Управление матрицей LCD: varyag_nord — LiveJournal
Матрица имеет структуру похожую на сетку или матрицу..
Вертикально идут шины данных либо еще их называют столбцы. Они представляют из себя прозрачные проводники (прозрачные электроды). Они подключены сверху к столбцовому драйверу (дешифратору). По вертикальным шинам данных передается напряжение для открывания пикселя (тоесть яркость).
Горизонтальные линии — это строки (выборочные шины) в местах пересечения с вертикальными шинами данных они изолированы от них. Управляет этими шинами строчный дешифратор. Второе название счетчик-адресатор, либо просто драйвер горизонтальных шин. Горизонтальный драйвер подает импульс на ту строку в которую надо записать яркость.
Формирование изображения
Каждое перекрестие это один субпиксель. Запись яркости для матрицы FullHD можно представить как работу цикла. Сперва для 1920*3 транзисторов субпикселей вертикальным драйвером формируютсянапряжения, а затем проходит первый импульс от горизонтального драйвера и происходит запись этих напряжений в каждый субпиксель (напряжением заряжаются 1980*3 конденсаторов) «выполняется первая итерация цикла» и так опереация формирования напряжений и «записи» значений этих напряжений идет по циклу 1080 раз. Таким образом формируется полный кадр. Конденсаторы запоминают заряд пока не прорисуется вся матрица и не начнется новый кадр.
Строчные драйвера.
Строчные драйвера чаще располагаются на «ушках», либо располагаются прямо на стекле. И прикладывают напряжение на затворы транзисторов.
Сигналы драйвера:
1. STVI — импульс с частотой следования кадров или с частотой смены полей. Например у матрицы с частотой 100Гц это 100 полей в секунду.
2. STVO — выход сигнала для перехода на следующий драйвер.
3. CPV — сигнал строчной синхронизации. Идет на все боковые драйвера параллельно.
4. OE — Идет на все боковые драйвера параллельно.
5. VGH (Voltage Gate Hight)(Von) — Напряжение высокого уровня для открытия транзисторов. (18В — 28В)
6. VGL (Voltage Gate Low)(Voff) — Напряжение низкого уровня для закрытия транзисторов. (обычно -6, но бывает -8В или -9В) Если напряжение меньше -4, -3, или выше, то надо смотреть T-CON который формирует эти напряжения.
7. Vdd — Напряжение питания драйвера 3,3В
На ушах драйверов имеются пятачки — контрольные точки.
Столбцовые драйвера.
Они находятся в шлейфах от стекла к планке, либо к блоку T-CON.
Их количество зависит от конструкции самой матрицы. Каждый драйвер работает на определенную часть экрана.
Данные поступают на сдвиговой регистр, затем они сдвигаются и заполняют регистры (ячейки строки), далее данные постпают в ЦАП и затем в усиитель.
Отдельно стоит отметить работу ЦАП. Для свое работы ему необходимо опорное напряжение. Для формирования цветовой гаммы к нему подходит 14 напряжений (GAMMA, GMA1…GMA14). ЦАП выставляя на шину свои 8 бит смешивает эти напряжения и формирует необходимое для конкретной яркости напряжение. Встречается неисправность, ЦАПа, когда матрицу заливает одним цветом, например всё становится красным или зеленым. Эта неисправность может указывать на неправильную работу ЦАП.
На столбцовый драйвер приходят сигналы данных ODATA и EDATA они идут 24-битными и поступают на все столбцовые драйвера.
Для синхронизации есть импульсы:
SP — это стартовый импульс загрузки. Когда первый драйвер отработал SP поступает на второй драйвер.
CLK — частота с которой происходит запись в пиксель.
Синхроимпульсы, питание, ODATA, EDATA, GAMMA — все это формируется на модуле T-CON.
Автономный режим матрицы.
Этот режим нужен для проверки работоспособности матрицы и сокращения времени на диагностику. В автономном режиме матрица переходит в режим «самотестирования» показывает нам разноцветные поля, шахматное поле, серое поле, белое поле и.т.п.
Например если на экране после включения отображаются полосы, то подозрение может упасть как на матрицу, так и на Main Board и на T-CON.
Если в автономном режиме матрица нормально работает, то это говорит о том, что у нас нормально работают: матрица, драйвера, синхронизация, T-CON и в этом случае стоит искать неисправность например в Main Board.
Не все матрицы имеют автономный режим. Часто не бывает автономки у матриц samsunga.
Включение автономных режимов:
При включении автономных режимов во всех приведенных ниже случаях не забываем про подсветку она должна быть включена.
-У LG — Отключаем LVDS подаем питание на T-CON и матрица переходит в режим тестирования.
— Для включения автономного режима надо узнать какое напряжение идет на T-CON. Обычно это 12В, но бывает и 5В. Далее необходимо включить тестовый режим, для этого на T-CON обычно имеется контрольная точка, которая обычно обозначается (AGM, AGMODE, TEST). Эту контрольную точку можно попробовать замкнуть на корпус через резистор 1кОм, если режим не включился, то пробуем подать на эту точку 3,3 через 1кОм.
— Многие T-CON не имеют на борту кварцевого резонатора, потому для работы им всё же нужна шина LVDS, тогда мы её подключаем, питание в этом случае у нас идет через неё, а мы через резистор 1кОм проделываем описанную операцию с вышеуказанной контрольной точкой.
Неисправности драйверов.
1. С этими сигналами бывают самые серьезные неисправности. Эти сигналы и напряжения, а точнее проводники подводящие сигналы и напряжения к драйверам — обрываются. Обрываются они под стеклом матрицы. Они проходят под стеклом от столбцового драйвера к строчному. В этом случае необходимо продублировать оборвавшийся сигнал проводком, припаяв его на соответствующие пятаки. Также могут оюорваться проводники идущие от драйвера к драйверу от STI к STV. OE и CPV тоже могут отвалиться на пути к драйверу.
Модуль T-CON: varyag_nord — LiveJournal
Timing Controller — генерирует все импульсы на матрицу, формирует растр и развертки.
Основные функции:
1. Преобразует данные с шины LVDS (в современных телевизорах 2 шины LVDS). Модуль принимает данные с LVDS и преобразовывает данные в шину RSDS.
2. Формирует все импульсы и сигналы для драйверов матрицы для формирования растра.
3. DC-DC преобразователь напряжений, для питания драйверов, ЦАП. Он формирует 3,3В, 2,5В, 13ил15В (VDDA), VGL, VGH, напряжения GAMMA (14-15 напряжений или даже больше).
Разновидности:
1. На отдельной плате.
2. На горизонтальной планке
3. T-CON расположенный на Main-Board
Неисправности:
Ремонт модулей T-CON не всегда целесообразен. Так как бывают обрывы в межслойных дорожках.
1. Выход из строя DC-DC преобразователя. В более старших моделях можно поменять полевой транзистор и на этом, как правило ремонт заканчивается. В более современных T-CON эти транзисторы установлены в микроконтроллере контролируещем DC-DC преобразователей и формирует синхроимпульсы.
2. На каждом T-CON имеются предохранители. Бывает они из строя по причинам:
— Выход из строя DC-DC
— Выход из строя одной из микросхем и увод DC-DC в защиту. Если это встречается на телевизоров с планкой расположенной снизу, то стоит обратить внимание, на эту планку и проверить не была ли она залита водой, потому, что если её залили, то начинается коррозияи могут вылетать DC-DC.
— КЗ на одном из конденсаторов блокировочных на верхней планке. При КЗ на конденсаторе DC-DC уходит в защиту. Для проверки в конденсаторах ли дело, можно отключить Шлейфы идущие от T-CON на планку и подать питание на T-CON. В этом случае DC-DC должен завестись. И напряжения на контрольных точках T-CON если их небыло должны появиться. КЗ можно поискать и другим образом: отключить питание, найти контрольные точки и поискать КЗ на них, присоединив один щуп на общий провод, другим щупом прозвонить контрольные точки.
— Предохранитель может выйти из строя сам по себе, но это большая редкость.
3. Неисправности с гамма коррекцией. Встречается у телевизоров samsung и связана с микросхемой (<eath ufvvs) EC5575 (AS15) Эта микросхема является усилителем, на нее приходят слабенькие сигналы, а выходят усиленные. Внутри у неё стоят транзисторы. На вход поступают множество различных напряжений и такое же множество напряжений имеется на выходе. На выходе входные могут быть выше выходных на 100-200мВ. По этой микросхеме бывают следующие неисправности:
— Надо проверить все входные и выходные напряжения, если какое то выходное намного выше входного, то скорее всего меет место пробой транзисторов в микросхеме.
— Экран у телевизора может быть залит каким то определенным цветом. Причиной может быть перекос напряжениё на этой микросхеме если какие-то транзисторы на ней замкнуты и потянули за собой «соседние» напряжения.
— Картинка может казаться 16 цветной. Станет меньше градаций. Это тоже выход этой микросхемы гаммакорректора.
4. Стоит обращать внимание на чистоту коннекторов шлейфов. Чистить его ластиков.
5. Более серьезные случаи это замена, гамма-коректора, транзисторы и EEPROM.
Измерения напряжений и сигналов в T-CON:
Начнем с поиска контрольных точек, это можно сделать сняв T-CON и осмотреть всю плату.
Нас интересуют следующие напряжения:
Vcc
Vdd
AVdd — напряжение аналоговых преобразователей столбцовых драйверов
Vcom
Von
Voff
После того, как определены контрольные точки, ставим плату и начинаем измерения.
1. Первое что мы проверяем это напряжение 12 В на предохранителе.
2. Затем проверяем напряжения на DC-DC по контрольным точкам.
