LED-драйверы задней подсветки ЖК панелей. Схемотехника на примере ИМС ADD5201

Р

Ремонт и Сервис

30 Янв 2020
В современных жидкокристаллических (ЖК) мониторах (дисплеях) и телевизорах в качестве задней подсветки панелей используются светодиоды (LED). Эту технологию нельзя назвать ультрасовременной, но вопросов по работе задней подсветки и принципам управления светодиодами стало значительно больше, ведь все эти устройства стали поступать в ремонт. Об этом и пойдет речь в данной статье.​

Буквально несколько лет назад в качестве задней подсветки ЖК панелей широко применялись флуоресцентные лампы различных типов (CCFL — Cold Cathode Fluorescence Lamp, EEFL — External Electrode Fluorescent Lamp). В настоящее время практически все панели, за очень редким исключением, в качестве источника света задней подсветки используют белые светодиоды (White LED — WLED). Так как размеры светодиодов малы, то для создания светового потока соответствующей мощности требуется большое количество светодиодов, как правило, исчисляемое несколькими десятками. Чаще всего их размещают на подложке в виде узкой светодиодной линейки (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид WLED-линейки.jpg

Рис. 1. Внешний вид WLED-линейки

Все множество светодиодов разбивается на несколько групп последовательно включенных светодиодов — WLED-линеек. В каждой такой группе находится от 6 до 10 WLED. Таким образом, если для задней подсветки необходимо, например, 64 WLED, то их можно распределить на 8 линеек, каждая из которых будет состоять из 8 последовательно включенных светодиодов (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема LED-подсветки из 64 WLED.jpg

Рис. 2. Структурная схема LED-подсветки из 64 WLED

Ток каждого WLED, используемого в задней подсветке, как правило, находится в диапазоне 20…40 мА. Поэтому в каждой линейке должен протекать ток именно этой величины. Также следует напомнить, что падение напряжения на открытом WLED находится, чаще всего, в диапазоне 3…4 В. Таким образом, к WLED-линейке необходимо приложить напряжение, приблизительно равное произведению количества светодиодов на величину падения напряжения на одном из них (именно поэтому на рис. 2 указано напряжение питания 34 В).

Еще на один аспект работы задней подсветки необходимо обратить внимание — это стабилизация и регулировка тока светодиодов. Без стабилизации тока невозможно говорить о качественной подсветке, так как без обратной связи световой поток будет изменяться под действием различных факторов, например, в зависимости от температуры WLED. Потому необхо-
димо контролировать величину тока, протекающего через светодиоды, и в случае изменения тока его необходимо стабилизировать.

Теперь несколько слов о регулировке. Любой дисплей предполагает регулировку такого параметра изображения, как яркость. Регулировка яркости в ЖК панелях традиционно осуществляется изменением мощности светового потока задней подсветки, т.е. изменением яркости источника света. Поэтому в системе задней подсветки необходимо предусмотреть возможность изменения тока светодиодов в ответ на некоторое внешнее управляющее воздействие (например, вращение ручки регулировки яркости). При этом изменение тока светодиодов должно осуществляться пропорционально величине входного управляющего сигнала. Процесс регулировки яркости в зарубежной литературе называют диммингом (Dimming).

Таким образом можно отметить, что корректная работа светодиодов невозможна без соответствующего управления, осуществляемого специализированными микросхемами-контроллерами. Эти ИМС называются драйверами светодиодов (LED Driver). К функциям LED Driver также можно отнести и включение-выключение светодиодов по внешнему управляющему сигналу (рис. 3). Под термином LED Driver понимают, с одной стороны, микросхему, а с другой стороны, весь модуль, включающий и микросхему, и ее внешние элементы.

Рис. 3. Структурная схема LED-подсветки с цепями питания.jpg

Рис. 3. Структурная схема LED-подсветки с цепями питания и управления

В настоящее время для управления светодиодами разработаны микросхемы LED-драйверов, выполняющие абсолютно все необходимые функции. Интегральное исполнение этих микросхем позволяет сделать схему управления LED чрезвычайно компактной.

Отметим основные функции интегральных LED-драйверов:
  • контроль (регулировка) и стабилизация тока LED;
  • программирование величины тока LED;
  • ограничение тока LED на безопасном уровне;
  • формирование, контроль и стабилизация питающего напряжения LED;
  • защита от превышения напряжения на LED;
  • термическая защита;
  • регулировка яркости LED-линеек (Dimming);
  • защита от низкого напряжения питания ИМС;
  • защита от обрыва в цепи LED-линеек.

