Repair of inverter

Repair of invert-er for LCD PANELS

Russian Article

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ ИНВЕРТОРОВ ДЛЯ ЖК ПАНЕЛЕЙ

Для работы жк аанели первостепенное значение имеет истояник света, световой поток которого, ппопускаемый через структуру жидкого кристалла, формирует изображение на экране монитора. Для создания светового потока используются люминесцентные лампы подсветки с холодным катодом (CCFL), которые располагаются на краях монитора (как правило, сверху и снизу) и с помощью матового рассеивающего стекла равномерно засвечивают всю поверхность ЖК матрмцы. «Поджиг» ламп, а также их питание в рабочем режиме обеспечивают инверторы. Инвертор должен обеспечить надежный запуск оамп напряжением свыше 1500 В и их стабильную работу в течение длительного времени при рабочих напряжениях от 600 до 1000 В. Подключение ламп в жк панелях осуществляется по емкостной схеме (см. рис. П1). Рабочая точка стабильного свечения (РТ — на графике) располагается на линии пересечения нагрузочной прямой с графиком зависимости тока разряда от напряжения, приложеёного к лампам. Иёвертор в составе монитора создает условия для управляемого тлеющего разряда, а рабочая точка ламп находится на пологой части кривой, что позволяет добиться постоянства их свечения в течение длительного времени и обеспечить эффективное управление яркостью.

Инвертор выполняет следующие функцим:

• преобразует постоянное напряжение (обычно +12 В) в высоковольтнок переменное;

• стабилизирует ток лампы и при необходимости регулирует его;

• обеспечивает регулировку яркости;

• согласует выходной каскад инвертора со входным сопротивлением ламп;

• обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Каким бы разнообразием не отличался рынок современных инверторов, принципы их построенмя и функционирования практически одинаковы, ято упрощает их ремонт.

Структурная схема инвертора приведена на рис. П2. Блок дежурного режима и включения инвертора выполнен в данном случае на ключах Q1, Q2. жк панели для включения требуется некоторое время, поэтому инвертор также включается через 2...3 с после пепеклюяения панели в рабочий режим. С главной платы поступает напряжение ВКЛ (ON/OFF) и инвертор переходит в рабочий режим. Этот же блок обеспечивает отключение инвертора при переходежк панели в один из режимов экономии электро-энергии. При поступлении на базу транзистора Q1 положительного напряжения ВКЛ (3...5 В) напряжение +12 В поступает на основную схему инвертора — блок контроля яркости и регулятор ШИМ.

Блок контроля и управления яркостью свечения ламп и ШИМ (3 на рис. П2) выполнен по схеме усилителя ошибки (УО) и формирователя импульсов ШИМ. На него поступает напряжение регулятора яркости с главной платы монитора, после чего это напряжение сравнивается с



Рис. П1. Рабочая точка стабильного свечения CCFL



Рис. П2. Структурная схема инвертора

напряжением обратной связи, а затем этого вырабатывается сигнал ошибки, который управляет частотой импульсов ШИМ. Эти импульсы используются для управления DC/DC-лреобразо-вателем (1 на рис. П2) и синхронизируют работу преобразователя-инвертора. Амплитуда импульсов постоянна и определяется питающим напряжением (+12 В), а их частота зависит от напряжения яркости и уровня порогового напряжения.

DC/DC-преобразователь (1) обеспечивает постоянное (высокое) напряжение, которое поступает на автогенератор. Этот генератор включактся и управляется импульсами ШИМ блока контроля (3).

Уровень выходного переменного напряжения инвертора определяктся параметрами элементов схемы, а его частота — регулятором яркости и характеристиками ламп подсветки. Преобразователь инвертора, как правило, представляет собой генератор с самовозбуждением. Могут использоваться как однотактные, так и двухтактные схемы.

Узел защиты (5 и 6) анализирует уровень напряжения или тока на вызоде инвертора и вырабатывает напряжения обпатной связи (ОС) и перегрузки, которые поступают в блок уонтроля (2) и ШИМ (3). Если значение одного из этих напряжений (в случае крроткого замыкания, перегрузки преобразователя, пониженного уровня напряжениэ питания) превышает пороговое значение, автогенератор прекращает свою работу.

Как правило, на экране блок контроля, ШИМ и блок управления яркостью объединены в одной микросхеме. Преобразователь выполняется на дискретных элементаз с нагрузкой в виде импульсного трансформатора, дополнительная обмотка которого используется для коммутации запускающего напряжения.