3. Проверяем напряжения процессора 3,3В и напряжения его ядра 1,2В или 1,8В Тут есть следующий момент если пятачок для 3,3В трудно найти, то можно измерить его на 8 ножке EEPROM. Если 3,3В есть на EEPROM, то и на процессоре они имеются.
4. Проверяем опорные напряжения (VGMA1…VGMA14) на гамма коррекции (особенно, когда имеются проблемы с цветом). Они подписаны на плате и тоже имеют контрольные точки.
Устройство и ремонт панелей ЖКИ
Компьютерная техника
Главная Ремонт электроники Компьютерная техника
В этом материале автор подробно рассматривает устройство и конструктивные особенности модулей ЖКИ производства AU Optronics, LG Philips, Hitachi, Samsung. Приводятся типовые неисправности панелей и порядок их устранения.
Общие сведения
Спецификация ЖК панелей производства фирм Philips LG, Samsung, Hitachi на основе тонкопленочных транзисторов(TFT)приведена в табл. 1.
Таблица 1. Спецификация ЖК панелей
Параметры | Спецификация | |||
M170EG01 AU Optronics 2006 год | LTM170E8-L02 Samsung 2005 год | LM170E01 LG_ Philips 2003 год | LTM170E0I — A01 Samsung 2002 год | |
Размер экрана, мм | 432 | (17,0″) | 432 | (17,0″) |
Активная область, мм | 337,920(H)x270,336(V) | |||
Количество пикселов по горизонтали и вертикали | 1280×3(RGB)x1024 | |||
Размер пиксела, мм | 0,264×0,264 | |||
Расположение пикселов на экране | R.G.B. вертикальные штрихи | |||
Режим дисплея при отсутствии напряжения | Типично белый (NM) | Типично черный (PVA) | Типично белый (NM) | Типично белый (NM) |
Яркость экрана, Кд/м2 | 300 при токе лампы подсветки 7,5 мА | 250 при токе лампы подсветки 7,0 мА | 250 при токе лампы подсветки 6,5 мА | 250 при токе лампы подсветки 6 мА |
Контрастность | 800:1 | 1500:1 | 450:1 | 350:1 |
Время отклика, мс | 5 | 15 | 16 | 20 |
Напряжение питания, В | 5.0 | |||
Мощность рассеивания, Вт | 25.8 | 20.0 | 19.05 | 32 |
Вес, г | 2100 | 1700 | 1890 | 1800 |
Физические размеры панели, мм (ВхШхГ) | 358,5×296,5×15,8 | 354,9×290,3×13,3 | 358,5×296,5×17,0 | 358,5×296,5×17,0 |
Интерфейс передачи данных | Двухканальный LVDS | |||
Свойства поверхности экрана | Антибликовая поверхность, твердость 3H | |||
Поддержка цветов | 16,7M цветов (RGB 6-bits + FRC data) | 16,7M цветов (RGB 6-bits + FRC data) | 16,2 М цветов | 16,2 М цветов |
Область рабочей температуры, °С | -20 до +60 | -20 до +65 | -20 до +60 | -20 до +60 |
Как видно из таблицы,более современные панели имеют улучшенные эксплутационные характеристики.
Для точности изложения определим различие между модулем ЖКИ и памятью ЖКИ.
• Модуль ЖКИ — это функционально законченное устройство, подключаемое к основной плате устройства и инвертору (монитора, телевизора и др.).
• Панель ЖКИ — это конструктивно законченный узел, включающий плату управления и стеклянную многослойную подложку — ЖК матрицу.
Конструкция модулей ЖКИ
Рассмотрим конструкцию модулей ЖК на примере M170EG01 производства AU Optronics, как наиболее современного из представленных в табл. 1. Матрица представляет собой склеенный из 4-х слоев стекла «пирог» (рис. 1). Жидкий кристалл на основе аморфного кремния в виде суспензии молекул цилиндрического вида «заливается» между двумя слоями стекла, на внутренних плоскостях которых вырезаны бороздки, расположенные перпендикулярно друг к другу. На внутренней стороне стеклянного слоя 2 наносится рисунок электродов, связанных с затворами (Gate) по короткой стороне матрицы и истоками (Source) по длинной стороне матрицы. Структура матрицы TFT показана на рис. 2. На внешней стороне верхнего стеклянного слоя 3 с помощью фотолитографии наносится пленка RGB-фильтра с расположенными вдоль столбцов(в виде вертикальных штрихов) пикселами цветовых элементов. Сверху на это стекло наклеивается полупрозрачная темная защитная пленка, выполняющая функцию выходного поляризационного фильтра. Входной поляризационный фильтр 1 в виде гибкой стеклянной пленки приклеивается к стеклу 2 слоя матрицы.
Рис. 1. Структура ЖК матрицы
Плата управления TFT-транзисторами матрицы соединяется со стеклянной подложкой, на которую наклеены драйверы управления затворами и истоками транзисторов, с помощью гибкого пленочного кабеля. На рис. 3 видно, что гибкий шлейф приклеивается с одной стороны к выходным электродам платы управления, а с другой — к стеклянной подложке, а точнее, — к входным выводам драйверов.
Составной частью модуля ЖКИ являются две флуоресцентные лампы холодного свечения, обеспечивающие равномерную подсветку матрицы. Как правило, они крепятся на фланце по длинной стороне ЖК матрицы, с короткой стороны на фланец наклеивается белая непрозрачная пленка. На поверхность световодов накладываются пленки диффузоров поляризационного фильтра. Для обеспечения правильной ориентации накладываемых фильтров на световоде имеются установочные «шипы». Панель ЖКИ вместе с лампами подсветки устанавливается в металлический(пластмассовый) корпус и крепится в нем с помощью винтов.
Принцип работы модуля ЖКИ
Структура контроллера модуля ЖКИ на примере M170EG01 показана на рис. 2, а на рис. 3 показан внешний вид платы контроллера.
Рис. 2. Блоксхема контроллера модуля ЖКИ
Рис. 3. Внешний вид платы контроллера
На основной плате видеоустройства, не входящей в состав модуля, установлен SXGA-контроллер LCD производства фирмы MSTAR Semiconductor TSU16AK со встроенным выходным передатчиком (transmitter), который преобразует аналоговые сигналы интерфейса VGA в цифровые сигналы интерфейса LVDS (Low-Voltage Differentiol Signaling), которые поступают на плату матрицы. Преимущество использования данного интерфейса в том, что при высокой скорости передачи данных (до 1 Гб/с) используется небольшое количество линий (витых пар), что позволяет избежать потерь цифровых сигналов при большой скорости передачи. Кроме того, использование малых уровней сигналов с размахом всего 250 мВ позволяет достичь экономичности и высокой помехозащищенности интерфейса. Каждому графическому контроллеру ЖКИ в мониторах или телевизорах соответствует свой набор микросхем, установленных в контроллере матрицы. Для некоторых модулей ЖКИ совместимые микросхемы, упоминаемые в статье, приведены в табл. 2. Подробное описание интерфейса LVDS приведено в [1].
Таблица 2. Применяемость микросхем контроллера и LVDS-интерфейса
Тип ЖК матрицы | Контроллер ЖКИ | Интерфейс LVDS | Микросхема гамма- коррекция | |
Передатчик | Приемник | |||
AUO M170EG01 | TSU16AK | Встроен в контроллер основной платы | AUO — 003 | AS15 — F |
CHI MEI M170E5 — PO3 | — | Встроен в контроллер основной платы | CHIMEI CM2706A — RT | 5420CRL |
Toshiba LTM15C448 | MRT MASCOT V | Встроен в контроллер основной платы | NRP45 — 0024 | — |
SHUNGHWA CLAA170EA03 | MRT MASCOT V3 | THC63LVDM | — | — |
CPT M170NE05 | NT68521 | — | AU30707 | — |
AU Optronics M150XN07 | MST8111 | Встроен в контроллер основной платы | AUO-002 | AAT7200 |
Передатчик интерфейса LVDS формирует сигналы для четных и нечетных столбцов матрицы. Число пар проводов интерфейса соответствует определенному цифровому представлению сигналов — так 4 пары соответствует 8-битовому представлению величины аналогового сигнала. Кроме того, передатчик формирует импульсы синхронизации как для четных, так и для нечетных столбцов матрицы.
Приемник сигналов LVDS и тактовый контроллер размещены в одной микросхеме, которая установлена на плате матрицы. Там же установлена микросхема гамма-коррекции.
В рассматриваемом модуле сигналы интерфейса LVDS с основной платы по 10-ти витым парам проводов через 30-контактный разъем (рис. 4) поступают на плату панели. В табл. 3 приведены сигналы интерфейса модуля ЖКИ.
Рис. 4. Блоксхема модуля ЖКИ
Таблица 3. Интерфейс модуля ЖКИ
№ вывода | Название сигнала | Описание сигнала | Примечание |
1 | RxOIN0- | Сигнал данных 1 LVDS | Данные для нечетных столбцов |
2 | RxOIN0+ | ||
3 | RxOIN1- | ||
4 | RxOIN1 + | ||
5 | RxOIN2- | Сигнал данных 2 LVDS | |
6 | RxOIN2+ | ||
7 | VSS | Общий | |
8 | RxOCLKIN- | Сигнал синхронизации LVDS | Синхроимпульсы для нечетных столбцов |
9 | RxOCLKIN + | ||
10 | RxOIN3- | Сигнал данных 3 LVDS | Данные для четных столбцов |
11 | RxOIN3+ | ||
12 | RxEIN0- | Сигнал данных 0 LVDS | |
13 | RxEIN0+ | ||
14 | VSS | Общий | |
15 | RxEIN1- | Сигнал данных 1 LVDS | |
16 | RxEIN1 + | ||
17 | VSS | Общий | |
18 | RxEIN2- | Сигнал данных 2 LVDS | |
19 | RxEIN2+ | ||
20 | RxECLKIN- | Сигнал синхронизации LVDS | Синхроимпульсы для четных столбцов |
21 | RxECLKIN + | ||
22 | RxEIN3- | Сигнал данных 3 LVDS | Данные для четных столбцов |
23 | RxEIN3+ | ||
24 | VSS | Общий | |
25 | VSS | ||
26 | NC | Не подключен | |
27 | VSS | Общий | |
28 | VCC | Напряжение питания +5 В | |
29 | VCC | ||
30 | VCC | ||
Передача сигналов LVDS по 10-ти витым парам соответствует воспроизведению на экране 16,7 миллионов цветовых оттенков.
