第二章 长虹液晶彩电高压板维修
第一节 长虹VLC82002.50电源+高压二合一板维修
长虹VLC82002.50电源板为开关电源和高压板二合一的电路板,使整个开关电源降低了成本,应用于长虹LT42710FHD液晶彩电中。该电路板采用TEA1532+IEC2PCS02+OZ964组合方案电源,由三部分组成:一是以IEC2PCS02为核心组成的PFC(功率因数校正)电路,输出410V电压;二是以TEA1532为核心组成的主电源电路,为主电路板提供5V-STB、5V-DC、24V电压,其中24V电压经主板转接后输出再送回至电源板,提供给高压部分使用;三是以OZ964为核心组成的背光灯高压板电路,输出8组高压分别提供给液晶屏内部8只灯管,灯管被点亮。待机采用控制二次侧的24V、5V电压输出的方式,在待机状态下,副电源正常输出5V-STB,维持控制系统供电。
长虹LT42710FHD液晶彩电采用的VLC82002.50电源+高压板,在主开关电源设有过电流保护、电源过载保护、过电压保护电路,保护电路启动时,主开关电源停止工作;在背光灯高压板电路设有过电压保护、灯管电流平衡保护、欠电压保护电路,保护电路启动时背光灯电路停止工作。
一、电源电路工作原理
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板,实际电路板有两种(见图2-1和图2-2),两者电路组成基本相同,其电路组成结构和供电示意图如图2-3所示。其中电源部分主要由PFC电路、主电源电路组成,所产生的5/24V电压提供给主板和高压电路使用。高压电路主要由背光灯控制器、激励部分、高压形成部分组成,所产生的高压提供给背光模组中的8只灯管使用。
(一)PFC电路
长虹VLC82002.50电源+高压板的PFC电路如图2-4所示,由振荡与控制集成电路U601(IEC2PCS02)、激励电路Q601、Q602和大功率MOSFET(开关管)Q101、储能电感T601等主要器件组成。提高开关电源的功率因数,不仅可以节能,还可以减少电网的谐波污染,提高电网的供电质量,校正后为主开关电源和背光灯高压板电路提供约410V的直流电压。
1.IEC2PCS02简介
IEC2PCS02是英飞凌公司推出的第二代CCMPFC控制器。它采用了BiCMOSFET技术,与传统PFC电路不同,IEC2PCS02不需要外接正弦波参考信号,它在内部设有一个独立振荡器,其开关频率被固定在65kHz。IEC2PCS02内含振荡器、PFC电压检测电路、电流环路检测电路、比较电路、误差放大器、驱动输出电路等,使用很少的外围元器件即可满足PFC应用的全部要求。IEC2PCS02引脚功能和对地电压见表2-1。
表2-1 IEC2PCS02引脚功能和对地电压
注:∗表示6脚测量时电源会产生叫声。
图2-1 长虹VLC82002.50电源+高压二合一板实物图解1
图2-2 长虹VLC82002.50电源+高压二合一板实物图解2
图2-3 电源板的组成结构和供电示意图
图2-4 PFC电路
2.启动工作过程
AC 220V市电经熔丝管F001(6.3A/250V)、ZNR001(压敏电阻)、RT001(热敏电阻)和CX001、LF002、CY002、CX002、LF001、CY005交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号,同时也防止电视内部可能形成的电磁干扰窜入市电网造成污染。再经全桥BD001整流后,通过L001、C001、C002组成的低通滤波器后,获得300V左右的脉动直流电压,送往PFC电路。
300V脉动直流电压,一路经储能电感T601送到开关管Q101的漏极;主开关电源工作后经待机控制电路控制后输出的VCC-PFC电压,经R606送到U601的7脚供电端,同时对外接C606进行充电,启动PFC电路。当7脚电压上升至11.8V时。U601内部振荡电路开始启动,经内部电路处理后从8脚输出约65kHz的PWM驱动脉冲,经外接R607、Q601、Q602缓冲放大。再经R608、R609、D601后送到开关管Q101的栅极,使Q101工作在开关状态。T601、Q101、D603、C610构成升压型PFC转换电路,Q101的漏极脉冲经D603整流、C610滤波后与经D604送来的电压叠加,产生约410V的电压,提供给后级电路。
U601的3脚为电流环路电流输入端,2脚为电流环路补偿端,外接C607、C602、R40为补偿元件。电路正常工作时,由R619、R620检测到的电流经R603反馈到3脚内部,3脚内部的运算放大器对检测到的电流信号在2脚外接C607、C602、R40电流补偿元件的作用下进行平均处理,处理后的平均电流再送到驱动电路对PWM脉冲进行控制。
3.稳压控制电路
U601的6脚为PFC输出电压检测输入端,5脚为内部误差放大器的电压补偿端,外接C604、C605、R605为电压补偿网络。PFC电路输出的电压经R614、R615、R616与R611、R610组成的分压电路分压,得到约3.1V的电压,送到U601的6脚内部误差放大器,经5脚外接电压补偿网络低通滤波后,去控制驱动电路输出的PWM脉冲,达到稳压控制的目的。
