В статье [1] было представлено подробное описание TFT LCD-панелей LC130V01, LC150X01 и LC201V02. Все эти панели имеют подсветку с помощью люминесцентных ламп с холодным катодом (CCFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp). Количество, размеры и мощность ламп подсветки в этих панелях различны. Это значит, что должны различаться схемы и конструкции инверторов - узлов, обеспечивающих поджиг и стабильное свечение этих ламп. В настоящей статье приведены три схемы инверторов, использующихся в телевизионном шасси LC13EAA фирмы PHILIPS (по одному для каждой из панелей), описание этих схем и некоторые характерные неисправности. Эта тема весьма актуальна, так как инвертор - это один из самых ненадежных узлов LCD-телевизоров и мониторов.
Фирма PHILIPS использует в телевизорах, собранных на шасси LC13EAA, TFT LCD-панели LC130V01, LC150X01 и LC201V02 производства LG.PHILIPS LCD Co., Ltd. Вся необходимая информация об этих панелях опубликована в [1]. Приведенные в данной статье схемы - это фрагменты схем различных телевизоров на шасси LC13E AA фирмы PHILIPS.
В качестве ламп подсветки TFT LCD-панелей используются люминесцентные лампы CCFL. Схемы инверторов для ламп подсветки разных LCD-панелей могут быть абсолютно разные. Различия определяются мощностью и количеством ламп подсветки (см. табл. 1), а также производителями этих инверторов.
В любом случае узел инвертора обеспечивает режим поджига с «мягким запуском» и стабилизацию тока люминесцентных ламп в установившемся режиме свечения, а значит, обеспечивает стабилизацию яркости подсветки.
Отличием ламп CCFL от привычных люминесцентных ламп является то, что напряжение поджига (1100 … 1430 В) больше рабочего напряжения почти в полтора раза (850…1100 В), а рабочая частота ламп CCFL лежит в пределах 40…80 кГц (см. табл. 1).
| Параметры |
Тип панели |
| LC130V01 |
LC150X01 |
LC201V02 |
| Напряжение поджига, В |
850…1100 |
870…1130 |
1100…1430 |
| Рабочее напряжение, В |
540…655 |
550…655 |
700…825 |
| Рабочая частота, кГц |
50…80 |
50…70 |
40…60 |
| Мощность потребления, Вт |
4 |
4 |
5,1 |
| Количество ламп CCFL |
4 |
6 |
6 |
Таблица 1. Параметры ламп подсветки в TFT LCD-панелях LC130V01, LC150X01 и LC201V02
В состав любого инвертора для питания ламп подсветки входят следующие узлы:
- повышающий преобразователь постоянного напряжения питания в высокое переменное напряжение;
- балансные схемы;
- широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и его схема управления;
- схема запуска;
- схема защиты от перегрузки по току и напряжению.
Следует заметить, что в инверторах LCD-мониторов используются те же принципы, что и в инверторах LCD-телевизоров. Со схемными решениями и методикой поиска неисправностей ряда LCD-мониторов можно ознакомиться в [2], а мы рассмотрим инверторы для трех LCD-панелей, используемых в ряде бюджетных телевизоров.
Инвертор для LCD-панели LC130V01
Схема этого инвертора показана на рис. 1.
Рис. 1 Принципиальная схема узла инвертора IN (INVERTER PANEL 13")
На плату инвертора с узла C5 через разъем CN1 поступает напряжение питания 12 В и сигнал ON/OFF (включено/выключено), в качестве которого используется сигнал BACK_LIGHT_EN. Когда напряжение этого сигнала мало (до 2 В), то транзисторы Q1, Q4, Q6 будут заперты, а Q5 открыт. Он шунтирует переход «затвор-исток» полевого транзистора Q8, поддерживая его в закрытом состоянии.
Инвертор включается, когда напряжение сигнала ON/OFF превысит 2,5 В. При этом откроются транзисторы Q1, Q4, а транзисторами Q5, Q6 и Q4 будет управлять микросхема U1.
