Monitor LCD: Nguyên lý hoạt động khối 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 nguồnMạch lọc nhiễu
  - Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần bám theo đường dây điện không để chúng lọt vào trong máy làm 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
  Mạch hồi tiếp
  - Lấy mẫu điện áp đầu ra rồi tạo ra điện áp sai lệch hồi tiếp về mạch dao động để tự động điều khiển đèn công suất hoạt động sao cho điện áp
  ra được ổn định khi điện áp vào hoặc dòng tiêu thụ thay đổi.
  Biến áp xung
  - Ghép giữa cuộn sơ cấp, hồi tiếp và thứ cấp đẻ thực hiện điều khiển điện áp đồng thời lấy ra nhiều mức điện áp khác nhau theo ý muốn
  Hình ảnh khối nguồn trên một số máy thực tế
  Khối nguồn và các khối khác trên Monitor LCD ACER
  Các bộ phận chính trên khối nguồn Monitor LCD ACER
  Khối nguồn và khồi cao áp trên Monitor LCD AOC
  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 đó bao 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:

1. Mạch chỉnh lưu sử dụng đi ốt mắc theo hình cầu để chỉnh lưu điện áp AC thành DC
2. 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 dòng điện 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:
  • Để bảo vệ đèn công suất không bị hỏng khi nguồn bị chập tải hay có
    sự cố nào đó khiến dòng tiêu thụ tăng cao, người ta thiết kế mạch bảo
    vệ quá dòng như sau:
    - Từ chân S đèn công suất ta đấu thêm điện trở Rs (R615) xuống mass để tạo ra sụt áp, điện áp này được đưa về chân 3 của IC.
    - Khi dòng tiêu thụ tăng cao, đèn công suất hoạt động mạnh, sụt áp trên Rs tăng lên, nếu điện áp tăng > 0,5V thì IC sẽ ngắt dao động ra, đèn công suất được bảo vệ.
    - Khi mạch bảo vệ hoạt động và ngắt đèn công suất, dòng qua đèn không còn, nguồn hoạt động trở lại và trở thành tự kích, điện áp ra thấp và dao động.
• Mạch bảo vệ quá áp:
  • Khi có các sự cố như mất hồi tiếp về chân 2, khi đó điện áp ra sẽ
    tăng cao gây nguy hiểm cho các mạch của máy, để bảo vệ máy không bị
    hỏng khi có sự cố trên, người ta thiết kế mạch bảo vệ quá áp, mạch được
    thiết kế như sau:
    - Người ta mắc một đi ốt Zener 24V từ điện áp VCC
    đến chân G của đi ốt có điều khiển Thristor, chân A của Thiristor đấu
    với chân 1 của IC, chân K đấu với mass
    - Khi điện áp của nguồn ra tăng cao, điện áp VCC tăng theo, nếu điện áp VCC > 24V thì có dòng điện đi qua đi ốt Zener vào chân G làm Thiristor dẫn, điện áp chân 1 của IC bị thoát xuống mass, biên độ dao động ra giảm bằng 0, đèn công suất tắt, điện áp ra mất.
    - Khi mạch bảo vệ hoạt động và ngắt đèn công suất, điện áp ra mất, không có dòng đi qua đi ốt zener, IC lại cho dao động ra và quá trình lặp đi lặp lại trở thành tự kích, điện áp ra dao động.