Resolvendo o problema de ruído de clique na tela Apple 27 ": 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Alguma vez um de seus amados monitores começou a fazer muito barulho quando você o está usando? Isso parece acontecer depois que a tela está em uso há vários anos. Eu depurei uma das telas pensando que havia um bug preso na ventoinha de resfriamento, mas descobri que a raiz da falha é muito mais complicada.

Etapa 1: Visão geral do design da fonte de alimentação

Aqui estão as instruções sobre como identificar e corrigir o problema de ruído de clique experimentado em determinados modelos de monitor Apple Thunderbolt e computador IMac.

O sintoma geralmente é um ruído bastante irritante vindo da tela que soa como folhas quebrando. O ruído geralmente ocorre depois que o monitor está em uso por um tempo. O problema tende a desaparecer depois que a máquina é desconectada por algumas horas, mas voltará minutos depois de usar o dispositivo. O problema não desaparece se a máquina for colocada em estado de suspensão sem ser desconectada.

A origem do problema é causada pela placa da fonte de alimentação, pois tentarei analisar o processo de identificação do problema. Com conhecimento suficiente, é um problema que pode ser corrigido por alguns dólares em componentes.

AVISO!!! ALTA VOLTAGEM!!! AVISO!!! PERIGO!

Trabalhar na fonte de alimentação é potencialmente perigoso. Existe tensão letal na placa mesmo depois que o dispositivo foi desconectado. Só tente esta correção se você for treinado para lidar com sistemas de alta tensão. O uso de transformador de isolamento é NECESSÁRIO para evitar curto-circuito à terra. O capacitor de armazenamento de energia leva até cinco minutos para descarregar. FAÇA A MEDIÇÃO DO CAPACITOR ANTES DE TRABALHAR NO CIRCUITO

AVISO!!! ALTA VOLTAGEM!

O design da maioria dos módulos de fonte de alimentação do monitor Apple é um conversor de energia de dois estágios. O primeiro estágio é um pré-regulador que converte a energia CA de entrada em uma energia CC de alta tensão. A tensão de entrada CA pode estar em qualquer lugar entre 100 V a 240 V CA. A saída deste pré-regulador é geralmente em qualquer lugar de 360 V a 400 V DC. O segundo estágio converte a CC de alta tensão para a fonte de tensão digital para o computador e monitores, geralmente de 5 ~ 20V. Para a tela Thunderbolt, há três saídas: 24,5 V para carregamento de laptop. 16,5-18,5 V para retroiluminação LED e 12 V para lógica digital.

O pré-regulador é usado principalmente para correção do fator de potência. Para o projeto de fonte de alimentação de baixo custo, um retificador de ponte simples é usado para converter a entrada CA em CC. Isso causa alta corrente de pico e baixo fator de potência. O circuito de correção do fator de potência corrige isso desenhando uma forma de onda de corrente senoidal. Freqüentemente, a companhia de energia colocará uma restrição sobre o quão baixo é o fator de energia que um dispositivo pode consumir da linha de força. Um fator de potência fraco gera perda extra no equipamento da empresa de energia, portanto, é um custo para a empresa de energia.

Este pré-regulador é a fonte do ruído. Se você desmontar o display até poder extrair a placa da fonte de alimentação, verá que há dois transformadores de força. Um dos transformadores é para o pré-regulador, enquanto o outro transformador é o conversor de alta para baixa tensão.

Etapa 2: Visão geral do problema

O projeto do circuito de correção do fator de potência é baseado no controlador produzido pela ON Semiconductor. O número da peça é NCP1605. O projeto é baseado no conversor de energia DC-DC do modo boost. A tensão de entrada é uma onda senoidal retificada em vez de uma tensão contínua contínua. A saída para este projeto de fonte de alimentação em particular é de 400V. O capacitor de armazenamento de energia em massa consiste em três capacitores de 65uF 450V funcionando a 400V.

AVISO: DESCARREGUE ESTES CAPACITORES ANTES DE TRABALHAR NO CIRCUITO

O problema que observei é que a corrente consumida pelo conversor boost não é mais senoidal. Por algum motivo, o conversor é desligado em intervalos aleatórios. Isso leva a uma corrente inconsistente sendo retirada do soquete. O intervalo em que ocorre o desligamento é aleatório e está abaixo de 20 kHz. Esta é a fonte do ruído que você ouve. Se você tiver uma ponta de prova de corrente CA, conecte a ponta de prova ao dispositivo e você poderá ver que o consumo de corrente pelo dispositivo não é uniforme. Quando isso acontece, o display desenha uma forma de onda atual com grandes componentes harmônicos. Tenho certeza de que a empresa de energia não está feliz com esse tipo de fator de potência. O circuito de correção do fator de potência, em vez de estar aqui para melhorar o fator de potência, está na verdade causando um fluxo de corrente ruim onde uma grande corrente está sendo desenhada em pulsos muito estreitos. No geral, a tela parece horrível e o ruído de energia que ela joga na linha de força fará qualquer engenheiro elétrico se encolher. O estresse extra que isso coloca nos componentes de alimentação provavelmente fará com que a tela falhe em um futuro próximo.

