Memahami Bagian-Bagian LCD TV

1. Power supply Board

Typical LCD TV PSU (Power Supply Unit)

TV LCD memakai power supply jenis switching yang juga dikenal sebagai SMPS atau Switch Mode Power Supply. Catu daya merubah listrik AC menjadi tegangan DC (Direct Current) yang bisa dipakai oleh rangkaian daya TV LCD.

Pada arus listrik AC (Alternating Current) (biasanya 220-240V di Indonesia) memasuki PSU dan melewati penyaringan pertama melalui EMI (Electromagnetic Interference), dalam rangkaian rush current limiting dan PFC (Power Factor Correction). Selanjutnya tegangan AC diperbaiki oleh jembatan penyearah berupa Dioda.

Catatan: bila PFC Aktif dipakai, rangkaian PFC Aktif akan terletak setelah jembatan penyearah dan sebelum kapasitor besar utama.

Passive Power Factor Correction (PFC Pasif)

Cara paling mudah untuk mengontrol arus harmonik adalah dengan memakai filter, filter dirancang yang hanya melewatkan frekuensi line (50z atau 60 Hz). Filter ini mengurangi arus harmonik, yang berarti bahwa perangkat non-linear sekarang tampak seperti load filter.

Pada titik faktor daya bisa dibawa mendekati unity (1), memakai Kapasitor atau Induktor sesuai yang diperlukan. Filter ini membutuhkan nilai induktor yang memiliki arus tinggi dan mahal. PFC Pasif membutuhkan induktor besar daripada induktor PFC Aktif, tapi biaya kurang.

Active Power Factor Correction (PFC Aktif)

Active Power Factor Correction (PFC Aktif) memakai rangkaian elektronik yang lebih kompleks untuk mengintrol jumlah daya yang ditarik oleh beban dalam rangka untuk mendapatkan faktor daya sedekat mungkin sesuai kebutuhan.

Biasanya rangkaian PFC Aktif mengontrol arus masukan dari beban sehingga gelombang arus sebanding dengan gelombang tegangan listrik (gelombang sinus).

Tujuan dari pembuatan faktor daya yang mendekati unity 1 ialah untuk membuat rangkaian koreksi faktor daya biar murni resistif. Dalam hal ini memungkinkan pengiriman yang paling efisien daya listrik dari sumber listrik kepada konsumen.

Beberapa jenis PFC Aktif yaitu Buck, Boost, dan Buck-Boost. Rangkaian listrik PFC Aktif bisa berupa tahap tunggal atau multiusage.

Dalam kasus SMPS, Boost converter mencoba untuk menjaga konstan tegangan DC pada output sementara arus terus-menerus mengalir dalam fase dan pada frekuensi yang sama dengan tegangan line.

Tegangan AC apakah sekarang diperbaiki, output dari jembatan penyearah ialah pulsed tegangan DC yang selanjutnya “dirapikan” oleh kapasitor utama juga disebut sisi filter kapasitor primer.

Basic Half Bridge Topology

MOSFET adalah switch di SMPS, disulut oleh IC power yang mengirimkan square wave pulsed voltage ke gerbang MOSFET power dalam setengah bridge, mengubah dan mematikannya secara bergantian pada frekuensi tinggi.

Ketika pertama MOSFET Daya (Q1) dihidupkan memungkinkan penghalusan tegangan DC yang mengalir melalui gulungan primer dari Transformator beralih ke pusat pembagi tegangan yang dibentuk oleh C1 dan C2.

Ketika MOSFET ini dimatikan, akan menghidupkan MOSFET kedua (Q2) dan aliran arus berbalik diaktifkan, lalu masuk ke pusat pembagi tegangan ke ground melalui MOSFET kedua dan kemudian mengulangi proses.

Tindakan ini menginduksikan tegangan di gulungan sekunder dari transformator switching, yang dalam hal ini adalah tegangan diturunkan ke tegangan AC yang kemudian diperbaiki oleh Dioda Schottky.

Lalu disaring oleh sisi sekunder filter kapasitor dan induktor yang juga disebut choke karena mereka menghambat perubahan frekuensi tinggi. Sekarang tegangan sekunder diperbaiki dan dirapikan kemudian bisa diatur lebih lanjut oleh regulator tegangan atau rangkaian regulasi di rangkaian lain atau di sisi sekuder dari PSU.

Harap dicatat bahwa tidak semua TV LCD akan memakai topologi setengah jembatan, beberapa hanya akan mempunyai satu MOSFET atau FET daya dan beberapa akan mempunyai IC dan MOSFET power terintregrasi ke dalam satu paket.

