奇美27/30寸液晶屏背光板原理與維修
奇美27寸和30寸液晶屏背光板電路結構基本相同,它們分別驅動14支和16支CCFL燈管,其背光板輸出插座分別有7個和8個,對應的變壓器分別是7個和8個,每個變壓器驅動兩支燈管。而27/30寸背光板的輸入插座完全一樣,向背光板提供24V電源、背光控制電平和亮度調節PWM信號。
一、背光板IC介紹
1、OZ960(U15)背光控制
OZ960是O2Micro公司的一片專用于背光控制的高效率DC-AC轉換IC,具有很寬的輸入電壓范圍,其亮度控制可用一個模擬的電壓或低頻的脈沖寬度調制(PWM)信號控制。OZ960采用20腳SSOP封裝。
①、方框圖
②、腳位功能及電壓
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓 |
備注 |
1 |
CTIMR |
點燈持續時間電容 |
4mV |
|
2 |
OVP |
輸出電壓過壓保護輸入 |
1.4V |
≥2V時保護 |
3 |
ENA |
點燈控制電平輸入 |
2.5V |
|
4 |
SST |
軟起動電容 |
5V |
|
5 |
VDDA |
電源 |
5V |
|
6 |
GNDA |
模擬地 |
0 |
|
7 |
REF |
基準電壓輸出 |
2.5V |
保護后無輸出 |
8 |
RT1 |
點燈頻率編程電阻 |
0.67V |
|
9 |
FB |
CCFL電流反饋信號輸入 |
1.3V |
|
10 |
CMP |
電流誤差放大補償輸出 |
2.7V |
|
11 |
NDR_D |
N-MOSFET激勵輸出 |
2.6V |
|
12 |
PDR_C |
P-MOSFET激勵輸出 |
2.8V |
|
13 |
LPWM |
低頻PWM亮度控制 |
2.5V |
|
14 |
DIM |
模擬信號亮度控制輸入 |
0.8V |
|
15 |
LCT |
亮度控制三角波頻率輸入 |
2.0V |
|
16 |
PGND |
電源基準地 |
0 |
|
17 |
RT |
工作頻率計時電阻 |
1.5V |
|
18 |
CT |
工作頻率計時電容 |
2.0V |
|
19 |
PDR_A |
P-MOSFET激勵輸出 |
2.6V |
|
20 |
NDR_B |
N-MOSFET激勵輸出 |
2.4V |
|
③、關鍵腳位描述
2腳OVP(Over Voltage Protection)過壓保護
該腳的取樣信號是從變壓器的輸出送來的電壓信號,IC內部設置的極限電平是2V,當取樣電壓達到這個極限電平時,IC內部OVP運放輸出翻轉,保護電路起動,4個輸出激勵端停止輸出激勵脈沖,燈管熄滅,同時,7腳也沒有2.5V的基準電壓輸出,整個IC不工作。
3腳ENA(Enable)點燈使能端
該腳是IC運行與否的使能端,或者說是燈管點亮的控制端。臨界電平設置于1.5V,當該腳輸入電平高于1.5V時,IC開始運行,燈管點亮,當該腳輸入電平低于1.5V時,IC停止工作,燈管熄滅。
7腳REF(Reference)基準電壓
該腳是由5腳電源端經內部穩壓后輸出的一個2.5V基準電壓,供IC內部和外部電路工作,IC保護時該腳沒有輸出。
9腳FB(Feed-back)輸出電流反饋信號輸入端(過流保護)
臨界電平設置于1.25V,當輸出電流過大,通過電流取樣電路,向該腳反饋一個電壓信號,低于1.25V時,內部EA運放輸出翻轉,起動保護電路工作,IC停止輸出,燈管熄滅。
17/18腳RT/CT振蕩電阻和電容
該兩腳內部是背光振蕩電路,振蕩頻率由這兩腳的電阻電容決定,運行頻率f由下式決定:
f「KHz」=68.5×104/CT「pF」×RT「K」
2、LM339(U10)四電壓比較器
U10四電壓比較器是用來對輸出變壓器T5-T8電流取樣信號的電壓比較,⑴⑵⒁腳三個運放輸出電平均連接到OZ960的9腳FB輸入,作為對輸出變壓器T5-T8電流的監測和保護。
①、方框圖如下:
②、腳位功能及電壓:
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓 |
1 |
Output2 |
輸出2 |
1.33V |
2 |
Output1 |
輸出1 |
1.33V |
3 |
Vcc |
電源 |
5V |
4 |
-Input1 |
反相輸入1 |
0.25V |
5 |
+Input1 |
同相輸入1 |
2.4V |
6 |
-Input2 |
反相輸入2 |
0.27V |
7 |
+Input2 |
同相輸入2 |
2.4V |
8 |
-Input3 |
反相輸入3 |
1.56V |
9 |
+Input3 |
同相輸入3 |
2.0V |
10 |
-Input4 |
反相輸入4 |
1.8V |
11 |
+Input4 |
