Alimentation LG OLED EAY65689424 : recherche de panne sur le chemin de démarrage – du relais au SSC3S900

Lors de la réparation de téléviseurs LG OLED, on rencontre régulièrement des alimentations qui, à première vue, « fonctionnent à moitié » : la veille est présente, certaines tensions peuvent être mesurées, mais l'appareil ne démarre pas complètement. C'est exactement ainsi que se comportait une carte d'alimentation LG EAY65689424.

Le symptôme frappant était d'abord le relais. Sur les cartes fonctionnelles, on entend souvent un clic net à la mise sous tension. Sur cette alimentation, le relais ne commutait pas proprement, voire pas du tout. En même temps, les tensions de fonctionnement attendues manquaient aux connecteurs de sortie.

La recherche de panne n'a finalement pas mené au relais lui-même, mais en profondeur dans le circuit de démarrage côté primaire de l'alimentation.

Le tableau initial de la panne

Au connecteur vers la carte mère, les valeurs suivantes ont été mesurées :

• sur un rail nominal de 12 V, seulement environ 7 V
• sur le rail de 22 V, 0 V
• le relais principal ne commutait pas proprement
• l'alimentation principale de puissance ne démarrait pas

Important : une tension réduite sur un rail désigné comme « 12 V » ne signifie pas automatiquement une panne sur les alimentations TV modernes. Certains rails d'alimentation fonctionnent différemment en veille et n'atteignent leur pleine tension qu'après la commande de mise en marche de la carte mère.

Le véritable problème n'était donc pas la tension de 7 V mesurée en elle-même, mais la question suivante : pourquoi l'alimentation principale n'entre-t-elle pas du tout en état de fonctionnement ?

Pourquoi un relais peut claquer avec un volume différent

Un indice de réparation intéressant est justement le son d'un relais.

Un relais 12 V a besoin d'un certain courant de bobine pour attirer fermement l'armature magnétique. Simplifié : I = U / R.

Si la tension aux bornes de la bobine baisse, le courant baisse aussi. La force magnétique diminue alors plus vite que proportionnellement au courant seul.

C'est pourquoi un relais peut, par exemple à 8 ou 9 V, encore réagir, mais n'attirer que très mollement ou silencieusement. Cela peut avoir plusieurs causes :

• un petit condensateur électrolytique vieilli dans l'alimentation auxiliaire
• une tension d'alimentation qui s'effondre
• un transistor qui ne commute plus proprement
• un optocoupleur avec un CTR réduit
• une résistance devenue haute impédance
• de mauvaises soudures
• ou le relais lui-même

Sur cette carte, le relais s'est finalement révélé n'être qu'un symptôme.

L'optocoupleur comme possible défaut lié au vieillissement

Le soupçon s'est porté un instant sur les optocoupleurs montés de la série EL101X-G, en particulier un EL1018.

Un optocoupleur se compose en interne de deux parties galvaniquement séparées : une LED infrarouge côté entrée et un phototransistor côté sortie.

Lorsqu'un courant traverse la LED, celle-ci produit de la lumière. Cette lumière atteint le phototransistor et le rend conducteur. Les deux côtés restent galvaniquement isolés l'un de l'autre.

Un effet de vieillissement typique est que la LED interne produit, avec le temps, moins de lumière. Cela fait baisser le CTR – Current Transfer Ratio : CTR = (I_C / I_F) × 100 %.

Un optocoupleur peut donc paraître tout à fait normal lors d'un simple test de diode et pourtant ne plus fournir suffisamment de courant de sortie. C'est un point important pour la pratique de la réparation : réussir le test de diode ne signifie pas automatiquement que l'optocoupleur atteint encore son CTR d'origine.

Pour une vérification fiable, l'optocoupleur devrait être dessoudé et testé avec un courant de LED défini. Un montage de test possible est par exemple : +5 V à travers 1,6 kΩ vers l'anode de la LED dans l'optocoupleur, cathode vers GND. Cela fait circuler environ 2 à 2,5 mA dans la LED. Côté sortie, on mesure ensuite le courant de collecteur du phototransistor.

Dans ce cas concret de panne, il s'est toutefois avéré que l'optocoupleur n'était pas la cause principale.

