royer逆变器

tl1451典型应用电路

TL1451典型应用电路主要包括无变压器电源降压变换、高压板电路和逆变器电路三种类型

1. 无变压器电源降压变换电路

可实现电源降压变换，例如输入12V直流电压，输出正负5V。该电路最大特点是不使用变压器，通过PWM控制直接完成电压转换，不仅简化了电路结构，还显著降低了制造成本。

2. 与Royer驱动电路构成的高压板电路

采用"PWM控制芯片+Royer结构驱动电路"架构，TL1451作为核心控制芯片。这种组合方式有效简化了开关电源和控制系统，维修更方便，在降低成本的同时减少了系统故障率，提高了设备运行的整体可靠性。

3. 逆变器电路

以TL1451CNS控制芯片构成的典型逆变器包含四个主要部分：

•启动控制电路：Q1为PWM控制芯片提供启动信号，当接通电源时，CN1插件⑤脚接收高电平指令，+14V电压通过Q1的②、③脚加到IC2的供电端⑨脚

•振荡电路：包含振荡和保护双重功能，C1、C29为滤波电容，电压超过3.6V时内部三角波发生器开始振荡，从⑩脚输出脉宽可调的驱动脉冲

•驱动电路：由Q3、Q2、L1、D1、D2等组成互补推挽输出，PWM脉冲经Q3缓冲放大后激励Q2工作于开关状态

•高压输出形成电路：Q4、T1、C3等组成变压器耦合自激振荡电路，通过变压器初、次级绕组同名端的正确连接满足自激振荡的相位条件

royer震荡电路原理

一、Royer震荡电路的核心结论

Royer震荡电路通过磁芯变压器的饱和特性与晶体管的交替导通实现自激振荡，是一种将直流电转换为交流电的高效方案，常用于小型逆变器或低压电源场景。

二、基本组成及功能

1. 磁芯变压器：分为初级和次级绕组，初级绕组对称分布，连接两个晶体管，实现能量传递与电压变换。

2. 双极型晶体管（如Q1、Q2）：作为开关元件，通过交替导通控制电流方向。

3. 直流电源：为电路提供初始能量输入，触发振荡过程。

三、工作原理分步解析

1. 启动阶段：通电后，晶体管Q1或Q2因参数差异随机导通，假设Q1导通，电流流经变压器初级部分产生磁场。

2. 正反馈阶段：磁场变化在次级绕组感应电动势，通过同名端极性关系加速Q1导通、Q2截止，磁芯逐渐趋向饱和。

3. 状态翻转阶段：磁芯饱和时电感骤降，导致Q1集电极电流突变，感应电动势反向，迫使Q1截止、Q2导通。

4. 振荡维持阶段：Q1与Q2在磁芯反复饱和与退饱和中交替导通，次级输出连续交流信号。

四、关键优势与应用场景

1. 结构简单：仅需少量元件，无需额外驱动电路，成本低且易实现。

2. 自激发特性：依赖变压器自身特性完成振荡，稳定性较高。

3. 适用领域：常用于低压LED驱动电源、小型逆变器或需直流转交流的便携设备。

开关电源的设计与工作原理

现代开关电源设计有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。

开关电源内部结构

这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直 流开关电源的分类。

直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离 式DC/DC转换器。隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器 有双管正激（DoubleTransistorForward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。

单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器 ，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换 器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。

隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用 范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。

在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。

按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可 以从负载侧向电源侧传输功率。

DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔 （Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。

按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard Switching）

开关电源和软开关（Soft Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于 其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造 了条件。功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下， 其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场 效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性晶体管（Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在 零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter ，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant Converter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS PWM Converter）、零电流开关PWM转换器（ZCS PWM Converter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero- Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。

