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Sincronía,
salida
vertical y horizontal (base de tiempo) en monitores
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Algunos conceptos
Antes
veamos algunas cosas básicas, en un televisor como se vio en
capítulos anteriores la etapa de salida horizontal esta
conformada por un oscilador, el cual es sincronizado por los pulsos de
sincronía horizontal provenientes de la señal enviada por
la televisora, una etapa preamplificadora conocida
comúnmente como drive horizontal, y una etapa final de potencia
llamada salida horizontal, la cual excitara el transformador generador
de extra alta tensión conocido como fly back así como a
las bobinas de deflexión horizontal el cual generara el barrido
sobre la pantalla.
En un
monitor ocurre lo mismo salvo por algunas diferencias:
En un TV
la sincronía es fija solo dependiendo por el tipo de norma de la
transmisión, NTSC o PAL, en México se usa el sistema NTSC
con una frecuencia horizontal de 15750 Cps. Y 60 Cps para el barrido
vertical, dicha relación sale de multiplicar el No., de
líneas del barrido horizontal por cuadros por segundo lo que
seria 525 líneas X 30 cuadros por segundo tenemos 15750 Cps que
es la frecuencia de barrido horizontal, el barrido es entrelazado lo
que significa que cada cuadro esta compuesto por dos campos, no
ahondaremos mas en este tema pero es importante que comprenda esto, a
esta forma de barrido se le llama entrelazado o sea un cuadro esta
compuesto por 2 campos.
Los
viejos monitores monocromáticos y de color tenían esta
misma resolución de barrido salvo que el sistema de escaneo
sobre la pantalla es progresivo, esto es que en televisión se
barren 60 campos p/s con un barrido de 262.5 líneas o 30
cuadros por segundo, en el monitor se barren 60 cuadros con 525
líneas por segundo con lo que la imagen alcanza una mayor
definición, para lograr esto se elevo al doble la frecuencia
horizontal, con lo que resulta 525 líneas por 60 cuadros = a una
frecuencia horizontal de 31.500 Cps o 31.5 Khz.., esto es una
resolución de pantalla de 640 X 480.
Este
estándar de barrido aun se sigue aplicando a los monitores
modernos de color, salvo que las frecuencias de barrido horizontal y
vertical se han elevado mejorando la resolución de pantalla,
en la tabla siguiente vemos las diferentes resoluciones y
frecuencias de barrido.
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Con
lo visto en la tabla anterior tenemos las frecuencias
promedio de barrido horizontal y vertical
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Cabe
mencionar que actualmente existen monitores con una resolución
mayor de 1024 X 768 con lo cual trabajan a mayores frecuencias
que las mencionadas.
Esto es
importante ya que dependiendo de la marca y resolución del
monitor bajo reparación serán las frecuencias de trabajo,
debe ser cuidadoso para evitar tener supuestas fallas motivadas por una
incorrecta configuración de las frecuencias de trabajo, por
ejemplo un monitor que soporte una resolución máxima de
800 X 600 si por error le aplicara una resolución de 1024
X 768 la imagen se vería con fuerte perdida de sincronía,
amen del rápido recalentamiento del transistor de salida
horizontal con su probable destrucción.
La PC a
través del conector DB15 entregara al monitor las señales
de RGB las cuales ingresaran directamente al circuito procesador de
video y sincronismos, así como las señales de
sincronía horizontal y vertical, las cuales ingresan por
los terminal 13 y 14 respectivamente del conector DB15, ingresando al
circuito microcontrolador, el cual reconocerá la polaridad de
los pulsos de sincronía así como el tipo de
resolución seleccionada por el usuario, el cual las procesara
para entregarlas al circuito de video y sincronismos para una correcta
generación de la frecuencia horizontal así como vertical,
en monitores que usan memoria eeprom y control de Serial data y
serial cklok el control es precisamente por el bus de datos (I2C), en
monitores mas viejos los sincronismos ingresan a circuitos integrados
del tipo flip flop para procesarles y adecuarlas para el
integrado de sincronismos, antes de continuar en la siguiente tabla
vemos que los pulsos de sincronismo son digitales del tipo TTL, y que
pueden ser tanto positivos como negativos, esto varia de acuerdo a la
marca y tipos de resolución del monitor.
