TCL-AT25211  STR-W6856（6854）开关电源电路的工作原理浅析
                                                    作者：刘一东
                                       
开关电源电路是采用SANKEN公司最新研制的STR-W6854（6856）电源控制芯片，它是高性能电压模式控制器，内藏功率MOSFET和控制器的FLYBACK（电压反馈）型开关电源用厚膜集成电路。使用该IC可以大量减少电源元件的数量，简化电路的设计。在现在的电视机中得到了广泛的运用。
STR-W6854电源控制芯片具有完善的过流、电压检测保护功能、内部热保护功能、过负荷保护功能。它主要工作模式：为了实现电源在全负载范围的高效率的工作，电源设置了三种工作方式：轻负载、中等负载、重负载。IC控制器根据负载的状态自动进行工作方式的切换。
一、电路的原理简介  
1．工作原理简述：
当插上电源开关后，AC220V/50HZ的交流市电，经过电源开关S801、F801、以及C801、T801A和C802、T801组成共模滤波器，把供电电路引入的各种电磁干扰抑制掉，消除电网电压中的高频干扰脉冲。T801A和T801的感量都很大，分布的电容小，对非对称信号来说，T801A和T801及其前后联接的电容C801、C802，可以看成л型滤波器，对非对称信号有很好的滤除作用，而对从市电线路进入的对称性干扰信号来说，流过T801SA和T8021两线圈的干扰电流，其大小相等，方向相反，因而能够相互抵消。由于共模滤波器具有双向性，即对随交流电供电线路引入的干扰信号，及由开关稳压电源高频振荡注入交流市电的电磁干扰具有同等的抑制作用。所以共模滤波器是改善电视机电磁兼容性的一种有效措施。电路如图⑴所示。
             
                                            （ 1）
经干扰抑制后的市电，进入桥硅DB801（桥式全波整流）输出约+300V（空载时）不稳压直流脉冲电压，经C806、C807平滑滤波，由开关变压器T802的⑦、⑨脚绕组加到IC801(STR-W6854)第①脚,内部连接了调整管漏极D。与此同时，电源输入端220V电压由桥硅DB801中的一个二极管半波整流后得到的脉动直流电，经R803（820K）限流，对C813（4.7UF）进行快速充电，以提供IC 801的启动电压，当C813两端的电压达到IC801启动电压（18.2V）时，STR-W6854开始工作。同时通过集成电路内部的预调整电路，使开关电源的振荡电路开始工作。脉冲振荡电压经过集成电路内部的均衡驱动电路，输出开关脉冲到IC内部调整管的栅极，在开关脉冲的作用下内部调整管开始导通，这样就使T802的初级绕组⑦、⑨脚，产生了高频开关脉冲，并在T802次级绕组上感应出相应脉冲电压，经过次级绕组各自的整流、滤波、稳压电路，分别输出：+125V、模块电源图片+33V、+18.5V、+12V、+10V、+9V、+5V等各种不同的直流稳压电源，供给整机各部份使用，其中：+125V主电源，主要供给行扫描输出电路工作；+33V调谐电压，主要供TU调谐工作；+18.5V伴音供电电压，主要供IC603伴音功放电路工作；+12V经IC803（L7809）和IC804（L7805）稳压后输出+9V和+5V直流电压，供芯片小信号处理电路工作。
2．电源启动电路：
由于IC801的启动电流很小，R803可使用高阻值的电阻，来降低待机功耗。但是要注意R803要向IC提供足够的锁定电路保持电流，特别是低电压输入的时候也要能向IC提供120UA以上的电流，因此R803的阻值也不能太大。
由于W6856采用BCD集成电路工艺，要求的工作电流很小，因此C813不需要很大的电容。当启动控制器工作以后IC801的④脚（VCC端子）工作电流增加，VCC端子的电压将会随C813的放电而下降。适当的增加C813的容量可缓解VCC端子电压在启动期间的下降率，即在副绕组（T802的④脚）所提供的电压(D808整流输出的VCC)上升到18.2V之前，C813内由R803注入的电量必须能给VCC端子提供足够的工作电压，那么即使辅助绕组的电压上升稍迟，VCC端子的电压也不会降到动作停止电压（10.4V)以下，确保电源能安全的启动起来。但是，当C813的容量太大时，从充电动作开始到C813正极电压上升到18V所用的时间将会变长，即电源启动缓慢。电路中选择R803=820k，C813=4.7uF，就可以保证即使在输入电压较低时，IC801启动动作完成后，第④脚的电压仍高于IC的动作禁止电压10.4V。保证了启动电路工作的稳定性。
3.过电压检测保护：如图②
STR-W6854具有过压保护功能，主要由IC801第④脚外围及内部电路工作组成。当IC801第④脚VCC输入端,检测到T802的第④脚绕组反馈电压，即C813正极电压达到25.4V时，IC进入过压保护状态，该状态为死锁状态，需重新开关主电压开关电源才可能重新工作。
        ②                                                             
在控制电路开始工作以后，辅助绕组的电压经D808整流以后得到IC的工作电源。但辅助绕组T802的④脚输出的电压在电源启动后并不能马上升到设定的电压，IC801的④脚电压因C813
的放电而开始下降，所以辅助绕组在正常工作的状态下，D808整流输出电压要设定在使电容C813两端电压在控制器动作停止电压10.4V到保护电压 25.4V之间，且要留有一定的余量。此电路选择为18V，这样8V的压降足够保证电源启动后VCC仍有10.4V以上电压。
4．过电流检测保护电路：见图③
STR-W6854具有过电流保护功能，主要由IC801第⑤脚外围的R813及内部电路工作组成。通过检测R813上的漏电流的大小来启动保护电路，当漏电流超过IC规定的阀值时，强制关断调整管。即：大的漏电电流状态持续时间超过IC801的⑥脚（OLP端子）的OLP动作时间常数以后，IC进入锁定状态。                               
5．过负荷保护：见图③
STR-W6854还具有过负荷保护功能，主要由IC801第⑥脚外围及内部电路工作组成。主要检测T802次级绕组负载情况，进行过负载保护。过负载保护使用锁定电路的方式。
                      ③                                                                    当电源进入待机等轻载状态时，IC进入TFC工作方式时，导通时间被固定，导通电流用于调节关断时间Toff，以进行输出电压的控制。因此，TFC工作方式是调节关断时间的Toff宽度调节的控制方式。
当电源副边发生过载时，电源的OCP电路开始动作，当检测输出电压误差的光藕电流为零时，IC801的内藏的电流源I（olp）=73uA开始通过R817给电容C812充电。FB/OLP端子（I
C801的⑥脚）电压电升至 V（olp）=7.2V时，IC内部的比较器翻转，IC进入OLP锁定状态。
即，当主负载电路因发生故障而过载时，D822无法输出额定125V电压，使Q822的基极电压低于6.9V，因为Q822的发射极电位被D828稳压管固定在6.2V，而三极管be结正向压降要高于0.7V才能导通，所以Q822反偏截止，IC802-A内部的发光二极管停止发光。见图 ④
                  125V(D822输出）
        ④
于是，IC802-B内部的光敏三极管得不到发光二极管的驱动而截止。当IC 801的⑥脚检测到光耦输出的误差检测电流为0时，IC 801的⑥脚内部的 电流源I（olp）=73uA开始通过R817给电容C812充电。当FB/OLP端子（IC801的⑥脚)的电压升至 V（olp）=7.2V时，IC内部的比较器翻转，IC进入OLP锁定状态，开关电源停止工作。（见图③、④）
6．温度过热检测保护
温度过热检测保护电路置于IC内部，它的工作环境温度：-20到+120℃，最高工作结温：150℃，当环境温度超过120℃，或因电路过载使IC芯片温升达到150℃时，芯片内温度保护电路开始工作，使STR-W6854第⑦脚动作IC进入锁定保护状态，当温度降至允许值时，又会自动启动电源投入工作。因此外界温度和电路故障使IC长时间工作于150℃的结温环境下，会造成IC击穿损坏。

