彩电原理---行输出电路与逆程供电

一、电路基本原理

    图5.6－17是行输出级的原理图和等效电路图。在图（a）中，B1是行推动变压器，BG是行输出管，D是阻尼二极管，Cs为S形校正电容，LH是行偏转线圈，LT是行偏转线圈，LT为行线性调节器，C是逆程电容，B2为行输出变压器。

    图（b）为其等效电路，与LH并联的B2初级电感L′>>L1H，可忽略L′的分流作用而视为开路；LT和Cs都与LH相串联，由于LT>>LH，Cs较大，均视为短路；Cs两端的电压等于电源电压；在工作过程中基本不变，可等效为直流电源；行输出管和阻尼管均中视为开关。下面分析行输出级的工作过程，有关电流与电压波形，如图5.6－18所示。

    1. 正程右半段（t1～t2）形成过程

    在t1时刻之前，行输出管BG基极无冲输入，ub=0，BG截止断开。逆程电容C上充得电压等于E，uc e=E，D反向偏置也断开。

    在t1时刻，ub为正脉冲，即ub＞0，u c e=E＞0，BG导通。逆程电容C通过BG迅速放电，使u c e=u c e s（u c e s为BG的饱和压降），D仍然断开。在t1～t2期间，等效直流电源E通过BG给LH充磁，在LH中产生近似于线性增长的电流IY，如图5.6－19（a）和5.6－18（b）所示。

    在t＝t2时达到 大值。在t1～t2时期，IY从零线性增长至IYP，电子束也相应地从屏幕中心均匀扫描至屏幕的 右边，从而完成正程右半段的扫描[如图5.6－19（b）]。此间，电源给LH充磁，贮存起磁能。

    2. 逆程右半段（t2～t2）形成过程

    在t2时刻，ub变为负脉冲，即ub＜0，uce=u c e s，BG和D均断开。偏转线圈中的电流（IYP）不能突变，转向逆程电容C充电，如图5.6－20（a）所示。其结果使uc上升，IY减少，给C充电一直持续到t3，IY减少至零，逆程电容C的电压达到 大值，偏转线圈中的磁能全部转变成电容的电能。实际上，LH和C组成了谐振回路，逆程偏转电流在其中形成自由振荡，其周期，t2至t3期间只是自由振荡的第一个周期。随着IY从 大值迅速下降至零，扫描电子束从屏幕的 右边迅速地回扫至屏幕中点，完成逆程右半段也即前半段的扫描，如图5.6－20（b）所示。

    3. 逆程左半段（t3～t4）形成过程

    在t3时刻，ub仍为负脉冲，即ub＜0，uce＝u c m a x＞0，BG和D都断开。LH、C形成的自由振荡进入第二个1/4周期，逆程电容C将向LH放电，所以流过偏转线圈的电流IY方向相反，加图5.6－21（a）所示。放电结果使uc变小，IY变大。到t=t4时，uc=0，IY达到反向 大值（－IYP）。也就是说，在t2～t3期间，偏转电流IY由 大值IYP变到零时，偏转线圈的磁能全部转变成电能，在t3～t4期间则相反，电能又全部转变成为磁能。如果不考虑逆程时间的损耗，则偏转电流的正向与负向峰值电流的幅度相等。

    在t3～t4期间，随着IY从零迅速地变到－IYP，电子束从顺扫至屏幕 左边，完成逆程左半段、也即后半段的扫描，如图5.6－21（b）所示。

    4. 正程左半段（t4～t6）形成过程

    在t=t4时，ub＜0，uc e=0，BG和D仍然断开，LH中的电流将向C反向充电，如图5.6－22（a）所示。若无阻尼二极管且ub＜0，则反向充电一直持续下去，进入自由振荡的第三个1/4周期；但有阻尼二极管时，当逆程电容两端的电压反向充电到-0.7V（令此时刻为t5），则使阻尼二极管导通，偏转电流IV将经过D转向等效电源充电，如图5.6－22（b）所示。偏转线圈的磁能变成S校正电容的电能。在此期间，其中τ＝LH/RD，RD为阻尼二极管D的正向电阻，当τ较大时，IY近似为一线性变化的电流，并在t=t6时刻，IY=0。实际上，当t＞t5时，由于uce=-0.7V，由图5.6－17（a）看出，不管ub＜0中ub＞0,uce经B1的次级加在BG的集电要结，产生反向电流Ic b o，所以在t5～t6期间，是由LH、电源E及二极管D和输出管BG构成电流回路的。

    在t4～t6期间，随着IY由反向 大值－IYP近似线性地回升至零，电子束相应地从屏幕 左边均匀地扫到屏幕中心，完成正程左半段也即前半段的扫描，见图5.6－22（c）所示。

    在t＞t6，ub已为正脉冲，当LH和 IY一旦为零时，等效电源E就迅速给逆程电容正向充电，使其两端电压由－0.7V变成等于或大于零伏，即uc e≥0。由于ub已为正脉冲，所以BG导通、D断开，将进入第二个行周期，重复上述的过程。

