第二节 电源+逆变器二合一板的维修技巧
一、电源+逆变器二合一板的基础知识
1.电源+逆变器二合一板逻辑关系
电源+逆变器二合一板的接口主要有市电输入接口、主板连接接口、背光灯管连接接口(可以有多个)。不同型号的电源+逆变器二合一板,它与主板和背光灯管之间的逻辑关系会有所不同,典型的电源+逆变器二合一板逻辑关系如图1-5所示。
图1-5 典型电源+逆变器二合一板逻辑关系
电源+逆变板与主板连接的接口除有待机5V(标注为+5VSB、+5V_S)、主5V(标注为+5VM、5V_M,部分电源+逆变板才有)、+24V或+12V输出端、电源开/关控制信号输入端(标注为STB、PS_ON)外,还有背光开/关控制信号输入端、亮度调整信号输入端,另外,少数的电源+逆变板还有状态选择信号输入端。
背光开/关控制电压一般来自主板上的微控制器(MCU),在二合一板与主板的连接口旁,凡是标注有BL_ON、EN、SW、ON/OFF(有些二合一板电源的开/关控制也标为ON/OFF,须辨别清楚)等标识的,就是背光开/关控制端。液晶彩电工作和进入节能状态时,背光开/关控制端会分别表现为高电平或低电平(常见为高电平启动,多为3~5V)。因此,维修时,该电平可以作为一个判定故障的关键测试点,以此来判定逆变器是否输入启动信号。
在二合一板与主板的连接口旁,凡是标注有ADJ、PDIM、RBI、VBR、V电源+逆变wm/Vepwm等标识的,就是亮度调整端。亮度调整端用来控制逆变电路的输出电流(指平均电流),以改变背光灯的发光强度。亮度调整端一般为0~5V的连续可调直流电压或PWM脉冲信号(即PWM亮度调整信号),该控制电压一般与逆变电路输出电流成反比,即该控制电压越高,逆变电路输出的电流越小,背光灯发光越弱,屏幕亮度越暗;该控制电压越低,逆变电路输出的电流/电压越大,背光灯发光越强,屏幕亮度越亮。
在二合一板与主板的连接口旁,凡是标注有SEL等标识的,就是状态选择信号输入端。状态选择信号输入到二合一板的背光电路,用于控制背光控制芯片选择亮度控制模式。部分背光控制芯片(如OZ960、OZ964等)可以采用直流电压调光控制和脉宽调光控制两种控制方式,究竟工作在哪种调光模式则由输入到二合一板的SEL信号电平的高低来决定。
2.电源+逆变器二合一板的组成方框图和工作流程
电源+逆变器二合一板还可细分为单电源+逆变器二合一板、双电源+逆变器二合一板两种,图1-6是单电源+逆变器二合一板的基本电路组成方框图,图1-7是双电源+逆变器二合一板的基本电路组成方框图。
图1-6 单电源+逆变器二合一板的基本电路组成方框图
图1-7 双电源+逆变器二合一板的基本电路组成方框图
下面以双电源+逆变器二合一电源板为例,介绍电源+逆变板的简要工作流程。
当220V交流电供给电源+逆变板后,副电源首先工作,产生+5VSB电压供给系统控制电路,微处理器(CPU)及相关电路开始工作;当接收到遥控或键控开机信息后,微处理器发出二次开机指令,主板输出开机控制电压(一般开机时PS_ON为高电平,待机时为低电平)送至电源+逆变板。该板接收到开机控制电压后,PFC电路和主电源开始工作;PFC电路产生的+380V电压供给主电源,同时还供给逆变器的高压变换电路;主电源产生+5V-1、+12V、+24V等电压供给主板相关电路。主板在得到+5V-1、+12V、+24V电压后,输出逆变器“打开”控制信号(一般打开时BL_ON为高电平,关闭时为低电平)和亮度控制信号(BRI)及状态选择控制信号给电源+逆变板,电源+逆变板逆变器部分的高频振荡器开始工作,产生基准的方波信号与主板送来的亮度控制信号一起在振荡器内部进行比较,输出高频信号去控制高压变换电路,在高频变压器和电容的谐振下,产生1000V以上的电压驱动液晶屏内的CCFL背光灯(或EEFL背光灯)发光。
【提示】 在整合电源中,PFC电路不再只为开关电源中的开关管供电,还要为背光灯驱动电路中的后级升压电路供电。电源+逆变板中,逆变器的主电源电压与独立的逆变器板的不同,前者直接由PFC电路供电,电压为+380V左右,逆变器将+380V通过DC-AC升压达到灯管所需高压,而后者由电源板输出的+24V或+12V供电。两者相比,前者省去了24V转换,减少了功率损耗,从而提高了能效,减少了电源板的发热量,降低了成本,但对逆变器上元器件的耐压提出了更高的要求。
3.逆变电路各组成电路的基本原理
液晶彩电中,逆变电路是一种DCTOAC(直流到交流)的变压器,是开关电源的逆变过程。开关电源将220VAC交流电压转变为稳定的12V等直流输出,而电源+逆变板的逆变电路则将直流380V电压转变为高频、高压交流电。
逆变电路主要由振荡器、调制器、激励放大器(也叫驱动电路,只有部分逆变电路才有此级电路)、功率放大电路、高压输出电路以及保护电路组成,如图1-8所示。
图1-8 典型电源+逆变板的逆变电路结构示意图
在实际电路中,除功率输出部分和检测保护部分外,常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起,组成一片多功能芯片,一般称为PWM控制芯片,或称背光驱动控制芯片、背光控制芯片、逆变器控制芯片等。这类芯片很多,常用的主要有罗姆公司生产的BD系列(如BD9884FV、BD9766等)、凹凸微电子公司生产的OZ系列(如OZ960、OZ964、OZ9976等)、LX系列(如LX1501IDW、LX1692IDW等)、BIT系列(如BIT3106、BIT3193等)、FAN系列(如FAN7313、FAN7315等)等。功率输出管(逆变管)采用功率型场效应管,有的采用3脚或8脚贴片封装型。保护检测电路多由芯片10393/393(同LM393)、358(同LM358)或LM324及外围元件来完成。高压输出电路主要由高压变压器(也叫升压变压器)、谐振电容及背光灯管组成,并设有输出电压、输出电流取样电路。
(1)背光电路部分的输入接口电路
①背光电路部分的供电。背光控制芯片的供电电压一般为+12V或+5V,该供电电压可以由主电源二次侧的输出电压经电阻限流后提供,也可以由主电源二次侧输出的较高的直流电压如+24V经DC/DC变换后提供。
驱动电路的供电电压有的为+24V,有的为+5V或+12V,由主电源二次侧的输出电压经电阻限流后提供。
电源+逆变板上的功率放大电路,其供电电压大多为+380V,由PFC电路输出电压提供。但也有少数的电源+逆变板,如长虹HS055L-3HF01电源+背光灯二合一板,背光部分的功率放大电路仍然采用开关电源二次侧输出的+12V供电。
②背光灯开/关控制电路。背光灯开关控制信号也叫开机使能信号,最常用的表示符号为BL_ON,也有用ON/OFF、SW、ENA的。该控制信号由主板输送到电源+逆变板。背光灯开关控制信号经过相关电路后加到背光控制芯片,作为它的控制开关。一般高电平(3.3V或5V)为开启,低电平为关闭。
一种背光灯开/关控制电路是从主板过来的ENA信号经过电阻限流、电容滤波后直接加到PWM控制IC的ENA脚,如图1-9(a)所示。另一种背光灯开/关控制电路是从主板过来的ENA信号通过三极管、稳压管控制电路,对开关电源电路过来的供电电压进行稳压,产生一定的直流电压(如+5V)。该直流电压不仅作为背光控制芯片的工作电压,同时还作为ENA电压,加到PWM控制IC的ENA脚,如图1-9(b)所示。
图1-9 背光灯开/关控制电路
③亮度控制电路。输入接口电路中的亮度控制信号DIM或RBI,经过相关的电阻、电容电路后加到PWM控制IC的亮度控制脚DIM或BRTI,通过控制背光控制芯片输出的PWM驱动脉冲宽度控制灯管的亮度(参见图1-11)。
(2)背光控制芯片的工作流程和主要引脚功能 图1-10是典型背光控制芯片的内部框图。背光控制芯片内部主要包括振荡器、调制器、激励输出、保护控制电路。CPU送来的控制信号由ENA(使能控制)引脚输入,经启动电路控制振荡器开始工作。启动电路有一个SS(软启动)引脚,外接一个启动延迟电容,以实现软启动。振荡器启动后,振荡频率由RT、CT引脚外接的电阻R和电容C的时间常数决定,内部的基准电压(VREF)向电阻R和电容C提供充放电的基准电压。
图1-10 背光控制芯片的内部框图
