Меню

Выходное напряжение инвертора монитора

Устройство и ремонт инверторов для ЖК мониторов. Часть 2. Инвертор фирмы TDK. Неисправности инвертора и способы их устранения. Инвертор фирмы SAMPO. Неисправности инвертора фирмы SAMPO и способы их устранения

Ремонт & Сервис, 4, 2005

Материал предоставлен издательством «Ремонт и Сервис 21″‘

Инвертор фирмы TDK

Этот инвертор (его принципиальная схема показана на рис. 5) применяется в 17-дюймовых мониторах AСER, ROVER SCAN с матрицами SAMSUNG, а его упрощенный вариант (рис. 6) — в 15-дюймовых мониторах LG с матрицей LG-PHILIPS. Схема реализована на основе 2-канального ШИМ контроллера фирмы OZ960 O2MICRO с 4-мя выходами управляющих сигналов. В качестве силовых ключей применяются транзисторные сборки типа FDS4435 (два полевых транзистора c p-каналом) и FDS4410 (два полевых транзистора с n-каналом). Схема позволяет подключить 4 лампы, что обеспечивает повышенную яркость подсветки LCD-панели.

Инвертор обладает следующими характеристиками:

  • напряжение питания — 12 В;
  • номинальный ток в нагрузке каждого канала — 8 мА;
  • рабочее напряжение питания ламп — 850 В, напряжение запуска— 1300 В;
  • частота выходного напряжения— от 30 кГц (при минимальной яркости) до 60 кГц (при максимальной яркости).

Максимальная яркость свечения экрана с этим инвертором — 350 кд/м2;

  • время срабатывания защиты — 1…2 с.

При включении монитора на разъем инвертора поступают напряжения +12 В — для питания ключей Q904-Q908 и +6 В — для питания контроллера U901 (в варианте для монитора LG это напряжение формируется из напряжения +12 В, см. схему на рис. 6). При этом инвертор находится в дежурном режиме. Напряжение включения контроллера ENV поступает на выв. 3 микросхемы от микроконтроллера главной платы монитора. Контроллер ШИМ имеет два одинаковых выхода для питания двух каналов инвертора: выв. 11, 12 и выв. 19, 20 (рис. 5 и 6). Частота работы генератора и ШИМ определяются номиналами резистора R908 и конденсатора С912, подключенных к выв. 17 и 18 микросхемы (рис. 5). Резисторный делитель R908 R909 определяет начальный порог генератора пилообразного напряжения (0,3 В). На конденсаторе С906 (выв. 7 U901) формируется пороговое напряжение компаратора и схемы защиты, время срабатывания которой определяется номиналом конденсатора С902 (выв. 1). Напряжение защиты от короткого замыкания и перегрузки (при обрыве ламп подсветки) поступает на выв. 2 микросхемы. Контроллер U901 имеет встроенные схему мягкого запуска и внутренний стабилизатор. Запуск схемы мягкого запуска определяется напряжением на выв. 4 (5 В) контроллера.

Преобразователь напряжения постоянного тока в высоковольтное напряжение питания ламп выполнен на двух парах транзисторных сборок р-типа FDS4435 и n-типа FDS4410 и запускается принудительно импульсами с ШИМ. В первичной обмотке трансформатора протекает пульсирующий ток, и на вторичных обмотках Т901 появляется напряжение питания ламп подсветки, подключенных к разъемам J904-J906. Для стабилизации выходных напряжений инвертора напряжение обратной связи подается через двухполупериодные выпрямители Q911-Q914 и интегрирующую цепь R938 C907 C908 и в виде пилообразных импульсов поступает на выв. 9 контроллера U901. При обрыве одной из ламп подсветки возрастает ток через делитель R930 R932 или R931 R933,а затем выпрямленное напряжение поступает на выв. 2 контроллера, превышая установленный порог. Тем самым формирование импульсов ШИМ на выв. 11, 12 и 19, 20 U901 блокируется. При коротком замыкании в контурах С933 С934 Т901 (обмотка 5-4) и С930 С931 Т901 (обмотка 1-8) возникают „всплески» напряжения, которые выпрямляются Q907-Q910 и также поступают на выв. 2 контроллера— в этом случае срабатывает защита и инвертор выключается. Если время короткого замыкания не превышает время заряда конденсатора С902, то инвертор продолжает работать в нормальном режиме.

