Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx

  • 25 Янв 2020
Схемотехника и ремонт блоков питания BN44-00157A, BN44-00158A, BN44-00167B и BN44-00191A

В предыдущей статье [1] в большей степени рассматривалась сигнальная часть ТВ шасси GBP23/26/32/37/40xxx и сервисные регулировки. Этот материал продолжает начатую тему, но уже касательно системы питания шасси: рассматриваются цепи питания, размещенные на главной плате, а также блоки питания, которых, в зависимости от диагонали ЖК панелей, применено четыре типа.​

Система питания ТВ шасси GBP23/26/32/37/40xxx состоит из следующих узлов и блоков:
  • стабилизаторов и конверторов, размещенных на главной плате;
  • блока питания, причем на шасси, в зависимости от диагонали ЖК панели, применяется четыре типа блоков: BN44-00158A (23-дюймовые модели), BN44-00156A (26- и 32-дюймовые модели), BN44-00157A (37 дюймов), BN44-00167B (40 дюймов);
  • инвертора питания CCFL задней подсветки.

Блок питания BN44-00158A для 23-дюймовых ТВ
Этот блок питания производства DongYang E&P Inc. работает в диапазоне входных напряжений 90…264 В и частоте переменного тока 50/60 Гц, максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку, составляет 120 Вт.
Электрические параметры блока питания приведены в таблице 1.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Таблица 1. Электрические параметры блока питания BN44-00158A.jpg

Таблица 1. Электрические параметры блока питания BN44-00158A

На рис. 1 приведена блок-схема блока питания BN44-00158A. Он, как и большинство современных источников питания для ЖК телевизоров, реализован по схеме импульсного преобразователя. Напряжение бытовой сети через сетевой помехоподавляющий фильтр (EMI FILTER на рис. 1) и выпрямитель поступает на корректор коэффициента мощности (ККМ, на рис. 1 - PFC). На выходе ККМ формируется постоянное стабилизированное напряжение 400 В, которым питаются дежурный и рабочий источники.


 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Рис. 1. Блок-схема блока питания BN44-00158A.jpg

Рис. 1. Блок-схема блока питания BN44-00158A

Дежурный источник реализован на ШИМ контроллере семейства VIPer12A (рис. 1) со встроенным силовым MOSFET-ключом. Он формирует постоянное напряжение 5,2 В (Stand-By 5.2V на рис. 1) для питания дежурного узла ТВ.

Рабочий источник реализован по схеме резонансного преобразователя на основе гибридного модуля F9922L из семейства M-Power2 фирмы Fuji Electric Device Technology, состоящего из ИМС контроллера и полумостовой схемы на силовых MOSFET-транзисторах. На выходах резонансного преобразователя формируются гальванически развязанные от сети стабилизированные постоянные напряжения 24 В (INVERTER 24V), 13 В (Main 13V), 9 В (Sound 9V) и 5,3 В (VD5 +5.3V).

Для управления (переключения режимов рабочий/дежурный) блоком питания служит цепь из оптрона Р2561 и стабилизатора напряжения 15 В (+15V), которая управляется сигналом ТВ микроконтроллера Power On/Off.
На рис. 2 и 3 приведена принципиальная электрическая схема блока питания BN44-00158A.


Как уже отмечалось, схема состоит из корректора коэффициента мощности (ККМ), дежурного источника (см. рис. 2) и рабочего или силового источника (рис. 3).


Корректор коэффициента мощности (ККМ) минимизирует индуктивную составляющую нагрузки источника с целью увеличения его КПД и уменьшения импульсных помех, создаваемых этим источником. Этот узел выполнен на основе специализированного контроллера ККМ типа TDA4863 (ICP801S на рис. 2) фирмы INFINEON. Схема ККМ представляет собой повышающий конвертор (Boost), ИМС TDA4863 содержит широкополосный усилитель напряжения (используется в петле обратной связи), умножитель, токовый компаратор, детектор нулевого тока, ШИМ со схемой логики и тотемный выходной MOSFET-драйвер. ИМС выпускается в корпусах DIP-8 и SOP-8. Назначение выводов TDA4863 приведено в таблице 2.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Таблица 2. Назначение выводов TDA4863.jpg

Таблица 2. Назначение выводов TDA4863

В рассматриваемом блоке ИМС включена по типовой схеме и питается от стабилизатора 15 В на элементах QB802, ZDB805. ККМ работает только в рабочем режиме телевизора, поэтому питающее напряжение стабилизатора коммутируется ключом на транзисторе QB801, управляемым сигналом ON/OFF через узел гальванической развязки от первичной цепи QB851 PC801S.

