TDA1 6846在開關(guān)電源中的應(yīng)用及故障探究

摘要：TDA16846是新型電源控制器，應(yīng)用十分廣泛。本文從TDA16846的功能及特點(diǎn)入手，全面介紹TDA16846在開關(guān)電源中的應(yīng)用電路，并對TDA16846構(gòu)成的開關(guān)電源進(jìn)行詳細(xì)分析。最后還對TDA16846構(gòu)成的開關(guān)電源的故障類型及檢修技巧作了深入的探究。本文對廣大電子愛好者，廣大電子產(chǎn)品維修人員及電子技術(shù)專業(yè)師生極有幫助。
關(guān)鍵詞：TDA16846；開關(guān)電源；故障

0 引言
    TDA16846是由Infineon公司推出的新型電源控制器，它常與場效應(yīng)開關(guān)管配合使用，能組成高性能的開關(guān)電源電路。這種電源具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率大、帶負(fù)載能力強(qiáng)、穩(wěn)壓范圍寬、安全性能好等特點(diǎn)，可用于彩色電視機(jī)、彩色顯示器及打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等辦公設(shè)備中。

1 TDA16846介紹
1．1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    TDA16846的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它內(nèi)部由大量的比較器、觸發(fā)器、門電路組成。能完成脈沖振蕩、穩(wěn)壓控制、脈沖驅(qū)動(dòng)及各種保護(hù)等功能。

    TDA16846的工作頻率既可固定，也可自由調(diào)整，并具有功率校正功能，在輕載狀態(tài)下，功耗很低。它的啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)電壓低，能有效避免啟動(dòng)過程中對場效應(yīng)開關(guān)管的沖擊。它內(nèi)部具有一系列保護(hù)功能，如電源過壓／欠壓保護(hù)、開關(guān)管過流保護(hù)等，同時(shí)，還設(shè)有兩個(gè)用于故障檢測的誤差比較器。能利用內(nèi)部比較器和外部光耦反饋電路來實(shí)現(xiàn)雙重穩(wěn)壓控制。[!--empirenews.page--]
1．2 引腳功能說明
    1腳：此腳與地之間接有一并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，能決定開關(guān)管截止時(shí)間和待機(jī)頻率。
    2腳：啟動(dòng)端，兼初級電流檢測。2腳與開關(guān)變壓器初級繞組之間接電阻，與地之間接電容(或RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò))。
    在13腳輸出低電平期間，2腳內(nèi)部開關(guān)接通，2腳外部電容電至1．5V；在13腳輸出高電平期間，2腳內(nèi)部開關(guān)斷開，2腳外部電容被充電，2腳電壓上升，當(dāng)2腳電壓上升至控制值時(shí)，13腳電壓立即跳變?yōu)榈碗娖?，使開關(guān)管截止。
    3腳：此腳為誤差放大器的輸入端，同時(shí)還兼過零檢測輸入。當(dāng)3腳脈沖幅度超過5V時(shí)，內(nèi)部誤差放大器會(huì)輸出負(fù)脈沖，并使4腳電壓下降，開關(guān)電源輸出電壓也自動(dòng)下降。當(dāng)3腳脈沖幅度低于5V時(shí)，內(nèi)部誤差放大器輸出正脈沖，使4腳電壓上升，開關(guān)電源輸出電壓也上升。3腳脈沖還送至過零檢測器ED1，當(dāng)3腳電壓低于25mV時(shí)，說明有過零現(xiàn)象出現(xiàn)，過零檢測器輸出高電平，開關(guān)管重新導(dǎo)通，過零檢測特性見圖2所示。

