Ремонт та обслуговування інверторів живлення ламп підсвічування РК панелей ноутбуків
Екрани ноутбуків є ЖК панелі, підсвічування яких (в основному це стосується бюджетних пристроїв) здійснюється електролюмінесцентними лампами холодного світіння (CCFL).
У більшості ноутбуків використовується одна лампа, встановлена знизу, або лампа у формі літери Р.
Підпал лампи, а також її живлення в робочому режимі забезпечує DC/AC-конвертор (далі - інвертор). Інвертор повинен виконати надійний запуск CCFL-лампи напругою до 1000 В та її стабільне свічення протягом тривалого часу при робочій напрузі 500. 800 В (залежно від розміру екрану). Підключення ламп до інверторів здійснюється за ємнісною схемою. Робоча точка стабільного світіння розташовується на лінії перетину прямої навантажувальної з графіком залежності струму розряду від напруги, прикладеного до ламп. У лампах створюються умови для керованого розряду, робоча точка знаходиться на пологій частині кривої, що дозволяє досягти стабільного світіння ламп протягом тривалого часу, а також забезпечити ефективне управління яскравістю.
Інвертор виконує такі функції:
- Перетворює постійну напругу 5. 20 В високовольтну змінну напругу.
- Регулює та стабілізує струм CCFL-лампи.
- Забезпечує регулювання яскравості.
- Узгоджує вихідний каскад інвертора з вхідним опором CCFL-лампи під час запуску та у робочому режимі.
- Забезпечує захист схеми від короткого замикання в навантаженні та струмовому навантаженні.
Структурна схема інвертора
На рис. 1 показана типова структурна схема інвертора живлення CCFL-ламп у ноутбуках. Інвертор живиться постійною напругою 5. 20 від джерела живлення ноутбука. Сигнал увімкнення інвертора від центрального процесора ноутбуканадходить на ШІМ контролер. Сформовані цим вузлом імпульси надходять на силовий ключ, що комутує струм первинної обмотки імпульсного трансформатора. На вторинній обмотці трансформатора формується високовольтна синусоїдальна напруга, яка забезпечує "запалювання" CCFL-лампи. Після запалювання лампи її напруга живлення знижується до робочого рівня (близько 500 В) і стабілізується за допомогою зворотного ланцюга. Ланцюг контролю забезпечує стабільність роботи ШІМ контролера, а також захист від короткого замикання, перенапруги та струмового навантаження.
Мал. 1. Типова структурна схема інвертора живлення CCFL-ламп у ноутбуках
Представлена блок-схема практично реалізується як у дискретному, і у інтегральному виконанні. Інвертор виконується на окремій платі (див. рис. 2) і з'єднується з материнською платою ноутбука і CCFL-лампою за допомогою гнучких кабелів.
Мал. 2. Зовнішній вигляд інверторів живлення CCFL-ламп ноутбуків
Різні виробники ноутбуків використовують свої модифікації інверторів, деякі з них представлені у цій статті.
Як правило, сигнали, що надходять на контакти інтерфейсного роз'єму інверторів мають такі позначення: ENA - включення, VIN - живлення, BRT ADJ-регулювання яскравості.
Принципові електричні схеми інверторів
Розглянемо важливу схему інвертора, застосовуваного в ноутбуках компанії SAMSUNG (рис. 3).
Мал. 3. Принципова електрична схема інвертора, що застосовується у ноутбуках SAMSUNG
Через роз'єм CN1, що з'єднує інвертор з основною платою комп'ютера, надходять напруга живлення +12 (DC_IN), напруга включення інвертора +1,5 (BACKLIT_ON), а також напруга регулювання яскравості +0,1. 0,5 (BRT_ADJ).
Основою цього інвертора є двотактний автогенератор на елементах Q5, Q6, T1. Робоча частота автогенератора визначається індуктивністю первинних обмоток Т1 та параметрами транзисторів. Автогенератор живиться від джерела живлення ноутбука через DC/DC-конвертор, що знижує, на елементах Q3, Q4, L1, D2. Схема на елементах U1A та і1В формує керуючий ШІМ сигнал, яким комутується ключовий каскад Q3, Q4, і задає робочий цикл схеми. Керуючий сигнал на вході компаратора и1В складається з сигналу зворотного зв'язку, що формується з вихідної напруги інвертора, і регулювання регулювання яскравості BRT_ADJ, формованого процесором ноутбука.
Досить поширений інвертор (рис. 4), в якому як ШІМ контролера застосовується ІМС MP1101 фірми MPS. Подібний інвертор використовується у ноутбуках HEWLETT PACKARD та COMPAQ.
