Ремонт блока питания монитора
Большинство ИБП построены на базе специализированных микросхем, например в ЖК мониторе Acer AL1716 используется как раз такая микросборка типа TOP245Y. Пример принципиальной схеме на ней вы можете видеть ниже:
В TOP245Y имеется ШИМ – контроллер и мощный полевой транзистор, который переключается с большой частотой от десятков до сотен килогерц.
Принцип работы импульсного блока питания монитора состоит в следующем:
В практическом примере ниже разберем и восстановим работоспособность сгоревшего блок питания монитора Samsung SyncMaster 940 sw. Неисправность источника питания монитора очень часто проявляется в виде моргания ЖК дисплея, индикатора питания или в самых радикальных случаях монитор вообще перестает включаться.
Перед тем, как приступить к разборке Samsung, сначала рекомендую проверить надежность соединений кабелей в разъемах и только тогда переходить к активной фазе боевых действий. В роли тяжелой артиллерии будем использовать крестовую и плоскую отвертку. Скальпель или небольшой нож, а главное прямые руки.
Процесс разборки и ремонта практически любого монитора начинается с отвинчивания винтов подставки – обычно это 3 небольших винта под крестовую отвертку. Кроме того на некоторых мониторах присутствуют заглушки на защелках, поэтому нужно их нащупать и нажать на них чаще всего внутрь. При разборке модели Samsung SyncMaster 940 sw подставку необходимо двигать вниз по направлению стрелки на корпусе. Затем отвинчиваем еще три винта, держащих заднюю крышку монитора.
Теперь переворачиваем монитор и скальпелем проводим по боковому шву корпуса, тем самым отводя защелки внутрь. Затем отключаем кабель, следующий к кнопкам на передней панели и вытаскиваем матрицу с тыловой части корпуса. При этом опять нужно отвести защелки, но теперь наружу. Ориентировочное расположение защелок показано на правой фотографии выше.
Переворачиваем монитор, укладываем его дисплеем на полотенце или поролон. На задней части экрана привинчен блок питания и сигнальная плата. Аккуратно отключаем шлейф матрицы и отсоединяем контакты ламп подсветки.
Отвинчиваем металлический кожух источника питания и перемещаем ее вниз. Под крышкой наблюдаем две платы – сгоревший блок питания и сигнальный модуль обработки видеосигнала. Развинчиваем винты платы блока питания и слегка приподнимаем ее. Видим большую цилиндрическую емкость – на контактах конденсатора может находиться опасное напряжение, поэтому соблюдайте технику безопасности при ремонте мониторов. Большинство ремонтников просто замыкают контакты отверткой – при этом образуется сильная искра, которая может спровоцировать опасное глазное заболевание — отслойку сетчатки глаза. Более правильно – разряжать емкость постепенно, подключив параллельно ее выводов сопротивление номиналом не менее 10 кОм.
Обезопасив плату блока питания, осуществляем ее осмотр с особым пристрастием на предмет сгоревших компонентов и микротрещин в плате и пайке. На фотографии выше хорошо видны вспученные оксидные конденсаторы емкостью 1000 мкф на выходе формирователя напряжений БП. Это говорит об их вероятном перегреве и резкой потери уровня емкости. Таким образом по шине питания +5 В и возможно другим выводам имеется нестабильное напряжение, а значит контроллер монитора не способен нормально работать и тот отключается или вообще не включается.
Меняем вздувшиеся конденсаторы на аналогичные или большей емкости. Вообще для профилактики можно заменить все электролитические конденсаторы. Обязательно проверьте качество пайки и остальных компонентов, особенно крупных – со временем в них могут образоваться микротрещины или отслоения дорожек от ПП.
Как разобрать монитор Samsung можно более подробно почитать здесь.
Про разборку монитора ничего говорить не буду, т.к она стандартна, да и к тому же в видео инструкции выше все показано очень подробно.