振荡器主要受控于振荡启动电路和振荡频率控制电路。CPU送来的BL_ON信号经ENA引脚进入背光控制芯片内部的启动电路,软启动电路控制振荡电路开始工作。振荡器产生CCFL灯管工作所需的40~100kHz的高频振荡等幅信号,送入PWM调制电路;CPU送来的PWM亮度控制信号,经PWM引脚也送入PWM调制电路(采用模拟调光方式时,直流电压调光信号输入背光控制芯片的亮度控制引脚,在进入调制器前有一个专门的A/D变换电路,把线性变化的直流电压转换PWM信号,再进入调制电路进行调制)。在调制电路中,PWM亮度控制信号对振荡器送来的高频等幅振荡信号进行PWM调制(幅度调制),产生断续的高频振荡信号(图1-10中的波形),经过相位控制、激励输出,产生多路适应不同N沟道及P沟道MOS管激励信号,由N-OUT1、P-OUT1、N-OUT2、P-OUT2引脚输出。
高压输出部分的电压取样反馈信号由OVP引脚输入,CCFL灯管的工作电流取样信号由FB引脚输入,多灯管屏的背光灯管断路取样信号由OLP引脚输入。这些取样信号进入集成电路后,和集成电路内部设定的电压基准电平(阈值)和电流基准电平(阈值)进行比较,在高压输出或CCFL灯管出现异常时输出一个误差控制电压,经过保护延迟电路,控制调制电路送往激励输出电路的信号,以便切断背光控制芯片的激励信号输出,使逆变器停止工作,进入保护状态。另外,反馈输入FB引脚的背光灯管工作电流取样信号,在集成电路内部还参与到PWM调制电路,进行亮度控制。当背光灯管出现亮度不稳定时,反映亮度的电流反馈信号也不稳定,进入FB端参与亮度控制的调制,使亮度控制调制相应变化,达到稳定亮度的目的。
在这个保护控制过程中,保护电路并不是在电路异常时立即切断输出、停止工作,而是延迟一段时间再停止工作。CTIMR引脚外接电容用于设定延迟时间,改变其容量大小即可改变延迟时间长短,一般设定为1s。延迟保护的目的在于,背光板的负载是气体放电的荧光灯管,这类灯管的启动有一个滞后的过程,特别是气温低的时候,点亮滞后现象更加严重。一旦打开液晶电视机的电源,相关电路即开始工作,背光板的取样保护电路也立即开始工作。由于开机瞬间CCFL灯管的延迟作用,灯管没有电流。此时,输出电压没有负载,电压会高出正常值许多,过压保护电路会出现误动作;由于CCFL灯管没有电流流过,电流取样电路没有取样输出,灯管状态保护会误判断灯管开路损坏,从而使保护电路出现误判断。因此,保护控制电路设计一个保护延迟,给气体放电灯管留出启动的时间(约1s),等灯管正常点亮后,再进行正常工作。
背光振荡控制电路由背光控制驱动芯片及外围电路组成,其核心电路是背光控制驱动芯片。目前不同种类的电源+逆变板,所用的背光控制驱动芯片型号也不同。不同型号的背光控制驱动芯片引脚数量及功能排序可能不同,但引脚功能大同小异。图1-11和图1-12是电源+逆变板常用的两块背光控制驱动芯片引脚符号及其应用电路,表1-1列出了背光控制驱动芯片的主要引脚功能。
图1-11 OZ9976背光控制芯片应用电路
图1-12 OZ964GN背光控制芯片应用电路
表1-1 背光控制驱动芯片的主要引脚功能
(3)驱动放大电路 有部分逆变电路中,在背光控制芯片与功率放大电路之间还加入了一级驱动放大电路(也称为激励放大电路、推动放大电路),如图1-13所示。驱动放大电路由V906、V907和V904、V905两组对管及外围元件组成,作用是把背光控制芯片输出的PWM脉冲信号进行幅度放大,以满足功率放大器的激励要求。T802是耦合变压器,有时叫为激励变压器,对功率放大器而言也可叫为输入变压器,其作用是将驱动放大电路输出的方波转换为大小相等、方向相反的两组方波信号。
图1-13 驱动放大电路和功率放大电路
(4)功率放大电路 功率放大电路的作用是把背光控制芯片或驱动放大电路送来的高频振荡方波放大到足够点亮CCFL/EEFL背光灯管的功率。
逆变器中,功率放大电路的结构形式主要有以下三种。
①推挽结构。推挽结构功率放大电路大多是由两个大功率N沟道MOS管(场效应管)组成的推挽功率放大电路,如图1-14所示。V1、V2与C、T构成串联谐振电路。T可以是高压变压器,也可以是输出变压器(输出变压器输出电压较低,后面还需接高压变压器进一步升压)。由于V1、V2都是N沟道MOS管,所以驱动信号要采用两个相位相反、幅度相等的信号来驱动,使V1、V2轮换着导通与截止。
图1-14 推挽结构功率放大电路
②全桥结构。图1-15是一个典型的由4个N沟道场效应管(V1~V4)构成的全桥功率放大电路,负载是CCFL背光灯的高压变压器(有些为输出耦合变压器)。V1、V2、V3、V4分别是4个桥臂,高压变压器T的一次绕组两端分别接在V1、V2和V3、V4的中间连接点上。电路工作时,在4个驱动脉冲的控制下,V1、V4同时导通与截止,V2、V3也是同时导通与截止的,且V1、V4导通时V2、V3截止,也就是说,V1、V4与V2、V3是交替导通的。因此,V1、V4输入驱动信号的幅度和相位必须相同,但直流电平不同,V2、V3输入驱动信号的幅度和相位也必须相同,但直流电平不同,这就要求驱动信号必须是4个独立的信号,增加了前端驱动电路的复杂性(一组全桥功率驱动需要4个驱动信号)。
图1-15 全桥结构功率放大电路
③Royer(罗耶)结构。图1-16是Royer(罗耶)结构的基本电路,它是一种自励振荡形式的功率放大电路,由美国人罗耶首先发明和设计,故又称为罗耶结构。这种结构不需要专门的激励电路,而是将自身的输出信号正反馈到功率管的输入端,以形成自励振荡并通过变压器升压输出。Royer结构是自励振荡形式,受元件参数偏差的影响,不易实现严格的振荡频率和输出电压的稳定,而这两者都会直接影响灯管的亮度、使用寿命,并且对变压器的制作要求较高(要求一次侧抽头绕组两边电感、直流电阻对称、压降一致)。因此,Royer结构虽然结构简单、有价格优势,但其总体性能远远不如其他结构优越,目前液晶彩电中的逆变电路极少应用这一结构。
图1-16 Royer(罗耶)结构
(5)高压输出电路及正弦波的形成 高压输出电路的作用,是通过高压变压器(也称为升压变压器)把功率放大电路输出的方波进行幅度提升,提升到能触发CCFL/EEFL灯管的电压(1400~1800V),并且转换成相应的正弦波电压点亮CCFL/EEFL灯管。另外,高压输出电路还要利用自身的阻性分量对灯管限流,还要向保护检测电路提供输出电压和灯管电流的取样信号,实现异常时的保护控制。
①高压输出电路。高压输出电路的电路形式主要有以下三种。
第一种是一个高压变压器配一个CCFL灯管的电路。由于CCFL是具有负阻性的非线性器件,因此,不能直接并联应用。否则,一个灯管触发点亮后,将致使两端电压下降,其他灯管也就无法点亮。这就要求一个灯管就要配一个高压变压器,要配多少个CCFL灯管,就需要多少个高压变压器,但可以采用一个功率放大电路向多个高压变压器供电。对于采用CCFL的多灯管液晶屏,仍要求一个CCFL灯管配一个高压变压器(如果CCFL灯管不采用平衡电感方式),而功率放大电路则采用低压输出,这种电路中功率放大电路输出端接一个输出变压器(该变压器输出电压相对于高压变压器来说算是低压),再分别向各灯管的高压变压器供电,高压变压器的一次绕组并联或一次绕组串联谐振电容后再并联,即可解决多灯管点亮的问题,如图1-17所示。
图1-17 输出变压器+多个高压变压器解决多个CCFL灯管驱动问题
第二种是一个高压变压器配多个CCFL灯管的电路。由于多灯管高压输出电路采用一个高压变压器配一个CCFL灯管方法的电路复杂、成本高,有些厂家采用了单高压变压器对多CCFL灯管供电的方案,但是需在每个CCFL灯管上串联一个平衡电感,如图1-18所示。某个灯管点亮后,由于电感的存在,在电感上产生压降,其他灯管的触发电压并不下降,从而完成多灯管的点亮任务。这种电路存在损耗大、效率低的缺点。
图1-18 一个高压变压器配多个CCFL灯管的电路
图1-19 EEFL并联的多灯管电路
第三种是EEFL并联的多灯管电路。相同规格、相同型号的EEFL灯管可以并联使用。EEFL灯管和CCFL灯管在驱动上的最大区别是,多个并联的EEFL灯管可以采种一个高压变压器直接点亮。EEFL并联的多灯管电路如图1-19所示。
