Меню

Стабилизатор питания для монитора

Устройство, описание принципа работы узлов монитора.

Для того чтобы починить ЖК монитор своими руками, необходимо в первую очередь понимать, из каких основных электронных узлов и блоков состоит данное устройство и за что отвечает каждый элемент электронной схемы. Начинающие радиомеханики в начале своей практики считают, что успех в ремонте любого прибора заключается в наличии принципиальной схемы конкретного аппарата. Но на самом деле, это ошибочное мнение и принципиальная схема нужна не всегда.

Итак, вскроем крышку первого попавшегося под руку ЖК монитора и на практике разберёмся в его устройстве.

ЖК монитор. Основные функциональные блоки.

Жидкокристаллический монитор состоит из нескольких функциональных блоков, а именно:

Жидкокристаллическая панель представляет собой завершённое устройство. Сборкой ЖК-панели, как правило, занимается конкретный производитель, который кроме самой жидкокристаллической матрицы встраивает в ЖК-панель люминесцентные лампы подсветки, матовое стекло, поляризационные цветовые фильтры и электронную плату дешифраторов, формирующих из цифровых сигналов RGB напряжения для управления затворами тонкоплёночных транзисторов (TFT).

Рассмотрим состав ЖК-панели компьютерного монитора ACER AL1716. ЖК-панель является завершённым функциональным устройством и, как правило, при ремонте разбирать её не надо, за исключением замены вышедших из строя ламп подсветки.

Маркировка ЖК-панели: CHUNGHWA CLAA170EA

На тыльной стороне ЖК-панели расположена довольно большая печатная плата, к которой от основной платы управления подключен многоконтактный шлейф. Сама печатная плата скрыта под металлической планкой.

ЖК-панель компьютерного монитора Acer AL1716

На печатной плате установлена многовыводная микросхема NT7168F-00010. Данная микросхема подключается к TFT матрице и участвует в формировании изображения на дисплее. От микросхемы NT7168F-00010 отходит множество выводов, которые сформированы в десять шлейфов под обозначением S1-S10. Эти шлейфы довольно тонкие и на вид как бы приклеены к печатной плате, на которой находиться микросхема NT7168F.

Печатная плата ЖК-панели и её элементы

Плату управления по-другому называют основной платой (Main board). На основной плате размещены два микропроцессора. Один из них управляющий 8-битный микроконтроллер SM5964 с ядром типа 8052 и 64 кбайт программируемой Flash-памяти.

Микропроцессор SM5964 выполняет довольно небольшое число функций. К нему подключена кнопочная панель и индикатор работы монитора. Этот процессор управляет включением/выключением монитора, запуском инвертора ламп подсветки. Для сохранения пользовательских настроек к микроконтроллеру по шине I2C подключена микросхема памяти. Обычно, это восьмивыводные микросхемы энергонезависимой памяти серии 24LCxx.

Основная плата (Main board) ЖК-монитора.

Вторым микропроцессором на плате управления является так называемый мониторный скалер (контроллер ЖКИ) TSU16AK. Задач у данной микросхемы много. Она выполняет большинство функций, связанных с преобразованием и обработкой аналогового видеосигнала и подготовке его к подаче на панель ЖКИ.

В отношении жидкокристаллического монитора нужно понимать, что это по своей сути цифровое устройство, в котором всё управление пикселями ЖК-дисплея происходит в цифровом виде. Сигнал, приходящий с видеокарты компьютера является аналоговым и для его корректного отображения на ЖК матрице необходимо произвести множество преобразований. Для этого и предназначен графический контроллер, а по-другому мониторный скалер или контроллер ЖКИ.

В задачи контроллера ЖКИ входят такие как пересчёт (масштабирование) изображения для различных разрешений, формирование экранного меню OSD, обработка аналоговых сигналов RGB и синхроимпульсов. В контроллере аналоговые сигналы RGB преобразуются в цифровые посредством 3-х канальных 8-битных АЦП, которые работают на частоте 80 МГц.

Мониторный скалер TSU16AK взаимодействует с управляющим микроконтроллером SM5964 по цифровой шине. Для работы ЖК-панели графический контроллер формирует сигналы синхронизации, тактовой частоты и сигналы инициализации матрицы.

Микроконтроллер TSU16AK через шлейф связан с микросхемой NT7168F-00010 на плате ЖК-панели.

