接修一台东芝42L1350C液晶电视,开机后有声无光。该机背光升压电路如图1所示,查电源板送给背光板的50V电压正常。在路测量,发现两只0.17Ω的贴片电阻断路,升压整流二极管D1(MB515 )击穿,升压开关管Q2(A0D256)击穿。查资料得知,D1是一只肖特基二极管,耐压150V,电流5A;Q2耐压150V,电流19A,不装散热片时的功耗为2.5W。

      根据维修经验,本机应该是D1击穿引起Q2 烧坏,再引起两只限流电阻烧坏。检测MP3389,没有短路现象,于是更换0.17Ω限流电阻后上电,检测MP3389的②脚VCC电压为13V,③脚基准电压输出端电压为5V,Q2的G极有驱动脉冲。由于没有装Q2和D1,MP3389检测到电压不正常。后马上停止工作,此时芯片③脚5V电压和驱动脉冲都消失,由此判断MP3389应该没坏。

       由于笔者手头没有高电压肖特基二极管,于是D1用高频二极管ER304(3A400V)代替,Q2用IRF640( 200V、18A、25W )代替。由于IRF640采用TO220封装,体积较大,于是把新管装在线路板另一面 ,和散热片焊在一起。 上电开机,背光亮,以为问题解决,无意中手碰到开关管竟然烫手。关机冷却后再开机,发现Q2温度上升很快,仅2min就烫手,但D1基本不发热。按理说IRF640的功率比AOD256要大许多,为何发热如此之快?找到AOD256和IRF640的资料,发现这两个元件的导通电阻(RDS)有差别:AOD256为0.07Ω,而IRF640为0.15Ω,相差一倍多 。从等离子彩电线路板上拆下一只TO 263 封装(比TO252大)的场效应管K3995(耐压200V,电流30A,功耗15W),导通电阻0.05Ω,所有指标都比AOD256好,换上后发现发热量确实小一些,但仍然烫手。

        提示:场效应管的导通电阻是指在G和S极间加上一个正偏电压(N沟道管G正极S负极,P沟道管极性相反),场效应管导通以后D和S极间的电阻,一般以VGS为10V时的D和S极间的导通电阻作为标准。开关管的功耗由三部分组成: 一是开关管从截止到导通或从导通到截止期间产生的功耗(分别称为开启功耗和关闭功耗,开和关的速度越快,功耗越小),二是开关管导通时产生的功耗。当开关管G极加上一个矩形脉冲时,会在D极产生一个放大后的矩形脉冲(相位相反),即G极脉冲的上升沿(矩形脉冲左边)使开关管导通,产生D极脉冲的下降沿( 矩形脉冲右边);G极脉冲的下降沿使开关管截止,产生D极脉冲的上升沿。实测该机Q2的D极波形,如图2所示,D极脉冲的上升沿正常说明 Q2截止状态良好 ,但下降沿下部有一个圆角,这说明Q2导通速度过慢,导通电阻过大。再测Q2的G极波形,如图3所示,脉冲幅度只有4.8V,并且波形顶部有一个斜坡。测MP3389驱动输出端26脚波形,幅度为5V,顶部也没有斜坡,判断47Ω电阻变大所致,但拆下检查却正常。将该电阻短路后,开机,Q2温升正常,工作30min后管子温热。

       事后整理资料,发现AOD256在vGS为4.5V时RDS为0.078Ω,而IRF640在VGS为4.5V时RDS超过19。在MP3389输出脉冲(幅度仅5V)驱动下,后者的功耗大于前者十几倍,自然会引起开关管发热严重。另外,由于场效应管的G.S极间有较大极间电容(IRF640 为1275pF,功率越大,容量也越大),G极波形上的斜坡就是充电电流在47Ω电阻上引起的电压降,加之驱动脉冲只有5V,无法使IRF640快速导通,D极波形上就出现了圆角。短路47Ω电阻以后,脉冲上升速度加快,幅度略有增加,功耗自然就大幅度下降了。

       一般电源或背光芯片驱动场效应管的脉冲幅度约为10V左右,可以使开关管迅速导通,而MP3389脉冲输出幅度仅为5V。查看资料发现,MP3389的②脚vCC工作电压在5.5V~28V之间,芯片内部只有一个5V基准电压,并没有升压电路,据此可以认为输出脉冲5V是正常的。综上所述,对于输出低驱动电压的恒流芯片而言,其外接开关管应选择在较低的vGS电压下仍然有较小的导通电阻的场效应管,如AOD256在VGS电压从4.5V升至10V时,其导通电阻变化并不大,而IRF640的变化就接近10倍。另外,场效应管的开启电压VGS (th)(即场效应管的G和S极间加上多少电压,管子才开始导通),也可以作为参考指标:AOD256为2.8V,而IRF640为4V,可以看出,前者在VGS电压为4.5V时,已经充分导通,而后者还处于浅导通状态,其导通电阻(RDS)要比充分导通时大许多。

       提示:1.场效应管的导通电阻和管子的耐压有关,耐压越高,导通电阻越大,流过相同电流时的功耗也就越大,所以代换时不能一味选择高耐压的管子。

       2.高电压的肖特基二极管较易击穿,本例用普通3A快恢复二极管代替,管子本身热量并不高(LED背光工作电流一般不会超过500mA),对整个升压电路效率稍有影响,但可靠性比较高。在图1中,两只并联的0.17Ω电阻是背光过流取样电阻,当电阻两端电压达到Q1的b-e结导通电压时,50V电压通过Q1和电阻R(没有安装此电阻)使MP3389的②脚电压升高。

       MP3389的2脚是外部电压检测端,当该脚电压小于0.07V或大于1.23V时,芯片都要进入保护状态。由于R没有安装,过流保护并没有起作用。另外,从过流保护取样电阻的阻值来看,只有电流达到七八安培时,Q1才会导通,而此时估计两只0.17Ω电阻早已经烧坏了,因此笔者认为这两只0.17Ω电阻只起到了保险电阻的作用。拆除Q1,用一只1A保险丝代替两只并联的0.17Ω电阻。为了便于检修时参考,特附上MP3389引脚功能与实测电压,如表1所示。