同相輸入4 |
2.5V |
12 |
GND |
地 |
0 |
13 |
Output4 |
輸出4 |
2.6V |
14 |
Output3 |
輸出3 |
1.33V |
3、LM393(U11/U14)雙電壓比較器
U11雙電壓比較器是用來對輸出變壓器T1-T4電流取樣信號的電壓比較,⑴⑺腳兩個運放輸出電平均連接到OZ960的9腳FB輸入,作為對輸出變壓器T1-T4電流的監測和保護。
方框圖如下:
②、腳位功能及電壓:
U11
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓 |
1 |
Output1 |
輸出1 |
1.33V |
2 |
-Input1 |
反相輸入1 |
0.6V |
3 |
+Input1 |
同相輸入1 |
2.5V |
4 |
GND |
地 |
0 |
5 |
+Input2 |
同相輸入2 |
2.5V |
6 |
-Input2 |
反相輸入2 |
0.22V |
7 |
Output2 |
輸出2 |
1.33V |
8 |
Vcc |
電源 |
5V |
U14
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓 |
1 |
Output1 |
輸出1 |
0.18V |
2 |
-Input1 |
反相輸入1 |
1.8V |
3 |
+Input1 |
同相輸入1 |
4V |
4 |
GND |
地 |
0 |
5 |
+Input2 |
同相輸入2 |
1.8V |
6 |
-Input2 |
反相輸入2 |
4V |
7 |
Output2 |
輸出2 |
0.11V |
8 |
Vcc |
電源 |
5V |
4、LM324(U15)四運算放大器
該IC主要用來對背光控制信號和亮度調節PWM信號進行電平轉換。
①、方框圖如下:
②、腳位功能及電壓:
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓V |
1 |
Output1 |
輸出1 |
0.11 |
2 |
Inverting Input1 |
反相輸入1 |
0.11 |
3 |
Non-inverting Input1 |
同相輸入1 |
0.09 |
4 |
Vcc+ |
正電源 |
5 |
5 |
Non-inverting Input2 |
同相輸入2 |
1.8 |
6 |
Inverting Input2 |
反相輸入2 |
0.09 |
7 |
Output2 |
輸出2 |
4 |
8 |
Output3 |
輸出3 |
0.8 |
9 |
Inverting Input3 |
反相輸入3 |
2.5 |
10 |
Non-inverting Input3 |
同相輸入3 |
1.1 |
11 |
Vcc- |
負電源 |
0 |
12 |
Non-inverting Input4 |
同相輸入4 |
1.8 |
13 |
Inverting Input4 |
反相輸入4 |
2.4 |
14 |
Output4 |
輸出4 |
4 |
5、FDS8958A(U2-U9)雙MOSFET
內置有一個N溝道MOSFET和一個P溝道MOSFET,與輸出變壓器組成橋式功率推挽,驅動CCFL燈管。
①、方框圖如下:
.
②、腳位功能及電壓(20V供電實測)
引腳 |
符號 |
意義 |
電壓V |
1 |
S1 |
N溝道管源極 |
0 |
2 |
G1 |
N溝道管柵極 |
2.5 |
3 |
S2 |
P溝道管源極 |
18.5 |
4 |
G2 |
P溝道管柵極 |
17.5 |
5 |
D2 |
P溝道管漏極 |
8.5 |
6 |
D2 |
P溝道管漏極 |
8.5 |
7 |
D1 |
N溝道管漏極 |
8.5 |
8 |
D1 |
N溝道管漏極 |
8.5 |
二、OZ960的典型應用電路
三、背光板的維修
1、 需要準備的工具 示波器
能測量頻率和電容容量的數字萬用表
2、 維修機架的準備
找一塊燈管完好的奇美30寸舊液晶屏,再找一塊ON37A的電源板,在電源板插座P802上的5V-Standby和Vcc-On之間并接一只20K電阻,并將Vcc-On引出一條線連接至背光板插座CN2的PIN12,作為背光控制信號,同時將電源板上的24V電源(實際輸出20V)連接至背光板插座CN1上,電源板接通電源,8組燈管即能點亮。維修27寸背光板時只需將7組燈管接在背光板上,其余一組不接。
3、 不點燈,炸3A保險F1~F4中的一個
四個3A的保險是串聯在8個雙MOSFET組成的功率推挽電路上,其中F1串聯在U4和U5上,F2串聯在U2和U3上,F3串聯在U6和U7上,F4串聯在U8和U9上。一般來講,哪個保險熔斷,肯定與其所串聯的雙MOSFET擊穿短路有關,更換短路的雙MOSFET后都能解決問題。
