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节能控制电路原理与故障检修

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由于微机自身的特点,为了在开机状态而又不进行操作的情况下节约能源消耗,根据VESA(视频电子标准协会)、EPA(美国环保机构)、MUTEK(瑞典雇员组织联盟)的有关规定,新型显示器都设置了节能控制电路。节能控制电路的基本原理,就是主机通过电源管理程序对键盘或者鼠标的活动情况进行实时监测,当在设定的时间内无动作时,电源管理程序便终止行同步信号(H-SYSN)或场同步信号(V-SYSN)的输出,显示器内部的CPU电路根据接收到的行场同步信号的有无,自动地从有关引脚输出相应的指令,通过节能电路对二次电源、行场扫描电路、灯丝电路的供电或者主电源的工作状态进行控制,使显示器转入小功率工作的状态,从而达到节能的目的。

VESA的“DMPS”标准定义了显示器的4种工作模式,分别是正常使用模式、后备模式(待机状态)、挂起模式(响应状态)和关闭模式(停止状态)。从功耗上讲,正常使用模式下最高,后备模式和挂起模式下次之,关闭模式下最低。在这4种模式下,主机的电源管理程序会输出行、场同步信号的不同组合,送到显示器CPU的模式识别端口,供CPU识别判断,再由CPU决定显示器工作在何种模式。不同的模式与主机输出的行场同步信号组合的对应关系见附表。

图1
图1 🔍原图 (436×108)

节能电路的几种主要形式

从目前市场上的主流显示器来看,可首先分为模糊控制型和精确控制型。前者多把后备模式与挂起模式甚至关闭模式合而为一,在这些模式下,CPU对节能电路发出的指令是相同的,因此整机只有2种或者3种工作状态(如ACER 78G等);后者则在不同的模式下,CPU对节能电路发出不同的指令,节能电路在各种模式下对被控电路进行精确控制,因此整机有4种工作状态(如三星700S等)。


1.ACER 78G的节能控制电路 (见图1)

图2
图2 🔍原图 (567×387)

当键盘无输入或鼠标不动作超过设定时间时,主机在DMPS下设置同步信号,停止输出行同步信号,进入后备模式。CPU /IC801(MTV112MN32)的13、24脚检测到该信息后,指令其34脚(STANDBY)输出低电平。该低电平分两路输出,一路加至VT702的基极,使其截止,从而使VT701也截止,开关电源的14V输出被切断,12V电压消失,二次电源和行场扫描电路停止工作; 另一路加至VT705的基极,使其截止,VT704截止,切断了灯丝供电,灯丝熄灭。在挂起模式和关闭模式下,仍然是CPU的34脚为低电平,节能电路的状态和后备模式相同,因此整机的工作状态也相同。在这3种模式下,开关电源的各路输出电压基本没有变化,但由于行场扫描电路和灯丝都停止了工作,整机功耗大幅度降低。当敲击键盘或移动鼠标时,主机恢复行同步信号的输出,CPU接收到相关信息后,指令34脚输出高电平,电路的动作相反,使显示器重新进入工作状态。

从此节能电路可以看出,它通过切断主要用电电路的供电输出,使这些电路停止工作来达到节能的目的。与此相对应,另一类节能电路采用的是切断负载输出与控制主电源的工作状态相结合的方式,其中对主电源的控制上常采取两种措施: 一种是在节能期间使主电源停止输出(如LG FB795C);另一种是在节能期间降低主电源的输出电压,从而达到更好的节能效果。


2.LG FB795C的节能电路(见图2)

图3
图3 🔍原图 (567×282)

CPU/IC401的19脚和5脚是节能指令的发出端。当CPU只收到行同步信号或者场同步信号时,即指令其5脚变为低电平,使得VT930、VT931相继截止,6.3V 灯丝供电消失,电子束停止发射。此时19脚仍为高电平,光电耦合器IC901内部的发光管发光,内部的光敏三极管处于导通状态,三极管VT929导通,主电源厚膜集成电路IC901(STR-F6354)的4脚(启动和电源控制端)得到正常的电压,IC901正常工作,不受影响;当进入关闭状态时,IC401接到主机发出的信号后,指令其19脚变为低电平,IC910内部的发光管熄灭,内部的光敏三极管截止,三极管VT929截止,主电源厚膜集成电路IC901的4脚电压变为0V,IC901内部振荡器停振,主电源各路输出都为0V。此时,主电源的全部负载停止工作。但由于该机的+5V电压是一个单独的开关电源,主电源的停振并不影响+5V的输出,因此,在关闭期间,CPU仍在工作,只要打开主机电源,显示器还会进入正常的工作状态。

故障检修实例

由节能电路引发的常见故障是开机后不显示,无高压产生。指示灯一直为橙色或黄色(正常机应该为绿色),有的机型指示灯闪烁。检修时,我们可以根据对主电源各路输出电压特别是行场供电和灯丝供电进行测量,然后根据测量结果进行分析判断。按照从主机信号→传输线路→CPU→节能电路→被控电路的控制原理,一般可顺利找到故障根源。


例1:一台ACER(宏基)78G纯平17英寸显示器,联机后不显示,指示灯为橙色。


分析与检修:
从指示灯的颜色来看,该机处于节能状态。测量主电源的各路输出电压,各路整流二极管的负极电压都正常,但受控的14V和受控的6.3V 输出端都为0V,确认节能电路已经处于工作状态。为压缩故障范围,围绕该机节能电路的原理,首先测量CPU节能指令输出端IC801的34脚电压,为0.1V,已经发出了节能指令。可见,故障出在CPU之前(含CPU本身)。根据先易后难的原则,检查主机和显示器之间的连线正常,当检查至该连线至机内的插排M101时(在视放板上),发现该插排的第5脚(VS)有一圈裂纹,加焊后,再次开机,故障消失。


结论: M101的5脚是场同步信号输入端,该脚虚焊导致场同步信号不能送至CPU的模式识别电路。根据新型彩显节能电路的设计,主机发出的行、场同步信号任何一个送不到CPU,显示器都会进入节能模式。


例2:LG FB795C纯平17寸彩显,联机后无显示,指示灯不亮。


分析与检修:
根据上例的经验以及本机的节能电路的特点,首先测量主电源的各路输出均为0V,但5V电压正常。测量主开关电源厚模块IC901的控制端4脚为0V,而1脚的300V正常。这说明4脚电压为0V是主电源停振的原因。4脚的电压受控于CPU的19脚以及+5V开关电源,为确认节能电路的工作状态,测量IC401的节能控制端5、19脚都为4.5V,可见CPU并未发出节能指令。因此分析认为,由于已经确认+5V是正常的,因此故障应该出在IC910的19脚至IC401的4脚之间的控制电路之中。依次检查这部分电路的各个元件,发现光电耦合器IC910的1、2脚之间在路正反向阻值过大,拆下测量,确认其1、2脚内部的发光管断路。更换一只同型号光耦,故障排除。


结论:
IC910的1、2脚之间的发光管断路后不能发光,因此内部的光电三极管一直处于截止状态,引起VT929截止,IC401的控制端4脚得不到正常的控制电压,故主电源不能进入工作状态,造成了本例故障现象。

文/华雷广