На выходе ИМС (выв. 7) формируются управляющие импульсы с уровнями 1…2 В (лог. «0») и 10,8 В (лог. «1»), которые подаются непосредственно на затвор силового MOSFET-транзистора QP801 типа SPA11N60C3 (N-канальный, VD=600 В, ID=11 А, RDSon=0,38 Ом (при VGS=10 В, ID=7 A)). Нагрузкой этого транзистора является накопительный дроссель LP801, имеющий дополнительную обмотку — токовый датчик, подключенный к детектору нулевого тока в составе ИМС (выв. 5). Во время открытого состояния силового ключа энергия накапливается в дросселе LP801, а после его запирания напряжение ЭДС дросселя включается последовательно с выпрямленным сетевым напряжением и через диод DP801 заряжает накопительный конденсатор CP812. В результате на нем формируется постоянное стабилизированное напряжение около 400 В, которое используется дежурным и рабочим источниками питания. Напряжение обратной связи формируется резистивным делителем RP809-RP814, подключенным к выходу ККМ, и подается на вход компаратора ошибки F/B (выв. 1).

Дежурный источник питания реализован по схеме импульсного DC/DC-преобразователя на основе ШИМ контроллера VIPER12A (IPB801S на рис. 2) фирмы STMicroelectronics. Источник на основе такой ИМС в корпусе DIP позволяет получить выходную мощность до 13 Вт при напряжении питания 195…265 В.

Особенности ИМС VIPER12A:
  • фиксированная ключевая частота 60 кГц;
  • широкий диапазон напряжения питания 9…38 В;
  • режим токового управления;
  • интегрированный силовой MOSFET-транзистор (VDS=730 В, ID=0,4 А, RDS ON=27 Ом при ID=0,2 А);
  • блокировка ИМС при низком напряжении питания с гистерезисом (VDD OFF/ON=8/14,5 В);
  • высоковольтный источник тока для запуска ИМС;
  • защита от перенапряжения, токовой перегрузки на выходе и термозащита (170°С) с перезапуском.

Диапазон входного напряжения усилителя напряжения ошибки (вход FB, выв. 3) составляет 0…1 В. Ток силового ключа ограничен на уровне 0,4 А за счет внутреннего подключения токового датчика в цепи ключа, формирующего сигнал блокировки, к усилителю напряжения ошибки.

ИМС запускается внутренним высоковольтным источником тока, подключенным непосредственно к сетевому выпрямителю через выв. 5-8 (DRAIN), а после этого питается через выв. 4 (VDD) от дополнительной обмотки 4-5 импульсного трансформатора TB801S

Нагрузкой силового ключа является обмотка 1-2 TB801S.

Вторичное напряжение источника 5 В (STBY_5.2V) контролируется цепью обратной связи из прецизионного управляемого стабилизатора ZDTB852 (KA431A) и оптрона PC804S (PS2561). Ток через стабилизатор ZDTB852 зависит от выходного напряжения источника, что влияет на ток светодиода оптрона PC804S. Поэтому проводимость фототранзистора оптрона изменяется, а ввиду того, что он включен между источником питания ИМС и входом обратной связи FB, напряжение на этом входе также меняется. ИМС отрабатывает ошибку изменением ширины управляющих импульсов ШИМ, что приводит к стабилизации выходного напряжения 5 В.

