Микросхемы для лед подсветки

Гостей: 8

Пользователей: 0

Всего пользователей: 6,001
Новый пользователь: vlaxrom

Печать
28 Jun 2015
Nikky
Электроника
360822 Прочтений
28 Комментариев

Драйвер светодиодной подсветки

(замена ламп CCFL на светодиоды)

LED DRIVER , о котором сегодня пойдет речь, представляет собой модуль с минимальным набором электронных компонентов, размещенных на небольшой печатной плате размером 65mm x 20mm . Основное предназначение – для подсветки LCD панелей мониторов , вообще применить можно где угодно, все зависит от воображения. Компактные размеры модуля позволяют свободно расположить его внутри монитора и закрепить в удобном месте, для этого предусмотрено небольшое отверстие, расположенное с боку платы, либо он легко крепиться с помощью двухстороннего скотча. В приобретенный нами комплект светодиодного драйвера, входит две линейки со светодиодами длиной 533mm — 96 светодиодов на каждой и один проводной шлейф для подключения питания и управления модулем. Следует отметить, что в комплектность могут не входить светодиодные линейки, а также длина линеек может быть больше (или меньше) указанной нами, наличие и длину линеек уточняйте у продавца. Несомненно, поскольку мы говорим об основном предназначении, длина приобретаемых линеек будет зависеть от диагонали монитора. И маленький совет: длину лучше подбирать не впритык, а с небольшим запасом. На самой плате, кроме обозначения CA-155 REV:01 , более нет никаких маркировок принадлежности к той или иной модели подобных устройств. Производитель – Китай.

Модуль CA-155 REV:01

Посмотрим, что находиться на плате. На плате модуля установлено два разъема, на которые подается питание для светодиодов, микросхема драйвера подсветки DF6113 (8-pin SOP-8L) , N-канальный MOSFET транзистор, один электролитический конденсатор, индуктивность, семь резисторов, четыре керамических конденсатора и один диод шоттки SS210 . Все элементы, установленные на плате, в SMD корпусах, за исключением электролитического конденсатора. Разъем для подключения питания и управления драйвером имеет шесть выводов: VIN – напряжение питания 10v – 24v (2 контакта), ENA (Enable) – включение/выключение драйвера, DIM (Dimming voltage) – регулировка яркости, GND (2 контакта). Сразу хотим сказать, что максимальное напряжение в 30 вольт, указанное с обратной стороны платы – крайне нежелательно, «потолок» верхнего напряжения для DF6113 по даташиту 24 вольта! Будем считать это не преднамеренно указанной цифрой, а просто опечаткой. Желающие могут пройти по этой ссылке и скачать datasheet на DF6113 для более подробного ознакомления.

Перечислим некоторые характеристики микросхемы, указанные в документации: входное напряжение в диапазоне от 5 до 24 вольт, плавный старт, регулировка яркости от 10% до 100%, защита от короткого замыкания и перенапряжения, контроль тока светодиодной линейки. Микросхема поддерживает три режима управления яркостью – раздельный, одним сигналом, и смешанное управление. На данном модуле реализовано инвертированное аналоговое управление яркостью, при котором максимальная яркость светодиодов достигается при нулевом значении напряжения на выводе DIM разъема. Уменьшение яркости до 10% происходит при увеличении уровня напряжения на том же контактном выводе (DIM) до трех вольт. Что это значит? Чтобы было понятней, объясним простым языком – это значит что бегунок на экране монитора, который показывает регулировку яркости, будет работать в обратную сторону, т. е. при положении регулировки яркости в 100% экран будет затемнен и наоборот. Такой вариант нас совсем не устраивает, поэтому сразу делаем доработку. После небольшого и несложного внесения изменений в схему, получаем прямое управление яркостью, а также увеличиваем диапазон регулировки. Для доработки мы использовали один диод 1N4148, оставив без изменений номиналы токозадающих резисторов R4 и R7. Подключаем драйвер к монитору и проверяем результат изменений – теперь яркость увеличивается в сторону 100%, и при этом заметно увеличился диапазон яркости. Добавив еще несколько элементов, можно более улучшить управление светодиодами, получив в результате большую линейность и ширину диапазона регулировки. Микросхема вполне работает с ШИМ регулировкой яркости. Ниже представлена схематичная картина драйвера, воспроизведенная нами с данного модуля, с точным указанием номиналов сопротивлений, а также вариант доработки, на котором мы остановились.

Схема модуля LED подсветки CA-155 REV:01

Вариант доработки

Вкратце о светодиодной линейке. Как мы уже говорили выше, длина линеек подбирается с учетом диагонали монитора, наша линейка, имеющая длину 533mm, получается слишком длинной, с запасом, и поскольку мы устанавливали подсветку в 17 дюймовый монитор BenQ , то укоротили ее до 66 светодиодов (360mm) . Линейка легко разрезается под нужный размер, чтобы понять, как правильно ее отрезать, достаточно взглянуть на изображение ниже, на котором схематично показаны дорожки и расположение светодиодов на линейке. Все светодиоды образуют параллельно – последовательную цепь соединения, группы, состоящие из трех последовательно соединенных светодиодов, подключаются параллельно к шинам плюс и минус. С обратной стороны линейки есть маркировка – JH-LED96-533MM-3528-12A , из которой становится понятной длина, количество и тип светодиодов установленных на ней. Ширина линейки составляет 3,8mm , расстояние между светодиодами – 2mm . Тип светодиода достаточно популярный – SMD3528 , с размерами 3.5 х 2.8 х 1.8 mm (L x W x H), со всеми параметрами светодиода можно ознакомиться, открыв документацию.

Линия отреза, при укорачивании светодиодной линейки

Светодиодная линейка JH-LED96-533MM-3528-12A

Ну и перед тем как установить светодиоды в монитор, еще раз измерим напряжение и ток на плате драйвера и укороченных под нашу диагональ светодиодных линейках. Напряжение питания на модуль, поступающее с монитора = 14.8v , напряжение на светодиоды = 9.2v , ток светодиодной линейки при максимальной яркости = 460mA . Светодиодная линейка при этом не «кипит» и сильно не греется, на ощупь теплая. Можно убирать старые лампы CCFL и устанавливать светодиодные линейки. Возможно, в следующей статье мы покажем весь процесс замены, с фотографиями, и расскажем, как сделать, чтобы яркое свечение светодиодов не было заметным сквозь матрицу, в местах их крепления.

Источник

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