2024年5月7日发(作者：佳能单反70d说明书)

课程设计说明书 第I页

采用厚膜STR-5412组成彩色电视机开关电源电路设计

摘 要

这次我们做的是彩色电视机的开关电源方面的设计，自开关稳压电源问世后，在很多

领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。本次设计其包括一些基本电路，详细说

明了开关稳压电源电路的稳压电路、开关变压器、保护电路和振荡电路等，还有用厚膜

STR-5412模块组成的彩色电视机开关电源的内容。这些开关电源的效率高，性能好，可

靠性好，更能促进彩电开关电源的发展与进步。

关键词：开关电源，STR-5412，稳压电路，振荡电路

目 录

采用厚膜STR-5412组成彩色电视机开关电源电路设计 ................... I

1 开关稳压电源的工作原理............................................ 1

1.1开关稳压电源的功能 .......................................................................................... 1

1.2开关稳压电源的特点 .......................................................................................... 2

1.3开关稳压电源的种类 .......................................................................................... 3

1.4开关电源的基本组成 .......................................................................................... 6

2 厚膜STR-5412的集成电路........................................... 8

2.1整流滤波电路 ...................................................................................................... 9

2.2

开关振荡过程 ..................................................................................................... 9

2.3

稳压原理 ........................................................................................................... 10

2.4

消磁电路 ........................................................................................................... 11

总结............................................................... 12

致 谢.............................................................. 12

课程设计说明书 第II页

参考文献........................................................... 13

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1 开关稳压电源的工作原理

其开关稳压电源的基本框图如下图1所示

图1 开关电源基本电路框图

1.1开关稳压电源的功能

在彩色电视机中，开关电源电路220V，50HZ的交流电转换成电压稳压的直流电源，

供给电视机各个功能电路使用。它的性能好坏直接影响到整机的电路的工作质量，因此对

开关电源电路提出了较高的要求，可以概括以下几点。

其一，有良好的稳压特性，电网电压在一定范文内变化或电源负载变化时，输出的电

压应基本不变。

其二，纹波电压小，输进的交流电压经整流，滤波和稳压后，纹波越小越好，一般要

求纹波小于今为5-10MV。

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其三，电源内阻小，负载能力越强，即输出电压受负载变动的影响越小，一般要求电

源内阻应小于3欧姆。

其四，受环境温度影响小，输出电压不应随使用时间及环境温度而变化。

其五，有较好的保护措施，避免因负载短路或过流等故障而损坏电源。

其六，损耗较小，效率高

[1]

。

1.2开关稳压电源的特点

以往的彩色电视机通常采用串联式稳压电源，这种稳压电源输出电压靠调节串联调整

管的集电极和发射极之间的U来达到稳压的目的。由于调整管工作在放大区，所以管压较

大，而且全部的负载电流要通过调整管，因此功率损耗大，效率很低，而且机内温度升高，

可靠性较差。在近年来，开关稳压电源电路逐渐应用在黑白电视机中，由于开关稳压电源

工作在开关状态，电路功耗小，效率高，温低，实践证明，它比传统的串联稳压电源有很

多的优越性，目前，开关稳压电源电路已引起了人们的普遍重视，在大屏幕彩色电视机中

普遍采用。

其特点有以下几点：

（1）效率高，开关稳压电源电路的调整晶体管工作开关状态，因此， 开关晶体管的

功耗小，效率有很大的提高，其效率通常可达80%~90%左右。

（2）重量轻，开关稳压电源电路常用电网输入的交流电压直接整流，这样就节省了笨

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重的电源变压器，节省了大量的漆包线和硅钢片，使电源的重量约为原来的1/5，而且体