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El
integrado procesador de
video y sincronismo entregara la señal de RGB a sus respectivos
circuitos de amplificación finales, así como los pulsos
de sincronía vertical y horizontal (amplificados y procesados) a
los respectivos circuitos osciladores, con lo que controlara la
frecuencia del circuito oscilador horizontal y vertical, veamos
en el circuito a bloques del diagrama 1 analícelo antes de
continuar, las flechas indican el flujo de la señal.
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La
mayoría de monitores cuando están desconectados del CPU
encenderán arrancando la salida horizontal, en este caso la
frecuencia del oscilador horizontal será de
aproximadamente los 31.5 Khz. La oscilación horizontal
será acoplada a la base del transistor drive horizontal para su
amplificación, el acoplamiento del drive hacia la base del
transistor de salida horizontal siempre es un pequeño
transformador el cual puede ser de núcleo laminado o del tipo de
ferrita, siendo los de ferrita los predominantes por ser mas manejables
a altas frecuencias, además de proveer aislamiento completo de
la sección del drive con la de salida de potencia.
Al ser
excitada la base del transistor de salida horizontal este conmuta
cerrando su resistencia interna (C/E) a unos cuantos ohmios
(dependiendo del tipo de transistor) cargando en ese instante el
transformador fly back, al decaer el pulso de excitación el
transistor eleva rápidamente su resistencia interna momento en
que el fly back invierte su campo magnético transmitiendo su
carga almacenada a los embobinados secundarios, los cuales están
calculados para entregar la extra alta tensión, para alimentar
el ánodo del TRC., la tensión de G2 y G1 así como
la tensión de enfoque, (para cinescopios mayores de 15 pulgadas
normalmente entregan 2 líneas de alimentación para
enfoque), es importante que la excitación de la base del Tr. de
salida horizontal sea la adecuada, muchos problemas de temperatura se
deben por la mala excitación que entregue la etapa drive aunado
a la mala calidad de los componentes, reduzcamos a unas cuantas
líneas lo hablado, decíamos: pero antes veamos las
conexiones correspondientes en la siguiente tabla y téngala en
cuenta para los futuros capítulos.
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El
monitor recoge los pulsos de RGB., (terminales 1, 2, 3) los cuales son
recibidos por el circuito integrado de video y sincronismos, los pulsos
de sincronismo horizontal (terminal 13) y vertical (terminal 14), los
cuales son enviados al microcontrolador
El microcontrolador interpreta a través de los sincronismos la
polaridad y resolución seleccionados en el PC., estos son
entregados al circuito procesador de video y sincronismos para ser
procesados y aplicados a sus respectivos circuitos osciladores
(también llamada base de tiempo)
El
oscilador horizontal así como vertical ajusta su frecuencia de
acuerdo a los pulsos entregados por el procesador de video y
sincronismos
Los
osciladores de horizontal y vertical entregaran los pulsos a sus
respectivos circuitos para ser adecuados en amplitud y potencia
Y
finalmente estos serán recibidos por la etapa de potencia final
La etapa
horizontal de potencia excitara al transformador fly back y al yugo de
convergencia, la vertical excitara su respectiva sección del
yugo, esta etapa siempre será dependiente de su
alimentación (B+) directamente del flyback, ya sea solo
tensión positiva o fuente simétrica (positivo, tierra
común y negativo) y su funcionamiento y circuito son
prácticamente igual a los de TV
En
monitores mayores a 15 pulgadas puede haber circuitos separados para la
alimentación del flyback así como para la
alimentación del yugo (generación de alta tensión
y generación de barrido)
Otra diferencia con la etapa de salida horizontal de tv es que en
un monitor la alimentación del bobinado primario del fly back
tiene alimentación variable, esto es de acuerdo a la
resolución en que este trabajando el monitor, veamos el diagrama
2, esta etapa tiene varios nombres, como fuente de alta, fuente
secundaria, fuente reforzada, B+ reforzado etc.