При неисправностях графического контроллера у монитора, как правило появляются дефекты, связанные с правильным отображением картинки на дисплее (на экране могут появляться полосы и т.п). В некоторых случаях дефект можно устранить пропайкой выводов скалера. Особенно это актуально для мониторов, которые работают круглосуточно в жёстких условиях.

При длительной работе происходит нагрев, что плохо сказывается на качестве пайки. Это может привести к неисправностям. Дефекты, связанные с качеством пайки нередки и встречаются и у других аппаратов, например, DVD плееров. Причиной неисправности служит деградация либо некачественная пайка многовыводных планарных микросхем.

Блок питания и инвертор ламп подсветки.

Наиболее интересным в плане изучения является блок питания монитора, так как назначение элементов и схемотехника легче в понимании. Кроме того, по статистике неисправности блоков питания, особенно импульсных, занимают лидирующие позиции среди всех остальных. Поэтому практические знания устройства, элементной базы и схемотехники блоков питания непременно будут полезны в практике ремонта радиоаппаратуры.

Блок питания ЖК монитора состоит из двух. Первый – это AC/DC адаптер или по-другому сетевой импульсный блок питания (импульсник). Второй – DC/AC инвертор. По сути это два преобразователя. AC/DC адаптер служит для преобразования переменного напряжения сети 220 В в постоянное напряжение небольшой величины. Обычно на выходе импульсного блока питания формируются напряжения от 3,3 до 12 вольт.

Читайте также:  Втулки заднего стабилизатора mondeo 3

Инвертор DC/AC наоборот преобразует постоянное напряжение (DC) в переменное (AC) величиной около 600 — 700 В и частотой около 50 кГц. Переменное напряжение подаётся на электроды люминесцентных ламп, встроенных в ЖК-панель.

Вначале рассмотрим AC/DC адаптер. Большинство импульсных блоков питания строится на базе специализированных микросхем контроллеров (за исключением дешёвых зарядников для мобильного, например).

Так в блоке питания ЖК монитора Acer AL1716 применена микросхема TOP245Y. Документацию (datasheet) по данной микросхеме легко найти из открытых источников.

В документации на микросхему TOP245Y можно найти типовые примеры принципиальных схем блоков питания. Это можно использовать при ремонте блоков питания ЖК мониторов, так как схемы во многом соответствуют типовым, которые указаны в описании микросхемы.

Вот несколько примеров принципиальных схем блоков питания на базе микросхем серии TOP242-249.

Рис 1 .Пример принципиальной схемы блока питания

В следующей схеме применены сдвоенные диоды с барьером Шоттки (MBR20100). Аналогичные диодные сборки (SRF5-04) применены в рассматриваемом нами блоке монитора Acer AL1716.

Рис 2. Принципиальная схема блока питания на базе микросхемы из серии TOP242-249

Заметим, что приведённые принципиальные схемы являются примерами. Реальные схемы импульсных блоков могут несколько отличаться.

Микросхема TOP245Y представляет собой законченный функциональный прибор, в корпусе которого имеется ШИМ – контроллер и мощный полевой транзистор, который переключается с огромной частотой от десятков до сотен килогерц. Отсюда и название — импульсный блок питания.

Блок питания ЖК монитора (AC/DC адаптер)

Схема работы импульсного блока питания сводится к следующему:

Выпрямление переменного сетевого напряжения 220В.

Эту операцию выполняет диодный мост и фильтрующий конденсатор. После выпрямления на конденсаторе напряжение чуть больше чем сетевое. На фото показан диодный мост, а рядом фильтрующий электролитический конденсатор (82 мкФ 450 В) – синий бочонок.

Преобразование напряжения и его понижение с помощью трансформатора.

Коммутация с частотой в несколько десятков – сотен килогерц постоянного напряжения (>220 B) через обмотку высокочастотного импульсного трансформатора. Эту операцию выполняет микросхема TOP245Y. Импульсный трансформатор выполняет ту же роль, что и трансформатор в обычных сетевых адаптерах, за одним исключением. Работает он на более высоких частотах, во много раз больше, чем 50 герц.

Поэтому для изготовления его обмоток требуется меньшее число витков, а, следовательно, и меди. Но необходим сердечник из феррита, а не из трансформаторной стали как у трансформаторов на 50 герц. Те, кто не знает, что такое трансформатор и зачем он применяется, сперва ознакомьтесь со статьёй про трансформатор.