Принципиальное отличие схем на рис. 5 и 6 в том, что в первом случае применяется более сложная схема мягкого старта (сигнал поступает на выв. 4 микросхемы) на транзисторах Q902, Q903. В схеме на рис. 6 она реализована на конденсаторе С10. В ней же используются сборки полевых транзисторов U2, U3 (р- и n-типа), что упрощает согласование их по мощности и обеспечивает высокую надежность в схемах с двумя лампами. В схеме на рис. 5 применяются полевые транзисторы Q904-Q907, включенные по мостовой схеме, что повышает выходную мощность схемы и надежность работы в режимах пуска и при больших токах.

Неисправности инвертора и способы их устранения

Лампы не включаются

Проверяют наличие напряжения питания +12 и +6 В на конт. Vinv, Vdd соединителя инвертора соответственно (рис. 5). При их отсутствии проверяют исправность главной платы монитора, сборок Q904, Q905, стабилитронов Q903-Q906 и конденсатора С901.

Проверяют поступление напряжения включения инвертора +5 В на конт. Ven при переводе монитора в рабочий режим. Проверить исправность инвертора можно с помощью внешнего источника питания, подав напряжение 5 В на выв. 3 микросхемы U901. Если при этом лампы включаются, то причина неисправности в главной плате. В противном случае проверяют элементы инвертора, а контролируют наличие сигналов ШИМ на выв. 11, 12 и 19, 20 U901 и, в случае их отсутствия, заменяют эту микросхему. Также проверяют исправность обмоток трансформатора Т901 на обрыв и короткое замыкание витков. При обнаружении короткого замыкания во вторичных цепях трансформатора в первую очередь проверяют исправность конденсаторов С931, С930, С933 и С934. Если эти конденсаторы исправны (можно просто отпаять их от схемы), а короткое замыкание имеет место, вскрывают место установки ламп и проверяют их контакты. Обгоревшие контакты восстанавливают.

Читайте также:  Автоматическое регулирование напряжения силовых трансформаторов

Лампы подсветки вспыхивают на короткое время и тут же гаснут

Проверяют исправность всех ламп, а также их цепи соединения с разъемами J903-J906. Проверить исправность этой цепи можно, не разбирая блок ламп. Для этого отключают на короткое время цепи обратной связи, последовательно отпаивая диоды D911, D913. Если при этом вторая пара ламп включится — то неисправна одна из ламп первой пары. В противном случае неисправен контроллер ШИМ или повреждены все лампы. Проверить работоспособность инвертора также можно, используя вместо ламп эквивалентную нагрузку — резистор номиналом 100 кОм, включенный между конт. 1, 2 разъемов J903, J906. Если в этом случае инвертор не работает и импульсов ШИМ нет на выв. 19, 20 и 11, 12 U901, то проверяют уровень напряжения на выв. 9 и 10 микросхемы (1,24 и 1,33 В соответственно. При отсутствии указанных напряжений проверяют элементы С907, С908, D901 и R910. Перед заменой микросхемы контроллера проверяют номинал и исправность конденсаторов С902, С904 и С906.

Инвертор самопроизвольно выключается через некоторое время (от нескольких секунд до нескольких минут)

Проверяют напряжение на выв. 1 (около 0 В) и 2 (0,85 В) U901 в рабочем режиме, при необходимости меняют конденсатор С902. При значительном отличии напряжения на выв. 2 от номинального проверяют элементы в цепи защиты от короткого замыкания и перегрузки (D907-D910, C930-C935, R930-R933) и, если они исправны, заменяют микросхему контроллера. Проверяют соотношение напряжений на выв. 9 и 10 микросхемы: на выв. 9 напряжение должно быть ниже. Если это не так, проверяют емкостной делитель С907 С908 и элементы обратной связи D911-D914, R938.

