TDA1 6846在开关电源中的应用及故障探究

摘要：TDA16846是新型电源控制器，应用十分广泛。本文从TDA16846的功能及特点入手，全面介绍TDA16846在开关电源中的应用电路，并对TDA16846构成的开关电源进行详细分析。最后还对TDA16846构成的开关电源的故障类型及检修技巧作了深入的探究。本文对广大电子爱好者，广大电子产品维修人员及电子技术专业师生极有帮助。
关键词：TDA16846；开关电源；故障

0 引言
    TDA16846是由Infineon公司推出的新型电源控制器，它常与场效应开关管配合使用，能组成高性能的开关电源电路。这种电源具有结构简单、输出功率大、带负载能力强、稳压范围宽、安全性能好等特点，可用于彩色电视机、彩色显示器及打印机、复印机等办公设备中。

1 TDA16846介绍
1．1 结构特点
    TDA16846的内部结构如图1所示，它内部由大量的比较器、触发器、门电路组成。能完成脉冲振荡、稳压控制、脉冲驱动及各种保护等功能。

    TDA16846的工作频率既可固定，也可自由调整，并具有功率校正功能，在轻载状态下，功耗很低。它的启动电流小，启动电压低，能有效避免启动过程中对场效应开关管的冲击。它内部具有一系列保护功能，如电源过压／欠压保护、开关管过流保护等，同时，还设有两个用于故障检测的误差比较器。能利用内部比较器和外部光耦反馈电路来实现双重稳压控制。 [p]
1．2 引脚功能说明
    1脚：此脚与地之间接有一并联RC网络，能决定开关管截止时间和待机频率。
    2脚：启动端，兼初级电流检测。2脚与开关变压器初级绕组之间接电阻，与地之间接电容(或RC串联网络)。
    在13脚输出低电平期间，2脚内部开关接通，2脚外部电容电至1．5V；在13脚输出高电平期间，2脚内部开关断开，2脚外部电容被充电，2脚电压上升，当2脚电压上升至控制值时，13脚电压立即跳变为低电平，使开关管截止。
    3脚：此脚为误差放大器的输入端，同时还兼过零检测输入。当3脚脉冲幅度超过5V时，内部误差放大器会输出负脉冲，并使4脚电压下降，开关电源输出电压也自动下降。当3脚脉冲幅度低于5V时，内部误差放大器输出正脉冲，使4脚电压上升，开关电源输出电压也上升。3脚脉冲还送至过零检测器ED1，当3脚电压低于25mV时，说明有过零现象出现，过零检测器输出高电平，开关管重新导通，过零检测特性见图2所示。

    4脚：用于软启动，内接控制电压缓冲器(BCV)，外接软启动电容。开机后的瞬间，内部5V电源经R2对4脚外部电容充电，4脚电压缓慢升高，BCV的输出电压也缓慢升高。BCV输出电压提供给接通时间比较器(ONTC)，控制开关脉冲的宽度，使场效应开关管的饱和时间逐渐增加至稳定值，从而使各路输出电压也缓慢上升至稳定值，实现软启动。软启动不但有利于保护电源电路中的元器件，也有利于保护负载。
    5脚：光电耦合输入端，通过对输出电压进行取样，将输出电压的变化信息送入5脚，可以完成稳压控制。由于3脚已经具备稳压功能，若再使用5脚，则电路的稳压特性会更好。
    6脚和10脚：误差比较器的输入端，常用于故障检测。当6脚电压大于1．2V时，内部误差比较器2会输出高电平，13脚会停止脉冲输出。当10脚电压大于1V时，内部误差比较器1会输出高电平，13脚会停止脉冲输出。
    7脚：若在7脚与地之间接一并联RC网络，则电路工作于固定频率模式，7脚外部RC时间常数决定频率的高低。若从7脚输入同步脉冲，则电路工作于同步模式。若7脚接参考电压(即接9脚)，则电路工作于频率自动调整模式。
    9脚：该脚输出5V参考电压，若在该脚与地之间接一电阻(51k)，则6脚内部误差比较器2能有效工作。
    11脚：此脚用于初级电压检测，以实现过压和欠压保护。当11脚电压小于1V时，内部PVC电路输出高电平，进而使开关管截止，实现欠压保护。若11脚电压高于1．5V，内部PVA电路输出低电平，进而使开关管饱和时间缩短，各路输出电压下降，从而达到过压保护的目的。 [p]
    12脚：接地端(热地)。
    13脚：该脚输出驱动脉冲，其经过一个串联电阻与电源开关管相连。
    14脚：该脚用于启动供电，启动后，将由开关变压器的一个绕组向14脚提供电压。14脚所需的启动电流很小，仅100μA。当14脚电压达到15V时，内部电路启动。启动后，只要14脚不低于8V，则电路均能正常工作。若14脚电压低于8V，则内部SVC电路(供电电压比较器)输出低电平，进而使13脚输出低电平，开关管截止，电路进入保护状态。若14脚电压高于16V，内部OVER电路(过压比较器)输出高电平，进而使13脚输出低电平，开关管截止，电路进入保护状态。1 4脚启动特性如图3所示。

