Инверторы для LCD-панелей LC130V01, LC150X01 и LC201V02

 

 

Сразу оговоримся, что статья имеет отношение к инверторам для CCFL ламп. В данное время, вместо CCFL подсветки активно используется LED подсветка, где лучшими считаются светодиоды марок LATWT470RELZK SBWVT120E PT30W45 V1 и другие.

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). Лампы CCFL для LCD очень дорогие, но по приемлимым ценам их можно купить в разделе Лампы подсветки интернет магазина Dalincom.

ПараметрыТип панели
LC130V01LC150X01LC201V02
Напряжение поджига, В850…1100870…11301100…1430
Рабочее напряжение, В540…655550…655700…825
Рабочая частота, кГц50…8050…7040…60
Мощность потребления, Вт445,1
Количество ламп CCFL466

Таблица 1. Параметры ламп подсветки в TFT LCD-панелях LC130V01, LC150X01 и LC201V02

В состав любого инвертора для питания ламп подсветки входят следующие узлы:


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.

Принципиальная схема узла инвертора для LCD-панели LC130V01 (INVERTER PANEL 13")
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.

Принципиальная схема узла инвертора для LCD-панели LC150X01 (INVERTER PANEL 15")
Рис. 2 Принципиальная схема узла инвертора IN1 (INVERTER PANEL 15")

Принципиальная схема узла инвертора для LCD-панели LC150X01 (INVERTER PANEL 15")
Рис. 3 Принципиальная схема узла инвертора IN2 (INVERTER PANEL 15")

Принципиальная схема узла инвертора для LCD-панели LC201V02 (INVERTER PANEL 15")
Рис. 4 Принципиальная схема узла инвертора IN1 (INVERTER PANEL 20")

Принципиальная схема узла инвертора для LCD-панели LC201V02 (INVERTER PANEL 15")
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"

 

РазъемыВыводы
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:


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.


№ выводаОбозначениеНазначение
1CTIMRКонденсатор, задающий время поджига
2OVPВход защиты от перенапряжения (порог - 2 В)
3ENAВход разрешения (активный уровень - высокий)
4SSTКонденсатор схемы «мягкого запуска»
5VDDAНапряжение питания
6AGNDОбщий аналоговой части микросхемы
7REFВывод опорного напряжения 2,5 В
8RT1Резистор, задающий частоту поджига
9FBВход ООС по току ламп CCFL
10CMPВыход усилителя сигнала ошибки
11NDR_DВыход управления МДП-транзистором с n-каналом
12PDR_CВыход управления МДП-транзистором с p-каналом
13LPWMВыход ШИМ управления яркостью свечения ламп
14DIMВход управления яркостью свечения ламп (CCFL)
15LCTКонденсатор ГПН для схемы управления яркостью
16PGNDОбщий цепей питания микросхемы
17RTВремязадающая цепь, определяющая рабочую частоту RT
18CTВремязадающая цепь, определяющая рабочую частоту CT
19PDR_AВыход управления МДП-транзистором с p-каналом
20NDR_BВыход 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.

№ выводаОбозначениеНазначение
1S1Исток МДП-транзистора с n-каналом
2G1Затвор МДП-транзистора с n-каналом
3S2Исток МДП-транзистора с p-каналом
4G2Затвор МДП-транзистора с p-каналом
5D2Сток МДП-транзистора с p-каналом
6D2Сток МДП-транзистора с p-каналом
7D1Сток МДП-транзистора с n-каналом
8D1Сток 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.

Игорь Безверхний (г. Киев)

Журнал по ремонту бытовой и офисной техники
Внимание! Копирование статьи строго запрещено! Эксклюзивное право размещения предоставлено журналом Ремонт и Сервис