Диагностика блоков питания BN44-00209/00214/00191/00192 ЖК телевизоров SAMSUNG (часть 2)

Основной источник питания

Основной ИП (рис. 6.(см. архив ниже)) выполнен по схеме полумостового преобразователя. Он вырабатывает из выходного напряжения ККМ (+400 В) следующие постоянные стабилизированные напряжения:

- 24 В/4,3 А (на рис. 6 обозначение 24V);

- 12 В/1,1 А (12V);

- 12,8 В/0,5 А (12.8V);

-5,3 В/2 А (5.3V).

Преобразователем управляет ШИМ контроллер ICM801 типа MC33067 фирмы Motorola. Микросхема представляет собой резонансный контроллер с переключением по нулевому напряжению (Zero Voltage Switch - ZVS). Архитектура и обозначение выводов ИМС приведены на рис. 7, а назначение выводов в корпусе DIP-16 - в таблице 3.

Рис. 7. Архитектура и обозначение выводов ИМС MC33067

Таблица 3. Назначение выводов ИМС MC33067

Приведем особенности этой микросхемы:

- резонансный режим с переключением по ZVS;

- генератор с диапазоном установки частоты 1000:1;

- два сильноточных тотемных выхода;

- схема блокировки по низкому напряжению питания;

- вход разрешения;

- программируемая схема "мягкого" старта;

- низкий ток запуска ИМС.

В рассматриваемом источнике ИМС MC33067 питается от стабилизатора QB802 ZDB805 (рис. 2), который включается только в рабочем режиме ТВ. Для включения ИМС используется вход разрешения EN (выв. 9), на который подается управляющее напряжение с узла QM805 DZM801 ZDTM801, контролирующего выходное напряжение ККМ. Если оно значительно меньше 400 В, узел формирует низкий потенциал на выв. 9 и контроллер ICM801 блокируется.

Длительность выходных импульсов ИМС определяется взаимодействием генератора переменной частоты, таймера-одновибратора и усилителя сигнала ошибки. Импульс, вырабатываемый таймером-одновибратором, поочередно прикладывается к каждому выходному драйверу с тотемными выходами. Усилитель сигнала ошибки контролирует выходное напряжение ИП и, в зависимости от его уровня, модулирует частоту опорного генератора, что приводит к изменению длительности выходных импульсов и, соответственно, регулированию выходного напряжения. Эпюры сигналов на рис. 8 поясняют принцип работы ИМС.

Рис. 8. Эпюры сигналов в контрольных точках DC/DC-конвертора и на выводах ИМС MC33067 и для пояснения принципа ее работы, где: а - выв. 2, б - выв. 16, в - выв. 14, г - выв. 12, д - напряжение на выв. 8 TM801S (рис. 6), е - ток полумостовой схемы, ж - напряжение на выпрямительных диодах во вторичной цепи

Между выходами А и В контроллера (выв. 14 и 12 на рис. 6) включена первичная обмотка согласующего (и развязывающего контроллер от высоковольтной цепи) трансформатора TM802. На его вторичных обмотках формируются противофазные управляющие импульсы, которые управляют полумостовой схемой на MOSFET-транзисторах QM801, QM802. Нагрузкой полумоста служит первичная обмотка 2-4 трансформатора TM801, вывод 2 которого через развязывающий высоковольтный конденсатор CM808 (22 нФ/1600 В) подключен к "земле". Полумостовая схема питается напряжением +400 В, формируемым ККМ.

На вторичных обмотках TM801S вырабатываются импульсные напряжения, с помощью двухполупериодных выпрямителей и фильтрующих конденсаторов из них вырабатываются постоянные напряжения и через разъемы CN801-CN804 поступают на нагрузку.

Обратная связь, как и в схеме дежурного ИП, выполнена на шунт-регуляторе ZDM851 (KIA431A) и оптроне PC803S. Она контролирует вторичное напряжение 24 В и формирует на выв. 8 (NI) напряжение обратной связи. Входной диапазон синфазного напряжения УСО равен 1,5...5,1 В (включает и напряжение смещения), максимальный коэффициент усиления - 70 дБ, частотный диапазон - 2,5 МГц.

Вход ошибки ИМС FI (выв. 10) используется для защиты от высокого напряжения в первичной и вторичной цепях. В первичной цепи напряжение контролируется на обмотке 2-4 T801S цепью CM809 RM815. С нее переменное напряжение через выпрямитель DM805 CM812 и резистивный делитель RM816 RM830 подается на выв. 10 ICM801. Во вторичной цепи контролируется канал 24 . Если по какой-либо причине напряжение превысит уровень 30 В, стабилитрон ZDM853 будет проводить ток, которым открывается транзистор QM851, фототранзистор оптрона PC802S и напряжение IC_VCC (14,5 В) подается на вход ошибки ICM801.

