Bn44 192a ремонт pfc

Содержание

BN44-00192A. Схема, описание и ремонт.
Корректор коэффициента мощности
Дежурный источник питания
Рабочий источник питания
Типовые неисправности
Диагностика блоков питания BN44-00209/00214/00191/00192 ЖК телевизоров SAMSUNG (часть 2)
Рекомендуем к данному материалу .

BN44-00192A. Схема, описание и ремонт.

Модуль BN44-00192A применяется в телевизорах Samsung LCD размером диагонали 26 и 32 дюйма.
Элементы модуля размещены на одной плате, внешний вид которой приведен на рисунке ниже.

Рассматриваемый блок функционально можно разделить на следующие узлы:
– корректор коэффициента мощности (ККМ или PFC — Power Factor Correction);
– дежурный источник питания;
– рабочий источник питания;
Рассмотрим схемотехнику этих узлов более подробно.

Корректор коэффициента мощности

Активный ККМ — PFC (Power Factor Correction) служит для устранения гармонических составляющих тока во входной цепи, которые вносят выпрямительные диоды совместно с электролитическим конденсатором фильтра сетевого выпрямителя ИИП.
При отсутствии или неисправности PFC и входных фильтров, ток в сети от выпрямителя протекает лишь в короткие промежутки времени заряда конденсатора, когда амплитудное значение напряжения сети сравняется с напряжением на конденсаторе, и потребляемый ток приобретает форму коротких импульсов амплитудой в несколько ампер.

Подробно искажения тока и Коэффициент Мощности (КМ или PF — Power Factor) в выпрямителях рассмотрены на странице двухполупериодный выпрямитель.

В связи с негативными воздействиями гармонических составляющих тока ИИП на электрическую сеть, производителей бытовой техники обязывают оборудовать их устройствами PFC, активными или пассивными в зависимости от мощности, согласно евростандарту по электротехнической совместимости EN 61000-3-2 для устройств класса D.

В результате работы активного устройства PFC модуля BN44-00192 ток во входной цепи формируется принудительно с помощью дросселя LP801, силового ключа QP801S и диода DP802, которые представляют собой силовые элементы повышающего однотактного (step-up) преобразователя.
Ключ управляется ШИМ-контроллером ICP801S и, помимо обеспечения стабильного выходного напряжения на конденсаторе фильтра, формирует ток в течении периода в виде множества коротких импульсов, амплитуда которых определяется с учётом внутреннего перемножителя (мультиплексора) входного и выходного напряжений.
В таком случае огибающая линия полученных импульсов тока повторяет форму приложенного к дросселю выпрямленного сетевого напряжения с частотой 100гц.
Частота импульсов тока, сформированных устройством, находится в пределах десятков килогерц и частично фильтруется конденсатором CP801 0.47 uF на входе PFC.
Окончательно высшие гармоники тока отделяются от электросети входным фильтром с применением двух встречно-параллельных дросселей. В итоге ток во входной цепи приобретает форму близкую к синусоидальной, а Коэффициент Мощности модуля питания становится близким 100%.

Существует расхожее, но ошибочное мнение, что устройство PFC повышает КПД источника питания.
КПД — отношение выходной мощности к потребляемой. Характеризует активные потери мощности в источнике.
Коэффициент Мощности (КМ) — отношение потребляемой мощности к полной. Характеризует потери в энергосистеме электрической сети, вносимые источником.
Не следует путать эти два совершенно различных параметра. В реальности узел PFC несколько снижает КПД источника в связи с активными потерями в силовых элементах узла.