7．锁定电路
        STR-W6854内藏OVP，OLP，TSD等多种保护电路。保护电路的动作以锁定方式进行的，锁定电路动作以后，振荡器的输出保持低电平，停止对电源电路的支持。锁定电路的保
持电流在Vcc为9V时为120uA，在设计电源的启动电阻时需保证此项电流。为了防止保护电路由于干扰出现误动作，在IC内藏了定时器，只有OVP，OLP，TSD持续一段时间以后锁定电路才开始动作。由于锁定电路（IC的控制器）始终处在工作状态，而T803停振，所以其副绕组不能通过D808给C813提供足够的工作电压与电流，因而IC的消耗的电流将使Vcc电压下降。但是，当Vcc电压下降到IC停止电压Vcc（OFF）时，电路消耗的电流将下降到Icc（OFF）为50uA,IC801停止工作，不再耗电，于是Vcc又开始上升。这样，当IC801处于锁定状态时Vcc的电压将在Vcc（ON）和Vcc（OFF）之间变化，防止了Vcc端子电压的异常上升。

8．+125V稳压控制电路：
稳压控制主要由IC801第⑥脚识别控制。当+125V主负载电源电压升高时，通过误差取样电路R835、R834、VR802的分压后取得的样本电压也升高，即提供给Q822基极的取样电压升高了。而Q822的E极电位被稳压二极管D828固定在6.2V，（由于10V电压经D828的偏置电阻R833给稳压管D828提供偏置电流，这样D828才有为Q822的发射极提供稳定的6.2V电压
的条件。）这样加在Q822的BE结上的压降就变大，通过Q822的BE结中的电流增大。所以当+125V主电源电压上升时，Q822的B极电压也上升，从而导致通过Q822的CE极的电流增大（Q822的导通程度变大），而Q822的C极与IC802这个光电耦合器②脚串联，所以会使通过IC802的①、②脚（IC802-A)的电流增加，IC802-A是IC802内置的发光二级管，当IC802第②脚电流增加，发光二极管的亮度也增强，这样就使连到电源初级的IC802这个光电耦合器的内置光敏三极管(IC802-B)的CE极（IC802④、③脚）电流增加（光敏三极管的导通程度变大），于是就拉低了IC802③脚的电位，而IC802③脚通过R816连接IC801（STR-6854)到第⑥脚，就使得IC801的第⑥脚的电压下降。至此次级电压的升高情况通过光电耦合器IC802反馈到了IC801的⑥脚，而IC801第⑥脚为控制输入脚，IC801的⑥脚内部调整模块和PWM等电路接到⑥脚反馈进来的电压降低的信号，就使调整管导通时间减少，促使T802⑦、⑨绕组中的开关脉冲占空比下降，次级绕组中感应到的能量就减少，输出电压就降低，直到主电源稳定到125V为止。
同理，当+125V主电源下降时，使IC801第⑥脚检测电压上升，经IC内部调整模块和PWM的作用  ，促使开关脉冲占空比上升，促使主负载输出的直流电压也上升，直到主电源稳定在125V为止。(见图⑤、⑥）