4.过电压、欠电压保护电路
U601的6脚还具备PFC输出电压过电压、欠电压保护功能。当PFC电路输出的电压超过额定电压的8%,对应6脚电压上升至3.25V时,芯片内部将切断8脚输出的脉冲信号,实现输出电压过电压保护的目的;当PFC电路输出的电压低于额定电压的20%,对应6脚电压下降至0.6V时,芯片内部切断8脚输出的脉冲信号,实现输出电压欠电压保护;当出现PFC电路保护,无输出电压时,要对R614、R615、R616、R611、R610进行检查。
U601的7脚为供电端,芯片启动后,该脚最低和最高极限工作电压分别为11V和26V。在本开关电源中,正常工作时该电压为13.6V;同时该脚内部还具有芯片供电欠电压保护功能,当该脚电压低于11V时,内部电路切断8脚的输出脉冲。
5.市电欠电压保护电路
U601的4脚为AC欠电压保护端,220V市电经桥式整流后一路提供给PFC升压电路,另一路经D602、R601、R602与R604组成的分压电路分压。提供给U601的4脚。当该脚电压下降到0.8V以下时,U601的8脚输出的脉冲将被关闭,PFC电路停止工作。所以,当PFC电路未进入工作状态时,要检查D602、R601、R602是否开路或阻值变大。
(二)主开关电源
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板的主开关电源电路如图2-5所示,由振荡与控制集成电路U301(TEA1532)、大功率MOSFET(开关管)Q304、开关变压器T301、光耦合器PC501、取样误差放大电路U401等组成。该电路为主电路板提供受控的24VD、5VDC电压,为主板微处理器控制系统提供5VSTB副电源,为待机控制电路提供30VCC电源。
1.TEA1532简介
TEA1532是飞利浦公司推出的绿色变频开关电源控制器,在正常工作及待机状态时本身的功耗很低,而且电路的可靠性很高。
TEA1532主要使用了三项技术来实现“绿色芯片”功能。一是采用高压直接启动方式,直接使用整流滤波电压作为IC的启动电压,省去了常规开关电源电路中由电阻降压组成的启动电路,减小了启动电路的功耗。二是采用零电流/峰谷电压开关管工作状态切换技术,减小开关管的开关损耗,即只有当开关管电流降到零时,才控制开关管从ON状态切换到OFF状态;当开关管漏极谐振电压降低到最小值时,才控制开关管从OFF状态转换到ON状态。三是开关电源电路采用可变模式工作状态,可以进一步减小开关电源的损耗,提高开关电源的效率。当开关电源在大功率输出状态时,工作在准谐振模式;在中功率输出状态时,工作在固定频率工作模式;在小功率输出状态(待机状态)时,工作在低频模式。
TEA1532内设振荡器、逻辑电路、反馈补偿电路和电源复位电路、电源管理电路等,内设有完善的保护电路,其中包括去磁保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护、芯片过热保护及保护动作后的安全软启动电路等。TEA1532引脚功能和对地电压见表2-2。
表2-2 TEA1532引脚功能和对地电压
图2-5 主开关电源电路
2.启动和振荡电路
PFC电路在C610两端形成的410V左右的电压PFC-OUT,分两路输入主开关电源电路,一路经开关变压器T301的1-5-3绕组加到开关管Q304的漏极;另一路经T301的1-5绕组、R304加到U301的8脚,经8脚内的启动电流源电路对1脚外接的电容C302充电。当C302电容两端电压上升到4V以上时,U301内部的振荡电路开始振荡,从7脚输出驱动脉冲,通过R319、R306、D303加到开关管Q304的栅极,控制Q304工作在开关状态,开关电源开始工作。
开关电源工作后,开关变压器T301的6-7绕组将感应出交变电压,经D302整流、R305限流、C307滤波,得到17.1V的电压,再经D311后形成16.4V的电压,经R309为U301的1脚提供完成启动后的工作电压。若D302、R305、C307、D311出现故障,将导致开关电源振荡电路无法得到持续的工作电压,而出现不开机故障。
3.二次输出电路
本开关电源开关变压器T301的二次输出电路向液晶电视主板电路提供24V、5VSTB、5VDC三组电压。
开关变压器T301的13/14脚输出的脉冲电压经D402A、D402B整流,C404、C405、L401、C406组成的滤波电路滤波得到24V电压。经Q401开关控制,再经过载检测电阻R420后输出,为高压电路、主板伴音等电路提供工作电压,待机时该电压将被关闭。
开关变压器T301的9脚输出的脉冲电压经D403A、D403B整流,C407、C408、L402、C409组成的滤波电路滤波得到5V电压,该5V电压分两路:一路经电阻R421后形成5VSTB电压,提供给主板微处理器控制系统使用;另一路经Q405开关控制再经过载检测电阻R425后形成5VDC电压,提供给主板信号处理电路使用。待机时5VDC电压将被关闭。
开关变压器T301的8脚输出的脉冲电压经D401整流、R401限流、C401滤波,得到约30V的电压,送到Q404的e极,提供给开/待机电路使用。
4.稳压控制电路
