- 17 Фев 2020
В этом материале описываются блоки питания PLDG-P005A и PLDE-P007A, которые используются в ЖК телевизорах со светодиодной (LED) краевой подсветкой LG, PHILIPS, и других производителей с диагональю панелей 32 и 40 дюймов. Конструктивная особенность этих блоков заключается в том, что на одной плате размещены все узлы — дежурный, рабочий источники и светодиодный (LED) драйвер задней подсветки ЖК панели. Надеемся, что материал поможет провести диагностику этих узлов, определить дефектные элементы и восстановить их работоспособность.
Общие сведения, электрические параметры и конструкция
Блоки питания PLDG-P005A (обозначение GL PSL32-2-Med/Part. № 3PAGC10051A-R) и PLDEP007A (обозначение GL PSL40-2-Med/Part. № 3PAGC20023A-R) производятся компанией LG Innotek*. Они применяются разными производителями (в основном, LG и PHILIPS) для производства ЖК телевизоров с LED-подсветкой и диагональю панелей 32 (PLDGP005A) и 40 дюймов (PLDE-P007A).
Конструктивно элементы этих блоков размещены на одной печатной плате (см. внешний вид платы PLDE-P007A на рис. 1), которая соединяется с потребителями (графической платой — скалером, ЖК панелью и LED-линейками краевой подсветки) с помощью гибких шлейфов.
Рис. 1. Внешний вид электромонтажной платы блока питания PLDE-P007A
Электрические параметры рассматриваемых блоков питания приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные параметры блоков питания
Рассмотрим основные узлы блоков питания по принципиальным электрическим схемам.
Принципиальная электрическая схема БП PLDE-P007A
В состав блока питания входят следующие узлы: сетевой фильтр, дежурный источник питания (ИП), рабочий ИП и двухканальный DC/DC-конвертор (или LED-драйвер) питания LED-линеек краевой подсветки ЖК панели.
Рабочий источник питания формирует из выходного напряжения ККМ постоянные стабилизированные напряжения, гальванически развязанные от сети, необходимые для питания всех узлов телевизоров в рабочем режиме, за исключением LED-подсветки. Этот узел питается от DC/DC-преобразвателя, формирующего из напряжения 147 В (канал VLED рабочего ИП) стабилизированные постоянные напряжения (два канала), регулируемые методом ШИМ с целью регулировки яркости (димминга) LED-подсветки ЖК панели.
Дежурный источник (ДИ) формирует из сетевого напряжения постоянные стабилизированные напряжения 3,3 и 14,5 В для питания узлов телевизора в дежурном режиме. Рассмотрим схемотехнику вышеперечисленных узлов более подробно.
Дежурный источник питания
Принципиальная электрическая схема блока питания PLDE-P007A приведена на рис. 2.
Примечание. Элементы на рис. 2 с обозначением OPEN на электромонтажную плату не установлены.
Дежурный ИП формирует постоянные стабилизированные напряжения 3,3 В (ST3V3 на рис. 2) и 14,5 В (VCC), которыми питаются управляющий микроконтроллер (МК) на главной плате ТВ и интегральный контроллер рабочего источника. Дежурный источник реализован по схеме импульсного обратноходового преобразователя на основе ШИМ контроллера с токовым управлением U101 типа LNK362 фирмы POWER INTEGRATIONS. Эта ИМС входит в состав семейства LinkSwitch®-XT и предназначена для применения в маломощных AC/DC-преобразователях (до 2,8 Вт) при напряжении сети 85…265 В. Основные особенности ИМС:
- технология Clampless™ для снижения стоимости устройства и повышения КПД;
- встроенная схема авторестарта после короткого замыкания в нагрузке;
- не требуется вспомогательная обмотка трансформатора для питания ИМС;
- встроенная защита от перегрева с автоматическим запуском;
- широкий диапазон входного напряжения;
- простое управление включением/выключением.