Устройство PFC включается одновременно с рабочим источником питания коммутацией напряжения M_Vcc на выводе 8 контроллера ICP801S.
В дежурном режиме активный PFC не работает и выпрямленное сетевое напряжение (+311 V) с диодного моста поступает на конденсатор фильтра через диод DP801. При малых нагрузках для фильтрации гармоник вполне хватает входных фильтров, которые по сути являются пассивным PFC (ККМ)

Дежурный источник питания

Узел реализован по схеме обратноходового преобразователя, управляемого ШИМ-контроллером ICB801S. Преобразователь работает на фиксированной частоте 55-67 кГц и формирует на выходе стабилизированное напряжение 5,2 В с током в нагрузке до 0,6 А для питания процессора управления в дежурном режиме, а так же микросхем ШИМ основного источника и PFC в рабочем режиме.
Переход из дежурного режима телевизора в рабочий осуществляется посредством коммутации напряжения 5.2 V транзисторным ключом QB802. При этом напряжение питания M_Vcc поступает на ШИМ-контроллеры ICP801S и ICM801, запуская одновременно узел PFC и основной источник питания.
Более подробно схема дежурного источника будет рассмотрена немного позже.

Рабочий источник питания

Источник представляет собой прямоходовый преобразователь, выполненный по полумостовой схеме и формирует на выходе следующие стабилизированные напряжения:
24 V для питания инвертора подсветки дисплея.
13 V.
12 V.
5.3 V для питания Main_Board, полученное с помощью обратноходового понижающего преобразователя (step-doun) от выпрямителя 24 V.
Более подробно схема рабочего источника будет рассмотрена позже.

Типовые неисправности

Общеизвестными популярными дефектами данного модуля являются:
— Неисправность конденсаторов фильтра вторичных выпрямителей.
— Образование кольцевых трещин в пайках выводов транзистора QB802, осуществляющего включение питания M_Vcc из дежурного режима.
— Пробой компаунда между выводами керамического конденсатора CM810 с последующим обрывом резистора RM801 0.22 Ohm.
Менее популярные встречающиеся дефекты:
— Пробой ключевых транзисторов рабочего источника (QM801, QM802) и обрыв резистора RM801 по причине нарушения режима при работе с неисправными конденсаторами его вторичных выпрямителей.
— Перегрев вышеуказанных ключевых транзисторов по причине неисправности конденсатора CM801 задающего генератора ШИМ вследствие изменения частоты работы преобразователя.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Источник

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);

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

Выход зарядного тока времязадающего конденсатора генератора

Вывод для подключения времязадающей RC-цепи генератора

Вход токового управления генератором

Выход опорного напряжения 5 В/100 мА

Выход усилителя сигнала ошибки (УСО)

Инвертирующий вход УСО

Неинвертирующий вход УСО

Вход разрешения/регулировки порога защиты от низкого напряжения питания VCC. Низкий потенциал на выводе выключает контроллер

Вход сигнала ошибки (пороговый уровень 1 В, время задержки блокировки выходов А и В 70 нс)

Вывод для подключения внешнего конденсатора схемы «мягкого» запуска

Вход таймера-одновибратора. Вывод для подключения времязадающей RC-цепи паузы между переключениями (Dead Time). Номинальное значение паузы равно 235. 270 нС при R_T=2370 кОм и C_T=300 пФ

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;

— 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.

Читайте также: Ремонт дмрв гольф 4

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

Инвертирующий вход УСО, через резистивный делитель подключается к выходу Boost-конвертора

Выход УСО, подключается к 1-му входу внутреннего мультиплексора, управляющего выходным драйвером. Верхний порог входного напряжения равен 5 В. При уровне менее 2,2 В управляющий сигнал драйвера запрещен. При превышении втекающего тока порога выходное напряжение мультиплексора уменьшается для защиты силового MOSFET-транзистора от перенапряжения

2-й вход мультиплексора, подключается через резистивный делитель и выпрямитель к выходу Boost-конвертора

Вход обратной связи по току (токового компаратора), подключается к токовому датчику (резистору) в цепи силового MOSFET- транзистора. Внутри ИМС зафиксирован на уровне -0,3 В. К выходу компаратора подключена схема гашения переднего фронта (LEB), гасящая скачки напряжения при открытии силового ключа.

Вход детектора нулевого тока через индуктор Boost-конвертора

Выходной сигнал драйвера (выполнен по тотемной схеме)

Напряжение питания ИМС. VCC_Turn-ON=12,5 В, VCC_{Tu rn -OFF}=10 В, I_cc=4. 6 мА. К выводу подключен диод Зенера (20 В)

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.

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)