на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Блок питания PLDG-P009A ЖК телевизоров LG, PHILIPS и SHARP

Аудио и видеотехника
1 месяц назад

Блок питания PLDG-P009A ЖК телевизоров LG, PHILIPS и SHARP с LED-подсветкой


В этом материале описывается схемотехника блока питания PLDG-P009A, который используется в ЖК телевизорах со светодиодной (LED) краевой подсветкой LG, PHILIPS, SHARP и других производителей с диагональю панелей от 46 дюймов. Надеемся, что материал поможет провести диагностику этого узла, определить дефектные элементы и восстановить работоспособность блока питания и телевизора в целом.

 

Общие сведения и конструкция

Предлагаемый к рассмотрению блок питания PLDG-P009A (обозначение "PHILIPS NEW PLDG-P009A HR-PSL46-2-MED POWER SUPPLY 2722 171 90441") применяется в современных ЖК телевизорах с LED-подсветкой и большой диагональю панелей (46 дюймов и более) разных производителей и торговых марок, в частности, в моделях "Philips 46PFL6606/55PFL6606H", "Sharp LC-46LE630E". Конструктивно элементы этого блока размещены на одной печатной плате (см. рис. 1), которая соединяется с потребителями (графической платой - скалером, ЖК панелью и линейками светодиодов краевой подсветки) с помощью гибких шлейфов. Функционально блок питания можно разделить на следующие узлы: сетевой фильтр, корректор коэффициента мощности (ККМ), дежурный источник питания (ИП), рабочий ИП и DC/DC-конвертор питания светодиодной подсветки ЖК панели.

Внешний вид электромонтажной платы блока питания PLDG-P009A

Рис. 1. Внешний вид электромонтажной платы блока питания PLDG-P009A

 

ККМ формирует из переменного напряжения бытовой сети 220...240 В частотой 50/60 Г ц постоянное стабилизированное напряжение 400 В. 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-преобразователя, 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 формирует из сетевого напряжения постоянные стабилизированные напряжения 3,3 В и 14,5 В для питания узлов телевизора в дежурном режиме. Рассмотрим схемотехнику вышеперечисленных узлов более подробно.

 

Корректор коэффициента мощности

Принципиальная электрическая схема блока питания PLDG-P009A приведена на рис. 2 (см. здесь).

ККМ служит для повышения КПД источника питания за счет уменьшения реактивной составляющей нагрузки питающей сети. Кроме того, он стабилизирует питающее напряжение, что улучшает электрические характеристики всех питающихся от него источников.

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 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 1. Подробное описание работы этой ИМС приведено в [1], отметим лишь некоторые особенности конкретной схемы.

Таблица 1. Назначение выводов ИМС FA5591

Номер вывода

Обозначение

Описание

 

FB

Вход напряжения обратной связи для контроля выходного напряжения ККМ

2

COMP

Выход усилителя сигнала ошибки для подключения цепи компенсации

3

RT

Установка максимального времени включения силового ключа и ограничение максимальной частоты ГПН, определяется номиналом внешнего резистора, включенного между выв. RT и "землей"

4

RTZC

Установка времени задержки включения после перехода через нулевой ток в индукторе, к выводу подключается резистор

5

IS

Вход контроля тока через силовой ключ

6

GND

"Земля"

7

OUT

Выходной сигнал драйвера на затвор силового MOSFET-транзистора

8

VCC

Напряжение питания ИМС

 

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, а уровни выходных сигналов на выв.7 VOL=1,2 В, VOH=8,4 В.

Параметры силовых элементов ККМ:

- Q602 типа MDF11N60: N-MOS-FET, 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.