Сигналы LVDS через интерфейсный разъем поступают на приемник, который одновременно является тактовым контроллером (timing controller). В данном случае это микросхема фирмы AU Optronics AUO-003 (выполнена в 144-вывод-ном корпусе). Она преобразует сигналы LVDS четных (EVEN) и нечетных (ODD) столбцов последовательного интерфейса в сигналы параллельного интерфейса, которые поступают на драйверы столбцов и строк. На выходе микросхемы также формируются импульсы «старт» (включение драйвера), «стоп» (выключение драйвера), «строб» (разбиение столбцов и строк по драйверам) и импульсы синхронизации. В качестве драйверов столбцов используются микросхемы UPD16750 фирмы NEC или ее аналоги, а в качестве драйверов строк — UPD161644 той же фирмы.
Драйверы формируют аналоговые разноуровневые сигналы и наклеиваются на стеклянную подложку матрицы: 10 драйверов столбцов по длинной стороне с 384 выводами каждый (всего 3840), а 4 драйвера строк — по короткой стороне матрицы с 256 аналоговыми выводами каждый (всего 1024). Напряжение, поступающее на драйверы столбцов, предварительно обрабатывается микросхемой гамма-коррекции, в данном случае — AU AS15F фирмы Optronics. Она управляет уровнем опорного напряжения Vcom, обеспечивая соответствие между приложенным напряжением к истокам TFT и яркостью каждого пиксела. Это напряжение в виде постоянного уровня поступает на драйверы столбцов. Расположение драйверов на матрице показано на рис. 5.
Рис. 5. Расположение драйверов строк и столбцов на модуле ЖКИ
Для обеспечения 256 уровней серого драйверы строк питаются от трех источников: VGH = +24 В, VGL = -7 В, VDD = 12 В. Эти напряжения вырабатываются из +5 В с помощью DC/DC-конвертора типа 9743A (в некоторых панелях используются преобразователи типа AAT1101, AAT1107). Напряжение питания преобразователя +5 В поступает через предохранитель B1 на выв. 9 конвертора, с выв. 7 и 10 снимаются сигналы ШИМ, из которых формируются напряжения -7 В (VGL, питание драйверов строк) и +12 В (питание драйверов столбцов, из него же формируется напряжение Vcom). Из напряжения + 12 В с помощью удвоителя напряжения формируется напряжение +24 В (VGH, питание драйверов строк). Общий предохранитель F1 обеспечивает защиту элементов матрицы. Для питания логических и цифровых схем платы управления матрицы из напряжения +5 В формируется напряжение +3,5 В стабилитроном APL5508.
Типичные неисправности модуля ЖКИ и способы их устранения
При диагностике вначале необходимо определить, что является причиной неисправности — элементы основной платы, формирующие цифровые сигналы интерфейса LVDS или элементы ЖК панели — микросхемы или лампы подсветки. Ниже будут рассмотрены только случаи, связанные с неисправностями самой ЖК панели.
При включении монитора (телевизора) экран остается темным
Будем считать, что инвертор исправен. Вопросы ремонта инверторов подробно рассмотрены в [2].
Подобная неисправность может быть связана со следующими причинами:
• Отсутствие питания у матриц, имеющих характеристику «типично черный»(см.табл. 1)
В этом случае проверяют наличие напряжения питания на крайних контактах разъема матрицы. Если его нет, отключают кабель и вновь проверяют напряжение. При его отсутствии проверяют источник на основной плате (обычно его формирует сборка 9435). Если напряжение появляется, проверяют, нет ли короткого замыкания по шине питания, и внешним осмотром определяют неисправный (сгоревший) элемент, в подобном случае чаще выходит из строя регулятор напряжения по шине +5 В (например, APL5508).
• Неисправность электролюминесцентных ламп подсветки
В этом случае проверяют кабели питания ламп внешним осмотром на изгиб, изломы и перетяжки.
Если подозрительное место находится около разъема подключения к инвертору и позволяет длина проводов, кабель обрезают (и для восстановления используют разъем от старого кабеля). Контактное гнездо с остатками проводов выдавливают из пластмассового разъема с помощью тонкого шила или иголки через отверстие в нем. Из этих контактов удаляют старые провода и напаивают новые. Затем вставляют их в свободный разъем.
Если требуется замена ламп подсветки, их заменяют в описанной ниже последовательности.
Не все производители модулей ЖКИ допускают замену ламп, в некоторых случаях это технологически невозможно без разборки всего узла панели.
В сервисных мануалах производителей модулей LG Philips и Optex подобная процедура подробно описана. Для ее выполнения потребуются антистатические резиновые перчатки, ровная антистатическая поверхность. Матрицу ставят на ребро по длинной стороне панели, берут тонкую отвертку (или шило) и утапливают вниз пластмассовые защелки, которые удерживают ламповый блок внутри корпуса матрицы. Медленно и осторожно вытягивают влево лампу сначала за один из проводов (как правило, более толстый), а как только корпус лампы появится из панели — за корпус лампового блока. Вытягивать лампу нужно равномерно и осторожно, исключая изгибы и давление на ее корпус. Аналогичную операцию проводят и с другой лампой. После извлечения ламп их осматривают. Если на стекле ламп не видно темных полос и механических повреждений, скальпелем надрезают резиновый колпачок в месте подключения проводов к электродам лампы. Проверяют чистоту пайки и целостность контактов. Если контакты повреждены, их восстанавливают. Для этого зачищенные контакты проводов припаивают к электродам матрицы и сверху одевают разрезанный колпачок, предварительно смазанный резиновым клеем. Такие контакты служат долго.
Монтаж блока ламп производится в обратном порядке. Устанавливают корпус матрицы на ребро по короткой стороне, при этом отверстие для лампового блока окажется перед глазами. Блок ламп равномерно, без перегибов и больших усилий вводят в корпус панели. Перед началом этой операции убеждаются, что отражающий рефлектор блока был расположен справа, а сами лампы «смотрят» внутрь панели. Если блок вставляется с сильным усилием, во избежание поломки при монтаже, наносят на направляющие канавки корпуса блока ламп тонкий слой силиконовой смазки на концах металлического корпуса. Следует учитывать, что большое количество смазки под воздействием высокой температуры приведет к ее растеканию и возможному повреждению ламп. Поэтому пользоваться таким способом надо крайне редко и осторожно, обычно достаточно лишь «увлажнить» корпус лампового блока.
В случае, если производителем не предусмотрена замена ламп, можно попытаться их заменить при наличии аналогичного комплекта ламп. Предварительно их проверяют, подключая к инвертору.
Обязательное условие при выполнении подобных работ — все действия производят в чистой комнате, на чистой антистатической поверхности, покрытой батистовой салфеткой. Необходимо запастись также баллончиком со сжатым воздухом, дополнительными батистовыми салфетками и батистовыми перчатками, на которые надеваются тонкие резиновые.
В качестве инструмента необходимо иметь отвертку с тонким лопаточным жалом, шило, тонкую металлическую лопаточку (хорошо подходит лопаточка, используемая в медицине), крестообразные отвертки из набора часового мастера, тонкую пластмассовую или деревянную лопатку. Демонтируют лампы в описанной ниже последовательности:
• Освобождают корпус панели от липких укрепляющих и светоотражающих лент, выкручивают винты и снимают металлическую крышку платы панели.
• Снимают внешний металлический бандаж по периметру панели, для чего, если есть винты по краям панели — выворачивают их, вводят лопаточку между корпусом бандажа и пластмассовым обрамлением на панели и легкими нажатиями освобождают его от металлических застежек.
Примечание. На некоторых панелях корпуса блока лампы крепятся к корпусу матрицы с помощью винтов, их необходимо отвинтить.
• После снятия металлического бандажа (для некоторых типов модулей (Samsung, Hitachi…) этой операции достаточно, чтобы добраться до блока ламп) дальнейшие операции проводят как описано выше, вытягивая блок ламп из пазов.
Для других типов панелей разбирают модуль ЖКИ полностью. Снимают пластмассовый бандаж тем же способом, что и металлический. Нужно учитывать, что он непосредственно контактирует с тонкой пластмассовой лентой, с помощью которой плата матрицы соединяется с драйверами и электродами TFT-транзисторов матрицы, а с другой стороны — со стеклом световода. Использование металлических предметов для отжимания защелок нежелательно и потому используют деревянные или пластмассовые лопатки. Освобожденную от скрепляющих бандажей панель укладывают на ровную чистую поверхность экраном вниз и снимают заднюю крышку. Корпуса блоков ламп закреплены на гранях световода и легко снимаются при легком покачивании.
Монтаж новых или отремонтированных ламп — операция более сложная. Запоминают расположение фильтров, которые накладываются на световод со стороны экрана. Блок лампы накладывают на длинные грани световода, чтобы свет распространялся в него. Укладывают на ровную поверхность конструкцию, состоящую из световода с укрепленными на нем задней и боковыми отражающими пленками (для надежности можно зафиксировать их клеящим веществом по самому краю световода) и с установленными блоками ламп. Сверху укладывают фильтры в установленном порядке, ориентируя их по выступам на световоде. Затем укладывают ЖКИ матрицу экраном вверх, при этом плата панели должна огибать световод и закрепляться на ее обратной стороне. Устанавливают пластмассовый бандаж, помещают в металлический корпус заднюю крышку модуля и затем устанавливают металлический бандаж. Следят, чтобы провода ламп не испытывали давления от выступающих частей задней и передней крышек панели.