    4腳：用于軟啟動(dòng)，內(nèi)接控制電壓緩沖器(BCV)，外接軟啟動(dòng)電容。開機(jī)后的瞬間，內(nèi)部5V電源經(jīng)R2對4腳外部電容充電，4腳電壓緩慢升高，BCV的輸出電壓也緩慢升高。BCV輸出電壓提供給接通時(shí)間比較器(ONTC)，控制開關(guān)脈沖的寬度，使場效應(yīng)開關(guān)管的飽和時(shí)間逐漸增加至穩(wěn)定值，從而使各路輸出電壓也緩慢上升至穩(wěn)定值，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)不但有利于保護(hù)電源電路中的元器件，也有利于保護(hù)負(fù)載。
    5腳：光電耦合輸入端，通過對輸出電壓進(jìn)行取樣，將輸出電壓的變化信息送入5腳，可以完成穩(wěn)壓控制。由于3腳已經(jīng)具備穩(wěn)壓功能，若再使用5腳，則電路的穩(wěn)壓特性會(huì)更好。
    6腳和10腳：誤差比較器的輸入端，常用于故障檢測。當(dāng)6腳電壓大于1．2V時(shí)，內(nèi)部誤差比較器2會(huì)輸出高電平，13腳會(huì)停止脈沖輸出。當(dāng)10腳電壓大于1V時(shí)，內(nèi)部誤差比較器1會(huì)輸出高電平，13腳會(huì)停止脈沖輸出。
    7腳：若在7腳與地之間接一并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，則電路工作于固定頻率模式，7腳外部RC時(shí)間常數(shù)決定頻率的高低。若從7腳輸入同步脈沖，則電路工作于同步模式。若7腳接參考電壓(即接9腳)，則電路工作于頻率自動(dòng)調(diào)整模式。
    9腳：該腳輸出5V參考電壓，若在該腳與地之間接一電阻(51k)，則6腳內(nèi)部誤差比較器2能有效工作。
    11腳：此腳用于初級電壓檢測，以實(shí)現(xiàn)過壓和欠壓保護(hù)。當(dāng)11腳電壓小于1V時(shí)，內(nèi)部PVC電路輸出高電平，進(jìn)而使開關(guān)管截止，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。若11腳電壓高于1．5V，內(nèi)部PVA電路輸出低電平，進(jìn)而使開關(guān)管飽和時(shí)間縮短，各路輸出電壓下降，從而達(dá)到過壓保護(hù)的目的。[!--empirenews.page--]
    12腳：接地端(熱地)。
    13腳：該腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，其經(jīng)過一個(gè)串聯(lián)電阻與電源開關(guān)管相連。
    14腳：該腳用于啟動(dòng)供電，啟動(dòng)后，將由開關(guān)變壓器的一個(gè)繞組向14腳提供電壓。14腳所需的啟動(dòng)電流很小，僅100μA。當(dāng)14腳電壓達(dá)到15V時(shí)，內(nèi)部電路啟動(dòng)。啟動(dòng)后，只要14腳不低于8V，則電路均能正常工作。若14腳電壓低于8V，則內(nèi)部SVC電路(供電電壓比較器)輸出低電平，進(jìn)而使13腳輸出低電平，開關(guān)管截止，電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。若14腳電壓高于16V，內(nèi)部OVER電路(過壓比較器)輸出高電平，進(jìn)而使13腳輸出低電平，開關(guān)管截止，電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。1 4腳啟動(dòng)特性如圖3所示。