积也大大缩小。

（3）稳压范围宽，开关稳压电源电路的输入交流电压从130~260V变化时，都能达

到良好的稳压，输出电压的变化在2%以下，而且输入交流电压变化时，始终保持稳压电

路的高效率。

（4）可靠安全，在开关稳压电源电路中，具有保护电路，当稳压电路、行扫描输出电

路及高压出瑞故障或负载短路时，能自动切断电源，保护功能灵敏可靠。

（5）滤波电容容量小，稳压电路中的开关晶体管采用行频脉冲作为其开关信号，电源

的开关过程对电视图像所造成的干扰减小到最小，而且由于电源开关频率高，滤波电容的

容量同样也大大减小。

（6）功耗小，由于晶体管工作在开启状态，不需要采用大散热器，机内升温低，周围

元件不致于因长期工作在高温环境而损坏，因此，开关稳压电源提高了整机的可靠性和稳

定性

[2]

。

1.3开关稳压电源的种类

1、按开关晶体管的连接方式分类

（1）串联型开关稳压电源电路，开关晶体管串联在输入电压与输出负载之间，正常工

作时，从行扫描输出电路反馈来的开关脉冲经推动级放大整形，驱动开关晶体管（开关晶

体管似一个理想的开关）。在推动管脉冲的作用下，使输入与输出周期性闭合与断开，当晶

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体管导通时，输出端为输入电压Ui，在晶体管截止时，输出端为零电压。这样，输入不稳

压的直流电压，通过开关晶体管后，输出周期性脉冲电压，再经过滤波，就取得平均直流

电压，该输出电压与开关晶体管输出脉冲的占空有关。

由于输入的交流电压或负载电流没生变化，会引起输出电压变化．因此，通过取样电

路取出其变化且与基准电压比较，其误差电作通过比较放大器放大，控制推动级的输出脉

冲宽度(即脉冲占空比)达到稳定直流输出电压的目的。

(2)并联型开关稳压电源电路、开关晶体管与输入电压及负载并联，同样采用行频脉冲

开关晶体管，其输出电压同串联开关稳压电源电路基本一样。

(3)脉冲变压器联合并联型开关稳压电源电路。开关晶体管的脉冲变压器初级并接在输

入端．开关晶体管在行脉冲控制确认周期性导通相截止。其集电极输出脉冲电压通过变化

器联合，在次级取得脉冲电压．经整流滤波后获得直流输出电压。同样、通过取样的基准

电压比较．将电压由比较放大器放大后去控制开关脉冲占空比，来稳定输出直流电压

[3]

。

2、核开关税压电源电路启动方式分类

按开关稳压电源电路的启动形式可以分为自激式开关稳压电源电路与它激式开关稳压

电源电路两种。

(1)它激式开关稳压电源电路。它激式开关稳压电源电路必须附加一个振荡器，振荡器

产生开关脉冲、开关稳压电源电路中开关晶体管(振荡可以是多谐振荡管或其他电路)，让

开关稳压电源电路开关工作而行直流输出电比。在电视机正常工作后。可由行场扫描输出

电路提供行频脉冲作为电源开关信号。这时振荡器可以停止振荡，所以振荡器只须在开机

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时工作，来启动开关电路工作。

(2)自激式开关稳压电源电路。定自激式开关稳压电源电路中．利用开关稳压电源电路

中的开关晶体管，高龄变压器构成反馈环路．来完成自激振荡．使开关稳压电源电路有直

流电压输出。电视机正常丁作时。自傲振荡受到行额脉冲同步．解决了开关稳压电源电路

的独立工作能力。即使在行扫描电路发生故障时。开关稳压电源电路们能自激振荡，有直

流电压输出，为检修人员提供厂的检修与调整。其电路图如图2所示

[4]

：

图2 自激式开光电源

3、按稳压的检测方式分类

因开关稳压电源电路的输出电压与开关品体管导通和截止时间比位有又有以下两种：

(1)脉冲贸度调整方式。开关稳压电源电路输出宜流电压，它正比于开关晶体管的导通

时间，而反比于开关脉冲的重复周期。输出电压在不稳定的情况下，可通过取样比牧．将

误差值放大后又控制脉冲的周期或外关晶体管导通时间。这—反馈控制过程可调整输出电

压，使之达到稳定的目的。在电视机中．经常采用周期，通过变动脉冲宽度来控制输出电

压稳定。

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(2)频率调制方式。这种方式是通过反馈控制开关脉冲频率(即周期)，使输出电压达到

