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Reparando la fuente de TV HAIER LCD LB32B1120

Reparando una fuente de TV LCD HAIER LB32B1120 es un artículo sobre la experiencia en la reparación de la fuente de alimentación de un televisor LCD de 32" y las nuevas normativas de esta tecnología de “electrónica de potencia”, por ser la fuente de alimentación uno de los elementos más sensibles a fallas en los equipos LCD.

Lo peculiar que se destaca en este modelo es que utiliza variantes electrónicas en el diseño de la fuente de alimentación, es por eso que a partir de los elementos observados, intentaremos hacer una síntesis de sus defectos y los nuevos circuitos integrados empleados.

Introducción

Este tipo de fuente de alimentación tecnológicamente referida es del tipo “AC-DC flyback converter”, algo así como: un convertidor de AC a DC por retorno, que según la imagen es el modelo TV3206-ZC02-01A, sus características la señalan como una fuente “Green Mode”.

Problema Global

Gran parte de la contaminación del aire que respiramos, es debido al combustible fósil utilizado para producir energía eléctrica. El índice de mortalidad por ese tipo de contaminación ha aumentado en muchos países de Latinoamérica y Asia, pero en Estados Unidos y Europa se han reducido, gracias a las políticas para frenarla con medidas tecnológicas para lograr la eficiencia del consumo energético.
Las normas ambientales en Estados Unidos y las acciones realizadas por la Comisión Europea, han generado un progreso importante en la reducción de la contaminación desde el 1990.

Fuente de TV LCD HAIER

Eficiencia

La eficiencia “Ɛ” es el resultado de la energía de entrada “Ei” sobre la energía de salida “Eo”.

 Ɛ = Ei/Eo

Se define o concibe como la perdida mínima de energía para un conversor electrónico, evitando que la potencia disipada se pierda en forma de calor, o en otra condición, como el stand-by.

Green Mode

Es el resultado de la mejora de los equipos electrónicos en el consumo de energía. Green Mode es la normativa para optimizar la calidad de los equipos electrónicos con una eficiencia “Ɛ” en más de un 95%. Un protocolo que exige al convertidor que opere en múltiples modos, dado por la demanda de potencia real. La fuente del tipo “convertidor flyback” permite esta solución, bajo el modo ráfaga, modulando la frecuencia, la conducción discontinua y los modos casi resonantes de conmutación, para mejorar y adaptar la transferencia de carga en vacío y a plena carga. Las fuentes de hoy deben funcionar casi sin perdidas de potencia entre la línea de AC y la salida del convertidor.

En las fuentes de hoy es prohibitivo el uso de reguladores lineales donde los transistores operan en la zona lineal activa de conducción, pues disipan hasta el 40% de la energía en forma de calor.

La fuente de alimentación flyback converter

La fuente de alimentación “AC-DC flyback converter” en este modelo de TV LCD, posee las siguientes características para los circuitos integrados.

• CMOS de alta tensión con excelente protección
• Corriente de arranque muy baja a 20µA
• Arranque en modo ráfaga
• RI. Frecuencia de conmutación programable
• Ruido no audible
• UVLO. protección por bajo voltaje
• OVP. protección por sobretensión
• OLP. protección por sobrecarga

La actual fuente de alimentación se divide en tres bloques fundamentales.

Corrector del factor de Potencia “PFC”

La etapa PFC (Power Factor Correction) es la encargada de eliminar o corregir el factor de potencia de la red de distribución eléctrica para que la fuente de alimentación del receptor de TV LCD, funcione en condiciones óptimas de energía, aun con cualquier tensión de entrada y en las peores condiciones de potencia eléctrica, y pueda servir para el correcto funcionamiento del aparato. Para ello el circuito electrónico utiliza una bobina o “transformador reactor” con el que obtener una tensión elevadora entre 390V a 400V para corregir y entregar esta tensión optimizada a la siguiente etapa del circuito.

Convertidor reductor en espera “Stand by”

Esta etapa Stand by (STB) está diseñada para alimentar el bloque en la condición de espera, por lo general entregando una tensión de 5V a través de un convertidor reductor, necesario para obtener las órdenes a ejecutar en el equipo. Una buena parte del consumo eléctrico en las residencias, se produce en los aparatos electrónicos en la condición de Stand by. En algunos equipos de TV el Stan-by funciona con una tensión de suministro de 3.3V.

