美国工程师巧手修电视

原创面包板社区 2022-02-16 14:28

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2007年，我兄弟买了一台支持高清的LG 26LC7R电视，我们把那台用了20年的CRT电视收起来了（其实还能用）。新电视有模拟和两个HDMI输入。现在，十年过去了...

问题1

这台LCD电视在开机后有图像延迟的问题，起初只有2分钟延迟，几个月后就变成45分钟了。声音是正常的。一开机是白色屏幕（没有OSD），慢慢就出现很细的竖线段（图1），之后图像就正常了。这种情况在所有的视频输入中很常见。看来在延迟这段时间内，出故障的组件被预热了，所以就恢复了。

图1：竖线问题。

图2：四个主板的布局。

LG公司的技术员判断是主板出了问题，但是没有可用来替换的备用板。好吧，没有哪一个痴迷DIY的电子工程师可以忍受一台CCFL太亮的不能正常工作的电视，自己动手是不二选择。所以我准备了一台手持式万用表，仔细研究了论坛上的一些建议，然后拆开了电视机。

我看见开关模式电源（SMPS）板24V 3A CCFL逆变器电源上散热器（图3和图4）的附近有3个膨胀的680µF/35V电容。无疑散热器产生的热蒸发掉了电解液。我换掉了所有的大电解电容，SMPS连接器上测得的输出电压也正常，但是第一个问题仍然存在。

图3：膨胀的电容器。

图4：电容器大图。

问题2

在HDMI模式下工作45分钟后，视频变成了静止图像，然后逐渐变成白色，看起来很热的样子。同样的，声音仍然没有问题。立即关机几分钟进行冷却。拔掉电源后，我找到SMPS次散热器、主板IC、主处理器（最烫）和HDMI开关IC上的发热点。

为了确定散热失效是否是可能的原因，我装了一个风扇来冷却打开的电视机的主板。它之前一直在工作。主板上有许多低压差稳压器（LDO）和（老化的）SMD电容，不过所有电压都正常。稳压器输出不稳定会导致发热吗？我回想起EDN文章中有关LDO不稳定的警告。除了现有的SMD电容，我在输出端增加了几个电解电容，如图5所示。然而，它们没有起到任何作用，所以我又把它们拆下来了。

图5：装上又拆下的电容。

进行测量

我测量了散热器、机身板、主处理器外壳以及顶部通风孔附近的温度（图6）。图7中的蓝色LED灯表明，这期间TCON（LCD控制器板）的12V电源接通。图9绘出了温度曲线。

图6：温度传感器位置。

39分钟后，在HDMI模式下视频关闭了。此时，主处理器（视频输出）的关闭（和恢复）与斜率变化有关。

图7：测量设置。

图8：褐色过孔之间有走线，而不是接地层。

图9：电视的温度曲线。

主处理器（VCT 7993P-A1-H000）在散热停止时的温度可能达到了100°C（Rth（J-C）= 35K / W，假定功耗为2W，208引脚TQFP）。在67°C时恢复工作。处理器下方有一个散热铜芯，pcb设计人员没有提供散热面（图8）。电视机可以在寒冷的温度下正常工作，但在热带国家就会出问题，因为那里室温可能高达44°C！

图10：强制对流冷却。

图11：过孔增加散热器。

解决问题

与风扇一起增加的还有散热器。注意图10中散热器上的铜片，还有视频处理器、HDMI芯片和D类音频放大器上的新散热器。新的磁性固定40×40毫米风扇有助于对流，不再需要后盖内的VESA安装法兰。随后拿掉蓝色夹子，并将铜板紧紧折叠到散热片上。

在图11中，铜线束将热量从过孔传到主处理器板下方的铜条，再由接地板上的小型铝散热器散热。首先在只使用散热器的情况下读数，然后开启风扇再读数（图12）。

电视修理后温度降低了10~24°。风扇由12V适配器供电。

图12：电视修理后的温度曲线。

图13：面板。

图14：夹钳。

再说问题1

在检查TCON板时，我不小心将LCD偏置电压IC（TPS65161）的引脚短路了。换掉后，板子正常工作了。我之前花13美元从eBay上买的一块备用TCON板的保险丝烧断了，TPS65161也坏了，修好之后，第一个问题还是存在。

LVDS线缆及连接正常。TCON和LCD面板之间的PCB条也是好的。这导致了FPC（柔性印刷连接或TAB键合）：ACF键合到PCB条上。如图14所示，（通过光纤线夹）按下花线连接后，显示屏有了动静，出现了电视调谐器噪音。热循环（10多年来每天都要开/关）可能导致其热胀（接通）冷缩（断开）。诱发的机械应力可能导致粘结剥离。这可以解释视频延迟或预热的现象，并在调整电视框而使屏幕恢复生气后得到证实！

几条LVDS线被扩展并解码为数千条线，从而驱动了数百万个LCD像素。所有这些线和解码IC都通过花线连接至LCD，这对墨菲定律提出了挑战。一条链坚固程度是由其中最薄弱环节决定的，FPC连接和散热设计似乎是电视机中最薄弱的一环，从而影响了电视的使用寿命。内部温度较低会延长电视的使用寿命。

几周后，亚马逊上网站上一款43英寸4K电视吸引了我，它还有80美元以旧换新的折扣。嗯……在电视修好一个月后，我把它送走了。

新电视带一条两脚电源线，在安装过程中，未接地金属边框和后金属板带来惊人的体验。我不顾保修条例，决定将电源线改为三脚电源输入。有了这些经历，下一个故事可能不必再等10年，我一定会尽早行动，防患于未然。

很久以前，佛陀就警告（4K）欲望是所有（TAB键合故障及其他）苦难的根源。学无止境。

通过这个故事，我知道了现代电视设计的不足。制造商为了追求领先的地位，努力将技术推向极限，而忽略了应该为客户提供的价值。诚然在一些地区设备维修人员的数量不断增加，但LCD电视故障也越来越多。产品复杂性似乎是牺牲可靠性而得到的。

作者：Cherukupalli Rama Murthy

本文为EDN电子技术设计原创文章