Чаще всего причина подобной неисправности вызвана дефектом конденсатора C902.

Инвертор работает нестабильно, наблюдается мигание ламп подсветки

Проверяют работоспособность инвертора на всех режимах работы монитора и во всем диапазоне яркости. Если нестабильность наблюдается только в некоторых режимах, то неисправна главная плата монитора (схема формирования напряжения яркости). Как и в предыдущем случае включают эквивалентную нагрузку и в разрыв цепи устанавливают миллиамперметр. Если ток стабилен и равен 7,5 мА (при минимальной яркости) и 8,5 мА (при максимальной яркости), то неисправны лампы подсветки и их надо заменить. Также проверяют элементы вторичной цепи: Т901, С930-С934. Затем проверяют стабильность прямоугольных импульсов (средняя частота — 45 кГц) на выв. 11, 12 и 19, 20 микросхемы U901. Постоянная составляющая на них должна быть 2,7 В на Р-выходах и 2,5 В — на N-выходах). Проверяют стабильность пилообразного напряжения на выв. 17 микросхемы и при необходимости заменяют С912, R908.

Инвертор фирмы SAMPO

Принципиальная схема инвертора SAMPO приведена на рис. 7. Он используется в 17-дюймовых мониторах SAMSUNG, AOC с матрицами SANYO, в мониторах „Proview SH 770» и „MAG HD772». Существует несколько модификаций этой схемы. Инвертор формирует выходное напряжение 810 В при номинальном токе через каждую из четырех люминесцентных ламп (около 6,8мА). Стартовое выходное напряжение схемы — 1750 В. Частота работы преобразователя при средней яркости — 57 кГц, при этом достигается яркость экрана монитора до 300 кд/м2. Время срабатывания схемы защиты инвертора — от 0,4 до 1 с.

Основой инвертора является микросхема TL1451AC (аналоги — ТI1451, BA9741). Микросхема имеет два канала управления, что позволяет реализовать схему питания четырех ламп. При включении монитора напряжение +12 В поступает на входы конверторов напряжения +12 В (истоки полевых транзисторов Q203, Q204). Напряжение регулировки яркости DIM поступает на выв. 4 и 13 микросхемы (инверсные входы усилителей ошибки). При поступлении от главной платы монитора напряжения включения, равного 3 В (конт. ON/OFF), открываются транзисторы Q201 и Q202 и на выв. 9 (VCC) микросхемы U201 подается напряжение +12 В. На выв. 7 и 10 появляются прямоугольные импульсы ШИМ, которые поступают на базы транзисторов Q205, Q207 (Q206, Q208), а с них — на Q203 (Q204). В результате на правых по схеме выводах дросселей L201 и L202 появляется напряжения, значение которых зависит от скважности ШИМ сигналов. Этими напряжениями питаются схемы автогенераторов, выполненных на транзисторах Q209, Q210 (Q211, Q212). На первичных обмотках 2-5 трансформаторов РТ201 и РТ202 соответственно появляется импульсное напряжение, частота которых определяется емкостью конденсаторов С213, С214, индуктивностью обмоток 2-5 трансформаторов РТ201, РТ202, а также уровнем питающего напряжения. При регулировке яркости меняется напряжение на выходах конверторов и, как следствие, частота генераторов. Амплитуда выходных импульсов инвертора определяется напряжением питания и состоянием нагрузки.

