CÁCH làm MẠCH điều KHIỂN CHO màn HÌNH LCD

CÁCH LÀM MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO MÀN HÌNH LCD Để làm được mạch điều khiển cho màn hình LCD trước hết chúng ta cần tìm hiểu về I các linh kiện trên màn hình 1 Mosfet – Transistor trường Mosfet là Transisto.

CÁCH LÀM MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO MÀN HÌNH LCD

Để làm được mạch điều khiển cho màn hình LCD trước hết chúng ta cần tìm hiểu về

I.các linh kiện trên màn hình

1 Mosfet – Transistor trường

Mosfet là Transistor trường có cấu tạo khác với Transistor thông thường , chúng có độ nhạy cao hơn và được sử dụng trong hầu hết các bộ nguồn Monitor

+ Cực nguồn ( S ) và cực thoát ( D ) được nối với hai chất bán dẫn N đặt trên nền có tính cách điện, khoảng giữa hai cực là vùng nghèo điện tích tự do

+ Cực cổng ( G ) được đặt bên trên khoảng trống giữa hai cực N và các ly bằng một lớp cách điện là SiO2, cực G cách

điện hoàn toàn với cực D và cực S

+ Khi cho một điện áp chênh lệch vào hai cực D và S thì không có dòng điện chạy qua nhưng khi

ta đưa một điện áp dương vào cực G, điện áp này sinh ra hiệu ứng trường trong khoảng trống giữa hai lớp bán dẫn N, và dưới tác dụng của từ trường thì xuất hiện dòng điện chạy qua từ cực

D sang cực S

Điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng điện GS mà chỉ tạo ra hiệu ứng trường trong Mosfet

vì vậy một tín hiệu có cường độ rất yếu cũng có thể làm cho Mosfet mở rất mạnh

Dòng điện chạy qua hai cực D – S chỉ phụ thuộc vào điện áp chân G mà không phụ thuộc vào cường độ của tín hiệu

=> Vì vậy Mosfet được coi là linh kiện có độ nhậy rất cao và chúng đã được sử dụng trong các

bộ nguồn Monitor và các bộ nguồn của nhiều thiết bị điên tử cao cấp ngày nay

3 Ký hiệu của Mosfet :Mosfet thường có ký hiệu là K… , 2SK… , IRF…Thí dụ K3240 ,

IRF630 v v trong đó đèn K có công suất lớn hơn và thường sử dụng trong mạch nguồn, các đènIRF có công suất nhỏ hơn nên sử dụng trong mạch công tắc, mạch Regu và ít sử dụng trong mạch nguồn

+ IC so quang thường có 4 chân, một số ít có 6 chân , bên trong có một điốt phát quang và một đèn thu quang

+ Khi cho dòng điện đi qua điốt phát quang, đi ốt phát ra tia hồng ngoại chiếu vào đèn thu quang làm đèn thu quang dẫn

+ Dòng điện qua điốt phát quang tỷ lệ thuận với dòng điện qua đèn thu quang

+ Giữa bên điốt phát quang và đèn thu quang cách điện với nhau, chúng chỉ truyền thông tin biến đổi điện áp sang nhau thông qua ánh sáng hồng ngoại

+ IC so quang được sử dụng nhiều trong bộ nguồn cách ly, chúng làm nhiệm vụ truyền thông tin

về sự biến thiên dòng điện từ bên này sang bên kia mà vẫn cách ly được điện áp

IC so quang 4 chân & IC so quang 6 chân

• IC so quang 6 chân

Cách đo :

• Một bên bạn đo như đo điốt, một bên bạn đo như đo cực CE của Transistor

• Lưu ý : Trong bộ nguồn , nếu IC so quang hỏng thì

chúng thường hỏng ở dạng kém , tức là bạn đo không phát hiện được hư hỏng do đó nhiều khi cần thay thử