Мал. 4. Принципова електрична схема інвертора, що використовується в ноутбуках HEWLETT PACKARD та COMPAQ
Особливістю схеми на ІМС МР1101 є мінімальна кількість зовнішніх компонентів. До складу мікросхеми, крім власне ШІМ контролера, входять силові МОП-транзистори (N-MOSFET), тому відпадає необхідність у зовнішніх транзисторах. Вихідний каскад реалізований за бруківкою. Яскравість регулюється імпульсним сигналом BURST (контакт 3 JP1), який подається на вив. 3 (ByrST) мікросхеми. Аналоговий вхід регулювання (вив. 1) не використовується і підключений до опорної напруги 5 В (вив. 17). Напруга включення ноутбука +4,5 В надходить на вив. 4 ІМС. Інвертор виробляє напругу живлення лампи 780 з частотою 70 кГц. Він забезпечує напругу запалювання лампи близько 1,5 кВ.
На рис. 5 показано схему інвертора Sumida ML1, який використовується в ноутбуках Hewlett PACKARD. Основа даного інвертора – мікросхемаOZ9938(U2) фірми О2MICRO.
Мал. 5. Принципова електрична схема інвертора Sumida ML1, який застосовується в ноутбуках НР
Мікросхема має вузли захисту від короткого замикання у навантаженні та від руйнування (обриву) CCFL-ламп. Струм лампи контролюється ланцюгом D1 R28 C2, сигнал з яким надходить на вив. 5 (ISEN) контролера OZ9938. Напруга на CCFL-лампі контролюється ланцюгом С2 С5 R3 R5 R6 R11 D2 сигнал надходить на вив. 6 (VSEN).
ІМС OZ9938 виробляє різнополярні імпульси, які надходять на польові транзистори у складі збирання U1. Стоки транзисторів навантажені на первинну обмотку Т1 трансформатора. На відміну від типової схеми включення OZ9938, в якій до інвертора підключається від 2-х до 6-ти CCFL-ламп, при використанні в ноутбуках (одна CCFL-лампа) немає необхідності підключати додаткові вузли, тим самим збільшується стабільність роботи, надійність та довговічність інвертор.
Інвертор ALPS KUBNKM (рис. 6) використовується зокрема в ноутбуках DELL, він виконаний на базі контролера OZ960 фірми O2MICRO.
Мал. 6. Принципова електрична схема інвертора ALPS KUBNKM, що застосовується в ноутбуках DELL
На платі інвертора встановлено операційний підсилювач типу LM358 схема включення якого наведена на рис. 7.
Мал. 7. Схема включення LM358 та розташування висновків у корпусі DIP/SO
Ця ІМС використовується для живлення світлодіодів підсвічування клавіатури, що розташовані на цій же платі. Цим забезпечується підсвічування екрану та клавіатури при включенні інвертора у робочий режим.
Відмінність цієї схеми від попередніх у тому, що мікросхема OZ960 має два виходи (вив. 11, 12 і 19, 20), кожен з яких розрахований на підключення двох МОП транзисторів з різною провідністю каналів (N-та P-MOSFET). Транзистори у складі збірок U1 і U3 включені за бруківкою, навантаженням служить первинна обмотка Т1. Така схема включення дозволила збільшити надійність схеми. Сигнали зворотного зв'язку по струму та напрузі з вторинної обмотки по відповідним ланцюгам подаються на вив. 2 та 9 U2. Робоча частота ІМС визначається елементами С5, R4, підключеними до вив. 18 і 17 U2, і становить 63 кг ц.
У режимі запалювання частота зростає до 75 кГц. Яскравість регулюється аналоговим сигналом DIM із контакту 3 J1. При цьому рівень 0,6 відповідає мінімальній
яскравості, а рівень 2,1 В – максимальної. Мікросхема U2 живиться напругою 5 (вив. 5) від джерела живлення ноутбука. Для живлення вихідного каскаду інвертора від цього джерела подається 12 В. Цей ланцюг захищений запобіжником F1.
У ноутбуках ACER застосовується інвертор AMBIT. Він виконаний на базі ІМС OZ960 та додаткового контролера управління світлодіодами підсвічування клавіатури OZ9950.
На рис. 8 показано блок-схему мікросхеми OZ9950, а на рис. 9 – схема її включення.
Мал. 8. Архітектура ІМС OZ9950
Мал. 9. Схема включення ІМС OZ9950
Автор: Володимир Петров (м. Москва)