Add5201 не работает подсветка

LED-драйверы задней подсветки ЖК панелей. Схемотехника на примере ИМС ADD5201

Буквально несколько лет назад в качестве задней подсветки ЖК панелей широко применялись флуоресцентные лампы различных типов (CCFL — Cold Cathode Fluorescence Lamp, EEFL — External Electrode Fluorescent Lamp). В настоящее время практически все панели, за очень редким исключением, в качестве источника света задней подсветки используют белые светодиоды (White LED — WLED). Так как размеры светодиодов малы, то для создания светового потока соответствующей мощности требуется большое количество светодиодов, как правило, исчисляемое несколькими десятками. Чаще всего их размещают на подложке в виде узкой светодиодной линейки (рис. 1).

Все множество светодиодов разбивается на несколько групп последовательно включенных светодиодов — WLED-линеек. В каждой такой группе находится от 6 до 10 WLED. Таким образом, если для задней подсветки необходимо, например, 64 WLED, то их можно распределить на 8 линеек, каждая из которых будет состоять из 8 последовательно включенных светодиодов (рис. 2).

Ток каждого WLED, используемого в задней подсветке, как правило, находится в диапазоне 20…40 мА. Поэтому в каждой линейке должен протекать ток именно этой величины. Также следует напомнить, что падение напряжения на открытом WLED находится, чаще всего, в диапазоне 3…4 В. Таким образом, к WLED-линейке необходимо приложить напряжение, приблизительно равное произведению количества светодиодов на величину падения напряжения на одном из них (именно поэтому на рис. 2 указано напряжение питания 34 В).

Еще на один аспект работы задней подсветки необходимо обратить внимание — это стабилизация и регулировка тока светодиодов. Без стабилизации тока невозможно говорить о качественной подсветке, так как без обратной связи световой поток будет изменяться под действием различных факторов, например, в зависимости от температуры WLED. Потому необхо-
димо контролировать величину тока, протекающего через светодиоды, и в случае изменения тока его необходимо стабилизировать.

Теперь несколько слов о регулировке. Любой дисплей предполагает регулировку такого параметра изображения, как яркость. Регулировка яркости в ЖК панелях традиционно осуществляется изменением мощности светового потока задней подсветки, т.е. изменением яркости источника света. Поэтому в системе задней подсветки необходимо предусмотреть возможность изменения тока светодиодов в ответ на некоторое внешнее управляющее воздействие (например, вращение ручки регулировки яркости). При этом изменение тока светодиодов должно осуществляться пропорционально величине входного управляющего сигнала. Процесс регулировки яркости в зарубежной литературе называют диммингом (Dimming).

Таким образом можно отметить, что корректная работа светодиодов невозможна без соответствующего управления, осуществляемого специализированными микросхемами-контроллерами. Эти ИМС называются драйверами светодиодов (LED Driver). К функциям LED Driver также можно отнести и включение-выключение светодиодов по внешнему управляющему сигналу (рис. 3). Под термином LED Driver понимают, с одной стороны, микросхему, а с другой стороны, весь модуль, включающий и микросхему, и ее внешние элементы.

В настоящее время для управления светодиодами разработаны микросхемы LED-драйверов, выполняющие абсолютно все необходимые функции. Интегральное исполнение этих микросхем позволяет сделать схему управления LED чрезвычайно компактной.

Отметим основные функции интегральных LED-драйверов:

• контроль (регулировка) и стабилизация тока LED;
• программирование величины тока LED;
• ограничение тока LED на безопасном уровне;
• формирование, контроль и стабилизация питающего напряжения LED;
• защита от превышения напряжения на LED;
• термическая защита;
• регулировка яркости LED-линеек (Dimming);
• защита от низкого напряжения питания ИМС;
• защита от обрыва в цепи LED-линеек.