②正弦波的形成。逆变器中,振荡器输出的方波信号虽然经过了功率放大,但是功率放大器工作在开关状态,只是把振荡器输出的方波进行了一次开关放大,输出信号仍然是方波。振荡控制电路和功率放大电路可以看作一个他励式振荡器。只要把输出电路做成一个谐振电路(谐振频率等于振荡器的振荡频率),就可以把经过功率放大的振荡信号变成正弦波,加到CCFL/EEFL背光灯管上。高压升压变压器等效于一个谐振电路的电感,再增加一个电容器就组成了一个谐振电路。输出电路和谐振电路有以下两种连接形式。
一种是串联谐振-并联负载,简称SRPL(Serial-Resonant Parallel-Load),谐振电容接在高压变压器的一次绕组上,如图1-20(a)所示。图中T是高压升压变压器,是功率放大电路的负载。高压升压变压器T的一次绕组线圈L经过电容C接至功率放大电路的输出端,电容C和电感L组成串联谐振电路,可以将功率放大电路的输出负载看作一个谐振电路。根据振荡特性的理论,负载谐振电路内部流过电流的波形就是和振荡频率相同的正弦波,其等效电路如图1-20(b)所示。
图1-20 SRPL连接形式
另一种是串联谐振-串联负载SRSL(Serial-Resonant Serial-Load),谐振电容接在变压器二次绕组(电感)上,如图1-21所示。其作用与谐振电容接在变压器的一次绕组上是相同的。
图1-21 SRSL连接形式
【提示】 在相同的振荡频率下,采用SRPL形式,电容的容量大,耐压低;采用SRSL形式,电容的容量小,耐压高。多灯管液晶屏采用SRPL形式的电路比较多,因为几个升压变压器一次绕组并联后只需一个谐振电容就可以了;单灯管液晶屏采用SRSL形式的电路比较多,一个灯管用一个电容,电容耐压达3kV以上(一般是33pF/3kV)。
(6)取样反馈电路 液晶屏工作时,对CCFL的工作状态、工作电压、工作电流是否正常进行监控,以保证CCFL出现异常时逆变电路能进行保护性调控。CCFL的工作电压、工作电流靠取样电路提取信息,同时送到逆变电路的前端控制电路即背光灯控制芯片。对于多灯管屏,为了防止某个灯管不亮,在液晶屏上出现一块暗区,需要监控所有灯管的点亮状态及亮度是否均匀。因此,必须设置一个CCFL灯管点亮状态取样电路,当某个或某几个灯管损坏、启动性能不良时,输出一个液晶屏亮度状态的取样信号至背光灯控制芯片,关闭激励脉冲输出,逆变电路无高压输出。
①电压取样。液晶屏CCFL启动的电压一般在1400~1800V,启动后的工作电压一般在700~900V(不同的灯管略有不同)。如果高压变压器或电路其他部分发生故障,此电压过高或过低都会造成灯管寿命严重缩短或亮度低下,对于输出电压的正常与否,可以通过对CCFL升压变压器输出电压的取样进行判定。
电压取样主要有以下两种方式。
第一种是高压变压器副线圈取样。这种取样方式是在高压变压器上增加一个副线圈,其匝数根据取样电压的大小决定。由于变压器的电压比等于匝数比,因此副线圈的匝数极少,甚至只有一两匝。图1-22(a)是高压变压器副线圈取样示意图。
图1-22 电压取样的两种方式
第二种是电容分压取样。这种取样方式是在高压变压器的高压输出端接上电容分压电路,如图1-22(b)所示。取样电压由两个电容器的容量比值决定(电容器串联时,各电容器上所分配的电压与其电容量成反比,电容量越大的电容器分配的电压越低,电容量越小的电容器分配的电压越高)。由于变压器输出的是高频高压,故对C1、C2的耐压及品质因素、温度特性要求较高。C1的耐压必须在3000V以上,容量一般为几皮法至十几皮法。电容分压取样电路简单、可靠,目前绝大多数逆变器的高压取样均采用此电路。
②电流取样。电流取样是对CCFL背光灯管工作电流进行取样。CCFL背光灯的正常工作电流一般在6~8mA。在高压正常的情况下,电流过大、过小都说明CCFL有问题。电压取样主要有以下两种方式。
第一种是电阻取样。这种取样方式是在CCFL上串联一个小阻值的电阻R,电阻R两端的压降大小就反映了流过CCFL电流的大小(欧姆定律),如图1-23(a)所示。根据前端取样的要求选定R阻值的大小,即可检测灯管工作电流是否正常。这个电压送往前端保护控制电路,一旦这个电压异常,就意味着CCFL背光灯管的工作电流不正常,即关闭振荡输出。
图1-23 电流取样的两种方式
第二种是灯管电流检测变压器取样。这种取样方式是在高压变压器的一次绕组上串联一个电流检测变压器,用于检测高压变压器输出电流的变化,也就是检测灯管电流变化,如图1-23(b)所示。
【提示】 以上的电压、电流取样得到的样值都是交流电,波形都是正弦波,还要根据前端电路的需要进行相应处理,如经二极管整流以及以RC滤波电路滤波,得到平滑的电压输入背光控制芯片的过压保护脚、过流保护脚。
二、典型电源+逆变板电路精讲
为方便介绍电源+逆变板维修技巧,下面以海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板为例剖析电源+逆变板电路。
海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板实物图解见图1-24、图1-25。
图1-24 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板正面元器件组装结构及检修精要
图1-25 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板底面元器件组装结构及检修精要
海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板将电源电路和背光灯逆变器合并在一起,电源部分由PFC电路和开关电源两部分组成,采用FAN7530+FAN7602组合方案,为主板输出+5V_S/0.5A、+5V_M/1.5A、+12V/1A电压;背光灯逆变器部分采用FAN7313方案,为液晶屏输出1960V/7.5mA高压交流电,点亮液晶屏上的CCFL灯管。该电源+逆变板的特点是没有独立的副电源,由主电源提供控制系统的待机5V电压(+5V_S),待机采用控制PFC控制芯片的VCC供电和主电源输出的主5V(+5V_M)和+12V供电方式,待机状态下PFC停止工作,主电源工作于窄脉冲状态,+5V_M和+12V供电被切断,只有_电压为主板控制系统供电。
海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板电路组成方框图如图1-26所示。接通电源后,交流220V输入电压经抗干扰电路滤除干扰后,再经市电整流滤波,产生约300V的VAC脉动直流电压。该电压经PFC电路的储能电感和二极管为主电源电路供电,主电源电路PWM控制芯片FAN7602启动工作,主电源产生+5V_S电压,为主板控制系统提供5V待机电压,控制系统工作后为电源板送入STB开机控制电压,待机控制电路动作:一是将主电源输出VCC电压,经待机控制电路为PFC控制芯片提供VCC工作电压,PFC电路启动工作,将市电整流滤波后的VAC电压校正后提升到约380V,产生的PFC电压为主电源供电,同时还供给逆变器高压变换电路,主电源工作于宽脉冲状态,输出功率提升;二是将主电源输出的+12V电压经待机控制和稳压后输出,为主板和电源+逆变板的背光灯逆变电路提供+12V电源,以及为主板提供+5V_M电压。主板在得到+5V_M、+12V电压后,输出逆变器“打开”控制信号(SW为高电平)和亮度控制信号(BRI)给电源+逆变板,逆变电路工作,输出高频高压交流电驱动液晶面板的CCFL背光灯发光,整机进入开机收看状态。
图1-26 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板电路组成方框图
1.300V电压形成电路
如图1-27所示电路,电源开关接通后,市电经熔断器F801、限流电阻RT801、压敏电阻RV801过电压保护后,再经进线抗干扰电路滤除高频干扰,经桥式整流(VD801~VD804)、C808滤波,形成空载时约300V的脉动直流电压(VAC)。由于滤波电容C808容量小,所以VAC电压为脉动电压,可以随负载电流大小而变化,在负载较轻时为300V左右,在负载较重时可降到230V左右。
