Телевизор включается, звук есть, а экран остаётся тёмным. Если поднести к матрице фонарик и слегка под углом осветить поверхность, картинка проступает: слабая, едва различимая, но живая. Это означает одно: матрица и видеотракт в порядке, а подсветка не работает. Большинство мастеров в этот момент сразу предлагают замену ламп или целой панели. Между тем в доброй половине таких случаев лампы абсолютно исправны, а проблема сидит в инверторе, который их питает. Разобраться, где именно произошёл сбой, можно мультиметром и осциллографом, не вскрывая колбы и не заказывая дорогостоящие запчасти.
Что такое инвертор CCFL и почему он выходит из строя
CCFL расшифровывается как Cold Cathode Fluorescent Lamp, люминесцентная лампа с холодным катодом. В отличие от обычных энергосберегающих ламп она не имеет накальной спирали и работает при высоком переменном напряжении. Чтобы "поджечь" такую лампу, нужно подать на неё пусковое напряжение свыше 1500 вольт, а затем удерживать рабочее напряжение в диапазоне 600-1000 вольт. Именно этим занимается инвертор: он преобразует постоянное напряжение питания 12 или 24 вольта в высоковольтное переменное с рабочей частотой от 40 до 80 кГц.
Структура любого CCFL-инвертора строится из нескольких блоков. ШИМ-контроллер задаёт частоту и скважность управляющих импульсов. Пара силовых транзисторов или транзисторная сборка усиливает эти импульсы по мощности. Высоковольтный трансформатор повышает напряжение до нужного уровня. Цепь обратной связи контролирует ток через лампы и сигнализирует ШИМ-контроллеру об отклонениях. Узел защиты отключает инвертор при аварийных ситуациях: обрыве лампы, коротком замыкании вторичной обмотки или превышении тока.
Перегрев, высохшие конденсаторы в обвязке ШИМ-контроллера, пробитые силовые транзисторы и неисправный трансформатор, вот главные виновники отказов, встречающихся при ремонте. Но начинать поиск нужно не с них, а с проверки того, приходит ли на инвертор команда включения.
Первичная диагностика без осциллографа
Прежде чем паять и менять компоненты, нужно понять, какой узел виновен. Инвертор получает от главной платы телевизора три сигнала: питающее напряжение, команду включения ON/OFF и сигнал регулировки яркости DIM. Если хотя бы один из них отсутствует, лампы не зажгутся при полностью исправном инверторе.
Мультиметром проверяют питающее напряжение на входном разъёме инвертора. У телевизоров с диагональю до 32 дюймов это обычно 12 вольт, у более крупных моделей 24 вольта. Отсутствие питания указывает на проблему в блоке питания телевизора, а не в инверторе.
Сигнал ON/OFF при включённом телевизоре должен составлять 3-5 вольт постоянного тока. Если его нет, инвертор просто не получает разрешения на работу. Проверить это легко: мультиметр в режиме постоянного напряжения, один щуп на землю, другой на соответствующий контакт разъёма. Нет 3-5 вольт при включённом телевизоре, значит, причина в главной плате или в процессоре управления.
Если питание и сигнал включения присутствуют, а лампы всё равно молчат, проблема внутри самого инвертора. Дальнейшая диагностика требует более детального подхода.
Быстрый способ отделить неисправный инвертор от неисправных ламп: подключить к высоковольтному выходу трансформатора заведомо исправную лампу от донорской панели. Если она зажглась, значит, лампы в телевизоре деградировали. Если нет, инвертор не работает независимо от ламп.
Как работает защита ШИМ-контроллера и почему она срабатывает
Большинство инверторов телевизоров строится на специализированных ШИМ-контроллерах. Наиболее распространены OZ960 от O2Micro, TL1451 и его аналог BA9741 от ROHM, а также более поздние OZ964 и OZ9938. Принцип работы защиты у всех схож, хотя детали схемотехники различаются.
ШИМ-контроллер постоянно анализирует ток через лампы с помощью цепи обратной связи. Нормальное напряжение обратной связи на соответствующем выводе составляет около 1-1,25 вольта при средней яркости. Если лампа обрывается или её ток выходит за пределы допустимого диапазона, напряжение обратной связи уходит от нормы. Когда оно превышает пороговое значение около 1,6 вольта, ШИМ-контроллер блокирует генерацию и переходит в режим защиты. Инвертор пытается запуститься, не может поджечь лампу, уходит в защиту, перезапускается и снова пытается: этот цикл повторяется каждые несколько секунд, и именно так ведёт себя телевизор с неисправной лампой или оборванной цепью обратной связи.