ИМС LNK362 включает в себя (см. блок-схему на рис. 3) ключевой 700 В MOSFET-транзистор, генератор (132 кГц), схему ON/OFF для силового ключа, высоковольтный источник тока, частотный джиттер (9 кГц), узел токового ограничения в каждом рабочем цикле (cycle-by-cycle) и схему термозащиты с порогом 142°С.
Рис. 3. Блок-схема ИМС LNK362
Назначение выводов ИМС приведено в таблице 2. Микросхема работает на фиксированной частоте 132 кГц, имеет схемы защиты от низкого (UVL) и высокого (OVP) напряжений питания, токового ограничения встроенного MOSFET-транзистора, а также пакетный энергосберегающий режим при работе с низкой нагрузкой. Узел гашения переднего фронта сигнала (LEB) в составе микросхемы блокирует ШИМ в момент времени, когда MOSFET-транзистор полностью открыт и возможны импульсные выбросы в сигнале, что привело бы к нарушению цикла обратной связи. Время гашения определяется параметрами микросхемы и составляет 300…375 нс.
Таблица 2. Назначение выводов ИМС LNK362
На вход дежурного ИП подается сетевое напряжение с выхода однополупериодного выпрямителя D101 D102 D103 C102, подключенного непосредственно к сетевому напряжению. Полученное постоянное напряжение (около 100 В при входном 220 В) через диод D601 и термистор TH101 (10D9: 2A, 10 Ом) поступает на сглаживающий конденсатор C102, а с него через обмотку 5-4 импульсного трансформатора Т101 на сток силового ключа - встроенного в ИМС U101 MOSFET-транзистора (выв. 5).
Контроллер U101 питается от внутреннего стабилизатора напряжения 5,8 В (выход - выв. 3), соединенного с выв. 5 через токоограничительную цепь. После появления на вторичных обмотках импульсного трансформатора Т101 напряжений из импульсного напряжения обмотки 1-2 выпрямителем D107 C121 формируется постоянное напряжение около 20 В для следующих целей:
- питание стабилизатора напряжения 14,5 В (VCC) Q101 ZD102 C109, этим напряжением питается контроллер рабочего источника U501;
- используется в качестве опорного на входе обратной связи по напряжению ИМС U101 (выв. 4).
Для стабилизации выходных напряжений ДИ цепью обратной связи из регулируемого стабилизатора U301 и оптрона PC101, подключенной к вторичному напряжению 3,3 В, формируется токовый сигнал на входе FB (выв. 4), которым управляется встроенный силовой ключ. Выход схемы контроля становится низким, если втекающий ток превышает 49 мкА, а в другом случае - высоким. В первом случае MOSFET-транзистор выключается, а во втором - включается. Этот управляющий сигнал контролируется по переднему фронту тактового сигнала в начале каждого рабочего цикла. В результате изменяется энергия, передаваемая в нагрузку, что приводит к стабилизации вторичного напряжения 3,3 В.
Для переключения телевизора из дежурного в рабочий режим и обратно контролируется стабилизатор напряжения 14,5 В Q101 ZD102 C109. Управляющий сигнал STANDBY поступает с глав ной платы через контакт 2 разъема CN4_1M95. Низкий уровень сигнала открывает ключ на транзисторе Q101, открывается фототранзистор оптрона PС102 и стабилизатор включается, соответственно включается и рабочий ИП.
Узел на транзисторах Q111, U112 контролирует уровень сетевого напряжения. Если он становится ниже номинального, прецизионный шунт-регулятор U102 перестает проводить ток, ключ на транзисторе Q111 закрывается и отключается питание контроллера рабочего источника U501.
Рабочий источник питания
Рабочий ИП вырабатывает постоянные стабилизированные и гальванически развязанные от сети напряжения (см. таблицу 1) для питания всех узлов ТВ в рабочем режиме. Основа этого источника — контроллер IC501 типа L6599 фирмы ST Microelectronics.