Рабочий источник питания (см. рис. 3) выполнен по схеме резонансного DC/DC-конвертора с мультитактовым управлением силовыми MOSFET-ключами на основе интегрального модуля ICM801S типа F9922L. Модуль F9922L (см. блок-схему на рис. 4) состоит из микросхемы ШИМ контроллера (IC на рис. 3) и двух мощных N-MOSFET-транзисторов (Q1, Q2). Блок питания на основе такого модуля подробно рассматривался на страницах Р&С в статье [2]. Отметим лишь основные особенности работы подобной схемы.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Рис. 4. Блок-схема модуля F9922L.jpg

Рис. 4. Блок-схема модуля F9922L

Источники на основе модулей семейства M-Power2 носят фирменное название Multi-oscillated current resonant circuit (MOCRC). Принцип работы такой схемы заключается в том, что верхнее плечо полумостовой схемы (Q2 на рис. 4) работает в автоколебательном режиме, а нижнее плечо (Q1) управляется сигналом, формируемым ШИМ контроллером (IC), причем ШИМ контроллер работает синхронно с авто-колебательной схемой.

Источник подобного типа имеет, по сравнению с традиционным резонансным источником, следующие преимущества:
  • более высокий КПД;
  • встроенный дежурный режим (при PВХ < 0,4 Вт PВЫХ = 0 Вт; при PВХ < 1,0 Вт PВЫХ = 0,5 Вт; при PВХ < 4,0 Вт PВЫХ = 2 Вт);
  • низкий уровень создаваемых помех за счет того, что MOSFET-ключи включаются по сигналу ZVS + ZCS (нулевое напряжение и нулевой ток), а выключаются по сигналу ZVS.

Модуль F9922L выпускается в корпусе SIP-23, в котором используется только 13 выводов. Назначение выводов модуля F9922L приведено в таблице 3.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Таблица 3. Назначение выводов модуля F9922L.jpg

Таблица 3. Назначение выводов модуля F9922L

В рассматриваемой схеме (рис. 3) управляющее напряжение на затворе встроенного транзистора верхнего плеча полумоста Q2 (выв. 20 ICM801S) формируется из напряжения обмотки 5-6 импульсного трансформатора TM801S схемой на транзисторе QM801 и ограничительных стабилитронах DZM801, DZM802.

Управляющий сигнал для транзистора нижнего плеча полумоста Q1 в составе модуля формируется из напряжения обратной связи схемой на элементах ZDTM851, PC803S, контролирующей вторичное напряжение преобразователя 24 В. На входе компаратора ошибки модуля COMP (выв. 11) присутствует результирующее управляющее напряжение. Оно снимается с делителя QM803 (выв. 1, 4) RM808 PC803S, верхнее плечо которого подключено к опорному напряжению 5 В (выв. 10 ICM801S), а нижнее (фото-транзистор оптрона PC803S) — к «земле». Из этого же управляющего напряжения с помощью схемы токового зеркала на сдвоенном транзисторе QM803 (см. структуру на рис. 5) формируется тактовый сигнал на входе модуля CON (выв. 14).

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Рис. 5. Структура сдвоенного транзистора BCV62C.jpg

Рис. 5. Структура сдвоенного транзистора BCV62C

Из напряжения обмотки 7-8 TM801S формируется управляющий сигнал для детектора включения и выключения транзистора Q1 (вход VW, выв. 10). Питающее напряжение модуля 20 В (выв. 2) формируется стабилизатором QS803 ZDS806 (рис. 2).

Напряжение 24 В формируется из импульсного напряжения обмоток 9-12 и 13-16 TM801S с помощью двухполупериодного выпрямителя DM851 DM852 CM851 CM852. Параметры диодов Шоттки в составе сборок DM851, DM852 типа FMEN-220A: VRM=100 В, VF=0,85 В, IF=20 А.

Напряжение 24 В используется для питания инвертора задней подсветки ЖК панели, который, в свою очередь, конвертирует это напряжение в переменное высоковольтное напряжение для питания CCFL. Оно вместе с управляющими сигналами схемы подсветки выведено на 14-контактные разъемы CN803, CN804 и 4-контактный CN801. Цоколевка 14-контактных разъемов не совпадает — с блоком питания могут использоваться разные типы ЖК панелей (и модулей подсветки): к CN803 подключаются ЖК панели Samsung (AM LCD), а к CN804 — Chi Mei Optoelectronics (CMO).

