Đề tài Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình tinh thể lỏng LCD monitor

t vào mạng dây dẫn, lớp thủy tinh lỏng bức xạ quang về phía khán giả. Đồng thời tia phản xạ từ lớp gƣơng sau cùng hƣớng về khán giả lợi dụng đặc tính này, ta tạo đƣợc độ rọi về phía khán giả đƣợc mạnh hơn. Lợi dụng đặc tính này ta đƣa điện áp tín hiệu điều khiển của hình ảnh hoặc số liệu của bộ “vi hiển thị“ để tái tạo lại hình ảnh. Phản ứng biến đổi của tinh thể silicon rất nhanh, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 12 độ phân tích của màn hình LCOS cũng rất khá cao. Màn hình LCOS đƣợc sử dụng trong các máy thu hình kỹ thuật số chất lƣợng cao so với kỹ thuật hiển thị trên. Kỹ thuật LCOS có các ƣu điểm sau : So với màn hình ống tia âm cực CRT thì màn hình LCOS nhẹ hơn nhiều cỡ màn hình lớn, so với màn hình plasma thì LCOS có giá thành rất hạ. Xu thế toàn cầu máy tính kết hợp với thiết bị thông tin làm một. Đầu cuối hiển thị tin tức của máy vi tính PC, máy cầm tay di động PH cũng chính là phƣơng tiện giải trí trên màn hình.. Với những ƣu điểm trên tỏa mãn công năng hiển thị hỗn hợp tin tức và giải trí. 1.3 CÁC CHUẨN KẾT NỐI Màn hình LCD có hai chuẩn kết nối cơ bản là : D SUB và DVI 1.3.1 D Sub D–Sub ( D Subminature ) : là dạng kết nối analog có cấu tạo 15 chân, đây là chuẩn rất thông dụng để giao tiếp monitor. Hình 1.8 : Hình dạng thực tế cổng giao tiếp dạng D Sub Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 13 Bảng 1: Sơ đồ bố trí các chân cổng giao tiếp dạng D Sub Pin 1 RED Red video Pin 8 BLUE_RTN Blue return Pin 2 GREEN Green video Pin 9 KEY/PWR formerly key, now +5V DC Pin 3 BLUE Blue video Pin 10 GND Ground (VSync, DDC) Pin 4 ID2/RES formerly Monitor ID bit 2, reserved since E-DDC Pin 11 ID0/RES formerly Monitor ID bit 0, reserved since E- DDC Pin 5 GND Ground (HSync) Pin 12 ID1/SDA formerly Monitor ID bit 1, I²C data since DDC2 Pin 5 GND Ground (HSync) Pin 13 HSync Horizontal sync Pin 6 RED_RTN Red return Pin 14 VSync Vertical sync Pin 7 GREEN_RTN Green return Pin 15 ID3/SCL formerly Monitor ID bit 3, I²C clock since DDC2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 14 1.3.2. DVI Hình 1.9 : Hình dạng thực tế cổng giao tiếp dang DVI Hình 1.10 : Hình dạng các chuẩn kết nối của cổng giao tiếp DVI Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 15 Bảng 2 : Sơ đồ bố trí các chân cổng giao tiếp dạng DVI Pin 1 TMDS data 2− Digital red− (link 1) Pin 16 Hot plug detect Pin 2 TMDS data 2+ Digital red+ (link 1) Pin 17 TMDS data 0− Digital blue− (link 1) and digital sync Pin 3 TMDS data 2/4 shield Pin 18 TMDS data 0+ Digital blue+ (link 1) and digital sync Pin 4 TMDS data 4− Digital green− (link 2) Pin 19 TMDS data 0/5 shield Pin 5 TMDS data 4+ Digital green+ (link 2) Pin 20 TMDS data 5− Digital red− (link 2) Pin 6 DDC clock Pin 21 TMDS data 5+ Digital red+ (link 2) Pin 7 DDC data Pin 22 TMDS clock shield Pin 8 Analog vertical sync Pin 23 TMDS clock+ Digital clock+ (links 1 and 2) Pin 9 TMDS data 1− Digital green− (link 1) Pin 24 TMDS clock− Digital clock− (links 1 and 2) Pin 10 TMDS data 1+ Digital green+ (link 1) C1 Analog red Pin 11 TMDS data 1/3 shield C2 Analog green Pin 12 TMDS data 3- Digital blue− (link 2) C3 Analog blue Pin 13 TMDS data 3+ Digital blue+ (link 2) C4 Analog horizontal sync Pin 14 +5 V Power for monitor when in standby C5 Analog ground Return for R, G, and B signals Pin 15 Ground Return for pin 14 and analog sync Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 16 Đặc tính kỹ thuật của DVI (Digital Video Interface) do DDWG (Digital Display Working Group) phát triển nhằm cung cấp tín hiệu hình ảnh analog và digital cho màn hình trên một kết nối duy nhất. Kiểu giao tiếp phổ biến nhất hiện nay là chuẩn DVI. Đây là ngõ giao tiếp mới thay thế chuẩn Plug & Display trƣớc đây. DVI ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến hơn ở các hãng sản xuất card đồ họa và màn hình LCD. Ngày nay card đồ họa và LCD thƣờng hỗ trợ 2 ngõ giao tiếp là DVI và VGA ( ngõ D Sub) và trong các thiết bị cao cấp còn có thêm ngõ HDMI. Ngoài việc sử dụng nhƣ chuẩn giao tiếp trên máy tính, DVI còn là lựa chọn trong việc truyền các tín hiệu số cho HDTV (High Definition TV), EDTV (Enhanced Definition TV), màn hình Plasma và một số thiết bị cao cấp dành cho TV, đầu DVD. Xuất hiện trên thị trƣờng chƣa bao lâu, DVI lại có một đối thủ cạnh tranh mới, đó là HDMI – ngõ giao tiếp số cao cấp cho cả hình ảnh và âm thanh. Tuy nhiên, vì chuẩn DVI khá phổ biến cũng nhƣ giá thành thấp nên hiện nay nó vẫn chiếm ƣu thế trên thị trƣờng. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 17 1.4 SƠ ĐỒ KHỐI MÀN LCD 1.4.1 Sơ đồ tổng quát Hình 1.11 : Sơ đồ khối tổng quát màn hình LCD 1.4.2 Chức năng các khối trong màn LCD a. Khối nguồn (POWER) Khối nguồn của màn hình monitor LCD có chức năng cung cấp các điện áp DC ổn định cho các bộ phận : - Điện áp 12V cung cấp cho khối cao áp. - Điện áp 5V cung cấp cho vi sử lý và các IC nhớ. - Điện áp 3.3V cung cấp cho mạch sử lý tín hiệu video. Khối nguồn có thể đƣợc tích hợp trong máy cũng có thể đƣợc thiết kế ở dạng Adaptor bên ngoài rồi đƣa vào máy điện áp 12V hoặc 19V DC. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 18 b. MCU (Micro control Unit : khối vi xử lý ) Khối vi xử lý có chức năng điều khiển các hoạt động chung của máy, bao gồm các điều khiển : - Điều khiển tắt mở nguồn. - Điều khiển thay đổi độ sáng, độ tƣơng phản. - Xử lý các lệnh từ phím bấm. - Xử lý và điều khiển các chế độ hiển thị OSD. - Tích hợp mạch xử lý xung đồng bộ. c. Inverter ( Bộ đổi điện – Khối cao áp) - Có chức năng cung cấp điện áp HV cho các đèn tuýp để chiếu sáng màn hình. - Thực hiện tắt mở ánh sáng trên màn hình. - Thực hiện thay đổi độ sáng ( Bright) trên màn hình. d. ADC ( Mạch analog digital converter: mạch biến đổi tƣơng tự - số ) Mạch này có chức năng đổi các tín hiệu hình ảnh R, G , B từ tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số rồi cung cấp cho các mạch scaling. e. SCALING ( Xử lý tín hiệu video, chia tỷ lệ khung hình ) Đây là mạch xử lý tín hiệu chính của máy ,mạch này sẽ phân tích tín hiệu video thành các giá tri điện áp để đƣa lên điều khiển các điểm ảnh trên màn hình, đồng thời nó tạo ra tín hiệu pixel clock – đây là tín hiệu quét qua các điểm ảnh. f. LVDS ( low voltage differential signal ) Đây là mạch xử lý tín hiệu vi phân điện áp thấp ,mạch thực hiện đổi tín hiệu ảnh số thành điện áp đƣa lên điều khiển các điểm ảnh trên màn hình, tạo tín hiệu quét ngang và quét dọc trên màn hình, mạch này thƣờng gắn lền với đèn hình. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 19 g. LCD panel ( màn hình tinh thể lỏng ) - Đây là toàn bộ phần hiển thị LCD và các lớp tạo ánh sáng nền của đèn hình. - Phần hiển thị LCD sẽ tái tạo lại ánh sáng cho các điểm ảnh, sau đó xắp xếp lại chúng theo thứ tự ban đầu. - Phần tái tạo ánh sáng nền sẽ tạo ra ánh sáng để chiếu sáng lớp hiển thị. 1.5. SƠ ĐỒ KHỔI TỔNG QUÁT CỦA MÀN HÌNH LCD ACER FP855 Hình 1.12 : Sơ đồ khối màn hình LCD ACER FP855 Sơ đồ khối của monitor ACER ở trên có nguyên lý tƣơng tự nhƣ các máy khác, tuy nhiên khối xử lý này đƣợc chia thành ba phần nhỏ do ba IC đảm nhiệm : A/ D converter : là IC thực hiện chức năng đổi tín hiệu hình ảnh dạng tƣơng tự thành tín hiệu số, mỗi đƣờng tín hiệu màu R,G, B sẽ đổi thành 8 đƣờng tín hiệu số, nhƣ vậy tổng thể sẽ có cho ra 24 đƣờng tín hiệu ( gọi là Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 20 24 bít RGB ) => Nếu khối này bị hỏng thì máy sẽ mất hình còn màn sáng mờ mờ hoặc sai mầu. Sync processor : Là IC xử lý tín hiệu đồng bộ, xử ký hai tín hiệu đồng bộ dòng H.Syn và đồng bộ mành C.Syn => Nếu khối này bị hỏng, máy có thể báo mất tín hiệu “ cable No connect “ hoặc hình ảnh bị trôi dọc. Scaling IC : là IC chia tỷ lệ, khối này sẽ xá định độ phân giải của màn hình thông qua hai tín hiệu H.Syn và V.Syn để từ đó xác lập số điểm ảnh ngang, dọc và xác lập dữ liệu màu sẽ hiển thị cho mỗi điểm ảnh đó. Ba IC trên một số máy sẽ tích hợp làm một và gọi chung là IC xử lý tín hiệu hình ảnh. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 21 CHƢƠNG II : CÁC MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN TRONG MÀN HÌNH LCD 2.1. MẠCH NGUỒN 2.1.1. Sơ đồ mạch nguồn tổng quát Hình 2.1 : Sơ đồ khối mạch nguồn tổng quát của màn hình 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 mức điện áp : - 12V cung cấp cho mạch cao áp. - 5V cung cấp cho mạch vi sử lý. - 3.3V cung cấp cho mạch xử lý hình ảnh. - Điện áp đầu vào là nguồn 220V AC. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 22 Các mạch trong khối nguồn : Hình 2.2 : Các khối chính trong mạch nguồn Chức năng các khối chính trong mạch nguồn : - Mạch lọc nhiễu : Có chức năng lọc bỏ nhiễu cao tần ký sinh trên đƣờng điện xoay chiều không để chúng lọt vào trong máy gây hƣ hỏng các linh kiện và gây nhiễu trên hình ảnh. - Mạch chỉnh lƣu : 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 xung dao động với tần số cao để điều khiển các đèn Mosfet công suất ngắt mở tạo ra dòng biến thiên chạy qua cuộn biến áp xung. - Đèn công suất: Hoạt động theo chế độ ngắt mở dƣới sự điều khiển của mạch tạo xung để tạo ra dòng điện sơ cấp chạy qua biến áp xung. - Mạch hồi tiếp : Lấy mẫu điện áp đầu ra rồi so sánh với điện áp chuẩn để tạo ra điện áp sai lệch. Sau đó hồi tiếp về mạch dao động để thay đổi độ rộng xung ra điều khiển bóng công suất hoạt động cho điện áp ra đƣợc ổn định khi điện áp vào hoặc dòng điện tiêu thụ thay đổi. - Biến áp xung kết hợp với mạch chỉnh lƣu cầu tạo ra các điện áp khác nhau để cung cấp cho các mạch khác trong màn hình. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 23 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của khối nguồn Khối nguồn monitor LCD thƣờng hoạt động theo nguyên lý nguồn ngắt mở theo phƣơng pháp điều chế độ rộng xung. Sử dụng IC dao động kết hợp với đèn Mosfet công suất để điều khiển biến áp xung. Đƣa ra các điện áp ổn định phù hợp cung cấp cho các mạch điện trong màn hình. Bộ nguồn đƣợc chia làm hai phần là sơ cấp và thứ cấp. Phần thứ cấp có nhiệm vụ chỉnh lƣu lấy ra các mức điện áp DC phù hợp với tải tiêu thụ. Đồng thời có một phần điện áp DC hồi tiếp về IC tạo xung để ổn định điện áp ra. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 24 Nhƣ sơ đồ dƣới đây, bên sơ cấp có màu hồng và bên thứ cấp có màu xanh: Hình 2.3 : Sơ đồ chi tiết của mạch nguồn Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 25 2.1.2.1. Phần nguồn bên sơ cấp Hình 2.4 : Phần mạch nguồn sơ cấp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 26 a. Mạch bảo vệ đầu vào Hình 2.5 : Mạch bảo vệ đầu vào Để đảm bảo mạch nguồn không bị hỏng khi điện áp đầu vào quá cao, ngƣời ta thƣờng đấu một điôt bảo vệ ở ngay đầu vào ( VRT601 ) điôt này chịu đƣợc tối đa là 300V, nếu điện áp vƣợt quá 300V thì điôt này sẽ chập và làm nổ cầu chì => sẽ không có điện áp cấp vào cho bộ nguồn. Ngay ở đầu vào ngƣời ta gắn một cầu chì, cầu chì này có tác dụng ngắt điện áp khi dòng đi qua nó vƣợt ngƣỡng cho phép. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 27 b. Mạch lọc nhiễu cao tần Hình 2.6 : Mạch lọc nhiễu tần số cao Khi điện áp 220V đƣợc cấp vào trong nguồn, dòng điện sẽ đƣơc đi qua cuộn cảm L601 để ngăn chặn xung nhiễu có tần số cao không lọt vào nguồn. Các tụ C602, C603, C604 tạo đƣờng thoát cho xung cao tần. Mạch lọc nhiễu có tác dụng triệt tiêu toàn bộ nhiễu có tần số cao bám theo đƣờng dây điện không để chúng lọt vào trong bộ nguồn gây nhiễu cho máy và làm hỏng linh kiện, các thành phần nhiễu đó bao gồm : - Nhiễu từ sấm sét. - Nhiễu công nghiệp. c. Mạch chỉnh lƣu và lọc điện áp AC 220V thành DC 300V Hình 2.7 : Mạch chỉnh lƣu và lọc tạo điện áp 300 VDC - Mạch chỉnh lƣu sử dụng điôt mắc theo hình cầu để chỉnh lƣu điện áp AC thành DC. - Tụ lọc nguồn chính sẽ lọc cho điện áp DC bằng phẳng. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 28 d. IC dao động KA3842 Hình 2.8 : Hình dạng và thứ tự các chân IC KA3842 Hình 2.9 : Sơ đồ bên trong IC KA 3842 IC dao động KA3842 đƣợc sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn xung có sử dụng Mosfet, IC này có 8 chân và các chân có chức năng sau: - Chân 1 (Comp) : Đây là chân điện áp hồi tiếp dƣơng đƣa 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 => điện áp ra giảm, khi điện áp chân 2 giảm thì điện áp ra cuộn thứ cấp sẽ tăng lên. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 29 - Chân 3( ISSEN) : Chân bảo vệ, khi chân này có điện áp >=0.6V thì IC sẽ ngắt dao động để bảo vệ đèn công suất hoặc bảo vệ máy. - Chân 4( R/C ) : Là chân dao động R/C, giá trị điện trở và tụ điện. - 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 đƣợc đƣa 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 từ 8V đến 12V vớ IC chân rết loại nhỏ. - Chân 8(VREF) : Chân điện áp chuẩn 5V, chân này đƣa ra điện áp chuẩn 5V để cấp cho mạch dao động và các mạch cần cấp điện áp chính xác và ổn định. e. Điện tạo xung kích cấp nguồn cho IC Hình 2.10 : Mạch tạo xung kích cấp nguồn cho IC KA3842 - Khi có điện áp quá 300V DC, điện áp đi qua cặp điện trở R603 và R609 để cấp áp cho chân B của IC, đồng thời điện áp sẽ đƣợc đƣa qua Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 30 điện trở R602 để cấp điện áp cho chân C của IC. Lúc này khi thỏa mãn điều kiện phân cực của Q602, khi đó sẽ có điện áp cấp cho chân 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 lên khoảng 10V thì IC sẽ hoạt động và điều khiển cho khối nguồn hoạt động. - Khi nguồn hoạt động điện áp lấy từ chân hồi tiếp 9 – 10 đƣợc chỉnh lƣu qua D602 rồi đƣa về chân 7, đây là nguồn chính để duy trì 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 đƣợc sử dụng trong vài giây lúc đầu. f. Mạch bảo vệ quá dòng Hình 2.11 : 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, ngƣời ta thiết kế mạch bảo vệ quá dòng nhƣ sau: - Từ chân S đèn công suất ta đấu thêm điện trở Rs (R615) xuống mass để tạo ra sụt áp, khi dòng IS tăng sẽ làm điện áp US tăng cao. Nếu Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 31 US > 0,5V thì sẽ có điện áp cấp vào chân (3) ISSEN của IC làm IC khóa không có dao đông => không có điện áp cấp cho nguồn. - 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. g. Mạch bảo vệ quá áp Hình 2.12 : Mạch bảo vệ quá áp Khi có các sự cố nhƣ mất hồi tiếp về chân 3, 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, ngƣời ta thiết kế mạch bảo vệ quá áp, mạch đƣợc thiết kế nhƣ sau : - Ngƣời ta mắc một diode Zener 24V từ điện áp VCC đến chân G của diode 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 diode 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. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 32 - 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. 2.1.2.2. Phần nguồn bên thứ cấp Hình 2.13 : Mạch nguồn phần thứ cấp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 33 a. Mạch hồi tiếp so quang Hình 2.14 : Mạch hồi tiếp so quang Nếu nhƣ 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. Ngƣợc lại 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 trƣờng hợp, mạch đƣợc thiết kế nhƣ sau : - Từ điện áp 5V đầu ra, ngƣời 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 đƣợc đƣa vào chân R của IC khuếch đại áp lấy mẫu TL431 hoặc KA431. - Dòng điện đi qua đi ốt so quang sẽ đƣợc IC KA431 điều khiển. - Dòng điện qua diode phát quang sẽ làm diode phát sáng chiếu sang đèn thu quang => đèn thu quang dẫn, dòng điện đi qua diode phát quang tỷ lệ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 34 thuận với dòng điện đi qua đèn thu quang trong IC so quang, dòng điện này sẽ đƣợc đƣa 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 đƣa 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 hƣớng giảm trở về vị trí ban đầu. - Nếu điện áp đầu vào giảm thì quá trình diễn ra theo xu hƣớng ngƣợc lại, và kết quả là khi điện áp đầu vào thay đổi lớn nhƣng điện áp đầu ra thay đổi không đáng kể, vòng hồi tiếp này có tốc độ điều chỉnh rất nhanh, chỉ mất vài phần nghìn giây vì vậy nó hoàn toàn có thể điều chỉnh kịp thời với các thay đổi đột ngột của điện áp đầu vào. Hình 2.15 : Biên độ dao động của điện áp nguồn DC 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%) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 35 2.1.3. Sơ đồ của một số mạch nguồn thức tế Hình 2.16 : Mạch nguồn màn hình ACER 2.1.4. Một số lỗi thƣờng gặp trong mạch nguồn và cách sửa chữa Khi mạch nguồn không hoạt động bạn nên kiểm tra nhƣ sau : - Kiểm tra cầu chì, ngõ vào AC đến cầu diode. - Kiểm tra ngõ ra DC tại cầu diode, bằng cách đo điện áp tại tụ lọc nguồn ( 100uF/450V ,), giá trị điện áp này thƣờng là (220V-2×0.7) x sqrt2= 309,14V (nếu dùng diode silic, sụt áp trên mỗi diode ~0.7V) hoặc (220V-2×0.3) x sqrt2= 310,27V (nếu dùng diode gecmani, sụt áp trên mỗi diode ~0.3V) khi cấp nguồn 220AC. - Kiểm tra nguồn cấp trƣớc cho IC dao động ngắt mở ( FSD 0365, NCP1200, KA3842 ,). - Kiểm tra Mosfet ngắt mở, nếu có ( STP6N60 .). - Kiểm tra và thay thế IC nguồn ( KA1M056R, KA3842 ,). Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 36 - Kiểm tra biến áp ngắt mở ( Swiching transformer ) và và các thành phần linh kiện liên quan trên mạch nguồn sơ cấp. - Kiểm tra các thành phần linh kiện trên mạch hồi tiếp ổn áp nhƣ OPTO (LTV817 ), thành phần dò sai ( KA431 ). - Kiểm tra ngõ ra thứ cấp có bị trạm hay không, kiểm tra các thành phần linh kiện trên mạch nguồn thứ cấp. Thông thƣờng các tụ lọc nguồn trên đƣờng +5V và +12V hay bị khô. các diode zener thƣờng hay bị rỉ, chạm. 2.2. MẠCH CAO ÁP ( INVERTER ) 2. 