В результате трансформатор получается очень компактным. Также стоит отметить, что импульсные блоки питания очень экономичны, у них высокий КПД.

Выпрямление пониженного трансформатором переменного напряжения.

Эту функцию выполняют мощные выпрямительные диоды. В данном случае применены диодные сборки с маркировкой SRF5-04.

Для выпрямления токов высокой частоты используют диоды Шоттки и обычные силовые диоды с p-n переходом. Обычные низкочастотные диоды для выпрямления токов высокой частоты менее предпочтительны, но используются для выпрямления больших напряжений (20 – 50 вольт). Это нужно учитывать при замене дефектных диодов.

У диодов Шоттки есть некоторые особенности, которые нужно знать. Во-первых, эти диоды имеют малую ёмкость перехода и способны быстро переключаться – переходить из открытого состояния в закрытое. Это свойство и используется для работы на высоких частотах. Диоды Шоттки имеют малое падения напряжения около 0,2-0,4 вольт, против 0,6 – 0,7 вольт у обычных диодов. Это свойство повышает их КПД.

Есть у диодов с барьером Шоттки и нежелательные свойства, которые затрудняют их более широкое использование в электронике. Они очень чувствительны к превышению обратного напряжения. При превышении обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя.

Обычный же диод переходит в режим обратимого пробоя и может восстановиться после превышения допустимого значения обратного напряжения. Именно это обстоятельство и является ахиллесовой пятой, которое служит причиной выгорания диодов Шоттки в выпрямительных цепях всевозможных импульсных блоках питания. Это стоит учитывать в проведении диагностики и ремонте.

Для устранения опасных для диодов Шоттки всплесков напряжения, образующихся в обмотках трансформатора на фронтах импульсов, применяются так называемые демпфирующие цепи. На схеме обозначена как R15C14 (см.рис.1).

При анализе схемотехники блока питания ЖК монитора Acer AL1716 на печатной плате также обнаружены демпфирующие цепи, состоящие из smd резистора номиналом 10 Ом (R802, R806) и конденсатора (C802, C811). Они защищают диоды Шоттки (D803, D805).

Читайте также:  Стабилизатор rucelf ctap 500

Демпфирующие цепи на плате блока питания

Также стоит отметить, что диоды Шоттки используются в низковольтных цепях с обратным напряжением, ограниченным единицами – несколькими десятками вольт. Поэтому, если требуется получение напряжения в несколько десятков вольт (20-50), то применяются диоды на основе p-n перехода. Это можно заметить, если просмотреть datasheet на микросхему TOP245, где приводятся несколько типовых схем блоков питания с разными выходными напряжениями (3,3 B; 5 В; 12 В; 19 В; 48 В).

Диоды Шоттки чувствительны к перегреву. В связи с этим их, как правило, устанавливают на алюминиевый радиатор для отвода тепла.

Отличить диод на основе p-n перехода от диода на барьере Шоттки можно по условному графическому обозначению на схеме.

Условное обозначение диода с барьером Шоттки.

Источник



Как защитить компьютер или ноутбук от плохой сети 220В. И надо ли защищать?

16.11.2018 Комментариев нет 43439

С ситуацией, когда внезапно отключается напряжение, и на настольном (офисном) компьютере пропадают несохраненные данные, сталкивалось большинство из нас. Хотя некоторые не сталкивались никогда, потому что они пользуются ноутбуком, и после пропажи сети ноутбук способен работать несколько часов на встроенной аккумуляторной батарее.

В настольных компьютерах аккумуляторов нет, поэтому сохранить данные при отключенном питании поможет источник бесперебойного питания (ИБП), благодаря встроенной аккумуляторной батареи. В зависимости от ее емкости компьютер остается включенным в течение 10-15 минут, с лучшими ИБП до получаса, что позволяет сохранить нужные данные, дописать и отправить письмо, просмотреть полученные сообщения, и даже распечатать пару страниц на принтере.

Казалось бы, с приобретением «бесперебойника» вопрос с питанием компьютера и подключенных к нему и параллельно с ним устройств (принтера, роутера и пр.) решен. Но за кадром остался вопрос о стабильности параметров питающей электросети, не выходят ли ее параметры за пределы нормы, обеспечивает ли она нормальную работу подключенной техники?