Автогенераторы выполнены по полумостовой схеме, которая обеспечивает защиту от больших токов в нагрузке и обрыве во вторичной цепи (отключении ламп, обрыве конденсаторов С215-С218). Основа схемы защиты находится в контроллере U201. Кроме того, в схему защиты входят элементы D203, R220, R222 (D204, R221, R223), а также цепь обратной связи D205 D207 R240 C221 (D206 D208 R241 C222). При повышении напряжения на выходе конвертора стабилитрон D203 (D204) пробивается и напряжение с делителя R220, R222 (R221, R223) поступает на вход схемы защиты от перегрузки контроллера U201 (выв. 6 и 11), повышая порог срабатывания защиты на время запуска ламп. Схемы обратной связи выпрямляют напряжение на выходе ламп и оно поступает на прямые входы усилителей ошибки контроллера (выв. 3, 13), где оно сравнивается с напряжением регулировки яркости. В результате изменяется частота импульсов ШИМ и яркость свечения ламп поддерживается на постоянном уровне. Если это напряжение превысит 1,6 В, то запустится схема защиты от короткого замыкания, которая сработает за время заряда конденсатора С207 (около 1 с). Если короткое замыкание длится меньше этого времени, то инвертор продолжит нормальную работу.

Читайте также:  Реактивное сопротивление падение напряжения

Неисправности инвертора фирмы SAMPO и способы их устранения

Инвертор не включается, лампы не светятся

Проверяют наличие напряжений +12 В и активное состояние сигнала ON/OFF. При отсутствии +12 В, проверяют его наличие на главной плате, а также исправность транзисторов Q201, Q202, Q205, Q207, Q206, Q208) и Q203, Q204. При отсутствии напряжения включения инвертора ONN/OFF, его подают от внешнего источника: +3…5В через резистор 1 кОм на базу транзистора Q201. Если при этом лампы включатся, то неисправность связана с формированием напряжения включения инвертора на главной плате. В противном случае проверяют напряжение на выв. 7 и 10 U201. Оно должно быть равно 3,8В. Если напряжение на этих выводах равно 12В, то неисправен контроллер U201 и его необходимо заменить. Проверяют опорное напряжение на выв. 16 U201 (2,5 В). Если оно равно нулю, проверяют конденсаторы С206, C205 и, если они исправны, заменяют контроллер U201.

Проверяют наличие генерации на выв. 1 (пилообразное напряжение размахом 1 В) и, в случае его отсутствия, конденсатор С208 и резистор R204.

Лампы загораются, но тут же гаснут (в течение промежутка времени менее 1 с)

Проверяют исправность стабилитронов D201, D202 и транзисторов Q209, Q210 (Q211, Q212). При этом неисправна может быть одна из пар транзисторов. Проверяют схему защиты от перегрузки и исправность стабилитронов D203, D204, а также номиналы резисторов R220, R222 (R221, R223) и конденсаторы С205, С206. Проверяют напряжение на выв. 6 (11) микросхемы контроллера (2,3 В). Если оно занижено или равно нулю, проверяют элементы С205, R222 (C206, R223). При отсутствии сигналов ШИМ на выв. 7 и 10 микросхемы U201 измеряют напряжение на выв. 3 (14). Оно должно быть на 0,1…0,2В больше, чем на выв. 4 (13), либо одинаковым. Если это условие не выполняется, проверяют элементы D206, D208, R241. При проведении указанных выше измерений лучше пользоваться осциллографом. Отключение инвертора может быть связано с обрывом или механическим повреждением одной из ламп. Для проверки этого предположения (чтобы не разбирать узел ламп) отключают напряжение +12В одного из каналов. Если при этом экран монитора начинает светиться, то неисправен отключенный канал. Проверяют также исправность трансформаторов РТ201, РТ202 и конденсаторов С215-С218.

Лампы самопроизвольно отключаются через некоторое время (от единиц секунд до минут)

Как и в предыдущих случаях, проверяют элементы схемы защиты: конденсаторы С205, С206, резисторы R222, R223, а также уровень напряжения на выв. 6 и 11 микросхемы U201. В большинстве случаев причина дефекта вызвана неисправностью конденсатора С207 (определяющем время срабатывания защиты) или контроллера U201. Измеряют напряжение на дросселях L201, L202. Если напряжение в течение рабочего цикла стабильно повышается, проверяют транзисторы Q209, Q210 (Q211, Q212) конденсаторы С213, С214 и стабилитроны D203, D204.