Добравшись до платы блока питания, увидел два вздутых электролитических конденсатора по линии питания 5 вольт, каждый номиналом в 1000 мкф. Очевидно что причина в них, но решил проверить мультиметром и увидел положенные 5 вольт, в чем же дело, почему монитор по прежнему не включается, если напряжение в норме?
Подключив щуп осциллографа увидел заметные пульсации. Заменив вздутые емкости, осциллограф показал идеально ровную линию, что говорит о чистых пяти вольтах без пульсаций. Как следовало ожидать монитор сразу же заработал.
Чтоб добраться до БП, устройство придется разобрать, как это сделать нормально рассказано в виде инструкции ниже:
Как только добрался до платы БП, увидел три вздутых емкости. Это конденсаторы номиналами 1000/25в, 1000/16в и 680/25в. До их замены, замерял напряжение на входе из БП, оно ровнялось 8,5 вместо 12в, и 1,1 вместо 5вольт. Заменив их, напряжения на выходе стабилизировались, и составило 14, но без нагрузки это вполне нормально.
После сборки монитор заработал
Проблемы и дефекты блоков питания могут быть абсолютно разные — от полной их не работоспособности до постоянных или временных сбоев. Как только вы приступите к ремонту блока питания убедитесь, что все контакты и радиокомпоненты визуально в порядке, силовые шнуры не повреждены и не оплавлены, предохранитель и выключатель полностью исправен, короткие зам ыкания отсутствуют. Конечно, блоки питания современной аппаратуры хоть и имеют общие принципы работы, но схемотехнически отличаются.
Схемотехника источников постоянных напряжений ЖК мониторов на примере Sony SDM-X72
Для работы современного ЖК монитора требуется сразу несколько питающих напряжений — 1,5, 1,8, 2,5, 3,3, 5, 12 В и др. При всем этом, основным блоком питания вырабатывается одно (как правило, 12 В) или два напряжения (как правило, 12 и 5 В). Для получения остальных номиналов в составе монитора имеется специальный узел — источник постоянных напряжений. Как правило, его элементы размещаются на главной плате (иначе, плате графического контроллера — скалера). Значение этого узла схемы монитора трудно переоценить, так как от его исправности напрямую зависит работоспособность монитора. Поэтому практически при всех неисправностях ЖК мониторов начинать диагностику необходимо именно с этого узла.
Напряжения 1,5, 1,8, 2,5 и 3,3 В используются для питания микросхем скалера, трансмиттера, ресиверов интерфейсов DVI, TMDS и LVDS, микросхем оперативной памяти. Применение низковольтных напряжений для питания этих каскадов и микросхем обусловлено тем, что они функционируют на высоких тактовых частотах. Поэтому снижением величины питающего напряжения высокочастотных микросхем разработчики пытаются уменьшить рассеиваемую на них мощность, повысить их надежность и решить проблему отвода тепла. В некоторых мониторах, особенно в моделях 2006-2009 гг, напряжение 3,3 В используется и для питания управляющего микроконтроллера несмотря на то, что его тактовая частота является относительно низкой. Сейчас еще достаточно часто можно видеть, что в качестве микроконтроллера в ЖК мониторах производители используют "устаревшие" или "медленные", но более дешевые микроконтроллеры с напряжением питания 5 В.
Кроме питания управляющего микроконтроллера, напряжение 5 В часто используется для питания элементов в составе ЖК панели. Если быть более точным, то в составе панели имеется свой регулятор напряжения, который формирует из 5 В постоянные напряжения разной полярности и номинала, необходимые для работы драйверов строк, столбцов и других узлов. Кроме того, напряжение 5 В традиционно используется для питания светодиодного индикатора на лицевой панели управления монитора.
Напряжение 12 В требуется, в первую очередь, для работы энергоемкого инвертора питания ламп задней подсветки, поэтому напряжение 12 В формируется основным блоком питания монитора.