Напряжение сети, как правило, повышается в часы минимальной нагрузки и, наоборот, понижается в часы пик, когда питающая дом или микрорайон трансформаторная подстанция нагружена по максимуму. Перепад может достигать сотни вольт. Как это скажется на работе компьютера, и не нуждается ли он в дополнительной защите?

Нужен ли компьютеру внешний сетевой фильтр?

На первый взгляд, напрашивается самое надежное решение – сначала сетевой фильтр, защищающий от помех, затем стабилизатор, далее бесперебойник, и лишь затем компьютерная техника.

Схема подключения компьютера к сети 220В

При всей внешней привлекательности этой схемы, некоторые ее элементы могут оказаться излишними.

Начнем с сетевого фильтра. На входе обычно стоит варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы. Варистор – это полупроводниковый элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, имеющий высокое сопротивление при номинальном или слегка завышенном напряжении питания, но мгновенно «закорачивающийся» при появлении кратковременного скачка в несколько киловольт.

Устройство качественного сетевого фильтра (схема)

Как видим, работа такого простого элемента, как варистор, способна защитить от повреждения дорогостоящую аппаратуру. Но именно простота и дешевизна схемы защиты с варистором привела к тому, что такую защиту встраивают во все блоки питания компьютеров, тем самым, исключая необходимость дублирования этой части схемы внешним фильтром. Вдобавок, в блоки питания компьютеров и прочей оргтехники встраивается и схема фильтрации высокочастотных помех с дросселем и конденсаторами. Не ставят подобные фильтры лишь самые недобросовестные производители.

Получается, что дополнительный сетевой фильтр хоть и не помешает, но и особой пользы тоже не принесет.

Теперь поговорим о стабилизаторе. Так ли он необходим в этой схеме?

В каком случае необходим стабилизатор?

Диапазон входных напряжений блока питания для ноутбука

Необходимость применения стабилизатора для офисной техники и электроники зависит от требований к параметрам питающей сети самой техники. Если вы пользуетесь ноутбуком, прочтите на его зарядном устройстве, на какой диапазон сетевых напряжений он рассчитан. Если этот диапазон достаточно широк, например, 110-260 В, стабилизатор вашему ноутбуку точно не нужен (сложно представить себе такую сеть, где напряжение выходило бы за эти пределы).

У настольного компьютера импульсный блок питания может отказать при падении напряжения в сети ниже 170 В (опять же, проверьте надписи на шильдиках). Если оно не опускается ниже этого значения, стабилизатор напряжения для ПК не нужен. Если же такая вероятность есть, стабилизатор не помешает. Но даже при напряжении в сети 170-180 В блок питания компьютера работает с перегрузкой по току, что сокращает срок его работы; и хотя производитель иногда гарантирует работу блока питания при сетевых напряжениях 100-245 В, целиком полагаться на эти гарантии я бы не стал.

Требования к качеству питания лазерных принтеров обычно строже – указывается диапазон напряжений сети порядка 189-264 В. И даже если блок питания принтера выдержит скачок напряжения, при сбое в печати вы потеряете стоимость расходных материалов на испорченную копию. Не говоря уже о том, что придется выковыривать из принтера зажеванную бумагу. Вообще, это касается не только принтеров, но и некоторых роутеров (про холодильники с кондиционерами уж вообще молчу). Такой чувствительной технике, безусловно, не помешает простенький стабилизатор напряжения для офиса.

Читайте также:  Что такое подушка переднего стабилизатора

Таким образом, ноутбук защиты не требует. Воткнул в розетку и пользуйся. Совсем другая ситуация с остальной офисной техникой. Если напряжение в розетке сильно падает в часы пик, стабилизатор напряжения для электроники просто жизненно необходим. Для домашнего компьютера отлично подойдет любой стабилизатор из этой статьи. Хотя, я бы все-таки порекомендовал купить простенький «бесперебойник».

Когда не обойтись без источника бесперебойного питания?

Если напряжение в вашей сети имеет склонность к периодическому пропаданию, а потеря всей несохраненной работы совершенно недопустима, придется раскошелиться на источник бесперебойного питания (ИБП). В случае полного отключения электроэнергии вам не поможет ни один сетевой фильтр или стабилизатор напряжения 220В для компьютера и другой электроники. Только бесперебойник!