图1-27 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板的抗干扰电路和市电整流滤波电路
2.PFC电路
PFC电路如图1-28所示,它由振荡控制芯片FAN7530(N802)、开关管V801、储能电感L803、整流二极管VD811和滤波电容C810等组成,具有提高功率因数、抵制谐波电流的作用,同时将市电整流滤波得到的约300V电压提升到380V左右,为电源部分DC/DC转换电路即主电源供电,同时还为逆变器的升压输出电路供电。
图1-28 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板的PFC电路
(1)FAN7530简介 FAN7530是一款高性能的有源功率因数校正芯片,该芯片的最大特点是电压控制临界工作模式。它内含锯齿波发射器、误差放大器、零电流检测电路、驱动输出电路等。芯片内部提供了多种保护功能,器件中的误差放大器和乘法器的内部门限可在电路出现过载时阻断输出,以进行限流操作,同时也可以防止负载突然断开造成的危害。该芯片的工作频率是变化的,本电源设定的最低工作频率是27kHz。FAN7530的引脚功能和维修数据见表1-2。
表1-2 FAN7530的引脚功能和维修数据
(2)校正过程 市电整流滤波后产生的脉动直流电压VAC(待机状态为300V左右,开机状态为230V左右)经储能电感L803的一次绕组送到PFC电路开关管V801的D极;二次开机后,受控电压VCC(18V左右)送到N802的8脚,此时N802得电后启动进入工作状态,产生振荡脉冲信号,经内部的驱动电路放大后,从7脚输出PWM信号,经R808、R809和VD812加到V801的G极,V801工作于开关状态。V801导通时,有导通电流流过L803,L803中电流呈斜坡线性增加,电流经V801和R812到地构成回路,L803进行储能。V801截止期间,L803的感应电动势反转,为左负、右正,该感应电动势与桥式整流输出的电压相叠加,通过整流管VD811、滤波电容C810构成回路,在C810上形成约380V的直流电压,作为主电源和背光灯驱动电路中的功率输出电路的工作电压。这样,不但提高了电源利用电网的效率,而且使得流过L803的电流波形和输入电压的波形趋于一致,从而提高了功率因数。VD810是防开机浪涌电流的保护二极管。
(3)导通损耗大抑制 开关管V801截止期间,L803的二次绕组产生左负、右正的电动势,该电动势通过R805对N802的5脚外接电容C812充电,当C812两端电压高于1.4V时,N802内的零电流检测器输出控制信号,通过内部RS触发器使7脚无激励信号输出,确保V801截止。随着L803一次绕组为C810提供的能量逐渐减小,L803二次绕组感应的电压也逐渐减小,当其感应的电压使C812两端电压低于1.4V后,N802的7脚即可输出激励信号,V801再次导通,降低了V801的导通损耗,避免了V801因导通损耗大而损坏。
(4)稳压控制 N802的1脚为PFC输出电压采样输入端,PFC电路输出380V电压经R813~R816、R818与R817∥R860分压后作为取样电压送到N802的1脚。N802的2脚内接锯齿波发生器,5脚为电感电流过零检测脚。L803的二次绕组感应电压一路经R804送到N802的2脚,作为误差信号,另一路经R805送到N802的5脚,作为过零检测信号。
上述取样和检测电压以N802内部比较、放大、对比与运算,对7脚输出的脉冲占空比进行控制,维持输出电压的稳定。当市电电压升高或负载变轻引起PFC电压升高后,通过分压电阻取样,为N802的1脚提供的取样电压升高,经它内部的误差放大器放大后,使7脚输出的激励脉冲的占空比减小,开关管V801导通时间缩短,L803存储能量减小,输出电压下降到正常值。反之,控制过程相反。
(5)保护电路
①过电压、欠电压保护电路。FAN7530(N802)的8脚为VCC供电端,内部设有电压检测电路,当该脚电压过低或过高时,内部保护电路启动,切断IC内部供电,达到保护的目的。该脚输入的启动电压低于12V时,不能启动;若启动后,输入的电压低于8.5V,其内部的欠电压保护电路动作,FAN7530会再次停止工作,以免开关管因激励不足而损坏,实现欠电压保护。
FAN7530的1脚为PFC输出电压取样输入端,内设误差放大器和电压比较保护OVP电路,该点正常电压在2.5V左右。当输入到1脚的取样电压低于0.45V或者高于2.675V时,PFC电路关断。
②过电流保护电路。FAN7530的4脚为电流检测输入端,通过R810对开关管V810的源极电阻R812两端电压进行检测。R812为电流取样电阻,其两端电压降反映了PFC电路电流的大小。当V801的电流过大时,R812两端的电压降随之增大,FAN7530的4脚电压升高,当该脚电压超过0.8V时,内部保护电路启动,PFC电路就会停止工作。
3.主电源
主电源电路如图1-29所示,由开关电源控制芯片FAN7602(N801)、大功率开关管V802、开关变压器T801等元器件构成。
图1-29 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板的主电源和待机控制电路
(1)FAN7602简介 FAN7602是飞兆公司开发生产的专用于反激PWM的控制器,是一款绿色电流模式脉宽调制控制器,内设振荡电路、误差放大电路、驱动输出电路等,具有欠电压保护、过电流保护功能。FAN7602的引脚功能和维修参考数据见表1-3。
表1-3 FAN7602的引脚功能和维修参考数据
(2)功率变换 如图1-28、图1-29所示,PFC电压经VD810、开关变压器T801的一次绕组(1-2绕组)加到开关管V802的D极,作为它的工作电压,同时经R917、R826、R827限流降压后,加到电源控制芯片N801(FAN7602)的8脚。N801的8脚内的高压恒流源对6脚外接电容C822进行充电,当6脚的电压高于12V时,N801内的振荡器等电路开始工作,从5脚输出PWM驱动脉冲,通过R830、R831、VD807驱动V802的导通与关断。V802导通期间,T801存储能量;V802截止期间释放能量。其中,它的3-4绕组产生的感应电压经R829限流、VD806整流、C822滤波后,输出约16V电压加到N801的6脚,取代启动电路为N801供电。5-6绕组产生的脉冲电压经R836限流、VD808整流、C828滤波后得到+22V电压加到V805的集电极和R839上,作为V805和N806的工作电压。7-8绕组产生的脉冲电压经R850限流,VD820、C841整流滤波后得到+19.5V电压加到V817的发射极,作为控制管V817的工作电压。T801的9-10绕组产生的脉冲电压经VD821整流和C843、L804、C844滤波后得到+13.2V电压,加到V812的D极,作为单管稳压器V812的输入电压。11-12绕组产生的脉冲电压经VD822整流,再经C849、L805、C850滤波后得到+5.2V电压,分为两路:一路直接从接插件XP802的10、11脚(标为+5V_S)输往主板,作为主板中控制系统电路的待机工作电压;另一路加到+5V_M控制管V813的D极,为它供电。
(3)稳压电路 电源的稳压电路主要由R862、R863、N808、N805、R835和电源控制芯片FAN7602的3脚内部电路组成。取样电路R862、R863对C849两端的5V电压取样,对FAN7602的3脚电压进行控制。
当开关电源输出的+5V电压升高时,取样后输入到N808的R极电压升高,经比较放大后产生误差电压,使得流过光耦合器N805内部发光二极管的电流加大而发光增强,N805中的光敏晶体管导通增强,使FAN7602的3脚电压升高,经内部电路处理后,从5脚输出的驱动脉冲宽度变窄,开关管V802导通时间缩短,从而使输出的+12V、+5V电压下降到正常值。当开关电源输出的+5V电压降低时,上述稳压控制电路向相反方向变化,使输出电压上升到正常值。
(4)保护电路