Особенности блока питания BN44-00214

Этот блок является аналогом рассмотренного выше BN44-00209, имеет такие же входные и выходные параметры и назначение контактов выходных разъемов (см. рис. 9 и 10 в архиве), но в его некоторых узлах применена другая элементная база. В частности, ККМ реализован на ИМС типа TDA4863G фирмы INFINEON, а дежурный источник - на ИМС типа STR-A6159 фирмы SANKEN.

ИМС TDA4863G (ICP801S на рис. 9) принципиально не отличается от рассматриваемой выше FAN7530 - это такой же DC/DC-преобразователь повышающего типа (Boost), управляющий внешним силовым MOSFET-транзистором. В таблице 4 приводится назначение выводов ИМС в корпусе DIP-8 и ее некоторые электрические характеристики.

Таблица 4. Назначение выводов ИМС TDA4863G

Дежурный ИП выполнен на ИМС STR-A6159 (ICB801S) - это контроллер обратноходового ключевого регулятора, выполненного по PRC-топологии (с фиксированным временем выключения силового ключа). ИМС предназначена для источников питания с выходной мощностью 10...12 Вт и переменным напряжением питания 85...264 В. Как и рассматриваемый выше контроллер FSQ0365RN, эта ИМС имеет встроенный силовой MOSFET-транзистор (V_D=650 В, I_D=0,4A, R_{DS ON}=3,6.6 Ом), похожую архитектуру и узлы защиты.

Другие узлы блока питания BN44-00214 (входной фильтр, питание ИМС, цепь обратной связи ИМС STR-A6159) выполнены аналогично предыдущей схеме.

Основной источник БП BN44-00214 выполнен на такой же элементной базе, что и предыдущий блок, но его схема имеет незначительные отличия:

- источник напряжения 5,3 В реализован на DC/DC-конверторе LM2576_ADJ (ICM856);

- добавлена цепь защиты от высокого напряжения во вторичной цепи по напряжению 5,3 В.

Диагностика неисправностей блоков питания

Рассмотрим диагностику на примере БП BN44-00209A (см. принципиальные схемы на рис. 2 и 6).

ТВ не включается и индикатор на передней панели не светится

Скорее всего, это связано с неисправностью дежурного ИП. Для того, чтобы в этом убедиться, измеряют дежурное напряжение 5,2 В на выходе источника - контакте 3 разъема CN802. Если напряжение равно нулю, отключают ТВ от сети и проверяют омметром предохранитель FP801S. Если он перегорел, проводят осмотр элементов платы на наличие обгоревших элементов, вздутие корпусов электролитических конденсаторов. Подозрительные элементы выпаивают и проверяют омметром исправность. Как правило, причиной перегорания этого предохранителя служат следующие элементы: варистор
VX801S (INR14D751-V_RMS=460 В, V_DS=615 В), элементы сетевого фильтра (LX801S, CX801S, CX802S, CY801S, CY802S LX802S), диодный мост BD801S, конденсаторы СР801, CP815, MOSFET-транзистор QP801S (V_DS=650 В, I_D=11 A), а также транзисторы полумостового инвертора QM801, QM802. Все эти элементы проверяют вначале визуально (обгорание, вздутие корпуса), а затем омметром на короткое замыкание, неисправные заменяют. Электролитические конденсаторы желательно проверить измерителем ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) на отсутствие утечки.

Если вышли из строя элементы основного источника, его отключают от схемы (можно разорвать цепь PFC_DC (400 В), соединяющую ККМ и основной источник), заменяют предохранитель и проверяют работоспособность ККМ и дежурного источника - они должны работать, и, значит, проблема в основном источнике (его ремонт см. ниже).

Если же предохранитель исправен и на выходе сетевого выпрямителя присутствует напряжение 300 В, а вторичное напряжение 5,2 В отсутствует, проблема связана с дежурным ИП.

Если на выв. 6-8 контроллера ICB801S нет никаких импульсов, возможно, цепь запуска RB810 RB811 в обрыве. Если на выв. 6-8 ИМС формируются пачки импульсов (см. рис. 11), причиной могут быть слишком высокое сопротивление в цепи запуска (RB810 RB811), дефект (потеря емкости, обрыв) конденсатора CB802, диода DB802 или обмотки 1-3 TB801S.

Рис. 11. Эпюры сигналов к пояснению дефекта запуска ИМС, где: а - напряжение V_DS на стоке силового MOSFET-транзистора (выв. 6-8 ICB801S), б - напряжение питания ИМС V_CC (выв. 2), в - напряжение обратной связи F_B (выв. 3)

Если при запуске напряжение питания ИМС превышает допустимый уровень 20 В, включается защита (см. рис. 12). Причиной может быть дефект трансформатора TB801S, а чаще всего - дефект выпрямительного диода во вторичной цепи, фильтрующего конденсатора или оптрона в цепи обратной связи.