Основой инвертора является двухтактный синусоидальный генератор на транзисторах Q9, Q10 типа 2SD1804T и трансформаторах Т1, Т2. Рабочая частота генератора составляет 45 кГц. В контур этого генератора, помимо первичных обмоток трансформаторов Т1 и Т2, входят конденсаторы C10, C11. Резисторы R19 и R20 обеспечивают начальное смещение транзисторов Q9, Q10. Положительная обратная связь в генераторе осуществляется с помощью обмотки 1-6 трансформатора Т1. Четыре лампы CCFL подключаются по две к вторичным высоковольтным обмоткам 7-10 трансформаторов Т1 и Т2 через балансные резонансные цепи (C30, C31, L30, R30…R33, C32, C33, L31, R34, R35, R36, R39) и через отдельные двух-контактные разъемы CN2 - CN5. Этим обеспечивается стабильная работа схемы при сильном разбросе параметров ламп, особенно при их старении.
Стабилитроны D6, D7, D32 и D33 используются как двухстороннее пороговое устройство, которое открывается при напряжении 150 В и облегчает запуск схемы. Резистор R38 - датчик перегрузки. Диодные сборки D30, D31 - это датчики обратной связи для ШИМ. Сам ШИМ обеспечивает стабилизацию выходных напряжений инвертора. Он собран на двух ОУ микросхемы U1 типа LM339A и выходном двухтактном ключе на транзисторах Q5 и Q6. Полевой транзистор Q4, включенный между выв. 13 микросхемы U1 и базами транзисторов Q5 и Q6, используется как ключ включения-выключения инвертора. Транзисторы выходного двухтактного ключа Q5 и Q6 непосредственно управляют полевым транзистором Q8. Причем, когда Q5 закрыт, а Q6 открыт, транзистор Q8 будет заперт. Тогда же Q5 открыт, а Q6 закрыт, транзистор Q8 откроется. Чем большую часть периода Q8 будет открыт, тем больше будет напряжение на конденсаторе фильтра C2, значит, больше напряжение питания генератора и выходное напряжение инвертора.
Транзистор Q3 и стабилитрон D1 - это параметрический стабилизатор напряжения 5 В, от которого питается микросхема U1, а транзистор Q2 - ключ, который управляет включением этого стабилизатора.
Стабилитрон D4 (18 В), резистор R21 и диод D5 - это пороговое устройство, которое защищает схему от перегрузки при увеличении напряжения питания до 18 В и более.
На транзисторах Q14, Q53, Q51, Q50, Q7 и диоде D34 собрана схема защиты от перегрузки при значительном увеличении тока нагрузки.
Инверторы для LCD-панелей LC150X01 и LC201V02
Эти инверторы собраны по заметно отличающейся от рассмотренной выше схеме. Принципиальные схемы каждого из этих инверторов разбиты на два узла: IN1 и IN2. Принципиальная схема инвертора для панели LC150X01 приведена на рис. 2 и 3, а для панели LC201V02 - на рис. 4 и 5.
Рис. 2 Принципиальная схема узла инвертора IN1 (INVERTER PANEL 15")
Рис. 3 Принципиальная схема узла инвертора IN2 (INVERTER PANEL 15")
Рис. 4 Принципиальная схема узла инвертора IN1 (INVERTER PANEL 20")
Рис. 5 Принципиальная схема узла инвертора IN2 (INVERTER PANEL 20")
Общие в этих схемах с предыдущей - только балансные цепи, двухстороннее пороговое устройство, цепи датчиков перегрузки по напряжению и току, и, вообще, цепи питания ламп. Отличия начинаются уже в разъемах для подключения ламп подсветки (см. рис. 1-5 и табл. 2, 3).