Примечание. Если при монтаже обнаружится, что поверхность фильтров загрязнена, их нужно очистить. Мягкой сухой колонковой кисточкой убирают наиболее крупные пылинки, затем продувают поверхность пленки сжатым воздухом. Если загрязнена внутренняя сторона матрицы, то поступают аналогичным образом. Если видны загрязнения в виде разводов грязи или жидкости, поверхность протирают изопропиловым спиртом и сушат сжатым воздухом. После этого надевают пластмассовый бандаж.
На изображении появляется помеха в виде белых штрихов по горизонтали или «снега»
Подобная неисправность присуща всем видам панелей. Связана она с неправильной установкой шлейфа, соединяющего основную плату устройства (в данном случае монитора) с платой матрицы. При этом могут иметь место любые помехи на изображении, вплоть до его полного отсутствия. Поэтому в первую очередь обращают внимание именно на шлейф при любых проблемах изображения. Как правило, подобная неисправность исчезает, если правильно (чтобы не болтался и не было перекоса) установить шлейф в разъеме матрицы. Для того чтобы эта неисправность не проявилась вновь, кабель фиксируют в разъеме с помощью клеящего состава из термопистолета.
Экран светится белым цветом, изображение отсутствует
Подобная проблема возникает в панелях с «типично белым» экраном (см. табл. 1). Чаще всего причина подобного дефекта заключается в том, что на матрицу не поступает напряжение питания +5 (3,3) В. Это напряжение формируется на основной плате и по крайним проводам шлейфа поступает на плату панели. В первую очередь проверяют наличие этого напряжения на контактах шлейфа. Если его нет, проверяют исправность источника на основной плате. В противном случае отвинчивают винты на крышке закрывающей плату панели, снимают ее и проверяют напряжение уже на самой плате в точке Vss1. Если оно есть, проверяют исправность предохранителя F. Прежде чем заменить неисправный предохранитель, проверяют на короткое замыкание входы микросхемы преобразователя DC/DC (типа 9743) и нерегулируемого стабилизатора (5508). Неисправные детали заменяют и устанавливают новый предохранитель.
Изображение на экране слишком яркое, контрастность практически не регулируется
Подобный дефект относится к панелям производства SAMSUNG (LTM150…170), AU Optronics (M170EG01, M150XN07), SHUNGWA (CLA170EA03, CLA150EA02) и некоторым другим.
Вначале проверяют напряжение Vcom. Это напряжение является опорным для общего электрода матрицы (уровень, до которого заряжается емкость каждого пиксела). На плате панели установка опорного уровня определяется регулировочным резистором VR1 (2 кОм). Его движок доступен для регулировки через отверстие в крышке платы матрицы. Если при попытке регулировки напряжения Vcom неисправность не исчезает, проверяют уровень напряжения на выходе стабилизатора, который его вырабатывает. Здесь возможны два варианта:
• Если на плате матрицы в качестве DC/DC-конвертора установлена микросхема типа AAT1101 (ААТ1107) производства AATEC (имеет три выхода), то Vcom формируется на выв. 14 и должно составлять половину напряжения питания (при Vdd = 12 В на этом выводе должно быть 6 В).
• Если на плате матрицы установлен DC/DC-конвертор с двумя выходами типа BA9743, то напряжение Vcom формируется микросхемой гамма-коррекции (например, AS15-F, BUF07702 и др.). Так, для BUF07702 напряжение Vcom проверяют на выв. 13. Неисправные элементы заменяют, после замены устанавливают уровень этого напряжения резистором VR1 в режимах максимальной и минимальной яркости (при отсутствии мерцания изображения).
На изображении видна тонкая цветная полоса размером в один пиксел
Подобная неисправность может проявляться периодически с прогревом. В большинстве случаев проблема вызвана отказом одного из драйверов или из-за обрыва шины питания истоков TFT-транзисторов на матрице. В обоих случаях восстановление панели невозможно, ее заменяют. Ниже приведена табл. 4 с аналогами наиболее распространенных ЖК панелей.
Таблица 4. Аналоги наиболее распространенных ЖК панелей
Панель | Аналог | Дополнительные требования | Примечание |
SVA170SX01TB | M170EG01 | — | — |
M170EG01 | M170SX04TC | Цифровой интерфейс совпадает. Но физически — это панели с более узким шлейфом по сравнению с матрицами M170EGO1 и M170ES-PO3. Требуется замена или перепайка шлейфа | — |
M170SX017C | M170ES-PO3 | — | — |
MT170EN05 | MT170EN01 | По электрическим характеристикам полное совпадение. Необходимы изменения настроек яркости и контрастности в сервисном меню | При замене следует учитывать, что на панели МТ170EN01 имеются пазы для крепления основной платы, а на матрице EN05 их нет, что не подходит к некоторым устройствам |
M190EN03 | HSD190ME12 | При замене подбирается более длинный шлейф. Для крепления панели в корпусе наклеиваются дополнительные гайки на внешний пластмассовый корпус | — |
HSD170ME13 | HSD170ME13- АО5 REV0, REV9 | Может работать в мониторах с контроллером типа — TSU16AK, но при подключении шлейфа к панели пазы на разъеме находятся вверху и не позволяют вставить разъем до конца | Для остальных матриц этой серии разъем совпадает |
M170E05-PO1. | M170EG01 | Полный аналог | — |
M170E05-LO5 | M170EG01 | — » — | — |
M170E05 PO1 | M170E05 — LO1 | — » — | — |
M170E5-L05 | M170EN07 | Полный аналог | — |
M170E5PO1, PO3 | M170SX04TC | Панель имеет более узкий шлейф (требуется модернизация шлейфа) | — |
M190EN03 | HSD190ME12 | При замене меняется шлейф (он должен быть длиннее), а также для крепления наклеиваются гайки на пластмассовый корпус | — |
M170EG01 | HSD170ME13 | Пазы на разъеме панели находятся вверху, а на шлейфе выступы внизу, разъем не вставляется до конца (требуется его модернизация) | Для остальных матриц этой серии разъем совпадает |
После ремонта блока питания монитора на изображении видны темные полосы по вертикали и светлые полосы по горизонтали, наложенные на изображение
Причина подобного дефекта связана с неисправностью DC/DC-конвертора, который вышел из строя по причине скачка напряжения на выходе блока питания. Проверяют наличие напряжений на выходах конвертора ААТ1107 (9743) +24 (+18) В и -7 (-9) В. Сначала измеряют напряжение в точках платы,обозначенных VGH (+24/+18 В), VGL (-7/-9 В), затем Vcom (+6/+4,5 В), VCC1 (+5 В), VCC2 (+12/+9 В). Если эти напряжения занижены, то проверяют цепи их формирования и особенно — фильтрующие конденсаторы. Проверяют уровень ШИМ сигналов на выходах преобразователей (для 9743 — это выв. 7 и 10, для 1107 — выв. 13 и 14). Если амплитуда импульсов занижена или имеют место паразитные шумы, проверяют питание преобразователя +5 В и, если оно в норме, меняют преобразователь. Если напряжение питания преобразователя занижено, проверяют заменой сборку 9435 на основной плате.
Если преобразователь и схемы выпрямления исправны, заменяют панель.
Периодически меняется фон изображения
Эта неисправность характерна для ЖК мониторов Proview. RoverScan, AOC. Проверяют качество установки и крепления шлейфа, соединяющего основную плату с платой панели. Обращают внимание на возможность касания проводов шлейфа железных бандажей и крышек. Подозрительные места изолируют. Особенно часто встречается замыкание проводов шлейфа на краях металлического отверстия в корпусе основной платы. В этом случае достаточно надфилем расширить это отверстие.
При смене разрешения экран «заливает» белым цветом
Проверяют напряжение Vcom в точках платы управления панелью после смены разрешения. Если напряжение отсутствует, проверяют и меняют микросхему гамма-коррекции. Проверяют уровень сигнала RESET тактового контроллера (независимо от применяемой микросхемы на плате панели есть контрольная точка этого сигнала). Если сигнал RESET низкого уровня или отсутствует — заменяют контроллер. Проверяют наличие импульсов синхронизации (HSYNC, VSYNC) в контрольных точках. Если их нет при смене разрешения, проверяют контроллер ЖКИ на основной плате. Проверяют цепь автоматической подстройки частоты, в частности, частотозадающую RC-цепь, подключенную к выв. 15 AUO-003. Неисправные элементы меняют
Через 10-15 минут после включения справа появляется темная вертикальная полоса через весь экран
Эта неисправность может сопровождаться следующими дополнительными признаками — при нажатии на кнопку «Меню» и попытке отрегулировать смещение внизу изображения появляется сетка, на изображении видны помехи. При установке параметров по умолчанию изображение качественное, но справа видна полоса. Подобный дефект часто наблюдается на 14- и 15-дюймовых панелях. Проверку проводят в той же последовательности, как и в предыдущем случае. В большинстве случаев неисправность связана с микросхемой гамма-коррекции. Проверяют напряжения питания самого крайнего драйвера по столбцам на плате управления панели. Если напряжения в норме, то заменяют матрицу (внутренний обрыв проводников в многослойной плате, либо неисправен драйвер).
Недостаточный угол просмотра изображения
Здесь имеют место две проблемы: неправильное определение оптимального угла просмотра, заложенного производителем панели, и уменьшенный угол просмотра, не соответствующий спецификации на данное изделие вследствие неисправности.
