Alimentatore LG OLED EAY65689424: ricerca guasto sul percorso di avvio – dal relè fino all'SSC3S900

Nella riparazione dei televisori LG OLED capitano spesso alimentatori che a prima vista sembrano „funzionare a metà“: lo standby è presente, si possono misurare singole tensioni, ma l'apparecchio non si avvia completamente. Esattamente questo era il comportamento di una scheda alimentatore LG EAY65689424.

Il sintomo evidente era anzitutto il relè. Sulle schede funzionanti, all'accensione si sente di solito un clic netto. In questo alimentatore, invece, il relè non commutava in modo pulito, o non commutava affatto. Allo stesso tempo, sui connettori di uscita mancavano le tensioni operative previste.

La ricerca del guasto non ha infine portato al relè in sé, ma in profondità nel circuito di avvio lato primario dell'alimentatore.

Il quadro iniziale del guasto

Al connettore verso la scheda madre sono stati misurati i seguenti valori:

• su una linea nominale da 12 V solo circa 7 V
• sulla linea da 22 V, 0 V
• il relè principale non commutava in modo pulito
• l'alimentazione principale di potenza non si avviava

Importante: una tensione ridotta su una linea indicata come „12 V“ non significa automaticamente un guasto negli alimentatori TV moderni. Alcune linee di alimentazione funzionano diversamente in standby e raggiungono la piena tensione solo dopo il comando di accensione dalla scheda madre.

Il vero problema quindi non era la tensione di 7 V misurata in sé, ma la domanda: perché l'alimentazione principale non entra affatto in stato operativo?

Perché un relè può scattare con volumi diversi

Un indizio di riparazione interessante è proprio il suono di un relè.

Un relè da 12 V necessita di una determinata corrente di bobina per attirare con forza l'ancora magnetica. In modo semplificato: I = U / R.

Se la tensione sulla bobina scende, scende anche la corrente. La forza magnetica diminuisce però più rapidamente rispetto alla sola corrente.

Per questo un relè può ad esempio a 8 o 9 V reagire ancora, ma attirare solo in modo molto debole o silenzioso. Questo può avere diverse cause:

• un piccolo condensatore elettrolitico invecchiato nell'alimentazione ausiliaria
• una tensione di alimentazione che si abbassa
• un transistor che non commuta più in modo pulito
• un optoisolatore con CTR ridotto
• una resistenza che è diventata alto-ohmica
• saldature difettose
• oppure il relè stesso

Su questa scheda, tuttavia, il relè si è alla fine rivelato essere solo un sintomo.

L'optoisolatore come possibile guasto da invecchiamento

Il sospetto è caduto per un momento sugli optoisolatori montati della serie EL101X-G, in particolare su un EL1018.

Internamente un optoisolatore è composto da due parti galvanicamente separate: un LED a infrarossi sul lato di ingresso e un fototransistor sul lato di uscita.

Quando una corrente attraversa il LED, questo produce luce. Questa luce colpisce il fototransistor e lo rende conduttivo. I due lati restano galvanicamente isolati tra loro.

Un tipico effetto di invecchiamento è che il LED interno produce, col tempo, meno luce. Questo abbassa il cosiddetto CTR – Current Transfer Ratio: CTR = (I_C / I_F) × 100 %.

Un optoisolatore può quindi apparire del tutto normale in un semplice test diodo e comunque non fornire più corrente di uscita sufficiente. Questo è un punto importante per la pratica di riparazione: superare il test diodo non significa automaticamente che l'optoisolatore raggiunga ancora il suo CTR originale.

Per una verifica corretta, l'optoisolatore andrebbe dissaldato e testato con una corrente LED definita. Un possibile schema di test è, ad esempio: +5 V attraverso 1,6 kΩ verso l'anodo del LED nell'optoisolatore, catodo verso GND. Così scorrono circa 2-2,5 mA attraverso il LED. Sul lato di uscita si misura poi la corrente di collettore del fototransistor.

Nel caso concreto di guasto, tuttavia, è emerso che l'optoisolatore non era la causa principale.

Il controller decisivo: SSC3S900

L'ulteriore indagine ha portato all'SSC3S900, un controller di commutazione off-line LLC current-resonant. Questo componente è responsabile dell'avvio dello stadio convertitore principale risonante.