Выше уже отмечалось, что для работы LED-подсветки требуется относительно высокое напряжение — от 20 до 40 В, в зависимости от количества светодиодов в одной линейке. Откуда берется это напряжение, ведь на ЖК панель оно не подается? Оказывается, это напряжение формирует из какого-либо низковольтного напряжения (обычно из 12 В) повышающий DC/DC-преобразователь, установленный на плате ЖК панели. Этот повышающий DC/DC-преобразователь также является элементом LED-драйвера (рис. 4). Существуют разные варианты схемотехники повышающих преобразователей для LED, но в большинстве современных ЖК панелей применяется так называемый Boost-регулятор, эквивалентная схема которого представлена на рис. 5.

Рис. 4. Структура LED-драйвера.jpg

Рис. 4. Структура LED-драйвера

Рис. 5. Эквивалентная схема Boost-регулятора.jpg

Рис. 5. Эквивалентная схема Boost-регулятора

В современных ИМС LED-драйверов узел DC/DC-преобразователя интегрирован в ИМС. Это позволяет значительно упростить схему подсветки за счет снижения количества внешних элементов, а также за счет использования единой схемы управления. Традиционным решением для современных LED-драйверов является интегральное исполнение силового транзистора BOOST-регу ля то ра и наличие встроенной схемы ШИМ контроллера, управляющего этим силовым транзистором (рис. 6). Такое исполнение позволяет LED-драйверу контролировать напряжение светодиодов, управлять им и осуществлять защиту от превышения данного напряжения.

Рис. 6. ШИМ контроллер в составе LED-драйвера.jpg

Рис. 6. ШИМ контроллер в составе LED-драйвера

Теперь перейдем к рассмотрению реальной схемы LED-драйвера. В настоящее время LED-драйверы и DC/DC-преоб ра зо ватели напряжения светодиодов физически размещаются на управляющей плате ЖК панели. Существуют и другие варианты, например, когда LED-драйвер расположен на основной плате монитора (рис. 7). Но такое решение не носит массового характера, поэтому остановимся на традиционных подходах.

Рис. 7. Варианты размещения элементов LED-подсветки.jpg

Рис. 7. Варианты размещения элементов LED-подсветки

Сегодня производители микросхем предлагают различные LED-драйверы в количестве, достаточном для выпуска справочника по ним на многие сотни страниц. В матрице, которая попала к автору на ремонт, для управления задней подсветкой используется контролер ADD5201, выпускаемый компанией Analog Devices. Сама же панель типа LP173WD1(TL) (N2) производится компанией LG. ИМС LED-драйвера находится недалеко от микросхемы TCON и рядом с разъемом, к которому подключается модуль задней подсветки (рис. 8).

Рис. 8. Фрагмент платы TCON c ИМС LED-драйвера ADD5201.jpg

Рис. 8. Фрагмент платы TCON c ИМС LED-драйвера ADD5201

На ЖК панель поступают цифровые данные о цвете в формате LVDS через внешний 40-контактный однорядный разъем CN1. Кроме сигналов LVDS через контакты 31-40 разъема CN1 на матрицу подаются сигналы управления LED-подсветкой.

Разъем для подключения светодиодных линеек CN2 является 9-контактным, однако два из них не задействованы. В данной модели матрицы все светодиоды объединены в пять цепочек (рис. 9).

Рис. 9. Фрагмент структурной схемы платы матрицы LP173WD1.jpg

Рис. 9. Фрагмент структурной схемы платы матрицы LP173WD1(TL) (N2) с узлом LED-подсветки

Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1 на основе ИМС ADD5201 приведена на рис. 10. Количество внешних элементов ИМС минимально. Пояснения к принципиальной схеме представлено в виде описания назначения выводов ADD5201, приведенного в таблице. ИМС ADD5201 предназначена для управления восемью LED-линейками, в то время как в рассматриваемой схеме она управляет пятью LED-линейками. Остальные выводы, соответствующие управлению светодиодами (выв. 13-15) подключены к «земле», и неясно, то ли эти контакты не используются, то ли они могут быть задействованы для управления светодиодами, но выключены только в данной схеме.

Рис. 10. Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1.jpg

Рис. 10. Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1

Лучшее понимание того, как функционирует ADD5201, дает ее блок-схема, она приведена на рис. 11.