2.1 Sơ đồ khối cao áp Hình 2.17: Sơ đồ khối mạch cao áp ( Inverter ) - Mạch cao áp : Khối này làm nhiệm vụ biến đổi 12VDC (15 VDC ) thành 700-800 VAC (hoặc 1500-2000 VAC) cấp cho đèn huỳnh quang cathode lạnh, màn hình TFT LCD ( Transistor hiệu ứng trƣờng mỏng ). Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 37 - Regulator : Khối này làm nhiệm vụ ổn áp nguồn 12VDC thành 5V cấp cho IC Inverter control. - ON/OFF : Lệnh mở nguồn từ vi xử lý trên mainboard đƣa tới điều khiển IC Inverter controller ( tác động đến khối Enable ). - Brightness control : Từ vi xử lý đƣa tới khối Dimming control để hạn chế ánh sáng. - Fullbridge Switching : Ngắt mở cầu Fullbridge đƣợc điều khiển bởi khối Output Driver, cầu này có thể sử dụng Mosfet hoặc transistor. - Tranfomer Switching : Biến áp ngắt mở Fullbridge. - Dectetion : Tách dò tác động đến khối bảo vệ ( Protection) bên trong IC. - Feedback (FB) : Cảm nhận từ mạch Lamp đƣa về tác động đến khối Regulation để ổn áp và phân chia điện áp lại ( Ignition ). - Mạch OSC dùng để xác lập tần số hoạt động. - SST ( Soft Start ) : Khởi động mềm cho IC Inverter controller. - Lamp CCFL : đèn huỳnh quang cathode lạnh. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 38 2.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch cao áp Hình 2.18: Cách bố trí mạch cao áp trong các đời máy cũ Ở các LCD đời mới, mạch cao áp nằm chung với mạch nguồn. Còn các LCD đời cũ thì mạch cao áp có thể nằm riêng nhƣ hình bên dƣới : Hình 2.19: Cách bố trí mạch cao áp trong các đời máy mới Mạch cao áp trong LCD đƣợc thiết kế theo 4 dạng thông dụng nhƣ sau: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 39 a. Kiểu Buck Royer. b. Kiểu kéo đẩy (Lái trực tiếp). c. Kiểu nửa cầu -Half bridge (Lái trực tiếp). d. Toàn cầu - Full bridge (Lái trực tiếp). Các kiểu b, c, d hiện nay đƣợc dùng nhiều hơn do tính ổn định và ít tốn linh kiện hơn. a. Kiểu Buck Royer Hình 2.20 : Sơ đồ tổng quát mạch cao áp kiểu Buck Royer Hình 2.21: Sơ đồ mạch cao áp kiểu Buck Royer trên thức tế Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 40 Để đốt sáng các bóng cao áp (back light), nhiệm vụ của các mạch cao áp là chuyển điện áp 12V DC từ mạch nguồn lên đến hàng trăm thậm chí hàng ngàn vôn AC. Hình 2.22 : Cách bố trí các bóng cao áp kiểu Buck Royer trên thức tế Mỗi mạch cao áp cấp cao áp cho từng bóng cao áp riêng biệt (đối với các LCD có 2 hay 4 bóng cao áp). Mạch dạng này bao gồm : IC điều xung (hay còn gọi IC inverter), Mosfet Buck kênh P, cuộn dây Buck và Diode Buck, cặp Transistor kéo đẩy. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 41 Hình 2.23 : Cách bố trí các linh kiện trong mạch cao áp kiểu Buck Royer Nói cho phức tạp, thực chất nó nhƣ dạng một cái “tăng áp” điện tử. Tuy nhiên, ở đây nó đƣợc thiết kế để họat động ở tần số từ 30 đến 70 Khz với mạch hồi tiếp để họat động ổn định. Các MOSFET thì đạng đôi và đóng gói nhƣ dạng IC 8 chân cắm hoặc 8 chân dán SMD. Hình 2.24 : Hình dạng MOFET dùng trong mạch cao áp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 42 - Các mosfet đội chân cắm thông dụng là : FU9024N, J598 - Các mosfet lọai dán SMD thông dụng là : 4431, BE3V1J - Các transistors kéo đẩy thông dụng là : C5706, C5707 b. Dạng kéo đẩy (Lái trực tiếp) Hình 2.25 : Sơ đồ mạch cao áp dạng kéo đẩy ( lái trực tiếp ) Lọai này chủ yếu sử dụng 1 cặp mosfet ngƣợc kênh và trên thực tế thì 2 mosfet này cũng đƣợc đóng gói nhƣ 1 IC 8 chân cắm hoặc 8 chân dán SMD. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 43 c. Dạng nửa cầu – Half Bridge Inverter (Lái trực tiếp) Hình 2.26 : Sơ đồ mạch cao áp dạng nửa cầu ( Lái trực tiếp ) Dạng này thì cũng tƣơng tự nhƣ nhƣ dạng kéo đẩy nhƣng khác nhau ở chổ chỉ cần 1 cuộn dây bên cuộn sơ cấp. d. Dạng toàn cầu – Full Bridge Inverter (Lái trực tiếp) Hình 2.27 : Sơ đồ mạch cao áp dạng toàn cầu ( Lái trực tiếp ) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 44 Lọai này thƣờng thấy trong các LCD đời mới, nó chạy đến 2 MOSFET đôi 8 chân cho 1 bóng cao áp. Hình 2.28 : Sơ đồ mạch cao áp dạng toàn cầu trên thực tế 2.2.3. Một số lỗi thƣờng gặp trong mạch cao áp 1. Khô hoặc phù tụ (Rất phổ biến trong các mạch dạng buck choke). 2. Chạm hoặc đứt cuộn dây cao áp. 3. Đứt hoặc chạm các transistor kéo đẩy. 4. Lỗi các tụ dập xung. 5. Chết MOSFET. 6. Đứt các cầu chì cấp nguồn cao áp. 7. Lỗi các tụ xuất. 8. Chạm bóng cao áp. Các IC Inverter thƣờng ít khi chết hơn. Một vài IC inverter thông dụng nhƣ TL1451 ACN, 0Z960, 0Z962, 0Z965, BIT3105, BIT31 06, TL5001 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 45 2.3. MẠCH XỬ LÝ HÌNH ẢNH 2.3.1. Sơ đồ khối mạch xử lý hình ảnh Khối xử lý hình ảnh ( video processing unit ) : có nhiệm vụ giao tiếp giữa card màn hình và panel LCD, sơ đồ khối của bộ phận này đƣợc minh họa nhƣ sau : Hình 2.29 : Sơ đồ khối mạch sử lý hình ảnh Nhiệm vụ các bộ phận : - ADC ( analog to digital converter) : Bộ phận biến đổi tín hiệu tƣơng tự ra tín hiệu số, do tín hiệu cấp vào từ card màn hình là analog, nên ta phải biến đổi tín hiệu này thành tín hiệu số, tƣơng tích với ngõ vào của xử lý số của “ Scaler “. - DVIRx( digital interface receiver ) : Mạch nhận tín hiệu R, G, B dạng số trực tiếp từ cổng DVI từ card màn hình đến cấp cho khối Scaler. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 46 - Scaler : Đơn vị xử lý chính của khối xử lý hình ảnh, khối này có nhiệm vụ nhận các tín hiệu số hóa của ngõ vào analog hoặc DVI vào sau đó phân chia tín hiệu, xử lý dữ liệu cấp cho khối màn hình LCD, khối này có nhiệm vụ điều chỉnh các chức năng về chất lƣợng hình ảnh nhƣ độ tƣơng phản, độ sáng, độ bão hòa màu, . Việc điều chỉnh các chức năng này đƣợc điều khiển bởi MCU. Ngoài ra khối Scaler còn nhận dữ liệu hiển thị thông tin lên màn hình từ khối OSD đƣa tới. Để mở rộng hoạt động chức năng của khối Scaler, ngƣời ta còn thiết kế thêm bộ nhớ chỉ đoc ( ROM), ngƣời ta ghi chƣơng trình trên ROM để điều khiển trực tiếp khối Scaler. - OSD (on screen display : Màn hình hiển thị ) : Hiển thị các thông tin điều chỉnh của ngƣời dùng trên màn hình LCD. - MCU : Micro computer Unit còn gọi là CPU : Bộ vi xử lý, điều khiển toàn bộ hoạt động của máy, cụ thể là khối xử lý hình ảnh. - Eprom ( Erasable Programable Rom ) : Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa đƣợc. Tín hiệu analog R, G, B đƣợc đƣa vào mạch ghim mức nhằm làm cân bằng mức DC của ba tia để ổn định mức đen và mức trắng của tín hiệu. Tín hiệu đƣợc đƣa vào các khối điều chỉnh độ lợi ( Gain Control ) sau đó đƣa vào mạch biến đổi dạng tín hiệu tƣơng tự thành số, các dữ liệu của ba thành phần tín hiệu, màu cơ bản R, G, B đƣợc truyền theo phƣơng thức 8 bit song song cấp cho khối Scaler. Để tạo xung nhịp cho khối này hoạt động, ngƣời ta thiết kế thêm mạch Clock Generator ( tạo xung nhịp) khối này kết hợp với xung đồng bộ từ card màn hình đƣa tới để cấp xung đồng bộ cho tín hiệu hình ảnh tổng hợp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 47 2.3.2. Chức năng và nguyên tắc hoạt động chi tết của các khối 2.3.2.1. ADC a. Sơ đồ khối hoạt động của ADC Hình 2.30 : Sơ đồ khối hoạt động của ADC Tín hiệu analog R, G, B đƣợc đƣa vào mạch ghim mức nhằm làm cân bằng mức DC của ba tia để ổn định mức đen và mức trắng của tín hiệu. Tín hiệu đƣợc đƣa vào các khối điều chỉnh độ lợi ( Gain control ) sau đó đƣợc đƣa vào mạch biến đổi dạng tín hiệu dạng tƣơng tự qua dạng số, các dữ liệu của ba tín hiệu màu cơ bản R, G, B đƣợc truyền theo phƣơng thức 8 Để tạo xung nhịp cho khối này hoạt động, ngƣời ta thiết kế mạch Clock Generator ( tạo xung nhịp ) khối này kết hợp với xung đồng bộ cho tín hiệu hình ảnh tổng hợp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 48 b. Khối DVI Rx ( Digital Video Interface Receiver ) Khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu dạng số từ khối DVI – Transmiter ( phát DVI ) từ card màn hình tới cung cấp cho khối Scaler, sơ đồ khối đƣợc minh họa nhƣ sau : Hình 2.31 : Sơ đồ nguyên lý khối DVI Rx Các tín hiệu màu dạng số R, G, B đƣợc đƣa vào khối giải mã có hai cực tính (+) và (-) sau đó đƣợc cấp cho khối điều khiển hiển thị ( Display Controller). Xung nhịp điều khiển đƣợc lấy ra từ chân CLK của khối DVI Transmiter, cấp cho khối Display Controller bên trong. c. Khối Scaler Khối Scaler có nhiệm vụ nhận dữ liệu từ khối ADC và DVI, điều khiển chuyển mạch, xử lý tín hiệu, cấp cho panel màn hình LCD. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 49 Hình 2.32 : Sơ đồ khối tổng quát IC Scaler Chức năng các thành phần trong IC Scaler : - VIP (Video Input Processor ) : Xử lý tín hiệu hình ảnh ngõ vào. - MIU ( Memory Input Unit ) : Đơn vị giao tiếp bộ nhớ. - VOP ( Video Ouput Processor ) : Xử lý tín hiệu hình ngõ ra. Dữ liệu từ các khối xử lý DBUS và DVI đƣợc đƣa vào VIP, khối này xác định các khung chẵn lẻ, cực tính xung đồng bộ rồi ghi vào bộ đệm khung (Frame Buffer ). - Khối MIU : Có nhiệm vụ giao tiếp giữa RAM và MIU. - Khối VOP : Đọc dữ liệu từ bộ đệm khung, sau đó xử lý đƣa ra panel LCD, trong khối này có nhiệm vụ điều chỉnh các chức năng nhƣ độ sáng ( Brightness ), độ tƣơng phản ( Contrast ), độ màu . . Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 50 2.3.3. Hoạt động của một số IC xử lý hình ảnh thông dụng ( IC MX88L284 ) Hình 2.33 : Sơ đồ chân IC MX88L284AEC Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 51 2.3.3.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong IC MX88L284 Hình 2.34 : Sơ đồ cấu trúc bên trong IC MX88L284 IC MX88L284 là IC xử lý hình ảnh , bao gồm bốn thành phần là : - VIP : xử lý tín hiệu vào. - MIU : Đơn vị giao tiếp với bộ nhớ. - VOP : Xử lý tín hiệu hình ra. - BIU ( CPU Bus Interface Unit ) : Giao tiếp vi xử lý theo phƣơng thức I2C Bus. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 52 Hình 2.35 : Sơ đồ khối hoạt động IC MX88L284 2.3.3.2 Sơ đồ giao tiếp với tín hiệu Analog ( Digital ) * Giao tiếp tín hiệu Analog Hình 2.36 : Giao tiếp tín hiệu Analog Tín hiệu R, G, B từ card màn hình ( CPU ) đƣa đến khối Pre-AMP khuếch đại, sau đó đến khối ADC. Tín hiệu tiếp tục đến khối Controller. Tại đây tín hiệu đƣợc xử lý và điều chỉnh theo chƣơng trình đƣợc lập trình sẵn Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 53 trong ROM nhƣ Brighness, contrast, GAMA,. Và cuối cùng đến cấp khối LCD Panel để điều khiển các Pixel( điểm ảnh ). * Giao tiếp với tín hiệu Digital Hình 2.37 : Giao tiếp tín hiệu Digital Tín hiệu từ ngõ vào DVI đến khối Receiver(Rx), tại đây tín hiệu đƣợc xử lý thành dạng TMDSRx ( Transistion Minimized Differential Signal : tín hiệu vi sai truyền cực tiểu ) mỗi màu có 16 bit đƣợc phân ra làm hai kênh, mỗi kênh có 24 bit, nhƣ vậy hai kênh có tất cả 48 bit đến cấp cho khối Controller xử lý hình ảnh ( điều chỉnh Brighness, contrast, GAMA, ) và chuyển thành tín hiệu LVDS ( Low Voltage Differential Signal : tín hiệu vi sai điện áp thấp ). Cuối cùng, cấp cho khối LCD Panel để điều khiển các diểm ảnh. * Note :Mỗi màu có 16 bit, được phân ra làm hai kênh, mỗi kênh có 8 bit. 2.4. MẠCH VI XỬ LÝ ( MCU ) 2.4.1. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của mạch vi xử lý Khối vi xử lý ( CPU : contral Processing Unit ) : Có nhiệm vụ điều khiển các IC ADC. IC Scaler, IC ROM RAM và giao tiếp với ngƣời sử Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 54 dụng thông qua các nút điều khiển bằng chƣơng trình đƣợc lƣu trữ trong Flash Rom. Hình 2.38 : Sơ đồ khối vi xử lý dùng trong LCD Nguồn cấp cho khối thƣờng có điện áp 3,3V hoăc 5V. - KEY IN : Chân nhận lệnh từ bàn phím ( keypad ) tới, thƣờng lệnh này tồn tại dƣới dạng điện áp analog, điện áp này đƣợc đổi qua dạng số nhờ mạch ADC cấp cho khối xử lý lệnh bên trong CPU. - CLOCK IN : Xung nhịp điều khiển hoạt động của khối CPU. - DATA : Dữ liệu giao tiếp EPROM. - Các đƣờng DATA, CLOCK điều khiển khối xử lý ảnh (Video Processor). - Lệnh mở nguồn ( POWER ON ) : Xuất phát từ CPU để mở nguồn cho máy. - Xung lệnh RESET bên ngoài tác động vào CPU để khởi động CPU. - Các lệnh điều chỉnh độ sáng (Brightness ), độ tƣơng phản từ CPU đến mạch Inverter để chỉnh độ mở của đèn huỳnh quang. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 55 2.4.2. RAM, ROM sử dụng trong màn hình LCD 2.4.2.1. Tổng quát về RAM/ROM dùng trên monitor LCD Hình 2.39 : Sơ đồ tổng quát RAM trên monitor LCD Nhiệm cụ các chân trên IC RAM : - Chân dữ liệu ( DATA ) : Ký hiệu từ DQ0 đến DQ15. - Chân địa chỉ ( Address) : Ký hiệu từ A0 đến A10. - Chân RAS( Row Address Select ) : Chọn địa chỉ hàng. - Chân CAS ( Column Address Select ) : Chọn địa chỉ cột. - Chân WE ( Write Enable ) : Cho phép ghi dữ liệu lên RAM. - Chân CS ( Chip Select ) : Chọn chip. - Chân VDD : Cấp nguồn. - Chân VSS : Nối mass. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 56 2.5. MẠCH XỬ LÝ ÂM THANH 2.5.1. Sơ đồ khối mạch xử lý âm thanh Hình 2.40 : Sơ đồ khối mạch xử lý âm thanh Tín hiệu từ card âm thanh đƣợc cấp cho khối xử lý âm thanh ( Audio Process ) sau khi đƣợc chỉnh âm lƣợng ( Volume ), trầm/bổng ( bass/treble) Đƣợc đƣa ra theo hai ngõ L - OUT và R – OUT, cấp cho khối khuếch đại âm thanh ( Audio AMP ) cấp cho loa. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 57 2.5.2. Nguyên lý hoạt động của mạch xử lý âm thanh a. Mạch xử lý âm thanh dùng IC APA4835 Hình 3.41 : Sơ đồ chân IC APA4835 Hình 3.42 : Mạch âm thanh sử dụng IC APA4835 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 58 Bảng 3 : Các thông số kỹ thuật của IC APA 4835 b. Nhiệm vụ các chân : - Chân (2) SCL, (3) SDA : Xung nhịp nối tiếp, dữ liệu nối tiếp IN/OUT. - Chân (11), (12), (13) DVSup : Cấp nguồn +5V, Digital. - Chân (21) Reset Q : Power on reset. - Chân (24) DACA-R, (25) DACA-L : ngõ ra Headphone. - Chân (14), (15), (16) DVSS : Nối mass Digital. - Chân (26) VREF2 : Reference ground 2. - Chân (27) DACM-R : Ngõ ra kênh phải ( right). - Chân (28) DACM-L : Ngõ ra kênh trái ( Left ). - Chân (30) DACM-Sub : Ngõ ra Subwoofer. - Chân (35) UREF1 : Reference ground 1. - Chân (53) CS2-IN-L : Input kênh trái 2. - Chân (54) SC2-IN-R : Input kênh phải 2. - Chân (55) ASG1 : Nối mass. - Chân (56) SC1-IN-L : SCART 1 Input, Left. - Chân ( 57) SC1-IN-R : SCART 1 Input, Right. - Chân (60) MONO-IN : MONO Input. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 59 CHƢƠNG III : PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA MÀN HÌNH SAMSUNG 740N Kích thƣớc màn hình : 17 inch. Khả năng hiển thị màu : 16,2 triệu màu. Độ phân giải tối đa : 1280 x 1024 Độ tƣơng phản : 600 : 1. Độ sáng : 300cd/1m2. Góc nhìn rộng 160° horizontal, 160° vertical. Thời gian đáp ứng nhanh 8ms. TFT active matrix. 3.1. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT HÌNH 3.1 : Sơ đồ khối màn hình tinh thể lỏng 740N Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 60 Chức năng các khối chính trong sơ đồ khối : - Inverter & Adaptor : Mạch cao áp và mạch nguồn có chức năng cung cấp các điện áp cần thiết cung cấp cho toàn bộ bo mạch của máy, mạch cao áp có nhiệm vụ tạo ra điện áp cấp cho đèn nền màn hình. - Regulator : Mạch hiệu chỉnh để tạo ra các điện áp cần thiết cung cấp cho từng thành phần trong mạch. - Function key : Phím điều khiển dùng để đƣa các lệnh từ ngƣời sử dung đƣa về mạch MCU để xử lý rồi hiển thị trên màn hình. - SE16AWL-LF : IC xử lý hình ảnh đƣa tới kết quả xử lý lên màn hình. - MCU (Khối vi xử lý ) : Điều khiển toàn bộ các khối chức năng bên trong máy. - Do màn hình SAMSUNG 740N sử dụng chuẩn kết nối D-Sub nên các tín hiệu dữ liệu từ card màn hình đi vào theo các đƣờng R, G, B, H-Sync, V-Sync. Cấp cho các khối chuyển đổi ADC và xử lý dữ liệu, đến mạch Scaler đê cấp cho Panel LCD. - Ngoài ra các tín hiệu Digital từ ngõ PC Digital teo các đƣờng RX2+, RX2-, RX0+, RX0-, RXC+, RXC- đến khối TMDS, xử lý tín hiệu cấp cho khối Scaler để đến Panel LCD. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 61 3.2. MẠCH NGUỒN 3.2.1. Sơ đồ mạch nguồn màn hình SAMSUNG 740N Hình 3.2 : Sơ đồ mạch nguồn màn hình 740N 3.2.2. Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch nguồn : - L601 ( Line Filter ) : Cuộn dây lọc nhiễu. - D601 : Mạch cầu chỉnh lƣu điện áp. - T601 ( Switching Tranformer ) : Biến trở ngắt mở. - IC 601 (FSDMO565 ) : IC dao động ngắt mở có MOSFET bên trong. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 62 - IC 602 ( L0305 ) : photocoupler : Bộ ghép quang làm nhiệm vụ hồi tiếp ổn áp, cách lý mass. - IC 605( KA431 ) : IC dò sai, khuếch đại sai biệt ( ERROR Amp ). Hình 3.3 : Mạch nguồn thực tế màn hình LCD SAMSUNG 740N 3.2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch nguồn Khi mới cắm điện có thể xảy ra 1 trong 2 trƣờng hợp : + Trƣờng hợp 1 : Nếu điện áp cấp vào >250V thì Triac SCk 053 sẽ bị chập nó sẽ làm nổ cầu chì => Sẽ không có điện áp cấp vào nguồn . + Trƣờng hợp 2 : Khi điện áp cấp vào <250V thì sẽ có điện áp cấp vào nguồn. Dòng điện này tiếp tục đƣợc đi qua cuộn dây L601 để lọc nhiễu có tần số cao ngăn không cho đi vào mạch nguồn để không làm ảnh hƣởng đến các linh kiện. Các tụ C602, C603, C604 có nhiệm vụ tạo đƣờng thoát cho các nhiễu này xuống mass. - Sau đó điện áp 220V này sau khi đƣợc lọc nhiễu sẽ đƣợc chỉnh lƣu bở mạch cầu D601, tụ C605 có nhiệm vụ làm san bằng biên độ điện áp sau mạch cầu. Sau đó đƣợc hạn dòng bởi điện trở R603 và cấp nguồn cho chân (6) IC601 để cấp áp cho khối dao động bên trong IC601 hoạt động, tín hiệu