Для того чтобы получить несколько различных номиналов напряжений из одного или двух постоянных напряжений, используется преобразование постоянного тока в постоянный ток, так называемое DC/DC-преобразование. Оно реализуется с помощью линейных или импульсных стабилизаторов (преобразователей). Линейные преобразователи применяются в слаботочных цепях, а импульсные — в сильноточных, где значение тока может достигать нескольких ампер. Как уже отмечалось, все эти преобразователи логически объединены в узел DC/DC-преобразователя, конструктивно размещенный на плате скалера. Именно поэтому неисправности цепей питания часто приводят к необходимости замены всей этой платы, что, конечно же, экономически необоснованно, т.к. провести диагностику и ремонт DC/DC-преобразователя способен специалист даже с небольшим практическим опытом.
Представить место DC/DC-преобразователей в схемотехнике ЖК монитора помогут блок-схемы на рис. 1 и 2. На рис. 1 предполагается, что основным блоком питания формируется два выходных напряжения: 5 и 12 В. В этом случае низковольтные напряжения получают путем линейного преобразования напряжения 5 В.
Рис. 1. Блок-схема DC/DC-преобразователей на основе линейных стабилизаторов
На рис. 2 предполагается, что основным блоком питания формируется только напряжение 12 В. В этом случае сначала из напряжения 12 В методом импульсного DC/DC-преобразования формируется напряжение 5 В, а из него линейными регуляторами формируются низковольтные напряжения.
Рис. 2. Блок-схема DC/DC-преобразователей на основе импульсного стабилизатора
Естественно, на рис. 1 и 2 представлены только два базовых варианта схемотехники DC/DC-преобразователей, но на практике могут попадаться различные комбинации этих вариантов.
В качестве примера, в котором реализованы оба типа преобразования напряжений, рассмотрим схему DC/DC-преобразователя монитора "Sony SDM-X72". Схемотехнику преобразователя этого монитора можно отнести к варианту, представленному на рис. 2, а его принципиальная электрическая схема приводится на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема DC/DC-преобразователя монитора Sony SDM-X72
Рис. 4. Блок-схема DC/DC-преобразователя монитора Sony SDM-X72
Блок-схема, помогающая разобраться в назначении элементов принципиальной схемы, представлена на рис. 4. DC/DC-преобразователь формирует следующие выходные напряжения:
— напряжение 2,5 В (обозначение на рис. 3 и 4 — +2.5V) для питания цифровой части скалера;
— напряжение 3,3 В (D3.3V) для питания интерфейсной части скалера;
— напряжение 3,3 В (+3.3V_F) для питания микросхем буферной памяти и трансмиттеров LVDS;
— напряжение 3,3 В (AVDD_3.3V) для питания аналоговой части скалера;
— напряжение 5 В(+5V_A) для питания микроконтроллера и схемы управления монитором;
— напряжение 5 В(+5V_B) для питания ЖК панели, аналогового видеопроцессора, интерфейса DVI. Из этого же напряжения формируются и все низковольтные напряжения (2,5 и 3,3 В).
Оба канала 5 В имеют энергоемкую нагрузку, и для формирования этих напряжений используются импульсные регуляторы.
DC/DC-преобразователь управляется двумя дискретными сигналами OFF и PD (имеют два возможных уровня — высокий и низкий), которые формируются микроконтроллером монитора. Этими сигналами разрешается или запрещается формирование выходных напряжений.
Высокий (активный) уровень сигнала OFF блокирует работу микросхемы IC201, запрещая тем самым формирование напряжений +5V_A и +5V_B, а значит, не формируются напряжения 2,5 и 3,3 В. Другими словами, активизация сигнала OFF приводит к полному отключению монитора и его перезапуску. Микроконтроллер активизирует сигнал OFF при возникновении аварийных режимов работы.
Сигнал PD разрешает или запрещает формирование напряжения +5V_B, отключая тем самым практически все элементы монитора, за исключением микроконтроллера, который питается напряжением +5V_A. Фактически сигнал PD является сигналом "горячего" подключения разъема DVI, т.е. при подключении к этому разъему устройства монитор переводится в активное состояние.
Оба импульсных преобразователя напряжений +5V_A и +5V_B построены по схеме понижающего импульсного преобразователя. Ключевыми элементами этих преобразователей являются МОП транзисторы Q205 и Q206, которые переключаются с высокой частотой импульсами, формируемыми двухканальным ШИМ контроллером IC201 (BA9741F). Сглаживание импульсов, полученных на истоках МОП транзисторов, осуществляется за счет дросселей L201 и L202 и конденсаторов C210 и C214. В фазе "накачки", когда транзисторы Q205 и Q206 открыты управляющими импульсами, происходит накопление энергии в дросселях и фильтрующих конденсаторах. В фазе "разряда", когда транзисторы заперты, накопленная энергия через разрядные диоды D201 и D202 поступает в нагрузку (выпрямительные диоды с барьером Шоттки: I = 3 А, U ПР = 750 В, U ОБР = 60 В). В результате формируются постоянные напряжения +5V_A и +5V_B.
Транзисторы Q205 и Q206 управляются микросхемой IC201 через предварительные усилители на транзисторах Q201-Q204, которые образуют собой двухтактные эмиттерные повторители. Этими каскадами создаются двухполярные импульсы на затворах МОП транзисторов, что значительно улучшает их управляемость и снижает динамические потери.
Функциональная схема двухканального ШИМ контроллера BA9741F представлена на рис. 5, а назначение выводов приведено в таблице.
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.
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).
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.
Условное обозначение диода на основе p-n перехода.
После выпрямительных диодов ставятся электролитические конденсаторы, служащие для сглаживания пульсаций напряжения. Далее с помощью полученных напряжений 12 В; 5 В; 3,3 В запитываются все блоки LCD монитора.
По своему назначению инвертор схож с электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА), которые нашли широкое применение в осветительной технике для питания бытовых осветительных люминесцентных ламп. Но, между ЭПРА и инвертором ЖК монитора есть существенные различия.
Инвертор ЖК монитора, как правило, построен на специализированной микросхеме, что расширяет набор функций и повышает надёжность. Так, например, инвертор ламп подсветки ЖК монитора Acer AL1716 построен на базе ШИМ контроллера OZ9910G. Микросхема контроллера смонтирована на печатной плате планарным монтажом.
Микросхема контроллера OZ9910G
Инвертор преобразует постоянное напряжение, значение которого составляет 12 вольт (зависит от схемотехники) в переменное 600-700 вольт и частотой 50 кГц.
Контроллер инвертора способен изменять яркость люминесцентных ламп. Сигналы для изменения яркости ламп поступают от контроллера ЖКИ. К микросхеме-контроллеру подключены полевые транзисторы или их сборки. В данном случае к контроллеру OZ9910G подключены две сборки комплементарных полевых транзисторов AP4501SD (На корпусе микросхемы указано только 4501S).
Сборка полевых транзисторов AP4501SD и её цоколёвка
Также на плате блока питания установлено два высокочастотных трансформатора, служащих для повышения переменного напряжения и подачи его на электроды люминесцентных ламп. Кроме основных элементов, на плате установлены всевозможные радиоэлементы, служащие для защиты от короткого замыкания и неисправности ламп.
Плата инвертора и её элементы
Информацию по ремонту ЖК мониторов можно найти в специализированных журналах по ремонту. Так, например, в журнале “Ремонт и сервис электронной техники” №1 2005 года (стр.35 – 40), подробно рассмотрено устройство и принципиальная схема LCD-монитора “Rover Scan Optima 153”.
Среди неисправностей мониторов довольно часто встречаются такие, которые легко устранить своими руками за несколько минут. Например, уже упомянутый ЖК монитор Acer AL1716 пришёл на стол ремонта по причине нарушения контакта вывода розетки для подключения сетевого шнура. В результате монитор самопроизвольно выключался.