稳定。

4、按开关管的连接方式分类

按开关管的连接方式分类，开关稳压电源电路可分为推挽式电视机开关稳压电源电路

多采用全桥式。

其推挽式电视机开关稳压电路图如下图3所示：

图3 推挽式开关电源

1.4开关电源的基本组成

开关电路主要由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源、过流保护等，各部分电路

功能介绍如下：

主电路：从交流电网输入，直流输出的全过程，包括：输入滤波器，其作用是电网存

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在的杂波滤除，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公关电网。整流与滤波，将电网交流电

源直接整流为较为平滑的直流电，以供下一级变换。逆变：将整流后的直流电变为高频交

流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积，重量与输出功率之比越小。

输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

控制电路：一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变

其频率或或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经瓮中保护鉴别，

提供控制电路对整机进行各种保护措施。

检测电路：除了提供保护电路中正在运行中参数外，还提供各种显示仪表资料。

辅助电源：提供所有单一电路的不同要求电源

[5]

。

过流保护：有不少开关电源具有过流保护功能， 当负载电流太大时，输出直流电压下

降，起到保护作用，但过流保护电路一般多以加大电源内阻为代价，当负载阻抗降低时， 输

出电流受限于内阻， 内阻加太后，最大输出负载电流受到限制。但电源内阻太大后，消耗

在内阻上的功耗也变大， 电源效率下降，所以过流保护和效率常常是矛盾的。目前国内的

彩色电视机的直流电源电压约在110 到120V 之间， 输出总负载电流与电视机的亮度、

对比度、色饱和度有关， 正常情况下47cm彩色电视机最大输出电流I。组400mA ,Io绝

大部分流向行扫描电路，而当回扫变压器,行输出管或其他元器件产生局部短路时,会使Io

大幅度上升，如无过流保护电路， 有可能使电源电路的元器件发生损坏。过流保护电路在

I

0

为何值时开始动作是很重要的。对于上述47cm 彩色电视机 通常I

0

当升到约500mA

时已属不正常 但如需过流保护电路在I

0

不十分大时即开始动作 则电源内阻必然很大，电

源效率降低 。而如果过流保护电路在I

0

数值比较大时才动作(例如当Io上升剐800 mA时

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开始动作) 则有可能在过流保护电路尚未动作时，电源电路元器件已经损环

[6]

。

2 厚膜STR-5412的集成电路

厚膜STR-5412的电路图如下图4所示

图4 厚膜STR-5412电路图

开关电源由于效率高、功耗小、稳压范围宽、体积小， 重量轻等特点，在电视机中应

用十分普遍，其中厚膜集成电路 STRS412 随着东芝两片机型的生产在我国得到大量应用，

因此掌握其工作原理及维修十分必要。上图电路为东芝 TA 两片机芯的开关电源，是以厚

膜集成块 STR-5412为核心构成的串联型、自激式开关电源

[7]