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La fuente
principal de B+ entrega entre unos 60v a 95v dependiendo del modelo, en
modelos mas viejos como los Acer la tensión regulad de B+
es mas alta por lo tanto la fuente reforzada en ves de aumentar la
tensión la disminuirá, esta tensión es aplicada a
un auto transformador, esta bobina porque así esta
representada en los diagramas esquemáticos es de alta
reactancia, capas de mantener en su entrada la tensión del B+
regulado y en su salida generar un menor o mayor voltaje, según
sea la tensión de entrada, como sucede esto, como puede ver en
la Fig.2 y creo que ya lo adivino se trata de una fuente
conmutada modulada por ancho de pulso, su funcionamiento es de la
siguiente manera:
Recuerde,
la bobina siempre en su entrada tendrá la tensión del B+
Del circuito procesador de sincronismos sale una señal que
dependerá de la resolución en que este el monitor, el
cual determinara la frecuencia del circuito oscilador, y con esto la
frecuencia del dispositivo conmutador, cuando el conmutador cierra la
bobina se carga, al abrirse el conmutador la bobina libera su
energía la cual será rectificada y filtrada, así
como la fuente principal es controlada por la salida horizontal,
así mismo esta fuente es controlada por pulsos procedentes del
fly back, y ya tenemos la tensión para alimentar la salida
horizontal, los problemas que genera esta etapa los veremos mas adelante
Protecciones
De la
misma manera que un televisor los monitores incluyen la
protección contra rayos X., ya que una generación
excesiva de alto voltaje pondría en riesgo al usuario,
principalmente que para visualizar la pantalla el usuario esta a una
distancia no mayor a los 80 cm., esta protección es muy similar
a la de un tv., ya que al activarse bloquea la oscilación
horizontal, así mismo al dejar de oscilar también la
fuente bajara su rendimiento.
Espero
que entienda todo lo mencionado y te sea de utilidad, en
el próximo capitulo analizaremos diferentes circuitos
involucrados mas detalladamente y conoceremos algunos circuitos
integrados usados mas comúnmente
|
Fuente reforzada
Para la
explicacion
nos
basaremos en la fuente reforzada del
monitor AOC-4V-D356N LG45V el
cual usa como
procesador de control y
sincronismos el integrado TDA4853 el cual es controlado per medio del
bus de datos I2C
CARACTERÍSTICAS
del
integrado TDA4853
Auto
sincronía horizontal y vertical de alta capacidad
Gama
de frecuencia horizontal prolongada incluido modo de TV y de VCR
Frecuencia
horizontal extendida dentro del rango de 15khz 130khzAjustes
de funciones conducidos por I2C-bus, incluyendo geometría,
start-up, ajustes y
funciones incluyendo modo de espera
Buen
ajuste de la linealidad vertical ·
Cancelación
del efecto muaré
Arranque
y apagado para la secuencia de operación del bloque de los
componentes del
convertidor de fuente
Cambio
flexible de la función de la fuente del modo B+ de
protección de rayos X Estabilización
interna del voltaje de
referencia
Horizontal y
vertical forma de onda de
parábola
Entrada de CD
para el control extremo y
compensación de la
EHT
Encapsulado
SDIP32
Control de EW,
paralelogramo,
simetría horizontal, esquinas,
efecto “S” etc., esto por medio del bus de
control I2C
En la
siguiente
figura mostramos el pinout
Tenga en
consideracion el
presente datasheet pues en el basaremos gran
parte de este curso
Indentifique los
terminales 3,
4, 5, y 6 , estos son los que nos
ocuparan para el control de la fuente reforzada modulada por ancho de
pulso (PWM)
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|
Veamos el circuito que nos
interesa, como puede ver la fuente se
conforma de varias etapas,
1o.-Entrada
de B+ la cual
se toma de la fuente regulada principal,
dicha tension varia de acuerdo al tipo de moniror ya que las
fuentes principales entregan entre 45 y 120v, y como recordatorio de
capitulos anteriores diremos que la fuente reforzada en algunos modelos
puede ser para disminuir la tension de salida o para
incrementarla, esto de acuerdo a la tension entregada por la fuente
principal, en el ejemplo que nos ocupa la fuente entrega 75v y es de
incremento .
2o.-Bloque
del convertidor
el cual se divide en varias etapas que son:
Q3 amplificador el cual recibe los pulsos de control, Q2 y 4 que son
los moduladores, Q1 transistor llave para la excitacion en la salida de
la bobina de choque.