Рис. 11. Блок-схема ИМС ADD5201.jpg

Рис. 11. Блок-схема ИМС ADD5201

Типовые неисправности LED-подсветки на основе ИМС ADD5201

Хочется отметить, что микросхема ADD5201 достаточно часто применяется для построения драйверов, управляющих LED-подсветкой ЖК панелей. Ее можно встретить на панелях самых разных производителей и самых разных размеров. Также следует упомянуть, что из-за большой популярности этой микросхемы и ее широкого применения, количество упоминаний ADD5201 при описании неисправностей LED-подсветки достаточно велико.

При неработающей LED-подсветке, в первую очередь, необходимо обратить внимание на токовый предохранитель, установленный в цепи питания LED-драйвера (F2 на рис. 10). Сгоревший предохранитель — далеко не редкость в подобных схемах.

Если предохранитель в обрыве, то в обязательном порядке следует убедиться в исправности силового транзистора BOOST-регулятора, интегрированного в ADD5201. Типовой проблемой этого транзистора является его пробой. Убедиться в отсутствии пробоя транзистора можно измерением сопротивления между выводами 23, 24 микросхемы ADD5201 и «землей». Наличие низкого сопротивления (единицы Ом) указывает на неисправность транзистора и на необходимость замены микросхемы.

Если предохранитель цел, но LED-подсветка при этом не работает, а на светодиоды подается напряжение около 12 В (равно входному напряжению VLED), то можно говорить о неисправности микросхемы ADD5201.


Рис. 12. Назначение выводов ИМС ADD5201.jpg

Рис. 12. Назначение выводов ИМС ADD5201


Интернет-ресурсы
1.  ссылка скрыта от гостей 

Алексей Конягин
Журнал "Ремонт и Сервис"​

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.
 
  • Like
Реакции: victor63ru, svk2006 и Yanshun

Что это ? Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Программаторы Аббревиатуры Частые вопросы Обмен ссылками Ссылки дня

  • Это информационный блок по ремонту
    Содержит основные технические рекомендации и советы поиска по разделам сайта необходимые для ремонта - принципиальные схемы, файлы прошивок, программ, маркировку компонентов, ссылки на базы данных. Обратите внимание и на другие темы где расположены советы и секреты мастеров, измерения, принцип работы и методы диагностики.
    Предназначен для тех, кто случайно попал на эту страницу, периодически обновляется и отображается только гостям.
  • Прошивки в разделах:
    Прошивки телевизоров (запросы)
    Прошивки телевизоров (хранилище)
    Прошивки мониторов (хранилище)
    Различные прошивки (запросы)
  • Схемы в разделах:
    Схемы телевизоров (запросы)
    Схемы телевизоров (хранилище)
    Схемы мониторов (запросы)
    Различные схемы (запросы)
  • Справочники в разделах:
    Справочник по транзисторам
    ТДКС - распиновка, ремонт, прочее
    Газовые котлы Termomax
    Справочники по микросхемам
  • Marking (маркировка) - обозначение на электронных компонентах
    Справочники по SMD компонентам
    Опознать элемент в телевизоре (вопросы)
    Справочники по SMD кодам компонентов
    Маркировка SMD транзисторов от PHILIPS
  • Package (корпус) - вид корпуса электронного компонента
    SOT-89 - пластковый корпус для поверхностного монтажа
    SOT-23 - миниатюрный пластковый корпус для поверхностного монтажа
    TO-220 - корпус для монтажа (пайки) в отверстия
    SOP (SOIC, SO, TSSOP) - миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа
  • Programmer (программатор) - устройство для записи (считывания) информации в память или другое устройство
    Ниже список некоторых программаторов:
    Postal-2,3 - универсальный программатор по протоколам I2C, SPI, MW, IСSP и UART. Подробно - Postal - сборка, настройка
    TL866 (TL866A, TL866CS) - универсальный программатор через USB интерфейс
    CH341A - самый дешевый (не дорогой) универсальный программатор через USB интерфейс
  • PWM (Pulse Width Modulation) - Широтно-импульсная модуляция
    SPI (Serial Peripheral Interface Protocol) - Протокол последовательного периферийного интерфейса
    TSOP (Thin Small Outline Package) – Тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
    USB (Universal Serial Bus) - Универсальная последовательная шина
    DMA (Direct Memory Access) - Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
  • Как мне задать свой вопрос ?

    После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

    Кто отвечает на вопросы ?

    Ответ в тему LED-драйверы задней подсветки ЖК панелей. Схемотехника на примере ИМС ADD5201 как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

    Как найти нужную информацию ?

    Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

    По каким маркам можно спросить ?

    По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам - LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

    Что еще я смогу здесь скачать ?

    При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям - схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.


Верх Низ