二、关于行输出的几点说明

    1. 行偏转电流IY

    由上述可知，行偏转电流IY是锯齿波，它的一个行周期可以分成三个阶段：即扫描正程前半段、后半段和扫描逆程。扫描正程的前半段主要由阻尼管D、LH和E构成的电路来完成，它使电流IY由－IYP逐渐上升到零，相当于图5.8－18中t4～t6这段时间；扫描正程后半段是由行输出管BG、LH和电源怕电路来完成，它使IY由零增大到IYP，相当于图中t1～t2或t1′～t2′这一段。在正程期间，BG和阻尼管D都只起开关作用，线性电流的形成决定电源E和LH，线性好坏主要取决回路的时间常数（LH/R），时间常数越大，线性越好。所以，行偏转线圈的电阻RH，行输出管和阻尼管的导通电阻R0和RD要求尽量的小。扫描逆程是LH、C构成的振荡回路中产生自由振荡而形成的。逆程时间决定于自由振荡周期，并且等于振荡周期的一半，即

    大约为12us。因此，行逆程时间并不等于行输出级激励脉冲负半周的时间。从能量循环过程来看，在正程后半段，电源E通过输出管向偏转线圈提供能量；在正程前半段，偏转线圈又通过阻尼管把能量归还给电源。它们的差值就是电路损耗的能量。损耗越大，电流正峰值IYP越大，电流的负峰值│－IYP│越小。因此行锯齿波正半周面积大于负半周面积，而平均直流成分不等于零，这会引起光栅偏在一边。为此，要用隔直电容和偏转线圈串联，这个电容就是S校正电容，其容量较大（1～2uF），在工作过程中C3上充得的电压基本上不变，可等效为电源E。

    2. 行逆程电压

    扫描逆程期间，在逆程电容C上将产生一个很高的脉冲电压，它等于偏转线圈LH两端的电压和电源E相串联，即uc＝uLH+E，根据式（5.6－4），式（5.6－5）变成

    晶体管集电极电压等于C两端的电压，即

    可见，正程时间Tt越长，逆程时间Tr越短，则uc电压越高。当Tr＝12us，T t＝52μs时，；当不加外同步信号时，行周期可能比64μs长，故us≈（8～10）E。

    上述脉冲高压称为行逆程脉冲电压，它要求行输出管必须具有足够大的耐性能。但另一方面，可利用它产生显象管所需的高压和种中压。

    3. 行输出级的激励问题

    ①行输出基极输入脉冲的负半周宽度（即行振荡脉冲宽度）通常等于20μs左右，这是因为：第一，如果激励脉冲负向宽度12μs，则当ub变成正电压，使行输出管在逆程期间导通。此时，行输出管集电极电压很高，会产生很大的电流，导致管子烧毁。为了安全起见，激励脉冲负向宽度应大于16μs。第二，在理论上，行输出管只需在正程后半段（26μs内）导通，负向宽度 大可取为38μs。但为了改善正程前半段。即阻尼管导通期间的行线性，应使行输出管提前18μs导通（见5.6.5节）。所以励脉冲负向宽度取值为16～26μs，以20μs时线性 好。

    ②行激励级有两种工作方式：同相激励和反向激励。行激励管和行输出管同时导通、同时截止的方式称为同相激励。若两者总是一个导通，一个截止称为反相激励。通常都采用反相激励，因为它比同相激励优越：其一，不会在行推动变压器中，因而管同时截止而产生很高的电势，避免了行推动管ce结和行输出管be结遭到击穿。其二，由于行输出管导通时，行推动管截止，因此行推动管起着隔离和缓冲的作用，减少了行输出级对行振荡的影响，稳定了行振荡的频率。

    4. 行输出级的功耗

    行输出级的功率消耗很大，约占整机功耗的60～70％。行输出级的功耗由正程损耗和逆程损耗两部分组成。正程损耗主要**括：扫描正程期间，偏转线圈的电阻损耗以及晶体管和阻尼二极管的内阻损耗。逆程损耗**括五项：①偏转线圈和电容的谐振损耗。因为偏转线圈存在电阻分量，逆程电容也存在一定漏电，所以在逆程期间，偏转线圈和逆程电容发生谐振时，要消耗掉一定的有功功率。②逆程变压器磁芯材料的铁耗：**括磁滞损耗和涡流损耗。③行输出级输出直流功率：行输出要向电视机其他部分提供不同的低、中、高压电源和各种行频控制信号，这些都需要消耗很大的功率。④高压线圈的介质损耗。⑤回扫期间行输出管的截止损耗。下面仅对行输出管的截止损耗进行分析。