Коварство ситуации в том, что защита срабатывает как при действительно неисправной лампе, так и при абсолютно целой лампе с дефектным конденсатором в цепи обратной связи. Оба случая дают идентичную картину поведения: включился и сразу погас. Именно поэтому следующий шаг диагностики требует временной блокировки защиты для разделения этих двух причин.
Блокировка защиты для диагностики и проверка трансформатора
Для инвертора на OZ960 блокировка защиты выполняется через вывод 4 SST (SoftStart). На этом выводе в нормальном режиме работы формируется пилообразное напряжение с нижним уровнем 1,2 вольта и верхним 3,5 вольта. Принудительная подача на этот вывод напряжения в диапазоне 1,5-3,5 вольта через делитель из резисторов 10 кОм и 22 кОм, подключённый между шиной 5 вольт и землёй, удерживает ШИМ-контроллер в активном состоянии независимо от сигналов защиты.
Для инвертора на TL1451 и его аналоге BA9741 процедура иная: вывод 15 SCP замыкают на землю перед включением инвертора. После такой блокировки инвертор запускается принудительно даже при аварийном состоянии цепей обратной связи. Это даёт возможность проверить, генерирует ли высоковольтный трансформатор напряжение на вторичных обмотках и зажигаются ли лампы в принципе.
Важно: работать с включённым инвертором при снятой блокировке защиты нужно крайне осторожно. Напряжение на вторичных обмотках трансформатора достигает 1000-1600 вольт. Прикосновение к выводам ламп или трансформатора при работающем инверторе опасно. Все манипуляции с щупами проводятся при отключённом питании, после чего инвертор включается для замера.
Трансформатор проверяют мультиметром в режиме измерения сопротивления. Вторичные обмотки исправного трансформатора имеют сопротивление в диапазоне 1-1,5 кОм. Первичная обмотка низкоомна и показывает единицы ом. Обрыв вторичной обмотки мультиметр покажет как бесконечное сопротивление. Именно обрыв одной из вторичных обмоток является типичной неисправностью трансформатора при длительной эксплуатации телевизора с подсветкой большой диагонали, где на каждый трансформатор приходится значительная тепловая нагрузка.
Диагностика силовых транзисторов и конденсаторов обвязки
Силовые транзисторы инвертора работают в режиме ключа с частотой десятки килогерц, переключая ток через первичную обмотку трансформатора. В большинстве инверторов применяются комплементарные пары полевых транзисторов в корпусах SO-8: типичные сборки FDS4435 с p-канальными транзисторами и FDS4410 с n-канальными. При пробое транзистор уходит в насыщение и перестаёт переключаться. Срабатывает предохранитель на плате инвертора, или транзистор выгорает полностью.
Проверка транзисторов проводится после отключения питания и разряда конденсаторов. Мультиметр в режиме проверки диодов позволяет оценить состояние паразитного диода между истоком и стоком. Пробитый транзистор показывает нулевое сопротивление в обеих полярностях. Исправный даёт падение напряжения 400-600 мВ в прямом направлении и разомкнутую цепь в обратном.
Предохранитель на инверторе, если он есть, проверяют в самом начале диагностики. Перегоревший предохранитель заменяют только после проверки транзисторов на пробой: ставить новый предохранитель без этой проверки значит получить его немедленное повторное перегорание при включении. Если транзисторы пробиты, меняют их вместе с предохранителем, и одновременно рекомендуется замена ШИМ-контроллера, потому что импульс тока при пробое транзистора нередко повреждает и управляющую микросхему.
Конденсаторы в обвязке ШИМ-контроллера, особенно электролиты в цепи мягкого запуска и фильтрации питания, деградируют первыми. Внешне они выглядят целыми, но ESR-метр показывает значения в несколько единиц ом вместо нормальных десятков миллиом. Именно деградировавший конденсатор в цепи SST или по питанию ШИМ-контроллера чаще всего становится причиной цикличного срабатывания защиты при исправных лампах и трансформаторе.
