Продолжаем рассказывать о микросхемах контроллеров, управляющих лампами CCFL в блоке задней подсветки LCD-мониторов. Сегодня в поле нашего зрения попала микросхема FAN7314, которая получила достаточно широкое применение в инверторах задней подсветки.
Микросхема FAN7314 является полнофункциональным контроллером, предназначенным для управления преобразователем (инвертором), который построен по схеме последовательного резонансного контура, управление напряжением на лампах обеспечивается методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при этом частота генерации задается внешними элементами, и может находиться в диапазоне от 30 кГц до 250 кГц, в зависимости от характеристик ламп CCFL и параметров импульсного трансформатора.
К основным особенностям микросхемы можно отнести следующие ее возможности:
дает возможность построения одно ступенчатого преобразователя с высоким КПД;
имеет широкий диапазон питающих на пряжений (от 6В до 25.5В);
позволяет обойтись минимальным количеством внешних элементов для построения полноценного инвертора;
имеет встроенный прецизионный формирователь опорных напряжений с точностью до 2%;
поддерживает полумостовую топологию ZVS (переключение при нулевомнапряжении);
обеспечивает функцию «мягкого старта» (Soft-Start);
поддерживает ШИМ-управление на фиксированной частоте;
поддерживает регулировку яркости аналоговым методом или импульсным методом Burst-Dimming;
позволяет программировать частоту генерации во время процесса «поджига» памп;
обеспечивает защиту от обрыва ламп;
обеспечивает регулировку при обрыве ламп;
обеспечивает термическую защиту.
Микросхема FAN7314 выпускается в 20-контактном корпусе типа SOIC (рис.1). На рис.2 представлена ее внутренняя блок-схема. Назначение контактов FAN7314 приводится в табл.1. Мы не будем детально и подробно описывать работу микросхемы, т.к. объем информации, представленной в табл.1, мы считаем, достаточным для общего понимания основ функционирования контроллера. А для всех интересующихся деталями и подробностями, можно рекомендовать обращение к первоисточнику – Data Sheet’y на микросхему.
Таблица 1. Описание контактов контроллера FAN7314
№ | Познач. | Функция | |
1 | OLP | Вход защиты от обрыва ламп (Open Lamp Protection). Микросхема блокируется, если напряжение на этом контакте достигает значения 2.5В. | |
2 | OLR | Вход регулировки при обрыве ламп (Open Lamp Regulation). Функция регулировки представляет собой промежуточное состояние перед тем, как сработает защита от обрыва ламп. Если напряжение на этом контакте становится выше 2.0 В, микросхема начинает осуществлять регулировку напряжения на лампах с целью его ограничения. А в это время, конденсатор подключенный к контакту OLP начинает заряжаться внутренним источником тока 1.4 мкА. Когда напряжение на этом конденсаторе достигнет 2.5В, микросхема заблокируется. | |
3 | ENA | Вход разрешения работы микросхемы. Подача на этот контакт напряжения более 2 В приводит к запуску микросхемы. Если же напряжение контакта становится мене 0.7 В, то микросхема выключается, и работа инвертора прекращается. |
|
4 | SS | Мягкий старт (Soft Start). Этот контакт должен быть подключен к «земле» через конденсатор. Емкость этого конденсатора определяет длительность периода мягкого старта, в течение которого длительность выходных импульсов микросхемы плавно нарастает (что позволяет обеспечить плавное нарастание и напряжения на лампах). Внешний конденсатор мягкого старта заряжается внутренним источником тока 6 мкА Мягкий старт длится до тех пор. пока напряжение на данном контакте не достигнет величины 2.65 В. |
|
5 | GND | Общий («земля»). |
|
6 | REF | Выход опорного напряжения. Контакт является выходом внутреннего прецизионного источника опорного напряжения. На контакте после запуска микросхемы устанавливается напряжение 2.5 В. |
|
7 | ADIM | Вход аналоговой регулировки яркости ламп. На этот контакт должно подаваться напряжение постоянного тока, величина которого определяет яркость ламп. |
|
8 | BDIM | Вход импульсной регулировки яркости Burst Dimming. На это контакт подается аналоговое напряжение, которое будет изменять длительность прерывающихся «пачек» высокочастотных импульсов на выходах микросхемы, что, в итоге, будет определять яркость ламп. |
|