Le contrôleur décisif : le SSC3S900

L'investigation plus poussée a conduit au SSC3S900, un contrôleur de commutation off-line LLC current-resonant. Ce composant est responsable du démarrage de l'étage convertisseur principal résonant.

Trois broches sont particulièrement intéressantes ici :

• VSEN – détection de la tension secteur / brown-in
• VCC – alimentation du contrôleur
• ST – entrée du circuit de démarrage interne

Le déroulement de base, simplifié, ressemble à ceci : tension secteur / bus haute tension → broche ST → source de courant de démarrage interne → VCC → condensateur VCC → le contrôleur démarre → convertisseur LLC.

Le contrôleur a besoin d'une tension VCC suffisamment élevée avant de pouvoir commencer à fonctionner.

La mesure décisive : VCC = 0 V

Sur le SSC3S900, il a été constaté que : VCC par rapport à GND restait à 0 V lors de la tentative de mise sous tension. Ce fut une mesure très importante.

On a d'abord vérifié, hors tension, s'il y avait un court-circuit entre VCC et GND. Brièvement, le multimètre a affiché une résistance très basse. Après quelques secondes, la valeur a cependant nettement augmenté.

Cela est typique d'un condensateur : lorsqu'on applique le multimètre, le condensateur est déchargé et se comporte brièvement comme une faible résistance. Pendant qu'il se charge via la tension de test du multimètre, la résistance affichée augmente. Un court-circuit permanent sur VCC pouvait donc être exclu.

Restait donc la question décisive : pourquoi le condensateur VCC ne se charge-t-il pas ?

VSEN d'abord suspecté

Sur la broche VSEN, environ 1,27 V ont été mesurés. Comme cette valeur est proche du seuil de démarrage, le premier soupçon était que la détection de tension secteur n'autorisait pas le contrôleur.

La chaîne de résistances de VSEN a donc été examinée de plus près. Le côté supérieur était composé, entre autres, de deux résistances haute impédance d'environ :

• 4,7 MΩ
• 4,7 MΩ

Du côté inférieur vers GND se trouvaient :

• 110 kΩ
• 4,7 kΩ

On obtient ainsi un diviseur de tension classique à haute impédance. La résistance totale inférieure est : 110 kΩ + 4,7 kΩ = 114,7 kΩ.

À l'extrémité supérieure du diviseur, environ 105,7 V ont été mesurés. En insérant ces valeurs dans la formule du diviseur de tension : U_VSEN = 105,7 V × (114,7 kΩ / (9,4 MΩ + 114,7 kΩ)) ≈ 1,27 V.

C'est exactement cette valeur qui a également été effectivement mesurée. Il était donc clair que : le diviseur VSEN fonctionne, sur le papier, exactement comme le laisseraient attendre les résistances réellement mesurées. La panne ne se trouvait donc probablement pas dans cette zone.

La piste mène à la broche ST

Le chemin de démarrage à la broche ST est ainsi passé au centre de l'attention. Cette broche alimente le circuit de démarrage interne du contrôleur.

Si ce chemin est interrompu, voici ce qui se passe : haute tension présente → interruption → broche ST → pas de courant de démarrage → VCC = 0 V → le SSC3S900 ne démarre pas → l'étage LLC reste éteint.

Et c'est exactement là que résidait finalement la panne.

Le défaut réel : des résistances « 152 » fissurées

À la loupe, plusieurs résistances CMS extrêmement petites étaient visiblement endommagées. Toutes portaient l'inscription : 152.

Le code CMS signifie : 15 × 10² = 1500 Ω, soit 1,5 kΩ. Les résistances avaient la taille de boîtier 0402.

À l'œil nu, elles paraissaient d'abord relativement discrètes. Ce n'est qu'à la loupe que des fissures, voire des boîtiers éclatés, étaient visibles.

Cela expliquait également les mesures de résistance auparavant en partie totalement invraisemblables, de l'ordre du mégohm : le véritable chemin de démarrage à basse résistance était interrompu, si bien que le multimètre ne pouvait plus mesurer qu'à travers des chemins secondaires du circuit.

La cause de la panne était ainsi trouvée.

Pourquoi plusieurs résistances en série ?

Dans le domaine de la haute tension, on utilise souvent plusieurs résistances placées en série. Cela présente plusieurs avantages :

• meilleure répartition de la contrainte de tension
• moindre sollicitation par composant
• meilleure tenue aux impulsions
• risque réduit d'électromigration
• dissipation de puissance locale plus faible

C'est pourquoi une telle chaîne de résistances ne devrait pas simplement être remplacée par une seule résistance de même valeur totale. La disposition spatiale fait partie intégrante de la conception électrique.