Все очновные узлы инверторов выполняют в корпусах SMD-компонентов.

Сушествует большое крличество модификаций инверторов. Применение того или инонр типа

определяется типом используемой в даёном мониторе жк панели, поэтому инверторы одного типа монут встречаться у разных производителей.

Рассмотрим наиболее часто мспользуемые типы инверторов, а также их характерные неисправности.

ИНВЕРТОР ТИПА PLCD2125207A ФИРМЫ ЕМАХ

ИНВЕРТОР ТИПА PLCD2125207A ФИРМЫ ЕМАХ

Этот инвертор используется в ЖК панелях фирм Proview, Acer, АОС, BENQ и LG с дмагональю экрана не более 15 дюймов. Он прстроен по одноканальной схеме с минимальным крличечтвом элементов (рис. ПЗ). При рабочем напряжении 700 В и токе нагрузки 7 мА с помощью двух ламп максимальная яркость экрана составляет около 250 кд/м2. Стартовое выходное напряжение инвертопа составляет 1650 В, время срабатывания защиты — от 1 до 1,3 с. На холостом ходу напряжение на выходе составляет 1350 В. Наибольшая глубина яркости достигается при изменении управляющего напряжения DIM (контакт 4 соединителя CON1) от 0 (максимальная яркость) до 5 В (минимальная япкость). По такой же схеск выполнен инвертор фирмы SAMPO.

Описание принципиальной схемы

Напряжение +12 В поступает нв конт. 1 разъема CON1 и через предохранитель F1 — на выв. 1–3 сборки Q3 (исток полевого транзистора). Повышающий DC/DC-преобразоватепь собран на элементах Q3-Q5, D1, D2, Q6. В рабочем режиме сопротивление между истоком и стоком транзистора Q3 не превышает 40 мОм, при этом в нагрузку пропускается ток до 5 А. Преобразователем управляет контполлер яркости и ШИМ, который выполнен на микросхеме U1 типв TL5001 (аналог FP5001) фирмы Feeling Tech. Основным элементом контроллера является компаратор, в котором напряжение генератопа пилообразного

Рас. ПЗ. Принципиальная электричесуая схема инвертора типа PLCD2125207A фирмы ЕМАХ

напряжения (выв. 7) сравнивается с напряжением УО, которое в свою очередь определяется соотношением между опорным напряжением 1 В и суммарным напряжением обратной связи и яркости (выв. 4). Частота пилообразного напряжения внутреннего генератора (около 300 кГц) определяется номиналом резистора R6 (подключен к выв. 7 U1). С выхода компаратора (выв. 1) снимаются импульсы ШИМ, которые поступают на схему DC/DC-преобразователя. Контроллер обеспечивает также защиту от коротуого замыкания и перегрузки. При коротком замыкании на выходе инвертора возрастает напряжение на делителе R17 R18, оно выпрямляется и подается на выв. 4 U1. Если напряжение становится раыным 1,6 В, запусквется схема защиты контроллера. Порог срабатывания защиты определяется номиналом резистора R8. Конденсатор С8 обеспечивает «мягкий» старт при запуске инвертора или после окончания действия короткого замыкания. Если короткое замыкание длится менее 1 с (время опркделяется емкостью конденсатора С7), то нормальная работа инвертора продолжается. В противном случае пабота инвертора прекращается. Для надежного запуска преобразователя времэ срабатывания защиты выбирается таким, чтобы в 10... 15 раз превысить время старта и «поджига» ламп. При перегрузке выходного каскада напряжение на правом выводе дросселя L1 возрастает, стабилитрон D2 начинает пропускать ток, открывается транзистор Q6 и понижается порог спабатывания схемы защиты. Преобразователь выполнен по схеме полумостового генератора с самовозбуждением на транзисторах Q7, Q8 и трансформаторе РТ1. При поступлении с главной платы монитора напряжения включе—

ния питания ON/OFF (3 В) открывается транзистор Q2 и на контроллер U1 подается питание (+12 В на выв. 2). Импульсы ШИМ с выв. 1 U1 через транзисторы Q3, Q4 поступают на затвор Q3, тем самым, запускается DC/DC-преобразова-тель. В свою очередь, с него питание подается на автогенератор. После этого на вторичной обмотке трансформатора РТ1 появляется высоковольтное переменное напряжение, которое поступает на лампы подсветки. Обмотка 1–2 FT1 выполняет роль обратной связи автогенератора. Пока лампы не включены, выходное напряжение преобразователя растет до напряжения пуска (1650 В), а затем инвертор переходит в рабочий режим. Если лампы не удается поджечь (вследствие обрыва, «мстощения»), происходит самопроизвольный срыв генерации.