3.-Bobina de
choque
con nucleo de ferrita para alta fecuencia
4.-Rectificacion
y filtrado
Analizemos nuestro circuito:
La bobina de choque recibe en su entrada 75v, si Q1 esta apagado o
dañado (abierto entre source y drenador) en la salida de la
bobina habra 75v, este es el primer diagnostico para tener idea si la
etapa esta funcionando o no, (bueno en el analisis esta trabajando
bien), el C.I. de control envia los pulsos de
control por su
terminal BDRIVE los cuales son recibidos por R8 y aplicados a
la
base de Q3 el cual los amplificara y aplicara a la base de los drivers
Q2 y Q4 los cuales tienen una configuracion de circuito complementario.
estos por sus emisores excitaran al transistor llave Q1 el cual a su
ves controlara la salida en la boina de choque generando corte y
conduccion a la salida de la bobina, generando pulsos de tensiones
altas y con frecuencias acordes a la resolucion de pantalla, estos
pulsos son rectificados y filtrados por C5 para ser aplicados
al
terminal de entrada del flyback para alimentar al transistor
de
salida horizontal, el flyback entrega una tension de referencia al
circuito de control por su terminal BIN el cual los procesa
internamente para controlar la
fuente reforzada
Para
entender el funcionamiento de como se controla el circuito
anterior es importante saber como funciona internamente el C.I. de
control TDA4853
Bloque
de la función de control de B+
El
bloque de la
función de control de B+ del TDA4853; TDA4854 consiste en un
amplificador operacional
de la transconductancia (OTA), un comparador de voltaje, un
flip-flop y un
circuito de descarga.
Esta
configuración
permite aplicaciones fáciles para diversos conceptos del
control
de B+
Observe
el esquema del circuito interno y tenga en concideracion este
esquema pues sera la base para aprender las siguientes etapas, en este
caso del control de la fuente reforzada de B+ los bloques se encuentran
en la esquina inferior esquierda marcados como B+ control (Control de
B+), horizontal output (Salida horizontal), y el bloque
externo
B+ control application (B+ aplicacion de control) en la
siguiente
tabla puede ver las abreviaciones de las tensiones
de
entrada y salida de los bloques mencionados.
Terminal
|
Valor
|
Funcion
|
3
|
BOP
|
Salida
de control OTA del B+
|
4
|
BSENS
|
Entrada
al comparador de control de B+
|
5
|
BIN
|
Entrada
de control OTA para el B+
|
6
|
BDRV
|
Salida
del driver para el control de B+
|
|
DESCRIPCIÓN
GENERAL
La
entrada no-inversora del OTA está conectada
internamente con un voltaje de referencia de la alta
precisión
(2.5v)
La
entrada inversora está conectada con el BIN (terminal
5) (Este terminal recibe los pulsos del flyback) Un circuito de
enclavamiento interno limita el voltaje positivo máximo de
la salida del OTA.
La
salida así mismo está conectada con BOP (terminal
3) y a la entrada inversora del comparador de voltaje.
La
entrada no inversora del comparador de voltaje se
puede alcanzar vía BSENS (terminal 4).
Los pulsos
de
impulsión de B+ son generados por un flip-flop interno y
alimentado a BDRV (terminal
6) vía una etapa colector abierto de la salida.
Este
flip-flop
se fija en el borde de subida de la señal en HDRV (terminal
8).
El
borde
que cae
de la señal de salida en BDRV tiene retrazo definido de td
(BDRV) al
borde de
subida
del pulso de HDRV (véase Fig.23). |
|
Cuando el
voltaje en BSENS excede el voltaje en el BOP, el comparador del voltaje
de
salida reajusta el flip-flop y, por lo tanto, la etapa de colector
abierto en
BDRV está flotando otra vez.
Un circuito
interno de descarga permite una descarga definida hacia los
condensadores en
BSENS.
BDRV es activo
en un voltaje de salida de Bajo nivel (véase las figuras 23
y
24), así requiere
una etapa de conductor inversora externa.
El bloque de la
función de B+ se puede utilizar para los moduladores de
desviación de B+ en
muchas maneras.
Dos
combinaciones populares del uso son como sigue:
El
convertidor
de refuerzo (Boost) en modo retroalimentado (véase Fig.23)
En esta
aplicación
el OTA se utiliza como amplificador de error con una gama limitada del
voltaje de
salida. El flip-flop se fija en el borde de subida de la
señal
en HDRV.
Un reajuste
será
generado cuando el voltaje en BSENS, tomado del resistor de censado
excede el
voltaje en el BOP
Si no se genera
ningún reajuste dentro de una línea
período el
borde de subida del pulso
siguiente de HDRV fuerza el flip-flop para reajustar, se fija el
flip-flop inmediatamente
después que el voltaje en BSENS ha caído debajo
del
voltaje VRESTART(BSENS) del
umbral.
|
El
convertidor del buck en modo de alimentación avanzada
(véase Fig.24)
Esta
aplicación
utiliza
una combinación externa de RC en BSENS para proporcionar una
anchura del pulso
que sea independiente de la frecuencia horizontal, el condensador se
carga vía
un resistor externo y es descargado por el circuito interno de la
descarga.