。

STR - 5412 内部电路见下图5所示：

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图5 STR-5412内部电路图

2.1整流滤波电路

开关闭合后,220V交流电经保险管F801、滤波器T801后， 由V801 ～ V804 四个

二极菅组成桥式整流，在滤波电容 C810 上形成约300V 随电网变化的直流电压。C801、

T801的作用是滤除电网中的高频干扰信号，同时也防止机内开关电源的干扰脉冲进入交流

电网；C803～C806用来滤除高频干扰并保护整流二极管。

2.2 开关振荡过程

C810正极的300V直流电压被分成两路,一路经开关变压器 T802 的初级绕组 ①、

④加到Q801(STR5412) 的①脚, STR5412 的①脚内接开关管VT1的集电极；另一路经

启动电阻R811加到Q801②脚内接的开关管VT1的基极，VT1 导通后将产生集电极电流，

该集电极电流流经 T802①、④初级绕组上产生①正、 ④负的感应电动势，同时T80次级

⑥、正反馈绕组得到⑥正⑧负的感应电动势， 此电动势的正端通过 C811 、R812 加到

Q801②脚内部开关管的基极 , 使开关管VT1的集电极电流进一步增大，正反馈的结果使

VT1 迅速进入饱和状态。在VT1饱和期间，+300V 输入电压通过 T802 ①、④端初级绕

组和 VT1 对负载供电、 对负载两端的电容 C812充电， 同时对变压器T802储存磁场

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能量。 由于正反馈时间极短，正反馈电容C811来不及充电，当开关管VT1饱和后,正反

馈绕组T802⑥、⑧两端的感应电势通过R812 、VT1的发射结对C811充电，其

充电电流维持VT1的处于饱和状态。但随着C811两端充电电压的逐渐增大，对C811

的充电电流不断减少，也就是VT1的基极电流逐渐变小，最终使开关管VT1退出饱和状

态。VT1一旦退出饱和，由于其基极电流是在减小这将引起其集电极电流的减少，于是T802

各绕组感应电势向相反方向发生变化，T802正反馈绕组⑥、⑧两端的感应电势变成⑥负⑧

正,此感应电势再经R812、C811反馈到Q801②脚内接的开关管VT1的基极， 使VT1

基报电流进一步减少， 使VT1 迅速进入截止状态。VT1截止后，T802初级绕组的感应

电势是①负④正，次级绕组⑧、⑥端感应出⑧正、⑦负的电势, 经C812 、L811 使续二

极管D807导通， 储存的磁场能通过续流二极管D807向负载释放,对输出端滤波电容

C812继续补充能量 , 而这时正反馈绕组感应出的⑧正、⑥负感应电势使开关管 Q1 保持

截止。同时,在开关管VT1截止期间，C811两端的电压通过R812 、STR-5412 内部D3

放电，+300V电压也经R811对C811反向充电。这一过程使开关管 VT1 的基极电位逐

渐上升，最终将使VT1重新导通，从而进入下一个振荡周期。为了提高电源的稳定性， 减

少开关电源对图象的干扰，在行扫描电路正常工作后， 由行逆程脉冲经 D808 、R813

送到VT1的基极，这样电源的振荡频率便同步于行频

[8]

。

2.3 稳压原理

电源在工作时VT1的开关频率与行频相同，即振荡频率和周期是固定不变的。因此，

输出直流电压的高低，是通过控制开关管的导通时间来调整。开关管VT1的导通时间由

C811充电回路中的C811、R812、VT1的发射结电阻所决定。若该回路中的电阻阻值越

大，C811的充电时间越长，则Q1的导通时间越长，输出电压越高。稳压控制电路由厚膜

块STR-5412内部的VT2、VT3等元件组成。VT3、DW、R1～R4组成取样和比较放大电

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路，VT2为控制元件。开关电源输出电压经 R4 和 R2 分压，在STR-5412 ⑤脚获得取

样电压，经与DW上的基准电压比较后产生误差电压，该误差电压被VT3放大后加到VT2

的基极，去控制VT2的导通程度，从而控制VT2的C-E间电阻

[9]