Осциллограф как инструмент точной локализации неисправности
Мультиметр отвечает на вопрос "есть ли сигнал". Осциллограф отвечает на вопрос "правильный ли он". При диагностике инвертора осциллограф подключают к затворам силовых транзисторов: там должны присутствовать прямоугольные управляющие импульсы с рабочей частотой 40-80 кГц и скважностью около 50 процентов. Отсутствие импульсов на затворах при запущенном ШИМ-контроллере указывает на неисправность драйверных цепей между контроллером и транзисторами.
Вывод 2 микросхемы OZ960 при нормальной работе показывает напряжение около 0,8-0,9 вольта. Вывод 10 (выход усилителя ошибки) должен иметь напряжение чуть выше, чем вывод 9 (вход обратной связи): типично 1,32-1,35 вольта на выходе против 1,24-1,25 вольта на входе. Если соотношение нарушено или значения далеки от нормы, цепь обратной связи неисправна и требует поэлементной проверки: стабилитронов, диодов и резисторов делителя обратной связи.
Осциллограф на вторичной обмотке трансформатора при работающем инверторе (с соблюдением мер безопасности через делитель) покажет синусоидальный или близкий к нему сигнал. Искажённая форма, несимметричность полуволн или нестабильная амплитуда указывают на деградацию трансформатора или неравномерную нагрузку на вторичные обмотки из-за одной неисправной лампы.
Реальный случай ремонта и что он показал
Телевизор с диагональю 32 дюйма включался, секунду светился с нормальной яркостью, после чего экран гас, оставляя едва видимое изображение. Звук работал без нарушений. Питание 24 вольта на инверторе присутствовало, сигнал ON/OFF составлял 3,3 вольта при включении.
Визуальный осмотр платы инвертора не выявил вздутых конденсаторов или следов перегрева. ESR-метр обнаружил два электролитических конденсатора в обвязке ШИМ-контроллера OZ960 с сопротивлением 3,8 и 5,2 Ом при норме до 0,3 Ом. Оба конденсатора стояли в цепи фильтрации питания и в цепи вывода SST. Внешне они выглядели совершенно нормально.
После замены обоих конденсаторов на Low ESR версии с рейтингом 105 градусов Цельсия телевизор включился и проработал без единого отключения. Лампы оказались полностью исправными: их износ при том режиме нециклического включения-выключения, в котором они провели последние месяцы, оказался минимальным. Трансформаторы также не потребовали замены. Общая стоимость ремонта оказалась несопоставимо ниже стоимости новых ламп или тем более новой панели.
Когда лампа действительно виновата и как это проверить
Бывает, что после всех проверок инвертор оказывается исправным, а лампа всё равно не зажигается или гаснет при нормальной работе. Катод CCFL-лампы постепенно истощается в процессе эксплуатации: запас активного вещества на электроде уменьшается, эмиссия электронов падает, и лампа перестаёт нормально удерживать разряд. Она может давать нормальный свет первые секунды после включения и гаснуть по мере прогрева, или светить вполнакала, отправляя инвертор в режим защиты по превышению тока.
Проверить лампу отдельно от инвертора позволяет подключение к заведомо исправному инвертору-донору. Если лампа не зажигается даже от донорского инвертора, диагноз подтверждён. Визуальный признак предельно деградировавшей лампы: почернение торцов колбы в местах расположения электродов. Это осаждение испарившегося вещества катода на стеклянной поверхности, и такая лампа замене не подлежит.
Нарушение контакта в месте присоединения провода инвертора к электроду лампы тоже встречается в практике: провод и электрод соединены точечной сваркой или пайкой, и при длительной вибрации или тепловом расширении этот контакт нарушается. Внешне всё выглядит целым, но лампа не зажигается. Восстановить такой контакт можно пайкой твёрдым припоем с последующей изоляцией термоусадочной трубкой.
Инвертор CCFL в ЖК-телевизоре это не расходная деталь, которую меняют при первом же отказе. Это вполне ремонтопригодный узел с предсказуемыми режимами отказа и чёткой логикой диагностики. Большинство случаев "погасшего экрана" закрывается заменой двух-трёх конденсаторов или пары транзисторов при полностью целых лампах. Разница между угадыванием и осмысленной диагностикой здесь буквально измеряется деньгами: инвертор, восстановленный за час работы, против новой панели за треть стоимости телевизора.
Канал сайта в Telegram
Канал сайта на YouTube