Zasilacz LG OLED EAY65689424: diagnostyka ścieżki rozruchu – od przekaźnika po SSC3S900

Podczas napraw telewizorów LG OLED regularnie trafiają się zasilacze, które na pierwszy rzut oka „działają w połowie”: stan czuwania jest obecny, da się zmierzyć pojedyncze napięcia, ale urządzenie nie uruchamia się do końca. Dokładnie tak zachowywała się płyta zasilacza LG EAY65689424.

Pierwszym zauważalnym objawem był przekaźnik. Na sprawnych płytach przy włączeniu zwykle słychać wyraźne kliknięcie. W tym zasilaczu przekaźnik nie przełączał się czysto, a właściwie w ogóle. Jednocześnie na złączach wyjściowych brakowało oczekiwanych napięć roboczych.

Diagnostyka ostatecznie nie doprowadziła do samego przekaźnika, lecz głęboko w pierwotny obwód rozruchowy zasilacza.

Pierwotny obraz usterki

Na złączu do płyty głównej zmierzono następujące wartości:

• na nominalnej szynie 12 V tylko około 7 V
• na szynie 22 V napięcie 0 V
• główny przekaźnik nie przełączał się czysto
• wysokoprądowe zasilanie główne nie uruchamiało się

Ważne: obniżone napięcie na linii oznaczonej jako „12 V” nie oznacza automatycznie usterki we współczesnych zasilaczach telewizorów. Niektóre szyny zasilania pracują inaczej w stanie czuwania i osiągają pełne napięcie dopiero po komendzie włączenia z płyty głównej.

Prawdziwym problemem nie było więc samo zmierzone napięcie 7 V, tylko pytanie: dlaczego zasilanie główne w ogóle nie przechodzi w stan pracy?

Dlaczego przekaźnik może klikać z różną głośnością

Interesującym wskaźnikiem naprawczym jest właśnie dźwięk przekaźnika.

Przekaźnik 12 V potrzebuje określonego prądu cewki, aby mocno przyciągnąć zwornik magnetyczny. W uproszczeniu: I = U / R.

Gdy napięcie na cewce spada, spada też prąd. Siła magnetyczna maleje przy tym szybciej niż tylko proporcjonalnie do prądu.

Dlatego przekaźnik przy np. 8 lub 9 V może jeszcze reagować, ale przyciąga tylko bardzo miękko lub cicho. Może mieć to różne przyczyny:

• postarzały mały kondensator elektrolityczny w zasilaniu pomocniczym
• zapadające się napięcie zasilania
• tranzystor, który nie przełącza się już czysto
• transoptor ze zmniejszonym CTR
• rezystor, którego wartość wzrosła (stał się wysokoomowy)
• słabe punkty lutownicze
• lub sam przekaźnik

W tej płycie przekaźnik okazał się jednak ostatecznie tylko objawem.

Transoptor jako możliwa usterka związana ze starzeniem

Podejrzenie na chwilę padło na zamontowane transoptory serii EL101X-G, konkretnie na EL1018.

Transoptor składa się wewnętrznie z dwóch galwanicznie rozdzielonych części: diody LED podczerwieni po stronie wejściowej i fototranzystora po stronie wyjściowej.

Gdy przez LED płynie prąd, wytwarza ona światło. To światło pada na fototranzystor i powoduje jego przewodzenie. Obie strony pozostają galwanicznie odseparowane.

Typowym efektem starzenia jest to, że wewnętrzna LED z czasem wytwarza mniej światła. Obniża to tzw. CTR – Current Transfer Ratio: CTR = (I_C / I_F) × 100 %.

Transoptor może więc w prostym teście diodowym wyglądać całkowicie normalnie, a mimo to nie dostarczać już wystarczającego prądu wyjściowego. To ważny punkt dla praktyki naprawczej: zdany test diodowy nie oznacza automatycznie, że transoptor nadal osiąga swój pierwotny CTR.

Do rzetelnej weryfikacji transoptor powinien zostać wylutowany i przetestowany przy zdefiniowanym prądzie LED. Przykładowy układ testowy: +5 V przez 1,6 kΩ do anody LED w transoptorze, katoda do GND. Daje to około 2 do 2,5 mA przez LED. Po stronie wyjściowej mierzy się następnie prąd kolektora fototranzystora.

W tym konkretnym przypadku okazało się jednak, że transoptor nie był główną przyczyną.

Kluczowy sterownik: SSC3S900

Dalsze badanie doprowadziło do SSC3S900, sterownika przełączającego typu LLC current-resonant off-line. Ten układ odpowiada za start rezonansowego głównego stopnia przetwornicy.