 

Дежурный источник питания

Дежурный ИП формирует постоянные стабилизированные напряжения 3,3 В (ST3V3 на рис. 1) и 14,5 В (VCC), которыми питаются дежурный микроконтроллер на главной плате ТВ (скалер), ИМС рабочего источника и ККМ. Дежурный источник реализован по схеме импульсного обратноходового преобразователя на основе 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 микросхемы;

- применение частотного джиттера снижает требования к входному EMI-фильтру;

- встроенная защита от перегрева с автоматическим запуском;

- широкий диапазон входного напряжения;

- простое управление включением/выключением, не требуется компенсационных цепей.

Прибор 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 (142°С).

Блок-схема ИМС LNK362

Рис. 3. Блок-схема ИМС LNK362

 

Назначение выводов ИМС в корпусах DIP-8B и SMD-8B приведено в таблице 2. Микросхема работает на фиксированной частоте, имеет схемы защиты от низкого (UVL) и высокого (OVP) напряжений питания, токового ограничения силового ключа - 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. Постоянная времени гашения задается параметрами микросхемы и равна 300...375 нс.

Таблица 2. Назначение выводов ИМС LNK362

Номер вывода

Обозначение

Описание

1, 2, 7, 8

S

Исток встроенного MOSFET-транзистора и "земля"

3

BP

Выход стабилизатора 5,8 В для подключения фильтрующего конденсатора 0,1 мкФ

4

FB

Вход обратной связи по току для контроля переключения силового MOSFET. Когда втекающий ток на выводе больше 49 мкА, силовой ключ выключен

5

D/ST

Сток встроенного MOSFET-транзистора и вход высоковольтной схемы старта

 

На вход дежурного ИП подается сетевое напряжение с выхода двухполупериодного выпрямителя D101 D102 BD601 C102 (используется только два диода из моста BD601).

Контроллер U101 запускается от внутреннего высоковольтного источника тока, соединенного с выв. 5 (сток MOSFET-транзистора), а после появления на вторичных обмотках импульсного трансформатора Т101 напряжений - от его обмотки 1-2 и выпрямителя D101 C121. От этого же источника питается стабилизатор напряжения 14,5 В на элементах Q101, ZD102, C109, от которого питаются контроллеры ККМ и рабочего ИП.

Цепь обратной связи из регулируемого стабилизатора U301 и оптрона PC101 контролирует вторичное напряжение 3,3 В и формирует токовый сигнал на входе FB (выв. 4), по которому контролируется силовой ключ. Выход схемы контроля становится низким, если втекающий ток превышает 49 мкА, и 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.

Переключение блока питания (и ТВ) из дежурного в рабочий режим реализовано методом контроля стабилизатора напряжения 14,5В Q101 ZD102 C109. Управляющий сигнал STANDBY поступает с главной платы через контакт 2 разъема CN4_1M95. Низкий уровень сигнала открывает ключ на транзисторе Q101, открывается фототранзистор оптрона РС102 и стабилизатор включается, соответственно, включается ККМ и рабочий ИП.

Узел на элементах Q111, U102 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

Таблица 3. Выходные электрические параметры блока питания PLDG-P009A

Вторичный канал

Обозначение на рис. 2

Ток нагрузки

3,3 В

ST3V3

0,1 A

12,5 В

12V

3 A

24,5 В

24V5

0,4 A

147 В

VLED

0,26 А

 

Рабочий ИП вырабатывает постоянные, стабилизированные и гальванически развязанные от сети напряжения 147, 24,5 и 12 В (см. таблицу 3) для питания всех узлов ТВ в рабочем режиме. Основа этого источника - контроллер IC501 типа L6599 фирмы ST Microelectronics (см. блок-схему на рис. 4). 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 гарантирует защиту схемы от сквозных токов. Приведем основные особенности ИМС:

- 50% рабочий цикл и резонансная полумостовая топология с регулируемой рабочей частотой;

- высокая рабочая частота (до 500 кГц);

- двухуровневая схема токовой защиты (OCP);

- интерфейс для подключения ККМ;

- пакетный режим для работы с низкой нагрузкой;

- "мягкий" старт для монотонного роста выходных напряжений;

- 600 В драйвер верхнего плеча с интегрированным бутстрепным диодом;

- выходные токи драйверов верхнего и нижнего плечей - 300/800 мА;

- корпуса DIP-16 и SO-16N.

