚接开路造成，属于元件质量问题。

实例3：开机无通电显示，频道指示灯微亮。

分析检修：打开机壳，测量各组输出电压均大大低于额定电压，目测发现C1有漏液，分析为电容容量下降引起的输出能力降低，更换后试机，各组输出电压恢复正常。

实例3：开机正常，工作约一小时后，画面马赛克逐渐增多，影响正常收看。

分析检修：在故障检测中发现+3V电压不稳定，手摸C11、C12均有不同程度的温度上升，分析为因为+3V电压波动造成解码异常，引起电压波动的原因是两个电容器容量降低引起的，拆下电容测量，与同规格的新电容相比，发现其充放电明显不足，容量降低严重，且重量变小，应该是由于元件质量不好，并且长时间工作造成的电解液干涸，导致容量的降低。将这两个电容分别更换为25V1000μF和25V470μF的电容后，试机恢复正常。该机开关电源次级电路中C7.C9也较易发生上述故障，建议采用高一耐压等级的优质电容一同更换，以绝后患。