功放开关电源原理与维修

如今的功放电源已经由工频变压器趋向于具有体积小、重量轻等特点的开关电源电路， 同时也由于开关电源电路比较复杂，零配件比较小众化从而使得 维修起来比较困难。

一、主要集成块的内部框图及简单原理介绍

1、SG3525AN介绍

SG3525是一种单片集成PWM控制芯片，输出驱动为推拉输出形式，增加了 驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比，内部原理图见下图。

直流电源Vcc脚（15脚）接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，作为内部电源。振荡器（⑤脚）须外接电容CT，⑥脚须外接电阻RT。振荡器频率由外接电阻RT 和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PWM脉冲送至两对组合式推挽型三极管的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证这两对组合式推挽型三极管不同时导通。最后，在11脚及14脚分别输出相位相差为180°的PWM波。⑧脚为软启动端，一般外接电容，此电容大小决定 启动时间的长短。⑩脚为关断脚，电压高于0.7V则PWM关闭。

2、IR2110

IR2110做为驱动半桥的集成块，其内部原理图如图2所示：

HIN为高端脉冲信号输入，VIN为低端脉冲信号输入，此二路输入经一系列 电平转换及悬浮处理后高端从HO输出，低端从LO输出；低端输出驱动电源Vcc取自输入端的Vdd，而高端输出驱动电源VB则需要增加自举电路，在本电路中Cd4、C817、D8为自举电容和二极管。SD为关断控制信号，当其为低时高低端均无输出。

3、LM556CM

这是常见的两个555电路，A部分作为振荡，B部分作为开机延时。

4、TOP221

这是一个类似三端的开关电源。

二、电源电路及其原理分析 （电路图见下图，可点击放大）

1、供电部分

220V交流电经热敏电阻NTC1-4（开机等待时间过后继电器K1闭合则短路 此热敏电阻）加到D1整流，在C1~C4、C6 滤波，加到开关管Q2、Q6、T2及副电源部分U2、T1等。

2、副电源

由U1（TOP221）、T01及Q20等组成，T01输出两组电压各由D2及D202整流在E97输出15V，在E06输出5V。

3、控制部分

震荡电路由U14A及R39、R44、C825形成约200kHz的矩形脉冲经R02、Q1、R41送到IC6的③脚，但是这个输出脉冲并不决定IC6的输出频率，感觉这部分电路是多余的。

控制电路：SG3525完成脉冲宽度调节电路，R73、C73决定脉冲频率，R72决定间歇时间，16脚输出5V电压供给外围电路包括保护电路等的作为基准电压。

本机并没有从输出电压反馈到控制端的信号也就是稳压控制，实际上就是相当于一个普通的变压器。这个定频定宽的脉冲信号从11脚、14脚输出到IC801（IR2110）的12脚、⑩脚，在①脚、⑦脚送出驱动信号到Q6、Q2， 从而完成半桥开关输出驱动开关变压器T2。

输出电路：开关管Q2、Q6驱动开关变压器T2，在次级经D24、D35整流C101、C102滤波输出正负120V电压。

4、保护电路：

1）U13D与R23、R24、R25、C13、R43、R42、R26、C14组成断电识别电路，当外电路断电时A点电压下降，而B点电压由于电容的存电保留，从而使得U13的⑨脚的电压小于⑧脚的电压，在14脚输出低电压，经D23拉低C点电压。

2）U13C与R31组成C点电压低位保持电路，当C点电压变低则U13的11脚经 R31也被拉到低于5V（此5V电压来自IC6 的16脚），进一步保持了U13的13脚C点的低电压。要重新使U13的13脚变高，就得关闭整个220V电源，重新开机，也就是说本机没有故障保护自恢复功能。

3）U13A和U13B组 成15V电压判断电路，过高过低都会使C点电压变低。

4）IC1B组成5V电压是否有的判断电路，5V电压失去，其⑦脚也就是C点电 压降低。

5）R21是功放出现直流输出的保护电路，当R13或R14出现正电压则IC2A的 ②脚变高，①脚变低，经R53使得OK2阴 极拉低，在J5_7变低再经R21拉低C点电压。

以上5种情形的结果：C点电压变低后经R05使T1导通，经R34拉低U14的12脚THR、经R36拉低13脚DISC，使⑨脚变高，DISC内部三极管导通，经R36S锁定THR于低电平。拉高IC6的⑩脚SD，OUT A和OUT B停止脉冲输出， 电源停止工作。

6）开机延时：U14B、C25、R34、R35、R36组成开机延时电路。开机时在 T1截止而且TRIG为高的情况下，由U14内部对C25充电，这个充电时间就是开机等待时间。