Analisando a ficha técnica do NCP1605, parece que há várias maneiras de desabilitar a saída do chip. Medindo a forma de onda ao redor do sistema, torna-se óbvio que um dos circuitos de proteção está entrando em ação. O resultado é o conversor de reforço sendo desligado em tempo aleatório.

Etapa 3: identificar o componente exato que causa o problema

Para identificar a causa raiz exata do problema, três medições de tensão devem ser realizadas.

A primeira medição é a tensão do capacitor de armazenamento de energia. Esta tensão deve ser em torno de 400V +/- 5V. Se esta tensão for muito alta ou baixa, o divisor de tensão FB está fora das especificações.

A segunda medição é a tensão do pino FB (Feedback) (Pino 4) em relação ao nó (-) do capacitor. A tensão deve ser de 2,5 V

A terceira medição é a tensão do pino OVP (Proteção contra sobretensão) (Pino 14) em relação ao nó (-) do capacitor. A tensão deve ser de 2,25 V

AVISO, todos os nós de medição contêm alta tensão. O transformador de isolamento deve ser usado para proteção

Se a tensão do pino OVP estiver em 2,5 V, o ruído será gerado.

Por que isso acontece?

O projeto da fonte de alimentação contém três divisores de tensão. O primeiro divisor mostra a tensão CA de entrada, que está em 120 V RMS. É improvável que esse divisor falhe devido à tensão de pico mais baixa e é composto por 4 resistores. Os próximos dois divisores amostram a tensão de saída (400 V), cada um desses divisores consiste em 3 resistores ohm de 3,3 M em série, formando um resistor de 9,9 MOhm que converte a tensão de 400 V em 2,5 V para o pino FB e 2,25 V para o Pino OVP.

O lado inferior do divisor para o pino FB contém um resistor eficaz de 62K ohm e um resistor de 56K ohm para o pino OVP. O divisor de tensão FP está localizado do outro lado da placa, provavelmente parcialmente coberto por um pouco de cola de silicone para o capacitor. Infelizmente, não tenho uma imagem detalhada dos resistores do FB.

O problema ocorreu quando o resistor de 9.9M Ohm começou a flutuar. Se o OVP desarmar em operação normal, a saída do conversor de reforço será desligada, resultando na parada repentina da corrente de entrada.

Outra possibilidade é o resistor FB começar a drift, o que pode resultar no início da tensão de saída para aumentar acima de 400 V, até o OVP desarmar ou danificar o conversor CC-CC secundário.

Agora vem a solução.

A correção envolve a substituição dos resistores defeituosos. É melhor substituir os resistores do divisor de tensão OVP e FP. Estes são os 3 resistores de 3,3M. O resistor que você usa deve ser de 1% do resistor de montagem em superfície tamanho 1206.

Certifique-se de limpar o fluxo restante da solda, pois com a voltagem aplicada, o fluxo pode atuar como um condutor e reduzir a resistência efetiva.

Etapa 4: Por que isso falhou?

A razão pela qual este circuito falhou após algum tempo é devido à alta tensão aplicada a esses resistores.

O conversor boost está ligado o tempo todo, mesmo se o monitor / computador não estiver sendo usado. Assim, da forma como foi projetado, serão aplicados 400V nos resistores da série 3. O cálculo sugere que 133 V seja aplicado a cada um dos resistores. A tensão máxima de trabalho sugerida pela folha de dados do resistor de chip Yaego 1206 é de 200V. Portanto, a tensão projetada é bem próxima da tensão máxima de trabalho que esses resistores devem suportar. A tensão no material do resistor deve ser grande. A tensão do campo de alta tensão pode ter acelerado a taxa de deterioração do material, promovendo o movimento das partículas. Esta é minha própria conjuntura. Apenas uma análise detalhada dos resistores com falha por um cientista material compreenderá completamente por que ele falhou. Na minha opinião, usar 4 resistores em série em vez de 3 reduzirá o estresse em cada resistor e aumentará a vida útil do dispositivo.

Espero que você tenha gostado deste tutorial sobre como consertar a tela Apple Thunderbolt. Prolongue a vida útil do dispositivo que você já possui para que menos deles acabem no aterro sanitário.