①市电电压欠压保护。FAN7602(N801)的1脚为市电电压欠压保护端,通过分压电阻R818、R819、R820、R821对AC220V市电整流滤波后的VAC电压进行分压,分得电压送到FAN7602的1脚。当市电电压过低时,整流滤波后的电压经分压电路送到FAN7602的1脚的电压降低,当此脚电压低于2V时,芯片内部保护电路起控,FAN7602停止工作。
②过压保护和过流保护。FAN7602的3脚为稳压控制端,不但外接稳压控制环路,该板还巧妙地利用3脚的稳压功能,设置了过电压保护和过电流保护电路。过电压保护电路由晶体管V815、+5VS过电压检测电路的VZ806和VD823、+12V过电压检测电路的VZ807和VD824等组成。
当+5VS输出电压超过5.6V时,5.6V稳压管VZ806击穿,通过隔离二极管VD823向V815的基极送入高电平;当+12V输出电压升高达15V时,15V稳压管VZ807击穿,通过隔离二极管VD824向V815的基极送入高电平。V815导通,使稳压控制电路中的光耦合器N805导通,向N801的3脚送入高电平,使N801停止工作。
FAN7602的3脚通过R836与开关管V802的源极电阻R837相连接,用于检测开关管V802的D极电流。当负载电流增大或整流滤波电路短路等原因引起V802电流增大时,电流在源极电阻R837上的电压降增大,经R836加到N801的3脚,使3脚电压升高,当该脚电压达到设计保护值时,N801过电流保护,停止输出激励脉冲。
4.待机控制电路
该电源+逆变板的待机控制电路由两部分组成:一是由V814、光耦合器N806、V805组成的VCC控制电路;二是由V812、V817、N807、V810、V813组成的+12V、+5V_M电压输出控制电路。
(1)待机状态 为减少待机功耗,本机采用了在待机状态下切断+12V、+5V_M电压输出和PFC电路停止工作的方式。
待机状态时,主板上微处理器控制电路通过连接器XP802的12脚送到电源+逆变板的开/关控制信号STB为低电平,该低电平分为两路:一路经R868送到VCC控制电路中的V814,使V814和开/关机光耦合器N806截止,V805的基极因无偏置电压而截止,不能为PFC控制芯片N802的8脚提供VCC工作电压,PFC电路不工作,主电源电路和逆变电路的升压输出电路电源电压只有300V;另一路经R848送到电源输出控制电路的V810基极,V810和V817截止,+12V稳压电路V812的基极无偏置电压而截止,无+12V输出电压提供给主板上的负载电路,此时,V813的G极也无偏置电压,故V813截止,无+5V_M电压输出,主板上的小信号处理电路停止工作,进入待机状态。此时电源+逆变板只有+5V_S电压输出到主板,维持主板的控制系统供电。
(2)开机状态 二次开机后,主板送到电源+逆变板的开/关控制信号STB变为高电平,该高电平进入电源+逆变板后分为两路:一路经电阻R868加到V814基极;另一路经电阻R848加到V810基极。V814基极为高电平后导通,光耦合器N806导通,向V805的基极提供正向偏置电压,V805导通,向PFC控制芯片N802的8脚提供VCC工作电压,PFC电路进入工作状态,向主电源电路和逆变器电路的升压输出电路提供380V左右的电源电压。加到V810基极上的STB电压使V810饱和导通,进而使V817导通,向+12V稳压电路V812的G极提供高电平(约14.5V),V812导通。V812的G极还接有KA431(N807),与其共同组成降压稳压电路,把13.2V电压(T801的9-10绕组产生的脉冲电压经VD821整流和C843、L804、C844滤波后得到)稳压成+12V电压后,从V812的源极输出。同时,输出的+12V电压经R856加到V813的G极,V813因+12V电压加至栅极而导通,输出+5V_M电压,为整机正常工作提供电源。整机负载获得供电开始工作,进入开机收看状态。
5.逆变电路
海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板的背光灯逆变供电电路如图1-30所示。它主要由以FAN7313(N803)为核心的背光控制电路,以及由V904~V907、T802、V803、V804、T803、T804~T807等构成的激励与升压电路两大部分组成,产生背光灯所需要的正弦波脉冲电压,将背光灯点亮。
图1-30 海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板的背光灯逆变电路
(1)FAN7313简介 FAN7313是飞兆公司开发的逆变器振荡控制芯片,内含振荡电路、BDIM控制器、计时器、参考电压电路、频率扫描电路、输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路、驱动输出电路等。其特点是:宽电源供电,4.5~25.5V;具有模拟调光和PWM数字调光两种亮度控制方式,以适应不同的主板输出;亮度控制平滑、细致;外围元件少;具有两路相位相反的激励信号输出,不适合作为全桥功率放大电路的激励控制,但是特别适合作为半桥架构及推挽架构功率放大电路的激励驱动;具有输出过压保护、短路保护及背光灯管断路保护功能;具有开机软启动及欠压锁定功能;精确的基准工作电压使各项工作、控制误差在2%以内。FAN7313的引脚功能和维修参考数据见表1-4。
表1-4 FAN7313的引脚功能和维修参考数据
(2)背光灯控制电路 二次开机后,主电源二次侧输出的+12V电压经R871、R872降压变成VCC1电压,送到FAN7313(N803)的11脚,为其供电。二次开机后,主板控制系统输出的背光开关控制信号(SW)为高电平,该信号送到电源+逆变板连接器XP802的5脚,经R880送入N803的7脚(ENA,使能控制端)。N803在得到正常供电,且ENA脚加上高电平后启动工作,芯片内部的振荡电路启动产生振荡脉冲信号,经内部的PWM形成电路形成两个相位相反的PWM信号,分别从芯片的9、13脚输出。
(3)推挽驱动电路 推挽驱动电路主要由V906、V907和V904、V905两组对管、耦合变压器T802(也叫输入变压器)组成。该电路采用+5V供电。T802主要起信号耦合与“冷/热地”隔离作用。C913为隔直电容。在N803的9、13脚输出的交替式PWM方波激励脉冲作用下,V906、V907和V904、V905工作在推挽状态,以此在T802的两个二次绕组中得到两组激励脉冲。这两组激励脉冲是两个相位相反、幅度相等的激励信号。
(4)功率放大电路 功率放大电路采用推挽架构,由输入变压器、功放管V803和V804、输出变压器T803等组成。该电路采用PFC电路输出的380V高电压、大电流供电。
输入变压器T802二次侧产生的两组激励脉冲,分别驱动V803、V804交替导通与截止,放大的脉冲信号由输出变压器T803耦合到高压输出电路。
(5)高压输出电路 该板的高压输出电路主要由高压变压器T804~T807组成。采用每个CCFL灯管配一个高压变压器、4个高压变压器的一次绕组并联的方法来解决多灯管点亮的问题。每个高压变压器的一次绕组分别接有电容C900~C903,此电容的作用是与变压器一次绕组形成串联谐振,将方波信号转换成正弦波信号。正弦波信号经高压变压器次级绕组升压后,送往背光灯管点亮各个灯管。
当高压变压器T804输出的电压升高时,VD829中一个二极管负端输出电压就会升高,升高的电压经R898、R877和R876分压,再经R881送到N803(FAN7313)的反馈脚4脚,通过内部误差放大器进行放大后送到PWM调整电路,调整PWM的占空比,最终稳定T804输出电压的幅度。
(6)保护电路 以T804这一组背光灯升压变压器保护原理为例,其他三组原理相同。
①灯管开路保护(OLP)。当灯管开路时,高压变压器T804输出的高频交流电压会升高,下部绕组产生的感应电压会升高,经VD829整流,再经R896、C877滤波,形成的OLP3检测电压升高,通过R884加到FAN7313的20脚。当电压高于设定的保护阈值时,芯片将停止输出电压,防止因背光灯开路而引起升压变压器线圈打火烧坏。