稳压控制电路由误差放大电路U401、光耦合器PC501及U301的4脚内部电路构成。对开关电源输出的5V、24V两组电压进行监测来实现稳压控制的目的。R411、R412、R413组成取样电路,其中R411对24V电压进行取样,R412对5V电压进行取样,误差电压经R411、R412、R413组成的分压电路分压后送到U401的1脚。
当开关电源因PFC电路供电过高或负载电流减小等原因造成5/24V电压升高时,经过取样电路取样加到U401的2脚电压升高,经U401内部比较放大后,2脚电压降低,光耦合器PC501的1-2脚发光二极管电流增大,3-4脚内部光敏晶体管内阻降低,使U301的4脚电压升高,经内部误差放大电路处理后,控制7脚输出的PWM脉冲宽度变窄,开关管Q304提前截止,输出的5/24V电压下降到正常值。
5.待机控制电路
待机控制电路如图2-5和图2-6所示。该待机控制电路可分为三部分:一是由图2-6的Q701、Q702、PC702组成的控制电压放大电路;二是由图2-5右侧T301二次侧的Q402、Q403、Q404、Q401、Q405组成的24V、5V输出电压控制电路;三是由图2-5左侧T301一次侧的Q302组成的VCC-PFC供电电压控制电路。
图2-6 待机控制与保护电路
1)遥控开机时,主板微处理器控制系统接收到开机指令时,主板输出PWR-ON高电平开机控制信号。通过连接器CN401的1脚进入电源组件,经R715加到Q702的栅极,Q702饱和,Q701的基极转为低电平而导通,其发射极5V高电平从集电极输出,Q701的集电极输出的高电平分为两路:
第一路输出+24VD-ON电压,送到T301二次侧的24V、5V输出电压控制电路Q402的栅极,Q402导通,漏极变为低电平,一是将PNP晶体管Q404的基极电压拉低而导通,其发射极30V电压从集电极输出,经R406加到Q401的栅极,向Q401、U402、D404组成的稳压电路提供正向偏置电压而导通,Q401导通并稳压,漏极24V电压从S极输出,提供+24VD给高压板电路及主板相关电路使用;二是使Q403截止,漏极为高电平,对Q401稳压电路不产生影响。Q401导通输出的+24VD电压通过D405、R427送到Q405的栅极,Q405导通,其源极输出的5VDC电压经R425送到主板电路,主电路板获电工作,进入开机收看状态。
第二路经R708、R709使光耦合器PC702导通,内部光敏晶体管的导通使PC702的4脚变为低电平,输出PC901-C电压,送到T301一次侧的VCC-PFC供电电压控制电路中PNP晶体管Q302的基极,Q302导通,向PFC电路提供VCC-PFC供电,PFC电路启动,进入开机状态。
2)遥控关机时,主板微处理器控制系统输出PWR-OFF低电平关机控制信号,Q702截止,Q701的基极转为高电平而截止,Q701的集电极输出的低电平分为两路:
第一路输出+24VD-ON电压变为低电平,送到T301二次侧的24V、5V输出电压控制电路Q402的栅极,Q402截止,漏极变为高电平,一是将PNP晶体管Q404的基极电压提升而截止,其集电极输出低电平;二是使Q403导通,将Q401的栅极电压拉低短路,Q401由于无偏置电压而截止,切断了向主电路板提供的+24VD电压。Q401截止后无+24VD电压输出,Q405的栅极无正向偏置电压也截止,切断了向主电路板提供的5VDC电压。主电路停止工作,进入待机状态。
第二路经R708、R709使光耦合器PC702截止,内部光敏晶体管的截止使PC702的4脚变为高电平,输出PC901-C高电压,送到T301一次侧的VCC-PFC供电电压控制电路中PNP晶体管Q302的基极,Q302截止,切断了向PFC电路提供的VCC-PFC供电,PFC电路也停止工作。主开关电源由整流滤波后的300V电压供电。
6.过电流保护电路
过电流保护电路由R322/R323、R332、R320、R317及U301的6脚内部电路构成。其中,R322/R323为过电流检测电阻,当开关管Q304因某种原因造成其漏-源极电流急剧增大时,在R322/R323上的压降进一步增大,增大的电压经R332、R320、R317、C306、C315组成的电路送到U301的6脚,6脚内部放大器输出控制信号对逻辑电路进行控制,使逻辑电路输出的PWM脉冲宽度变窄,开关管导通时间缩短。当6脚电压上升到0.75V时,内部逻辑电路不再对PWM脉冲宽度进行调整,将直接切断7脚的脉冲输出,电源处于过电流保护状态。
7.电源过载保护
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板在开关电源的二次侧设有以晶闸管U704和检测电路U705为核心的过载、过电压保护电路,如图2-5和图2-6所示。
U301的3脚为专用保护检测引脚,该脚电压正常时为低电平。保护电路启动时,晶闸管U704被触发导通,通过光耦合器PC703向驱动控制电路U301的3脚送入高电平,内部保护电路启动,切断7脚的输出脉冲,主开关电源停止工作,实现保护。