Szczególnie interesujące są trzy wyprowadzenia:

• VSEN – wykrywanie napięcia sieciowego / brown-in
• VCC – zasilanie sterownika
• ST – wejście wewnętrznego obwodu rozruchowego

Podstawowy przebieg w uproszczeniu wygląda tak: napięcie sieciowe / szyna wysokiego napięcia → pin ST → wewnętrzne źródło prądu rozruchowego → VCC → kondensator VCC → sterownik startuje → przetwornica LLC.

Sterownik potrzebuje wystarczająco wysokiego napięcia VCC, zanim rozpocznie pracę.

Decydujący pomiar: VCC = 0 V

Na SSC3S900 stwierdzono: VCC względem GND pozostawało przy próbie włączenia na poziomie 0 V. Był to bardzo istotny wynik pomiaru.

Najpierw, bez napięcia, sprawdzono, czy między VCC a GND występuje zwarcie. Multimetr chwilowo pokazywał bardzo niską rezystancję. Po kilku sekundach wartość jednak wyraźnie wzrosła.

To typowe zachowanie kondensatora: przy przyłożeniu multimetru kondensator jest rozładowany i chwilowo zachowuje się jak niska impedancja. Podczas ładowania napięciem testowym multimetru wskazywana rezystancja rośnie. Trwałe zwarcie na VCC można było zatem wykluczyć.

Pozostało więc decydujące pytanie: dlaczego kondensator VCC nie jest ładowany?

VSEN początkowo podejrzany

Na pinie VSEN zmierzono około 1,27 V. Ponieważ ta wartość jest bliska progowi startu, początkowo podejrzewano, że to wykrywanie napięcia sieciowego nie zwalnia sterownika.

Dlatego dokładniej zbadano łańcuch rezystorów VSEN. Górna strona składała się między innymi z dwóch wysokoomowych rezystorów o wartości około:

• 4,7 MΩ
• 4,7 MΩ

Po dolnej stronie w kierunku GND znaleziono:

• 110 kΩ
• 4,7 kΩ

Otrzymujemy więc klasyczny wysokoomowy dzielnik napięcia. Całkowita rezystancja dolna wynosi: 110 kΩ + 4,7 kΩ = 114,7 kΩ.

Na górnym końcu dzielnika zmierzono około 105,7 V. Podstawiając te wartości do wzoru dzielnika napięcia: U_VSEN = 105,7 V × (114,7 kΩ / (9,4 MΩ + 114,7 kΩ)) ≈ 1,27 V.

Dokładnie taką wartość rzeczywiście zmierzono. Było więc jasne: dzielnik VSEN działa rachunkowo dokładnie tak, jak przewidują rzeczywiście zmierzone rezystory. Usterka najprawdopodobniej nie leżała więc w tym obszarze.

Trop prowadzi do pinu ST

Tym samym w centrum uwagi znalazła się ścieżka rozruchu przy pinie ST. Ten pin zasila wewnętrzny obwód rozruchowy sterownika.

Jeśli ta ścieżka jest przerwana, dzieje się co następuje: wysokie napięcie obecne → przerwa → pin ST → brak prądu rozruchowego → VCC = 0 V → SSC3S900 nie startuje → stopień LLC pozostaje wyłączony.

I dokładnie tutaj ostatecznie leżała usterka.

Rzeczywista usterka: pęknięte rezystory „152”

Pod lupą widoczne było uszkodzenie kilku ekstremalnie małych rezystorów SMD. Na wszystkich widniało oznaczenie: 152.

Kod SMD oznacza: 15 × 10² = 1500 Ω, czyli 1,5 kΩ. Rezystory miały obudowę 0402.

Gołym okiem wyglądały początkowo dość niepozornie. Dopiero pod lupą widoczne były pęknięcia, a właściwie rozłupane obudowy.

To wyjaśniało też wcześniej częściowo zupełnie nierealne pomiary rezystancji rzędu megaomów: właściwa niskoomowa ścieżka rozruchu była przerwana, przez co multimetr mógł mierzyć jedynie przez ścieżki poboczne obwodu.

Tym samym znaleziono przyczynę usterki.

Dlaczego kilka rezystorów w szeregu?

W obszarze wysokiego napięcia często stosuje się kilka rezystorów połączonych szeregowo. Ma to kilka zalet:

• lepszy rozkład obciążenia napięciowego
• mniejsze obciążenie pojedynczego elementu
• lepsza odporność impulsowa
• mniejsze ryzyko elektromigracji
• mniejsza lokalna moc strat

Dlatego takiego łańcucha rezystorów nie powinno się po prostu zastępować pojedynczym rezystorem o tej samej wartości sumarycznej. Rozmieszczenie przestrzenne jest częścią projektu elektrycznego.