Cuando se desea ahorrar energía, evitar averías, además de reducir la contaminación ambiental y la polución, así como el costo, se deben desconectar de la red los aparatos electrónicos cuando no se vayan a utilizar. Se refiere por estudios pormenorizados sobre el año 2005 que casi el 15% del sobre consumo eléctrico general de una ciudad se debió a esta condición. Es por esto que han aparecido reglas y normativas de eficiencia para los circuitos integrados, llamadas “Green Mode” para una mayor simplificación del diseño y mayor eficiencia, entre otros muchos factores, optimizando también la corriente inicial de arranque a tan solo 20uA que sustituye los actuales modelos de circuitos integrados para las fuentes conmutadas.

Convertidor Flyback

El convertidor de AC/DC flyback converter, es el encargado de alimentar el televisor LCD con las tensiones típicas de 12V y 24V. Por lo general los diodos rectificadores de salida para 24V son de potencia del tipo de silicio, con una diferencia de potencial (VD) de 0.7V para este tipo de semiconductor.

Diodo rectificador de barrera

Los diodos de la etapa de salida de tensión de 12V puede ser del tipo de barrera o Schottky un dispositivo semiconductor que proporciona conmutaciones muy rápidas entre los estados de conducción en directa e inversa, y muy baja tensión de umbral (tensión de codo), que es la diferencia de potencial mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor.

A diferencia de los diodos rectificadores convencionales de silicio cuya tensión umbral (VD) a partir que el diodo conduce es de 0.7 V, los diodos Schottky tienen una tensión umbral de 0.2 a 0.4V, lo que lo hace ideal para rectificar tensiones muy bajas, menores de 5V a muy alta velocidad de conmutación, por eso su uso en las computadoras y los receptores de TV LCD, donde se necesitan grandes velocidades de conmutación y muy poca caída de tensión en corriente directa… por tanto asegura muy poco gasto de energía en la rectificación.

La revisión

Habiendo repasado estos detalles, la primera opción en la reparación de este tipo de fuentes conmutadas es una limpieza de la placa con algún tipo de sustancia ideal. Las fuentes en los equipos LCD HAIER se deben revisar de forma periódica, pues tienden a romperse de forma intempestiva a los dos años de explotación aproximadamente. El defecto fatal comprobado se debe a la cristalización o falso contacto de las soldaduras en los transistores conmutadores de potencia.

Mantenimiento

Se ha de hacer un mantenimiento previo en este modelo de TV, problema que tiende a dañar no solamente la fuente, sino también la “Main Board” que puede quedar inservible. Por tanto, la recomendación es resoldar los transistores MOSFET de potencia para evitar este defecto de fábrica y con ello asegurar una larga vida al receptor de TV.

Distribución de los pines en la fuente de alimentación

Conector CN3 sus pines
  1. +24V 5. GND
2. +24V 6. GND
3. +24V 7. GND
4. +24V 8. GND

Conector CN2 sus pines
   1. +12V 8. +5V STB
2. +12V 9. Power on/off
3. GND 10.+5V
4. GND 11.+5V
5. GND 12. +5V
6. +5V 13. GND
7. +5V´  

Reparación

Cuando tenga que reparar esta fuente de alimentación lo primero que se recomienda es desconectar el fusible de la placa, señalado en la primera imagen de la portada como F1 y conectar en su lugar una bombilla (lámpara o foco) incandescente de 25 Watt, o en su defecto una resistencia de 200 ohm 10 Watt, con el objetivo de controlar la corriente de arranque mínima protegida, para que pueda absorber cualquier sobre corriente por error o corto circuito en el proceso de reparación, para un arranque controlado y seguro.

