Содержание
В последние несколько лет компьютеры и телевизоры появились у каждого. Эти приборы обладают широким набором функций, без которых современному человеку уже не обойтись. Несомненно, самым важным элементом таких устройств является экран. Но не все знают, как же он работает. Для того чтобы иметь возможность починить монитор компьютера в случае поломки да и просто иметь представление о принципе его работы, нужно изучить схему блока питания. Обо всех особенностях блока питания вы и узнаете из данной статьи.
Устройство и схема блока питания монитора
Большинство поломок, как признают опытные пользователи, связаны именно с блоком питания. Разберём подробнее его устройство.
БП монитора состоит из двух элементов:
- сетевого импульсного блока питания (АС/DC-адаптера);
- DC/AC-инвертора.
Оба элемента служат для того, чтобы преобразовывать напряжение. То есть, первый блок преобразует переменное напряжение в постоянное, а второй — наоборот, постоянное в переменное (DC-AC).
Существует несколько основных видов схем, которые часто используются в современных мониторах. Такие схемы можно найти в интернете, где предоставлено понятное и подробное описание всего устройства блока питания.
Такие схемы могут быть полезны при самостоятельном ремонте различных приборов, преимущественно компьютеров. В том числе по схемам изучается сам принцип работы блока питания монитора. Изучив детали и их последовательность, вы сможете легко разобраться в том, почему происходят те или иные реакции в агрегате.
ВАЖНО! Обратите внимание, что не рекомендуется проводить самостоятельный ремонт монитора, если вы не понимаете схем и не разбираетесь в принципе работы отдельных частей устройства. Таким образом можно усугубить неполадки и без профессионального вмешательства всё равно обойтись не получится.
Итак, как же работает блок питания?
Принцип работы блока питания монитора
Функциональность импульсного БК и инвертора следует рассматривать по отдельности — они выполняют разные задачи.
Например, адаптер выполняет такие функции:
- выпрямление напряжения диодным мостом и фильтрующим конденсатором;
- его изменение и понижение специальным трансформатором;
- выпрямление преобразованного напряжения диодами.
Обратите внимание, что используется два вида диодов: обыкновенные и диоды Шоттки.
У диодов Шоттки есть свои отличительные характеристики, которые будут важными для понимания того, почему именно их выбирают для работы с высокими частотами. Это не только способность мгновенного переключения на закрытое состояние из открытого, но и повышенная чувствительность к превышению обратного напряжения. В этом случае происходит мгновенная поломка устройства.
Отличие от обыкновенного диода состоит именно в этом. Для того чтобы не происходили постоянные отключения, используются специальные цепи, которые называются демпфирующими.
Другим минусом диодов Шоттки является их неустойчивость к нагреванию. Именно поэтому в большинстве адаптеров устанавливаются ещё и особые радиаторы, которые исключают влияние тепла.
Инвертор для монитора выполнен по особой микросхеме, отдельной для каждого прибора. Это позволяет добиться максимального результата в эффективности работы устройства. С помощью инвертора осуществляется подсветка экранов, которая является одной из самых полезных и важных функций монитора — она даёт пользователю возможность пользоваться компьютером или другим агрегатом даже в темноте или при плохом освещении.
ВАЖНО! Несмотря на то что подсветка обеспечивает возможность полноценно использовать любой бытовой прибор, оснащённый монитором, помните — длительное времяпрепровождение у такого экрана наносит вред глазам.
Таким образом, блок питания монитора — важнейшая часть его внутреннего устройства, которая очень часто выходит из строя. Чтобы этого не произошло, нужно постоянно проводить профилактические меры и пользоваться приборами бережно и аккуратно. Если всё же что-то пойдёт не так, то теперь вы сможете с лёгкостью устранить неполадку, так как знаете, что находится внутри у блока питания монитора и как он работает.
В последние несколько лет компьютеры и телевизоры появились у каждого. Эти приборы обладают широким набором функций, без которых современному человеку уже не обойтись. Несомненно, самым важным элементом таких устройств является экран. Но не все знают, как же он работает. Для того чтобы иметь возможность починить монитор компьютера в случае поломки да и просто иметь представление о принципе его работы, нужно изучить схему блока питания. Обо всех особенностях блока питания вы и узнаете из данной статьи.
Устройство и схема блока питания монитора
Большинство поломок, как признают опытные пользователи, связаны именно с блоком питания. Разберём подробнее его устройство.