过载保护主要由图2-5中的T301二次侧24VD电压、过载检测电阻R420、5VSTB电压、过载检测电阻R421、5VDC电压、过载检测电阻R425和图2-6的运算放大器U705(LM324)、二极管D701、D708、D707、D706、晶闸管U704、光耦合器PC703及图2-5的T301一次驱动控制电路U301的3脚内部电路构成。电压过载检测R420、R421、R425两端分别连接到U705的9-10脚、2-3脚、5-6脚内部3个运算放大器。
LM324为四运算放大器,内含4个独立的放大器,其中A、B、C(U705A、U705B、U705C)用于过载检测电路,其引脚功能和对地电压见表2-3。
表2-3 LM324引脚功能和对地电压
当24V、5VSTB、5VDC电压其中一路负载过重时,R420、R421、R425其中之一压降增大,势必造成U705内部3个放大器的输出端8、1、7脚其中之一输出高电平,输出的高电平分别经D701、D708反向击穿D707,再经过D706送到晶闸管U704的门极,U704被触发导通,光耦合器PC703随之导通,U301的3脚电压升高,当该脚电压升高到2.5V以上时,U301内部切断7脚的输出脉冲,实现过载保护。实际维修过程中,检测电阻R420、R421、R425阻值增大、开路损坏居多。
8.过电压保护电路
过电压保护电路如图2-5、图2-6所示,由图2-6的RT701、R729,R725、R728,R726、R727检测分压电路和二极管D704、D705、误差放大电路U703、晶体管Q703和晶闸管U704、光耦合器PC703和图2-5的T301一次侧驱动控制电路U301的3脚内部电路构成。通过检测24V、5VDC、5VSTB电压来实现过电压保护。
当输出电压异常升高时,升高的电压经过各自的分压电阻分压后,分别通过D704、D705送到U703的1脚,U703导通,2脚为低电平,PNP晶体管Q703的基极电压下降而导通,一是导通时将开/关机控制电路的+24VVD-ON的高电平开机电压拉低,迫使待机控制电路动作,切断24V和5V电压输出;二是从Q703集电极输出高电平触发电压加到晶闸管U704的门极,U704被触发而导通,与过载保护一样,U301的3脚电压上升,迫使U301停止工作,实现输出过电压保护。
9.工作模式自动切换控制
本开关电源具有工作模式自动切换控制功能,该功能主要由U301的4、5脚内、外部电路共同完成。U301的5脚为去磁控制输入,去磁控制是新型开关电源使用的一种控制技术。通俗地讲,就是通过实时检测开关变压器内部电流的变化情况,来完成各种控制。本开关电源则通过对U301的4脚输入的误差信号和5脚输入的脉冲信号共同来判断电源负载情况。若电源处于大功率输出状态,U301内部将工作在准谐振模式;若电源处于中功率输出状态,U301内部将工作在固定振荡模式;若电源处于待机小功率输出状态,U301内部将工作在低频间隙振荡模式。
二、电源电路故障维修
(一)电源部分维修
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板,由于将电源和高压板合二为一,且高压板增设了调光方式选择功能,其与主电路板的连接器也比较复杂,给故障判定带来了一定的难度。引发的故障主要有三种:一是指示灯不亮,多为电源部分的故障;二是指示灯亮,无图无声,主要是电源+24V、+5V供电电路故障;三是有声无光,则是背光灯高压板的故障。
1.拆下电源板维修
为了区分是电源板故障还是主电路板故障,建议将电源板拆下,拔掉与主电路板的连接器,一是在24V输出端接假负载,模拟主电路板用电;二是将连接器CN401(见图2-8)的6脚5VSTB电压输出端与1脚PWR-ON开/待机控制电压输入端短接,模拟开机控制,使电源板进入开机状态,然后进行开机实验,对电源部分电路进行如下检查。
2.测量副电源5VSTB电压
1)测电源板连接器CN401的6脚输出的5VSTB电压是否正常,如果无5VSTB电压输出,则是电源部分故障;如果有5VSTB电压输出,则是开关机控制电路故障或连接器故障。
2)检查熔丝F001和限流防浪涌电阻RT001是否烧断,如果F001或RT001之一烧断,说明电源部分有严重短路故障。一是检查市电输入抗干扰电路的CX001、ZNR001、CX002、CY002、CY005是否击穿短路;二是检查整流滤波电路BD001、C001、C002是否击穿短路;三是检查PFC电路的开关管Q101、滤波电容C610、整流二极管D604、D603是否击穿;三是检查主开关电源的开关管Q304是否击穿。排除电源短路漏电故障。
如果熔丝未断,则故障在主开关电源电路。一是测量AC 220V整流滤波后在C001两端形成的脉动电压,该电压待机轻载时约为300V,开机满载时约为230~250V,如果无此电压,则是市电输入电路或整流滤波电路发生开路故障;二是测量C610两端PFC电路输出的410V电压,如果该电压为300V,则是PFC电路发生故障,未工作;三是测量主开关电源,特别是检查开关管是否损坏,控制驱动电路U301的各脚电压是否正常,将检测数据与表2-2的数据进行比对,判断故障所在,外围元器件正常时,更换U301;四是检查二次侧的整流滤波电路是否发生短路漏电故障,造成主电源过流保护停止工作。