Precauciones. Circuito PFC

Ya habíamos hablado del bloque PFC, pero lo importante esta vez es la precaución a tomar en cuenta. Nuestra recomendación es desconectar el transistor conmutador de potencia del circuito PFC, por lo general un transistor mosfet del tipo MDF13N50 o el similar 2SK4086LS, en ocasiones serigrafiado en la placa como Q901 o el Q101 en otros modelos. El único objetivo al desconectar el transistor del circuito es evitar una tensión de 390V a 400V en el condensador de filtro C920 que podría ser peligrosa, más si fuera un novicio el que hiciera la reparación de la fuente.

Circuito PFC

Por lo que, al retirar este transistor del circuito, el bloque corrector PFC de 390V, alcanzaría solo 155V en el filtro de fuente. Algo que no impide, la reparación y prueba al vacío de la fuente. Interpuesto el bombillo y desconectado el transistor del PFC, se procede a comprobar el estado de la fuente.

Conversor Flyback

La etapa que por lo general tiende a estar dañada de forma habitual es el bloque conversor flyback de 12V y 24V, al que haremos notación. Como quedó señalado, el circuito conversor flyback es el bloque encargado de suministrar la tensión al equipo. Para energizar este bloque, una tensión de 14V procedente del stan-by se activa a través del procesador de control que manipula al optoacoplador y este a su vez a un transistor que alimenta la etapa por medio de un diodo, el JM8 drenando su tensión a la R5 para cargar el filtro a través de la resistencia limitadora R300 hasta C300 aplicando 14V al pin 5 “VDD” circuito integrado drive oscilador.

Convertidor Flyback AC/DC

El circuito integrado U301 (véase imagen de portada) es una variante simplificada de tecnología CMOS. Es un chip de 6 pines y se describe como un circuito de muy bajo consumo y arranque suave en ráfaga, logrado a frecuencias de 20Khz en el arranque, lo que se traduce en un ahorro de energía para fuentes conmutadas de tan solo 20uA. Posee un control del modo PWM altamente integrado y optimizado, logrando alto rendimiento y bajo consumo en la condición de espera.

Es un convertidor flyback programable externamente en frecuencia, que en ausencia de carga o con una carga ligera, funcionará en “modo ráfaga" para minimizar la pérdida de energía. Así también logra una potencia de consumo extra pequeña y una mayor eficiencia de conversión.

El circuito integrado es SMD miniatura proporciona una mejor aplicación de control interno, con una mínima cantidad de componentes externos a menor costo, y puede ser utilizado para múltiples aplicaciones como: cargador de baterías, adaptador de potencia, módulos para fuentes de potencia, fuentes externas de energía como este caso.

La función en este circuito integrado incluye la detección de corriente, la compensación de pendiente interna, concentrado todo ello en una pequeña capsula SOT23-6. Estos circuitos integrados miniatura, pueden aparecer con las siguientes nomenclaturas serigrafiadas: SG6848, LD7535, CR6851, UC3863, LD7535A, OB2262, R7731, GR8830, SF1531, OB2263, T135, 63A31, 62A04, F13S, 73E25, LUP36R, K0P36R, LJP36.

En los chips de 6 pines, en alguno de ellos cambia la posición del pin, pero se describen de la siguiente forma:

1.- GND Pin de conexión a tierra del circuito integrado, punto donde confluyen todas las corrientes del circuito.

2.- FB Feedback o retorno, es el pin para el control de la tensión de la fuente conmutada, es una referencia o señal que retorna (FB) del circuito regulador a través de un optoacoplador en la etapa de la tensión de salida para corregir linealmente la tensión de la fuente.

3.- RI Este pin sirve para programar la frecuencia de conmutación PWM dentro del chip, conectando una resistencia de 100K a masa se logra ajustar la conmutación de la fuente a 65Khz, pero de forma programada se ajusta en un rango que puede variar de 20Khz a 70Khz.
La frecuencia de trabajo PWM del circuito integrado se calcula a través de la ecuación:

Fosc = 6500/RI y puede derivar a Fosc = 6650/RI

La resistencia en (Kohm) y la frecuencia en (KHz). El rango de esta resistencia de programación (RI) puede variar entre 50Kohm a 150Kohm y de 50KHz a 100KHz según el tipo de chip.

4.- SENSE Este pin es el detector de la corriente que se mueve en el transistor conmutador de potencia “MOSFET,” es el punto a través del cual se puede medir y ajustar las protecciones del circuito integrado. La impedancia de entrada en este pin es de 40Kohm.