БП монитора состоит из двух элементов:
- сетевого импульсного блока питания (АС/DC-адаптера);
- DC/AC-инвертора.
Оба элемента служат для того, чтобы преобразовывать напряжение. То есть, первый блок преобразует переменное напряжение в постоянное, а второй — наоборот, постоянное в переменное (DC-AC).
Существует несколько основных видов схем, которые часто используются в современных мониторах. Такие схемы можно найти в интернете, где предоставлено понятное и подробное описание всего устройства блока питания.
Такие схемы могут быть полезны при самостоятельном ремонте различных приборов, преимущественно компьютеров. В том числе по схемам изучается сам принцип работы блока питания монитора. Изучив детали и их последовательность, вы сможете легко разобраться в том, почему происходят те или иные реакции в агрегате.
ВАЖНО! Обратите внимание, что не рекомендуется проводить самостоятельный ремонт монитора, если вы не понимаете схем и не разбираетесь в принципе работы отдельных частей устройства. Таким образом можно усугубить неполадки и без профессионального вмешательства всё равно обойтись не получится.
Итак, как же работает блок питания?
Принцип работы блока питания монитора
Функциональность импульсного БК и инвертора следует рассматривать по отдельности — они выполняют разные задачи.
Например, адаптер выполняет такие функции:
- выпрямление напряжения диодным мостом и фильтрующим конденсатором;
- его изменение и понижение специальным трансформатором;
- выпрямление преобразованного напряжения диодами.
Обратите внимание, что используется два вида диодов: обыкновенные и диоды Шоттки.
У диодов Шоттки есть свои отличительные характеристики, которые будут важными для понимания того, почему именно их выбирают для работы с высокими частотами. Это не только способность мгновенного переключения на закрытое состояние из открытого, но и повышенная чувствительность к превышению обратного напряжения. В этом случае происходит мгновенная поломка устройства.
Отличие от обыкновенного диода состоит именно в этом. Для того чтобы не происходили постоянные отключения, используются специальные цепи, которые называются демпфирующими.
Другим минусом диодов Шоттки является их неустойчивость к нагреванию. Именно поэтому в большинстве адаптеров устанавливаются ещё и особые радиаторы, которые исключают влияние тепла.
Инвертор для монитора выполнен по особой микросхеме, отдельной для каждого прибора. Это позволяет добиться максимального результата в эффективности работы устройства. С помощью инвертора осуществляется подсветка экранов, которая является одной из самых полезных и важных функций монитора — она даёт пользователю возможность пользоваться компьютером или другим агрегатом даже в темноте или при плохом освещении.
ВАЖНО! Несмотря на то что подсветка обеспечивает возможность полноценно использовать любой бытовой прибор, оснащённый монитором, помните — длительное времяпрепровождение у такого экрана наносит вред глазам.
Таким образом, блок питания монитора — важнейшая часть его внутреннего устройства, которая очень часто выходит из строя. Чтобы этого не произошло, нужно постоянно проводить профилактические меры и пользоваться приборами бережно и аккуратно. Если всё же что-то пойдёт не так, то теперь вы сможете с лёгкостью устранить неполадку, так как знаете, что находится внутри у блока питания монитора и как он работает.
Для того чтобы починить ЖК монитор своими руками, необходимо в первую очередь понимать, из каких основных электронных узлов и блоков состоит данное устройство и за что отвечает каждый элемент электронной схемы. Начинающие радиомеханики в начале своей практики считают, что успех в ремонте любого прибора заключается в наличии принципиальной схемы конкретного аппарата. Но на самом деле, это ошибочное мнение и принципиальная схема нужна не всегда.
Итак, вскроем крышку первого попавшегося под руку ЖК монитора и на практике разберёмся в его устройстве.
ЖК монитор. Основные функциональные блоки.
Жидкокристаллический монитор состоит из нескольких функциональных блоков, а именно:
Жидкокристаллическая панель представляет собой завершённое устройство. Сборкой ЖК-панели, как правило, занимается конкретный производитель, который кроме самой жидкокристаллической матрицы встраивает в ЖК-панель люминесцентные лампы подсветки, матовое стекло, поляризационные цветовые фильтры и электронную плату дешифраторов, формирующих из цифровых сигналов RGB напряжения для управления затворами тонкоплёночных транзисторов (TFT).