2 应用电路
    图4是TDA16846在康佳“K／N”系列彩电开关电源中的应用电路，下面分析这种电源的工作过程。

2．1 交流输入及整流滤波
    220V交流市电经电源开关及互感滤波器L901后，一方面送至消磁电路，使得每次开机后的瞬间对显像管进行一次消磁操作。另一方面经互感滤波器L902送至桥式整流器VC901，经VC901整流后，再由R901、C909进行RC滤波，在C909上形成300V左右的直流电压。
2．2 振荡过程
    C909上的300V电压经R918送至2脚，再经2脚内部二极管D1对14脚外部的C913充电，C913上的电压开始上升，约1．5s后，C913上的电压上升至15V，内部电路启动，并产生开关脉冲从13脚输出，送至场效应开关管V901，使V901开始工作。V901工作后，开关变压器初级绕组上会
不断产生脉冲电压，从而使各次级绕组上也不断产生脉冲电压。各次级绕组上的脉冲电压分别经各自的整流、滤波电路处理后，输出130V(+B电压)、15V和13V直流电压，给相应的负载供电。
    4脚上接有软启动电容，电路启动后，由于4脚外部电容(C920)的充电效应，使得13脚输出脉冲的宽度逐渐展宽，最后稳定在设计值，各路输出电压也是逐步上升至稳定值的。这样就会大大减小开机瞬间浪涌电流对开关管及负载的冲击，提高了电源的可靠性。
    电路启动后，14脚所需的电流会大大增加，此时，由开关变压器L2绕组上的脉冲电压经VD902整流、C913滤波后，得到12V左右的直流电压来给14脚供电，以继续满足14脚的需要。 [p]
    1脚外部RC电路决定开关管的截止时间，在开关管饱和期内，内部电路对C917充电，C917被充电至3．5V，在开关管截止期间，C917经R907放电，在C917放电至阈值电压之前(阈值电压的最小值为2V)，开关管总保持截止。
2．3 稳压过程
    TDA16846外部设有两条稳压电路，第一稳压电路设在3脚外部，第二稳压电路设在5脚外部。
    第一稳压电路的工作过程如下：当某种原因引起输出电压上升时，开关变压器L2绕组上的脉冲幅度也上升，经R919和R909分压后，使3脚脉冲幅度高于5V，经内部电路处理后，使4脚电压下降，进而使13脚输出脉冲的宽度变窄，V901饱和时间缩短，各路输出电压下降。若某种原因引起各路输出电压下降时，3脚的脉冲幅度会小于5V，此时，13脚输出的脉冲宽度会变宽，V901饱和时间增长，各路输出电压上升。通过调节R919和R909的比值，就可调节输出电压的高低。3脚还兼过零检测输入，当3脚脉冲由高电平跳变为低电平(低于2．5mV)时，说明有过零现象出现，13脚输出脉冲就从低电平跳变为高电平，使开关管重新导通。
    第二稳压电路的工作过程如下：当某种原因引起130V输出电压上升时，V904基极电压也上升，从而使V902的射极电压升高，而V902基极电压又要维持不变，结果使V902导通增强，N902内发LED的发光强度增大，光电三极管的导通程度也增强，5脚电压下降，经内部电路处理后，自动调整13脚输出脉冲的宽度，使脉冲宽度变窄，V901饱和时间缩短，各路输出电压下降。若某种原因引起130V电压下降，则稳压过程与上述相反。调节RP901就可调节130V输出电压的高低。
    值得一提的是，这两条稳压电路不是同时起作用的，内部电路总是接通稳压值较低的那一条稳压电路，由它完成稳压控制，而稳压值较高的那一条稳压电路被阻断。例如，3脚外围的稳压电路能将+B电压稳定在140V，而5脚外围的稳压电路能将+B电压稳定在130V，此时，内部
电路就使用5脚外部的稳压电路，由它完成稳压控制，并将输出电压稳定在130V上。使用两条稳压电路能有效提高电源的保险度，当某一条稳压电路开路时，另一条稳压电路会接着起稳压作用，从而使输出电压不会大幅度上升。
2．4 保护过程
    11脚用于初级过压和欠压保护，C909上的300V电压经R920和R910分压后，加至11脚。当电网电压过低时，C909上的300V电压也过低，从而使11脚电压小于1V，此时，内部电路将停止13脚的输出，V901处于截止状态，实现欠压保护。若电网电压升高，则C909上的300V电压也升高，并使11脚电压高于1．5V，经内部电路处理后，会使13脚输出脉冲宽度变窄，进而使V901饱和时间缩短，输出电压下降，实现过压保护。
14脚具有次级过压、过流保护功能。当某种原因引起各次级绕组脉冲幅度过高时，14脚电压必大于16V，经内部电路处理后，停止13脚的脉冲输出，V901截止，从而实现次级过压保护。当负载出现短路时，14脚电压会小于8V，经内部电路处理后，停止13脚的脉冲输出，V901截止，从而实现了次级过流保护。