Particolarmente interessanti sono tre pin:

• VSEN – rilevamento tensione di rete / brown-in
• VCC – alimentazione del controller
• ST – ingresso per il circuito di avvio interno

Il flusso di base, semplificato, è il seguente: tensione di rete / bus in alta tensione → pin ST → sorgente di corrente di avvio interna → VCC → condensatore VCC → il controller si avvia → convertitore LLC.

Il controller necessita di una tensione VCC sufficientemente alta prima di poter iniziare a funzionare.

La misura decisiva: VCC = 0 V

Sull'SSC3S900 è stato riscontrato che: VCC verso GND restava a 0 V durante il tentativo di accensione. Questo è stato un valore di misura molto importante.

Dapprima, senza tensione, è stato verificato se ci fosse un cortocircuito tra VCC e GND. Per un breve momento il multimetro ha mostrato una resistenza molto bassa. Dopo alcuni secondi, però, il valore è salito nettamente.

Questo è tipico di un condensatore: quando si applicano le punte del multimetro, il condensatore è scarico e appare per un attimo a bassa resistenza. Mentre si carica tramite la tensione di prova del multimetro, la resistenza indicata sale. Un cortocircuito permanente su VCC poteva quindi essere escluso.

Restava quindi la domanda decisiva: perché il condensatore VCC non si carica?

VSEN inizialmente sospetto

Sul pin VSEN sono stati misurati circa 1,27 V. Poiché questo valore è vicino alla soglia di avvio, il primo sospetto era che il rilevamento della tensione di rete non abilitasse il controller.

Per questo è stata esaminata più a fondo la catena resistiva di VSEN. Il lato superiore era composto, tra l'altro, da due resistenze alto-ohmiche di circa:

• 4,7 MΩ
• 4,7 MΩ

Sul lato inferiore verso GND si trovavano:

• 110 kΩ
• 4,7 kΩ

Si ottiene così un classico partitore di tensione alto-ohmico. La resistenza inferiore totale è: 110 kΩ + 4,7 kΩ = 114,7 kΩ.

All'estremità superiore del partitore sono stati misurati circa 105,7 V. Inserendo questi valori nella formula del partitore di tensione: U_VSEN = 105,7 V × (114,7 kΩ / (9,4 MΩ + 114,7 kΩ)) ≈ 1,27 V.

Esattamente questo valore è stato anche effettivamente misurato. Era quindi chiaro: il partitore VSEN funziona, sulla carta, esattamente come ci si aspetterebbe dalle resistenze realmente misurate. Il guasto probabilmente non risiedeva quindi in quest'area.

La traccia porta al pin ST

Il percorso di avvio al pin ST è quindi diventato il centro dell'attenzione. Questo pin alimenta il circuito di avvio interno del controller.

Se questo percorso è interrotto, accade quanto segue: alta tensione presente → interruzione → pin ST → nessuna corrente di avvio → VCC = 0 V → l'SSC3S900 non si avvia → lo stadio LLC resta spento.

Ed è esattamente qui che alla fine risiedeva il guasto.

Il guasto reale: resistenze „152“ fessurate

Sotto la lente d'ingrandimento diverse resistenze SMD estremamente piccole risultavano visibilmente danneggiate. Su tutte era riportato: 152.

Il codice SMD significa: 15 × 10² = 1500 Ω, cioè 1,5 kΩ. Le resistenze avevano la dimensione di package 0402.

A occhio nudo apparivano dapprima piuttosto normali. Solo sotto la lente d'ingrandimento erano visibili crepe, ovvero package spaccati.

Questo spiegava anche le misure di resistenza precedentemente in parte del tutto implausibili, nell'ordine dei megaohm: il vero percorso di avvio a bassa resistenza era interrotto, per cui il multimetro poteva misurare solo attraverso i percorsi secondari del circuito.

Con questo era stata trovata la causa del guasto.

Perché più resistenze in serie?

Nell'ambito dell'alta tensione si utilizzano spesso più resistenze collegate in serie. Ciò ha diversi vantaggi:

• migliore distribuzione della sollecitazione di tensione
• minore sollecitazione per ogni singolo componente
• migliore resistenza agli impulsi
• minore rischio di elettromigrazione
• minore dissipazione di potenza locale

Per questo motivo una tale catena resistiva non dovrebbe essere semplicemente sostituita con un'unica resistenza dello stesso valore totale. La disposizione spaziale fa parte del progetto elettrico.