    当激励电压从正向偏置变成负向偏置时，集电极电流实际上不能马上变为零，而要经过一段时间tc o，它主要决定于晶体管的贮存时间和下降时间，如图5.6－23所示。在这一期间，由于集电极电压上升很快，因而输出管的功耗很大。可见必须缩短t c o，要求小于1μs。因为（f为晶体管的特征频率，Ib2为基极反向激励电流），故必须选择高频管，且基极反向激励电流要大，通常要求Ib2≥3IYP/β。

    5. 高压、中压、低压的产生电路

    利用行输出变压器将行逆程脉冲进行变压、整流和滤波可以得到显象管所需的高压和中压，视放管所需的中压直流电源，以及其他部分所需要的低压直流电源。这种电路的优点是简单而实用，并且当扫描中断时，高压自动消失，从而保持了显象管。另外，由于是行频脉冲，比较容量滤波。但它也有缺点，即等效内阻较高，使得电压调整率变坏。当显象管亮度增加时，各极电压将有所下降，会产生电子束散焦和图象画面尺寸变大等现象，因而应注意将其控制在一定的范围之内。

    行逆程脉冲经变压器隔直作用成为双向波形，见图5.6－24（a）所示，且正向电压数值u1约为负向电压数值u2的6～10倍。如果将u1升压，经整流而取得直流电压，称为脉冲整流方式，如图（a）所示。它一般适用于需要高电压、小电流的负载。如果利用较低的负向峰值u2进行升压、整流，则称为扫描整流方式，如图（b）所示。它一般适用于低电压、大电流的负载。

三、逆程供电式行输出电路

    逆程供电式行输出电路的设想非常简单，它产生锯齿波电流的电路和平常的一样。区别仅在于供电的方式：在一般的行输出电路中，需要有一个与行频振荡无关的稳压源E来供电，不论市电电压如何改变，只要这个E是稳定的，行输出（或整机）的就是稳定的；而在逆程供电式电路中不用传统的稳压源，而是直接把市电整流，然后利用行输出变压器加一只大功率开关管以产生行频的强振荡。这个开关管接成恒流装置，并在逆程期间以恒定的电流I向电解电容充电，从而产生供电恒压源E，这个E与I之间成正比关系。因此，不论市电电压如何改变，只要E是稳定不变的，E以及整机的工作就是稳定不变的。它的主要优点是取消了调整管和电源变压器，而同样具有稳压作用，且效率较高。

    逆程供电工行输出级原理如图5.6－25（a）所示。BG1为行输出管，D1为阻尼管，LH是行偏转线圈，L′是逆程变压器初级，次级整流可获得各种电压。由此可见，与原来行输出电路的区别仅是原来接电源E处改为电容CE，加了一个脉冲恒流源。它在逆程期间向行输出电路提供恒流电流，使CE充电到E，而正程时恒流源处于断路状态，因此正程时电路工作情况和原电路完全相同。脉冲电流源通过互感引入，基本电路如图5.6－25（b）所示。BG2为供电管，D2为稳压管，Ui为整流后的直流电压，通常由220V市电直接整流，所以Ui约300V。供电管工作于脉冲状态，由行输出逆程脉冲激励，逆程变压器L′耦合到L2，所以，在逆程时D2上出现恒定电压U2使BG2导通，基极电流Ib2＝（U2－Ubc）/R2为常数。因此，L1中矩形脉冲电流的幅度基本恒定，它耦合到L′使CE充电到恒定值。正程时BG2截止，CE上的电压相当于电源E，它向行输出电路提供能量，由于CE容量较大，又以15625Hz的重复频率不断充电，所以电压基本恒定，数值约为12～18V，大小由L1、L′的匝比及供电管BG2的电流决定。CE上电压还可以输出供给全机的需要，因而起到了稳压电源的作用。

   在分析上述电路原理时，存在一个很大的矛盾，即行输出级的能量由供电管提供，而供电管的工作要行输出逆程脉冲来激励，两者互为前提条件。当开机时，CE上没有电压，行输出级不能工作，逆程脉冲不出现，供电管也不能工作，能量不能输入，电路将始终处于完全截止的状态。因此，必须设置启动电路，给行输出级提供一定的能量，使行输出级首先工作起来，使它提供逆程脉冲推动供电管工作，然后行输出级再从供电管取得能量。电路进入平衡状态后，自动切断启动电路，完成启动过程。另外，逆程供电式行输出电路必须考虑与电网隔离，否则整机底板带电，十分危险。所以必须解决启动与隔离问题。

    启动与隔离的电路形式很多，下面举一例说明。图5.6－26采用一只小型灯丝变压器作隔离启动，并供给显象管灯丝电压，同时，又解决了伴音输出级单独供电的问题。

    变压器可以装在印刷板上，接通电源后，灯丝变压器输出电压通过启动二极D3整流对CE充电，使输出级开始工作。电路稳定后，CE上有32V电压使D3截止，32V电压可以供给行、场扫描电路，供电管BG2部分电路浮置，行输出级接地，机器底盘不与电网连接，所以不会带电。