OZ965的工作原理及故障檢修

一臺(tái)歐姆龍人機(jī)接口（HumanMachineInterface）NT6Z型顯示器出現(xiàn)不能顯示的故障。

由于該設(shè)備已停產(chǎn)，很難買(mǎi)到新設(shè)備，而網(wǎng)購(gòu)的二手機(jī)使用很短時(shí)間就出現(xiàn)了同樣故障。為此，筆者決定自主維修該顯示器。為了便于維修，筆者根據(jù)實(shí)物繪制了電路圖，如附圖所示。該顯示器背光燈采用冷陰極熒光燈管CCFL，高壓驅(qū)動(dòng)電路由一塊高效CCFL逆變控制芯片OZ965、驅(qū)動(dòng)芯片4532和高壓脈沖變壓器3部分構(gòu)成。高壓驅(qū)動(dòng)電路為點(diǎn)亮CCFL背光燈管提供約600V的高頻交流電壓，并控制燈管的亮度。

一、OZ965簡(jiǎn)介

OZ965是一塊采用5V供電，16個(gè)引腳的集成電路，有SOP和TSSOP兩種封裝形式。以單一固定頻率PWM方式工作，為外部的N溝道、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管提供脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，工作頻率在30kHz~200kHz之間。芯片內(nèi)含多個(gè)功能模塊，主要有：振蕩信號(hào)產(chǎn)生電路，脈寬調(diào)制控制電路，N溝道/P溝道場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路，參考電壓輸出電路，軟啟動(dòng)控制電路以及過(guò)欠電壓、燈管開(kāi)路、過(guò)流和短路保護(hù)電路。各引腳功能如附表所示。

二、工作原理

1.逆變過(guò)程

+5V電壓經(jīng)R711（22Ω）加到U701（OZ965）的16腳為它供電。U701獲得供電后，它內(nèi)部的振蕩器與外接的定時(shí)元件R710和C712產(chǎn)生約60kHz的工作頻率，即fosc=1.91/（Rt?Ct）。該信號(hào)經(jīng)脈寬控制電路處理后形成60kHz的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從11腳和10腳輸出。PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)塊T701（4532）內(nèi)的N溝道場(chǎng)效應(yīng)管和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管放大，加到高頻變壓器L701的初級(jí)繞組上，經(jīng)其變換后，從L701的次級(jí)繞組輸出約600V的交流電壓，點(diǎn)亮經(jīng)由插座CON702接入的冷陰極熒光發(fā)光管CCFL（在下文中簡(jiǎn)稱(chēng)燈管）。

L701的次級(jí)繞組與電容C717構(gòu)成一個(gè)諧振電路。由于L701存在泄漏電感及次級(jí)諧振電路的作用，L701的次級(jí)輸出的電壓和電流大致為正弦波形，這種正弦波產(chǎn)生的諧波EMI輻射較小，從而實(shí)現(xiàn)了較高效率的高壓逆變。

2.軟啟動(dòng)過(guò)程

當(dāng)給U701的12腳施加高電平（高于1.5V）控制信號(hào)時(shí)，U701內(nèi)部的恒流源為9腳所接的C708充電，隨著C708兩端電壓的升高，U70110、11腳輸出的脈沖信號(hào)的占空比由小到大逐漸增加，流過(guò)燈管的電流也逐漸增大，直到進(jìn)入正常工作狀態(tài)，確保燈管獲得足夠的點(diǎn)燃時(shí)間，延長(zhǎng)了燈管的使用壽命。在軟啟動(dòng)過(guò)程中（即燈管電流取樣電壓小于0.6V時(shí)），10、11腳輸出脈沖最大占空比由3腳的電壓決定；當(dāng)燈管電流取樣電壓大于0.6V，即燈管電流達(dá)到0.6/0.445=1.25mA時(shí)，軟啟動(dòng)結(jié)束，10、11腳輸出脈沖最大占空比由2腳電壓決定。