在实际维修过程中,若出现PFC电路屡烧开关管Q101的情况,需检查R607、R609是否阻值变大,Q601、Q602性能是否不良。如果主开关电源U301的1脚外部D302、R305、C307、D311出现故障,将导致开关电源振荡电路无法得到持续的工作电压,而出现不开机故障。若屡损开关管Q304,应对其漏极外部的D301、C301、R308、C318尖峰脉冲吸收电路和S极电阻R322、R323、D306进行检查。
3.测量主电源+24VVD和+5VDC电压
测量电源板连接器CN401的9、10脚的+24VD和4、5脚的5VDC输出电压是否正常,如果副电源输出的5VSTB电压正常,且整流滤波后Q401的漏极24V正常、Q405的漏极5V电压正常,而CN401无+24VD和5VDC电压输出,故障在待机控制电路。一是检查由Q701、Q702、PC702组成的控制电压放大电路;二是检查由Q402、Q403、Q404、Q401、Q405组成的24V、5V输出电压控制电路;三是检查由T301一次侧的Q302组成的VCC-PFC供电电压控制电路。
(二)电源部分保护电路维修
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板电源部分设有完善的保护电路,当开关电源发生过电压、过电流故障时,多会引起保护电路启动,进入保护状态,开关电源停止工作,导致看不到真实的故障现象,给维修造成困难。维修时,可采取测量关键的电压、判断是否保护和解除保护、观察故障现象的方法进行维修。
1.根据故障现象,判断是否保护
如果开机的瞬间,开关电源启动,并在开关电源变压器的二次侧有电压输出,指示灯点亮;几秒后开关电源停止工作,输出电压降到0V,或指示灯熄灭,多为电源部分保护电路启动所致。
2.测量关键点电压,判断哪路保护
电源部分过载保护和过电压保护电路主要由晶闸管U704执行保护,在开机的瞬间,测量保护电路的U704的G极电压,该电压正常时为低电平0V。当开机或发生故障时,U704的门极电压变为高电平0.7V以上,则是以U704为核心的保护电路启动。
由于U704的门极外接过电压保护和过载保护两种保护检测电路,为了确定是哪路检测电路引起的保护,可通过测量D706正极电压和Q703集电极电压确定。如果D706的正极电压为高电平,则是过载检测电路引起的保护,如果Q703集电极电压为高电平,则是过电压保护检测电路引起的保护。
对于过载保护检测电路,由于有+24VD、5VSTB、5VDC三组过流检测电路,为了区分是哪路检测电路引起的保护,可通过测量隔离二极管D701、D708的正极电压判断。如果D701的正极电压为高电平,则是+24VD过载保护电路启动;如果D708与U705B的7脚相连接的正极电压为高电平,则是5VDC过载保护电路启动;如果D708与U705A的1脚相连接的正极电压为高电平,则是5VSTB过载保护电路启动。
3.解除保护,观察故障现象
确定保护之后,可采取解除保护的方法,开机测量开关电源输出电压和负载电流,观察故障现象,确定故障部位。为了防止开关电源输出电压过高,引起负载电路损坏,建议先接假负载测量开关电源输出电压,在输出电压正常时,再连接负载电路。
全部解除保护:一是将U704的门极对地短路,也可将U704拆除,解除保护电路对U301的3脚电压的影响;二是将D703拆除,解除保护电路对开关机控制电路的影响。开机观察故障现象。
二分之一分割法:由于U704外接过电压、过电流两路保护电路,可断开过电流保护检测电路的D706。如果断开D706开机不再保护,则是过电流保护电路引起的保护,否则是过电压检测电路引起的保护。
逐路解除保护:对于过载保护电路,可逐个断开过载保护检测电路的隔离二极管D701、D708的正极;对于过电压保护电路,可逐个断开过电压保护检测电路的隔离二极管D704、D705的正极。每断开一路保护检测电路的隔离二极管正极,进行一次开机实验,如果断开哪路保护检测电路的隔离二极管正极后,开机不再保护,则是与该二极管相关的保护检测电路引起的保护。
三、高压板电路工作原理
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板的背光灯高压部分如图2-7所示,有的称为背光板,有的称为逆变器板,主要由背光控制电路、激励电路、高压形成电路三大部分组成。
电源部分输出的24V电源,先送到主电路板,经主电路板控制后,反送到电源板高压板电路,一是形成5V电源为高压板背光灯控制电路供电;二是为高压板激励部分供电,开关电源PFC电路输出的410V电压为高压板的高压部分供电。开机后,主电路控制系统向电源板背光灯高压板电路送去开启电压和亮度控制电压,高压板电路启动工作,将输入的直流电压转换为接近于正弦波的交流高压,去点亮液晶显示屏内部的背光模组。
图2-7 高压板电路框图
(一)高压板基本电路
1.背光控制电路
高压板背光控制电路如图2-8所示,主要由U3(OZ964)内外部电路构成,在主电路板的控制下启动工作,向激励电路输出4路驱动脉冲信号,并具有过电压、过电流保护功能。
图2-8 高压板背光控制电路
OZ964是O2Micro(凸凹)公司推出的用于液晶产品背光控制检测的电路。利用OZ964组成的液晶高压板具有效率高、适应电压范围宽、调光范围宽、过电压保护等优点。OZ964引脚功能和在本开关电源中应用时的对地电压见表2-4。