Экран периодически мигает и яркость подсветки экрана нестабильна

Проверяют исправность схемы обратной связи и работу усилителя ошибки контроллера U201. Измеряют напряжение на выв. 3, 4, 12, 13 микросхемы. Если напряжение на этих выводах ниже 0,7В, а на выв. 16 ниже 2,5В, то заменяют контроллер. Проверяют исправность элементов в цепи обратной связи: диоды D205, D207 и D206, D208. Подключают нагрузочные резисторы номиналом 120кОм к разъемам CON201-CON204, проверяют уровень и стабильность напряжений на выв. 14 (13), 3 (4), 6 (11). Если при подключенных нагрузочных резисторах инвертор работает стабильно, заменяют лампы подсветки.

Источник



Пример диагностики и выявления неисправностей инвертора источника питания монитора.

Пример диагностики и выявления неисправностей инвертора источника питания монитора.

Вашему вниманию предлагается комбинированная плата источников питания монитора LG FLATRON L1953S. На ней собраны схемы блока питания монитора и инвертор, формирующий высоковольтное напряжение для ламп задней подсветки. Выходными напряжениями для блока питания являются шины +5В и +12В, которые в дальнейшем подаются на на основную плату управления монитором и высоковольтный источник для ламп задней подсветки — инвертор. Структурная схема источников питания монитора приведена на рис. 1.


Рис. 1.

Флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL) являются очень ярким источником белого света и потребляют приемлемо небольшую мощность. Питание и начальный пуск ламп обеспечивается специальными схемами преобразователей напряжения — инверторами. Получение этих высоковольтных импульсных напряжений осуществляется из низковольтного напряжения постоянного тока.
В данном мониторе для создания светового потока задней подсветки используется четыре CCFL лампы. Схемотехника силовой части источника выполнена по классической мостовой топологии. Питается данный инвертор, напряжением +12V. Напряжение +5V, необходимое для питания управляющей микросхемы, формируется стабилизатором параметрического типа на дискретных элементах. Управление инвертором обеспечивается тремя сигналами, формируемыми на основной управляющей плате монитора. Этими сигналами являются: M/S, DIM и ON.
Сигнал ON является сигналом запуска и выключения инвертора Установка сигнала в высокий уровень приводит к включению инвертора, открыванию транзисторов Q301/Q302 и появлению сигнала высокого уровня на конт.3 (ENA),а также к подаче питающего напряжения 5В на конт.5 (VDDA);
Сигнал DIM обеспечивает регулировку яркости ламп задней подсветки. Этот, сигнал представляет собой импульсный сигнал с изменяющейся длительностью импульсов (ШИМ-сигнал). Длительность импульсов этого сигнала изменяется при регулировке яркости изображения.
Сигнал M/S также обеспечивает регулировку яркости ламп. Данная регулировка является подстроечной, с помощью которой обеспечивается согласование параметров блока задней подсветки и LCD-панели. Эта регулировка доступна только через фирменную сервисную утилиту и выполняется, например, при замене LCD-панели.
Управление работой инвертора, стабилизация яркости ламп и защита от аварийных режимов работы обеспечивается микросхемой ШИМ-регулятора OZL68GN. Эта микросхема формирует импульсные сигналы для управления ключевыми транзисторами, создающими импульсный ток в первичной обмотке трансформатора. В качестве силовых транзисторов применяяются транзисторные сбороки типа AP4511GD.
ШИМ-регулятор OZL68GN
Микросхема OZL68GN разработана фирмой O2Micro, и имеет следующие особенности:
— работает в широком диапазоне входных питающих напряжений;
— имеет встроенную интеллектуальную схему управления «поджигом» и управления нормальной работой ламп CCFL;
— обладает высоким значением КПД;
— имеет встроенную burst-схему управления, позволяющую обеспечить широкий диапазон регулировки яркости;
— имеет встроенную защиту от обрыва в цепи ламп и защиту от превышения напряжения на лампах;
— позволяет обеспечить управление несколькими лампами;
— разработана для функционирования на постоянной частоте, что позволяет снижать явление интерференции с LCD-матрицей;
— имеет малое потребление мощности в режиме ожидания.
Описание наиболее важных контактов OZL68GN приводится в таблице 1.
Таблица 1. Назначение контактов контроллера OZL68GN

Читайте также:  Регулятор напряжения 12 вольт для генератора своими руками

К типовым неисправностям инвертора задней подсветки монитора LG FLATRON L1953S можно отнести несколько наиболее проблемных участков.

