找出電視維修中「常見嫌疑犯」

作者: Cherukupalli Rama Murthy,EDN

一台10多年的電視機有類比和兩個HDMI輸入,開始出現大大小小的毛病,例如影像延遲、HDMI工作模式下,影像也發生靜止狀況…等,來看看工程師怎麼把一台上了年紀的老電視返老還童,並歸納出電視維修中的「常見嫌疑犯」…

2007年,我兄弟買了一台支持高清的LG 26LC7R電視,我們把那台用了20年的CRT電視收起來了(其實還能用)。新電視有類比和兩個HDMI輸入,現在,10多年過去了…

問題

這台LCD電視在開機後有影像延遲的問題,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。一開機是白色螢幕(沒有OSD),慢慢就出現很細的垂直線(圖1),之後影像就正常了。這種情況在所有的視訊輸入中很常見,看來在延遲這段時間內,出故障的元件被預熱,所以就恢復了。

圖1 螢幕出現垂直線問題。

圖2 四個主機板的佈局。

LG的技術員判斷是主機板出了問題,但是沒有可用來替換的備用板。好吧,沒有哪一個癡迷DIY的電子工程師可以忍受一台CCFL太亮的不能正常工作的電視,自己動手是不二選擇。所以我準備了一台掌上型萬用錶,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。

圖3 膨脹的電容。

圖4 電容大圖。

問題二

在HDMI模式下工作45分鐘後,視訊變成了靜止影像,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、主機板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機板。它之前一直在工作。主機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。

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燈表示,這期間TCON(LCD控制器板)的12V電源接通,圖9繪出了溫度曲線。

圖6 溫度感測器位置。

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

圖7 測量設置。

圖8 褐色過孔之間有走線,而不是接地層。

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℃(Rth(J-C)= 35K/W,假設功耗為2W,208引腳TQFP)。在67℃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℃!

圖10 強制對流冷卻。

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,還有視訊處理器、HDMI晶片和D類音訊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,並將銅板緊緊折疊到散熱片上。

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。

圖12 電視修理後的溫度曲線。

圖13 面板。

圖14 夾鉗。

再說問題一

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(軟性印刷連接或TAB接合):ACF接合到PCB條上。如圖14所示,(透過光纖線夾)按下花線連接後,顯示器有了動靜,出現了電視調諧器雜訊噪音。熱迴圈(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。這可以解釋視訊延遲或預熱的現象,並在調整電視框而使螢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畫素。所有這些線和解碼IC都透過花線連接至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,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(Amazon)網站上一款43英吋的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,我一定會儘早行動,防患於未然。

很久以前,佛陀就警告(4K)欲望是所有(TAB接合故障及其他)苦難的根源,學無止境。透過這個故事,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。

(參考原文:Is it the “usual suspects” in this TV repair?,by Cherukupalli Rama Murthy,EDN China Jenny Liao編譯)

 

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