Управляющие сигналы для схемы подсветки формируются микроконтроллером на плате скалера, оттуда они поступают на разъем CNM802, а с него - на разъемы CN801, CN803 и CN804.

Из напряжения 24 В с помощью понижающего DC/DC-конвертора ICM852 (MC33167) формируется постоянное напряжение 5,2 В и через контакты 13, 15 CN802 поступает на главную плату.

Напряжение 12 В формируется из импульсного напряжения обмоток (10,11)-12 и (13,14)-16 TM801S с помощью двухполупериодного выпрямителя DM853 CM853. Параметры диодов Шоттки в составе сборки DM853 типа FCQ10A04: VRM=40 В, VF=0,55 В, IF=10 А.

Напряжение 9 В формируется линейным стабилизатором ICM853 типа KA78R09. ИМС имеет управляющий вход ON/OFF (выв. 4) (не задействован), защиту от токовой перегрузки (IВЫХ=2 А) и перегрева кристалла.

Так же, как и напряжение 5,3 В, напряжения 12 и 9 В
через разъем CN802 поступают на главную плату.

Защита от перенапряжения на выходах основного источника выполнена на элементах DZT851 (6,2 В), DZT852 (30 В), QT852, PC802S (см. рис. 2). В аварийной ситуации (обрыв в цепи нагрузки, неисправность интегрального модуля F9922L) один или оба стабилитрона DZT851, DZT852 начинают проводить ток, которым открывается ключ на транзисторе QT852. Фото-транзистор в составе оптрона PC802S также открывается и шунтирует входы стабилизаторов 15 и 20 В, от которых питаются контроллер ККМ и модуль F9922L. В результате эти узлы отключаются, и остается работать только дежурный источник.

Блок питания BN44-00191A для 26- и 32-дюймовых ТВ
Этот блок питания производства Samsung Electro-Mechanics (см. блок-схему на рис. 6), так же, как и предыдущий, выполнен по схеме импульсного источника и формирует такие же вторичные напряжения, как и BN44-00158A, но имеет более высокие нагрузочные характеристики ввиду того, что используется с ЖК панелями больших диагоналей. Если сравнить блок-схемы этого и предыдущего блоков, то они практически совпадают, разница лишь в том, что в блоке BN4400191A применена элементная база (ИМС), в основном, одного производителя - Fairchild Semiconductor.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Рис. 6. Блок-схема блока питания BN44-00191A.jpg

Рис. 6. Блок-схема блока питания BN44-00191A

ККМ реализован по схеме повышающего преобразователя (Boost), в составе которого дроссель (индуктор) LP801 (рис. 7), силовой ключ — MOSFET-транзистор QP801S и управляющий контроллер ICP801S типа FAN7530 фирмы Fairchild Semiconductor.


Особенность микросхемы FAN7530 состоит в том, что она обеспечивает работу ККМ в режиме критической проводимости CRM (Critical Conduction Mode), т.е. на границе прерывистого и непрерывного токов через индуктор. Силовой MOSFET-транзистор включается при переходе тока в индукторе через ноль, а выключается сигналом, который вырабатывается при сравнении пилообразного напряжения внутреннего генератора ИМС с напряжением усилителя сигнала ошибки, на входе которого присутствует выходное напряжение ККМ. Таким образом, время включения силового ключа фиксировано, а время выключения можно регулировать. Назначение выводов ИМС FAN7530 приведено в таблице 4.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Таблица 4. Назначение выводов ИМС FAN7530.jpg

Таблица 4. Назначение выводов ИМС FAN7530

ККМ работает только в рабочем режиме ТВ, он включается сигналом PWR-ON/OFF, который формируется управляющим микроконтроллером ТВ и подается на контакт 1 разъема CNM801 (рис. 8), активный уровень сигнала — низкий. Этим же сигналом рабочий источник питания ТВ (см. описание ниже) переключается из дежурного режима в рабочий. Сигнал PWRON/OFF открывает ключ на транзисторе QB851, через светодиод оптрона PC801S течет ток (он подключен к дежурному напряжению 5,2 В), фототранзистор оптрона открывается и включается стабилизатор напряжения 15 В на элементах QB802, ZB805, от которого питается контроллер ККМ ICP801S (выв. 8). Вход стабилизатора QB802 ZB805 подключен к дежурному источнику — к обмотке 6-7 импульсного трансформатора TB801S и выпрямителю DB803 СMB806. От этого же стабилизатора питается и контроллер рабочего источника ICM801S (рис. 8).