1. Отказ микросхемы OZL68GN. Проявляется неисправность в полном отсутствии свечения ламп. Исправность микросхемы проверяется контролем сигналов на контактах СТ, REF, VDA, а также выходных импульсов на контактах управления силовыми ключами, PDR и NDR.
2. Выход из строя параметрического стабилизатора, состоящего из транзистора Q301 и стабилитрона ZD301 (на 5.1В). Неисправность, также как и в первом случае, проявляется в отсутствии свечения ламп, отсутствии напряжения +5В на управляющей микросхеме и предварительном усилителе.
3. Отказ микросхем силовых ключей. Признаком неисправности микросхем является сильный разогрев их корпусов, возможно их разрушение. Проверка микросхем силовых ключей осуществляется путем измерения сопротивлений переходов сток-исток-затвор внутренних транзисторов.
4. Выход из строя силовых импульсных трансформаторов. Признаком возможной неисправности будут являться: отключение инвертора и с срабатывание защиты по входу OVP управляющей микросхемы. Проверку предполагаемых вышедших из строя трансформаторов лучше проводит методом замены на заведомо исправный. Наиболее вероятная причина выхода из строя трансформаторов это обрыв вторичных обмоток, поэтому предварительно перед заменой трансформатора необходимо прозвонить вторичные обмотки на наличие сопротивления в них. Короткое замыкание в обмотках можно выявить, применяя стандартные методики проверки импульсных трансформаторов, основанные на явлении резонанса.
Все вышеперечисленные неисправности как мы видим приводят к тому, что при наличии любой из них инвертор будет находится в нерабочем состоянии или будет заблокирована его работа. Диагностика и выявление неисправности осуществляется простой «прозвонкой» необходимого элемента или его заменой. После ремонта инвертора как правило необходимо убедиться в правильной его работе, т. е. проверить все возможные режимы его работы, и при возможности не задействовать другие схемы монитора. Для этого можно выполнить функциональную проверку источника. Последовательность действий следующая. От лабораторного источника питания, на разъем Р201 к конт. 1,2 необходимо подать постоянное напряжение номиналом от 12.8В до 14 В. Величина входного тока не должна превышать значения 1.5А. Если входной ток больше этого значения, то можно говорить о возможном пробое силовых транзисторов на плате. Для контроля входного тока можно использовать амперметр. Запуск источника осуществляется потенциал +3.3В который должен быть подан на конт.9 разъема Р201 (сигнал ON). Это напряжение можно сформировать вторым лабораторным источником питания. В качестве нагрузки для инвертора, вместо четырех ламп к разъемам можно подсоединить резисторы номиналом около 90 кОм. При подаче питающего напряжения на инвертор через них должен протекать ток, величиной от 1.5мА до 7.5мА, измерение которого можно произвести последовательно включенным амперметром. Так как ламп четыре, то измерение необходимо произвести для каждого канала. При запуске инвертора также можно проконтролировать вольтметром уровень выходных напряжений и форму синусоидального сигнала с помощью осциллографа. При работе осциллографом в этом случае необходимо использовать делитель напряжения, а предел измерений вольтметра необходимо выставить на максимальное значение.
Возможности регулировки выходного тока проверятся путем изменения напряжения сигнала DIM, для этого необходимо использовать еще один лабораторный источник питания. С выхода этого источника на конт.10 разъема Р201 подается напряжение в диапазоне от 0В до 5 В. Пропорционально изменению этого входного напряжения, должен изменяться и выходной ток инвертора. Частотомером или осциллографом также необходимо проконтролировать частоту импульсного напряжения в трансформаторах.

Источник