②短路保护(SCP)。FAN7313的19脚既是第4路灯管开路保护,又兼为各升压变压器的短路保护脚。背光灯升压变压器T804的二次绕组匝间短路,将导致输出的高频交流电压降低,C874、C875分压电容中点电压就会降低。此时,将导致VD831中的一个二极管负极电位降低,使集成块FAN7313的19脚电压降低,当19脚电压低于1V时,内部保护电路起控,FAN7313停止振荡,以免功率放大元器件过流损坏,实现短路保护。
③热稳定性保护(TSD)。当芯片温度超过150℃时,FAN7313内的过热保护电路起控,使振荡器等电路停止工作,实现过热保护。
三、电源+逆变板故障维修方法和技巧
1.二合一板的检测维修时序
维修时,首先排除电源部分的故障,确定电源输出电压正常后,再检查逆变电路部分的故障。对于电源部分,检查的步骤一般是从前向后,先检查市电整流滤波后的+300V供电,再依次检查副电源、开/关机控制电路、PFC电路、主电源。对于逆变电路,因其输出部分功率大、电压高,所以故障率高,检查的步骤一般是从后向前,先检查背光灯和连接器,再依次检查升压变压器、升压开关管、推动电路和背光驱动控制电路。
2.二合一板检查方法
(1)测量待机5V电压 电源+逆变板输出的待机5V电压作为主板控制系统的电源,可通过测量待机5V电压是否正常来大致确定故障范围,判断方法如图1-31所示。
图1-31 根据待机5V电压测量结果分析确定故障范围
(2)检查主板送到二合一板的控制信号 二合一板的正常工作往往受主板控制系统的开/关机控制(通常用STB、PS_ON等表示)、背光电路开/关控制(BL_ON、BL、BLON/OFF、BLO、ENA、N/F或SW)、亮度调整的控制(通常用BL_ADJ、DIM、Brightness、V电源+逆变wm/Vepwm等表示),有些还有状态控制(如亮度控制模式选择),这几个控制信号异常,二合一板则无法启动进入正常工作状态。开/关机控制、背光电路开/关控制(也叫点灯控制)电压一般开机或点灯为高电平,待机或关机为低电平。亮度调整多为高电平亮度增加,低电平亮度降低。
在待机5V正常的情况下,二次开机后测量二合一板的上述三(或四)个控制信号输入端的电压,可判断是主板故障还是二合一板故障。若全部或其中一个为低电平,则为主板故障或输入、输出接口有故障。
(3)检查二合一板有无+12V/+24V、背光灯供电电压输出 如果上述三(或四)个控制信号正常,此时测量电源输出电压正常,观察背光灯也点亮,说明二合一电源板正常;反之,则表明二合一板有故障。电源+逆变板有无背光灯供电电压检测方法如下。
由于灯管式背光灯供电板输出的是高频交流电,电压高达1000V左右,所以以往的报刊、书籍上介绍,不能使用普通万用表去直接测量它的输出电压,可采用拉弧、检测感应电压等方法进行估测。实际是可以采用数字万用表测量的,下面以长虹iTV40650X型液晶彩电为例介绍测量高压变压器输出电压的检测方法。
采用DT9205型数字万用表的700V交流电压挡测量时,电压为357V;采用200V交流电压挡测量时,电压为37.1V,如图1-32(a)所示。在测量时,若表笔与高压变压器输出端接触不良,会出现粉红色的弧光,这也说明有高压输出;若无拉弧且无电压,说明高压变压器无高压输出。
图1-32 液晶彩电高压变压器输出电压检测
【提示】 由于被测彩电的高压变压器输出的是高频脉冲电压,而数字万用表交流电压挡是为测量低频交流电压设置的,所以测量的数值较正常值(1000V左右)低许多。用示波器检测时,将探头靠近升压变压器外壳或高压输出连接器(注意不用碰上测试点,最好测量有绝缘皮隔离的部位),通过电磁感应,可感应出20~40V的正弦波波形,如图1-32(b)所示。如果波形异常和电压偏低,多为升压变压器局部短路、谐振电容异常或灯管漏电;如果灯管电压偏高,多为灯管电路发生开路故障,造成高压升高所致。如果有多个灯管连接器,要逐一进行测量。需强调的是,为了避免保护电路启动后造成误判,应在开机后的瞬间进行测试。
【注意】 用示波器测量时,在高压输出口未接背光灯管的情况下,串联谐振电路处于开路状态,测得的波形必定不是正弦波。
3.二合一板脱板维修方法
目前大多为上门维修,在客户家受条件的限制,往往需要将板带回维修部进行脱板维修。而二合一板的正常工作往往受主板控制系统的开/关机控制、点灯控制、亮度调整的控制,二合一板在脱离主板后是无法启动进入工作状态的,为了使维修工作能够顺利进行,往往需要模拟上述控制电压加到二合一板的相应电路使其进入工作状态。
(1)强制启动电源法 (强制开机法)对于STB控制电压在开机状态为高电平的电源板,摘板维修时,可用一个1~2.2kΩ电阻将电源板的STB端与+5VSB输出端连接起来,也可用短路线直接相连,这样可强制启动电源,如图1-33所示。对于STB在开机状态为低电平的电源板,则通过1~2.2kΩ电阻将STB端与地相连。
图1-33 强制开机法和打开逆变器法
(2)打开逆变器法 逆变器工作的条件:一是供电正常(背光控制芯片供电、驱动电路供电、功率放大电路供电均正常);二是背光开关控制信号正常。而亮度控制信号只是影响背光灯的亮、暗程度。多数二合一板的点灯控制信号(BL_ON)开机时为高电平,故摘板维修时,可将二合一板的BL_ON信号、亮度调整控制输入端分别用一个电阻(阻值在1~3.3kΩ之间选择)跨接在+5VSB输出端上,这样就可获得二合一板工作所需的点灯、亮度控制电压,迫使逆变器启动工作,参见图1-33。
(3)假负载法 假负载法是检修液晶彩电二合一电源板时常用的方法之一,特别适用于脱板维修。假负载法可以方便地区分故障是出在负载电路、背光灯管,还是二合一电源板本身。
①开关电源的假负载。在维修主电源的输出电压偏低或仅在开机瞬间有电压等故障时,可以将其负载电路断开,并在电源主输出端(一般为12V、24V)加上假负载进行试验。若接上假负载后输出电压恢复正常,则说明开关电源工作正常,故障在负载电路;反之,若接上假负载后故障仍然存在,则故障在开关电源本身。
关于假负载的选取,如果电源板有+12V电压输出,一般选取摩托车或汽车上用的12V/30~60W的灯泡作假负载;如果电源板输出电压为+24V,可选取两个12V灯泡串联或者选择48V/35W的灯泡作为假负载。为了减小启动电流,也可采用30W的电烙铁或采用大功率的600~1000Ω电阻作假负载。
强制启动电源后,根据灯泡是否发光可知是否有电压输出,有经验的维修人员通过观察发光程度还可以估测出开关电源输出电压的高低,非常直观。
②背光驱动电路的假负载。对于电源+背光驱动二合一板,脱板检修背光驱动电路的故障时,不连接CCFL或EEFL灯管或LED灯条会因为保护电路启动而影响故障判断。连接灯管检修又因为灯管脆弱、长度太长、型号众多,电流要求也有所差别,且灯管作为液晶屏内部部件,对于一般的维修人员来说,要找到灯管并作为负载并不容易。对于电源+LED二合一板,同样不易找到合适的LED灯条。此时采用假负载法进行检修就方便多了。
维修电源+灯管供电板,假负载最好选用配套的CCFL或EEFL灯管,当然也可以使用专用维修工装,比如长虹快益点电器的KYD-PWV2.0专用液晶二合一板假负载工装,它可满足1~8个高压输出接口的二合一板维修,如图1-34所示。没有条件的,也可以用150kΩ/10W的水泥电阻来作逆变器的假负载,如图1-35所示。
图1-34 液晶二合一电源+逆变电路维修的假负载工装
图1-35 电源+逆变板脱板维修强制启动和带假负载的方法
如图1-36所示是自制的带指示灯的逆变器假负载。图中二极管VD1起保护作用,可选用1N4001~1N4007型二极管。实际制作时,也可不安装二极管VD1。LED1是发光二极管,作为指示灯使用。
图1-36 自制的逆变器假负载
驱动无阴极灯管(EEFL)的电源+逆变板,如长虹FSP160-3PI01型电源+逆变板等,所驱动的液晶屏内所有EEFL灯管并联为一组,灯管连接线个有两根,电源+逆变板上的灯管连接口只有一个或二个。这一类型的电源+逆变板,仍可用大功率电阻作假负载,但对于一个高压输出接口连接2~4个灯管的,假负载电阻的阻值不能小于150kΩ,功率不能小于10W,对于一个高压输出接口连接十多个灯管的,假负载电阻的阻值通常选15kΩ,功率不小于100W。由于一个15kΩ电阻的功率无法达到要求,则选用10个150kΩ/10W电阻并联代替。