2 Diode xung

•

Sau bộ nguồn xung cần sử dụng

Điốt xung để chỉnh lưu

• Về hình dạng thì Điốt xung giống hệt với Điốt thường, nhưng do được cấu tạo đặc biệt nên Điốt xung làm việc được ở các tần số rất cao khoảng vài chục KHz

• Khi chỉnh lưu cho các điện áp có tần số cao như điện áp thứ cấp nguồn xung, điện áp thứ cấp cao áp thì ta cần sử dụng Điốt xung, nếu bạn sử dụng các Điốt thông thường tại các

vị trí này thì Điốt sẽ bị nóng và hỏng sau ít phút hoạt động

• Điốt thường chỉ dùng để chỉnh lưu điện áp có tần số thấp như điện AC 50Hz , không sử dụng được trong các mạch tần số cao nhưng Điốt xung lại có thể xử dụng được trong tất

cả các mạch + Điốt xung có giá thành cao hơn Điốt thường khoảng 4 – 5 lần

Điốt xung thường có vòng mầu có mầu xanh hay đỏ hoặc vòng mầu đứt nét

3 IC tạo dao động

• IC tạo dao động được sử dụng phổ biến trong các bộ nguồn Monitor, đây là IC có mạch rất đơn giản và giá thành rẻ, bạn có thể sử dụng IC này để lắp đèn nháy, điều đó sẽ giúp bạn hiểu nguồn Monitor dễ dàng hơn

• Các chân chính của IC này là :+ Chân 7 là Vcc 12V+ Chân 4 là chân dao động

+ Chân 2 là chân điều khiển biên độ dao động ra, điện áp chân 2 tỷ lệ nghịch với biên độ dao động ra

+ Chân 1 có tác dụng ngược với chân 2

+ Chân 3 là chân bảo vệ

+ Chân 6 là chân dao động ra

II.sơ đồ khối của màn hình LCD

Gồm 4 khối chính là : Khối nguồn, Khối cao áp, Khối Xử lý, Khối Panel LCD

1 Khối nguồn:

Đầu vào là nguồn điện lưới 220V AC

Dùng mạch nguồn ngắt mở (nguồn xung) để tạo ra 2 điện áp chính là 5V cấp cho Bo xử

lý và 12V cấp cho Bo cao áp

2 Khối Cao áp:

Nhận nguồn 12V từ bo nguồn

Nhận tín hiệu 3v3 On/Off từ bo xử lý để điều khiển việc ngắt mở mạch cao áp

Nhận tín hiệu điều chỉnh sáng tối từ bo xử lý

Xuất ra điện thế cao áp khoảng 600 ~ 1000 V AC đốt sáng bóng cao áp nằm bên trong Panel LCD

3 Bo xử lý:

Nhận nguồn 5V từ bo nguồn để cấp cho các IC trên bo

Nhận tín hiệu VGA từ cáp VGA nối với card màn hình

Xử lý tín hiệu và xuất tín hiệu lên Panel LCD thông qua cáp tín hiệu (lọai thông dụng 20 hoặc 30 pin)

4 Panel LCD:

Nhận nguồn từ cao áp để đốt sáng đèn cao áp bên trong

Nhận tín hiệu đã qua xử lý từ bo điều khiển

Hiển thị “hoàn hảo” hình ảnh trên LCD

Bo xử lí

nhiệm vụ chính là nhận tín hiểu RGB Analog rồi chuyển đổi thành tín hiệu Digital cấp cho mạch điều khiển, mạch lái rồi xuất lên LCD Panel

Trên bo gồm có: IC giao tiếp (Scalar), MCU (microcontroller unit), EEprom, thạc anh, mạch ổn

áp, và một số linh kiện dán (SMD) Các mạch ổn áp nguồn trên bo bao gồm: 2v5, 3v3 và 5v Trên bo còn có các đường tín hiệu khác như: không hiển thị (no display), tự động cân chỉnh…Chức năng của các IC trên bo:

1 IC giao tiếp:

- Nó bao gồm Pre-Amp, ADC (chuyển đổi analog sang digital), tự động cân chỉnh (Auto

Adjustment), PLL (Phase Locked Loop), các hiển thị trên màn hình (On Screen Display -OSD)

… Chuyển đổi tín hiệu màu RGB sang 8 bit hay 16 bit tùy thuộc vào MCU đang dùng để cấp cho IC điều khiển panel LCD Chức năng tự động cân chỉnh tần số, phase, vị trí ngang / dọc và cân bằng trắng… khi chuyển đổi độ phân giải Ở các monitor LCD đời củ, các chức năng này không nằm chung 1 IC mà chia thành nhiều IC khác nhau

2 MCU (Microcontroller Unit):

- Nó là một vi xử lý bao gồm cả CPU, SRAM, DAC, ADC và 64K FlashROM Điều khiển mọi họat động trên bo như một máy tính thu nhỏ

3 EEprom:

- Lưu các đoạn chương trình như là BIOS của mainboard máy tính Và dĩ nhiên, nó cũng có thể

bị lỗi và cũng được xả ra nạp lại bằng các máy nạp ROM thông dụng như PCB50 của TME hay Máy ProTool U580…như chính BIOS mainboard máy tính

Vị trí thực tế của EEprom

- Nếu lỗi EEprom: sẽ Không lên hình, sai khuông hình ngang dọc, không thể lưu các cài đặt, cân chỉnh của người dùng, một số chức năng điều chỉnh âm thanh, ánh sáng không họat động, không hiển thị các màn hình chức năng điều khiển hoặc hiện các màn hình chức năng hòai mà không tắt

- Việc nạp lại ROM này chủ đọc từ ROM máy tốt để dành nạp lại hoặc lên mạng tìm hoặc xin nhé

- Các chip EEprom thông dụng là: 24C02, 24C21, 24C04, 24C08, 24C16

Ở các LCD đời mới, bo cao áp nằm chung với bo nguồn Còn các LCD đời củ thì bo cao áp có thể nằm riêng như hình bên dưới.

Bo cao áp trong LCD được thiết kế theo 4 dạng thông dụng như sau:

1) Kiểu Buck Royer

2) Kiểu kéo đẩy (Lái trực tiếp)

3) Kiểu Nữa cầu -Half bridge (Lái trực tiếp)

4) Toàn cầu – Full bridge (Lái trực tiếp)

Các kiểu 2, 3, 4 hiện nay được dùng nhiều hơn do tính ổn định và ít tốn linh kiện hơn

1 Buck Royer Inverter:

- Nói cho phức tạp, thực chất nó như dạng một cái “tăng phô” điện tử Tuy nhiên, ở đây nó được thiết kế để họat động ở tần số từ 30 đến 70 Khz với mạch hồi tiếp để họat động ổn định Các MOSFET thì đạng đôi và đóng gói như dạng IC 8 chân cắm hoặc 8 chân dán SMD.

- Các mosfet đội chân cắm thông dụng là: FU9024N, J598 …

- Các mosfet lọai dán SMD thông dụng là: 4431, BE3V1J…

- Các transistors kéo đẩy thông dụng là: C5706, C5707…

2 Dạng kéo đẩy (Lái trực tiếp)

Mạch khởi động

- Hầu hết các Màn hình LCD đều có một mạch khởi động (On/off signal) để gởi một tín hiệu điều khiển việc đóng ngắt mạch nguồn của board ao áp Tín hiệu này mức thấp ~ 0v (tắt) và mức cao trong khoảng từ 2v – 5v (mở)

- Nếu là tín hiệu là 0 Volts (tức tắt), thì board cao áp sẽ không họat động và dĩ nhiên bóng cao áp

sẽ không sáng lên Tương ứng nếu tín hiệu này = 2v-5v (là “mở”) thì board cao áp sẽ họat động

và bóng cao áp sẽ sáng lên

- Ở sơ đồ thự tế dưới đây, khi ta cắp cáp VGA và bật nguồn LCD, board xử lý hình sẽ gởi tín hiệu “ON signal” về cho board cao áp (khoảng 2-5V tùy Màn hình LCD) qua R751 kích dẫn Q751 Q751 dẫn kéo theo Q752 dẫn Nguồn 12 Volts sẽ chạy qua Q752 và cấp cho chân VCC của IC TL1451ACN (Inverter IC) Trong đó 12V từ nguồn chính sẽ qua cầu chì F751 loại linh kiện dán SMD (2A/125V)

- Nếu không có tín hiệu “On signal” này thì Q751 sẽ không dẫn, Q752 cũng sẽ không dẫn, không

có điện áp sẽ chạy vào cấp nguồn VCC cho IC, IC không họat động -> Màn hình LCD sẽ không họat động

- Hai transistor trong mạch khởi động trên có thể thay thế tương đương bằng C945 và A733

bị mất tín hiệu “On/off Signal” này.

- Nếu đã có áp 2-5V tại chân On/Off thì phải có khoảng 9 đến 12 Volts tại chân VCC của IC cao

áp Nếu có ON/Off mà không có nguồn Vcc cấp cho IC cao áp thì kiểm tra đường nguồn cấp từ mạch nguồn đến, có thể đã bị đứt cầu chì F751 Nếu đã có nguồn Vcc mà mạch vẫn chưa chạy thì thay thử IC cao áp này và thử lại Vì nếu đứt cầu chì thì đa số là do chạm mạch bên trong và

đó chỉ có thể là IC cao áp chạm mà thôi

- Nếu tín hiệu On/off có mà rất thấp (0.5v – 1V) thì đa phần la do lỗi từ MCU của board xử lý hình Ta có thể kích ép bằng cách câu đường nguồn 3V3 cấp thẳng cho mạch khởi động này Cách làm này nguy hiểm vì chân On/Off này còn có chức năng bảo vệ tuy nhiên trong vài trườnghợp ta cũng phải chọn cách ép này mà thôi

Bo nguồn

1 – Tổng quát về khối nguồn Monitor LCD

Chức năng của khối nguồn:

Khối nguồn có chức năng cung cấp các mức điện áp một chiều cho các bộ phận của máy, bao gồm các điện áp

12V cung cấp cho mạch INVERTER (Mạch cao áp)

5V cung cấp cho Vi xử lý

3,3V cung cấp cho mạch xử lý hình ảnh

Điện áp đầu vào là nguồn 220V AC

 Các mạch trong khối nguồn

Mạch lọc nhiễu

- Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong máylàm hỏng linh kiện và gây nhiễu trên màn hình

Mạch chỉnh lưu – Có chức năng đổi điện áp AC 220V thành điện áp DC 300V cung cấp cho

nguồn xung hoạt động

Mạch dao động – Có chức năng tạo ra xung dao động cao tần để điều khiển đèn Mosfet ngắt mở

tạo ra dòng biến thiên chạy qua cuộn biến áp xung

Đèn công suất – Ngắt mở dưới sự điều khiển của xung dao động để tạo ra dòng điện sơ cấp chạy

qua biến áp xung

Các bộ phận chính trên khối nguồn Monitor LCD ACER

 2 – Nguyên lý hoạt động của khối nguồn

Khối nguồn Monitor LCD thường hoạt động theo nguyên lý nguồn xung, sử dụng cặp IC dao động kết hợp với đèn công suất Mosfet

Nguồn chi làm hai phần là sơ cấp và thứ cấp, hai phần này có điện áp chênh lệch khoảng 300V, bên sơ cấp thường có cảnh báo “Nguy

hiểm” sờ vào sẽ bị giật, còn bên thứ cấp được nối với mass của máy

 Như sơ đồ bộ nguồn ở dưới đây, bên sơ cấp có mầu hồng và bên thứ cấp có mầu xanh

Khối nguồn Monitor LCD Acer (phần sơ cấp – mầu hồng, phần thứ cấp – mầu xanh)

Các mạch cơ bản trên khối nguồn Monitor LCD

Phần nguồn bên sơ cấp:

Phần nguồn bên thứ cấp

Mạch bảo vệ đầu vào:

• Để bảo vệ mạch nguồn không bị hỏng khi điện áp đầu vào quá cao, người ta đấu một đi ốt bảo vệ ở ngay đầu vào (VRT601), đi ốt này chịu được tối đa là 300V, nếu điện

áp đầu vào vượt quá 300V thì đi ốt này sẽ chập và nổ cầu chì, không cho điện vào trong bộ nguồn

• Ở ngay đầu vào người ta gắn một cầu chì, cầu chì này có tác dụng ngắt điện áp khi dòng đi qua nó vượt ngưỡng cho phép

 Mạch lọc nhiễu cao tần:

• Mạch lọc nhiễu có tác dụng triệt tiêu toàn bộ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong bộ nguồn gây can nhiễu cho máy và làm hỏng linh kiện, các can nhiễu đóbao gồm:

- Nhiễu từ sấm sét

- Nhiễu công nghiệp

- Nhiễu từ các thiết bị phát ra xung điện v v…

Mạch chỉnh lưu và lọc điện áp AC 220V thành DC 300V:

dụng đi ốt mắc theo hình cầu để chỉnh lưu điện áp AC thành DC

• Tụ lọc nguồn chính sẽ lọc cho điện áp DC

bằng phẳng

IC dao động – KA3842

Các chân của IC -KA3842

Sơ đồ khối bên trong IC – KA3842

• IC dao động KA3842 được sử dụng rộng dãi trong các bộ nguồn xung có

sử dụng Mosfet, IC này có 8 chân và các chân có chức năng như sau:

* Chân 1 (COMP)

đây là chân nhận điện áp hồi tiếp dương đưa về mạch so sánh, khi điện

áp chân 1 tăng thì biên độ dao động ra tăng => điện áp ra tăng, khi

điện áp chân 1 giảm thì biên độ dao động giảm => điện áp ra giảm.

* Chân 2 (FB)

đây là chân nhận điện áp hồi tiếp âm, khi điện áp chân 2 tăng thì biên

độ dao động ra giảm => và điện áp ra giảm, khi điện áp chân 2 giảm

thì điện áp thứ cấp ra sẽ tăng lên

* Chân 3 (ISSEN) – chân bảo vệ, khi chân này có điện áp > = 0,6 V thì IC sẽ ngắt dao

động để bảo vệ đèn công suất hoặc bảo vệ máy

* Chân 4 (R/C) đây

là chân dao động R/C, giá trị điện trở và tụ điện bám vào chân này sẽ

quyết định tần số dao động của bộ nguồn, khi khối nguồn đang hoạt động

ta không được đo vào chân này, vì khi đó dao động bị sai làm hỏng đèn

công suất

* Chân 5 (GND) – đấu với mass bên sơ cấp hay cực âm tụ lọc nguồn

* Chân 6 (OUT)

- đây là chân dao động ra, dao động ra từ chân 6 sẽ được đưa tới chân G

của đèn công suất để điều khiển đèn công suất hoạt động

* Chân 7 (VCC) – Chân cấp nguồn cho IC, chân này cần phải có 12V đến 14V với IC

chân cắm và cần từ 8V đến 12V với IC chân rết loại nhỏ

* Chân 8 (VREF)

- Chân điện áp chuẩn 5V, chân này đưa ra điện áp chuẩn 5V để cấp cho

mạch dao động và các mạch cần điện áp chính xác và ổn định

 Điện trở mồi và mạch cấp nguồn cho IC

• Khi có điện áp 300V DC, điện áp đi qua R603 và R609 vào định thiên

cho đèn Q602 dẫn, đưa dòng điện đi qua R602 (Rmồi) đi qua đèn cấp nguồn

vào chân số 7 của IC

- Tụ C617 có tác dụng làm cho điện áp đi vào chân 7 tăng từ từ (mạch khởi động mềm)

- Khi điện áp chân 7 tăng đến khoảng 10V thì IC sẽ hoạt động và điều khiển cho khối nguồn hoạt động

-Khi nguồn hoạt động, điện áp lấy ra từ cuộn hồi tiếp 9 – 10 được chỉnh

lưu qua D602 rồi đưa về chân 7, đây sẽ là nguồn chính để duy trì cho IC

hoạt động

- Đồng thời khi nguồn hoạt động, điện áp Vref ra từ chân 8 sẽ đi qua R610 làm cho đèn Q603 dẫn,

tụ điện C618 sẽ làm cho đèn Q618 dẫn chậm lại, khi đèn Q618 dẫn thì đèn Q602 sẽ tắt, vì vậy dòngđiện đi qua Rmồi (R602) chỉ được sử dụng trong vài giây lúc đầu

Mạch hồi tiếp so quang:

• Nếu như không có mạch hồi tiếp thì khi điện áp đầu vào

tăng hoặc dòng tiêu thụ giảm thì điện áp đầu ra sẽ tăng theo Khi điện

áp đầu vào giảm hoặc dòng tiêu thụ tăng thì điện áp ra sẽ giảm xuống,

vì vậy điện áp ra sẽ không ổn định

• Mạch hồi tiếp so quang có chức năng giữ cho điện áp ra ổn định trong mọi trường hợp, mạch được thiết kế như sau:

- Từ điện áp 5V đầu ra, người ta lấy ra một điện áp lấy mẫu thông qua cầu phân áp R711 và R712, điện áp lấy mẫu này sẽ tăng giảm tỷ lệ thuận với điện áp ra

- Điện áp lấy mẫu được đưa vào chân R của IC khuếch đại áp lấy mẫu TL431 hoặc KA431

- Dòng điện đi qua đi ốt so quang sẽ được IC – KA431 điều khiển

- Dòng điện qua đi ốt phát quang sẽ làm đi ốt phát sáng chiếu

sang đèn thu quang => đèn thu quang dẫn, dòng điện đi qua đi ốt phát quang tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua đèn thu quang trong IC so quang, dòng điện anỳ sẽ được đưa về chân hồi tiếp âm (chân 2)của IC

Nguyên lý ổn áp:

- Giả sử khi điện áp đầu vào tăng, ngay tức thời thì điện áp đầu ra cũng tăng lên => điện áp lấy mẫu tăng => điện áp chân R của TL431 tăng => dòng điện đi qua TL431 tăng => dòng điện đi qua đi ốt trong IC so quang tăng => dòng điện qua đèn thu quang trong IC so quang tăng => điện áp đưa về chân 2 của IC tăng => biên độ dao động ra giảm xuống => đèn công suất hoạt động giảm và điện áp

ra giảm xuống, nó có xu hướng giảm trở về vị trí ban đầu

- Nếu điện áp đầu vào giảm thì quá trình diễn ra theo xu hướng ngược lại, và kết quả là khi điện áp đầu vào thay đổi lớn nhưng điện áp đầu ra thay đổi không đáng kể, vòng hồi tiếp này có tốc độ điều chỉnh rất nhanh, chỉ mất vài phần ngàn giây vì vậy nó hoàn toàn có thể điều chỉnh kịp thời với các thay đổi đột ngột của điện áp đầu vào

Khi điện áp vào thay đổi lớn (50%) nhưng nhờ có mạch hồi tiếp mà

điện áp ra thay đổi không đáng kể (khoảng 1%)

 Mạch bảo vệ quá dòng: