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显示器的总线保护和X射线保护电路

显示器的总线保护和X射线保护电路

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  一.总线保护

  总线保护是伴随着I2C总线的应用而产生的一种新的保护电路,是I2C总线系统本身自有的一个功能。它检测的范围是整个总线系统,包括CPU、存储器和总线所能延伸到的所有IC及其附属电路。总线进入保护状态主要有以下几种情况:(1)存储器损坏或者其内部数据丢失、紊乱,使CPU在开机后不能读出或者不能正确地读出数据去控制相关电路进行工作。系统输出端口、系统内IC供电电源开路也会造成总线保护。(2)总线系统的SDA(数据线)或SCL(时钟线)在某处断路或对地漏电,使总线系统的联系中断或异常。(3)总线系统的受控IC损坏。(4)显示器的CPU设有与计算机通信的SDA、SCL线路的,若该线路出问题,也会出现总线保护的现象。(5)CPU自身故障。总线保护后,一般具有以下特征:开机后显示器无反应、无高压、无显示,电源指示灯正常(因机型而异,有的则表现为闪烁),各操作键失常。此时测量总线的SDA或SCL电压,一般比正常时低而且大多伴有抖动,还会出瑰开机时能听到消磁继电器的吸合声,但一直昕不到释放声的现象。

  本文以采用TDA4856为行场扫描信号处理/二次电源控制处理芯片的显示器为例说明总线保护的原理,有关电路见下图。

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  总线保护基于CPU在开机后要根据总线检测到的情况来控制整机的工作状态。开机后,主电源开始工作,输出各路电压,TDA4856也得电工作(10脚是供电端)。TDA4856的工作电压范围是9.2V~16V,当供电高于9.2V时,IC进入工作状态。但是此时TDA4856还需要接受I2C总线送来的关于行场振荡有关数据来“指令”IC的有关电路工作在何种“数据”下。收到数据后,30脚(软启动控制端)开始工作,通过30脚外部的软启动电容的充电过程来控制IC关键输出引脚的输出状态。随着开机后软启动的进行,30脚电压的不断升高,IC的关键输出呈“渐进式”进入工作状态。当30脚电压上升到1.0V时,允许场激励信号(12、13脚)输出。当上升到1.8V时,行激励信号(8脚)的输出占空比开始增大。当上升到3.2V时,行激励占空比达到100%,而二次电源驱动脉冲(6脚)的低电平时间开始增大。当升高到4.0V时,二次电源驱动脉冲的占空比达到100%。当上升到4.6V时,16脚输出正常的使视频箝位脉冲/场消隐信号,各关键引脚的输出都达到正常值。在30脚达到4.6V以前,16脚一直输出连续的消隐脉冲,使视频处理IC因没有箝位脉冲而关闭R、G、B信号输出,屏幕不发光;或者该连续的场消隐信号经消隐电路去控制G1,使G1变为最负,光栅亮度处于关闭状态。整机进入正常工作状态后,30脚的电压稳定在5V左右。

  无论何种原因,若CPU收不到I2C总线数据,TDA4856的软启动端30脚内部电路将不予启动,出现二次电源不工作、行场激励无输出、光栅无亮度的现象。若在显示器的使用过程中出现上述问题,软启动电路也会自动复位,进入总线保护状态。

  进入总线保护状态后,行场扫描电路和二次电源都不工作,CPU不再接收任何键控指令。

  二.二次电源的X射线保护电路

  新型显示器的二次电源都设有X射线保护电路。实际维修中,二次电源问题很多,在大部分情况下,X射线保护电路是能够起到保护作用的,但因高压包、二次电源的输出端元件、稳压取样电路元件损坏引起的烧坏行输出管和二次电源开关管的情形时有发生,是什么原因使X射线保护电路“无动于衷”呢?认识这个问题,对于检修二次电源是有重要意义的。这里以明基78G显示器为例加以说明二次电源过压保护电路的工作过程,有关原理见图2。