Выше уже отмечалось, что для работы LED-подсветки требуется относительно высокое напряжение — от 20 до 40 В, в зависимости от количества светодиодов в одной линейке. Откуда берется это напряжение, ведь на ЖК панель оно не подается? Оказывается, это напряжение формирует из какого-либо низковольтного напряжения (обычно из 12 В) повышающий DC/DC-преобразователь, установленный на плате ЖК панели. Этот повышающий DC/DC-преобразователь также является элементом LED-драйвера (рис. 4). Существуют разные варианты схемотехники повышающих преобразователей для LED, но в большинстве современных ЖК панелей применяется так называемый Boost-регулятор, эквивалентная схема которого представлена на рис. 5.

Рис. 4. Структура LED-драйвера

В современных ИМС LED-драйверов узел DC/DC-преобразователя интегрирован в ИМС. Это позволяет значительно упростить схему подсветки за счет снижения количества внешних элементов, а также за счет использования единой схемы управления. Традиционным решением для современных LED-драйверов является интегральное исполнение силового транзистора BOOST-регу ля то ра и наличие встроенной схемы ШИМ контроллера, управляющего этим силовым транзистором (рис. 6). Такое исполнение позволяет LED-драйверу контролировать напряжение светодиодов, управлять им и осуществлять защиту от превышения данного напряжения.

Теперь перейдем к рассмотрению реальной схемы LED-драйвера. В настоящее время LED-драйверы и DC/DC-преоб ра зо ватели напряжения светодиодов физически размещаются на управляющей плате ЖК панели. Существуют и другие варианты, например, когда LED-драйвер расположен на основной плате монитора (рис. 7). Но такое решение не носит массового характера, поэтому остановимся на традиционных подходах.

Сегодня производители микросхем предлагают различные LED-драйверы в количестве, достаточном для выпуска справочника по ним на многие сотни страниц. В матрице, которая попала к автору на ремонт, для управления задней подсветкой используется контролер ADD5201, выпускаемый компанией Analog Devices. Сама же панель типа LP173WD1(TL) (N2) производится компанией LG. ИМС LED-драйвера находится недалеко от микросхемы TCON и рядом с разъемом, к которому подключается модуль задней подсветки (рис. 8).

На ЖК панель поступают цифровые данные о цвете в формате LVDS через внешний 40-контактный однорядный разъем CN1. Кроме сигналов LVDS через контакты 31-40 разъема CN1 на матрицу подаются сигналы управления LED-подсветкой.

Разъем для подключения светодиодных линеек CN2 является 9-контактным, однако два из них не задействованы. В данной модели матрицы все светодиоды объединены в пять цепочек (рис. 9).

Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1 на основе ИМС ADD5201 приведена на рис. 10. Количество внешних элементов ИМС минимально. Пояснения к принципиальной схеме представлено в виде описания назначения выводов ADD5201, приведенного в таблице. ИМС ADD5201 предназначена для управления восемью LED-линейками, в то время как в рассматриваемой схеме она управляет пятью LED-линейками. Остальные выводы, соответствующие управлению светодиодами (выв. 13-15) подключены к «земле», и неясно, то ли эти контакты не используются, то ли они могут быть задействованы для управления светодиодами, но выключены только в данной схеме.

Лучшее понимание того, как функционирует ADD5201, дает ее блок-схема, она приведена на рис. 11.

Типовые неисправности LED-подсветки на основе ИМС ADD5201

Хочется отметить, что микросхема ADD5201 достаточно часто применяется для построения драйверов, управляющих LED-подсветкой ЖК панелей. Ее можно встретить на панелях самых разных производителей и самых разных размеров. Также следует упомянуть, что из-за большой популярности этой микросхемы и ее широкого применения, количество упоминаний ADD5201 при описании неисправностей LED-подсветки достаточно велико.

При неработающей LED-подсветке, в первую очередь, необходимо обратить внимание на токовый предохранитель, установленный в цепи питания LED-драйвера (F2 на рис. 10). Сгоревший предохранитель — далеко не редкость в подобных схемах.