Я уже писал о том, какими бывают бесперебойники, поэтому здесь остановлюсь на этом вопросе очень кратко.

Типы ИБП и необходимость приобретения к ним стабилизатора

Широко распространены ИБП трех типов:

  • резервный;
  • интерактивный;
  • инверторный.

Рассмотрим их особенности.

Резервные ИБП

Как устроен резервный источник бесперебойного питания

При наличии резервного ИБП подключенное оборудование питается либо от сети (через помехозащитный фильтр), либо от аккумулятора источника при пропаже напряжения сети или уменьшении его значения ниже предельно допустимого.

Недостатком ИБП подобного типа является значительное, до 4-12 мс, время переключения с сети на аккумулятор. Прежде чем приобрести резервный источник, следует выяснить, рассчитана ли подключаемая техника на подобный перерыв в подаче напряжения питания. Обычно настольный компьютер выдерживает подобный перерыв за счет поддержания выпрямленного напряжения питания конденсаторами блока питания.

Когда напряжение сети вновь появляется, происходит обратное переключение с аккумулятора на сеть, аккумулятор при этом начинает заряжаться, восполняя потери емкости за время автономной работы.

Спросом резервные ИБП пользуются благодаря бесшумности работы и высокому (до 99%) коэффициенту полезного действия КПД (что автоматически уменьшает тепловыделение).

При работе нагрузки от сети (основной режим работы резервного ИБП), отсутствует возможность регулировки напряжения на нагрузке, поэтому резервные ИБП, как правило, требуют наличия стабилизатора напряжения при нестабильной сети.

Интерактивные ИБП

Принцип действия интерактивного источника бесперебойного питания

Устройство интерактивного ИБП схоже с устройством резервного ИБП, но на его входе включен автотрансформатор, позволяющий автоматически корректировать величину выходного напряжения, доводя его до нормального. КПД этих ИБП чуть-чуть ниже, чем КПД резервных ИБП, вследствие потерь в автотрансформаторе.

Интерактивный ИБП не нуждается в дополнительном стабилизаторе, во всяком случае, в релейном или электромеханическом, поскольку произойдет дублирование функций. Время переключения также достаточно существенно (хотя и меньше, чем у резервного ИБП), и уменьшено оно может быть применение электронного или инверторного стабилизатора – в этом случае работа автотрансформатора интерактивного ИБП окажется просто ненужной, и эта часть схемы отключается.

Инверторные ИБП

Принцип действия ИБП инверторного типа

Инверторные или, как их еще называют, ИБП с двойным преобразованием, рассчитаны на подключение наиболее ответственной компьютерной техники – серверов и станций локальных сетей, с высокими требованиями к питающей сети по напряжению, частоте и форме.

Время переключения в подобном ИБП отсутствует (или равно 0), поскольку нагрузка постоянно подключена к инвертору, работающему от аккумулятора ИБП, и даже не замечает пропажи сети. КПД инверторного ИБП невысок и на сегодняшний день не превышает 80%.

Аккумулятор инверторного бесперебойника работает в буферном режиме, т.е. при наличии сети он одновременно питает инвертор и заряжается от сети, и через него протекает сравнительно небольшой ток, что положительно сказывается на его сроке службы.

ИБП инверторного типа во внешнем стабилизаторе напряжения не нуждаются, поскольку сам является стабилизатором с широким диапазоном питающих напряжений – от 110 до 290 В. Необходимым условием является возможность заряда аккумулятора при широком диапазоне напряжений питающей сети, но производитель обычно эту возможность предусматривает.

Выводы

Итак, учитывая все сказанное выше, можно сделать следующие выводы:

  1. Компьютерная техника в сетевых фильтрах не нуждается, поскольку аналогичные фильтры встроены в схемы самих устройств.
  2. Стабилизатор напряжения для компьютера и прочей офисной электроники необходим только если сетевое напряжение выходит за рамки допустимых напряжений, которые указаны на блоках питания компьютера и офисной техники.
  3. Стабилизатор напряжения для ноутбука не нужен. Совсем. Никогда.
  4. Источник бесперебойного питания необходим на случай внезапной пропажи сетевого напряжения с последующей утерей несохраненных данных.
  5. В стабилизаторе напряжения при нестабильной сети не нуждается лишь инверторный и интерактивный ИБП, резервный ИБП желательно подключить через стабилизатор.

Источник