ИМС предназначена для применения в резонансных конверторах с полумостовой топологией и 50% рабочим циклом. Встроенные драйверы верхнего и нижнего плечей обеспечивают непосредственное управление силовыми MOSFET-транзисторами. Регулировка выходного напряжения обеспечивается модуляцией операционной частоты конвертора, а фиксированное время паузы между переключениями (типовое значение 0,3 мкс) гарантирует защиту схемы от сквозных токов.
Назначение выводов ИМС L6599 приведено в таблице 3.
Таблица 3. Назначение выводов ИМС L6599
В рассматриваемом блоке питания ИМС L6599 включена по рекомендуемой производителем схеме, вход выключения контроллера DIS и выход управления ККМ PFC_STOP не используются. Цепь обратной связи U203 PC501 контролирует вторичные напряжения 12 и 24,5 В и формирует сигнал на выв. 4 (RFmin), которым модулируется рабочая частота конвертора (см. описание в таблице 3), что приводит к стабилизации вторичных напряжений.
Для контроля тока в первичной цепи конвертора с емкостного делителя С526 С511, подключенного к выходу полумостовой схемы, снимается импульсное напряжение и через выпрямитель D512 C511 подается на вход контроля тока ISEN (выв. 8) U501. Если напряжение превышает порог 0,8 В (гистерезис 50 мВ), контроллер увеличивает рабочую частоту для снижения выходной мощности конвертора. Если несмотря на это ток продолжает расти (короткое замыкание), ИМС блокируется. Для перезапуска конвертора необходимо снять и снова подать питание на ИМС U501.
Силовая часть конвертора выполнена по полумостовой схеме на MOSFET-транзисторах Q501, Q510 типа KF5N50FS (VDS=500 В, ID=5 A, RDS ON=1,4 Ом при VGS=10 В), нагрузкой которой служит обмотка 2-4 импульсного трансформатора Т501.
Вторичные цепи конвертора типовые, за исключением того, что напряжение 24,4 В дополнительно стабилизировано с помощью линейного стабилизатора на элементах Q220-Q222, ZD220.
В схему введен дополнительный узел защиты от короткого замыкания в цепях напряжений 12 и 24,5 В на шунт-регуляторах U206, U207 (AN431AN) и оптроне PC502, фототранзистор которого в аварийной ситуации (превышение этих напряжений пороговых уровней) шунтирует цепь обратной связи конвертора и выключает его.
DC/DC-конвертор питания LED-подсветки
Как уже отмечалось, этот узел формирует регулируемые ШИМ сигналом постоянные напряжения для питания четырех LED-линеек подсветки ЖК панели. Он реализован на основе двухканального LED-драйвера U401 типа OZ9902 фирмы OZ2MICRO (см. рис. 2). Основные особенности этой микросхемы:
- двухканальный DC/DC-конвертор;
- постоянный ток или напряжение на выходе;
- драйвер одной мощной LED-линейки на канал;
- 180° сдвиг фазы между выходами для минимизации пульсаций тока;
- независимый ШИМ димминг по каждому каналу;
- аналоговый димминг;
- фиксированная ключевая частота;
- токовая защита внешних силовых MOSFET-транзисторов;
- защита от высокого напряжения на выходах;
- защита от короткого замыкания;
- термозащита;
- выход индикации ошибки LED-линеек.
Назначение выводов микросхемы OZ9902 приведено в таблице 4.
Таблица 4. Назначение выводов ИМС OZ9902
Микросхема питается напряжением 12 В (выв. 1) от рабочего ИП, потребляя в рабочем/дежурном режимах ток 3,5/0,3 мА. В состав каждого канала микросхемы OZ9902 входят DC/DC-конвертор, формирующий минимально низкое напряжение питания LED-линейки для оптимального использования источника питания, и управляемый ШИМ или аналоговым сигналом драйвер, контролирующий ток в LED-линейке. В рассматриваемом блоке питания ИМС включена по типовой схеме. Через разъем CN4_1M95 в узел поступают следующие управляющие сигналы:
- включения/выключения BL-ONOFF (контакт 9), подается на выв. 3 U401 (ENA);
- ШИМ димминга BL-DIM1 (VSYNC) (контакт 10), подается на выв. 7, 8 U401 (PWM1, PWM2);
- аналогового димминга BL-ICTRL (контакт 11), подается на выв. 9 U401 (ADIM).