После разборки ЖК монитора было обнаружено, что на месте плохого контакта образовывалась мощная искра, следы которой легко обнаружить на печатной плате блока питания. Мощная искра образовывалась ещё и потому, что в момент контакта заряжается электролитический конденсатор в фильтре выпрямителя. Причина неисправности — деградация пайки.
Деградация пайки, вызвавщая неисправность монитора
Также стоит заметить, что порой причиной неисправности может служить пробой диодов выпрямительного диодного моста.
Изучаем блок питания и инвертор ламп подсветки ЖК-монитора.
Наиболее ремонтопригодным и поэтому интересным в плане изучения, является блок питания ЖК-монитора. Назначение его элементов и схемотехника более конкретны и легче в понимании. По статистике ремонта неисправности блоков питания, особенно импульсных, занимают лидирующие позиции среди всех остальных. Практические знания по принципам построения и работы блоков питания, его элементной базы и схемотехники будут особенно полезны и востребованы в практике ремонта подавляющего большинства электронных устройств и различной радиоаппаратуры.
Блок питания ЖК-монитора состоит из двух функциональных частей (по сути это два преобразователя):
— AC/DC адаптер или по-другому сетевой импульсный блок питания;
— DC/AC инвертор, обеспечивающий питание люминесцентных ламп подсветки.
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 В). Инвертор DC/AC преобразует полученное постоянное напряжение (DC) в переменное (AC) величиной около 600 — 700 В и частотой около 50 кГц, которое подаётся на электроды люминесцентных ламп, встроенных в ЖК-панель.
AC/DC адаптер. Большинство импульсных блоков питания строится на базе специализированных микросхем контроллеров, например, в блоке питания ЖК монитора Acer AL1716 (рис. 1) применена микросхема TOP244Y (в документации на микросхему TOP244Y можно найти типовые примеры принципиальных схем блоков питания, что можно использовать при ремонте блоков питания ЖК мониторов, так как схемы во многом соответствуют типовым, которые указаны в описании микросхемы). На рис. 1 и рис. 2 рассмотрены два примера принципиальных схем импульсных блоков питания на базе микросхем серии TOP242 — 249.
Рис. 1.
В схеме на рис. 2 применены сдвоенные диоды с барьером Шоттки (MBR 20100). Аналогичные диодные сборки (SRF5-04) применены в блоке питания (рис. 3) монитора Acer AL1716 (приведённые принципиальные схемы являются примерами, а реальные схемы импульсных блоков питания могут несколько отличаться).
Микросхема TOP245Y (рис. 3) представляет собой законченный функциональный прибор, в корпусе которого имеется ШИМ-контроллер и мощный полевой транзистор, который переключается с частотой от десятков до сотен килогерц и формирует импульсы в первичной обмотке трансформатора (отсюда пошло и название блок питания — импульсный).
Процесс работы такого импульсного блока питания сводится к следующему:
1) Выпрямление переменного сетевого напряжения 220В.
Выпрямление сетевого напряжения 220В выполняет диодный мост и фильтрующий конденсатор. После выпрямления на конденсаторе формируется напряжение немного больше чем сетевое. На рис. 3 показан диодный мост, а рядом фильтрующий электролитический конденсатор (емкостью 82 мкФ 450 В).
2) Преобразование напряжения и его понижение с помощью трансформатора.
Коммутацию постоянного напряжения 220-240 В с частотой в несколько десятков — сотен килогерц в обмотку высокочастотного импульсного трансформатора выполняет микросхема TOP245Y (рис. 3). Импульсный трансформатор выполняет ту же роль, что и обычный трансформатор, но работает он на более высоких частотах, во много раз больше, чем 50 Гц (поэтому для изготовления его обмоток требуется меньшее число витков, а, следовательно, и меди). В импульсном трансформаторе необходим сердечник из феррита, а не из трансформаторной стали как у трансформаторов на 50 Гц. В результате трансформатор получается очень компактным. Кроме того, импульсные блоки питания очень экономичны и у них высокий КПД.