Valeur d'origine ou légèrement augmentée ?

À l'origine, plusieurs résistances de 1,5 kΩ étaient montées. Avec trois résistances, cela donne : 3 × 1,5 kΩ = 4,5 kΩ.

Pour le SSC3S900, une plage supérieure à cette valeur est recommandée pour la résistance de démarrage externe. D'où l'idée d'utiliser, à la place des 1,5 kΩ d'origine, par exemple 3 × 2,2 kΩ. Cela donne : 3 × 2,2 kΩ = 6,6 kΩ.

Cela se rapproche de la plage recommandée et réduit en même temps la contrainte de courant de chaque résistance individuelle.

Cependant : celui qui souhaite réparer de la manière la plus fidèle possible à l'original devrait réutiliser la valeur d'origine de 1,5 kΩ. Un passage à 2,2 kΩ est déjà une modification de conception délibérée et ne devrait être effectué que lorsque le circuit exact et la fonction de ces résistances ont été compris sans le moindre doute.

Remplacement adapté

Comme les résistances d'origine ne font que 0402, il ne faut pas utiliser n'importe quelle résistance standard. Sont particulièrement intéressants :

• une capacité de charge accrue
• une bonne tenue aux impulsions/surtensions
• une exécution en couche épaisse de haute qualité

Comme variante robuste pour un passage délibéré à 2,2 kΩ, une résistance high-power 0402 de la série Vishay CRCW-HP convient par exemple.

Plus important qu'un fabricant précis, cependant : la bonne taille de boîtier, la bonne valeur de résistance, une puissance dissipable suffisante, une bonne tenue aux impulsions/surtensions et, si possible, une bonne tenue en température.

Ce qui rend cette panne particulièrement intéressante

Ce défaut montre très bien pourquoi la réparation des alimentations à découpage ne se résume souvent pas à une seule mesure évidente.

Le symptôme d'origine était : le relais ne commute pas correctement. Le premier soupçon pourrait donc être : relais défectueux.

En réalité, la chaîne de la panne passait par : le relais ne commute pas → l'alimentation principale ne démarre pas → le contrôleur ne reçoit pas de VCC → le condensateur VCC ne se charge pas → examiner le chemin de démarrage → alimentation de ST interrompue → résistances 0402 fissurées.

Le relais n'était donc que l'extrémité visible, ou audible, d'une cause bien plus profonde.

Conclusion

Sur le LG EAY65689424, la recherche de panne a mené d'une alimentation principale 12/22 V manquante, en passant par le relais et les optocoupleurs, jusqu'au circuit de démarrage côté primaire.

Les enseignements clés étaient :

• un clic de relais faible ou absent n'est souvent qu'un symptôme
• les optocoupleurs peuvent vieillir, mais devraient être évalués selon leur CTR et pas seulement par un test de diode
• une résistance brièvement basse sur VCC peut simplement provenir du condensateur VCC
• VSEN peut très bien être vérifié à partir des valeurs de résistance du diviseur réellement présentes
• si VCC reste à 0 V bien qu'aucun court-circuit ne soit présent, il faut examiner le chemin de démarrage
• des résistances CMS extrêmement petites peuvent être fissurées mécaniquement tout en paraissant presque normales de l'extérieur
• une bonne loupe, ou un microscope, fait pratiquement partie de l'équipement de base pour la réparation moderne des alimentations à découpage

Dans ce cas, la cause réelle s'est finalement révélée étonnamment peu spectaculaire : plusieurs résistances CMS 0402 fissurées sur le chemin de démarrage empêchaient le SSC3S900 de construire son alimentation. Un petit défaut de composant avec un grand effet.

Consigne de sécurité

Les mesures décrites sont en partie effectuées côté primaire d'une alimentation à découpage reliée au secteur. Là, même après débranchement du secteur, plusieurs centaines de volts peuvent subsister sur les condensateurs. Les mesures côté primaire ne doivent être effectuées qu'avec un matériel de mesure adapté et une expérience appropriée. Le GND primaire et le GND secondaire/de la carte mère ne doivent pas être confondus.