Джерела живлення і інвертори заднього підсвічування - це те, що викликає підвищений інтерес у фахівців по ремонту LCD-моніторів. І це цілком зрозуміло, адже дані модулі дають найбільший відсоток відмов. Схемотехніка цих модулів не є надто вже складним - досвідчений фахівець цілком може розібратися в ній і без принципової схеми, а вже при наявності опису на елементну базу і поготів. Проте, принципова схема на ремонтується вузол ще нікому і ніколи не заважала. Таким чином, схема на блок живлення і інвертор є найціннішою частиною сервісних посібників. Але багато виробників, і серед них Samsung, в своїх інструкціях по діагностиці та ремонту моніторів вкрай рідко призводять цю, найбільш затребувану інформацію, що в значній мірі ускладнює життя неавторизованих сервісів. Сподіваємося, що представлений тут результат вивчення інвертора монітора Samsung SyncMaster 943N, допоможе вам у вашій роботі.
Як і в більшості сучасних моніторів, в Samsung SyncMaster 943N прийнята концепція, згідно з якою в моніторі є дві друковані плати: плата скалера / мікропроцесора і комбінована плата джерел живлення, на якій розміщений джерело живлення дисплея (Power Supply) і інвертор заднього підсвічування (Back Light Inverter).
В даному огляді ми розглядаємо таку, досить відому, комбіновану плату інвертора і блоку живлення для моніторів сімейства SyncMaster 943N,
Хоча монітори цієї моделі можуть оснащуватися та іншими типами комбінованої плати. Плата PWI1904SJ (вона ще отримала назву McKinley 17 "/ 19" Normal) зазнала кілька модифікацій (ревізій). Ми ж розглянемо плату версії 1.1 (Rev.1.1). Слід зазначити, що номер цієї Плате по каталогу Samsung - BN44-00123L.
Отже, як уже говорилося, плата складається з двох, практично незалежних, частин. Дамо коротку характеристику кожної з них.
Джерело живлення
Блок живлення забезпечує формування двох вихідних напруг постійного струму: +15 В і +5 В. Джерело живлення являє собою класичний однотактний імпульсний перетворювач обратноходового типу. В якості основного елемента цього джерела можна виділити ШІМ-контролер з вбудованим силовим ключем - мікросхему DM0456R. Саме ця мікросхема і визначає схемотехнику всього джерела, до речі сказати, дуже просту (якщо не вжити слово примітивну).
Інвертор заднього підсвічування
Інвертор забезпечує формування високочастотного змінного напруги 650В на чотирьох лампах заднього підсвічування. Величина струму ламп знаходиться на рівні 7.5 мА. У инверторе використовується досить передовий варіант схемотехніки - резонансний перетворювач. Інвертор підтримує всі основні варіанти захисту (захист від перевищення напруги, захист від обриву ламп), управління інвертором забезпечує контролер FAN7314 (див. Попередню статтю). Як напруги живлення інвертора використовується напруга +15 В.
Принципова схема плати
PWI1904SJ (М) Rev.1.1 представлена далі. Основні електричні характеристики плати (вхідні та вихідні напруги, потужність струму) вказані на самій платі. А ми переходимо до детального опису основних елементів представленої схеми.
Джерело живлення
Джерело живлення, будучи імпульсним, складається з стандартного набору вузлів, кожен з яких виконує відповідну функцію. Ми не будемо давати детальний опис кожного вузла, адже, як уже говорилося вище, джерело живлення побудований за класичною схемою, а ми не ставимо за мету даного огляду вивчення основ імпульсних перетворювачів. Зупинимося на тому, що можна порівняти основні вузли джерела живлення і електронні елементи представленої схеми.
вхідні ланцюги
Вхідним роз'ємом, на який подається змінна напруга мережі, є роз'єм IN101. Захист від перевищення вхідного струму забезпечується запобіжником F101 (3.15 Ампер).
Вхідний мережевий фільтр утворений наступними елементами: конденсаторами Cx101, Сх102, Cx01, Сх02, резисторами R101, R102, R103, дроселем L101, термістором ТН101.
Випрямлення напруги забезпечується інтегральним доданими мостом DB101, а згладжування електролітичним конденсатором с101.
імпульсний перетворювач
Основним елементом перетворювача є ШІМ-контролер з вбудованим силовим ключем - інтегральна 5-контактна мікросхема на радіаторі, що має позиційне позначення U101. В даній схемі використовується дуже популярна останнім часом мікросхема - DM0465R. Обговорювати цей контролер ми не будемо, так як знайти його опис не складає труднощів.