表2-4 OZ964引脚功能和对地电压
注:∗表示建议不要测量17、18两脚电压,测量17脚时,灯管闪烁;测量18脚时,变压器发出异常叫声。
遥控开机后,电源部分输出5VDC、24V电压,24V电压经主板转接后经CN402的1、3、4脚送回到电源板高压部分,然后分为两路:一路送到Q3、U1产生5V电压,作为背光灯控制电路的电源;另一路直接为背光灯高压板激励电路供电。
主板微处理器输出的高压板高电平开启指令从连接器CN402的9脚输入高压电路,送到Q1的基极,Q1饱和导通、将PNP晶体管Q3基极电压拉低而导通,24V电压经Q3后从集电极输出VA电压,再通过U1形成5V电压,经R36送到U3的5脚供电端。Q1饱和导通的同时,Q2截止,5V电压经R33与R46分压得到2.6V电源后送到U3的3脚使能端,U3内部振荡电路开始启动,经内部处理后从19、20、11、12脚输出PWM脉冲信号送到激励电路。在一个周期内,19、20脚波形基本相同,11、12脚波形基本相同,19、20脚波形与11、12脚波形的高低电平在时间上约差1/4个周期。
2.背光灯激励电路
高压板背光灯激励电路如图2-9所示,分别由Q14、Q22、T3和Q21、Q20、T5为核心构成完全相同的两通道激励电路。
当U3的19、20脚输出的PWM脉冲转为高电平时,Q14截止,Q22正偏而导通,24V电压经Q22、C88∥C70和T3的1-4绕组到地。在变压器T3一次绕组产生相反的电流,在二次5-6、7-8端二次产生6正5负、8正7负的脉冲电压,并输往后面的高压形成电路。
当U3的19、20脚输出的PWM脉冲转为低电平时,Q22截止,C88被充电,Q14导通,C70∥C88上充得的电压经Q14到地,再经T3绕组的4-1端回到C70∥C88另一端,并在T3二次绕组产生与原极性相反的电压。在二次侧产生的与原极性相反的电压送往后面的高压形成电路。
同理,U3的11、12脚输出PWM脉冲,推动Q21、Q20轮流工作在开关状态,在T5产生脉冲电压,送往后面的高压形成电路。
图2-9 高压板背光灯激励电路
图2-10 高压板背光灯高压形成电路
3.背光灯高压形成电路
高压板背光灯高压形成电路如图2-10和图2-11所示,主要由Q15、Q16、Q17、Q23、T4、T1、T201、T203、T205、T207、T209、T211、T213、T215构成。其中,Q15、Q16、Q17、Q23、T4、T1组成全桥电路,T201、T203、T205、T207、T209、T211、T213、T215组成输出耦合电路。
图2-11 高压板高压输出与保护检测电路
Q15、Q16、Q17、Q23、T4、T1组成的全桥电路中。变压器T4、T1一次绕组并联,高压形成电路的工作电压来自于PFC电路输出的410V电压。由激励电路的工作状态可知,激励变压器T3、T5共输出4组PWM脉冲信号,送到由Q15、Q16、Q17、Q23、T4、T1组成的全桥电路。激励变压器T3二次绕组的5-6端产生的脉冲用于驱动Q17,T3二次绕组的7-8端产生的脉冲用于驱动Q23;激励变压器T5二次绕组的5-6端产生的脉冲用于驱动Q15,激励变压器T5二次绕组的7-8端产生的脉冲用于驱动Q16。
激励变压器T3、T5输出的PWM脉冲波形周期在时间上相差半个周期。当Q17、Q16导通时,Q15、Q23截止,PFC电路输出的410V电压经Q17(D→S)、T1∥T4的6-1绕组和Q16(D→S)到地;当Q15、Q23导通时,Q17、Q16截止,PFC电路输出的400V电压经Q15(D→S)、T1∥T4一次绕组的1-6端和Q23(D→S)到地。在全桥电路驱动下,变压器T1输出标识为LEG2-1、LEG2-2的PWM脉冲,变压器T4输出标识为LEG1-1、LEG1-2的PWM脉冲,T1、T4两只变压器二次输出的PWM脉冲波形幅度、相位、周期完全相同,以此推动输出端的8只变压器,如图2-10所示,升压后为8只灯管供电。
T4输出的PWM脉冲经T6后,形成标识为LEG1-2、LEG1-2的脉冲,分别送去驱动T201、T203、T205、T207,以驱动与之连接的4只灯管;从T1输出的PWM脉冲标识为LEG2-1、LEG2-2的脉冲分别送去驱动T209、T211、T213、T215,以驱动另外4只灯管。
4.CCFL的电流反馈电路
电流反馈电路由T6、D2、D22等元器件组成,相关电路如图2-10所示。变压器T6串联在变压器T4与4只输出变压器之间。在T6的二次绕组感应到的脉冲经D2、D22组成的全波整流,形成FBK反馈电压,经R48(见图2-8)送到控制芯片U3的电流反馈脚9脚,实现CCFL的管电流控制。
(二)保护与调整电路
1.过电压保护电路
过电压保护是对8组高压输出端进行检测来实现的,8组高压过压检测电路完全相同,如图2-11所示。下面以T201输出过电压检测电路为例,分析过电压保护过程。
