一台欧姆龙人机接口（Human Machine Interface）NT6Z型显示器出现不能显示的故障。 由于该设备已停产，很难买到新设备，而网购的二手机使用很短时间就出现了同样故障。为此，笔者决定自主维修该显示器。为了便于维修，笔者根据实物绘制了电路图，如附图所示。该显示器背光灯采用冷阴极荧光灯管CCFL，高压驱动电路由一块高效CCFL逆变控制芯片OZ965、驱动芯片4532和高压脉冲变压器3部分构成。高压驱动电路为点亮CCFL背光灯管提供约600V的高频交流电压，并控制灯管的亮度。 
一、OZ965简介 OZ965是一块采用5V供电，16个引脚的集成电路，有SOP和TSSOP两种封装形式。以单一固定频率PWM方式工作，为外部的N沟道、P沟道场效应管提供脉冲宽度可调的驱动信号，工作频率在30 kHz~ 200kHz之间。芯片内含多个功能模块，主要有：振荡信号产生电路，脉宽调制控制电路，N沟道/P沟道场效应管驱动信号产生电路，参考电压输出电路，软启动控制电路以及过欠电压、灯管开路、过流和短路保护电路。各引脚功能如附表所示。 引脚号 | 引脚名 | 功能 | 1 | REF | 2.5V参考电压输出 | 2 | HCLMP | 正常工作时最大占空比钳位电压输入 | 3 | LCLMP | 灯管开路时最大占空比钳位电压输入 | 4 | SCP | 短路保护输入，VTH=0.6V | 5 | ADJ | 亮度控制参考电压输入 | 6 | FB | 灯管电流取样反馈输入 | 7 | CMP | 灯管电流取样反馈补偿输出 | 8 | GND | 接地 | 9 | SST | 软启动，使灯管电流逐渐增加到正常值 | 10 | PDR | P-MOSFET管门驱动输出 | 11 | NDR | N-MOSFET管门驱动输出 | 12 | ENA | 使能输入，高有效（VTH=1.5V） | 13 | OPS | 灯管电流取样输入（VTH=0.6V） | 14 | CT | 振荡器定时电容 | 15 | RT | 振荡器定时电阻 | 16 | VDD | 电源 |
二、工作原理 1.逆变过程 +5V电压经R711（22Ω）加到U701（OZ965）的16脚为它供电。U701获得供电后，它内部的振荡器与外接的定时元件R710和C712产生约60kHz的工作频率，即fosc=1.91/(Rt·Ct)。该信号经脉宽控制电路处理后形成60kHz的PWM驱动信号，从11脚和10脚输出。PWM信号经驱动块T701（4532）内的N沟道场效应管和P沟道场效应管放大，加到高频变压器L701的初级绕组上，经其变换后，从L701的次级绕组输出约600V的交流电压，点亮经由插座CON702接入的冷阴极荧光发光管CCFL（在下文中简称灯管）。 L701的次级绕组与电容C717构成一个谐振电路。由于L701存在泄漏电感及次级谐振电路的作用，L701的次级输出的电压和电流大致为正弦波形，这种正弦波产生的谐波EMI辐射较小，从而实现了较高效率的高压逆变。 2.软启动过程 当给U701的12脚施加高电平（高于1.5V）控制信号时，U701内部的恒流源为9脚所接的C708充电，随着C708两端电压的升高，U70110、11脚输出的脉冲信号的占空比由小到大逐渐增加，流过灯管的电流也逐渐增大，直到进入正常工作状态，确保灯管获得足够的点燃时间，延长了灯管的使用寿命。在软启动过程中（即灯管电流取样电压小于0.6V时），10、11脚输出脉冲最大占空比由3脚的电压决定；当灯管电流取样电压大于0.6V，即灯管电流达到0.6/0.445=1.25mA时，软启动结束，10、11脚输出脉冲最大占空比由2脚电压决定。 3.灯管电流稳定电路 该电路通过检测流过灯管电流的取样电压，调整10、11脚输出脉冲信号占空比，使流过灯管的电流保持稳定的方式，实现保持灯管亮度的稳定。具体过程是：OZ9651脚输出的2.5V参考电压经R703、R704分压后，为5脚提供1.25V的亮度控制参考电压VC，预设10、11脚输出脉冲的占空比，即灯管的工作电流。流经灯管的电流经双二极管D701整流，R714//R715取样，C718滤波，在附图中A点获得一个灯管电流取样电压VA。该电压一路经R712加到13脚，用于选择10、11脚输出脉冲的最大占空比；另一路经R716接到6脚，与亮度控制电压VL及电阻R702共同作用，为6脚提供一个电压VB，5脚的电压VC和6脚的电压VB经芯片内部的差分放大器放大后，产生一个误差电压V，该误差电压经由一个坡度比较器比较去调整10、11脚输出脉冲的占空比。当流过灯管的电流减小时，VA降低，6脚电位VB下降，10、11脚输出脉冲的占空比增大，N沟道和P沟道场效应管导通时间增大，经逆变变压器L701升压，使流过灯管的电流增加。反之，当流过灯管的电流增大时，VA升高、VB相继上升，10、11脚输出脉冲的占空比减小，使流过灯管的电流减小。如此不断实时调整，保持灯管电流恒定不变。增大或减小亮度控制电压VL，可以调整10、11脚输出脉冲的占空比，实现灯管的亮度调节，但10、11脚输出信号的最大占空比不会超过2脚电压设定的值。C707为U701内差分放大器的补偿电容。 4.保护功能 当电源电压上升到3.9V时电路开始工作，当电源电压降到3.4V时电路进入保护状态。当灯管开路或灯管失效时，电流取样电压VA很小，6脚电压VB也变得很低，U701内部差分放大器输出7脚电压变大，一旦该电压大于2.78V，芯片内部电路触发灯管开路保护机制作用，芯片停止工作，进入保护状态。当4脚的电压大于0.6V时，电路进入短路保护状态。本电路4脚接地，所以无短路保护功能。芯片进入保护状态后，1脚无2.5V参考电压输出。 5.参考电压输出电路 芯片内含一个2.5V参考电压电路，可提供1mA电流。 三、故障检修 故障现象：加电后显示器屏幕闪烁，发出吱吱高频叫声，不到1秒钟，屏幕熄灭、吱吱声消失。 分析与检修：根据故障现象分析，怀疑高压变压器L701及相关电路异常。测C716和C717正常，试更换变压器L701，故障现象依旧。用示波器测量T701的8脚，发现加电后约0.6秒的时间有脉冲信号，随后信号消失，与上述故障现象吻合；测A点电压信号，发现该点电压在加电后的0.5秒时间内，始终保持在40mV左右，检查R714、R715、C718均正常，因此怀疑灯管开路或失效，流过灯管的电流太小，导致芯片软启动后立即进入保护状态。于是，用一只82kΩ的大功率电阻代替灯管后试机，电路能工作，用示波器可以观测到T701的8脚有连续的脉冲信号，A点电压保持在1.2V左右，基本可确定灯管损坏。打开显示器后盖，取出灯管，发现灯管两端已经严重变黑。用网购的同型号灯管更换后，机器恢复正常，故障排除。 【提示】插座CON702的引脚松动或开焊，也会产生本例故障。
青岛 孙海善 |