Если предохранитель в обрыве, то в обязательном порядке следует убедиться в исправности силового транзистора BOOST-регулятора, интегрированного в ADD5201. Типовой проблемой этого транзистора является его пробой. Убедиться в отсутствии пробоя транзистора можно измерением сопротивления между выводами 23, 24 микросхемы ADD5201 и «землей». Наличие низкого сопротивления (единицы Ом) указывает на неисправность транзистора и на необходимость замены микросхемы.

Если предохранитель цел, но LED-подсветка при этом не работает, а на светодиоды подается напряжение около 12 В (равно входному напряжению VLED), то можно говорить о неисправности микросхемы ADD5201.

Интернет-ресурсы
1. ссылка скрыта от публикации

Алексей Конягин
Журнал «Ремонт и Сервис»​

Источник

LED-драйверы задней подсветки ЖК панелей. Схемотехника на примере ИМС ADD5201 (часть 2)

Теперь перейдем к рассмотрению реальной схемы LED-драйвера. В настоящее время LED-драйверы и DC/DC-преобразователи напряжения светодиодов физически размещаются на управляющей плате ЖК панели. Существуют и другие варианты, например, когда LED-драйвер расположен на основной плате монитора (рис. 7). Но такое решение не носит массового характера, поэтому остановимся на традиционных подходах.

Рис. 7. Варианты размещения элементов LED-подсветки

Сегодня производители микросхем предлагают различные LED-драйверы в количестве, достаточном для выпуска справочника по ним на многие сотни страниц. В матрице, которая попала к автору на ремонт, для управления задней подсветкой используется контролер ADD5201, выпускаемый компанией Analog Devices. Сама же панель типа LP173WD1(TL) (N2) производится компанией LG. ИМС LED-драйвера находится недалеко от микросхемы TCON и рядом с разъемом, к которому подключается модуль задней подсветки (рис. 8).

Рис. 8. Фрагмент платы TCON c ИМС LED-драйвера ADD5201

На ЖК панель поступают цифровые данные о цвете в формате LVDS через внешний 40-контактный однорядный разъем CN1. Кроме сигналов LVDS через контакты 31-40 разъема CN1 на матрицу подаются сигналы управления LED-подсветкой.

Разъем для подключения светодиодных линеек CN2 является 9-контактным, однако два из них не задействованы. В данной модели матрицы все светодиоды объединены в пять цепочек (рис. 9).

Рис. 9. Фрагмент структурной схемы платы матрицы LP173WD1(TL) (N2) с узлом LED-подсветки

Рис. 10. Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1

Принципиальная электрическая схема LED-драйвера ЖК панели LP173WD1 на основе ИМС ADD5201 приведена на рис. 10. Количество внешних элементов ИМС минимально. Пояснения к принципиальной схеме представлено в виде описания назначения выводов ADD5201, приведенного в таблице. ИМС ADD5201 предназначена для управления восемью LED-линейками, в то время как в рассматриваемой схеме она управляет пятью LED-линейками. Остальные выводы, соответствующие управлению светодиодами (выв. 13-15) подключены к «земле», и неясно, то ли эти контакты не используются, то ли они могут быть задействованы для управления светодиодами, но выключены только в данной схеме.

Таблица. Назначение выводов ИМС ADD5201

Вход ШИМ импульсов цифрового димминга. Скважность этих импульсов управляет током LED, а значит яркостью их свечения

Входные сигналы выбора метода димминга (постоянным током, непосредственный ШИМ, ШИМ с фиксированной задержкой, ШИМ без задержки и т.п.). Для выбора того или иного метода димминга необходимо на эти контакт подать низкий или высокий уровень или оставить контакты открытыми. В представленной схеме оба контакта «открыты», но какому режиму управления это соответствует — неизвестно

Выход внутреннего линейного регулятора напряжения 3,3 В. Этим напряжением питаются все внутренние узлы микросхемы ADD5201

Линия данных внешнего последовательного интерфейса SMBUS. С помощью этого интерфейса могут программироваться внутренние регистры ADD5201. В частности, программированием регистров также можно регулировать и ток светодиодов. Однако в приведенной схеме шина SMBUS не используется, а поэтому данный контакт подключен к «земле»

Линия синхронизации последовательного интерфейса SMBUS. Так как в данной схеме интерфейс не используется, контакт «посажен на землю»

Выходы 1-4 для подключения LED-линеек. Токи на выводах являются втекающими, и величина тока регулируется

Выходы 5-8 для подключения LED-линеек. Выходы 6-8 не используются, подключены к «земле»

Вывод для подключения резистора (вторым выводом к «земле»), задающего максимальный ток всех LED-линеек.