。

2.4 消磁电路

彩色显像管内外的许多铁制部件在使用过程中往往会被磁化而产生杂散磁场, 这些磁

场会影响电子束的正常偏转, 导致色纯度和会聚遭到破坏, 直接损害了图像的质量。因此，

现代彩色电视机都加有自动消磁电路。

自动消磁电路的作用是每次开机时均自动对显像管及周围部件进行消磁。 一种消磁电

路如图6所示，由消磁线圈L串一正温度系数的热敏电阻RH组成，接在电源整流桥堆前

面。消磁线圈安装在显像管锥体部分的安全防爆箍附近，热敏电阻常温下阻值约20Ω。

开机时有1A以上的大电流流过L与RH串联支路，产生很强的交变磁场。热敏电阻

因消耗功率而发热，使阻值急剧增加导致电流很快衰减(图10所示)，相应的交变磁场也由

强趋弱。

最后达到平衡状态，热敏电阻的高阻值维持一最小电流，而此电流又使热敏电阻维持

一最崐小电流，而此电流又使热敏电阻维持较高的温度而稳定的处于高阻状态。 这个最小

的维持电流产生的磁场已足够弱，不会再影响电子束的正常扫描偏转。

在上述过程中，显像管及周围部件的剩磁则在由强渐弱的交变磁场中被消去

[10]

。

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图6 消磁电路

总结

这次课程设计关于彩色电视机的开关电源的设计，又一次让我们学到很多东西。培养

了我们学生综合运用所学理论知识，来解决实际问题，检验我们实践能力的重要途径，让

理论与实践很好的结合起来。但这次在设计过程遇到很多不顺，由于对电视机的理论知识

的了解不充分，所以在电子网络方面搜索查阅关于电视机的开关电源电路的相关内容，来

提供资源材料，来尽力完成它。在这过程中，我们不仅用到我们电子信息工程专业的方面

所学过的理论，温故而知新，而且从课本以外学到很多关于电视机这方面的其他知识，也

相应的提高我们的独立思考以能力，查阅参考文献的检索能力。同时，也发现自己在学习

过程中，所表现出的不足，让我联想到，在以后无论做任何工作和学习，都要细心认真，

凡事有理有据。这次课程无疑是让我们对本专业电子方面的知识有更深一层次的理解，我

们还知之甚少，本专业知识在生活中的应用领域广泛，我们要学的还有很多，我们只有坚

持不懈去努力学习，提高实践动手能力和准确的理论知识，才会在这方面有所成就。

致 谢

这次采用厚膜STR-5412组成彩色电视机的开关电源电路的设计，让我们对所学的专

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业知识有更进一步的了解和巩固，让我们能灵活运用所学的专业知识。在这次设计里我学

到了很多，这对我来说是一种进步，每个人只要自己和自己比，每一次小的进步就是大的

突破。经过一个星期的时间完成，当然，这不只是我一个的努力才能完成的。其中，有我

们的陈老师给我们认真细心的讲解关于电视机方面的理论的专业知识，让我们有一个宏观

上的了解，然后，我们自己再根据老师所要求的去搜索查阅资料，才能找到相关内容去仔

细研究，尽力自己的能力去理解。当然在这中间也会遇到很多困难，这样也就离不开贺老

师的悉心指导和同学的热情帮助了，在他们的指点与改正不足的地方，比如在内容上和指

定格式上都会有所改进，来尽力去完善它。这次课程设计对我来说真可畏增强理论知识和

提高理解思考能力，让我受益匪浅。对此，我真诚的感谢老师和同学，在以后的过程中，

我们还会继续相互学习和帮助，共同努力不断进步。

参考文献

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[2] 姜秀华.现代电视机原理[M].高等教育出版社，2008.

[3]何希才.新型开关电源设计与维修[M]. 北京，国防工业出版社.

[4] GB/T 17975.2-2000，信息技术“运动图像及伴音信息的通用编码”第2部分视

频（等效ISO/IEC 13818-2）

[5]裴昌幸.电视机原理与现代电视系统[M].西安.西安电子科技大学出版社.1997

[6] 刘达，数字电视技术[M] .西安：西安电子科技大学出版社，1997

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[7]余兆明，余智.数字电视原理[M] . 西安：西安电子科技大学出版社，2009

[8]GB/T 14857-1993,演播室数字电视编码参数规范（等效ITU-R BT601）

[9]周红锴.彩色电视进维修技术[M] .北京理工大学出版社，2008

[10]高厚琴，杨盈昀.电视原理与接收技术[M] .北京：国防工业出版社，2002