| Разъемы |
Выводы |
| № |
Тип |
№№ |
Назначение |
| CN2 |
BHRD03VSD1 |
1 |
Высоковольтный вывод (ВВ) лампы 1 |
| 2 |
ВВ лампы 2 |
| 3 |
ВВ лампы 3 |
| CN3 |
PHRD3 |
1 |
Низковольтный вывод (НВ) лампы 1 |
| 2 |
НВ лампы 2 |
| 3 |
НВ лампы 3 |
| CN4 |
PHRD3 |
1 |
НВ лампы 4 |
| 2 |
НВ лампы 5 |
| 3 |
НВ лампы 6 |
| CN5 |
BHRD03VSD1 |
1 |
ВВ лампы 4 |
| 2 |
ВВ лампы 5 |
| 3 |
ВВ лампы 6 |
Таблица 2. Назначение выводов разъемов ламп подсветки инвертора телевизора 15"
| Разъемы |
Выводы |
| № |
Тип |
№№ |
Назначение |
| CN2 |
BHSR-05VS-1 |
1 |
ВВ лампы 1 |
| 2 |
ВВ лампы 2 |
| 3 |
Свободный |
| 4 |
НВ лампы 1 |
| 5 |
НВ лампы 2 |
| CN3 |
BHSR-02VS-1 |
1 |
ВВ лампы 3 |
| 2 |
НВ лампы 3 |
| CN4 |
BHSR-02VS-1 |
1 |
ВВ лампы 3 |
| 2 |
НВ лампы 3 |
| CN5 |
BHSR-05VS-1 |
1 |
ВВ лампы 6 |
| 2 |
ВВ лампы 5 |
| 3 |
Свободный |
| 4 |
НВ лампы 6 |
| 5 |
НВ лампы 5 |
Таблица 3. Назначение выводов разъемов ламп подсветки инвертора телевизора 20"
Рассмотрим схемные решения этих инверторов. Основой всех этих схем является специализированная микросхема OZ960 и мощная комплементарная пара МДП-транзисторов AO4600 в одном корпусе. Назначение выводов микросхемы OZ960 в корпусе SSOP20 приведено в табл. 4, а мощной комплементарной пары МДП-транзисторов AO4600 в корпусе SOICD8 - в табл. 5.
Высоковольтные трансформаторы Т1, Т2 обоих инверторов управляются мостовыми схемами на комплементарных парах МДП-транзисторов AO4600. Причем, в инверторе для панели LC201V02 в каждом мосте установлено по две таких пары. U2, U3 - первый мост (см. рис. 4) и U4, U5 - второй мост (см. рис. 5). Каждая пара включена полумостом.
В инверторе для LC150X01 в каждом мосте используется по три комплементарные пары. U2, U3, U6 - первый мост (см. рис. 2) и U4, U5, U8 - второй мост (см. рис. 3). Один из полумостов в каждом из этих мостов содержит две включенные параллельно комплементарные пары. Такое включение связано с несимметрией ШИМ сигнала. Плата инвертора для LCD-панели LC150X01 питается напряжением 12 В, а для LC201V02 - напряжением 24 В. Поэтому параллельное включение комплементарных пар только в одном (перегруженном) полумосте облегчает тепловой режим этих пар при низком напряжении питания, а значит, при бoльшем токе нагрузки, чем в инверторе для панелей LC201V02.
Несмотря на то что схемы инверторов для панелей LC150X01 и LC201V02 несколько различаются, позиционные номера активных элементов ряда каскадов совпадают:
- Q8, D15 (рис. 2, 4) - стабилизатор 5 В для питания U1;
- Q3, Q11 (рис. 2, 4) - схема включения;
- Q1 (рис. 2 и рис. 4) - ключ схемы «мягкого запуска»;
- Q22 (рис. 3, 5) - ключ схемы защиты от перегрузки по току;
- U7A, D2, Q2, Q4 (рис. 3, 5) - схема защиты от перегрузки при понижении напряжения питания;
- U7B (рис. 3, 5) - компаратор схемы управления яркостью.