Блок-схема ИМС L6599

Рис. 4. Блок-схема ИМС L6599

 

Назначение выводов ИМС L6599 приведено в таблице 4.

Таблица 4. Назначение выводов ИМС L6599

Номер вывода

Обозначение

Описание

 

CSS

"Мягкий" старт. К выводу подключается внешний конденсатор, вторым выводом к "земле" (GND). Этот конденсатор и резистор, подключенный к выв. 4 (RFmin), задают максимальную частоту генератора и время сдвига частоты от минимальной до максимальной во время старта

2

DELAY

Задержка выключения при токовой перегрузке. Между выводом и GND подключаются резистор и конденсатор

3

CF

Вывод для подключения времязадающего конденсатора, определяющего (вместе с резистором RFmin) ключевую частоту конвертора

4

RFmin

Резистор, подключенный между этим выводом и "землей", определяет ток, который используется для установки минимальной частоты генератора. Чтобы закрыть контур обратной связи, который регулирует выходное напряжение конвертора напряжения путем модуляции частоты генератора, к этому выводу через резистор подключается фототранзистор оптрона в цепи обратной связи. Значение этого резистора задает максимальную рабочую частоту. RC-цепь, подключенная от этому выводу и "земле", устанавливает сдвиг частоты при запуске для "мягкого" старта

5

STBY

Вход контроля порогового уровня для включения пакетного режима (низкая нагрузка). Напряжение обратной связи сравнивается с опорным уровнем 1,25 В, если оно ниже - включается пакетный режим

6

ISEN

Вход контроля среднего значения тока в первичной цепи для определения короткого замыкания на выходе конвертора. К этому выводу через резистор подключается емкостной делитель, подключенный к первичной цепи. Если напряжение на входе превышает пороговый уровень 0,8 В, контроллер перезапускается

7

LINE

Вход контроля входного AC или DC напряжения конвертора (DC - если в схеме есть ККМ). Вывод подключается к сетевому напряжению через резистивный делитель. Если напряжение на выводе становится ниже 1,25 В, контроллер выключается

8

DIS

Защелка выключения ИМС. Напряжение на выводе сравнивается с опорным уровнем 1,8 В, если оно больше, ИМС выключается

9

PFC_STOP

Выход (открытый сток) для управления (ON/OFF) ККМ, служит для выключения ККМ с целью защиты или при переключении контроллера в пакетный режим. Низкий уровень сигнала - активный. Выход становится активным, если DIS > 1,85 В, ISEN > 1.5 В, LINE > 6 В и STBY< 1,25 В

10

GND

"Земля"

11

LVG

Выход драйвера нижнего плеча, ISINK=0,8 A, ISOURCE=0,3 A

12

VCC

Напряжение питания сигнальной части ИМС и драйвера нижнего плеча

13

N.C.

Не используется

14

OUT

"Земля" "плавающего" источника питания для драйвера верхнего плеча

15

HVG

Выход драйвера верхнего плеча, ISINK=0,8 A, ISOURCE=0,3 A

16

VBOOT

Выход "плавающего" источника питания для драйвера верхнего плеча. Между этим выводом и выводом OUT включается бутстрепный конденсатор

 

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 вторичное напряжение 12 В и формирует сигнал на выв. 4 (RFmin), через который модулируется рабочая частота конвертора (см. описание в таблице 4), что приводит к стабилизации вторичных напряжений. Силовая часть конвертора выполнена по полумостовой схеме на MOSFET-транзисторах Q501, Q510 типа KF5N50 (VDS=500 В ID=5 A RDSON=1,4 Ом при VGS=10 В), нагрузкой которой служит обмотка 1-4 импульсного трансформатора Т501.