Wartość oryginalna czy lekko podwyższona?

Oryginalnie zamontowano kilka rezystorów 1,5 kΩ. Przy trzech rezystorach daje to: 3 × 1,5 kΩ = 4,5 kΩ.

Dla SSC3S900 dla zewnętrznego rezystora rozruchowego zalecany jest zakres powyżej tej wartości. Stąd pomysł, aby zamiast oryginalnych 1,5 kΩ zastosować na przykład 3 × 2,2 kΩ. Daje to: 3 × 2,2 kΩ = 6,6 kΩ.

Jest to bliżej zalecanego zakresu i jednocześnie zmniejsza obciążenie prądowe poszczególnych rezystorów.

Obowiązuje jednak: kto chce naprawiać jak najbardziej zgodnie z oryginałem, powinien ponownie zastosować oryginalną wartość 1,5 kΩ. Zmiana na 2,2 kΩ jest już świadomą zmianą projektową i powinna być wprowadzana tylko wtedy, gdy dokładny obwód i funkcja tych rezystorów zostały bez wątpliwości zrozumiane.

Odpowiedni zamiennik

Ponieważ oryginalne rezystory mają jedynie obudowę 0402, nie należy stosować dowolnego rezystora standardowego. Szczególnie istotne są:

• zwiększona obciążalność
• dobra odporność impulsowa/przepięciowa
• wysokiej jakości wykonanie grubowarstwowe

Jako solidny wariant świadomej zmiany na 2,2 kΩ nadaje się na przykład rezystor high-power 0402 z serii Vishay CRCW-HP.

Ważniejsze niż konkretny producent są jednak: prawidłowa obudowa, prawidłowa wartość rezystancji, wystarczająca moc strat, odporność impulsowa/przepięciowa oraz możliwie dobra odporność temperaturowa.

Co czyni tę usterkę szczególnie interesującą

Ta usterka bardzo dobrze pokazuje, dlaczego naprawa zasilaczy impulsowych rzadko kończy się na jednym oczywistym pomiarze.

Pierwotnym objawem było: przekaźnik nie przełącza się prawidłowo. Pierwsze podejrzenie mogłoby więc brzmieć: przekaźnik uszkodzony.

W rzeczywistości łańcuch usterki prowadził jednak przez: przekaźnik nie przełącza się → zasilanie główne nie startuje → sterownik nie otrzymuje VCC → kondensator VCC nie jest ładowany → zbadanie ścieżki rozruchu → przerwany dopływ do ST → pęknięte rezystory 0402.

Przekaźnik był więc jedynie widocznym, a właściwie słyszalnym, końcem znacznie głębiej leżącej przyczyny.

Podsumowanie

W przypadku LG EAY65689424 diagnostyka doprowadziła od brakującego głównego zasilania 12/22 V, przez przekaźnik i transoptory, ostatecznie do pierwotnego obwodu rozruchowego.

Kluczowe wnioski były następujące:

• ciche lub brakujące kliknięcie przekaźnika jest często jedynie objawem
• transoptory mogą się starzeć, ale należy oceniać je po CTR, nie tylko za pomocą testu diodowego
• chwilowo niska rezystancja na VCC może wynikać po prostu z kondensatora VCC
• VSEN można bardzo dobrze zweryfikować na podstawie rzeczywiście zmierzonych wartości dzielnika
• jeśli VCC pozostaje na 0 V mimo braku zwarcia, należy zbadać ścieżkę rozruchu
• ekstremalnie małe rezystory SMD mogą być mechanicznie pęknięte, mimo że z zewnątrz wyglądają niemal normalnie
• dobra lupa lub mikroskop należą praktycznie do podstawowego wyposażenia przy nowoczesnej naprawie zasilaczy impulsowych

W tym przypadku rzeczywista przyczyna okazała się ostatecznie zaskakująco niespektakularna: kilka pękniętych rezystorów SMD 0402 w ścieżce rozruchu uniemożliwiało zbudowanie zasilania przez SSC3S900. Mały defekt elementu o dużym skutku.

Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa

Opisane pomiary są częściowo wykonywane po stronie pierwotnej zasilacza impulsowego podłączonego do sieci. Nawet po odłączeniu od sieci na kondensatorach może tam nadal występować napięcie rzędu kilkuset woltów. Pomiary po stronie pierwotnej powinny być wykonywane wyłącznie z odpowiednim sprzętem pomiarowym i przy odpowiednim doświadczeniu. Nie wolno mylić masy pierwotnej (Primary-GND) z masą wtórną / płyty głównej (Mainboard-GND).