3 故障探究
3．1 保险丝未烧断，但各路输出电压为0V
    出现这种故障时，应将C909两端电压及TDA16846的14脚电压作为关键检测点。
    可先测C909两端有无300V电压，若无，则查交流输入电路及整流滤波电路；若有，则测TDA16846的14脚电压，通过测量14脚电压，可以确定检查方向。
    若14脚电压为0V，应查2脚外部启动电阻R918是否断路，14脚外部滤波电容C913是否击穿，14脚外部整流二极管VD902是否击穿，N901内部D1是否断路等。
    若14脚电压低于15V，说明启动电压太低，导致电路不能启动。应查R918阻值是否增大太多，C913是否漏电，C918是否击穿，VD902是否反向漏电等。
    若14脚电压在15V以上，说明启动电压已满足启振要求，2脚和14脚外部电路应无问题。此时，应重点查4脚外部软启动电容C920是否击穿，因为当4脚外部软启动电容击穿后，开关管会总处于截止状态。若4脚外部电容正常，应查N901本身。
    若14脚电压在8～15V之间摆动(摆动一次约1．5s左右)，说明TDA16848内部振荡器电路已启振，故障一般发生在+B电压形成电路或负载上。应对+B电压整流滤波电路进行检查(即查VD904、C924、C923等元件)，若无问题，则查行输出电路。
3．2 开机三无，保险丝烧断
    由于故障体现为烧保险丝，说明电路中有严重短路现象。应对交流输入电路中的高频滤波电容、桥式整流电路以及与之并联的电容、300V滤波电容C909、开关管V901等元件进行检查，看这些元件中有无击穿现象。当碰到反复击穿开关管V901时，应重点对R918、C918、R908及C920等元件进行检查。R918虽为启动电阻，但它还有另一个重要作用，那就是当电路启动后，它与C918、R908所构成的电路将决定开关管的饱和时间。当R918或R908阻值变大或C918漏电时，C918上电压上升速度会变慢，即2脚电压上升速度变慢，开关管饱和时间会延长。因开关管饱和时，其集电极电流线性上升，这样，当开关管饱和时间延长后，流过开关管的电流会过大，从而导致开关管烧坏。
    C920为软启动电容，当它失效后，就会失去软启动功能，开机后，开关管V901的饱和时间会立即达到设计值，从而导致开机的瞬间开关管所受的冲击增大，开关管被击穿的可能性也增大。
    当碰到击穿开关管的故障时，不要急于更换开关管。应先将开关管拆下，再通电测14脚电压。若14脚电压在8～15V之间摆动，且摆动一次约为1．5s左右，说明TDA16846工作基本正常；若摆动一次所需时间过长，则说明2脚外部电路有问题，等排除2脚外部元件故障后，再装上新的开关管。
    开关管可选用2SK1794、2SK727、BUZ91A、2SK2645、2SK2488等型号的管子代换。
3．3 输出电压过高
    输出电压过高，说明开关管饱和时间增长，引起的原因是稳压电路不良。本电源是靠第二稳压电路来稳定+B(+130V)电压的，当第二稳压电路失效后，第一稳压电路会接着起稳压作用。因第一稳压电路稳压设置值高于第二稳压电路，从而会使输出电压升高。因此，当碰到输出电压升高故障时，只需检查第二稳压电路(N902、V902、V904及其周边元件)即可。