过电压检测电路由C228、C7、C222、D209、C229、C40、C223、D210、C201、R117组成,C228、C7、C222及C229、C40、C223组成脉冲分压电路,分别对脉冲的两个半周电压进行检测。当T201输出电压异常升高,造成C222、C223正端分得的电压升高时,由D209、D210整流、C201滤波后的电压就会升高。该电压经R117、R35送到控制芯片U3的2脚,使U3的2脚电压升高,当2脚电压上升到2.0V时,U3内部将从1脚输出电流对外接电容C11进行充电,当1脚电压充至3V时,U3内部将直接关闭11、12、19、20脚输出的脉冲,高压板电路停止工作,实现过电压保护。
2.灯管电流平衡保护
高压板保护电路如图2-12所示,以D216~D223、U2(LM358)、Q19、Q13、Q207、Q206为核心。
结合图2-11和图2-12分析,在8只输出变压器的二次输出端,均设计有电容分压电路,在分压电容上端取出监测电压。如变压器T201的输出端在C228与C7之间取出P1电压,在C229与C40之间取出监测电压P2,8组监测电压分别经D216~D223整流、C237滤波得到直流电压,经R223与R21分压后送到比较器U2的3脚。当8只灯管中其中任意一
图2-12 高压板保护电路
只出现严重老化、接触不良或开路现象时,对应输出变压器二次脉冲电压升高。电容分压及D216~D223整流、C237滤波得到的直流电压升高,U2A的3脚电压升高。当3脚电压升高到4V以上时,U2A的1脚输出高电平,令Q19导通,其漏极电压被拉低,Q207随之导通,其集电极输出的24V电压经R215后分两路:一路直接加到Q13的栅极,使Q13导通,将Q207的基极电压限制在低电平,使Q207、Q13自动进入锁定状态;另一路经R224使Q206导通,通过R225将控制器U3的3脚电压拉低,当U3的3脚电压被拉低至2.0V以下时,OZ964内部关闭PWM脉冲输出,高压板电路停止工作,实现保护。
3.供电欠电压保护
供电欠电压保护该电路由R210、R211、R309、U2B、D224、R213组成,相关电路如图2-10所示。由U2B的5-7脚内部放大器组成一个比较器,5V电压经R309作为基准电压送到6脚,24V电压经R210、R211分压后得到近12V电压送到5脚,其7脚输出22V高电平,D224截止。
当24V电压降低,导致U2B的5脚电压低于5V时,7脚输出低电平,D224导通,控制器U3的3脚电压下降到2.0V以下,U3关闭输出脉冲,高压板电路停止工作,电源处于保护状态。
4.调光控制
长虹VLC82002.50电源+高压二合一板目前主要用于长虹LS20A机心LT42710FHD液晶电视,该机具有环境光检测及控制功能。当打开该功能时,利用面板的光感应器件对使用环境的光线亮暗程度进行检测,检测到的信号经主板主芯片处理后输出,送到电源板高压电路,对CCFL亮度进行控制。
如图2-8所示,电源板高压部分与主板电路接口CN402除了传送电源(24V)供电、高压板开关控制(BLON)外。还传送了调光方式选择(SEL)、背光控制(I-PWM/E-PWM)信号。
接口CN402中的I-PWM为内部调光占空直流电压输入端,输入的直流电压送到控制芯片U3的14脚,通过U3的14、15、13脚内部比较器处理后,以调整13脚输出的调光脉冲,13脚输出的PWM脉冲经外接器件再送到9脚电流反馈端,实现内部调光。E-PWM为外部调光脉冲输入端,Q5~Q8组成调光方式选择控制电路。
在长虹LT42710FHD液晶电视中,因设计了环境光感应功能,所以采用外部调光方式,如图2-8所示。电视机二次开机后,从主板送来0V低电平SEL信号,Q5、Q8截止,Q6饱和,将控制芯片U3的13脚输出的内部调光脉冲短路到地,禁止了内部调光。同时,Q7导通,主板主芯片送来的外部调光脉冲E-PWM从CN402进入后,经R17送到Q7,由Q7放大后经D11、R49送到控制芯片U3的9脚,实现了外部调光。
四、高压板电路故障维修
(一)高压板基本电路维修
1.模拟供电和控制
由于与主电路板连接器断开维修,须将主电路板的供电和控制电压恢复。一是将主电源输出的连接器CN401的9、10脚的+24VD输出引脚与高压板连接器CN402的1、3、4脚相连接(见图2-8),为高压板电路供电;二是将CN402的7脚SEL调光方式选择与6脚GND接地端短接,将背光灯高压板电路设定为外部调光方式;三是将CN401的5脚5VDC供电与CN402的9脚BLON背光灯开关短接,模拟主板发出的背光灯开关控制信号。然后进行开机实验,观察背光灯是否被点亮,若背光灯能正常点亮,则判定二合一板正常,故障在其他组件;如背光灯不能点亮或点亮后马上熄灭,可判定二合一板高压电路部分或CCFL有故障。
2.解除CCFL电流平衡保护
在图2-12中,将Q19的栅极接地,解除CCFL的管电流平衡保护。若所有灯管点亮,可判断故障在保护电路,若任意一只灯管不亮,则需进一步检查对应灯管的驱动电路及灯管本身。如果灯管全不亮,则是高压板电路故障。
3.检测高压电路
首先测量背光灯控制电路U3的11、12、19、20脚是否有激励脉冲输出,如果无脉冲输出,故障在背光灯控制电路,重点检查U3及其外部电路,将检测数据与表2-4的数据进行比对,判断故障所在,外围元器件正常时更换U3;如果有脉冲输出,重点检查激励电路和易发生故障的高压形成电路。
(二)高压板保护电路维修