Valore originale o leggermente aumentato?

Originariamente erano montate diverse resistenze da 1,5 kΩ. Con tre resistenze si ottiene: 3 × 1,5 kΩ = 4,5 kΩ.

Per l'SSC3S900 viene raccomandato, per la resistenza di avvio esterna, un intervallo superiore a questo valore. Da qui l'idea di utilizzare, al posto degli originali 1,5 kΩ, ad esempio 3 × 2,2 kΩ. Si ottiene così: 3 × 2,2 kΩ = 6,6 kΩ.

Questo è più vicino all'intervallo raccomandato e riduce contemporaneamente la sollecitazione di corrente delle singole resistenze.

Vale però: chi vuole riparare nel modo più fedele possibile all'originale dovrebbe utilizzare nuovamente il valore originale di 1,5 kΩ. Un cambio a 2,2 kΩ è già una modifica consapevole del progetto e dovrebbe essere effettuato solo quando il circuito e la funzione esatti di queste resistenze siano stati compresi senza alcun dubbio.

Sostituto adatto

Poiché le resistenze originali hanno solo la dimensione 0402, non si dovrebbe utilizzare una resistenza standard qualsiasi. Particolarmente interessanti sono:

• maggiore capacità di carico
• buona resistenza agli impulsi/sovratensioni
• esecuzione a film spesso di alta qualità

Come variante robusta per un passaggio consapevole a 2,2 kΩ si presta, ad esempio, una resistenza high-power 0402 della serie Vishay CRCW-HP.

Più importante di un produttore specifico è però: dimensione corretta del package, valore di resistenza corretto, potenza dissipabile sufficiente, resistenza agli impulsi/sovratensioni e, possibilmente, buona resistenza alla temperatura.

Cosa rende questo guasto particolarmente interessante

Questo difetto mostra molto bene perché la riparazione degli alimentatori switching spesso non si risolve con un unico valore di misura evidente.

Il sintomo originale era: il relè non commuta correttamente. Il primo sospetto potrebbe quindi essere: relè difettoso.

In realtà la catena del guasto è passata attraverso: il relè non commuta → l'alimentazione principale non si avvia → il controller non riceve VCC → il condensatore VCC non si carica → esaminare il percorso di avvio → alimentazione a ST interrotta → resistenze 0402 fessurate.

Il relè era quindi solo l'estremità visibile, o udibile, di una causa molto più profonda.

Conclusione

Sull'LG EAY65689424, la ricerca del guasto ha portato da un'alimentazione principale 12/22 V mancante, passando per il relè e gli optoisolatori, fino infine al circuito di avvio lato primario.

Le conclusioni chiave sono state:

• un clic del relè debole o assente è spesso solo un sintomo
• gli optoisolatori possono invecchiare, ma andrebbero valutati in base al loro CTR e non solo con un test diodo
• una resistenza brevemente bassa su VCC può derivare semplicemente dal condensatore VCC
• VSEN si può verificare molto bene tramite i valori resistivi del partitore effettivamente presenti
• se VCC resta a 0 V pur senza cortocircuito, va esaminato il percorso di avvio
• resistenze SMD estremamente piccole possono essere fessurate meccanicamente pur apparendo esternamente quasi normali
• una buona lente d'ingrandimento, o un microscopio, fanno praticamente parte della dotazione base per la moderna riparazione di alimentatori switching

In questo caso la causa reale si è rivelata alla fine sorprendentemente poco spettacolare: diverse resistenze SMD 0402 fessurate nel percorso di avvio impedivano all'SSC3S900 di costruire la propria alimentazione. Un piccolo difetto di componente con un grande effetto.

Avvertenza di sicurezza

Le misure descritte avvengono in parte sul lato primario di un alimentatore switching collegato alla rete. Lì, anche dopo lo scollegamento dalla rete, sui condensatori possono restare presenti diverse centinaia di volt. Le misure sul lato primario dovrebbero essere effettuate solo con strumentazione di misura adeguata e con esperienza adeguata. Il GND primario e il GND secondario/della scheda madre non devono essere confusi.