Sebagian besar SMPS di TV LCD dan akan cukup mirip, dengan sedikit belajar anda akan melihat perbedaanya tetapi tetap didasarkan pada prinsip yang sama.

2. Inverter Board

Inverter board bertanggung jawab untuk meningkatkan tegangan rendah DC yang disediakan oleh salah satu output dari power supply SMPS ke tegangan tinggi kira-kira 1500V-1800V AC pada start up dan 500V-1000V AC untuk menghidupkan lampu CCFL yang menyediakan kembali pencahayaan untuk panel LCD.

Selama bertahun-tahun desainer telah memakai buck/royer inverter topologi untuk supply listrik CCFL. Topologi ini pada dasarnya adalah kombinasi dari step down buck regulator, Osilator Royer dan langkah transformator atau trafo.

Ada empat jenis desain inverter yang dipakai pada monitor LCD. Untuk monitor LCD model terbaru inverter board sudah menyatu dengan power board/power supply Sedangkan untuk model lama inverter board dan power board masih terpisah.

Ada 4 jenis inverter yaitu :

1. Buck royer inverter
2. Push pull inverter (direct drive)
3. Half bridge inverter dan (direct drive)
4. Full bridge inverter (direct drive)

Untuk tipe nomor S, B, C disebut direct drive karena desainya sudah menghilangkan induktor (buck choke) dan kapasitor resonan yang biasa ditemukan pada desai monitor lama.

Dengan kata lain jenis direct drive ini sudah mengurangi beberapa komponen yang terdapat pada desain lama. Dengan alasan efisiensi biaya produksi dan paling penting dari semua itu adalah bisa meningkatkan kinerja.

Diagram blok buck royer inverter

 

Skema buck royer inverter pada monitor LCD

Agar lampu backlight ini menyala maka rangkaian inverter ini membutuhkan tegangan sekitar 12 volt DC, Tegangan ini akan dirubah menjadi ratusan bahkan ribuan volt untuk menjadi tegangan AC.

Inverter dibentuk oleh rangkaian yang simetrik agar dapat mengendalikan lampu backlight yang terpisah. Komponen yang terdapat pada rangkaian ini terdiri dari IC PWM, transistor P-channel FET, Buck Choke dan Buck Dioda.

Pada bagian lain tuning kapasitor, hight voltage transformator dan dua buah push pull transistor meningkatkan output tegangan AC. Ballast kapasitor mengontrol arus amplitudo melalui impedansi lampu negatif dengan menurunkan tegangan kira-kira sama tegangan impedansi positifnya.

Rangkaian feedback tujuannya untuk melindungi IC inverter jika mendapat tegangan yang melebihi normal yang dihasilkan oleh adaptor. Maka IC tersebut secara otomatis akan mati, juga bisa mendeteksi backlight yang bermasalah.

IC inverter ini juga bisa mengontrol kecerahan lampu backlight. Gelombang frekuensi tegangan AC dari adaptor umumnya bernilai 30khz sampai 70khz Semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan semakin besar pula output cahayanya.

Catatan: Beberapa model monitor LCD beraksitektur Buck-channel FET (transistor) yang sudah menyatu dengan IC. Agar lebih mudah memeriksanya yaitu bisa membandingkan dengan transistor Buck-channel FET lain yang sama dengan mengukur nilai ohm-nya.

Komponen IC dapat berbentuk tipe SMD atau dual in line package (artinya komponen lain seperti transistor sudah terdapat dalam satu IC ini/sudah satu paket).

Transistor yang umum yang bertipe Buck P-channel FET adalah FU9024N, BE3V1J dan lain-lain. Sedangkan transistor common push pull (komponen transistor yang dapat dicopot atau dipasang langsung ke soketnya tanpa menyoldernya) adalah yang bertipe nomor C5706, C5707 dll.

 

Push Pull Inverter (direct drive)

Dua transistor push pull yang terpasang pada inverter board Q1 dan Q2 seperti pada gambar arus akan mengalirkan arus melalui adaptor tegangan tinggi T1 berbentuk medan magnet lalu menginduksi ke bagian sekunder. Diagram diatas hanya menunjukkan hanya satu IC channel yang mengendalikan Q1 dan Q2.

Beberapa inverter board memiliki dua channel untuk bisa menghidupkan dua adaptor tegangan tinggi yang setiap outputnya bisa menhidupkan lebih dari dua lampu backlight.
Half bridge inverter dan (direct drive).

Jenis inverter ini sama dengan jenis push pull inverter perbedaanya senter tap pada bagian adaptor tidak dibutuhkan. Pembalikan pada medan magnet dicapai dengan cara membalik arah aliran arus pada bagian primer. Tipe ini banyak ditemukan juga, tipe ini memiliki ke-optimalan pemanfaatan adaptor pada bagian primer.