Пускова ланцюг ШІМ-контролера DM0465R утворена резисторами R104, R106, R106 опором по 24 кОм кожний.
Ланцюг живлення ШІМ-контролера DM0465R в сталому режимі утворена резистором R108, діодом D102, конденсаторами С104 і С105. Джерелом енергії для харчування ШІМ-контролера в робочому режимі, є обмотка імпульсного трансформатора TF101 (конт.1-конт.2). Обмеження напруги живлення здійснюється стабілітроном ZD101.
Снаббер, що забезпечує придушення резонансних викидів напруги в первинній обмотці імпульсного трансформатора TF101 при перемиканні силового транзистора, складається з діода D101, резистора R107 і конденсатора С102.
Сигнал зворотного зв'язку, що дозволяє стабілізувати вихідну напругу джерела живлення, подається на конт.4 ШІМ-контролера DM0465R. Величина сигналу зворотного зв'язку на конт.4 управляється Оптрон РС101.
вторинні випрямлячі
Вторинні випрямлячі виконані по однополупериодной схемою.
Випрямні діоди кожного каналу складаються з пари паралельно включених діодів. Це дозволяє збільшити струмовий навантаження каналів.
Згладжування випрямлених імпульсів в каналі +15 В забезпечується конденсатором С209 і конденсаторами С206, С207, С31, які ми віднесли до схеми інвертора.
Згладжування імпульсів в каналі +5 В забезпечується конденсаторами С201, С202, С203, а також дроселем L202.
Сигнал зворотного зв'язку для забезпечення стабілізації вихідних напруг формується з напруги каналу + 5В за допомогою дільника R205 / R20S. Отримане цим дільником напруга, управляє мікросхемою U201 типу TL431 (керований регулятор). Ця мікросхема, в свою чергу, управляє струмом через світлодіод оптрона РС101, що в підсумку, змінює величину сигналу зворотного зв'язку на конт.4 ШІМ-контролера DM0465R.
Інвертор заднього підсвічування
Навантаженням інвертора заднього підсвічування є чотири лампи CCFL , Підключені до чотирьох роз'ємів: CN1, CN2, CN3, CN4. Високовольтним трансформатором є Т1 з двома первинними і двома вторинними підвищують обмотками.
Інвертор виконаний по резонансній схемі. Резонансний контур утворений первинними обмотками трансформатора Т1 і двома паралельними SMD-конденсаторами: С32 і СЗЗ. Таким чином, резонансний контур є послідовним.
Годує напругою інвертора є +15 В, яке подається на інвертор через запобіжник F201 (3 Ампер). Ця напруга використовується і для живлення керуючої мікросхеми, і для харчування силового каскаду резонансна контуру.
Коливання в резонансному каскаді забезпечуються синхронним перемиканням двох силових транзисторів в інтегральному виконанні (транзисторна збірка типу STU407DH ). Транзистори є польовими: один з них Р-канальний (верхній ключ), а інший N-канал'ний (нижній ключ). Управління транзисторами здійснює контролер заднього підсвічування FAN7314.
Так як контролер призначений для керування мостовим перетворювачем, а в даній схемі використовується всього два транзистора, а не чотири, то два виходи (OUTC і OUTD) мікросхеми не використовуються (конт.14 і конт.15). Протифазні імпульси формуються на висновках OUTA і OUTB (конт.18 і конт.19). Імпульси йдуть з частотою в декілька десятків кГц (але послідовність імпульсів переривається, утворюючи, так звані, «пачки» - див. Нижче про регулювання яскравості). Ця частота задається конденсаторами С5, С24, С25. Залежно від модифікації плати, конденсатори С24 і С25 можуть включатися в різних комбінаціях. Для цих цілей передбачені перемички. Крім того, частота внутрішнього генератора задається ще і номіналом резистора R5.
Зворотній зв'язок по току Для стабілізації струму ламп, тобто для стабілізації їх яскравості, в інверторах застосовується негативний зворотний зв'язок по току. Для забезпечення зворотного зв'язку за струмом, послідовно з лампами включається струмового датчик - резистор, опором від декількох сотень Ом до 1 кОм. Ці резистори, традиційно, є прецизійними (з допуском на відхилення номіналу в 1%). З резистора зворотного зв'язку знімається напруга, величина якого прямопропорпіонально величиною струму, що протікає через лампи, а, значить, пропорційно яскравості лампи.