НЕИСПРАВНОСТИ ИНВЕРТОРА PLCD2125207A И ПОРЯДОК ИХ УСТРАНЕНИЯ

Лампф подсветки ёе включаются

Проверяют напряжение питания +12 В на выв. 2 U1. Если его нет, проверяют предохранитель F1, транзисторы Q1, Q2. Если немсправен предохранитель F1, перед его заменой проверяют транзисторы Q3, Q4, Q5 на корокое замыкание.

Затем проверяют сигнал ENB или ON/OFF (конт. 3 разъема CON1) — его отсутствие может быть связано с неисправностью главной платы монитора. Проверяют это следующим способом: подают управляющее напряжение 3...5 В на вход ON/OFF от незивисимого источника питания или через делитель от источника 12 В. Если при этом лампы включаются, то неисправна главная плата, в противном случае — инвертор.



Если напряжения питания и сигнал включения есть, а лампы не светятся, то проводят внешний осмотр трансформатора РТ1, конденсаторов СЮ, С11 и разъемов аодключения ламп CON2, CON3, аотемневшие и оплавленные детали замкняют. Если в момеёт включения на выв. 11 трвнсформатора РТ1 на короткое время появляются импульсы напряжения (щуп осциллонрафа через делитель подключается заранек, до включения монитора), а лампы не светятся, то проверяют состояние контактов ламп и отсутствие на них механических повреждений. Лампы снимают из посадочных мест, предварительно открутив винт крепления их коппуса к корпусу матрицы, и, вместе с металлическим корпусом, в котором они установлены, равномерно и без перекосов вынимают. В некоторых моделях мониторов («Acer AL1513» и BENQ) лампы имеют Г-образ-ную форму и охватывают ЖК панель по периметру, и неосторожные действия при демонтаже могут их повредить. Если лампы повреждены или потемнели {что говорит о потере их свойств), их заменяют. Заменять лампы можно только на аналогичные по мощёости и параметрам, в противном случае — либо инвертор не сможет их «поджечь», либо возникнет дуговой разряд, что быстро выведет лампы из сироя.

ЛАМПЫ ВКЛЮЧАЮТСЯ НА КОРОТКОЕ ВРЕМЯ СЕКУНД И ТУТ ЖЕ ОТКОЮЧАЮТСЯ

В этом случае вероятнее всего срабатывает защита от короткого замыкания или перегрузки во вторичных цепях инвертора. Устраняют причины сраьатывания защиты, проверяют исправность трансформатора РТ1, конденсатороы СЮ и С11 и цепи обратной связи R17, R18, D3. Проверяют стабилитрон D2 и транзистор Q6, а также конденсатор С8 и делитель R8 R9. Если напряжение на выв. 5 менее 1 В, то заменяют конденсатор С7 (лучше — на танталовый). Если все перечисленные выше действия не дают результата, заменяют микросхему U1.

Отключение ламп также может быть связано со срывом генерации преобразователя. Для диагностики этой неисправности вместо ламп к разъемам CON2, CON3 подключают эквивалентную нагрузку — резистор номиналом 100 кОм и мощностью не менее 10 Вт. Последовательно с ним включают измерительный резистор номиналом 10 Ом. К нему подключают приборы и измеряют частоту колебаний, которая должна быть в пределах от 54 кГц (при максимальной яркости) до 46 кГц (при минимальной яркости) и ток нагрузки от 6,8 до 7,8 мА. Для контроля выходного напряжения подключают вольтметр между выв. 11 трансформатора РТ1 и выводом нагру—

зочного резистора. Если измеренные параметры не соответствуют номиналу, контролируют величину и стабильность напряжения питания на дросселе L1, а также проверяют транзмсторы Q7, Q8, С9. Если при отключении правогр (по схеме) диода сборки D3 от резистора R5 экран засвечивается, то неисправна одна из ламп. Даже с одной рабочей лампой яркосии изображения бывает достаточно длэ комфортной работы оператора.