Diagram diatas hanya menunjukkan bahwa hanya satu IC channel yang mengendalikan Q1 dan Q2.
Beberapa IC inverter board memiliki dua channel untuk bisa mengendalikan dua adaptor tegangan tinggi.

Skema gambar half bridge inverter

Full bridge inverter (direct drive)

Tipe inverter ini sama dengan jenis push pull inverter bedanya senter tap pada bagian adaptor tidak diperlukan. Pembalikan pada medan magnet bisa dicapai dengan membalik arah aliran arus pada bagian primer. Jenis ini banyak ditemukan pada monitor LCD.

Dua transistor akan secara bergantian melakukan tugasnya. Sehingga dapat menciptakan pembalikan aus pada bagian primer adaptor. Hal ini bisa digambarkan sebagai berikut: aliran arus akan mengalir melalui bagian primer pada adaptor dengan Q2 dan Q3 sebagai penggeraknya dan aliran arus akan melalui adaptor bagian primer.

Rangkaian kontrol bisa memonitor V keluar dan mengontrol sinyal pulsa dari Q1, Q2, Q3 dan Q4. Rangkaian kontrol rangkaiannya beroperasi dengan cara yang sama dengan jenis push-pull inverter dan half-bridge inverter.

Perbedaanya jenis ini memakai empat buah transistor FET pada beberapa jenis monitor seperti merk HP1703 memakai inverter IC berkode OZ960.

Tegangan output dari IC paralel ini membangkitkan dua adaptor tegangan tinggi.
Inverter full bridge didesain memakai empat IC.
Setiap ICnya sudah terintregrasi/menyatu dengan dua transistor FET (N dan P channel) di dalamnya. dua IC dipakai untuk mengendalikan tegangan adaptor.

3. MainBoard ( Papan Utama )

Sebagaimana namanya, bagian Ini menyiratkan papan utama yang mempunyai banyak fungsi dalam TV LCD. Anda juga bisa meyebut Board ini sebagai papan logika, papan digital dan juga papan scaler.

Tujuan dari mainboard adalah untuk mengambil input sinyal video dan audio menkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital pada papan pengontrol yang dipakai untuk mendorong dan mengontrol gambar pada panel TFT. Audio dari penguat video dibawa ke prosesor audio yang kemudian drive speaker.

Kadang-kadang semua input video dan audio akan ditemukan di mainboard dan kadang-kaang mereka akan ditemukan di board melalui kabel pita atau FFC (Flate Fleksibel Cable). Board ini juga dapat rumah prosesor audio dan IC audio amplifier dan rangkaian lain yang berhubungan.

LCD TV jack pack/input atau signal board

4. VPU (Video Prosesing Unit)

Unit pemrosesan video atau video prosesing unit adalah rangkaian terintregrasi yang mencakup CPU (Central Prosesing Unit), HD (High Def.) / SD (Standard Def). Video dan audio decoder, decoder video NTSC, OSD (On Screen Display) yang menyaring video scaler dan deinterlacer.

Untuk sepenuhnya menjelaskan VPU adalah diluar cakupan blog ini dan saya sarankan anda belajar lebih lanjut bila anda ingi memahami VPU dengan baik.

Hal utama bagi anda untuk memahami ini adalah bahwa informasi signal video diubah menjadi sinyal digital yang dikirim oleh IC ke board controller T-con LVDS.

VPU pada mainboard LCD TV

5. MCU (Micro Controller Unit)

Sebuah mikro controller adalah komputer kecil yang dibuat dalam satu rangkaian terpadu yang terdiri dari CPU (Central Processing Unit) yang cukup sederhana bersama dengan

Fungsi pendukung seperti Osilator kristal, timer, watcdog timer, serial I/O analog dan memori Program seperti NOR Flash ROM atau OTP bisa disertakan pada chip serta sejumlah RAM kecil. MCU melaksanakan tugas-tugas khusus kecil di dalam TV LCD.

MCU pada Mainboard LCD TV.

6. EEPROM (Electronically Erasable Programable Read Only Memory)

EEPROMs adalah jenis memori non-volatile yang dipakai dalam perangkat elektronik. Sama seperti namanya EEPROM datanya bisa dihapus dan diprogram dengan sinyal-sinyal listrik. EEPROMs dipakai untuk menyimpan informasi seperti pengaturan antara lain penyesuaian user dan prefensi.

