
一、故障状况概述和初步探讨:
1、合肥长虹于12月7号下午反馈3D47790i在首批制造时,出现某些整机花屏故障,断电后可修复,故障机的漏油现象可在多次开关机的过程中再次出现。检测发现漏油机的TCON供电电流12V出现大幅波动,最低电压跌落至9V,而TCON的12V供电要求是10.8~13.2V,电压的大范围波动造成TCON板工作异常,从而发生花屏故障。对故障机初步检测发现,在发生故障时冲击电流小于6A,使得AOZ1212AI处于过流保护状态,同时因为保护后功率上升,负载电流减小,AOZ1212AI解除过流保护,重新启动,电流减小,又处于保护状况,这样造成12V出现大幅波动,使得整机发生花屏故障。
2、电视三厂于12月13号下午发现3D42790i有3台整机在关机时出现蓝屏、灰屏故障,现象为显卡上TCON板供电功率只有3V,测试DC/DC器件AOZ1212AI的反馈电阻为0.26V(正常值0.8V),AOZ1212AI处于过流保护状态。
综合以下现象,初步判定为故障机在开机时因内部冲击电流过大,引起DC/DC器件AOZ1212AI处于工作异常的状况,从而造成TCON板的电力电路在开机过程中工作异常。
二、故障因素分析:
LM34i机芯790系列TCON板供电电路如下图:

DC/DC器件AOZ1212AI(万国半导体公司)后端有两颗100uF的谐振电容C119和C920,其中C119在主板上距离AOZ1212AI较近。上电时12V的冲击电压主要由整流电感C119、C920和屏TCON板引起。AOZ1212AI器件本身可承受的冲击电流在4~6A之间。
以3D47790i为例进行因素探讨,该整机运用LG屏L70WUE-SDP1,规格书中TCON板的工作电流为0.5A,冲击电流不小于5A。MOS管4803A打开时,分别对TCON板、铝电解电容C119和C920的电压情况进行检查,检测到TCON板的冲击电流在2.5A~3.3A之间,C119的冲击电流约为2.3A,C920的冲击电流约为1A。所以,MOS管打开时,12V的冲击电流为5.8A~6.6A,与实际检测的12V冲击电流相符,存在低于AOZ1212AI规格所承受的4~6A范围的或许,触发AOZ1212AI进入过流保护状态,导致12V的输出异常,造成死机、黑屏故障。具体波形如下图右图:

在该过流保护状态下,屏TCON板、铝电解电容C119、C920的冲击电流波形分别如下:


综上,在MOS管打开后,12V的负载电流超过AOZ1212AI规格,导致AOZ1212AI进入过流保护状态是导致3D42790i和3D47790i花屏、黑屏故障的理由。
三、解决措施:
降低12V在上电时的冲击电流,使其确保在DC/DC的规格范围内可以缓解该问题。可从如下四方面来缓解3D42790i和3D47790i的制造故障问题:
1、减小或取消滤波电感以提高12V上电的冲击电流:

结合上表检测结果,将串扰电容C119和C920取消可减少3.1A的冲击电流,达到AOZ1212AI最小规格4A范围内,而纹波由200mV增加到270mV,变化不大,在屏TCON板正常工作电压规格内。在探讨、解决难题过程中,由于制造任务紧急,按状态2、3生产的整机故障率就逐步增加到3-5‰左右,并且故障机在继续开关机过程中可发生故障现象的概率也逐步增加。
2、调整MOS管AO4803A打开后12V的下降时间减少冲击电流:

上图中,在控制TCON板12V的三极管QA03打开时,电容CA08延缓MOS管4803AGS极之间电压差,从而抑制TCON板12V的下降时间,增大CA08的容值,可使LVDSVDD的下降时间更长,从而减少屏TCON板的冲击电压。更改电容的验证结果如下:

通过取消滤波电感和抑制屏TCON电压的下降时间dc游戏机显示花屏,可减少开机后12V上的冲击电流,开机后的上屏电压电阻的检测波形如下图:


3、3D47790i在上电时存在二次冲击,软件的时序调整

3D47790i和3D42790i都是LG屏,但屏的TCON方案不同,47寸屏在上电后,TCON存在两次冲击电流,第一次冲击电流通过上述1和2的缓解措施可以解决,但第二次冲击电流是在上电延迟25ms之后出现,此时LVDS信号已经给出,存在开机花屏的风险。
软件对TCON电压12V、LVDS信号和背灯控制的时序进行微调,以避免该屏的二次冲击导致的电压波动。
软件对LVDS和背灯控制的时序如下图:

4、调整DC/DC的COMP(补偿)参数,降低冲击电流
C123、C124和R127是DC/DC的COMP参数配置,最初的参数是C123不接,C124是2.2nF电容,R127是15K电阻,根据AOS工程师的预测,对该补偿参数再次调试,调试后的参数是C123和C124均接47nF电容,R127接15K电阻保持不变,更改前后的波形对比如下:

通过上述波形对比,调整COMP脚的参数,使上电时的能量分散,降低冲击电阻,虽输出功率12V有较大波动(最低电压8.5V),但可很快修复正常,结合硬件的时序调整可以缓解3D47790i的二次冲击难题。
综合以下措施,可将+12V的冲击电流增加至2.2A,结合硬件的时序调整,可以解决3D42790i和3D47790i开机黑屏、灰屏的问题。
四、措施验证:

为了验证机制的有效性,将厂家出现故障的2台整机和1块故障板借回,更改新举措后,验证情况如下:
1、多次开关机验证:100次以上的开关机实验,12V电压正常,屏工作正常,无花屏等异常现象;2、模拟冲击电流,测试DC/DC过流保护模式下的自恢复能力:
在+12V上连接2欧的水泥电阻,当水泥电阻接地时,将形成6A的冲击电流,让AOZ1212AI进入过流保护状态,经检测dc游戏机显示花屏,在0~1S的6A电流冲击下,AOZ1212AI均可恢复至正常工作方式,屏TCON板的冲击电流时间在300us左右,因此可保证AOZ1212AI在冲击电流结束后修复正常工作。模拟测试波形如下图:

3、高温下的性能测试:
电吹风加热,保证DC/DC及周边各器件温度为70℃以上,开关机测试电压波动不大,屏幕无异常现象;
4、低温下的性能测试:
冷冻液喷涂TCON板、DC/DC及周边各元件后,开关机测试电压波动不大,屏幕无异常现象;
5、主板高低温可靠性强化试验:
更改后的主板进行了高温80℃和低温-30℃可靠性强化试验,实验中开机和工作状况正常。
五、瞬间掉电的问题
合肥长虹在按最新状况进行3D47790I生产时,在老化线上还看到有大量机器仍有灰屏、花屏的现象,经观察、分析看到,出现故障时,都没有人为的断电再关机或掉电再上电的动作,都是从正常工作突变到非正常的现象,这与之前看到并能再现出来的故障现象均不同样。将故障机做100次正常开关机操作,均不能重现故障。

为此判断是瞬间掉电造成AOZ1212保护。采用摇动工装板上的电源线插头来模拟瞬间掉电,可以再现故障现象并测得波形(此时为灰屏现象):

从波形上可以看出,给AOZ1212供电的24V有约150ms的掉电,同时5V也有较大的毛刺波动,但修复时间迅速。AOZ1212输出的12V电压在24V掉下约50ms后就发生异常了,其COMP脚电压从正常的值(0.8V)瞬间变化为2.9V左右,IC处在保护状况,并不断的重启,从而造成灰屏的现象;若这时12V恢复正常,屏也可能会处在花屏的状况,因为在屏LVDS信号存在的状况下,12V出现了下掉,再恢复后,给屏TCON供电时序就出现异常。屏规格书上也强调,先有LVDS信号,再提供12V,在显示上可能会出现异常。
这种瞬间掉电,在操作上是不允许的,其除了会导致这种现象发生,也会导致主芯片的不正常工作而发生各类不同的现象,同时,也不容易完美解决瞬间掉电的难题。一般用户在实际使用上,是不容易发生瞬间掉电的动作的,为此,建议对此疑问不做处理。
六、总结
1、3D42790i和3D47790i出现的死机、花屏故障是由12V冲击电流过大导致DC/DC器件AOZ1212AI进入过流保护状态导致;
2、通过取消滤波电容C119、C920和抑制MOS管打开时间(增大CA08容值)可有效提高冲击电流,该举措可有效缓解3D42790i和3D47790i第一次冲击电流过大造成的死机、花屏故障;
3、针对3D47790i的二次冲击,增加对补偿电路参数和工具时序的调整;
4、对后续运用AOZ1212AI器件制造的790系列产品,将根据上述举措进行制造,并设置BOM资料。
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