В зависимости от модели ТВ, в которую устанавливается БП, используется аналоговый или ШИМ димминг. Входы сигналов ШИМ димминга ИМС (выв. 7, 8) объединены, т.е. яркость регулируется в обоих каналах одновременно. Для контроля управляющим МК состояния LED-линеек с выв. 24 (FAULT) снимается сигнал ошибки POK и через инвертор на транзисторе Q401 поступает на контакт 12 CN4_1M95, а с него — на главную плату ТВ.
Четыре LED-линейки LED1-LED4 подключаются к плате блока питания через разъем CN2_1316, причем они объединены в две группы по две последовательно соединенные линейки в каждой, и уже такие линейки подключены к выходам DC/DC-конвертора.
В качестве силовых ключей в обоих каналах DC/DC-конверторов используются N-MOSFET-транзисторы Q402, Q403 типа AOD450 (VDS=200 В, ID=3,8 А, RDS ON=0,7 Ом при VGS=10 В), а в каналах димминга — N-MOSFET-транзисторы Q404, Q405 типа MDHT3N40 (VDS=300 В, ID=1,5 А, RDS ON=3,4 Ом при VGS=10 В).
Отличия принципиальной электрической схемы блока питания PLDC-P005A
Схема этого источника, в отличие от предыдущей, имеет в своем составе корректор коэффициента мощности, служащий для повышения КПД источника питания за счет уменьшения реактивной составляющей нагрузки питающей сети. Фрагмент схемы с узлом ККМ приведен на рис. 4.
Рис. 4. Фрагмент принципиальной электрической схемы БП PLCD-P005A с узлом ККМ
Кроме того, он стабилизирует питающее напряжение (формирует из переменного напряжения бытовой сети 220…240 В частотой 50/60 Гц постоянное стабилизированное напряжение 400 В), что улучшает электрические характеристики всех питающихся от него источников. ККМ включается между выходом сетевого выпрямителя и входом рабочего ИП.
Остальные узлы БП PLDG-P005A схемотехнически не отличаются от предыдущего PLDE-P007A, совпадает и позиционное обозначение компонентов.
ККМ реализован по схеме повышающего конвертора (сетевой выпрямитель и нагрузка конвертора — дроссель L601 — включены последовательно) на специализированном контроллере U601 типа FA5591N фирмы Fuji Electric. ИМС работает в режиме критической проводимости. В ее состав входят (см. блок-схему на рис. 5) источник опорных напряжений, компараторы ошибки, перенапряжения, низкого напряжения питания, короткого замыкания на выходе, ГПН, детектор нулевого тока, ШИМ, выходная схема логики и выходной драйвер. Назначение выводов микросхемы приведено в таблице 5. Отметим некоторые особенности схемы ККМ.
Напряжение обратной связи на входе FB коммутируется ключом на транзисторе Q603, который открывается только при подаче на конвертор напряжения питания VCC (14,5 В).
При указанных на схеме номиналах внешних элементов ИМС максимальная частота ГПН составляет около 200 кГц, максимальное время открытого состояния силовых ключей — 25 мкс, уровни выходных сигналов на выв. 7 - VOL=1,2 В, VOH=8,4 В.
Параметры силовых элементов ККМ:
- Q602 типа MDF11N60: N-MOSFET, VDS=600 В, ID=11 A, RDS ON=0,55 Ом;
- D602 типа BYV25X-600: IF=5 A, VR=600 В, VF=1,11 В, trr=60 нс.
Диагностика неисправностей блока питания
Примечания:
1. Ввиду того, что все управляющие сигналы для блока питания формируются управляющим микроконтроллером ТВ, будем рассматривать диагностику источников в составе телевизора с условием, что все его управляющие узлы исправны.
2. При ремонте источника необходимо иметь в виду, что все его узлы постоянно находятся под напряжением, если ТВ подключен к сети.