При ремонте инверторов важно знать некоторые характерные напряжения на выводах микросхемы U1 типа OZ960. Так, на выв. 1 напряжение должно быть около 0 В, на выв. 2 - приблизительно 0,8…0,9 В, а на входе «мягкого запуска» в момент запуска - около 4 В. На выходе усилителя ошибки (выв. 10) постоянное напряжение должно быть чуть больше, чем на входе обратной связи - выв. 9 (обычно на выв. 10 - от 1,32…1,35 В, а на выв. 9 - 1,24…1,25 В). Есть небольшое отличие между постоянными составляющими на выходах управления МДП-транзисторами с p- и n-каналами. На выв. 12 и 19 постоянное напряжение составляет 2,7 В, а на выв. 11 и 20 - около 2,5 В.
| № вывода |
Обозначение |
Назначение |
| 1 |
CTIMR |
Конденсатор, задающий время поджига |
| 2 |
OVP |
Вход защиты от перенапряжения (порог - 2 В) |
| 3 |
ENA |
Вход разрешения (активный уровень - высокий) |
| 4 |
SST |
Конденсатор схемы «мягкого запуска» |
| 5 |
VDDA |
Напряжение питания |
| 6 |
AGND |
Общий аналоговой части микросхемы |
| 7 |
REF |
Вывод опорного напряжения 2,5 В |
| 8 |
RT1 |
Резистор, задающий частоту поджига |
| 9 |
FB |
Вход ООС по току ламп CCFL |
| 10 |
CMP |
Выход усилителя сигнала ошибки |
| 11 |
NDR_D |
Выход управления МДП-транзистором с n-каналом |
| 12 |
PDR_C |
Выход управления МДП-транзистором с p-каналом |
| 13 |
LPWM |
Выход ШИМ управления яркостью свечения ламп |
| 14 |
DIM |
Вход управления яркостью свечения ламп (CCFL) |
| 15 |
LCT |
Конденсатор ГПН для схемы управления яркостью |
| 16 |
PGND |
Общий цепей питания микросхемы |
| 17 |
RT |
Времязадающая цепь, определяющая рабочую частоту RT |
| 18 |
CT |
Времязадающая цепь, определяющая рабочую частоту CT |
| 19 |
PDR_A |
Выход управления МДП-транзистором с p-каналом |
| 20 |
NDR_B |
Выход управления МДП-транзистором с n-каналом |
Таблица 4. Назначение выводов микросхемы OZ960 в корпусе SSOP20
Неисправности инверторов, их диагностика и устранение
Лампы подсветки в рабочем режиме не включаются (изображение имеет вид малоконтрастных, еле заметных «теней»)
При такой неисправности в первую очередь нужно проверить напряжение и цепи питания инвертора - на контактах 6, 7, 8 разъема CN1 (12 В для LC130V01, LC150X01 и 24 В для LC201V02). Также необходимо проверить предохранитель F1 на плате инвертора. Если он сгорел, нужно проверить цепи питания инвертора на короткое замыкание (КЗ). Только убедившись в отсутствии КЗ следует заменить предохранитель и произвести повторное включение. Также проверяют исправность стабилизатора 5 В на транзисторе Q3 (13"-панель) или Q8 (15"- и 20"-панели).
Если напряжения и цепи питания в норме, то следует проверить наличие сигнала включения на контакте 5 разъема CN1 (уровень лог. «1» в рабочем режиме) и саму схему включения (см. описание выше). При отсутствии высокого уровня на контакте 5 CN1 в рабочем режиме, можно подать его через резистор 33 кОм принудительно от источника 5 В на базу транзисторного ключа Q1 (13"-панель) или Q3 (15"-, 20"-панели). В инверторах для телевизоров с панелями 15" и 20" напряжение 5 В можно подавать непосредственно на выв. 3 микросхемы U1 (OZ960), исключая транзисторы схемы запуска. Если подсветка включится, то инвертор исправен, дефект следует искать в узле С5 телевизора.
Если команда включения присутствует, или в случае, если принудительно подсветку запустить не удалось, следует проверить работу генератора преобразователя с помощью осциллографа, просмотрев эпюры напряжений на базах транзисторов Q9 и Q10 (13"-панель, рис. 1) или на выводах 11, 12 и 19, 20 микросхемы U1. Если генерации нет, то следует проверить указанные элементы методом замены. Еще одна причина, по которой возникает подобный дефект - это наличие коротких замыканий в нагрузках и/или обмотках трансформаторов инверторов. В этом случае в первую очередь следует проверить высоковольтные конденсаторы (на утечку-пробой) и на наличие прогаров в плате и разъемах ламп подсветки.