9 | ЕА IN | Вход сигнала обратной связи. На этот контакт подается напряжение, снимаемое с резистора обратной связи, который измеряет величину тока ламп. Изменение напряжения на этом входе приводит к обратно-пропорциональному изменению длительности выходных импульсов микросхемы, а, соответственно, н к обратно-пропорциональному изменению яркости ламп. Контакт является входом внутреннего усилителя ошибки. |
|
10 | ЕА OUT | Выход внутреннего усилителя ошибки. На этом контакте формируется напряжение, пропорциональное входному сигналу обратной связи на контакте ЕА_ГМ. Однако этот вывод редко используется в практических схемах. Вывод чаще всего используется для задания частотной характеристики обратной связи (между выводом и «землей» включается конденсатор). Контакт, в принципе, может быть использован н для других различных целей (блокировок, дополнительных регулировок яркости, и т.п.). |
|
11 | BCT | Контакт к которому подключается частотозадающий конденсатор блока импульсной регулировки яркости Burst Dimming. Емкость конденсатора определяет длительность периода импульсной регулировки яркости- т.е. задает период следования «пачек высокочастотных импульсов» на выходах микросхемы. На контакте BCT формируется пилообразное напряжение низкой частоты (несколько сотен Гц). Для устранения видимых мерцаний задней подсветки на данном контакте необходимо задавать частоту не ниже 120 Гц. Заряд конденсатора, подключенного к контакту ВСТ, осуществляется внутренним источником тока, который программируется резистором, подключенным к контакту RT. Таким образом, частота импульсов Burst Dimming настраивается подбором емкости на контакте ВСТ и подбором резистора на контакте RT |
|
12 | RT | Контакт для подключения частотозадающего резистора внутреннего генератора. Резистор, подключенный к этому контакту, определяет частоту сразу двух генераторов: основного генератора и генератора Burst Dimming. |
|
13 | СТ | Контакт для подключения частотозадающего конденсатора основного генератора. На данном контакте формируется пилообразное напряжение частотой несколько десятков кГц. |
|
14 | OUTD | Выходы, на которых формируются высокочастотные импульсы, управляющие внешними полевыми транзисторами. OUTC и OUTD образуют пару, предназначенную для управления одним полумостом. Внутренний выходной каскад микросхем построен таким образом, что выходы OUTA, OUTB, OUTC и OUTD никогда не включаются одновременно. | |
15 | OUTC | Выходы, на которых формируются высокочастотные импульсы, управляющие внешними полевыми транзисторами. OUTC и OUTD образуют пару, предназначенную для управления одним полумостом. Внутренний выходной каскад микросхем построентаким образом, что выходы OUTA, OUTB, OUTC и OUTD никогда не включаются одновременно.
| |
16 | PGND | Силовая «земля» (общий для цепи питания). | |
17 | VIN | Вход питающего напряжения. Микросхема включается, если напряжение на этом контакте достигает величины 5В. | |
18 | OUTA | Выходы, на которых формируются высокочастотные импульсы, управляющие внешними полевыми транзисторами. OUTA и OUTB образуют пару, предназначенную для управления вторым полумостом. Внутренний выходной каскад микросхем построен таким образом, что выходы OUTA, OUTB. OUTC и OUTD никогда не включаются одновременно. | |
19 | OUTB | Выходы, на которых формируются высокочастотные импульсы, управляющиевнешними полевыми транзисторами.OUTAиOUTBобразуют пару, предназначеннуюдля управления вторым полумостом. Внутренний выходной каскад микросхемпостроен таким образом, что выходы OUTA, OUTB, OUTC и OUTD никогда не включаются одновременно.
| |
20 | RT1 | Контакт для подключения внешнего резистора, задающего частоту генерации ламп во время «поджига». Резистор, подключенный к этому контакту включается параллельно резистору на контакте RT только лишь на время поджига. Это приводит к снижению эквивалентного сопротивления, и, к следствие, к увеличению частоты на лампах. Через некоторое время после запуска микросхемы, внутренний транзистор закрывается, и изолирует резистор RT1 от «земли», в результате чего, далее частоту ламп определяет только лишь резистор RT. Таким образом, эквивалентное сопротивление увеличивается, что приводит к снижению частоты на лампах. | |
Мы также не станем приводить схему типового включения микросхемы – все это также можно с успехом найти в описании микросхемы. В качестве же примера, иллюстрируюшего практическое применение FAN7314, мы предлагаем обратиться к следующей публикации данного номера журнала, в которой представлена принципиальная схема платы инвертора монитора Samsung SyncMaster 943N.