У представленій схемі такими струмовими датчиками є R16, R17, R18, R19, номіналом по 1 кОм. Сигнали, що знімаються з усіх чотирьох датчиків, зводяться в одну точку, в якій і утворюється результуюча напруга зворотного зв'язку. Підсумовування сигналів струмових датчиків здійснюється за допомогою розв'язують діодів діодних зборок D6, D7, D8, D9. Результуюча напруга зворотного зв'язку подається на конт.9 контролера FAN7314 через ланцюг узгоджувальних резисторів R15, R9, R8.
До сигналу зворотного зв'язку ще додається сигнал A-DIM, який є аналоговим сигналом регулювання яскравості. Сигнал A-DIM формується мікропроцесором монітора і змінює свою величину при користувальницької регулюванню яскравості. Сигнал є напруга постійного струму, збільшення сигналу А-DIM призводить до збільшення напруги зворотного зв'язку, і, як наслідок, до зменшення струму ламп. І навпаки.
Захист від перевищення напруги
Захист від перевищення напруги на лампах забезпечується сигналом зворотного зв'язку по напрузі. До «гарячого» контакту кожного роз'єму ламп підключений ємнісний дільник напруги (С8 / С29, С7 / С15, С9 / С30, С10 / С14). У середній точці кожного дільника формується змінна синусоїдальна напруга, пропорційна напрузі на лампах. Далі все чотири напруги випрямляються і підсумовуються за допомогою діодів, діодних зборок D3 і D4. Результуюча напруга прикладається до конт.2 (OLR) контролера FAN7314. Згладжування підсумовує напруги забезпечується конденсатором С16. За рахунок діодів D3 і D4 на контакті OLR встановлюється напруга, що є максимальним з чотирьох сигналів зворотного зв'язку по напрузі. Іншими словами, перевищення напруга на будь-який з чотирьох ламп призводить до спрацьовування даного захисту.
Захист від обриву ламп
Обрив ланцюга лампи є найнебезпечнішою ситуацією для інвертора. Це стає причиною виходу з ладу силових ключів інвертора, тому що інвертор, який є імпульсним перетворювачем, починає працювати в режимі холостого ходу без навантаження. Обрив ламп в даній схемі, як втім, і в більшості інших, визначається по відсутності напруги на резисторах токового датчика лампи (R16 ... R19).
При протіканні струму через лампи, на резисторах R16 ... R19, формується напруга, яке згладжується конденсаторами С17, C16, C19, С20. В результаті, на цих конденсаторах встановлюється напруга, що забезпечує замикання діодів діодних зборок D10 і D11. Закрите стан всіх цих чотирьох діодів забезпечує відкритий стан транзистора Q1, тому що база цього транзистора зміщена на величину опорного напруги VREF, що виробляється контролером FAN7314.
Якщо обривається хоча б одна лампа, то тут же відкривається один з чотирьох діодів збірок D10 і D11, тому що на стороні катода відповідного діода пропадає замикає напруга. Це, в свою чергу, призводить до закривання транзистора Q1 і блокування контролера FAN7314.
регулювання яскравості
В даному инверторе примі няется метод регулювання яскравості Burst Dimming (метод переривчастої регулювання), що передбачає, що струм ламп являє собою «пачки» високочастотного змінного струму (рис.2). «Пачка» відповідає включеному станом лампи, а між пачках, відповідно, лампа вимикається. Ширина цих пачок, тобто співвідношення включеного і вимкненого стану ламп, визначає яскравість заднейподсветкі. При збільшенні яскравості, ширина «пачок» збільшується, а при максимальному рівні яскравості, ток в лампах стає, фактично, безперервним.
Регулювання яскравості в даній схемі здійснюється двома сигналами: A-DIM і B-DIM, які формувались мікропроцесором монітора.
Сигнал B-DIM подається на вхід інвертора через конт.1 роз'єму CN201. Сигнал В-DIM є низькочастотні імпульси, що випливають із частотою приблизно 200 Гц. При регулюванні яскравості, ширина цих імпульсів змінюється. Саме ширина цих імпульсів визначає ширину «пачок» змінного струму в лампах.
Сигнал A-DIM подається на вхід інвертора через конт.7 роз'єму CN201, і являє собою напругу постійного струму. Цей сигнал подмешивается до сигналу зворотного зв'язку, що подається на конт.9 мікросхеми FAN7314. При регулюванні яскравості, сигнал A-DIM, практично, не змінюється. Значне стрибкоподібне зміна рівня сигналу A-DIM відбувається при зміні кольорової палітри через меню Magic Bright, і тільки при виборі деяких установок цього меню.
несправності інвертора
Для інверторів сімейства PWI1904SJ (M) характерні дві несправності:
- вихід з ладу транзисторної збірки STU407DH ;
- вихід з ладу трансформатора Т1.
Відмови інших елементів схеми є вкрай малоймовірними, тому говорити про них не має сенсу, а ось обговорити найбільш ймовірні відмови необхідно.
Транзисторна збірка Збірка STU407DH є пару польових транзисторів різної провідності: N-канальний і Р-канальний. Внутрішня архітектура збірки і її зовнішній вигляд представлені на рис.3.
Основні електричні характеристики транзисторів збірки наступні:
- напруга стік-витік: 40У;
- напруга затвор-витік: 20У;
- струм стоку (для Р-канального): -12А;
- струм стоку (для N-канального): 16А;
- струм стоку імпульсний: 50А;
- прямий струм демпферного діода (для Р-канального транзистора): -6А;
- прямий струм демпферного діода (для N-канального транзистора): 8А;
Несправність збірки полягає в пробої одного або двох транзисторів збірки. Діагностика збірки, природно, проводиться тестером (омметром), і полягає в почергової перевірці двох польових транзисторів (як перевіряти польові транзистори ми тут поширюватися не будемо). Слід також зазначити, що аналоги цієї транзисторної збірки не відомі, тому при відмові STU407DH доведеться купувати саме її.
трансформатор
Тип використовуваного в даному инверторе трансформатора - TMS92515CT .
Типова несправність даного трансформатора полягає в обриві (або в «підгоряння», тобто в збільшенні активного опору) однієї з двох вторинних високовольтних обмоток.
Параметри цих вторинних обмоток справного трансформатора наступні:
- активний опір 1120 ... 1130 Ом;
- індуктивність: 1.93 ... 1.95 Гн.
Виходячи з представлених даних. Можна сказати, що діагностика трансформатора - справа досить посереднє, здійсненне за допомогою найпростішого тестера. Достатньо лише виміряти опір вторинних високовольтних обмоток. Але хотілося б відзначити, що значення опору обмотки може бути і іншим, тому при перевірці трансформатора краще порівняти опір його двох високовольтних обмоток. Якщо опору однакові, то трансформатор справний. А якщо опору розрізняються на 100 Ом і більше, то можна говорити про несправності трансформатора, причому несправною обмоткою слід вважати ту, у якій опір більше.
Що ж робити, якщо одна з обмоток в обриві, або її опір збільшилася?
Перше рішення. Найпростішим рішенням є заміна трансформатора. Його придбання в даний момент часу не повинно скласти особливих труднощів. На ринку широко представлені «сумісні» трансформатори з аналогічними характеристиками. Однак, слід мати на увазі, що при покупці «сумісного» трансформатора цілком можна зіткнутися з ситуацією, коли при заміненому трансформаторі інвертор не працює зовсім, або через деякий час спрацьовує зашита.
Друге рішення. Іншим рішенням проблеми несправного трансформатора є переробка схеми інвертора на роботу з двома лампами.
Для цього доведеться виконати наступне:
- видалити несправну високовольтну обмотку;
- заблокувати захист від обриву ламп;
- випаять резистор R31.
Несправну обмотку доведеться повністю видалити (рис.4). Відключення навантаження з несправною обмотки (тобто двох ламп), результату не дає, і при роботі на холостому ходу (при заблокованій захисту) трансформатор дуже сильно нагрівається. Захист від обриву ламп, як вказувалося раніше, організована за допомогою двох діодних зборок: D10 і D11. Тому блокування захисту передбачає випоювання одного діодним збирання, відповідної тому «плечу» інвертора, в якому була видалена високовольтна обмотка. Далі для надійності запуску інвертора, видаляємо зі схеми резистор R31.
Після цього схему можна запускати, і до залишилася обмотці потрібно підключити дві лампи. Для забезпечення рівномірності засвічення екрану, бажано зробити так, щоб до залишилася обмотці була підключена одна верхня лампа і одна нижня. Довжина з'єднувальних проводів ламп в моніторах з інвертором PWI1904SJ (M), дозволяє виконати таку комутацію без проблем.
Що ж робити, якщо одна з обмоток в обриві, або її опір збільшилася?