2 應(yīng)用電路
    圖4是TDA16846在康佳“K／N”系列彩電開關(guān)電源中的應(yīng)用電路，下面分析這種電源的工作過程。

2．1 交流輸入及整流濾波
    220V交流市電經(jīng)電源開關(guān)及互感濾波器L901后，一方面送至消磁電路，使得每次開機(jī)后的瞬間對顯像管進(jìn)行一次消磁操作。另一方面經(jīng)互感濾波器L902送至橋式整流器VC901，經(jīng)VC901整流后，再由R901、C909進(jìn)行RC濾波，在C909上形成300V左右的直流電壓。
2．2 振蕩過程
    C909上的300V電壓經(jīng)R918送至2腳，再經(jīng)2腳內(nèi)部二極管D1對14腳外部的C913充電，C913上的電壓開始上升，約1．5s后，C913上的電壓上升至15V，內(nèi)部電路啟動(dòng)，并產(chǎn)生開關(guān)脈沖從13腳輸出，送至場效應(yīng)開關(guān)管V901，使V901開始工作。V901工作后，開關(guān)變壓器初級繞組上會(huì)
不斷產(chǎn)生脈沖電壓，從而使各次級繞組上也不斷產(chǎn)生脈沖電壓。各次級繞組上的脈沖電壓分別經(jīng)各自的整流、濾波電路處理后，輸出130V(+B電壓)、15V和13V直流電壓，給相應(yīng)的負(fù)載供電。
    4腳上接有軟啟動(dòng)電容，電路啟動(dòng)后，由于4腳外部電容(C920)的充電效應(yīng)，使得13腳輸出脈沖的寬度逐漸展寬，最后穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，各路輸出電壓也是逐步上升至穩(wěn)定值的。這樣就會(huì)大大減小開機(jī)瞬間浪涌電流對開關(guān)管及負(fù)載的沖擊，提高了電源的可靠性。
    電路啟動(dòng)后，14腳所需的電流會(huì)大大增加，此時(shí)，由開關(guān)變壓器L2繞組上的脈沖電壓經(jīng)VD902整流、C913濾波后，得到12V左右的直流電壓來給14腳供電，以繼續(xù)滿足14腳的需要。[!--empirenews.page--]
    1腳外部RC電路決定開關(guān)管的截止時(shí)間，在開關(guān)管飽和期內(nèi)，內(nèi)部電路對C917充電，C917被充電至3．5V，在開關(guān)管截止期間，C917經(jīng)R907放電，在C917放電至閾值電壓之前(閾值電壓的最小值為2V)，開關(guān)管總保持截止。
2．3 穩(wěn)壓過程
    TDA16846外部設(shè)有兩條穩(wěn)壓電路，第一穩(wěn)壓電路設(shè)在3腳外部，第二穩(wěn)壓電路設(shè)在5腳外部。
    第一穩(wěn)壓電路的工作過程如下：當(dāng)某種原因引起輸出電壓上升時(shí)，開關(guān)變壓器L2繞組上的脈沖幅度也上升，經(jīng)R919和R909分壓后，使3腳脈沖幅度高于5V，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，使4腳電壓下降，進(jìn)而使13腳輸出脈沖的寬度變窄，V901飽和時(shí)間縮短，各路輸出電壓下降。若某種原因引起各路輸出電壓下降時(shí)，3腳的脈沖幅度會(huì)小于5V，此時(shí)，13腳輸出的脈沖寬度會(huì)變寬，V901飽和時(shí)間增長，各路輸出電壓上升。通過調(diào)節(jié)R919和R909的比值，就可調(diào)節(jié)輸出電壓的高低。3腳還兼過零檢測輸入，當(dāng)3腳脈沖由高電平跳變?yōu)榈碗娖?低于2．5mV)時(shí)，說明有過零現(xiàn)象出現(xiàn)，13腳輸出脈沖就從低電平跳變?yōu)楦唠娖?，使開關(guān)管重新導(dǎo)通。
    第二穩(wěn)壓電路的工作過程如下：當(dāng)某種原因引起130V輸出電壓上升時(shí)，V904基極電壓也上升，從而使V902的射極電壓升高，而V902基極電壓又要維持不變，結(jié)果使V902導(dǎo)通增強(qiáng)，N902內(nèi)發(fā)LED的發(fā)光強(qiáng)度增大，光電三極管的導(dǎo)通程度也增強(qiáng)，5腳電壓下降，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，自動(dòng)調(diào)整13腳輸出脈沖的寬度，使脈沖寬度變窄，V901飽和時(shí)間縮短，各路輸出電壓下降。若某種原因引起130V電壓下降，則穩(wěn)壓過程與上述相反。調(diào)節(jié)RP901就可調(diào)節(jié)130V輸出電壓的高低。
    值得一提的是，這兩條穩(wěn)壓電路不是同時(shí)起作用的，內(nèi)部電路總是接通穩(wěn)壓值較低的那一條穩(wěn)壓電路，由它完成穩(wěn)壓控制，而穩(wěn)壓值較高的那一條穩(wěn)壓電路被阻斷。例如，3腳外圍的穩(wěn)壓電路能將+B電壓穩(wěn)定在140V，而5腳外圍的穩(wěn)壓電路能將+B電壓穩(wěn)定在130V，此時(shí)，內(nèi)部
電路就使用5腳外部的穩(wěn)壓電路，由它完成穩(wěn)壓控制，并將輸出電壓穩(wěn)定在130V上。使用兩條穩(wěn)壓電路能有效提高電源的保險(xiǎn)度，當(dāng)某一條穩(wěn)壓電路開路時(shí)，另一條穩(wěn)壓電路會(huì)接著起穩(wěn)壓作用，從而使輸出電壓不會(huì)大幅度上升。
2．4 保護(hù)過程
    11腳用于初級過壓和欠壓保護(hù)，C909上的300V電壓經(jīng)R920和R910分壓后，加至11腳。當(dāng)電網(wǎng)電壓過低時(shí)，C909上的300V電壓也過低，從而使11腳電壓小于1V，此時(shí)，內(nèi)部電路將停止13腳的輸出，V901處于截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。若電網(wǎng)電壓升高，則C909上的300V電壓也升高，并使11腳電壓高于1．5V，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，會(huì)使13腳輸出脈沖寬度變窄，進(jìn)而使V901飽和時(shí)間縮短，輸出電壓下降，實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。
14腳具有次級過壓、過流保護(hù)功能。當(dāng)某種原因引起各次級繞組脈沖幅度過高時(shí)，14腳電壓必大于16V，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，停止13腳的脈沖輸出，V901截止，從而實(shí)現(xiàn)次級過壓保護(hù)。當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí)，14腳電壓會(huì)小于8V，經(jīng)內(nèi)部電路處理后，停止13腳的脈沖輸出，V901截止，從而實(shí)現(xiàn)了次級過流保護(hù)。