三、 故障检修

1、检查关键点：

1）B点电压是否有310V。

2）15V电压是否正常。

3）C点电压是否是大于14V。

4）IC6的⑧脚SS端是否高于10V、⑩脚SD端是否低于0.6V；13脚、14脚是否有方波输出。

通过对关键点的检测可以比较快的找出故障范围，从而找出故障元件，最后 排除故障。

2、常见故障：

本机使用的电容经常出现漏电现象，如C82漏电使得IC6的SS端 电压不能上升（正常情况下应该在10秒钟之内上升到10V） 导致开电好长时间都不能工作；C73失效导致输出信号频率超出正常工作频率范围接近1MHz，致使Q2、Q6烧毁。

多种集成电路构成的扬声器保护电路分析

扬声器保护电路之一

图4-68所示是采用运放(即运算放大器)集成电路和继电器构成的扬声器保护电路。电路中的A1是集成双运放。K1是继电器，它是常闭式电路，即电路正常工作时K1的两组触点K1-1和K1-2处于接通状态，将左、右声道扬声器接入电路;当电路出现故障时，保护电路动作，继电器K1触点K1-1和K1-2断开，切断左、右声道扬声器。

双运放LM358构成两个电压比较器，直流工作电压+12V经R4、R5分压后，为两个比较器提供+1V的基准电压。一个+1V基准电压加到运放的正相输入端A1的③脚，检测大于+1V的电压。另一个+1V基准电压加到另一个运放的反相输入端，即A1的⑥脚，检测小于+1V的电压。

功放(即功率放大器)左、右声道输出分别经R1、R2隔离，C1、C2滤除交流成分后，加至VD1～VD4组成的桥式检测电路中。

如果功放输出(左或右)偏离中点、出现正的直流电压时，则检测桥输出正电压加至电压比较器反相输入端，即A1的②脚。因为检测桥的硅二极管产生0.6V的管压降，当功放中点直流电压大于+1.6V时，A1的②脚电压大于+1V，A1的输出端①脚变为低电平，这一低电平经电阻R7加到继电器驱动管VT1基极，使VT1基极电压为0V，VT1失去基极电流后处于截止状态，继电器K1断电后触点K1-1和K1-2同时断开，切断左、右声道扬声器，达到保护目的。

直流工作电压+12V经电阻R3、检测桥内部两只二极管、电阻R1、R2和BL1、BL2构成一个分压电路，图4-69所示是其中的一路分压电路示意图，其分压后的+2.4V电压加到另一个电压比较器的同相输入端，即A1的⑤脚。

如果功放出现故障，使输出端的直流电压为负时，A1的⑤脚电压也随之下降。当功放输出端的直流电压小于−1.8V时，A1的⑤脚电压小于基准电压+1V，A1的输出端⑦脚变为低电平，使继电器驱动管VT1截止，保护电路动作，切断扬声器，实现保护目的。

图4-68 采用运放集成电路和继电器构成的扬声器保护电路

图4-69 一路分压电路示意图

R6、R7、C3开机静噪电路如图4-70所示。刚接通电源时，因为 C3 两端电压不能突变，VT1基极电压为0V而截止，继电器不能得电，K1-1和K1-2不能接通，这样开机时的电路冲击声不能加到扬声器中，实现开机静噪目的。

图4-70 开机静噪电路

随着开机后+12V直流电压通过R6和R7对电容C3的充电(充电电流回路如图4-70所示)，VT1基极电压升高，使VT1导通，继电器K1得电进入正常工作状态。

电路分析重要提示

这一电路分析与理解中的关键有下列两点。

(1)双运放LM358构成的两个电压比较器各自完成功放输出端直流电压的正、负偏移检测。因为它们所加的基准电压是一样的，而区别在于基准电压一个加到了电压比较器的同相输入端，另一个加到了反相输入端，所以，它们两个各司其职，分别来检测正的和负的直流电压偏移量。

(2)基准电压是1V，而检测到故障保护时的动作电压一个为+1.6V，一个为-1.6V，原因在于在基准值的基础上加上了检测桥路中一只二极管的0.6V管压降。

扬声器保护电路之二

图4-71所示是另一种采用开关集成电路和继电器构成的扬声器保护电路，电路中的A1是专用开关集成电路，K1是继电器。当电路工作正常时，A1的⑤脚上约有1.6V直流触发电压，A1的②脚输出电流流过继电器K1，继电器中的触点K 1-1和K 1-2接通，扬声器接入电路。当电路出现故障时，⑤脚上的触发电压消失，继电器断电后将扬声器切断。

功放电路的左、右输出端信号分别经电阻R1、R2隔离后混合，C1、C2逆串联后成为无极性电解电容，用来滤除功放电路输出端的音频信号成分。

当功放电路输出端出现故障而导致有正极性直流电压时，这一正极性直流电压经VD1使三极管VT1饱和导通，使VT1集电极直流电压为低电平，这样A1的⑤脚上失去了高电平触发，继电器断电，切断扬声器，电路进入保护状态。回路为：VD1→VT1基极→VT1发射极→VD4→地。图4-72所示是VT1基极电流回路示意图。