4、 不點燈,3A保險完好
3A保險完好,說明與其串聯的雙MOSFET沒有發生短路現象,故障應集中在背光控制IC(OZ960)及其外圍電路上。
首先應檢查OZ960的供電,如果供電正常,應檢查其基準電壓REF腳有無2.5V電壓輸出,振蕩電路有無三角波的振蕩信號,OZ960的四個輸出腳電壓是否正常,有無激勵信號輸出。
一般情況,不點燈現象與雙MOSFET和變壓器組成的功率推挽輸出電路沒有直接的聯系,因為背光板上有8個推挽輸出,不可能同時損壞,只要有一組正常,OZ960有激勵脈沖輸出的話,燈管都能亮一下然后保護。
5、 開機能點亮燈管,但瞬間熄滅
這顯然是屬于背光保護故障。前面我們介紹了背光保護有兩種,一種是過壓保護,一種是過流保護。其實這兩種保護起動時,其所表現的現象是有區別的,如果是過壓保護,則燈管點亮后大約1秒鐘左右才熄滅,而如果是過流保護,則燈管點亮后瞬間熄滅。
判斷是過壓保護還是過流保護,還可以通過對地短路OZ960的2腳OVP的方法來實現。2腳OVP的極限電壓是2V,當該腳電壓超過2V時保護,低于2V時正常,因此我們可以人為的將該腳短路到地,強制其工作,如果這時燈管點亮后不熄滅,則說明是過壓保護,如果還是熄滅,則說明是過流保護。
對于過壓保護,多數是由于輸出電路開路引起,例如變壓器、輸出插座、輸出電容虛焊等,也有是取樣電容擊穿或開路引起。對前者,我們可以將變壓器、輸出插座、輸出電容引腳重新焊接一遍;對于后者,因為有8組這樣的電路,我們可以采用對比法,用數字萬用表在路測量取樣電容的正反向容量,找到在路正反向容量差別較大的一組,更換相關的電容,故障即可排除。
對于過流保護,多數是由于變壓器匹間短路引起負載電流過大產生。維修時我們可以分別將U10(LM339)1腳和U11(LM393)7腳外接的0歐電阻R118和R117斷開,以切斷過流保護電平饋至OZ960的9腳。斷開R118后,燈管不再熄滅,說明是T5~T8有某個變壓器短路;斷開R117后,燈管不再熄滅,說明是T1~T4有某個變壓器短路。T1和T2是一組,T3和T4是一組,T5和T6是一組,T7和T8是一組,每組變壓器的①④腳連接在一起,分別將變壓器的電流信息通過332、242等電阻網絡反饋到U10和U11。同樣采用對比法,測量各變壓器的①或④腳電壓,正常情況下,電壓都在100mV左右,如果測得某偏差較大,比如大于300mV就不正常,則就是某組變壓器短路,可代換之。
四、維修實例
故障現象:不點燈,保險完好
故障檢修:根據故障現象,基本判斷故障范圍在OZ960及其外圍。首先測量ZO960的供電腳5腳,發現電壓很低,幾乎為0V,順著5腳查看電路板,發現OZ960的供電是由開關PNP三極管Q1的集電極提供,其發射極接5V電源,而其基極通過電阻R114接到U15(LM324)的8腳,8腳正好是U15四運放中的一個運放輸出腳。測Q1發射極電壓5V正常,基極電壓5V不正常,說明Q1截止,5V電源不能通過Q1加到OZ960,再測U15的8腳電壓0.8V正常,那么問題肯定在U15的8腳至Q1基極之間的電阻R114,拆下R114測量發現開路,更換一只332的貼片電阻后開機,燈管點亮,故障排除。
故障現象:燈管點亮后瞬間熄滅
故障檢修:從故障現象看,燈管點亮不到1秒鐘,應該是過流保護。為證實一下,用數字萬用表電流檔,將OZ960的2腳對地短路,開機依然保護,證明確系過流保護。將R117斷開,開機后故障不變,再將R118斷開,燈管不再熄滅,說明T5~T8有問題,這時測量T5T6和T7T8的①或④腳電壓,發現T5T6①④腳電壓為128mV而T7T8①④腳電壓為1.2V,顯然偏差很大,分別代換T7和T8,當代換到T8時,測得其①④腳電壓為105mV正常,恢復R118,燈管不再熄滅,故障排除。
故障現象:燈管點亮后熄滅
故障檢修:從故障現象看,燈管點亮后有1秒鐘的時間才熄滅,應該是過壓保護。為證實一下,用數字萬用表電流檔,將OZ960的2腳對地短路,開機后燈管不再熄滅,證明確系過壓保護。仔細查看變壓器、輸出插座、輸出電容等未發現有虛焊現象,重新將上述元件焊一遍開機,故障依舊。關機,采用對比法,用數字萬用表電容檔,分別在路測量變壓器5腳和8腳接的輸出電容C74~C81、C113、C122、C144~C149的正反向容量,均基本相同,說明輸出電容正常,再測量取樣電容C19~C22、C29~C32、C39~C42、C49~C52和C8~C28、C33~C38、C43~48、C53~C55的正反向容量,發現測量到C54、C55時偏差很大,從另一塊背光板取下兩只電容代換后測量,與其它電容基本一致,通電開機,燈管不再熄滅,故障排除。
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