Ketika anda membuat misalnya penyesuaian kecerahan MCU bisa menyimpan informasi ini dalam sebuah EEPROM eksternal

EEPROM pada Mainboard LCD TV

7. IC Regulator Tegangan

IC Regulator tegangan memberikan tegangan yang stabil konstan untuk IC dan rangkaian lain yang terdapat di mainboard.

8. Flash memory

Flash memori pada LCD TV adalah non-volatile dan adalah jenis EEPROM tertentu yang dihapus dan diprogram isinya dalam blok besar. Falsh memory jauh lebih murah daipada byte-programable memory EEPROM dan begitu dominan karena dimanapun sejumlah besar memori non-volatile dibutuhkan.

Perangkat lunak LCD TV biasanya disimpan pada flash memori dan software ini kadang-kadang bisa ditingkatkan melalui port USB atau pembaca kartu memori di TV anda.

9. Audio Processor

Prosesor Audio menerima sinyal digital dan anal input audio ke TV dan mengubahnya menjadi sinyal yang bisa dipakai oleh audio amplifier Untuk menggerakkan speaker dan juga untuk memecahkan kode dan mengirim audio ke perangkat periperal.

10. Audio Amplifier

Audio amplifier (penguat audio) seperti namanya bertanggung jawab untuk menerima sinyal dari output dari audio processor yang kecil dalam amplitudo. Dan memakainya untuk mendorong sinyal dengan amplitudo yang lebih besar tetapi modulasi yang sama melalui speaker TV.

11. LVDS (Low Voltage Differential Signaling ) IC

IC LVDS memakai diferensial sinyal tegangan rendah untuk mengirim sinyal video dari mainboard ke papan pengontrol T-Con/LCD. LVDS adalah sistem sinyal diferensial, LVDS mengirimkan dua tegangan yang berbeda yang dibandingkan pada penerima akhir. LVDS memakai perbedaan tegangan untuk mengkodekan sinyal video.

12. Crystals

Fungsi kristal dalam kombinasi dengan komponen lain untuk menghasilkan sinyal listrik dengan frekuensi yang sangat tepat. Frekuensi ini dipakai untuk memberikan sinyal clock yang stabil ke IC. Jenis yang paling umum di TV LCD adalah osilator kristal kuarsa.

Sekali lagi untuk dingat bahwa tidak semua TV LCD sama. Dalam artikel ini saya memberikan contoh apa yang sering dilihat di TV LCD di pasar saat ini. Anda menemukan bahwa beberapa TV akan menggabungkan teknologi yang berbeda pada mainboard mereka.

13. LCD Controller Board atau T-Con PCB

Controller LCD atau T-Con PCb menerima sinyal LVD dari mainboard yang memproses Sinyal TFT Drive dan kemudian melalui papan driver mengontrol LCD Panel driver IC.

Pada PCB T-Con Anda akan menemukan Dynamic Ram IC dengan Hig Speed Storage Device dipakai untuk menyimpan data sampai saatnya menjadi addressed. Tegangan 12 V biasanya dialirkan pada board T-Con lewat kabel dari mainboard ke board T-Con. Tegangan ini bisa diukur pada picofuse di board T-con.

14. LCD Driver Board

LCD Driver Board secara langsung terikat ke panel LCD dengan fleksibel printed circuit board (FPCB). Driver Board mengarahkan sinyal dari kontroler LCD ke IC driver yang dipasang langsung ke FPCB yang mengikat driver panel LCD dan FPCB disisi panel.

Kadang-kadang Anda akan melihat konfigurasi yang berbeda seperti papan pengontrol T-Con/LCD dan papan driver bisa diintregasikan ke dalam satu papan.

1. Stanby Circuit

Rangkaian stanby dipakai untuk memasok listrik ke MCU dan komponen lainya di TV LCD pada saat TV dimatikan, ini adalah mengapa disebut mode stanby. Realitasnya TV tidak off sepenuhnya kecuali kabel dicabut. Ini adalah cara mudah Anda bisa menyalakan TV saat TV dalam mode stanby.

Pada saat menekan tombol power pada remote control atau keyboard yang terletak di TV maka sinyal dikirim ke MCU. Yang memberitahu MCU untuk mengirim start up sinyal ke IC power untuk memulai menyulut MOSFET power yang membuat TV menyala.

Rangkaian stanby ditemukan di board power supply SMPS dan mudah ditemukan dengan melihat transformator switching yang kecil. Biasanya tegangan stanby adalah 5V DC.

Supply daya stanby adalah biasanya dengan modulasi lebar pulsa (PWM) dan MOSFET terintegrasi menjadi IC power stanby tunggal, trafo switching yang kecil, dioda sekunder, filter kapasitor, umpan balik rangkaian dll.