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从图中可以看出,X射线保护电路的取样电压来自稳压控制电路的源头——高压包T301的3—4绕组。当某种原因使二次电源输出电压过高时,经R331限流、D314整流、C325滤波后的电压升高,此电压经电阻R218、R217等元件送到IC201(TDA4856)的2脚(XRAY)。若2脚电压超过6.39V,2脚内部的X射线保护电路动作,使其6脚停止输出二次电源激励脉冲,二次电源停止工作。同时,8脚(行激励输出端HDRV)、12、13脚(分别为正极性场锯齿波输出端和负极性场锯齿波输出端)的输出,行场扫描和输出电路停止工作,还使得17脚(行频失锁保护输出端HUNLOCK)、16脚(视频钳位脉冲/场消隐输出端CLBL)都变为高电平,分别使G1电压变为负压最负和视频钳位脉冲消失,从而实现黑屏。通过以上电路的动作,达到了X射线保护的目的。

  X射线保护后,由于行输出电路停止工作,所以G1电压实际上并不会保持在负压最负的状态,而是变为0V。IC201的2脚电压也不是保持在6.39V以上,而是下跌为0.2V左右。

  为什么断开二次电源输出端,接假负载检修二次电源会引起二次电源的输出失控,而且X射线保护电路没起到应有的作用?在彩电维修中,我们经常断开行负载来判断故障出在主电源还是行电路。但在大部分显示器中,是不能用这个方法的。这里仍以图2为例说明。该机二次电源的稳压控制电路是通过高压包T301的取样绕组(3-4绕组)和R331。D314、C325、R205、R206、VR201等稳压取样一系列元件组成的。当某种原因引起二次电压降低后,通过R331限流、D314、C325整流滤波和稳压取样电阻R205、VR201、R206取样后的电压降低,这样送到IC201的5脚的误差取样电压也就低于2.5V,经IC201内部的误差放大器比较放大后获得的电压再与4脚输入的锯齿波电压相比较,通过内部的控制电路使得IC201的6脚输出的激励脉冲的低电平时间延长,进而通过倒相和推挽放大使得二次电源开关管Q312的导通时间延长,B+输出电压升高。当我们断开二次电源的输出端时(例如切断高压包的B+输入端2脚铜箔或焊开行输出管的c极),会使得行输出级电路停止工作,高压包T301的二次电源稳压取样绕组输出电压会变为0V,IC201的5脚电压也就会变为0V,因而通过IC201内部电路会使得二次电源的PWM输出最大,二次电源的输出会变得很高,一般会达到200V以上。笔者曾经遇到过二次电源输出高达280V的情况,就是在断开高压包B+输入端时出现的。在这种情况下,极有可能烧毁二次电源开关管。所以,无论从实际意义上讲,还是从元件的安全角度讲,断开行输出级的供电是没有意义的,也是很危险的。从以上分析还可以看出,图中的二次电源储能电感L301、输出端元件如D318、C323、高压包的二次电源稳压取样绕组和取样电路元件有问题时,也会造成二次电源输出过高。

  那么,断开行输出级供电之后二次电源的输出如此之高,X射线保护电路为什么没有动作呢?很明显,这是因为X射线保护的取样电压也是来自二次电源稳压取样电压的缘故。行输出级停止工作后,D314的负极电压为0V,IC201的X射线保护输入检测端2脚电压也会变为0V,无论二次电源的输出多高,2脚电压都不会升高,更不会达到X射线的保护阈值6.39V,因此,在这种情况下,X射线保护电路是不会动作的。

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  目前相当部分的显示器采用了与上述相同或相近的电路设计,但也有一部分显示器不是。也就是说,有一部分显示器在断开行输出级供电后,二次电源的输出不会升高,例如方正S569E显示器(见上图)。这是因为,当断开行管c极以后,虽然行输出级停止工作,IC302(TDA4858)的5脚失去了取样电压,但由于此时因ZD311的负极电压为0V使得Q310导通,进而Q312导通,把IC302的3脚(BOP端)电压钳位于低电平(约为0.7V),抑制了在5脚变为0V之后3脚出现的高电平,因此,3脚的低电平通过TDA4858内部电路控制了6脚输出的B+激励脉冲的低电平时间为最短,使得二次电源开关管Q913截止,二次电源不工作,此时B+电压约等于主电源输出的二次电源供电电压。

  显示器进入X射线保护状态的重要特征是:开机后有高压产生,但随即高压消失,而电源指示灯一直正常(一般为绿色)。若在开机时一直检测X射线保护输入端的电压,会发现该脚电压在开枧瞬间大幅升高超过保护阀值后,又立即降低为为接近0V的现象。这是X射线保护的最明显的故障特征和最直观有效的判断方法。




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