С помощью этого резистора можно регулировать ток в диапазоне от 0 до 30 мА. Чем больше номинал резистора, тем меньше ток светодиодов

Вывод для подключения частотозадающего резистора внутреннего ШИМ генератора (предназначен для управления яркостью светодиодов, диапазон рабочих частот 200 Гц. 10 кГц). Сопротивление резистора должно находиться в диапазоне 13. 110 кОм

Вывод для подключения частотозадающего конденсатора внутреннего ШИМ генератора. Емкость конденсатора должна находиться в диапазоне 20. 390 пФ

Вход защиты от превышения порогового уровня напряжения на выходе повышающего BOOST-регулятора. Если порог превышен, ИМС выключается. Последующее включение происходит только тогда, когда напряжение OVP становится ниже нижнего порога (гистерезис составляет 7,5%). Величина верхнего порогового уровня на выходе BOOST- регулятора для приведенной схемы рассчитывается по следующей формуле: V_Boostoyp= (1.2/R607) х (R606+R607).

В результате расчетов получаем 34,53 В

Сток внутреннего MOSFET-транзистора, который является силовым ключом BOOST-регулятора

Входной сигнал включения/выключения ИМС (включает или выключает заднюю подсветку)

Входное питающее напряжение. Должно находиться в диапазоне 6. 21 В. Имеется защита от низкого входного напряжения

Вывод для подключения частотозадающего резистора BOOST-регулятора (работает на высокой частоте 350 кГц. 1 МГц). Чем меньше сопротивление резистора, тем выше частота BOOST-преобразователя. Рекомендуется делать частоту как можно выше, т.к. это улучшает энергетические характеристики преобразователя и уменьшает габариты дросселя

Вывод для подключения компенсационной RC-цепи BOOST-преобразователя. Для обеспечения стабильности работы BOOST-регулятора на высокой частоте. RC-цепь рассчитывается с учетом рабочей частоты BOOST-регулятора

Лучшее понимание того, как функционирует ADD5201, дает ее блок-схема, она приведена на рис. 11.

Рис. 11. Блок-схема ИМС ADD5201

Типовые неисправности LED-подсветки на основе ИМС ADD5201

Хочется отметить, что микросхема ADD5201 достаточно часто применяется для построения драйверов, управляющих LED-подсветкой ЖК панелей. Ее можно встретить на панелях самых разных производителей и самых разных размеров. Также следует упомянуть, что из-за большой популярности этой микросхемы и ее широкого применения, количество упоминаний ADD5201 при описании неисправностей LED-подсветки достаточно велико.

При неработающей LED-подсветке, в первую очередь, необходимо обратить внимание на токовый предохранитель, установленный в цепи питания LED-драйвера (F2 на рис. 10). Сгоревший предохранитель — далеко не редкость в подобных схемах.

Если предохранитель в обрыве, то в обязательном порядке следует убедиться в исправности силового транзистора BOOST-регулятора, интегрированного в ADD5201. Типовой проблемой этого транзистора является его пробой. Убедиться в отсутствии пробоя транзистора можно измерением сопротивления между выводами 23, 24 микросхемы ADD5201 и «землей». Наличие низкого сопротивления (единицы Ом) указывает на неисправность транзистора и на необходимость замены микросхемы.

Если предохранитель цел, но LED-подсветка при этом не работает, а на светодиоды подается напряже-ние около 12 В (равно входному напряжению VLED), то можно говорить о неисправности микросхемы ADD5201.

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Рекомендуем к данному материалу .

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник