на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

ЖК монитор Acer X193HQ

Компьютерная техника
7 месяцев назад

Устройство и ремонт ЖК монитора Acer X193HQ (часть 1)


Зачастую производители оргтехники под одной и той же торговой маркой выпускают устройства различных OEM-производителей (Original Equipment Manufacturer - оригинальный производитель оборудования). Такие устройства не отличаются дизайном и основными техническими характеристиками, но имеют различные схемотехнические решен. Так и рассматриваемый монитор AcerX193HQ производится с использованием ЖК панелей, плат и модулей фирм Innolux Corporation (Тайвань, далее - Innolux), AUOptronics Corporation (AUO) (Тайвань), TPV Technology Limited (Китай, далее - TPV). Автор подробно описывает схемотехнику обеих версий монитора и их типовые неисправности.

 

Основные технические характеристики и возможности

Схемотехника монитора Acer X193HQ разработана для использования ЖК панелей с интерфейсом LVDS (Low Voltage Differential Signaling - передача информации дифференциальными сигналами малых напряжений). Он имеет входы как для аналоговых, так и для цифровых видеосигналов, а также аудиовход. Это "зеленый" продукт, который отвечает всем требованиям экологического стандарта для охранного оборудования и электроники ROHS (Restriction of Hazardous Substances - ограничение использования опасных веществ).

Основные технические характеристики монитора приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики монитора

Параметр

Значение

Тип ЖК панели

M185XW01-V0 с диагональю 470,1 мм (18,51”) формата 4:3

Максимальное разрешение в стандарте WXGA

1366x768 пикселов @ 60 Гц

Размер пикселов по горизонтали и вертикали

0,3 мм

Контрастность изображения (типовое значение)

10000:1

Яркость в белом

300 кд/м2

Время отклика ЖК панели (типовое/максимальное)

5/12 мс

Система задней подсветки панели

Две флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL)

Мощность каналов звука

1 Вт + 1 Вт

Интерфейсы входных видеосигналов

Аналоговый (разъем D-Sub) и цифровой (разъем HDMI)

Углы обзора по горизонтали/ вертикали

170º/160º

Потребляемая мощность в рабочем /дежурном режимах

37/1 Вт

 

Структурные схемы

Обобщенная структурная схема монитора приведена на рис. 1.

Обобщенная структурная схема монитора

Рис. 1. Обобщенная структурная схема монитора

 

Монитор включает в себя:

- ЖК панель с системой задней подсветки;

- основную плату Main Board (ее иногда называют платой скалера) с микропроцессором управления, управляющей логикой, дополнительными элементами питания, входными цепями и интерфейсами видеосигналов VGA и DVI;

- плату инвертора Inverter Board, на которой находятся сам инвертор (DC/AC-конвертор питания ламп задней подсветки) и блок питания;

- плату клавиатуры Key Board;

- звуковую плату Audio Board.

ЖК панель представляет собой завершенное устройство, сборкой которого, как правило, занимается конкретный производитель, который кроме самой ЖК матрицы встраивает в панель лампы задней подсветки, матовое стекло, поляризационные цветовые фильтры и электронную плату дешифраторов, формирующих из цифровых сигналов RGB напряжения управления затворами тонкопленочных транзисторов.

Обобщенная структурная схема платы Main Board, на которой показаны разъемы подсоединения других узлов монитора, приведена на рис. 2.

Обобщенная структурная схема платы Main Board

Рис. 2. Обобщенная структурная схема платы Main Board

 

Принципиальная электрическая схема монитора производства Innolux

Блок питания и инвертор будут рассмотрены более подробно, нежели другие узлы монитора, в связи с тем, что, как правило, на их долю приходится наибольшее количество отказов.

Принципиальная схема блока питания, фирмы Innolux, приведена на рис. 3 (см. в архиве ниже).

Этот блок формирует стабилизированные и гальванически развязанные от питающей сети напряжения 14 и 5 В, необходимые для питания всех узлов монитора. Напряжение питающей сети через контакты вилки Р801 и выключателя SW801, предохранитель F801, термопредохранитель RT801 и дроссель фильтра L801 подается на выпрямительный мост D801. Элементы С801-1, С806, С804, R820, R830, R821 предохраняют от пиковых выбросов тока при включении и выключении питающего напряжения.

На конденсаторе С805 формируется выпрямленное постоянное напряжение, которое через первичную обмотку 1-3 импульсного трансформатора Т801 прикладывается между выв. 4 (D) и выв. 5-8 (S) микросхемы IC802 типа TOP258P фирмы POWER Integrations. Эта микросхема представляет собой ШИМ контроллер с токовым управлением, с расширенными набором функций и диапазоном мощности. Назначение выводов микросхемы приведено в таблице 2.

Таблица 2. Назначение выводов микросхемы

Номер вывода

Обозначение

Назначение

1

M

Многофункциональный вывод контроля входного напряжения и ограничения внешнего тока

2

C

Управляющий вход обратной связи, плавного старта и усилителя ошибок

3

n.c.

Не используется

4

D

Вывод стока MOSFET-транзистора

5-8

S

Выводы истока MOSFET-транзистора

 

Обмотка 1-3 трансформатора Т801 демпфирована элементами R843, R842, C803, R836, R837, R838, C820, D804. С нижнего плеча резистивного делителя напряжения (R803 R807 R824 R825 R840 R812 R840 R812) часть выпрямленного сетевого питающего напряжения подается на выв. 1 (М) микросхемы IC802, что необходимо для начального запуска контроллера. При этом на выходе выпрямителя D806 R817 C815 формируется напряжение питания, которое через транзистор оптрона IC801 и диод D808 подается на выв. 2 (С) микросхемы IC802.

В микросхеме имеется встроенный мощный ключевой MOSFET-транзистор, в периоды открытого состояния которого через первичную обмотку 1-3 Т801 протекает импульсный ток. Это приводит к появлению импульсных напряжений на выводах вторичных обмоток трансформатора. Из импульсного напряжения на выв. 11, 12 Т801 выпрямителем D805 C808 формируется постоянное напряжение 14 В (+14V на рис. 3), из напряжения на выв. 7, 8 Т801 выпрямителем D807 C812 и фильтром L803 C814 - постоянное напряжение 5 В (+5V на рис. 3) для питания цифровой части схемы, и из этого же напряжения выпрямителем D807-1 C823 C709 - постоянное напряжение 5 В (Audio5V на рис. 3) для питания аудиотракта.

Стабилизация упомянутых напряжений питания осуществляется за счет регулировки скважности импульсов ШИМ контроллера, для чего используется обратная связь из оптрона IC801 и прецизионного шунт-регулятора IC803. Анод диода оптрона (выв. 1) связан через делитель R809 R814 с вторичным напряжением +5V, а напряжение на его катоде (выв. 2) задается шунт-регулятором IC803. Управляющий вход регулятора через делитель R811 R818 подключен к напряжению + 14V. В стационарном режиме фиксированный ток через диод создает номинальную проводимость транзистора оптрона, с эмиттера которого (выв. 3) напряжение через диод D808 подается на выв. 2 микросхемы IC802. При этом скважность формируемых в ней импульсов будет номинальной. При отклонении напряжения +5V от номинального значения изменяется ток через диод оптрона и, соответственно, через его транзистор, что влияет на величину напряжения на выв. 2 микросхемы IC802 и на скважность импульсов, а это, в свою очередь, корректирует уровень выходного напряжения в нужную сторону.

Каскад на транзисторе Q801 предназначен для защиты от перенапряжения источника +14V. Когда величина этого напряжения превышает допустимое значение, стабилитрон ZD801 и транзистор Q801 открываются и ток через регулятор IC803 и диод оптрона IC801 значительно возрастает. Проводимость транзистора оптрона при этом возрастает, также возрастает напряжение на выв. 2 микросхемы IC802, что приводит к увеличению скважности формируемых импульсов и значительному снижению выходных напряжений.

Каскад на транзисторе Q802 в данной схеме не используется.

С основной платой блок питания соединяется через контакты разъема CN902.

На рис. 4 (см. в архиве ниже) приведены принципиальные схемы дополнительных элементов питания, находящихся на основной плате.

Разъем CN101 служит для подключения основной платы к плате инвертора. Подаваемое через контакты 1, 2 напряжение 5 В (+5V) при этом обозначается VCC5V.

На транзисторе Q103 выполнена схема формирования сигнала включения/выключения инвертора CCFL_ ON/OFF из поступающего с управляющего микроконтроллера сигнала разрешения CCFL_ENABLE.

Внизу слева на рис. 5 приведена схема формирования напряжения питания VCC_ESD, защищенного двумя стабилитронами ZD101, ZD107 от бросков в случае электростатических разрядов.

Стабилизатор напряжения 3,3 В (+3.3V) выполнен на микросхеме U101 типа LD1117AL-3.3V. Напряжение 3,3 В формируется из подаваемого на выв. 3 микросхемы через диод Шоттки D101 напряжения VCC5V.

Из напряжения +3.3V с помощью стабилизатора на микросхеме U102 типа LD1117AL-1.8V формируется напряжение 1,8 В (+1.8V).

Схема на транзисторах Q104, Q101, Q102 служит для коммутации подачи напряжения питания VLCD на ЖК панель. Схема управляется сигналом PANEL_ ENABLE с микроконтроллера управления.

Принципиальная схема DC/AC-инвертора питания ламп задней подсветки приведена на рис. 5 (см. в архиве ниже).

Инвертор построен на основе микросхемы IC501 типа МР1009 фирмы Monolithic Power Systems (MPS), выполняющей функции двухканального контроллера задней подсветки. Она питается напряжением +14V (VIN), подаваемым с источника питания на выв. 9. Инвертор включается/выключается сигналом ON/OFF с управляющего микроконтроллера, сигнал через каскады на транзисторах Q502, Q501 подается на выв. 4 микросхемы.

Инвертор выполнен по схеме одноступенчатого по-лумостового преобразователя с применением сборки U501 типа AP9971NN, состоящей из двух силовых MOSFET-транзисторов.

Частота переключения транзисторов определяется номиналами элементов С504, R505, подключенных к выв. 5 и 6 микросхемы, и достигает 100 кГц.

Яркость регулируется изменением потенциала от 0 до 4,5 В на выв. 8 микросхемы IC501 (сигнал BRIGHTNESS).

Выходные управляющие сигналы BG и TG с выв. 14 и 11 микросхемы подаются на затворы верхнего и нижнего транзисторов сборки соответственно. Нагрузкой преобразователя служит первичная обмотка импульсного трансформатора Т501. С его вторичной обмотки (выв. 7, 8) снимается импульсное высокое напряжение, которое через контакты разъемов CN501, CN504 подается на две лампы задней подсветки.

Напряжения обратной связи для стабилизации токов ламп снимаются с резистивных датчиков R515-R518 (цепи OL1, OL2) и через развязывающие диоды D503, D504 подаются на входы схемы компенсации микросхемы IC501 (выв. 2, 3). Кроме того, при обрыве одной из ламп соответствующий потенциал (OL1 или OL2) падает до нуля, что приводит к срабатыванию защиты.

Защита выходов от перенапряжения реализована с помощью емкостных делителей С516 С520 С522 и С517 С521 С522, включенных между выводами вторичной обмотки трансформатора и общим проводом. Если напряжение на одной из цепей, состоящей из параллельно соединенных конденсаторов, превысит пороговый уровень, сигнал LV1 или LV2 через соответствующий диод D501 или D502 заблокирует контроллер через его выв. 16 или 1.

Рассмотрим теперь ту часть принципиальной схемы основной платы (рис. 6, см. в архиве ниже), на которой показана БИС микроконтроллера U105 типа NT68667/NT68670B фирмы NOVATEK. В состав БИС, помимо микроконтроллера, входят графический контроллер (скалер) и интерфейс ЖК панели.

Микроконтроллер включает в себя тактовый генератор, процессорное ядро, ОЗУ, ПЗУ, ЦАП, АЦП, графический контроллер, таймер и универсальные двунаправленные порты ввода/вывода.

Тактовый генератор стабилизируется кварцевым резонатором Х101, подключенным к выв. 127, 128 микроконтроллера.

В составе микроконтроллера имеется последовательный интерфейс SPI (выв. 104-107), к которому подключена микросхема Flash-памяти U108 типа PM25V01DA объемом 1 Мбит - в ней хранится управляющая программа (Firmware).

Микросхема последовательной памяти EEPROM U106 типа AT24d6AN фирмы ATMEL объемом 16 Кбит подключена к выв. 48-50 микроконтроллера - в ней хранятся пользовательские настройки.

Универсальные порты ввода/вывода микроконтроллера используются для управления индикацией (выв. 102, 103, транзисторы Q107, Q108), инвертором ламп (выв. 117, 122), разрешением подачи питания ЖК панели (выв. 65), звуковым усилителем (выв. 118, 121) и клавиатурой управления (выв. 30, 124-126). Параметры изображения регулируются через экранное меню OSD, изображение которого формируется контроллером в составе БИС.

Микроконтроллер питается напряжениями +3.3V и + 1.8V от блока питания и дополнительных стабилизаторов, упомянутых выше.

Графический контроллер в составе БИС U105 имеет аналоговый и цифровой входы видеосигналов. Аналоговые сигналы основных цветов RGB и синхросигналы поступают через соответствующие контакты разъема CN102, показанного на части принципиальной схемы основной платы с компонентным аналоговым видеоинтерфейсом VGA (Video Graphics Array) (рис. 7, см. в архиве ниже), используемым в мониторах, телевизорах и видеопроекторах.

Сигналы RED+ и RED- поступают на выв. 24, 25 микроконтроллера, сигналы GREEN+ и GREEN на его выв. 22, 23, сигналы BLUE+ и BLUE на выв. 19, 20, сигналы синхронизации SOG, HSYNC, VSYNC - на выв. 21, 41, 42, сигнал опознавания VGA_DET - на выв. 28.

Данные для поддержки режима Plug&Play хранятся в микросхеме памяти U103 типа AT24C02BN фирмы ATMEL. Они записываются туда по цифровой шине I2C через выв. 34, 35 микроконтроллера.

Цифровые сигналы поступают через контакты разъема CN201, показанного на части принципиальной схемы основной платы с цифровым видеоинтерфейсом DVI (Digital Visual Interface) (рис. 8, см. в архиве ниже). Этот современный стандарт интерфейса предназначен для передачи видеосигналов на цифровые устройства отображения, в том числе и на ЖК мониторы.

Дифференциальные сигналы изображения RX0±, RX1±, RX2± поступают на выв. 10, 11, 8, 7, 5, 4 микроконтроллера, дифференциальный тактовый сигнал RXC+, RXC на выв. 13, 14, сигнал опознавания DVI DET - на выв. 29.

С микроконтроллера на интерфейс DVI поступают сигналы подтверждения HPD_CTRL (с выв. 35) и записи памяти WP_EDIT (с выв. 38).

Данные для поддержки режима Plug&Play хранятся в микросхеме памяти U201 типа AT24C02BN фирмы ATMEL. Они записываются туда по цифровой шине I2C через выв. 46, 47 микроконтроллера.

Архитектура графического контроллера в составе микроконтроллера, помимо аналогового и цифрового входов видеосигналов, включает в себя входной трехканальный АЦП, графический процессор, схему масштабирования, генератор экранного меню, тактовый генератор, генератор временных интервалов (таймингов), дисплейный контроллер TCON (Timing Controller) и выходной универсальный контроллер LVDS.

Выбранные в микроконтроллере сигналы изображения и тактовые сигналы передаются на ЖК панель через контакты разъемов CN107, CN105 и CN103.

В интерфейсе LVDS для передачи каждого сигнала используется дифференциальная пара проводников. Для декодирования информации используется разница переменных напряжений на проводниках пары, причем она может достигать 350 мВ при волновом сопротивлении 300 Ом. Синфазное постоянное напряжение на проводниках пары около 1,25 В, полоса пропускания каждой пары около 455 МГц.

Схемы и рисунки, упомянутые в статье, можно найти здесь.

Продолжение следует

Автор: Геннадий Романов (г. Москва)

Источник: Ремонт и сервис


Рекомендуем к данному материалу ...

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

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

Поля, обязательные для заполнения