Сейчас же, мы переходим к обсуждению вопросов диагностики контроллера FAN7314. Хотя отказ микросхемы и нельзя считать распространенной проблемой инверторов, иногда, все-таки, возникает необходимость убедиться в ее исправ ности. Предлагаемая ниже методика является очень простой, и не требует выпаивания микросхемы. Методика будет интересна всем специалистам, предпочитающим «семь раз отмерить и один раз отрезать», а также будет единственно-возможным вариантом получения информации при отсутствии «доноров» и запасных микросхем.
Диагностика FAN7314
Для диагностики микросхемы нам понадобится следующее оборудование:
– лабораторный источник питания постоянного тока;
– вольтметр;
– осциллограф (можно, конечно, обойтись и без него – общую работоспособность микросхемы можно будет оценить и по показаниям тестера, но мы считаем это непрофессиональным подходом).
Проверка контроллера FAN7314 осуществляется так же, как и большинства других ШИМ-контроллеров. Основная идея диагностики заключается в том, что бы подать на соответствующий контакт микросхемы питающее напряжение, приводящее к ее запуску. После этого проводится проверка работы источников опорных напряжении, генераторов тактовой частоты, выходных ключей и т.п. И именно поэтому так важно знать внутреннюю архитектуру контроллера и назначение его контактов.
Подобную диагностику очень удобно проводить при условии, что проверяемая микросхема не выпаивается, т.е. проверка проводится непосредственно в схеме. При этом все необходимые внешние элементы (конденсаторы и резисторы) присутствуют и имеют соответствующие номиналы. Вероятность того, что микросхема не будет работать из-за неисправности внешних элементов, конечно же, существует, но статистика отказов электроники такова, что данная вероятность ничтожна, и ею можно спокойно пренебречь (но «держать в уме» возможность отказа внешних элементов, оггытный специалист, все-таки, должен).
Итак, приступаем к пошаговой диагностике FAN7314.
Шаг 1
От лабораторного источника питания подаем напряжение величиной +12В на КОНТ.17 (VIN). При этом ничего значительного не происходит, так как подачи только лишь питающего напряжения не достаточно для нормального запуска контроллера. В этот момент времени можно оценить величину потребляемого микросхемой тока. Величина входного тока не должна быть сколько-нибудь значимой (в описании микросхемы указано значение стартового тока не более 180 мкА). Большое значение входного тока на этом этапе диагностики однозначно будет указывать на неисправность микросхемы, и это, естественно, будет сопровождаться достаточно значительным разогревом корпуса микросхемы. Также можно отметить, что выходы микросхемы устанавливаются в неактивное состояние, которому соответствует следующая комбинация уровней:
на конт.19 (OUTB) – 0В;
на конт.18 (OUTА) – напряжение, равное VIN (т.е. +12В);
на конт.14 (OUTD) – 0В;
на конт.15 (OUTC) – напряжение, равное VIN (т.е. +12В);
Шаг 2
От второго лабораторного источника подаем напряжение величиной около +5В на конт.З (ЕХА). Именно в этот момент времени микросхема и должна будет нормально запуститься. Штатный запуск контроллера FAN7314 можно определить по следующим признакам:
на конт.6 (REF) появляется опорное напряжение постоянного тока величиной 2.5В;
на конт.13 (СТ) появляется высокочастотное пилообразное напряжение, амплитудой около 2 В (при проверке тестером на этом контакте измеряется напряжение около 1.25 В, т.е. действующее значение пилообразного напряжение равно именно 1.25 В).
на конт.12 (RT) устанавливается постоянное напряжение около 1.25В;
на конт.4 (SS) устанавливается постоянное напряжение, величиной около 2.65В;
на конт.1 (OLP) напряжение начинает плавно нарастать, и в итоге достигает величины 3.6В;
на конт.1’1 (ВСТ) появляется низкочастотное пилообразное напряжение, амплитудой примерно 2В (действующее значение, измеряемое тестером, равно примерно 1.25 В);
на конт.10 (EAOUT) устанавливается постоянное напряжение, величиной около 2.36В которое удерживается на этом уровне в течение всего времени, пока активен сигнал ENA;
на выходных контактах (OUTA, OUTB, OUTC, OUTD) в момент активизации сигнала ENA появляются импульсы, которые достаточно скоро пропадают (пропадание импульсов – это нормальная реакция контроллера на отсутствие тока ламп).