Para
la
operación normal se activa el circuito de la descarga cuando
el
flip-flop es
reajustado por el comparador interno del voltaje, el condensador ahora
será
descargado con una corriente constante hasta que se alcanza el nivel
internamente controlado VSTOP (BSENS), este nivel será
mantenido
hasta que el
borde de subida del pulso siguiente de HDRV fija el flip-flop otra vez
e inhabilita
el circuito de la descarga, si no se genera ningún reajuste
dentro de una línea
período, el borde de subida del pulso siguiente de HDRV
comienza
automáticamente la secuencia de la descarga y reajusta el
flip-flop. Cuando el
voltaje en BSENS alcanza el voltaje VRESTART (BSENS) del umbral, el
circuito de
la descarga será inhabilitado automáticamente y
el
flip-flop será fijado
inmediatamente, este comportamiento permite una definición
del
ciclo máximo del
pulso de impulsión del control de B+ por la
relación de
la corriente de carga a
la corriente derivada
El
estabilizador del
voltaje de fuente, las referencias, los procedimientos del start-up y
las
funciones de protección
El TDA4853;
TDA4854 proporciona un estabilizador del voltaje de fuente interna para
la
estabilización excelente de todas las referencias internas,
una
referencia
interna del bloque diseñada especialmente para poco ruido,
es la
referencia
para los voltajes de fuente horizontales y verticales internos. Todas
las
corrientes de la referencia y corriente de impulsión
internas
para la etapa
vertical de salida se derivan de este voltaje vía los
resistores
externos, si
el voltaje de fuente está debajo de 8.3 V o no se ha
recibido
ningún dato del
I2C-bus después del ciclo inicial, las funciones suaves
internas
de arranque y
de las protecciones no permiten que cualesquiera de las salidas [ HDRV,
BDRV,
VOUT1, VOUT2 y HUNLOCK (véase Fig.25) ] sean activas.
|
Como puede
ver el control de la
fuente
reforzada de B+ conlleva una serie de pasos, con esto se dara
cuenta de la precision con que esto se lleva a cabo
Pensara
que en el
momento
de la reparacion y con lo largo de esta explicacion la reparacion
resultara dificil y complicada, en realidad no es asi, la explicacion
se dio de esta manera para que entienda la forma en que esto funciona,
aunque el metodo de control es un tanto complejo lo dificil corre a
cuenta del C.I. de control y sincronismos, para la reparacion solo
tendra que hacer algunas mediciones en los 4 terminales del integrado
que rara vez falla, normalmente el problema principal de falla esta en
el circuito convertidor, principalmente en el transistor llave o en los
moduladores, el convertidor puede ser a transistor bipolar o a
transistor del tipo mosfet ambos
de canal tipo NPN de potencia, en el reactor de choque (bobina)
recalentada o en corto y su reparacion es igual a cualquier
tipo
de fuente conmutada, veamos otro tipo de circuito convertidor para que
se de cuenta que el principio de funcionamiento sirve para otros
circuitos. |
Fuente
reforzada 2
Observe la
simpleza de este
circuito
convertidor, consta de los mismos bloques que el anterior con
diferencias en su tension de entrada, y por supuesto con su tension de
salida, este convertidor pertenece a monitores mas viejos que solo
trabajan a maxima resolucion de 800 x 600 y estan controlados por un
C.I. operacional por separado del C.I. de control y sincronismos,
llevando el control de la misma manera que lo antes explicado, a
excepcion que la corriente del transistor convetidor no es censado,
|
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En
la siguiente figura puede ver otra configuracion de circuito
, si
a analizado correctamente lo anterior vera que componentes mas o
componentes menos el principio de operacion es el mismo, este circuito
es controlado por un C.I. TDA4856 la tension de entrada es de
B+50v con una salida variable de entre 60 a 110v segun
resolucion
seleccionada, el transistor llave es censado para el sistema
de
proteccion de sobrecorriente por R2 y R3, L2 es una bobina de
desacoplo, esto es para evitar que los picos de tension que se forman
por la conmutacion del transistor de salida horizontal afecten el
funcionamiento del transistor convertidor lo que provocaria mayor calor
Espero
esto te sea de utilidad, cualquier error favor de comunicamelo, gracias
por leer este articulo
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