Для правильного определения угла просмотра устанавливают панель перпендикулярно глазам наблюдателя и поворачивают ее относительно оси X (Y) до тех пор, пока контрастность изображения не снизится примерно на 10% от оптимальной. Замеряют угол между перпендикуляром и плоскостью, при которой контрастность уменьшилась на 10% — это и есть угол просмотра.
В случае если угол просмотра не соответствует спецификации производителя, проверяют уровень напряжения Vcom — он должен составлять половину опорного напряжения, вырабатываемого DC/DC-конвертором (обычно либо +9 или +12 В в зависимости от применяемой микросхемы) и с помощью резистора VR1 устанавливают номинальный уровень напряжения. Если это не удается, проверяют указанный регулировочный резистор и микросхему гамма-коррекции. Неисправные элементы заменяют
Литература
1. LVDS Owner’s Manual. National Semiconductor.
2. «Ремонт & Сервис», № 3, 4, 2005 г.
Автор: Владимир Петров (г. Москва)
Источник: Ремонт и сервис
Дата публикации: 22.09.2014
Мнения читателей
- Борис Григорьевич / 14.03.2017 — 10:31
на матрице по 3 узких вертикальных столбца основных цветов на сигналы с компьютера не реагирует{монитор Самсунг} и вообщето желательно принципиальную схему управления матрицей Заранее благодарен Моя электронная почта:[email protected] - вячеслав / 16.06.2016 — 20:01
Спасибо за статью.Но я хочу пытаюсь сам отремонтировать матрицу CHI MEI M17E5-L05 Rev c1.Как проверить работает ли MAX 1889 DC/DC?У меня сгорел предохр на 3а-кортнул плату управления при установке вместо ЧУНГХВЫ- она при сборке треснула в углу.В плате скалера задымил ключ питания матрицы-заменил.Имею спецификацию на MAX.При замере на выв источника DC/DC имею только + напряжения,-7v нет.SMD-конденсаторы проверил выпаивая на к.з.С,уважением ВЯЧЕСЛАВ ПАВЛОВИЧ.Это моё хобби ремонт электроники.Для монитора SAMSUNG 710 в запас. - лол / 08.10.2014 — 14:21
браво
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
Самостоятельный ремонт тайминг контроллера T-con
Тайминг контроллер, он же T-con или контроллер матрицы, представляет собой независимое от команд с центрального процессора устройство для преобразования видеоданных, передаваемых с основной платы, в сигналы, понятные телевизионной жк матрице. В результате его работы мы наблюдаем нужное нам изображение на экране телевизора. Нарушение цветопередачи, целостности, красочности и естественности картинки, рябь и размытость на экране может быть следствием дефекта в этом блоке.
Блок-схема T-con
Тайминг контроллер включает в себя
- Процессор для обработки входных конвейеров данных LVDS в независимые конвейеры R, G, B и сигналы синхронизации для горизонтальных и вертикальных драйверов матрицы. Процессор обменивается информацией с оперативной памятью ОЗУ и Eeprom ПЗУ. Фиксированное напряжение питания 5 или 12 вольт, подаваемое с системной платы, преобразуется в несколько вторичных напряжений, необходимых для работы контроллера, с помощью DC/DC преобразователей.
- Формирователь опорных напряжений для ЦАП драйверов, которые обеспечивают необходимую кривизну гистограммы изображения. Иначе этот процесс называют гамма коррекция.
- Узел формирования напряжений для питания драйверов, выполненный обычно на ШИМ-контроллере и ключевом полевом транзисторе.
Диагностика и ремонт T-con
Диагностировать неисправность в тайминг котроллере бывает порой чрезвычайно трудно. Дело в том, что связь этого блока с основной платой и жк матрицей настолько велика, что визуально определить, что является источником дефекта иногда не представляется возможным. Только измерения в контрольных точках T-con могут косвенно говорить о его неработоспособности. При самостоятельном ремонте контроллера матрицы необходимо обладать большим объемом информации, которую при внимательном и кропотливом поиске может предоставить Интернет. Сам контроллер считается неотъемлемой частью жк панели, а электрические схемы на этот блок производители не предоставляют. Эта ситуация заставляет телемастера при починке этого узла руководствоваться прежде всего своим профессиональным чутьем и опытом подобных ремонтов.
Если ваш телевизор стал показывать слабоконтрастное, негативное, белесое изображение с муарами различных оттенков на светлых или темных участках картинки, велика вероятность в том, что блок контроллера матрицы работает некорректно. Чтобы исключить влияние материнской платы и провести диагностику, многие производители жк матриц предусматривают включение T-con в автономный режим. При этом снимается шлейф, соединяющий эти платы, на контроллер подается только напряжение питания и путем замыкания сервисных контактов панель вводится в тестовый режим. При исправности жк панели и тайминг контроллера на экране наблюдается самодиагностика панели в виде чередующихся цветных полей и полос, как с генератора испытательного телевизионного сигнала. У каждого наименования жк панели метод вхождения в режим теста свой.
Чтобы исключить влияние жк панели на контроллер матрицы при проведении измерений напряжения питания драйверов или опорных напряжений для ЦАП драйверов, применяют кратковременное отсоединение шлейфов, одного или двух, на жк панель. По характеру изменения показаний приборов и визуальному восприятию изображения на экране можно делать определенные выводы о причинах неисправности. Для достоверного контроля работоспособности узла при проведении замеров необходим контроль наличия, формы, амплитуды, частоты и скважности импульсов, который можно осуществить с помощью осциллографа. Наличие осциллографа облегчает поиск дефекта и всегда применяется для диагностики в стационарном сервисном центре.
В некоторых случаях сомневаться в исправности контроллера матрицы приходиться в отсутствии изображения при темном или очень светлом (белом) экране монитора. Необходим контроль прохождения питающего напряжения с основной платы и формирования вторичных напряжений преобразователями DC/DC в самом блоке. Иногда проблемы с тайминг контроллером, да и с самой матрицей могут возникнуть по вине владельца слишком аккуратного, протирающего экран телевизора слишком влажной салфеткой, или, наоборот, неаккуратного, пролившего жидкость на жк панель или внутрь устройства. При попадании влаги на матрицу могут наступить непоправимые последствия в виде разрушения токопроводящих шлейфов, их коррозии, замыкания драйверов и выходу из строя контроллера матрицы из-за критического нарушения режима его работы.
Ремонт тайминг контроллера не предусмотрен производителем жк матриц, только его замена. Поэтому и не предоставляется техническая информация по восстановлению блока и отсутствуют схемы на него. Однако, у нас в мастерской используется любая возможность отремонтировать телевизор на компонентном уровне без замены блоков и плат. При восстановлении используется техническая информация в виде «даташитов» — описаний, характеристик, схем подключения компонентов, входящих в состав контроллера, что позволяет телемастеру с успехом провести ремонтные работы на таком непростом блоке современного телевизора, как T-con.
Поделиться в соцсетях
Источники питания с высоким пробивным напряжением по изоляции. Безопасность превыше всего
Авторы статьи
Владимир Рентюк, [email protected] Владислав Филатов, [email protected]
(Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №1 2016)
Скачать статью в формате PDF (358 КБ)
В статье с учетом действующих стандартов рассматриваются проблемы использования DC/DC-преобразователей с гальванической развязкой, предназначенных для таких критически важных с точки зрения безопасности приложений, как индустриальное оборудование общего применения, IT-оборудование, шахтное и взрывозащищенное оборудование и медицинская техника.
Тема безопасности достаточно обширна, чтобы раскрыть ее в рамках одной статьи, ведь она затрагивает не только элементы изделия, но и его общие схемотехнические и конструктивные решения. Поэтому ограничимся рассмотрением столь важного вопроса, как обеспечение требований по безопасности в цепях вторичного питания, а именно их основных компонентов — широко используемых DC/DC-преобразователей. Как правило, основному источнику питания в виде AC/DC-преобразователя традиционно уделяется много внимания, а вот внутренние DC/DC-преобразователи, особенно малой мощности, могут оказаться тем слабым звеном, которое, как некачественный кирпичик, положенный в фундамент здания, способно разрушить всю вашу постройку. Тут сразу возникает два вопроса: как и почему? При организации питания во внутренних цепях современной РЭА часто используются решения типа PoL (англ. PoL — Point of Load), то есть источник питания приближен к своей нагрузке. Это позволяет упростить организацию питания путем его рассредоточения. Здесь обычно применяют понижающие, повышающие или инвертирующие напряжение маломощные DC/DC-преобразователи, имеющие собственную мощность на уровне всего 1 Вт. Общие критерии выбора и особенности решений на базе DC/DC-преобразователей рассмотрены, например, в публикации [1]. Однако есть такие приложения, в которых нагрузка не просто рассредоточена по плате или внутри блока, а реально удалена на расстояние не в несколько сантиметров, а в несколько десятков метров. Это делает невозможным не только адекватное питание такой нагрузки, но и должное защитное заземление.
В этих сферах применения мы часто имеем дело с удаленными интерфейсами и самыми разнообразными датчиками (сенсорами), а нередко и с тем и с другим вместе. В этом случае возникает необходимость не просто разделения цепей питания для удобства формирования некоторых нужных для функционирования напряжений, а их реального разделения, то есть гальванического. Такие вынесенные нагрузки начинают функционировать как самостоятельные единицы, не имеющие общей гальванической связи ни друг с другом, ни с основным аппаратным блоком (назовем его так). Иногда эту проблему решают с помощью изолированных интерфейсов, например, как показано в [2]. Если не выполнить такого гальванического разделения, то функционирование оборудования нарушится из-за влияния непрогнозируемых паразитных контурных токов, вызванных наличием петель в заземлении и общих шинах.
Еще одна проблема заключается в том, что изолированный интерфейс имеет встроенный преобразователь питания, но он, как правило, из-за ограниченной мощности обслуживает лишь себя [2]. Таким образом, для питания, например, удаленного датчика нужно что-то предпринимать для обеспечения требований по безопасности не ниже тех, что заложены в выбранном изолированном интерфейсе [3]. Все изложенное выше касается IT-аппаратуры, оборудования общеиндустриального применения, оборудования для нефтегазовой промышленности, а также медицины.
Итак, мы очертили проблему и те ее элементы, которые должны быть прочными «бутовыми камнями» фундамента для ее решения. Чтобы двигаться далее в построении нашего «здания», следует определить границы его прочности, то есть необходимые уровни обеспечения безопасности, которая должны быть выполнена в нужных рамках и не превратиться в самоцель с лишними и неоправданными затратами. А для этого надо заглянуть в стандарты. Для индустриального оборудования безопасность регламентируется стандартом ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007 [4], который распространяется и на такой вид оборудования, как шахтное. В разделе 6 данного стандарта в п. 6.3.2 прямо указано, что меры, исключающие случайное появление опасного напряжения прикосновения, предполагают использование оборудования класса II или эквивалентной изоляции (с двойной, усиленной или эквивалентной изоляцией в соответствии с МЭК 61140), аппаратуры с общей изоляцией в соответствии с МЭК 60439, дополнительной или усиленной изоляции в соответствии с МЭК 60364-4-4-41 (п. 413.2). Это подразумевает диэлектрическую прочность изоляции в 3000 В (эффективное) переменного тока для аппаратуры с питанием от стандартной промышленной сети напряжения переменного тока 220 (230) В.
Для IT-аппаратуры действует основной стандарт ГОСТ Р МЭК 60950-1-2009 [5], который для рассматриваемой в настоящей статье проблемы предусматривает требования по стойкости изоляции к воздействию повышенного напряжения на уровне 1500 В для основной и функциональной изоляции и 3000 В для двойной или усиленной (раздел 5 [5]), в обоих случаях (эффективное) переменного тока, что для аппаратуры с питанием от стандартной промышленной сети напряжения переменного тока 220 (230) В совпадает с требованиями для индустриального оборудования.
Что касается взрывобезопасного оборудования, тут требования в части рассматриваемых электрических цепей определяются стандартом ГОСТ Р 51330.10-99 [13], который гласит (п. 6.4.12.3), что изоляция между искробезопасной и искроопасной цепью, искробезопасной и силовой внешней цепью с номинальным напряжением до 250 В, искроопасной цепью, гальванически связанной с искробезопасной и силовой внешней цепью с номинальным напряжением до 250 В, должна выдерживать испытательное напряжение (эффективное) переменного тока, равное (2U+1000) В, но не менее 1500 В, где U — сумма действующих значений напряжений соответствующих электрических цепей. Пункт 6.4.12.4 стандарта предписывает, что искробезопасные цепи, электрически не связанные между собой, должны выдерживать испытательное напряжение (эффективное) переменного тока, равное (2U+1000), но не менее 500 В, где U — сумма действующих значений напряжений искробезопасных цепей. Кроме того, для этой категории оборудования ограничен и собственный нагрев компонентов, в том числе проводников печатных плат и любых жил кабелей.
А вот для медицинского оборудования требования иные, и они регламентируются стандартом ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010, который, что весьма важно, соответствует нормативам третьей редакции стандарта IEC 60601-1 [7]. Обратите внимание, что имеются в виду именно требования третьей редакции стандарта, поскольку эта редакция претерпела ряд важных изменений, направленных на ужесточение требований безопасности. Их детальное рассмотрение выходит за рамки настоящей статьи (подробно см. [8, 9]), тем не менее обратим внимание на ряд важных для нас моментов. Это связано с тем, что пользоваться публикациями на тему проектирования медицинского оборудования, изданными до 2012 года, категорически не рекомендуется.
Что же является важным для нас c точки зрения поднятых вопросов в части электробезопасности для медицинского оборудования в свете последних изменений основополагающего стандарта? В новой, третьей редакции стандарта IEC 60601-1, определяющего безопасность медицинского оборудования, введены такие понятия, как безопасность оператора (персонала, то есть лиц, работающих с изделием) и безопасность пациента (подразумевается любое живое существо — человек или животное, подвергающееся медицинскому обследованию или лечению). Все эти понятия распределены по типам медицинского оборудования, учитывающим определенную степень контакта с оператором и пациентом. Соответственно введены такие понятия, как средство защиты MOP (Means of Protection), разделенное теперь на две категории — средство защиты оператора MOOP (Means of Operator Protection) и средство защиты пациента MOPP (Means of Patient Protection). Наглядная иллюстрация распределения защитных барьеров в типовом медицинском оборудовании, согласно новой редакции стандарта, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Распределение изоляционных барьеров в типовом медицинском оборудовании
Согласно ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010 и стандарту IEC 60601-1, основная изоляция рассматривается как одно средство защиты, а двойная изоляция как два средства защиты: и как средство защиты оператора (MOOP), и как средство защиты пациента (MOPP), требования по электрической стойкости изоляции разнятся (см. таблицу 6 «Испытательное напряжение для твердой изоляции, образующее средство защиты» [6]). Пример для стандартного сетевого напряжения 220 В переменного тока (диапазон пикового рабочего напряжения 212 В < U ≤354 В, по ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010) приведен в таблице 1.
Электрическая прочность твердой электрической изоляции ME ИЗДЕЛИЯ (определение согласно [6]) должна быть такова, чтобы выдерживать испытательные напряжения, указанные в таблице 1. Согласно ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010 соответствие проверяют приложением испытательного напряжения, указанного в таблице 6, в течение 1 мин сразу же после предварительного воздействия повышенной влажности. Здесь есть отличие, например, от требований стандарта по обеспечению безопасности IT-оборудования (ГОСТ Р МЭК 60950-1-2009), который предусматривает проведение испытаний без охлаждения оборудования, сразу после проведения испытания на нагрев.
Таблица 1.
Как уже отмечалось, рассматриваемые в данной статье DC/DC-преобразователи попадают в категорию «Компоненты ME ИЗДЕЛИЯ» (раздел 4.8 [6]). И здесь внимательный разработчик найдет очень важное и полезное для себя примечание (Примечание 1, раздел 4.8), гласящее, что если эти компоненты уже прошли проверку на соответствие стандартам, подтверждающим уровни безопасности на компоненты, то нет необходимости в выполнении идентичных или эквивалентных испытаний. В противном случае необходимо пройти весь цикл дорогих и длительных испытаний. Это заявление справедливо и для других упомянутых выше категорий оборудования. Таким образом, для разработчика есть прямая выгода использовать в рассматриваемых приложениях законченные решения DC/DC-преобразователей, уже сертифицированные по безопасности.
Здесь имеется в виду не только электробезопасность, но и пожаробезопасность, в том числе испытания на собственный нагрев для изделий, на которые распространяется действие ГОСТ Р 51330.10-99 [13].
Однако когда возникает вопрос, а с каким пробивным напряжением необходимо выбрать DC/DC-преобразователь для критических с точки зрения безопасности приложений, то оказывается, что не все так просто. Поясним вкратце. Допустим, вы разрабатываете медицинское оборудование и вам необходимо обеспечить требования на уровне 2MOPP. То есть система изоляции в нашем устройстве должна выдерживать испытательное переменное напряжение, приложенное между входной и выходной цепью и равное 4 кВ (среднеквадратическое). Как известно, это напряжение распределяется по барьерам изоляции согласно второму правилу Кирхгофа. Если собственная емкость одного из изоляционных барьеров в три раза превысит емкость второго барьера, то происходит перераспределение падений напряжения. В таком случае к барьеру с меньшей собственной емкостью будет приложено напряжение не в 2 кВ, как ожидалось, а в 3 кВ. Этот момент часто упускают из виду при проектировании, что приводит к серьезным проблемам уже на стадии испытаний. Таким образом, для страховки рекомендуется использовать даже для изделий типа BF (изделие типа B — Body с изолированной рабочей частью типа F — Floating, которая находится в намеренном физическом контакте с телом пациента в диагностических или лечебных целях; изделие не должно быть соединено с сердцем пациента, а контакт с телом пациента не всегда электрический) два изоляционных барьера типа 2MOOP и 2MOPP, как это показано на примере на рис. 1 [9].
Когда определены основные требования, следует перейти к выбору вариантов практической реализации. Здесь есть три варианта решения: можно самостоятельно выполнить полное проектирование преобразователя с использованием специального ШИМ-контроллера [12] или на базе драйвера с подходящим трансформатором, как это описано в публикации [3], или подобрать законченное решение в виде готового модуля. На первый взгляд первый и второй путь проще и дешевле. Они позволяют легко и гарантированно выполнить требования по изоляции (оно реализуется в разделении обмоток трансформатора и формировании необходимых зазоров). При использовании ШИМ-контроллера при относительно высоких входных напряжениях можно применить устойчивую к коротким замыканиям топологию обратноходового преобразователя. Кроме того, его трансформатор имеет более простую конструкцию, поскольку не требует отвода в первичной обмотке. При использовании драйвера реализуют прямоходовую топологию, которая схемотехнически проще на малых мощностях, но в общем исполнении при относительно большой мощности потребует защиты от короткого замыкания, что для рассматриваемых уровней мощности не является критичным. Однако конструкция таких трансформаторов сложнее. Драйверы, как правило, имеют двухтактный выход или выход полумостового (реже мостового) типа, часть из них оснащена встроенными ключами, а некоторые требуют внешних [3].
Рис. 2. Примеры типовой топологии маломощных изолированных DC/DC-преобразователей: а) решение на базе ШИМ-контроллера LM2575-5.0; б) прямоходовой преобразователь на базе драйвера MAX845 с двухтактным выходом
Еще одно достоинство обратноходовых преобразователей заключается в том, что они не так чувствительны к уровню входного напряжения и при наличии обратной связи (например, через дополнительную обмотку или опторазвязку) обеспечивают стабильное по уровню выходное напряжение. А драйверы, как правило, на рассматриваемых мощностях дают простые решения без обратной связи, стабилизирующей выходное напряжение. Оба решения требуют выходных выпрямителей, а также входных и выходных фильтров. Примеры двух вариантов таких решений приведены на рис. 2.
Как можно видеть, для описанных выше решений есть два существенных отрицательных момента. Во-первых, общие габариты, так как оба решения имеют вынесенный трансформатор и дискретную обвязку, особенно это касается обратноходового преобразователя (рис. 2а). Тут имеется довольно большое число внешних компонентов. Во-вторых, хотя есть достаточно предложений в виде стандартных трансформаторов, которые обеспечивают необходимый уровень изоляции, они в общем решении остаются все-таки относительно слабым звеном. К тому же решения не сертифицированы изготовителем, так что честь реализации данного процесса достается вам в полной мере (о чем мы уже говорили ранее). И коль вам придется этим заниматься, необходимо учесть, что согласно всем стандартам, в том числе и наиболее строгому ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010, испытания по безопасности в части устойчивости к повышенному напряжению проводятся после воздействия предельной влаги или нагрева. Как известно, эпоксидная маска, используемая для защиты печатной платы, не является защитой от влаги или загрязнения, так что любая грязь, оставшаяся на плате, или ошибка в ее разводке в части обеспечения зазоров станет той ошибкой, которая может откинуть вас иногда даже на самые ранние стадии ОКР. Учитывая, что иногда требуется несколько таких преобразователей, может получиться так, что скупой заплатит дважды. А потому имеет смысл вспомнить одно из золотых правил разработчика: создаются только те компоненты, которые нельзя купить.
Какой же выход? Использовать пусть и более дорогое, но уже законченное решение DC/DC-преобразователя в виде готового и сертифицированного по безопасности модуля. Только нужно выбрать модуль, отвечающий требованиям основного стандарта по безопасности, с учетом моментов, изложенных в настоящей статье. В качестве оптимального решения могут быть предложены новейшие DC/DC-преобразователи серии TMV-HI, изготавливаемые под торговой маркой TracoPower [10]. Эта серия выпускается известной и хорошо себя зарекомендовавшей на рынке подобных изделий швейцарской компанией TRACO Electronic AG. За свою 35-летнюю историю компания безусловно стала одним из лидеров рынка преобразователей самого различного назначения, в том числе и для приложений, критических с точки зрения безопасности.
Рис. 3. DC/DC-преобразователи серии TMV компании TRACO Electronic
Серия TMV-HI стала развитием предыдущей линейки аналогичных по мощности преобразователей TMV-EN [11] (рис. 3). Обе серии выполнены на основе топологии прямо-ходовых преобразователей с частотной модуляцией. Основное отличие новой серии заключается в увеличенном напряжении пробоя изоляции (см. табл. 2).
Новая серия также выполнена в индустриальном малогабаритном корпусе SIP-7, что значительно меньше аналогичных решений в топологии прямоходового преобразователя, реализованного на отдельном драйвере. Кроме того, вам не нужно беспокоиться о сверхминиатюрном трансформаторе и его распайке (а это не так просто, как кажется), а также о требованиях по токам утечки и устойчивости изоляции преобразователя к воздействию предельных уровней влажности — герметичный корпус SIP-7 сделан из стойких изоляционных материалов. Но главное, такой DC/DC-преобразователь уже сертифицирован по безопасности, что снимает с ваших плеч (поверьте моему почти сорокалетнему опыту разработчика самой разнообразной РЭА, в том числе взрывозащищенного шахтного оборудования и изделий медицинского направления) тяжелый груз весьма непростых проблем. Сравнение серий TMV-EN и TMV-HI приведено в таблице 2.
Как можно видеть из таблицы 2, новая серия TMV-HI отличается большей гибкостью — диапазон для выбора по входным напряжениям согласно спецификациям у нее увеличен на две позиции (добавлено исполнение на 15 и 24 В), а диапазон выбора по выходному напряжению расширен до 10 позиций. Кроме того, новая серия отличается более высокими значениями КПД (от 70 до 80% вместо 66 и 75% соответственно) и, что самое главное, большим напряжением по стойкости изоляции до 5200 В (постоянного тока) вместо 3000 В (переменного тока, эффективное значение), что делает эту серию DC/DC-преобразователей универсальной и открывает для нее новые, более широкие области для применения. Новая серия имеет и лучшие показатели надежности, что дало возможность компании TRACO Electronic предоставить на эту линейку трехлетнюю гарантию вместо двухлетней гарантии, установленной для серии TMV-EN. Еще одной характерной чертой DC/DC-преобразователей серии TMV-HI является то, что ее параметры не деградируют во всем диапазоне рабочих температур от –40 до +85 °C.
Таблица 3. Назначение выводов преобразователей серий TMV-EN и TMV-HI
Важным достоинством рассмотренных серий преобразователей является стандартное назначение их выводов (см. табл. 3), что позволяет использовать данные устройства в ранее разработанных изделиях без внесения конструктивных изменений в конечные продукты. При этом новая серия преобразователей TMV-HI имеет на 30% меньший вес, занимает на 16% меньше места на печатной плате и имеет выигрыш по высоте, что немаловажно в условиях современных тенденций к дальнейшей миниатюризации аппаратуры.
Кроме перечисленных выше проблем обеспечения безопасности, серьезной проблемой является электромагнитная совместимость. Обе рассмотренные серии преобразователей уже имеют встроенный входной помехоподавляющий конденсатор и для своего применения формально требуют лишь выходных электролитических конденсаторов и входного предохранителя. Параметры этих элементов зависят от рабочих напряжений преобразователей, а их оптимальные значение приведены в спецификациях [10, 11]. При необходимости для уменьшения уровня излучаемых помех, что может потребоваться для решения вопросов в части электромагнитной совместимости, могут быть приняты дополнительные меры — например, установлен по входу рекомендуемый в спецификации [11] внешний пленочный полиэстеровый конденсатор емкостью 1–3,3 мкФ для уменьшения пульсаций входного тока или π-фильтр, как это указано в руководстве по применению серии TMV-EN [14] (рис. 4). Более полное и детальное рассмотрение решения проблемы входных/выходных пульсаций и помех DC/DC-преобразователей выходит за рамки настоящей статьи, для получения дополнительной информации можно обратиться, например, к публикации [15].
Как видно из изложенного, DC/DC-преобразователи могут успешно выступить в роли тех надежных кирпичиков для фундамента, которые способны обеспечить безопасность новых разрабатываемых изделий. Так, описанная серия TMV-EN [11] компании TRACO Electronic со стойкостью изоляции к воздействию повышенного напряжения на уровне 3000 В (эффективное, постоянного тока) с учетом указанного в их сертификации соответствия требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 60950-1-2009 (IEC/EN 60950) могут быть успешно использованы не только для многих видов IT-оборудования, но и для индустриального оборудования общего назначения (в том числе шахтного) по ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007, а также взрывозащищенного по ГОСТ Р 51330.10-99, с учетом электрических и тепловых характеристик этой серии. Причем по эффективности в части стойкости к пробивному напряжению изоляции данные DC/DC-преобразователи превосходят требования указанных стандартов, что для использования такого преобразователя во взрывозащищенном оборудовании для нефтегазовой и химической промышленности резко уменьшает вероятность искрообразования, делая его более безопасным и надежным. Кроме того, с некоторыми конструктивными решениями в общем исполнении конечного изделия они могут применяться и в медицинском оборудовании по ГОСТ Р МЭК 60601-1-2010 (IEC 60950-1) в качестве одного средства защиты уровня 1MOOP или 1MOPP для вторичных цепей. Это их назначение подчеркивает и тот факт, что на сайте компании TRACO Electronic www.tracopower.com серия DC/DC-преобразователей TMV-EN прямо отнесена к категории Medical/Healthcare («Медицина/Здоровье»), хотя формально они принадлежат к классу IT-оборудования.
Рис. 4. Рекомендуемый входной π-фильтр для уменьшения уровня помех на примере однополярного DC/DC-преобразователя серии TMV-EN
Что же касается новой серии TMV-HI [12] компании TRACO Electronic со стойкостью изоляции к воздействию повышенного напряжения на уровне 5200 В (постоянного тока) с учетом сертификации на соответствие требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 60950-1-2009 (IEC/EN 60950), то она более универсальна и может использоваться для всех классов и видов описанного в данной статье оборудования, особенно в части такого требовательного к безопасности оборудования, как медицинская аппаратура. Еще одна важная особенность данной серии — ее устойчивость к скорости нарастания синфазного напряжения 15 кВ/мкс (min), что наряду с высокой устойчивостью изоляции по напряжению делает ее применимой в гальванически развязанных приводах индустриального оборудования, выполненных на основе IGBT-модулей.
Если же говорить о медицинской технике, то возникает законный вопрос: почему мы вообще здесь ведем речь о допустимости использования DC/DC-преобразователей данной серии в медицинском оборудовании? Ответ прост. Во-первых, это выгодно, поскольку данные преобразователи доступнее и дешевле специализированных. Во-вторых, согласно разъяснениям, представленным в публикации [9], практическим примером в реализации медицинской техники может служить решение (именно оно показано на рис. 1), в котором первое средство защиты обеспечивается с помощью AC/DC-преобразователя IT-класса, соответствующего требованиям стандарта IEC 60950 по усиленной изоляции, с последующим DC/DC-преобразователем, отвечающим базовым требованиям, или 1MOPP-требованиям, по стандарту IEC 60601-1. В сочетании это решение будет эквивалентно системе изоляции типа 2MOPP. Причина в том, что DC/DC-преобразователь, который отвечает требованиям IEC 60950-1 по усиленной изоляции, будет соответствовать и регламентам 2MOOP или 1MOPP по стандарту IEC 60601- 1. Так что требования по защите оператора выполняются. Почему мы не говорим о соответствии преобразователей новой серии требованиям 2MOPP, ведь устойчивость изоляции на уровне 5200 В на первый взгляд дает нам такую возможность? Проблема в том, что корпус SIP-7 рассматриваемых DC/DC-преобразователей не обеспечивает необходимый зазор (имеется в виду расстояние между выводами 2–5). С учетом всех допустимых отклонений и размеров контактной площадки он равен максимум 7 мм при требовании минимум 8 мм (см. табл. 1). Это наглядный пример того, что проблему обеспечения безопасности необходимо всегда решать комплексно. Справедливости ради заметим: для того чтобы достичь полного соответствия требованиям по защите пациента, необходимо дополнительно рассмотреть и другие факторы, такие как организация системы предохранителей и общее суммарное значение токов утечки.
Опорное напряжение — это… Что такое Опорное напряжение?
- Опорное напряжение
2.2.1.4. Опорное напряжение VREF
Напряжение, с которым сравнивают напряжение считывания обратной связи в целях контроля за стабилизатором.
Примечание. Это напряжение может быть обусловлено внутренней или внешней цепью.
Смотри также родственные термины:
3.1.22 опорное напряжение (при оценке провалов, прерываний напряжения и перенапряжений): Значение напряжения, применяемое в качестве основы при установлении остаточного напряжения, пороговых значений напряжения и других характеристик провалов, прерываний напряжения и перенапряжений, выраженное в вольтах или в процентах номинального напряжения.
Примечание — В соответствии с требованиями настоящего стандарта опорное напряжение (при оценке провалов, прерываний напряжения и перенапряжений) считают равным номинальному или согласованному напряжению электропитания.
58. Опорное напряжение вихретокового преобразователя
Reference voltage of eddy current probe
Синхронное с сигналом вихретокового преобразователя переменное напряжение, подаваемое на один из входов фазочувствительного устройства
76 опорное напряжение индикации (газоразрядного знакосинтезирующего индикатора) в номинальном режиме; Uинд:
Амплитуда импульсов напряжения на электродах индикации газоразрядного знакосинтезирующего индикатора, при которой обеспечивается управление элементами отображения в режиме записи и стирания
77 опорное напряжение индикации (знакосинтезирующего индикатора) в режиме включения; Uинд.вкл:
Амплитуда импульсов напряжения на электродах индикации знакосинтезирующего индикатора, при которой обеспечивается свечение элементами отображения в режиме записи и стирания.
3.1.45 опорное напряжение радиосигнала (U0): Значение напряжения радиосигнала, равное 1 мкВ.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.
- Опорное направление падения звуковой волны на звукоприемную поверхность микрофона
- опорное напряжение (при оценке провалов, прерываний напряжения и перенапряжений)
Смотреть что такое «Опорное напряжение» в других словарях:
опорное напряжение — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN reference voltage … Справочник технического переводчика
опорное напряжение — эталонное напряжение; опорное напряжение Стабильное напряжение, с которым сравнивается машинная переменная … Политехнический терминологический толковый словарь
опорное напряжение — atskaitos įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reference voltage vok. Bezugsspannung, f; Referenzspannung, f rus. опорное напряжение, n pranc. tension de référence, f … Automatikos terminų žodynas
опорное напряжение — atskaitos įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektrinė įtampa, kurios atžvilgiu nagrinėjama ar matuojama kita įtampa. atitikmenys: angl. reference voltage vok. Bezugsspannung, f; Vergleichsspannung, f rus. опорное… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
опорное напряжение — bandymo įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nuolatinė arba kintamoji tam tikros vertės įtampa, kurią apibrėžtą laiko tarpą ir esant apibrėžtoms sąlygoms (be pramušimo) turi išlaikyti įtaisas, blokas, mazgas,… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
опорное напряжение — atskaitos įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reference voltage vok. Bezugsspannung, f rus. опорное напряжение, n pranc. tension de référence, f … Fizikos terminų žodynas
ОПОРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ — электрич. напряжение, относительно к рого отсчитывается другое напряжение. Источник О. н. должен обеспечивать его высокую стабильность. О. н. необходимо для прямого сравнения (в этом случае оно должно быть известным), для измерений относит.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
опорное напряжение интегральной микросхемы — опорное напряжение Напряжение, с которым сравнивается напряжение считывания обратной связи в целях контроля за интегральной микросхемой. Обозначение Uоп UREF [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы опорное напряжение EN reference voltage FR… … Справочник технического переводчика
опорное напряжение вихретокового преобразователя — Синхронное с сигналом вихретокового преобразователя переменное напряжение, подаваемое на один из входов фазочувствительного устройства. [ГОСТ 24289 80] Тематики контроль неразрушающий вихретоковый Обобщающие термины средства вихретокового… … Справочник технического переводчика
опорное напряжение индикации (газоразрядного знакосинтезирующего индикатора) в номинальном режиме — Uинд Амплитуда импульсов напряжения на электродах индикации газоразрядного знакосинтезирующего индикатора, при которой обеспечивается управление элементами отображения в режиме записи и стирания. [ГОСТ 25066 91] Тематики индикаторы… … Справочник технического переводчика
Как получить отрицательное напряжение. » Хабстаб
Оказалось, что когда речь заходит об отрицательном напряжении, первый вопрос, который возникает у людей: «Как такое может быть? Как напряжение может быть отрицательным?»Поэтому хотел бы чуть подробнее остановиться на том, что такое отрицательное напряжение и где оно может пригодиться.
Если меня спросят на каком этаже я живу, то не задумываясь скажу, что на пятом и мой ответ понятен каждому, всё дело в том, что мы привыкли отсчитывать этажи от земли. А для соседа с 10 этажа, если он свой этаж примет за точку отсчёта, я живу на -5 этаже. Так же и в электронике, измеряемое напряжение зависит от точки отсчёта, от точки которую мы приняли за ноль. Обычно такую точку, относительно которой ведётся отсчёт, называют землёй и тогда становится понятно, что раз напряжение — величина относительная, то может быть равна как 5 так и -5 вольтам, всё зависит от точки отсчёта.
Давайте рассмотрим схемы, изображённые ниже.
На схеме изображён делитель напряжения, который запитан от 10 вольт. Если мы будем измерять напряжение относительно отрицательного провода, то в точке B будет 5 вольт, а в точке С будет 10 вольт. А давайте в качестве точки отсчёта выберем точку B(средняя схема), тогда в точке А у нас будет -5 вольт, а в точке С будет 5 вольт. Ну а если примем за точку отсчёта точку С(правая схема), то в точках B и A у нас будет, -5 и -10 вольт соответственно.
Но что интересно,нельзя найти устройство, которое питается отрицательным напряжением, а услышать про отрицательное напряжение можно лишь, когда речь заходит о двухполярном питании. Ну вот только с одним, чуть разобрались и снова, какие-то умные слова. На самом деле ничего хитрого в двухполярном питании нет. Если для работы электронного компонента необходимо положительное и отрицательное напряжение(средняя схема на картинке выше), то говорят, что ему необходимо двухполярное питание.
В каком случае двухполярное питание может пригодиться? Рассмотрим простой пример, если на один из входов ОУ, питающегося положительным напряжением, подать отрицательное напряжение, то ничего не произойдёт, он просто не знает про существование отрицательного напряжения и сделать с ним ничего не может.
Кто-то из читателей, может подумать: «Вон выше схема на резисторах, используешь её и получаешь двухполярное питание, чего тут дальше читать?» А нет, всё не так просто, у схемы на резисторах есть один недостаток — отсутствие стабилизации средней точки, то есть при разной нагрузке в плечах, будет смещаться напряжение общей точки, тогда при подключении разной нагрузки на выходе будет не 5 и -5 вольт, а например, 4 и -6 вольт. Поэтому схема на резисторах — не самый лучший вариант.
Чёт мы я отвлёкся от темы, и так мне надо было организовать двухполярное питание и вопрос возникал в том как получить -5 вольт с током до 20мА. Дабы не усложнять себе жизнь, использовал две последовательно включенные зарядки от телефона. Точку в которой соединялся плюс одной зарядки с минусом другой принял за точку отсчёта(землю), тогда зарядка, у которой остался не подключённым плюсовой вывод, использовалась для получения 5 вольт, та у которой не подключён минусовой вывод для получения -5 вольт.
Прошло немного времени и стало понятно, что таскать две зарядки для одного устройства неудобно и хорошо было найти более простой способ получить отрицательное напряжение. Вариантов было два: первый — это собрать на рассыпухе источник отрицательного напряжения, второй — купить готовую микросхему, которая бы из положительного напряжения сделала отрицательное. Немного поискав в интернете, нашёл LM828, которая при подаче на вход положительного напряжения, на выходе выдавала такое же только отрицательной полярности. Идея использовать такую микросхему, показалась мне очень заманчивой поэтому сразу сделал заказ на али. Когда микросхема пришла, вытравил маленькую платку и монтировал её на основную плату и теперь для пользования устройством нужна только одна зарядка. Хотелось бы отметить, что номинал конденсаторов в обвязке микросхемы по даташиту равен 10uF, но при увеличении нагрузки микросхема начала пищать, поэтому увеличил их значение до 47uF.
LM828 покупал тут.