Рассмотрим состав ЖК-панели компьютерного монитора ACER AL1716. ЖК-панель является завершённым функциональным устройством и, как правило, при ремонте разбирать её не надо, за исключением замены вышедших из строя ламп подсветки.
Маркировка ЖК-панели: CHUNGHWA CLAA170EA
На тыльной стороне ЖК-панели расположена довольно большая печатная плата, к которой от основной платы управления подключен многоконтактный шлейф. Сама печатная плата скрыта под металлической планкой.
ЖК-панель компьютерного монитора Acer AL1716
На печатной плате установлена многовыводная микросхема NT7168F-00010. Данная микросхема подключается к TFT матрице и участвует в формировании изображения на дисплее. От микросхемы NT7168F-00010 отходит множество выводов, которые сформированы в десять шлейфов под обозначением S1-S10. Эти шлейфы довольно тонкие и на вид как бы приклеены к печатной плате, на которой находиться микросхема NT7168F.
Печатная плата ЖК-панели и её элементы
Плату управления по-другому называют основной платой (Main board). На основной плате размещены два микропроцессора. Один из них управляющий 8-битный микроконтроллер SM5964 с ядром типа 8052 и 64 кбайт программируемой Flash-памяти.
Микропроцессор SM5964 выполняет довольно небольшое число функций. К нему подключена кнопочная панель и индикатор работы монитора. Этот процессор управляет включением/выключением монитора, запуском инвертора ламп подсветки. Для сохранения пользовательских настроек к микроконтроллеру по шине I2C подключена микросхема памяти. Обычно, это восьмивыводные микросхемы энергонезависимой памяти серии 24LCxx.
Основная плата (Main board) ЖК-монитора.
Вторым микропроцессором на плате управления является так называемый мониторный скалер (контроллер ЖКИ) TSU16AK. Задач у данной микросхемы много. Она выполняет большинство функций, связанных с преобразованием и обработкой аналогового видеосигнала и подготовке его к подаче на панель ЖКИ.
В отношении жидкокристаллического монитора нужно понимать, что это по своей сути цифровое устройство, в котором всё управление пикселями ЖК-дисплея происходит в цифровом виде. Сигнал, приходящий с видеокарты компьютера является аналоговым и для его корректного отображения на ЖК матрице необходимо произвести множество преобразований. Для этого и предназначен графический контроллер, а по-другому мониторный скалер или контроллер ЖКИ.
В задачи контроллера ЖКИ входят такие как пересчёт (масштабирование) изображения для различных разрешений, формирование экранного меню OSD, обработка аналоговых сигналов RGB и синхроимпульсов. В контроллере аналоговые сигналы RGB преобразуются в цифровые посредством 3-х канальных 8-битных АЦП, которые работают на частоте 80 МГц.
Мониторный скалер TSU16AK взаимодействует с управляющим микроконтроллером SM5964 по цифровой шине. Для работы ЖК-панели графический контроллер формирует сигналы синхронизации, тактовой частоты и сигналы инициализации матрицы.
Микроконтроллер TSU16AK через шлейф связан с микросхемой NT7168F-00010 на плате ЖК-панели.
При неисправностях графического контроллера у монитора, как правило появляются дефекты, связанные с правильным отображением картинки на дисплее (на экране могут появляться полосы и т.п). В некоторых случаях дефект можно устранить пропайкой выводов скалера. Особенно это актуально для мониторов, которые работают круглосуточно в жёстких условиях.
При длительной работе происходит нагрев, что плохо сказывается на качестве пайки. Это может привести к неисправностям. Дефекты, связанные с качеством пайки нередки и встречаются и у других аппаратов, например, DVD плееров. Причиной неисправности служит деградация либо некачественная пайка многовыводных планарных микросхем.
Блок питания и инвертор ламп подсветки.
Наиболее интересным в плане изучения является блок питания монитора, так как назначение элементов и схемотехника легче в понимании. Кроме того, по статистике неисправности блоков питания, особенно импульсных, занимают лидирующие позиции среди всех остальных. Поэтому практические знания устройства, элементной базы и схемотехники блоков питания непременно будут полезны в практике ремонта радиоаппаратуры.
Блок питания ЖК монитора состоит из двух. Первый – это AC/DC адаптер или по-другому сетевой импульсный блок питания (импульсник). Второй – DC/AC инвертор. По сути это два преобразователя. AC/DC адаптер служит для преобразования переменного напряжения сети 220 В в постоянное напряжение небольшой величины. Обычно на выходе импульсного блока питания формируются напряжения от 3,3 до 12 вольт.
