Ремонт ЖК-монитора своими руками
Восстанавливаем работу монитора «ACER» AL1716
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.
Первым делом не помешает ознакомиться с материалом о разборке ЖК-монитора.
Основные функциональные блоки ЖК-монитора
Жидкокристаллический монитор состоит из нескольких функциональных блоков, а именно:
ЖК-панель
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.
На фото №1 показана ЖК-панель компьютерного монитора «ACER» AL1716, которая имеет маркировку 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.
На печатной плате (фото №2) 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 тонкие и приклеены к печатной плате, на которой установлена микросхема NT7168F.
Плата управления
Плату управления по-другому называют основной платой (Main board) (фото №3). На основной плате размещены две многовыводные микросхемы. Одна из них – управляющий 8-битный микроконтроллер SM5964 с ядром типа 8052 и 64 Кбайт программируемой Flash-памяти.
Микроконтроллер SM5964 выполняет несколько функций. К нему подключена кнопочная панель и индикатор работы монитора. Этот контроллер управляет включением и выключением монитора, запуском инвертора ламп подсветки.
Для сохранения пользовательских настроек к микроконтроллеру по шине I2C подключена микросхема памяти. Обычно это восьмивыводная микросхема энергонезависимой памяти серии 24LCxx.
Вторым микроконтроллером на плате управления является так называемый мониторный скалер TSU16AK (контроллер ЖКИ, – жидкокристаллического индикатора). Полное название изделия: SXGA LCD Controller with Analog Interface and Dual LVDS Transmitter (ЖК-контроллер SXGA с аналоговым интерфейсом и двойным LVDS-передатчиком).
Задач у данной микросхемы много. Она выполняет большинство функций, связанных с преобразованием и обработкой аналогового видеосигнала и подготовкой 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 (On-Screen Display), 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.
Через шлейф микроконтроллер TSU16AK связан с микросхемой NT7168F-00010 на плате ЖК-панели.
При неисправностях графического контроллера, 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, 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, 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 электронной аппаратуры.
Устройство блока питания ЖК-монитора
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 ~220V 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.
Устройство AC/DC-адаптера блока питания ЖК-монитора
За исключением дешёвых маломощных зарядников, например, для мобильных телефонов, большинство импульсных блоков питания собраны на базе специализированных микросхем.
В блоке питания ЖК-монитора «Acer» AL1716 применена микросхема TOP245Y. Документацию (datasheet) на данную микросхему легко найти в открытых источниках. Если не знаете, как найти datasheet, то обязательно прочитайте статью о поиске информации об импортных компонентах.
В документации на микросхему TOP245Y можно найти типовые примеры принципиальных схем блоков питания (рис. №1). Это можно использовать при ремонте блоков питания ЖК-мониторов, так как схемы во многом соответствуют типовым.
В схеме №2 применены сдвоенные диоды с барьером Шоттки (MBR20100). Аналогичные диодные сборки (SRF5-04) применены в рассматриваемом нами блоке питания монитора «Acer» AL1716.
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.
Схема работы импульсного блока питания сводится к нескольким этапам:
- Выпрямление переменного сетевого напряжения ~220 вольт;
- Преобразование напряжения и его понижение с помощью трансформатора;
- Выпрямление пониженного трансформатором переменного напряжения.
Выпрямление переменного сетевого напряжения ~220V
Эту операцию выполняет диодный мост и фильтрующий конденсатор. После выпрямления на конденсаторе напряжение чуть больше, чем сетевое.
На фото №4 показан диодный мост, а рядом фильтрующий электролитический конденсатор (82 мкФ 450 В) – "бочонок" синего цвета.
Преобразование напряжения и его понижение с помощью трансформатора
Следующий этап – это коммутация с частотой в несколько десятков–сотен килогерц постоянного напряжения (>220V) через обмотку высокочастотного импульсного трансформатора.
Эту операцию выполняет микросхема TOP245Y. Импульсный трансформатор выполняет ту же функцию, что и классический низкочастотный трансформатор в обычных блоках питания, 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 низкочастотных трансформаторов с рабочей частотой 50 герц.
В результате высокочастотный 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 (более 20 – 50 вольт). Это нужно учитывать при замене неисправных 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 падение напряжения (около 0,2-0,4 вольт) на своём переходе, 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 применение 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 кратковременного превышения допустимого обратного напряжения. Именно это обстоятельство и является "ахиллесовой пятой", которое служит причиной выгорания диодов Шоттки в выпрямительных цепях всевозможных импульсных блоков 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. схему №1).
При анализе схемотехники блока питания ЖК-монитора «Acer» AL1716 на печатной плате также обнаружены демпфирующие цепи (фото №5), состоящие из отдельных SMD-резисторов номиналом 10Ом (R802, R806) и конденсаторов (C802, C811). Они защищают диоды Шоттки (D803, D805).
Также стоит отметить, что диоды Шоттки используются в низковольтных цепях с обратным напряжением, ограниченным от единиц до нескольких десятков вольт. Поэтому, если требуется получение напряжения в несколько десятков вольт (20-50), то применяются диоды на основе p-n перехода. Это можно заметить, если изучить даташит на микросхему TOP245, где приводятся несколько типовых схем блоков питания с разным выходным напряжением (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 (рис. №2).
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.
Устройство инвертора DC/AC ЖК-монитора
По своему назначению инвертор схож с электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА), которые нашли широкое применение в осветительной технике для питания бытовых 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 (фото №6). Микросхема контроллера смонтирована на печатной плате SMT-монтажом.
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 (фото №7). На их корпусах указана сокращённая маркировка 4501S.
Также на плате блока питания установлено два высокочастотных трансформатора (фото №8), 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.
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 приведена принципиальная схема LCD-монитора модели «Rover Scan Optima 153».
Пример ремонта монитора модели «Acer» AL1716
Среди неисправностей мониторов довольно часто встречаются такие, которые легко устранить своими руками всего лишь за пару минут. Например, уже упомянутый ЖК-монитор «Acer» AL1716 попал на стол ремонта по причине нарушения контакта вывода розетки для подключения сетевого шнура ~220V. Следствием такой небольшой неисправности было самопроизвольное выключение монитора.
После разборки ЖК-монитора было обнаружено, что в месте плохого контакта образовывалась мощная искра. Подгары и копоть в месте контакта выдавали поломку даже при беглом визуальном осмотре.
Сильное искрение провоцировало ещё и то, что в момент возобновления контакта по цепи проходил импульс тока в следствие заряда электролитических конденсаторов в фильтре выпрямителя.
Причина неисправности проста – деградация пайки (фото №9).
Также стоит отметить, что порой причиной неисправности может служить пробой диодов выпрямительного диодного моста.