3.燈管電流穩(wěn)定電路

該電路通過(guò)檢測(cè)流過(guò)燈管電流的取樣電壓，調(diào)整10、11腳輸出脈沖信號(hào)占空比，使流過(guò)燈管的電流保持穩(wěn)定的方式，實(shí)現(xiàn)保持燈管亮度的穩(wěn)定。具體過(guò)程是：OZ9651腳輸出的2.5V參考電壓經(jīng)R703、R704分壓后，為5腳提供1.25V的亮度控制參考電壓VC，預(yù)設(shè)10、11腳輸出脈沖的占空比，即燈管的工作電流。流經(jīng)燈管的電流經(jīng)雙二極管D701整流，R714//R715取樣，C718濾波，在附圖中A點(diǎn)獲得一個(gè)燈管電流取樣電壓VA。該電壓一路經(jīng)R712加到13腳，用于選擇10、11腳輸出脈沖的最大占空比；另一路經(jīng)R716接到6腳，與亮度控制電壓VL及電阻R702共同作用，為6腳提供一個(gè)電壓VB，5腳的電壓VC和6腳的電壓VB經(jīng)芯片內(nèi)部的差分放大器放大后，產(chǎn)生一個(gè)誤差電壓V，該誤差電壓經(jīng)由一個(gè)坡度比較器比較去調(diào)整10、11腳輸出脈沖的占空比。當(dāng)流過(guò)燈管的電流減小時(shí)，VA降低，6腳電位VB下降，10、11腳輸出脈沖的占空比增大，N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間增大，經(jīng)逆變變壓器L701升壓，使流過(guò)燈管的電流增加。反之，當(dāng)流過(guò)燈管的電流增大時(shí)，VA升高、VB相繼上升，10、11腳輸出脈沖的占空比減小，使流過(guò)燈管的電流減小。如此不斷實(shí)時(shí)調(diào)整，保持燈管電流恒定不變。增大或減小亮度控制電壓VL，可以調(diào)整10、11腳輸出脈沖的占空比，實(shí)現(xiàn)燈管的亮度調(diào)節(jié)，但10、11腳輸出信號(hào)的最大占空比不會(huì)超過(guò)2腳電壓設(shè)定的值。C707為U701內(nèi)差分放大器的補(bǔ)償電容。

4.保護(hù)功能

當(dāng)電源電壓上升到3.9V時(shí)電路開(kāi)始工作，當(dāng)電源電壓降到3.4V時(shí)電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)燈管開(kāi)路或燈管失效時(shí)，電流取樣電壓VA很小，6腳電壓VB也變得很低，U701內(nèi)部差分放大器輸出7腳電壓變大，一旦該電壓大于2.78V，芯片內(nèi)部電路觸發(fā)燈管開(kāi)路保護(hù)機(jī)制作用，芯片停止工作，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)4腳的電壓大于0.6V時(shí)，電路進(jìn)入短路保護(hù)狀態(tài)。本電路4腳接地，所以無(wú)短路保護(hù)功能。芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)后，1腳無(wú)2.5V參考電壓輸出。

5.參考電壓輸出電路

芯片內(nèi)含一個(gè)2.5V參考電壓電路，可提供1mA電流。

三、故障檢修

故障現(xiàn)象：加電后顯示器屏幕閃爍，發(fā)出吱吱高頻叫聲，不到1秒鐘，屏幕熄滅、吱吱聲消失。

分析與檢修：根據(jù)故障現(xiàn)象分析，懷疑高壓變壓器L701及相關(guān)電路異常。測(cè)C716和C717正常，試更換變壓器L701，故障現(xiàn)象依舊。用示波器測(cè)量T701的8腳，發(fā)現(xiàn)加電后約0.6秒的時(shí)間有脈沖信號(hào)，隨后信號(hào)消失，與上述故障現(xiàn)象吻合；測(cè)A點(diǎn)電壓信號(hào)，發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)電壓在加電后的0.5秒時(shí)間內(nèi)，始終保持在40mV左右，檢查R714、R715、C718均正常，因此懷疑燈管開(kāi)路或失效，流過(guò)燈管的電流太小，導(dǎo)致芯片軟啟動(dòng)后立即進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。于是，用一只82kΩ的大功率電阻代替燈管后試機(jī)，電路能工作，用示波器可以觀(guān)測(cè)到T701的8腳有連續(xù)的脈沖信號(hào)，A點(diǎn)電壓保持在1.2V左右，基本可確定燈管損壞。打開(kāi)顯示器后蓋，取出燈管，發(fā)現(xiàn)燈管兩端已經(jīng)嚴(yán)重變黑。用網(wǎng)購(gòu)的同型號(hào)燈管更換后，機(jī)器恢復(fù)正常，故障排除。
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