Инвертор DC/AC наоборот преобразует постоянное напряжение (DC) в переменное (AC) величиной около 600 — 700 В и частотой около 50 кГц. Переменное напряжение подаётся на электроды люминесцентных ламп, встроенных в ЖК-панель.
Вначале рассмотрим AC/DC адаптер. Большинство импульсных блоков питания строится на базе специализированных микросхем контроллеров (за исключением дешёвых зарядников для мобильного, например).
Так в блоке питания ЖК монитора Acer AL1716 применена микросхема TOP245Y. Документацию (datasheet) по данной микросхеме легко найти из открытых источников.
В документации на микросхему TOP245Y можно найти типовые примеры принципиальных схем блоков питания. Это можно использовать при ремонте блоков питания ЖК мониторов, так как схемы во многом соответствуют типовым, которые указаны в описании микросхемы.
Вот несколько примеров принципиальных схем блоков питания на базе микросхем серии TOP242-249.
Рис 1 .Пример принципиальной схемы блока питания
В следующей схеме применены сдвоенные диоды с барьером Шоттки (MBR20100). Аналогичные диодные сборки (SRF5-04) применены в рассматриваемом нами блоке монитора Acer AL1716.
Рис 2. Принципиальная схема блока питания на базе микросхемы из серии TOP242-249
Заметим, что приведённые принципиальные схемы являются примерами. Реальные схемы импульсных блоков могут несколько отличаться.
Микросхема TOP245Y представляет собой законченный функциональный прибор, в корпусе которого имеется ШИМ – контроллер и мощный полевой транзистор, который переключается с огромной частотой от десятков до сотен килогерц. Отсюда и название — импульсный блок питания.
Блок питания ЖК монитора (AC/DC адаптер)
Схема работы импульсного блока питания сводится к следующему:
Выпрямление переменного сетевого напряжения 220В.
Эту операцию выполняет диодный мост и фильтрующий конденсатор. После выпрямления на конденсаторе напряжение чуть больше чем сетевое. На фото показан диодный мост, а рядом фильтрующий электролитический конденсатор (82 мкФ 450 В) – синий бочонок.
Преобразование напряжения и его понижение с помощью трансформатора.
Коммутация с частотой в несколько десятков – сотен килогерц постоянного напряжения (>220 B) через обмотку высокочастотного импульсного трансформатора. Эту операцию выполняет микросхема TOP245Y. Импульсный трансформатор выполняет ту же роль, что и трансформатор в обычных сетевых адаптерах, за одним исключением. Работает он на более высоких частотах, во много раз больше, чем 50 герц.
Поэтому для изготовления его обмоток требуется меньшее число витков, а, следовательно, и меди. Но необходим сердечник из феррита, а не из трансформаторной стали как у трансформаторов на 50 герц. Те, кто не знает, что такое трансформатор и зачем он применяется, сперва ознакомьтесь со статьёй про трансформатор.
В результате трансформатор получается очень компактным. Также стоит отметить, что импульсные блоки питания очень экономичны, у них высокий КПД.
Выпрямление пониженного трансформатором переменного напряжения.
Эту функцию выполняют мощные выпрямительные диоды. В данном случае применены диодные сборки с маркировкой SRF5-04.
Для выпрямления токов высокой частоты используют диоды Шоттки и обычные силовые диоды с p-n переходом. Обычные низкочастотные диоды для выпрямления токов высокой частоты менее предпочтительны, но используются для выпрямления больших напряжений (20 – 50 вольт). Это нужно учитывать при замене дефектных диодов.
У диодов Шоттки есть некоторые особенности, которые нужно знать. Во-первых, эти диоды имеют малую ёмкость перехода и способны быстро переключаться – переходить из открытого состояния в закрытое. Это свойство и используется для работы на высоких частотах. Диоды Шоттки имеют малое падения напряжения около 0,2-0,4 вольт, против 0,6 – 0,7 вольт у обычных диодов. Это свойство повышает их КПД.
Есть у диодов с барьером Шоттки и нежелательные свойства, которые затрудняют их более широкое использование в электронике. Они очень чувствительны к превышению обратного напряжения. При превышении обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя.