工作原理

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。

脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。

开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

ccfl背光电路工作原理

CCFL背光电路工作原理是通过逆变器将直流低压电转换为高频高压交流电，激发灯管内的汞蒸气产生紫外线，紫外线激发荧光粉发出可见光。

一、核心组件功能

1. 逆变器（Inverter）

• 输入：直流12V或24V（来自电源适配器或主板）

• 过程：通过振荡电路（如Royer结构）产生400-1000Hz高频交流电

• 升压：通过高频变压器将电压提升至600-1500V（启动时）/500-900V（正常工作）

2. CCFL灯管

• 结构：密封玻璃管含汞蒸气和惰性气体（氩/氖）

• 发光原理：高压交流电电离气体→紫外线辐射→荧光粉（磷酸盐涂层）激发可见光

• 色温：通过荧光粉配比实现5000-10000K范围

二、电路控制机制

1. 反馈调节

• 电流采样：通过串联电阻检测灯管电流（典型值5-7mA）

• 光强控制：PWM芯片（如OZ9RR）调节输出频率（40-50kHz变化范围）

• 保护机制：过压/过流保护立即停止输出（响应时间＜100ms）

2. 启动特性

• 预热阶段：先施加300-400V电压使汞气化（0.5-1秒）

• 触发电压：瞬间提升至1500V击穿气体

• 稳态维持：电压降至500-800V维持放电

三、性能参数

• 光电效率：85-100流明/瓦（优于早期LED背光）

• 寿命衰减：2万小时后亮度降至初始50%

• 工作环境：-20℃至65℃（低温需额外预热电路）

四、与LED背光对比

• 电压需求：CCFL需高压交流（＞500V），LED只需直流40-200V

• 调光方式：CCFL频率调光存在频闪，LED脉宽调光无频闪

• 能效比：LED背光效能比CCFL高30-50%（2023年工信部数据显示LED面板平均功耗低40%）

该技术已逐步被LED替代，但在某些医疗显示器和工业设备中仍有应用，维修时需注意高压风险（断电后仍需放电处理）。

液晶电视机判断板坏的方法？

液晶彩电高压板，又称逆变器或背光灯电源，其主要任务是将低压直流电转换为高频高压交流电，点亮液晶面板的CCFL背光源。高压板的电路设计紧凑且故障率较高，因此，维修时可以更换单个故障元器件或整块电路板。

高压板电路故障的判断方法多样。首先，可以使用高压测试棒或万用表触碰高压输出插头焊脚，观察是否有蓝色火花，以判断灯管或接插件是否损坏。其次，通过观察各级供电电压和背光灯启动信号电平，使用示波器检测末级驱动管或控制集成块信号输出引脚是否正常，进一步定位故障点。Royer结构逆变电路各主要元器件损坏后的故障现象如图1所示。

代换法适用于判断灯管好坏。因为冷阴极荧光灯没有灯丝，其损坏与否不能仅凭电阻测量判断，需将其接于正常逆变电路，通过观察其发光状况确认。灯管老化可通过观察其顶端是否发黑来判断。假负载法可以在逆变电路的高压输出端用150kF2/10W的水泥电阻代替灯管，进行检修，但需注意高压正常时该假负载发热量较大，避免烫坏其他元器件。

液晶彩电常见故障的检修方法也多种多样。电源指示灯亮但黑屏时，先检查背光灯启动信号电平和高压板供电是否正常。若正常，则用金属工具尖端碰触高压变压器输出端，观察是否有蓝色放电火花，以判断是否为灯管或高压输出电容故障。开机瞬间液晶彩电可以点亮但随后黑屏，可能是因为灯管损坏或接触不良。如果是高压输出元器件损坏，需断电后查找，一般需代换CCFL。屏幕图像发黄或发红，亮度降低，多为CCFL老化所致，可用同规格新产品替换。

使用一段时间后黑屏，关机后重新开可点亮，这种故障主要是由于高压逆变电路末级或供电级元器件发热量大，长期工作造成虚焊。通过轻轻拍打机壳观察屏幕是否恢复点亮，可以判断故障原因。

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