И еще одно замечание. При проверке и ремонте инвертора в автономном режиме следует помнить, что инвертор может не запускаться без нагрузки и с очень малой нагрузкой. В этом случае в качестве эквивалента нагрузки вместо ламп подсветки удобно использовать резисторы мощностью 2 Вт и номиналом 100 кОм.
Инвертор включается и самопроизвольно выключается через небольшой промежуток времени (от 1 секунды до нескольких минут)
Короткие вспышки ламп подсветки возможны из-за плохого контакта одной или нескольких ламп в разъемах, а также при неисправностях самих ламп.
В телевизорах с 13" экраном при самопроизвольном выключении ламп подсветки следует проверить цепи защиты инверторов и, в первую очередь, стабилитрон D5, датчик тока - резистор R38 и ОУ U1 (LM339A) (см. рис. 1).
В телевизорах с экраном 15" и 20" в этом случае проверяют напряжение OVP на выв. 2 U1 (см. рис. 2 и 4). Если оно значительно отличается от номинального (более 2 В), то следует проверить цепи защиты от перенапряжения, подключенные к этому выводу. Если же напряжение OVP в норме, то следует проверить методом замены конденсатор С23, задающий время поджига (подключен к выв. 1 микросхемы U1). Если конденсатор исправен, проверяют напряжение на выв. 9 и 10 U1: напряжение на выв. 10 должно быть несколько больше, чем на выв. 9 (см. выше). Если это не так, то следует проверить емкостной делитель С12 С21.
Лампы подсветки самопроизвольно «мигают»
Причиной этого дефекта чаще всего являются сами лампы CCFL.
Вторая из возможных причин - это нестабильная работа инвертора. Для проверки инвертора вместо каждой из ламп надо включить эквивалентную нагрузку - резистор 100 кОм 2 Вт, а в разрыв цепи питания инвертора (12/24 В) - миллиамперметр на пределе 10…20 мА, после чего включить питание инвертора. Если ток потребления инвертора стабилен в течение достаточно длительного времени (получаса-часа), то инвертор можно считать исправным. Если инвертор работает нестабильно, то в телевизорах с экраном 15" и 20" необходимо проверить частоту и симметрию пилообразного напряжения на выв. 17 контроллера U1. При нарушении формы и/или частоты этого напряжения проверяют методом замены конденсаторы С14 и С21 (см. рис. 2 и 4).
В первичных цепях инвертора телевизора с экраном 13" этот дефект возникает чаще всего из-за неисправности микросхемы ОУ U1 (LM339A) или ее внешних элементов (см. рис. 1).
К подобному дефекту может привести и неисправность элементов вторичных цепей инвертора, в первую очередь трансформаторов и высоковольтных конденсаторов.
| № вывода |
Обозначение |
Назначение |
| 1 |
S1 |
Исток МДП-транзистора с n-каналом |
| 2 |
G1 |
Затвор МДП-транзистора с n-каналом |
| 3 |
S2 |
Исток МДП-транзистора с p-каналом |
| 4 |
G2 |
Затвор МДП-транзистора с p-каналом |
| 5 |
D2 |
Сток МДП-транзистора с p-каналом |
| 6 |
D2 |
Сток МДП-транзистора с p-каналом |
| 7 |
D1 |
Сток МДП-транзистора с n-каналом |
| 8 |
D1 |
Сток МДП-транзистора с n-каналом |
Таблица 5. Назначение выводов мощной комплементарной пары МДП-транзисторов AO4600 в корпусе SOIC-8
Литература
1. И. Безверхний. LCD-панели LC130V01, LC150X01 и LC201V02 производства LG.PHILIPS LCD Co.,Ltd для телевизионных приемников. «Ремонт & Сервис», № 8, 2006.
2. В. Петров. Устройство и ремонт инверторов для ЖК мониторов. «Ремонт & Сервис», № 3, 4, 2005