3 故障探究
3．1 保險(xiǎn)絲未燒斷，但各路輸出電壓為0V
    出現(xiàn)這種故障時(shí)，應(yīng)將C909兩端電壓及TDA16846的14腳電壓作為關(guān)鍵檢測點(diǎn)。
    可先測C909兩端有無300V電壓，若無，則查交流輸入電路及整流濾波電路；若有，則測TDA16846的14腳電壓，通過測量14腳電壓，可以確定檢查方向。
    若14腳電壓為0V，應(yīng)查2腳外部啟動(dòng)電阻R918是否斷路，14腳外部濾波電容C913是否擊穿，14腳外部整流二極管VD902是否擊穿，N901內(nèi)部D1是否斷路等。
    若14腳電壓低于15V，說明啟動(dòng)電壓太低，導(dǎo)致電路不能啟動(dòng)。應(yīng)查R918阻值是否增大太多，C913是否漏電，C918是否擊穿，VD902是否反向漏電等。
    若14腳電壓在15V以上，說明啟動(dòng)電壓已滿足啟振要求，2腳和14腳外部電路應(yīng)無問題。此時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)查4腳外部軟啟動(dòng)電容C920是否擊穿，因?yàn)楫?dāng)4腳外部軟啟動(dòng)電容擊穿后，開關(guān)管會(huì)總處于截止?fàn)顟B(tài)。若4腳外部電容正常，應(yīng)查N901本身。
    若14腳電壓在8～15V之間擺動(dòng)(擺動(dòng)一次約1．5s左右)，說明TDA16848內(nèi)部振蕩器電路已啟振，故障一般發(fā)生在+B電壓形成電路或負(fù)載上。應(yīng)對+B電壓整流濾波電路進(jìn)行檢查(即查VD904、C924、C923等元件)，若無問題，則查行輸出電路。
3．2 開機(jī)三無，保險(xiǎn)絲燒斷
    由于故障體現(xiàn)為燒保險(xiǎn)絲，說明電路中有嚴(yán)重短路現(xiàn)象。應(yīng)對交流輸入電路中的高頻濾波電容、橋式整流電路以及與之并聯(lián)的電容、300V濾波電容C909、開關(guān)管V901等元件進(jìn)行檢查，看這些元件中有無擊穿現(xiàn)象。當(dāng)碰到反復(fù)擊穿開關(guān)管V901時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對R918、C918、R908及C920等元件進(jìn)行檢查。R918雖為啟動(dòng)電阻，但它還有另一個(gè)重要作用，那就是當(dāng)電路啟動(dòng)后，它與C918、R908所構(gòu)成的電路將決定開關(guān)管的飽和時(shí)間。當(dāng)R918或R908阻值變大或C918漏電時(shí)，C918上電壓上升速度會(huì)變慢，即2腳電壓上升速度變慢，開關(guān)管飽和時(shí)間會(huì)延長。因開關(guān)管飽和時(shí)，其集電極電流線性上升，這樣，當(dāng)開關(guān)管飽和時(shí)間延長后，流過開關(guān)管的電流會(huì)過大，從而導(dǎo)致開關(guān)管燒壞。
    C920為軟啟動(dòng)電容，當(dāng)它失效后，就會(huì)失去軟啟動(dòng)功能，開機(jī)后，開關(guān)管V901的飽和時(shí)間會(huì)立即達(dá)到設(shè)計(jì)值，從而導(dǎo)致開機(jī)的瞬間開關(guān)管所受的沖擊增大，開關(guān)管被擊穿的可能性也增大。
    當(dāng)碰到擊穿開關(guān)管的故障時(shí)，不要急于更換開關(guān)管。應(yīng)先將開關(guān)管拆下，再通電測14腳電壓。若14腳電壓在8～15V之間擺動(dòng)，且擺動(dòng)一次約為1．5s左右，說明TDA16846工作基本正常；若擺動(dòng)一次所需時(shí)間過長，則說明2腳外部電路有問題，等排除2腳外部元件故障后，再裝上新的開關(guān)管。
    開關(guān)管可選用2SK1794、2SK727、BUZ91A、2SK2645、2SK2488等型號的管子代換。
3．3 輸出電壓過高
    輸出電壓過高，說明開關(guān)管飽和時(shí)間增長，引起的原因是穩(wěn)壓電路不良。本電源是靠第二穩(wěn)壓電路來穩(wěn)定+B(+130V)電壓的，當(dāng)?shù)诙€(wěn)壓電路失效后，第一穩(wěn)壓電路會(huì)接著起穩(wěn)壓作用。因第一穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓設(shè)置值高于第二穩(wěn)壓電路，從而會(huì)使輸出電壓升高。因此，當(dāng)碰到輸出電壓升高故障時(shí)，只需檢查第二穩(wěn)壓電路(N902、V902、V904及其周邊元件)即可。