【注意】 无论是使用开关电源的假负载还是逆变器假负载,都要特别注意输出电压正常时,假负载发热量比较大,不要烫坏其他元器件,应将假负载远离易燃物品放置,并要防止烫伤人。
4.保护电路的解除方法
二合一板的开关电源部分和背光驱动电路部分都设有保护电路,当发生故障时,往往造成保护电路启动,进入保护状态整板无法工作,给维修造成困难。学会解除保护电路让二合一板启动工作,是维修二合一板的重要技能之一。
(1)开关电源保护电路的解除 开关电源部分的保护电路:一是通过切断主电源和PFC驱动电路的VCC供电,使主电源、PFC电路停止工作;二是在主电源或副电源的振荡或稳压控制端设置保护电路,保护时提高或降低该脚的电压或将其接地,近使开关电源控制芯片内的保护电路启动,达到停止工作的目的。开关电源保护电路的解除方法如下。
①从过电压、过电流取样电路采取措施解除保护。一般过电压保护检测电路设有稳压二极管,当检测电压超过稳压二极管的稳压值时,稳压管击穿,向保护执行电路送去高电平保护触发电压。解除过电压保护的方法是将稳压二极管拆除或断开一脚。过电流保护检测电路往往采用大功率电阻或电流互感器进行取样,取样电压送到运算放大器或电压比较器,经比较后输出保护触发电压。解除过电流保护的方法:一是将取样电阻或电流互感器一次绕组短路;二是将运算放大器或电压比较器输出的保护触发电压断开。
②从保护执行电路采取措施解除保护。保护执行电路往往由晶闸管(可控硅)或三极管担任。解除保护的方法:一是将晶闸管的控制极或三极管的基极断开或对地短路,二是将晶闸管或保护三极管拆除。
(2)背光电路保护电路的解除 背光电路分为过压保护和过流保护两种,从现象区分,过流保护一般保护的比较迅速,一般来说背光闪一下就灭了,基本没有希望看见机器的开机画面,而过压保护一般来说相对比较慢,基本能维持1~2s正常发光,大多数时候能看见机器开机画面。对于这类故障,一般是想办法根据背光控制IC的芯片资料,解除背光电路的保护,先让背光电路强制工作起来,再进行下一步的检修。
背光灯保护电路对输出电压和灯管电流进行检测、整流、取样、比较后,获得保护触发电压,对背光驱动脉冲振荡电路进行控制。解除保护的方法如下。
①从过电压、过电流取样电路采取措施解除保护。一般过压保护检测电路往往设有分压电路、整流电路、比较电路,然后将保护电压送到背光驱动控制集成电路。解除过电压保护的方法:可将过电压检测电路的输出电路断开。过电流或电流平衡检测保护电路设有取样电阻或电流互感器、整流电路、比较电路,然后将过电流检测信号送到背光驱动控制集成电路。解除过电流保护的方法:可将过电流检测电路的输出电路断开。
②从背光驱动控制集成电路的保护电压输入引脚采取措施。一是将保护信号输入脚外部与保护检测电路相连的电路断开;二是将保护输入脚电压拉回到正常值。对该脚电压升高后保护的,将该脚对地接分压电阻或将该脚直接接地;对于该脚电压降低后保护的,将该脚用0.5~1kΩ电阻接VCC供电电源或VREF基准电压,将该脚电压提升到正常值。
【方法与技巧】 因为背光驱动控制芯片种类很多,引脚定义也不尽相同,所以断开保护有时也比较麻烦。首先要熟悉大部分背光驱动控制芯片的引脚标注含义。有部分背光控制芯片有一个TIMER引脚,该脚一般外接一个1~2μ>F的电容到地,当输出电路出现过压时,芯片内部的开关被打开,对该电容进行充电。当充电到一定值时,芯片内的内部保护电路启动,停止驱动脉冲输出。改变电容的大小,可以改变芯片启动保护时间的快慢,电容越大,保护越慢;电容越小,保护越快。一般设计保护延迟时间为1~2s。过压保护电路动作其实质就是被TIMER引脚电压触发,假如TIMER引脚的电压达不到设定的阈值,那么保护电路是不会动作的,因此,在维修时将这个引脚对地短接,过电压保护电路就不会动作。需注意的是:为了确保解除保护后的电路板安全,解除保护后通电试机时,要接好电压表对输出电压进行监测,并注意观察电路板上电源熔断器、大功率易损器件状态,一旦出现电压升高、熔断器熔断、器件冒烟、打火的故障,应立即切断电源,排除相关故障后,再进行下一步维修。
5.注意事项
(1)修理场所的220V市电供电必须加装1:1的隔离变压器。
(2)注意对PFC滤波电容放电。因为电源板为解决关机屏闪问题,大多设计有欠电压保护电路,因此,在关机以后大电解电容中仍残留有高压,所以在维修时一定要注意,防止该电容中的残留电压电击伤人,同时电源板带电维修,可能导致故障面扩大,加大维修难度。所以在维修时,断电后需对大电解电容做放电处理后再进行维修。放电方法是:用一个大功率、几百欧电阻进行放电,也可用电烙铁的插头跨接在电容引脚上触碰多次放电。
(3)由于逆变器升压输出端电压高达一千多伏,检修时要注意安全,避免电击。逆变器板应距离其他电路板10cm以上,特别是与屏蔽金属板要保持一定距离,避免打火放电,造成损失。在电源+逆变板已经通电工作后,尽可能少用万用表或示波器测量其高压输出端,这样会造成“拉弧”,可能会发生故障。
(4)正确选择测试接地点。由于开关电源和逆变器电路都有热区和冷区、热地和冷地之分,测量时要正确选择接地点,不能搞错。市电整流滤波电路、PFC电路、主/副电源的一次侧电路、背光电路中的功率放大电路都属于热区范围内,测量时要接热地,一般选择接地点为大滤波电容的负极。主/副电源二次侧的整流滤波电路、背光驱动控制部分、开/关机控制电路的接地点应接冷地,一般选择主电源开关变压器二次侧整流滤波输出端的大滤波电容负极或接冷地端的散热片、屏蔽铁板作为接地点。
(5)逆变器没有接负载(灯管)会产生一下高压后保护,不建议断开保护电路进行长时间试机(容易造成高压变压器线圈打火烧坏)。
6.主要元器件、易损件检测及其故障处理
电源+逆变板上的易损件按故障率由高到低排序为:MOSFET管、高压变压器、灯管连接插座、其他器件。
(1)大功率MOSFET管 液晶彩电的PFC开关管、开关电源的开关管、逆变电路的功率放大管都采用大功率MOSFET(场效应管),简写为MOS。在路检测正常的MOS管时,D、S极间正向电阻(黑表笔接D极,红表笔接S极)为1000kΩ以上,反向电阻(红表笔接D极,黑表笔接S极)为几千欧左右;G、S极间正、反向电阻均为几千欧。当PFC开关管、开关电源的开关管击穿后,其G、S极电阻等元件往往会连带烧坏。
(2)高压变压器 高压变压器检测如图1-37所示。高压变压器一次绕组阻值为0.5Ω左右(R×1Ω挡),两个一次绕组串起来的阻值为1Ω左右(有些机器设计时直接将两个一次绕组串起来,一次绕组的另一端悬空),但也有为几欧的。二次绕组阻值约在500~1000Ω之间(×100Ω挡)。若出现开机2s后保护,可对比测量各高压变压器的绕组阻值,将绕组阻值异常的高压变压器更换(不同型号变压器引脚排列一样,参数略有差异,有的可直接代用,有的代用后灯管亮度有区别)。
图1-37 高压变压器的检测方法
高压变压器常见故障及其处理如下。
①脱焊。因工作时发热大引起。故障表现为使用一段时间后黑屏,关机后再开可重新点亮,如轻轻拍打机壳屏幕可能点亮。解决办法是加锡焊牢固。
②高压变压器漆包线松动。会出现“吱吱”尖叫声,如用改锥按压尖叫声变小则可做出判断。可用刀片小心剥开绝缘层,露出铜线,把502胶水灌入,自然干后,做好绝缘处理即可。
③烧焦或匝间短路,出现亮度不够或随后黑屏。解决办法是换新高压变压器。
(3)灯管插座 易出现接触不良,引起背光灯不亮或时亮时不亮故障。若是引脚脱焊,重焊即可;若是插针锈蚀、弯曲变形,则要更换插座。灯管插座和灯管连接线插头一定要插好,否则会导致开机保护,严重时会烧坏接口。
(4)逆变电路中的输入变压器和输出变压器 逆变电路中的输入变压器和输出变压器检测如图1-38所示。
图1-38 逆变电路中的输入变压器和输出变压器检测方法
(5)电源控制芯片、电源厚膜集成电路 当出现开关电源不工作或工作异常时,需要对电源控制芯片或电源厚膜集成电路进行检查。检查电源控制芯片时,可先测驱动脉冲输出脚(OUT)有无激励脉冲信号输出。若没有输出,则检测芯片的供电(包括高压启动电压VSTR和VCC电压),若不正常,则检查相关电路。芯片供电正常后,接着检测芯片各种检测信号输入脚,如检测电流检测输入脚(CS)、取样电压反馈脚(FB)、交流输入电压欠电压检测脚(LUVP)电压是否正常,若不正常,则检查相应的检测电路和反馈电路。电源控制芯片检查要点如图1-39所示。