长虹VLC82002.50高压板电路设有完善的保护电路,当高压板电路发生过电流、过电压故障时,会产生背光灯亮一下就灭的故障现象。维修时,可采取测量关键点的电压、判断是否保护和解除保护、观察故障现象的方法进行维修。
1.根据故障现象,判断是否保护
如果开机的瞬间有伴音,显示屏亮一下就灭,则是高压板保护电路启动所致。如果背光灯灯管亮后马上就灭,则是过电流保护所致;如果灯管亮1s后才灭,则是过电压保护电路启动。
2.测量关键点电压,判断是哪路保护
高压板部分过电压保护电路主要对U3的2脚电压进行控制,2脚电压正常时为1V以下,当过电压保护电路启动时,过电压保护检测电路向2脚送入高电平,U3内部保护电路启动,关闭11、12、19、20脚输出的脉冲,高压板电路停止工作,实现过电压保护。
高压板部分电流平衡保护电路和供电欠电压保护电路对U3的3脚电压进行控制,3脚电压正常时为2.5V。当电流平衡保护电路启动时,Q206导通,将U3的3脚电压拉低;当发生供电欠电压故障时,U2B的7脚变为低电平,通过D224、R213也将U3的3脚电压拉低,内部保护电路启动,关闭11、12、19、20脚输出的脉冲,高压板电路停止工作,实现欠电压保护。
检修时,可在开机后保护前的瞬间通过测量U3的2脚和3脚电压判断保护电路是否启动。如果2脚电压由正常时的1V以下上升到2.0V以上,则可判断是过电压保护电路启动;如果3脚电压由正常时的2.5V降低到2.0V以下,则可判断是电流平衡保护电路和供电欠电压保护电路引起的保护。
由于U3的3脚外接电流平衡保护和供电欠电压保护两组保护检测电路,可通过测量Q206的栅极电压和U2B的7脚电压判断是哪路检测电路引起的保护。如果Q206的栅极电压由正常时的低电平0V变为高电平,则是电流平衡保护检测电路引起的保护;如果U2B的7脚电压由正常时的高电平变为低电平,则是供电欠电压保护检测电路引起的保护。
3.解除保护,观察故障现象
确定保护之后,可采取解除保护的方法,开机观察故障现象,测量关键点电压,确定故障部位。
对于过电压保护电路,一是断开U3的2脚与各路保护检测电路的连接电阻R35,二是在2脚与地线之间跨接短路线和100Ω以下电阻,将2脚电压拉低。对于灯管电流平衡保护电路,一是断开R225,将保护检测电路与U3的3脚之间断开;二是将Q206的栅极接地,将保护出发电压短路。对于供电欠电压保护电路,将R213或D224断开。
每断开一路检测电路,进行一次开机实验,如果断开哪路检测电路后,开机不再保护,灯管正常发光,则是该保护电路引起的保护。如果解除后,开机灯管仍然不亮,则是高压板电路故障;如果个别灯管不亮或亮度不正常,则是该灯管及其高压形成电路发生了故障。
例2-1:开机三无,指示灯不亮。
分析与检修:观察指示灯不亮,检测电源板无5V和24V输出,判断故障在主电源电路中。通电测C610两端电压为0V,检测熔丝F001已经熔断(见图2-4),说明电源部分存在严重短路故障。
测量电源部分整流滤波电路,未见短路元器件;检查PFC电路时,发现开关管Q101击穿,检查Q101外部的元器件,发现其栅极的R609烧断,更换Q101和R609后,开机Q101再次损坏,说明PFC电路还有故障,全面检查该电路,发现振荡与控制集成电路U601多脚电阻较小,Q601、Q602也击穿漏电,全部更换U601、Q601、Q602、Q101后,故障彻底排除。
例2-2:开机三无,指示灯亮。
分析与检修:开机测量控制系统送来的PWR-ON开机控制电压为+4.5V正常的高电平,测量副电源输出的5VSTB电压正常,但测量主电源输出的+24VD和+5VDC电压在开机瞬间正常输出,然后降到0V。判断是保护电路启动。
对电源部分的过电流、过电压保护电路进行检测。测量保护执行元件晶闸管U704的门极,果然为高电平1V,判断故障电路启动。逐个测量U704的门极外部保护检测电路的电压,发现D706的正极电压为高电平,由此判断是过电流保护电路启动引起的保护。
采取解除保护的方法维修:逐个断开过电流保护电路的二极管D701、D708,并进行开机实验。当断开D701时,开机不再发生保护故障,但电源板冒烟,查找冒烟的元器件,发现是24V过电流取样电阻R420冒烟,测量其阻值变大,引脚虚焊。更换R420后,故障彻底排除。
例2-3:开机后有伴音,屏幕亮一下即灭。
分析与检修:开机后指示灯亮,几秒后伴音出现,屏幕上刚显示出图像,马上熄灭,判断高压板电路保护电路动作。
对高压板电路的供电、控制电压进行检查,均正常。开机的瞬间,用数字表交流电压挡,黑表笔接地,红表笔搭接CN2~CN9的8个高压输出连接器的插头外皮(见图2-11),通过电磁感应测量交流输出电压,开机后的几秒内有300V左右的交流感应电压输出,当灯管刚亮时,马上消失。并将8个连接器的检测电压比较,发现CN2的交流电压偏低,此时测量U3的3脚电压低于正常值2.5V,判断该连接器相关的灯管或高压升压电路发生故障。试将CN2连接灯管的插头拔掉,开机测量CN2的交流电压升高到正常值,且灯管点亮超过1s后才熄灭。
根据故障现象分析:CN2连接器相关的灯管发生故障,造成过电流保护;当拔掉灯管连接插头时,由于高压输出无负载,又造成输出过电压和电流不平衡,引起过电压保护电路动作。将CN2连接的灯管更换后,故障排除。