3. Приводится описание диагностики по принципиальной схеме БП с ККМ - PLDG-P005A.
ТВ не включается и индикатор на передней панели не светится
Скорее всего, это связано с неисправностью входных цепей сетевого фильтра или дежурного источника питания. Чтобы в этом убедиться, подключают ТВ к сети и проверяют наличие напряжения 3,3 В на конденсаторе С306 или на контакте 1 разъема СN4_1М95.
Если оно равно нулю, проверяют наличие 100…110 В (при сетевом напряжении 220 В) на входе дежурного источника - на конденсаторе С102. Если и здесь напряжение отсутствует, отключают ТВ от сети и проверяют омметром на обрыв предохранитель F101 (3,15 А/250 В). Если он неисправен, то проверяют на короткое замыкание все элементы сетевого фильтра, диоды выпрямителей рабочего и дежурного ИП, их силовые элементы.
Для локализации дефекта разрывают цепи питания основного и дежурного ИП, например, для отключения дежурного источника выпаивают диод D103, а для отключения рабочего ИП - плюсовой вывод диодного моста BD601.
Если напряжение на входе дежурного ИП есть, а выходное отсутствует, проверяют внешние элементы ИМС U101 и саму микросхему, вторичные цепи (см. описание).
ТВ не переключается из дежурного режима в рабочий, светится индикатор дежурного режима
Проверяют наличие сигнала включения STANDBY (низкий уровень) на базе Q301, напряжения 14,5 В на выходе стабилизатора Q101 ZD102 С109. Если напряжение есть, проверяют наличие 400 В на выходе ККМ (на конденсаторах С644, С645, рис. 4). Если напряжение равно 300 В, значит ККМ не работает, проверяют его элементы.
Если ККМ работает, проверяют наличие выходных напряжений рабочего ИП и их соответствие номинальным значениям. При отсутствии напряжений отключают ТВ от сети и проверяют омметром вторичные цепи рабочего ИП на короткое замыкание, электролитические конденсаторы необходимо проверять измерителем ESR.
Если есть короткое замыкание в канале VLED (80 В), то его причиной может быть неисправность DC/DC-конвертора питания LED-подсветки. Для того чтобы это проверить, разрывают цепь питания конвертора, если после этого рабочий ИП включается (появляются выходные напряжения), диагностируют DC/DC-конвертор.
Если короткого замыкания во вторичных цепях рабочего ИП нет, значит неисправны его первичные цепи. В первую очередь проверяют питание ИМС U501 (см. описание), силовую часть конвертора - полумостовую схему, а также элементы в цепи обратной связи и внешние времязадающие элементы ИМС. Если они исправны, заменяют микросхему.
Нет подсветки ЖК панели - звук есть, а изображение отсутствует
Вначале проверяют омметром на обрыв LED-линейки, потому что в случае их обрыва ИМС U401 переключается в режим защиты.
LED-линейки удобно контролировать на разъеме CN2_1316. Если они исправны, проверяют наличие управляющих сигналов на входах ИМС, напряжения питания 12 В (выв. 2) и на выходе опорного напряжения - 5 В на выв. 4. Если оно отсутствует, заменяют микросхему. В другом случае проверяют выходные сигналы ИМС, управляющие внешними MOSFET-транзисторами, их размах должен быть не менее 8 В. Если после включения питания сигналы появляются и сразу пропадают, скорее всего, срабатывает защита ИМС.
Причиной этого может быть как неисправность элементов в цепях обратных связей одного из каналов, так и неисправность LED-линеек.
Литература
1. Power Integrations. LNK362-364. LinkSwitch-XT Family Energy Efficient, Low Power Off-Line Switcher IC. 2008.
2. Fuji Electric Co., Ltd. Power Factor Correction FA5590/FA5591. Application Note. 2011.
3. O2MICRO. The Power of Efficiency Intelligent Lighting. 2010.
Павел Потапов (г. Москва)
Журнал "Ремонт и Сервис"
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.