3) Выпрямление пониженного трансформатором переменного напряжения. Для выпрямления пониженного переменного напряжения используют мощные выпрямительные диоды, в нашем примере (см. рис. 3) использованы 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 часто используются для выпрямления повышенных напряжений (20 — 50 В), что нужно иметь ввиду при замене дефектных диодов.
У диодов Шоттки тоже есть некоторые особенности, которые необходимо учитывать. Эти диоды имеют малую ёмкость перехода и способны быстро переключаться (переходить из открытого состояния в закрытое). Это положительное свойство и используется для работы на высоких частотах. Диоды Шоттки имеют малое падения напряжения около 0,2-0,4 В (против 0,6 — 0,7 В у обычных диодов). Это свойство повышает их КПД. Но есть у диодов Шоттки и негативные свойства, которые ограничивают их более широкое использование в электронной технике — 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 блоков питания. Об этом надо помнить и учитывать при проведении работ по 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 рис. 1 она обозначена как R15- C14). На печатной плате блока питания ЖК монитора Acer AL1716 (рис. 4) также имеются демпфирующие цепи, состоящие из SMD резистора номиналом 10 Ом (R802, R806) и конденсатора (C802, C811), которые защищают диоды Шоттки (D803, D805).
Как правило, диоды Шоттки используются в низковольтных цепях с обратным напряжением, не выше 10 — 18 В, а если требуется получение напряжения в несколько десятков вольт (от 20 до 50В), то применяются диоды на основе p-n перехода. Диоды Шоттки чувствительны к перегреву, в связи с этим их, как правило, для отвода тепла устанавливают на алюминиевый радиатор (отличить диод на основе p-n перехода от диода Шоттки можно по условному графическому обозначению на схеме (рис. 5).
Рис. 5. Условное обозначение диода: а) с барьером Шоттки; б) на основе p-n перехода.
После выпрямительных диодов всегда ставятся электролитические конденсаторы, обеспечивающие сглаживание пульсаций постоянных выходных напряжений (12 В; 5 В; 3,3 В), которые запитывают все блоки LCD-монитора.
Инвертор DC/AC. По своему назначению инвертор схож с электронными пуско-регулирующими аппаратами, применяемыми в осветительной технике для питания бытовых осветительных люминесцентных ламп, но у инверторов ЖК мониторов есть существенные отличия. Инвертор ЖК-монитора, как правило, построен на специализированной микросхеме, которая значительно расширяет набор функций и повышает надёжность схемы (например, инвертор ламп подсветки ЖК-монитора Acer AL1716 построен на базе ШИМ контроллера OZ9910G, который запаян на печатной плате планарным монтажом (см. рис. 6).
Инвертор преобразует постоянное напряжение (значение которого обычно составляет 12 В — это зависит от варианта схемотехники инвертора) в переменное 600-700 В частотой 50 кГц. Контроллер инвертора может управлять яркостью люминесцентных ламп. Сигналы изменения яркости ламп поступают от контроллера ЖКИ (специализированный микропроцессор — мониторный скалер). К микросхеме-контроллеру подключены полевые транзисторы или их сборки.
На рис. 5 показана плата инвертора, на которой к контроллеру OZ9910G подключены две сборки комплементарных полевых транзисторов AP4501SD (сборка полевых транзисторов AP4501SD и её цоколёвка показаны на рис.8, назначение выводов мощной комплементарной пары МДП-транзисторов AO4600 в корпусе SOIC-8 см. в табл. 1).
Таблица 1. Назначение выводов мощной комплементарной пары
МДП-транзисторов AO4600 в корпусе SOIC-8
На плате установлено два высокочастотных трансформатора, служащих для повышения переменного напряжения и подачи его на электроды люминесцентных ламп. Кроме основных элементов, на плате установлены всевозможные радиоэлементы, служащие для защиты от короткого замыкания и неисправности ламп.