Дежурный источник 5,2 В выполнен по схеме обратноходового квазирезонансного конвертора на основе ШИМ контроллера ICB801S типа FSQ0165RN (Fairchild) со встроенным силовым MOSFET-ключом. От этого источника питаются некоторые узлы (в частности, дополнительный микроконтроллер ТВ WT61P6S, см. [1]) в дежурном режиме, когда основные энергопотребляющие узлы (ЖК панель, инвертор) обесточены. Микросхема FSQ0165RN специально разработана для маломощных источников (до 10 Вт при АС 85…264 В в невентилируемом корпусе), выполнена по энергосберегающей технологии FPS™ и включает в себя полевой SenseFET-транзистор и ШИМ контроллер с токовым управлением. Включение силового транзистора происходит на впадине в момент минимального напряжения на стоке (коммутация по впадине — valley switching).

Такой квазирезонансный режим является переходным между режимом прерывистых и непрерывных токов в обмотках индуктора. Особенности этой микросхемы:
  • встроенный мощный полевой транзистор SenseFET, стойкий к лавинному пробою (VD=650 В, IDM=4А, RDS=8 Ом при VGS=10 В и ID=0,5 А);
  • экономичный пакетный режим (Burst Mode), обеспечивающий потребление 0,65 Вт; при напряжении питания АС 240 В и мощности нагрузки 0,5 Вт;
  • схемы защиты OVP (Over Voltage Protection), OCP (Over Current Protection), OLP (Over Load Protection) и TSD (Termal Shutdown) с рестартом;
  • потребляемый стартовый/рабочий ток - 1/5 мА.

Назначение выводов микросхемы FSQ0165RN приведено в таблице 5.

 Система питания ТВ шасси SAMSUNG GBP23/26/32/37/40xxx Таблица 5. Назначение выводов микросхемы FSQ0165RN.jpg

Таблица 5. Назначение выводов микросхемы FSQ0165RN

Токовое ограничение силового ключа установлено внутренними элементами схемы OCP на уровне 0,8…1 А. Ключевая частота конвертора зависит от величины нагрузки, чем она больше, тем частота выше, и наоборот. Для ИМС серии FSQ частота находится в пределах 55…67 кГц.

Литература и интернет-источники
1. Николай Елагин. Схемотехника, конструктивные особенности и сервисный режим ЖК телевизоров SAMSUNG на шасси GBP23/26/32/37/40xxx. Модели ТВ SAMSUNG: LE23R86/87/88BD, LE26R86BD, LE32R86BD, LE37R86BD, LE40R86BD.

2. Николай Елагин. Применение интегральных модулей семейства M-Power2 в блоках питания ЖК телевизоров и мониторов SAMSUNG.


Внимание !
Копирование, тиражирование и размещение данных материалов на других Web-сайтах строго запрещено.
Нарушение преследуется в административном и уголовном порядке в соответствии с Законом РФ.
 

Вложения

  • . 2. Принципиальная электрическая схема блока питания BN44-00158A. ККМ и дежурный источник пит...pdf
    413,4 КБ · Посмотрено: 543
  • Рис. 3. Принципиальная электрическая схема блока питания BN44-00158A. Рабочий источник питания.pdf
    346,4 КБ · Посмотрено: 363
  • . 7. Принципиальная электрическая схема блока питания BN44-00191A. ККМ и дежурный источник пит...pdf
    235,8 КБ · Посмотрено: 231
  • Рис. 8. Принципиальная электрическая схема блока питания BN44-00156A. Рабочий источник питания.pdf
    268,9 КБ · Посмотрено: 219
  • Like
Реакции: ars-mahmudov, Megandes, svk2006 и еще 1 человек

Верх Низ