Рис. 12. Эпюры сигналов к пояснению включения защиты ИМС по высокому напряжению питания (OVP), где: а - напряжение V_DS на стоке силового MOSFET-транзистора (выв. 6-8 ICB801S), б - напряжение питания ИМС V_CC (выв. 2), в - напряжение обратной связи F_B (выв. 3)

Еще один дефект такого источника - срабатывание защиты по перезагрузке (OLP). Эпюры сигналов при этом дефекте приведены на рис. 13. Причиной этого может быть низкая емкость конденсатора в цепи обратной связи CB803 (номинал 20...50 нФ), дефект оптрона PC804S или фильтрующего конденсатора CB862.

Рис. 13. Эпюры сигналов к пояснению включения защиты ИМС по перезагрузке (OLP), где: а - напряжение V_DS на стоке силового MOSFET-транзистора (выв. 6-8 ICB801S), б - напряжение питания ИМС V_CC (выв. 2), в - напряжение обратной связи F_B (выв. 3)

ТВ не включается, индикатор на передней панели светится

Эта проблема может быть связана с ККМ, с основным источником питания или со стабилизатором 14,5 В, от которого питаются все контроллеры. В первую очередь проверяют стабилизатор QB802 ZDB805 (рис. 3). Если его выходное напряжение значительно меньше нормы или равно нулю, проверяют наличие напряжения около 20 В на коллекторе QB802, при отсутствии напряжения проверяют источник - обмотку 1-2 TB801S, диод DB803 и конденсатор CB806. При наличии этого напряжения проверяют наличие напряжения 15 В на катоде стабилитрона ZDB805. Если оно равно нулю, проверяют этот стабилитрон, оптрон PC801S и ключ на транзисторе QB851 (при наличии высокого уровня сигнала PWR-ON/OFF).

Если питание контроллеров в норме, а напряжение на конденсаторе CP815 равно 300.310 В, значит, не работает ККМ. Проверяют его силовые цепи и сам контроллер ICP801S (цепи запуска, датчика нулевого тока и защиты - см. описание).

Если ККМ исправен (есть 400 В на выходе), переходят к проверке основного источника.

Для ускорения процесса диагностики основного источника отключают БП от сети, от выходных разъемов и проверяют все электролитические конденсаторы (измерителем ESR), силовые диоды (омметром) и транзисторы в первичной и вторичной цепях, а также импульсный трансформатор TM801S (на короткозамкнутые витки). Понятно, что если "пробиты" силовые транзисторы полумоста QM801, QM802, то это приведет к перегоранию сетевого предохранителя. Если транзисторы "пробиты", выпаивают их из платы и подают питание на схему, чтобы проверить (хотя бы частично)исправность контроллера MC33067 и его внешних цепей.

На выв. 9 должен быть высокий потенциал (IC_VCC - 14,5 В), если этого нет, проверяют элементы узла включения ИМС ZDTM801, DZM801, QM806. Если ИМС включена сигналом EN, на выв. 5 должно присутствовать опорное напряжение 5 В, в противном случае ИМС неисправна.

Затем проверяют наличие сигнала опорного генератора на выв. 1, 2. Если его нет, проверяют элементы CM857, RM802 и заменяют ИМС.

После указанных проверок при наличии положительного результата устанавливают на плату силовые транзисторы, восстанавливают цепь питания полумоста и включают БП.

Если после этого инвертор не работает (предохранитель FP801S цел, но выходные напряжения отсутствуют), проверяют элементы в цепях обратной связи и защиты от перенапряжения в первичной и вторичной цепях (см. описание).

Если же выходные напряжения присутствуют, но значительно отличаются от номинальных значений, причиной этого может быть неисправность или отклонение от номиналов у элементов в цепи обратной связи или неисправность самой ИМС.

Упомянутые в статье рисунки схемы приведены здесь.

Литература

1. Fairchild Semiconductor. FAN7530. Critical Conduction Mode PFC Controller.

2. Fairchild Semiconductor. Application Note AN4141. Trouble-shooting and Design Tips for Fairchild Power Switch (FPSTM) Flyback Applications. Rev. 1.0.0, 2003.

3. Fairchild Semiconductor. FSQ0365, FSQ0265, FSQ0165, FSQ321, FSQ311. Green Mode Fairchild Power Switch (FPS™) for Valley Switching Converter - Low EMI and High Efficiency. Rev. 1.0.4, 2007.

4. ON Semiconductor. MC34067, MC33067. High Performance Resonant Mode Controllers. 2002-Rev. 4.

5. Infineon Technologies AG. Boost Controller TDA4863. Power Factor Controller IC for High Power Factor and Low THD. Data Sheet, Rev.2, Feb. 2005.

6. Sanken Power Devices. STR-A6151 and STR-A615. UniversalInput/13 or 16 W Flyback Switching Regulators. Data Sheet 28103.22.

Автор:  Павел Потапов (г. Москва)

Источник:  Ремонт и сервис