图1-39 电源控制芯片的检测方法
对电源厚膜集成电路的检查,除了不测电源振荡控制部分输出的PWM信号外,其余检查与电源控制芯片基本相同。
(6)PFC控制芯片 PFC控制芯片的检查方法和电源控制芯片基本相同,如图1-40所示。需注意的是,PFC控制芯片的VCC供电电压由副电源一次侧(有独立副电源的电源+逆变板)或者由主电源一次侧提供,且受控于待机控制电路。若二次开机后,PFC控制芯片无VCC供电,需检查VCC电压形成电路以及检查待机控制电路。
图1-40 PFC控制芯片的检测方法
(7)背光驱动控制芯片 对于背光灯不亮故障,先检测背光驱动控制芯片有无激励脉冲信号输出。若没有输出,则检测芯片工作的三要素(供电、使能控制和调光控制信号)是否都正常,若不正常,则检查相关电路。若三要素都是正常的,接着检测芯片连接的定时电阻、定时电容是否正常,测量基准电压脚(VREF)电压是否正常。若基准电压脚电压不正常,一般是芯片损坏。背光驱动控制芯片检查要点如图1-41所示。
图1-41 背光驱动控制芯片的检测方法
对于背光灯亮一下保护故障,重点检测灯电流检测输入脚(ISEN)或短路保护脚(SCP)、过压检测输入脚(VSEN)或开路保护脚(ULP)以及定点灯时间和保护关机延迟时间脚(TIMER)电压,若异常,则检查相关电路。
7.故障维修举例
下面以海信RSAG7.820.1646型电源+逆变板为例,介绍电源+逆变板的维修方法。
(1)脱机维修方法 将XP802插座的+5V_S端与STB端相连后,PFC电路开始工作,电源部分有主5V(+5V_M)和12V输出。将XP802的BRI和SW分别通过一个2.2kΩ电阻与+5V_S连在一起后背光电路开始工作。
(2)检修步骤及方法 通电前,注意确认元器件没有掉件和连焊现象和炸件现象。如果有炸件的要先把其损坏的器件先进行更换,并把和炸件有关的器件全部都测量一遍。更换所有损坏器件后试机时,最好把原机的电源熔断器(保险丝)去掉接上一个220V/100W的灯泡,这样可以防止再次炸件。通电后,按下列步骤和方法进行检修。
①首先测量电源板的XP802的10脚(+5V_S端)是否有+5V电压。如果没有或是异常则按下一步操作。
②测量PFC滤波电容C810两端电压是否在300V左右,如果没有,测量前面是否有交流输入电压;如果有,则测量电源控制芯片FAN7602的1脚(交流输入电压欠电压保护脚)电压是否大于2V。如果小于2V,则输入交流电压有问题。然后,测量FAN7602的6脚(VCC脚)电压(正常应在12~18V之间,如果过低检查VZ801是否损坏)。
以上正常,但无+5V_S电压输出,可以先去掉稳压光耦N805通电测量(不能连接主板),如有电压并且超过5V(一般为12V左右不会炸片),说明故障在取样稳压部分,如依然没有则故障在振荡反馈部分。
如果去掉光耦后有电压产生,重点检查后级+5V_S电压是否过压保护,保护电路中的稳压二极管VZ806是否击穿。如果VZ806没有击穿,则检查T801二次侧以三端误差放大器N808(TL431)为核心的电路是否正常。
需注意的是,FAN7602损坏率也很高,带载能力不强一般都是芯片性能不良造成的。
③将输出端子XP802的12脚STB端通过一个电阻接在+5V_S电压上,测量是否有+12V电压。如果没有,则检查场效应管V812的漏极是否有电压(正常应为13V左右)。如果没有,检查二极管VD820和电阻R850是否损坏。如果V812的漏极有正常电压,则检查V812的栅极有无电压(正常应为14V左右),若无电压,则检查V812栅极的偏置电路,检查V817、V810是否有问题。注意:此处有+12V过压保护电路VZ807,如果此处过压(一般是V812击穿),则输出电压波动不稳。如果有+12V电压,则测量+5V_M电压是否正常;如果没有,则检查V813是否损坏。应注意的是,此处+12V电压控制+5V_M电压的输出,只有+12V电压输出正常,+5V_M电压才能输出正常。
将STB接+5V_S后,电源部分除有+12V、+5V_M输出外,PFC电路也要启动工作,PFC输出电压(C810两端电压)提升为380V左右。若PFC电压只有300V左右,则为PFC电路没有工作(一般表现为电源带负载能力差,有些采用主、副两个开关电源的电源+逆变板也可能出现主电源不工作的情况),则检查以FAN7530为核心构成的PFC电路。
只有上述电压正常后,才能进行下一步的背光系统的维修。
④背光电路检修。将XP802的5脚(背光开/关控制端SW)、6脚(调光控制端RBI)通过一个电阻接5V电压,使逆变电路进入工作状态。
背光电路主要有以下三种故障。
一是背光不亮。这类故障可按图1-42所示的检修流程进行。
图1-42 背光不亮故障检修流程
由于背光控制芯片在刚通电时2s左右是不受任何反馈引脚控制保护的,是输出脉冲的,在启动后得到其检测引脚的正常反馈信号后才会进入正常的工作状态。如果在启动后没有得到反馈信号或反馈信号不正常,芯片就会进入保护状态停止输出激励信号。因此可利用此特性首先在通电瞬间检测FAN7313的9脚和13脚有无电压输出(正常时直流电压为2.5V左右,没信号输出时为0V)或用示波器观察有无PWM方波输出。根据此处的电压判断故障点是在以FAN7313芯片为核心的振荡控制电路,还是在后级电路。需注意的是,芯片保护后需断电再启动才会有较短时间的输出。
如果FAN313没有激励脉冲信号输出,先检查背光控制芯片FAN7313的工作条件(也叫三要素),即芯片供电(11脚12V)、芯片使能脚(7脚为高电平,电压大于2V,芯片开始工作)、调光脚(5脚也为高电平后芯片才会有脉冲输出)。如果FAN7313的工作条件正常,则测10脚(VERF)电压是否为6V,基准电压必须是6V,否则就是芯片损坏。
如果FAN313有信号输出,可以测量其后级的输入变压器(即激励变压器)T802的两路输出端是否有方波激励信号输出,如图1-43所示。一是用万用表AC挡测电压,因为背光电路的工作频率在56kHz左右,超出了普通万用表的频率响应,所以没有准确的电压值,一般为交流几十多伏;二是用示波器测波形。需强调一点:不管电压值为多少,两个绕组测得的电压值肯定一样,否则就是有问题。在测量脉冲信号时先将万用表的测试表笔放到要测量的位置后再开机,以防止万用表的内阻影响到后级的正常工作状态造成损失,或是直接先断开末级功率放大管的供电。
图1-43 测输入变压器两个二次绕组输出的两路激励信号电压和波形
当其激励变压器输出脉冲正常后就可继续向后级一步一步地测量直到找到故障点。
二是背光闪一下就保护。背光闪一下就保护说明激励信号已经加到后级高压变压器上,只是FAN7313得到的反馈信号异常进入保护造成的。因此可以先暂时取消其芯片的保护功能,其方法如下。
去掉电阻R886(过流保护),检查是否正常,如果正常,恢复后则去掉二极管VD831检查是否正常,如果正常,说明高压变压器T804或周围电路有问题。同样,分别去掉二极管VD834,检查变压器T805周围的元器件;去掉二极管VD837,检查变压器T806周围的元器件;去掉二极管VD840,检查变压器T807周围的元器件。
用100kΩ电阻将FAN7313的1脚接到10脚的6V基准电压上,如果恢复正常,说明变压器T807及周围电路有问题,检查变压器T807是否装反,电容C888、C889、C887,VD838、VD839、VD840是否损坏。重复上述步骤的工作,分别用100kΩ电阻将FAN7313的2脚、19脚、20脚接到10脚,检查各路变压器及周围的元器件。
三是工作一段时间后保护。这类故障一般都是某个高压变压器绕组绝缘不良造成的,因此可以通过以下方法快速判断出问题点:去掉FAN7313的过流保护(去掉R886)后,再将FAN7313的1脚、2脚、19脚、20脚连在一起并与10脚(6V基准电压)相连,这样芯片的所有保护就都取消了,让其工作一段时间用手去感觉4个高压变压器的温升,一般损坏的变压器升温都比较快,更换损坏的变压器后,恢复上述更改,老化试机。注意,判断出故障点后必须要恢复上述的改动,不能在取消全部的保护电路后长时间工作或交付用户使用,否则在没有保护电路的情况下,机器可能会出现无法预计的事故。