当功放电路输出端出现故障而导致有负极性直流电压时，这一负极性直流电压使二极管VD2导通，这样负电压加到了VT1发射极，使VT1饱和导通，使VT1集电极直流电压为低电平，A1的⑤脚上失去高电平触发，继电器断电，切断扬声器，电路进入保护

状态。回路为：地→VD3→VT1基极→VT1发射极→VD2。图4-73所示是这时的VT1基极电流回路示意图。

图4-71 采用开关集成电路和继电器构成的扬声器保护电路

图4-72 正极性直流电压时VT1 基极电流回路示意图

图4-73 负极性直流电压时VT1 基极电流回路示意图

电路中的开机静噪电路工作原理是：刚开机时，因为C3上的电压不能突变，所以A1的⑤脚无触发电压，扬声器不能接入电路，达到静噪目的。

开机后随着+12V通过电阻R3对电容C3的充电，A1的⑤脚得到触发电压，电路进入正常工作状态。

重要提示

这一电路分析的关键点是开关集成电路A1的功能和控制引脚⑤脚上直流触发电压的高低变化。

扬声器保护电路之三

图4-74所示是采用555集成电路和继电器构成的扬声器保护电路，电路中的A1是555集成电路，K1是继电器。

图4-74 采用555 集成电路和继电器构成的扬声器保护电路

电路分析提示

关于这一电路的工作原理主要说明下列几点。

(1)检测电路与前几种电路基本相同，其工作原理不再说明。

(2)当检测到大于±1.4V绝对值的偏移直流电压时，VT1饱和导通，其集电极为低电平，即集成电路A1的主复位端④脚为低电平，强制A1复位，A1的输出端③脚输出变为低电平，继电器K1失电，切断扬声器，电路进入保护状态。

(3)电路中的C3和R4构成开机静噪电路，其电路工作原理是：利用电容C3两端的电压不能突变的特性，在开机时+12V通过C3加到A1的②脚和⑥脚，使A1的③脚输出低电平，扬声器不能接入电路，达到开机静噪目的。

开机后，+12V电压通过电阻R4对电容C3充电，随着充电的进行，A1 的②脚和⑥脚电压降至 1/3 VCC(+12V)以下，A1触发，A1的③脚输出为高电平，K1吸合，接通扬声器，电路进入正常工作状态。

扬声器保护电路之四

图4-75所示是扬声器保护专用集成电路µPC1237应用电路。电路中的K1是继电器，集成电路µPC1237是专为保护双声道功放和扬声器而设计的专用集成电路，其相关特点如下。

可以可靠地运行于较宽的工作电压下：VCC=25～60V;

包含继电器驱动器：I6Max=80mA;

利用③脚可设定保护状态为锁定或自动复位(此功能在功放过载保护或输出直流漂移保护两种状态下均起作用);

图4-75 扬声器保护专用集成电路µPC1237 应用电路

只需单电源供电;

只用一个引脚即可检测正压或负压直流漂移，②脚为功放输出漂移检测脚;

支持关机检测(④脚为关机静噪检测脚);

开机延时时间可方便地由外围元件设定;

关机时，可切断继电器，使扬声器和功放断开，从而避免关机噪声(⑦脚为开机静噪检测脚)。

集成电路µPC1237极限参数如下。

图4-76所示是集成电路µPC1237内电路方框图。内部包括开机静噪、关机静噪、过载检测、输出直流检测、双稳态多谐振荡器、继电器驱动等电路;外电路中元器件较少，可构成较为完善的扬声器保护电路。

图4-76 集成电路µPC1237 内电路方框图

关于这一电路的工作原理说明下列几点。

(1)扬声器保护电路工作原理是：集成电路A1的②脚分别通过R1、R2检测功放左、右声道输出端的直流电位，当输出端偏移中点出现正或负的直流电压时，都会使内部双稳态触发器翻转，驱动级截止，继电器K1释放而切断扬声器。

(2)开机静噪电路工作原理是：R3、R4、C3组成静噪电路，刚开机瞬间，因为电容C3上电压不能突变，A1的⑦脚电位为0V，内部电路截止，继电器K1不吸合，扬声器不能接入电路。随着直流工作电压通过电阻R3和R4对C3的充电，2～3s后A1的⑦脚电压升至足够高，内部电路导通，继电器K1吸合，接通扬声器，电路进入正常工作状态。

(3)关机静噪电路工作原理是：电源变压器二次绕组交流电压经VD2半波整流、R5限流降压和C4滤波后，在A1的④脚产生6～8V直流电压。由于电容C4的容量(仅4.7µF)远小于整机电源电路中的滤波电容(2000～20000µF，图中未画出)，关机时主滤波电容尚未放完电，④脚即先失电而使内部电路截止，切断扬声器、功放电路后断电。这样关机时主功放产生的关机冲击电流无法流过扬声器，实现关机防冲击保护功能。

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