Обычный же диод переходит в режим обратимого пробоя и может восстановиться после превышения допустимого значения обратного напряжения. Именно это обстоятельство и является ахиллесовой пятой, которое служит причиной выгорания диодов Шоттки в выпрямительных цепях всевозможных импульсных блоках питания. Это стоит учитывать в проведении диагностики и ремонте.
Для устранения опасных для диодов Шоттки всплесков напряжения, образующихся в обмотках трансформатора на фронтах импульсов, применяются так называемые демпфирующие цепи. На схеме обозначена как R15C14 (см.рис.1).
При анализе схемотехники блока питания ЖК монитора Acer AL1716 на печатной плате также обнаружены демпфирующие цепи, состоящие из smd резистора номиналом 10 Ом (R802, R806) и конденсатора (C802, C811). Они защищают диоды Шоттки (D803, D805).
Демпфирующие цепи на плате блока питания
Также стоит отметить, что диоды Шоттки используются в низковольтных цепях с обратным напряжением, ограниченным единицами – несколькими десятками вольт. Поэтому, если требуется получение напряжения в несколько десятков вольт (20-50), то применяются диоды на основе p-n перехода. Это можно заметить, если просмотреть datasheet на микросхему TOP245, где приводятся несколько типовых схем блоков питания с разными выходными напряжениями (3,3 B; 5 В; 12 В; 19 В; 48 В).
Диоды Шоттки чувствительны к перегреву. В связи с этим их, как правило, устанавливают на алюминиевый радиатор для отвода тепла.
Отличить диод на основе p-n перехода от диода на барьере Шоттки можно по условному графическому обозначению на схеме.
Условное обозначение диода с барьером Шоттки.
Условное обозначение диода на основе p-n перехода.
После выпрямительных диодов ставятся электролитические конденсаторы, служащие для сглаживания пульсаций напряжения. Далее с помощью полученных напряжений 12 В; 5 В; 3,3 В запитываются все блоки LCD монитора.
По своему назначению инвертор схож с электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА), которые нашли широкое применение в осветительной технике для питания бытовых осветительных люминесцентных ламп. Но, между ЭПРА и инвертором ЖК монитора есть существенные различия.
Инвертор ЖК монитора, как правило, построен на специализированной микросхеме, что расширяет набор функций и повышает надёжность. Так, например, инвертор ламп подсветки ЖК монитора Acer AL1716 построен на базе ШИМ контроллера OZ9910G. Микросхема контроллера смонтирована на печатной плате планарным монтажом.
Микросхема контроллера OZ9910G
Инвертор преобразует постоянное напряжение, значение которого составляет 12 вольт (зависит от схемотехники) в переменное 600-700 вольт и частотой 50 кГц.
Контроллер инвертора способен изменять яркость люминесцентных ламп. Сигналы для изменения яркости ламп поступают от контроллера ЖКИ. К микросхеме-контроллеру подключены полевые транзисторы или их сборки. В данном случае к контроллеру OZ9910G подключены две сборки комплементарных полевых транзисторов AP4501SD (На корпусе микросхемы указано только 4501S).
Сборка полевых транзисторов AP4501SD и её цоколёвка
Также на плате блока питания установлено два высокочастотных трансформатора, служащих для повышения переменного напряжения и подачи его на электроды люминесцентных ламп. Кроме основных элементов, на плате установлены всевозможные радиоэлементы, служащие для защиты от короткого замыкания и неисправности ламп.
Плата инвертора и её элементы
Информацию по ремонту ЖК мониторов можно найти в специализированных журналах по ремонту. Так, например, в журнале “Ремонт и сервис электронной техники” №1 2005 года (стр.35 – 40), подробно рассмотрено устройство и принципиальная схема LCD-монитора “Rover Scan Optima 153”.
Среди неисправностей мониторов довольно часто встречаются такие, которые легко устранить своими руками за несколько минут. Например, уже упомянутый ЖК монитор Acer AL1716 пришёл на стол ремонта по причине нарушения контакта вывода розетки для подключения сетевого шнура. В результате монитор самопроизвольно выключался.
После разборки ЖК монитора было обнаружено, что на месте плохого контакта образовывалась мощная искра, следы которой легко обнаружить на печатной плате блока питания. Мощная искра образовывалась ещё и потому, что в момент контакта заряжается электролитический конденсатор в фильтре выпрямителя. Причина неисправности — деградация пайки.
Деградация пайки, вызвавщая неисправность монитора
Также стоит заметить, что порой причиной неисправности может служить пробой диодов выпрямительного диодного моста.