Вторичные цепи конвертора типовые, за исключением того, что напряжение 24,5 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 24,5В на шунт-регуляторах U206, U207 (AN431AN) и оптроне PC502, фототранзистор которого в аварийной ситуации 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 рабочая частота;

- токовая защита внешних силовых MOSFET-транзисторов;

- защита от высокого напряжения на выходах;

- защита от короткого замыкания;

- защита от низкого напряжения питания ИМС;

- термозащита;

- выход индикации ошибки LED-линеек.

Назначение выводов микросхемы OZ9902 приведено в таблице 5.

Таблица 5. Назначение выводов ИМС OZ9902

Номер вывода

Обозначение

Описание

1

UVLS

Вход схемы контроля низкого напряжения питания конвертора

2

VCC

Напряжение питания ИМС

3

ENA

Вход включения ИМС

4

VREF

Выход опорного напряжения 5 В

5

RT

Времязадающий резистор рабочей частоты

6

SYNC

Вход внешней синхронизации

7

PWM1

Вход ШИМ сигнала димминга для канала 1

8

PWM2

Вход ШИМ сигнала димминга для канала 2

9

ADIM

Вход аналогового димминга

10

TIMER

Времязадающий конденсатор таймера

11

SSTCMP1

Вывод для подключения RC-цепи к схеме "мягкого" старта для канала 1

12

SSTCMP2

Вывод для подключения RC-цепи к схеме "мягкого" старта для канала 2

13

ISEN2

Вход контроля тока в LED-линейке 2

14

PROT2

Выход драйвера 2 на затвор MOSFET-транзистора, регулирующего ток в LED-линейке 2

15

OVP2

Вход защиты от высокого напряжения в канале 2

16

ISW2

Вход обратной связи по току для управления DC/DC-конвертором питания LED-линейки 2

17

ISEN1

Вход контроля тока в LED-линейке 1

18

PROT1

Выход драйвера 1 на затвор MOSFET-транзистора, регулирующего ток в LED-линейке 1

19

OVP1

Вход защиты от высокого напряжения в канале 1

20

ISW1

Вход обратной связи по току для управления DC/DC-конвертором питания LED-линейки 1

21

GND

"Земля"

22

DRV2

Выход драйвера для управления DC/DC-конвертором питания LED-линейки 2

23

DRV1

Выход драйвера для управления DC/DC-конвертором питания LED-линейки 1

24

FAULT

Выход статуса LED-линеек (обрыв, короткое замыкание)

В состав каждого канала микросхемы OZ9902 входят DC/DC-конвертор, формирующий минимальное 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 рекомендуемой производителем схеме. Через разъем CN4_1M95 в узел поступают следующие управляющие сигналы:

- включения/выключения BL-ON-OFF (контакт 9);

- ШИМ димминга BL-DIM1 (VSYNC) (контакт 10);

- аналогового димминга BL-I-CTRL (контакт 11).

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 процессором ТВ 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-транзис-торы 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 

 

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.

 

ТВ не включается и индикатор на передней панели не светится

Скорее всего, это связано с неисправностью входных цепей сетевого фильтра или неисправностью 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 300...310 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. 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 - диоды D601 и D602.

Если входное напряжение дежурного ИП есть, а выходное отсутствует, проверяют внешние элементы ИМС U101 и саму микросхему, вторичные цепи по традиционной методике.

 

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 (на конденсаторе С109).

Если напряжение есть, проверяют наличие 400 В на выходе ККМ (на конденсаторах С644, С645). 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 (147 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. описа-
ние), 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 в неисправности LED-линеек.

Литература

1. Павел Потапов. Схемотехника блока питания BN44-00428 для 3D-телевизоров SAMSUNG 7000-й серии. Ремонт & Сервис, № 12,2013 и №1, 2014.

Павел Потапов (г. Москва)

Источник:  Ремонт и сервис

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения