電子工程師巧手修電視

2007年,我兄弟買了一臺支持高清的LG 26LC7R電視,我們把那臺用了20年的CRT電視收起來了(其實還能用)。新電視有模擬和兩個HDMI輸入。現在,十年過去了...


問題1


這臺LCD電視在開機後有圖像延遲的問題,起初只有2分鐘延遲,幾個月後就變成45分鐘了。聲音是正常的。一開機是白色屏幕(沒有OSD),慢慢就出現很細的豎線段(圖1),之後圖像就正常了。這種情況在所有的視頻輸入中很常見。看來在延遲這段時間內,出故障的組件被預熱了,所以就恢復了。


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圖1:豎線問題。


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圖2:四個主板的佈局。


LG公司的技術員判斷是主板出了問題,但是沒有可用來替換的備用板。好吧,沒有哪一個痴迷DIY的電子工程師可以忍受一臺CCFL太亮的不能正常工作的電視,自己動手是不二選擇。所以我準備了一臺手持式萬用表,仔細研究了論壇上的一些建議,然後拆開了電視機。


我看見開關模式電源 (SMPS)板24V 3A CCFL逆變器電源上散熱器(圖3和圖4)的附近有3個膨脹的680µF/35V電容。無疑散熱器產生的熱蒸發掉了電解液。我換掉了所有的大電解電容,SMPS連接器上測得的輸出電壓也正常,但是第一個問題仍然存在。


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圖3:膨脹的電容器。


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圖4:電容器大圖。


問題2


在HDMI模式下工作45分鐘後,視頻變成了靜止圖像,然後逐漸變成白色,看起來很熱的樣子。同樣的,聲音仍然沒有問題。立即關機幾分鐘進行冷卻。拔掉電源後,我找到SMPS次散熱器、主板IC、主處理器(最燙)和HDMI開關IC上的發熱點。


為了確定散熱失效是否是可能的原因,我裝了一個風扇來冷卻打開的電視機的主板。它之前一直在工作。主板上有許多低壓差穩壓器(LDO)和(老化的)SMD電容,不過所有電壓都正常。穩壓器輸出不穩定會導致發熱嗎?我回想起EDN文章中有關LDO不穩定的警告。除了現有的SMD電容,我在輸出端增加了幾個電解電容,如圖5所示。然而,它們沒有起到任何作用,所以我又把它們拆下來了。


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圖5:裝上又拆下的電容。


進行測量


我測量了散熱器、機身板、主處理器外殼以及頂部通風孔附近的溫度(圖6)。圖7中的藍色LED燈表明,這期間TCON(LCD控制器板)的12V電源接通。圖9繪出了溫度曲線。


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圖6:溫度傳感器位置。


39分鐘後,在HDMI模式下視頻關閉了。此時,主處理器(視頻輸出)的關閉(和恢復)與斜率變化有關。


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圖7:測量設置。


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圖8:褐色過孔之間有走線,而不是接地層。


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圖9:電視的溫度曲線。


主處理器(VCT 7993P-A1-H000)在散熱停止時的溫度可能達到了100°C(Rth(J-C)= 35K / W,假定功耗為2W,208引腳TQFP)。在67°C時恢復工作。處理器下方有一個散熱銅芯,pcb設計人員沒有提供散熱面(圖8)。電視機可以在寒冷的溫度下正常工作,但在熱帶國家就會出問題,因為那裡室溫可能高達44°C!


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圖10:強制對流冷卻。


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圖11:過孔增加散熱器。


解決問題


與風扇一起增加的還有散熱器。注意圖10中散熱器上的銅片,還有視頻處理器、HDMI芯片和D類音頻放大器上的新散熱器。新的磁性固定40×40毫米風扇有助於對流,不再需要後蓋內的VESA安裝法蘭。隨後拿掉藍色夾子,並將銅板緊緊摺疊到散熱片上。


在圖11中,銅線束將熱量從過孔傳到主處理器板下方的銅條,再由接地板上的小型鋁散熱器散熱。首先在只使用散熱器的情況下讀數,然後開啟風扇再讀數(圖12)。


電視修理後溫度降低了10~24°。風扇由12V適配器供電。


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圖12:電視修理後的溫度曲線。


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圖13:面板。


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圖14:夾鉗。


再說問題1


在檢查TCON板時,我不小心將LCD偏置電壓IC(TPS65161)的引腳短路了。換掉後,板子正常工作了。我之前花13美元從eBay上買的一塊備用TCON板的保險絲燒斷了,TPS65161也壞了,修好之後,第一個問題還是存在。


LVDS線纜及連接正常。TCON和LCD面板之間的PCB條也是好的。這導致了FPC(柔性印刷連接或TAB鍵合):ACF鍵合到PCB條上。如圖14所示,(通過光纖線夾)按下花線連接後,顯示屏有了動靜,出現了電視調諧器噪音。熱循環(10多年來每天都要開/關)可能導致其熱脹(接通)冷縮(斷開)。誘發的機械應力可能導致粘結剝離。這可以解釋視頻延遲或預熱的現象,並在調整電視框而使屏幕恢復生氣後得到證實!


幾條LVDS線被擴展並解碼為數千條線,從而驅動了數百萬個LCD像素。所有這些線和解碼IC都通過花線連接至LCD,這對墨菲定律提出了挑戰。一條鏈堅固程度是由其中最薄弱環節決定的,FPC連接和散熱設計似乎是電視機中最薄弱的一環,從而影響了電視的使用壽命。內部溫度較低會延長電視的使用壽命。


幾周後,亞馬遜上網站上一款43英寸4K電視吸引了我,它還有80美元以舊換新的折扣。嗯……在電視修好一個月後,我把它送走了。


新電視帶一條兩腳電源線,在安裝過程中,未接地金屬邊框和後金屬板帶來驚人的體驗。我不顧保修條例,決定將電源線改為三腳電源輸入。有了這些經歷,下一個故事可能不必再等10年,我一定會盡早行動,防患於未然。


很久以前,佛陀就警告(4K)慾望是所有(TAB鍵合故障及其他)苦難的根源。學無止境。

通過這個故事,我知道了現代電視設計的不足。製造商為了追求領先的地位,努力將技術推向極限,而忽略了應該為客戶提供的價值。誠然在一些地區設備維修人員的數量不斷增加,但LCD電視故障也越來越多。產品複雜性似乎是犧牲可靠性而得到的。


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