5.- VDD Pin de suministro de la tensión de alimentación al circuito integrado. Las tensiones de funcionamiento pueden estar entre 12V a 25V de modo estable.

6.- GATE Salida del pulso PWM para accionar la compuerta (GATE) del transistor conmutador de potencia MOSFET al transformador chopper.

Fallas habituales

Ya se había comentado que las averías habituales eran debido a soldaduras blandas, cristalizadas, dado por la extrema temperatura del bloque “flyback converter” de 12V y 24V. Las roturas señalan al transistor de potencia, que puede tener la serigrafía Q12 en un modelo de fuente, pero también puede ser Q103 o el Q903 para otros modelos.

Lo peligroso del daño es cuando existe un falso contacto en el transistor, algo que lo puede poner en corto circuito por los errores en el tiempo de conmutación. Si esto sucediera, la gran cantidad de energía acumulada en la bobina del transformador chopper, puede desencadenar cuando es liberada, una muy alta tensión de salida superior a la nominal, cosa que crearía daños irreversibles en los componentes de la fuente, así como en la tarjeta principal (Main Board).

Cuando los daños son en la fuente de alimentación se concretan a los transistores Q10 y Q11, driver del transistor de potencia, que modulan la pendiente PWM evitando la acumulación en la zona lineal activa, así como minimizando el periodo de la tensión de campo necesaria en la puerta del transistor. La tensión de excitación de los transistores viene de la de alimentación de 14V del chip. Así también cuando existe corto circuito en el transistor, se deben de revisar las resistencias del surtidor del transistor de potencia que tienden a ser perforadas.

Cuando el daño es muy grave, la rotura implica la sustitución del chip U301 por inservible, además de la posible sustitución de los diodos rectificadores de la etapa de 12V y 24V y la revisión de los condensadores disruptivos conectados en paralelo a estos diodos.

Puesta a punto

Después de sustituidos los componentes dañados en la etapa “Flyback converter,” se procede a activar la fuente de alimentación en vacío, sin carga. Para ello se ha de verificar que la tensión de “stand-by” de 5V esté presente y se hará un jumper entre los puntos TP3 y TP4. Si todo marcha bien, el bombillo conectado en la posición del fusible deberá estar apagado. Apareciendo una tensión de 14V en la R300 y el filtro C300, medidos en el pin VDD del circuito integrado U301.

Como resultado deberá aparecer las tensiones de 12V y 24V en los diodos rectificadores. Si todo es correcto, esas serán las tensiones de suministro de la fuente sin carga. Por lo que se procederá a restituir y conectar el transistor conmutador del circuito PFC Q901 o el Q101 según el modelo de fuente de alimentación, para chequear que se restablece la tensión de 390V en el condensador de fuente.

Llegado a este punto, se desconectará el bombillo o la resistencia limitadora conectada al fusible, reinstalando el fusible F1 y reconectando la fuente al TV LCD.

Al encender el TV, se debe de chequear periódicamente la tensión de alimentación de “12V y 24V” además de la temperatura de los componentes de potencia por espacio de 1 hora. Si en ese lapso de tiempo no hay dificultades comprobadas o ruido en la imagen, se dará por concluida la reparación.

Precauciones

En los casos donde permanezca encendido el bombillo de protección, se deberá revisar minuciosamente que es lo que provoca ese exceso de corriente en la alimentación. En el caso que fuese una resistencia de 200 ohm a 10W se percibe el calentamiento de la misma cuando existe la misma falla, en todo momento no puede haber ningún calentamiento en esta resistencia. Nunca retire estos elementos hasta no haber resuelto este problema.

Recuerde que las fuentes “Green Mode Power” de estos televisores, siempre tendrán la tensión exacta de 12V y 24V en la salida, ya sea en vacío o a plena carga.

José Enrique Chávez Rodríguez
Miembro de la IEEE - Cuba
electronica.profesionales @ gmail.com

Si tiene dudas o necesita ayuda para la reparación de un televisor de cualquier tipo u otro aparato electrónico puede plantear su consulta en el
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