dao động đƣợc đƣa tới Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 63 chân G MOSFET để điều khiển MOSFET ngắt mở bên trong IC hoạt động, lúc này xuất hiện dòng đi từ mạch chỉnh lƣu vào chân (1) ra biến áp T601 qua cuộn cảm BD601, vào chân (1) ra chân (2) IC601 xuống mass. Áp cảm ứng sang cuộn (3), (4) biến áp T601 đƣợc nắn, lọc và hạn dòng bởi D603, C607 R606 cấp cho chân (3) IC601 để duy trì dao động cho IC. - Khi áp +5V ngõ ra áp tại chân (G) IC602 tăng làm cho IC602 dẫn mạnh, áp tại chân (K) IC602 giảm diode quang và transistor quang bên trong IC602 dẫn mạnh, áp tại chân (4) IC601 giảm tác động vào khối dao động bên trong IC làm giảm độ rộng xung ra. Kết quả là nguồn ra giảm xuống. - Khi áp +5V ngõ ra giảm xuống thì quá trình xảy ra theo chiều hƣớng ngƣợc lại. - Từ chân (10) của biến áp sẽ lấy ra điện áp +13V cấp cho mạch cao áp và đƣợc hồi tiếp trở về chân (1) của IC602 để cấp nguồn. - Điện áp lấy ra từ chân (7) của cuộn thứ cấp sẽ đƣợc lọc để san bằng lấy ra điện áp +5V cấp cho mainboard. Điện áp +5V này sẽ đƣợc biến đổi để tạo ra điện áp +1.8V và 3.3V cấp cho các IC chức năng. - Để bảo vệ mạch ngƣời ta thiết kế trên mạch nguồn phần mạch bảo vệ quá dòng và quá áp. + Khi xảy ra hiện tƣợng chạm tải, dòng ID qua IC601 tăng => VS tăng => điện áp tại chân (3) Ic601 tăng => cúp dao động ,mạch nguồn ở trạng thái OFF. + Khi điện áp tại chân (4) của biến áp cao hơn mức bình thƣờng, diode D603 bị đánh thủng, nối nguồn VCC xuống mass kết quả mất nguồn ra. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 64 3.3. MẠCH CAO ÁP ( INVERTER ) 3.3.1. Sơ đồ mạch cao áp Hình 3.4 : Sơ đồ nguyên lý mạch cao áp sử dụng IC FAN 7310 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 65 Hình 3.5 : Mạch cao áp thực tế của màn LCD SAMSUNG 740N 3.3.2 Nguyên lý hoạt động Đây là mạch có nhiệm vụ biến đổi điện áp VCC cấp nguồn từ 12V DC lên ≈ 800V AC để làm sáng bóng tuyp trên nền của màn hình LCD. Mạch sử dụng IC 7310 để tạo dao động điều khiển các bóng transistor trƣờng AM4512C ngắt mở để điều khiển phần sơ cấp của hai biến áp xung. Thứ cấp của biến áp xung lấy điện áp ra rồi đƣa vào điều khiển cho đèn tuyp. Trong mạch sử dụng hai bóng : 1 bóng transistor trƣờng thuận và 1 bóng transistor trƣờng ngƣợc ghép chung với nhau tạo thành một khối U202 và U203. Quá trình hoạt động Khi cấp điện VCC thì chân (3) ENA của IC ( chân đóng mở cho phép mạch Inverter hoạt động sẽ nhận ở giá trị = 1 ). Điện áp này đƣợc đƣa tới từ mạch điều khiển của IC điều khiển trên màn hình, sau đó chân (4) S_S của IC đƣợc nối qua tụ C110 rồi nối mass hoạt động nhờ sự phóng nạp của tụ C110 sẽ tạo ra 1 xung để mở cho mạch dao động trong IC hoạt động. Xung ra sẽ đƣợc đƣa qua chân (14) OUTD và chân (15) OUTC để mở cặp transistor trƣờng M1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 66 Xung ra sẽ đƣợc đƣa qua chân (18) UOTA và chân (19) OUTB để mở cặp transistor trƣờng M2. Khi đó 2 cặp bóng công suất này sẽ dẫn cho 1 dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp của 2 khối biến áp xung. Điện áp ra sẽ đƣợc lấy ở cảm ứng trên cuộn thứ cấp của biến áp rồi đƣa đến cấp nguồn cho đèn tuyp. Chân (7) ADIM và chân (8) BDIM là 2 chân giới hạn độ sáng của 2 bóng tuyp 1 và 2. Hai chân này đƣợc lấy điện áp từ bóng đèn tuyp 1 và bóng 2 hồi tiếp trở - Về với bóng 1 qua tụ C620 và 621. - Về bóng 2 qua tụ C618 và C623 - Sau đó sẽ đƣợc đƣa qua mạch chỉnh lƣu D10, D11 để biến đổi thành điện áp DC rồi đƣa vào chân (7), (8) của IC để giới hạn độ sáng của bóng tránh bóng tuyp sáng quá sẽ bị cháy. Điện áp vào giới hạn độ sáng của bóng này nằm trong giải ( 0 ÷ 3.3 V ). Ngoài ra IC còn có 2 chân (9) FB và chân (10) CMP là hai chân đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán trong IC 7310 là hai chân bảo vệ quá tải khi đèn tuyp bị sáng quá dẫn tới điện áp hồi tiếp đƣa về qua mạch chỉnh lƣu cao. Điện áp hồi tiếp này đƣợc khuếch đại bởi OC LN393 qua điện trở R15 R8 R9 đƣa vào chân (9), (10) sẽ ở mức cao làm cho IC ngắt không hoạt động => không có điện áp ra cấp cho bóng tuyp bảo vệ chống cháy bóng. - Chân (11), (12), (13) đƣợc mắc qua tụ C4 C5 và chân (12) đƣợc đƣa qua điện trở R5 nối mass để tạo thành mạch RC dùng để định thời trong mạch tạo dao động trong IC ( xác định tần số dao động ). - Chân (20) là chân SYNC đƣợc nối qua R6 =100k xuống mass dùng để đồng bộ tần số dao động trong IC - Chân (2) là chân đầu vào ổn áp cho bóng tuyp. Chân này đƣợc nối với các chân OLR của bóng tuyp (1) và bóng (2) để đƣa điện áp hồi tiếp đầu ra của biến áp 1 và biến áp 2 vào mạch ổn áp của bóng tuyp bên trong IC để ổn định độ sáng của bóng tuyp. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 67 3.4. MẠCH VI XỬ LÝ 3.4.1. Sơ đồ mạch vi xử lý ( MCU ) Hình 3.6 : Sơ đồ nguyên lý mạch vi xử lý dùng trên máy SAMSUNG 740 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 68 Hình 3.7 : Mạch vi xử lý thực tế màn hình LCD SAMSUNG 740N Hình 3.8 : Sơ đồ chân IC vi xử lý NT68F632ALG Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 69 3.4.2. Nhiệm vụ các chân của IC NT68F632ALG Hình 3.9 : Giao tiếp IC nhớ - Chân (27) SDA0, (28) SCL0 : Dữ liệu nối tiếp, xung nhịp nối tiếp giao tiếp với IC nhớ. - Chân (36) PCADI4 ( WRITE PROTECT ) : Chân cho phép ghi dữ liệu. - Chân (31) PD4 HALFI, (32) PD3 HALF0 : Hai đƣờng dữ liệu SDA, SCL giao tiếp với ROM ( IC 201 ). - Chân (37) PC ( CON ) : Sự truyền dẫn. - Chân (40) PC7 ( PL Protect ) : Chân bảo vệ. - Chân (2) PC1 ( Panel En ) : Chân này đƣa ra lệnh mở nguồn, cấp cấp panel. Hình 3.10 : Chân bảo vệ và lệnh mở nguồn cho Panel Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 70 - Chân (4) VCC : Chân cấp nguồn. - Chân (7) GND : Nối mass. - Chân (8) OSC0, (9) OSCI : Ngõ vào dao động thạch anh. Hình 3.11: Dao động thạch anh 12Mhz - Chân (15), (17) Key In : ngõ ra hệ thống phím ấn. - Chân (24) : PA1PWM3 ( LED G ) : Ngõ ra báo đèn LED nguồn. Hình 3.12 : Ngõ ra báo led nguồn - Chân (35) PDO ( BL En ) : Chân cho phép ( Enable ), bình thƣờng chân này ở mức cao sẽ tác động đến IC Control Inverter. - Chân (41) PCPATTO ( BL-ADJ-Analog ) : Chân điều khiển độ sáng ( Brightness Control ) dạng Analog. - Chân (18) PA7 PWMO ( BL-ADJ-PWM ) : Chân điều khiển mở nguồn ( Power On/OFF ), chân này có tác động đến board Inverter. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 71 Hình 3.13 : Giao tiếp board inverter - Chân (43) h-SynI, (44) V-SyncI : Ngõ vào xung đồng bộ ngang, đồng bộ dọc từ card màn hình đƣa đến thông qua cổng D-Sub. Hình 3.14 :Giao tiếp xung đồng bộ ngang, đồng bộ dọc - Chân (38) PE1 ( CHK Dsub ), (39) PE0 ( CHK.DVI ) : Hai chân này làm nhiệm vụ nhận diện tín hiệu ngõ vào từ cổng D Sub hay DVI. Hình 3.15 : Tín hiệu ngõ vào từ cổng D Sub Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 72 3.5. MẠCH XỬ LÝ HÌNH ẢNH 3.5.1. Sơ đồ mạch xử lý hình ảnh của màn hình SAMSUNG 740N Hình 3.16 : Sơ đồ mạch xử lý hình ảnh màn hình LCD SAMSUNG 740N Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 73 Hình 3.17 : Mạch xử lý hình ảnh thực thế màn hình LCD SAMSUNG 740N 3.5.2. Nhiệm vụ của IC SE56Wl trong mạch a. Sơ đồ chân sử dụng IC SE56WL Hình 3.18 : Sơ đồ chân IC SE56AWL Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 74 b Nhiệm vụ các chân : - Chân (1) VSYNC : Nhận tín hiệu đồng bộ dọc từ card màn hình đƣa tới. - Chân (10) HSYNC : Nhận tín hiệu đồng bộ ngang từ card màn hình đƣa tới. - Chân (26) RNOP (RED) : ngõ vào tín hiệu màu đỏ. - Chân (23) GINOP ( GREEN) : Ngõ vào tín hiệu màu xanh dƣơng. - Chân (21) BINOP ( BLUE) : Ngõ vào tín hiệu màu xanh lục. - Chân (18), (28) A VDD –ADC : Cấp nguồn + 3,3 V. - Chân (17), (19), (27) GND : Các chân này nối mass. - Chân (3) R+ ( Red+ ) : Ngõ vào tín hiệu màu đỏ từ cổng DVI tới. - Chân (4) R- ( Red- ) : Ngõ vào tín hiệu màu đỏ từ cổng DVI tới. Hình 3.19 : Giao tiếp cổng DVI kênh R - Chân (5) GND : Nối mas . - Chân (6) G+ ( Green + ) : Ngõ vào dữ liệu màu xanh dƣơng từ cổng DVI tới. - Chân (7) G- ( Green - ) : Ngõ vào dữ liệu màu xanh dƣơng từ cổng DVI tới. - Chân (8) AVDD –DVI : Cấp nguồn 3,3V. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 75 Hình 3.20 : Giao tiếp cổng DVI kênh G - Chân (9) B+ ( Blue + ) : Ngõ vào dữ liệu màu xanh lơ. - Chân (10) B- ( Blue - ) : Ngõ vào dữ liệu màu xanh lơ. - Chân (11) GND : Chân nối mass. Hình 3.21 : Giao tiếp cổng DVI kênh B - Chân (12) CK + ( CLOCK + ) : Ngõ vào dữ liệu CLOCK +. - Chân (13) CK – ( CLOCK - ) : Ngõ vào dữ liệu CLOCK –. - Chân (14) AVDD DVI : Cấp nguồn +3,3 V. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 76 Hình 3.22 : Ngõ vào tín hiệu Clock - Chân (31) GND : Nối mass. - Chân (32) ALE/CS. - Chân (33) WRZ/SDA ( Write Data ) : Dũ liệu cho phép ghi giao tiếp với IC vi xử lý (MCU) IC 200 NT68F632ALG. - Chân (34) RDZ/SCL ( Read SCL ) : Xung nhịp chỉ đọc, giao tiếp với IC vi xử lý (MCU) IC 200 NT68F632ALG. - Chân (35) INT : ngõ vào tín hiệu Scaler INT từ MCU chuyển tới. Hình 3.23 : Giao tiếp tín hiệu với MCU - Chân (40) AD1, (41) AD2 ( Address ). - Chân (93) AD0, (94) AD3 (Address ). Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 77 Hình 3.24 : Các chân địa chỉ giao tiếp với MCU - Chân (43), (47) VDD P : Cấp nguồn +3,3V. - Chân 97 XOUT, 96 XIN: Ngõ vào thạch anh dao động 12MHz. Hình 3.25 : Ngõ vào thạch anh dao động 12Mhz - Các chân (52)  79 tín hiệu R, G, B đƣợc xử ký thành tín hiệu số giao tiếp với panel thông qua chuẩn tín hiệu vi sai điện áp thấp (LVDS) mỗi đƣờng tín hiệu có hai dây “+” và “-“, mỗi màu có 8 bit. - Chân 95 HW Reset: nhận tín hiệu reset từ vi xử lý đƣa tới. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 78 KẾT LUẬN Quá trình nghiên cứu, tìm hiểu thực tế và tiến hành thực hiện đồ án, đƣợc sự hƣớng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của Thạc sĩ : Đỗ Anh Dũng và các thầy giáo trong bộ môn Điện – Điện tử viễn thông, sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè. Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình tinh thể lỏng LCD monitor ” đã hoàn thành và đạt đƣợc một số kết quả sau : - Tìm hiểu về cấu tạo chung của màn hình tinh thể lỏng. - Nghiên cứu cấu tạo bộ nguồn và nguyên lý hoạt động. - Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng thành phần trong màn hình LCD. - Tìm hiểu các hƣ hỏng thƣờng gặp và cách khắc phục của các thành phần trong màn hình LCD. - Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình SAMSUNG 740N. Kết quả của đồ án đã giúp cho em có cái nhìn tổng quan hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, các mạch trên màn hình và cách khắc phục một số hƣ hỏng thƣờng gặp trong màn hình LCD. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án này, bản thân em không tránh khỏi những thiếu sót do điều kiện khách quan và chủ quan mà bản thân chƣa khai thác hết. Em rất mong các thầy, cô giáo và những ngƣời quan tâm tới vấn đề này đóng góp và bổ xung để đồ án đƣợc hoàn thiện hơn, nâng cao đƣợc khả năng ứng dụng. Cuối cùng em xin chân thành cám ơn tới tập thể các thầy giáo, cô giáo trong khoa đã nhiệt tình tạo mọi điều kiện hƣớng dẫn, giúp đỡ thuận lợi nhất để em hoàn thành đồ án này. Hải phòng, ngày 30 tháng 10 năm 2010 Sinh viên thực hiện An Văn Thùy Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màn hình LCD monitor 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. LCD Monitor Repair – By Jestine Young. 2. Nguyên lý và phƣơng pháp sửa chữa LCD Monitor - KS : Phạm Đình Thảo – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 3. Tuyển tập sơ đồ LCD Monitor – KS Phạm Đình Thảo – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 4. Website : 5. Website : 6. Website : http:/dientuvietnam.net.