Problem mit Klickgeräusch auf Apple 27"-Display beheben - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Haben Sie jemals angefangen, bei der Verwendung eines Ihrer geliebten Displays viel Lärm zu machen? Dies scheint zu passieren, nachdem das Display mehrere Jahre in Gebrauch war. Ich habe eines der Displays debuggt, weil ich dachte, dass ein Fehler im Lüfter gefangen war, aber es stellte sich heraus, dass die Ursache des Fehlers viel komplizierter ist.

Schritt 1: Übersicht über das Netzteildesign

Hier ist die Anleitung zum Identifizieren und Beheben des Klickgeräuschproblems, das bei bestimmten Modellen des Apple Thunderbolt-Displays und des IMac-Computers auftritt.

Das Symptom ist in der Regel ein ziemlich nerviges Geräusch vom Display, das sich anhört wie krachende Blätter. Das Geräusch tritt in der Regel nach längerer Nutzung des Displays auf. Das Problem verschwindet in der Regel, nachdem das Gerät einige Stunden vom Netz getrennt wurde, tritt jedoch innerhalb von Minuten nach der Verwendung des Geräts wieder auf. Das Problem verschwindet nicht, wenn die Maschine in den Suspend-Zustand versetzt wird, ohne dass der Netzstecker gezogen wird.

Die Ursache des Problems wird durch die Netzteilplatine verursacht, da ich versuchen werde, das Problem zu identifizieren. Mit genügend Wissen ist es ein Problem, das für Komponenten im Wert von ein paar Dollar behoben werden kann.

WARNUNG!!! HOCHSPANNUNG!!! WARNUNG!!! ACHTUNG!

Arbeiten am Netzteil sind potenziell gefährlich. Auch nach dem Ausstecken des Gerätes liegt lebensgefährliche Spannung auf der Platine an. Versuchen Sie diese Fehlerbehebung nur, wenn Sie im Umgang mit Hochspannungssystemen geschult sind. Die Verwendung eines Trenntransformators ist ERFORDERLICH, um Erdkurzschlüsse zu vermeiden. Die Entladung des Energiespeicherkondensators dauert bis zu fünf Minuten. VOR DEM ARBEITEN AM SCHALTKREIS MESSUNG DES KONDENSATORS

WARNUNG!!! HOCHSPANNUNG!

Das Design der meisten Stromversorgungsmodule des Apple-Displays ist ein zweistufiger Stromwandler. Die erste Stufe ist ein Vorregler, der den Eingangswechselstrom in einen Hochspannungs-Gleichstrom umwandelt. Die AC-Eingangsspannung kann zwischen 100 V und 240 V AC liegen. Der Ausgang dieses Vorreglers liegt normalerweise zwischen 360 V und 400 V DC. Die zweite Stufe wandelt die Hochspannung DC in die digitale Spannungsversorgung für den Computer und die Displays um, normalerweise von 5~20V. Für das Thunderbolt-Display gibt es drei Ausgänge: 24,5 V zum Laden des Laptops. 16,5-18,5 V für LED-Hintergrundbeleuchtung und 12 V für digitale Logik.

Der Vorregler wird hauptsächlich zur Blindleistungskompensation verwendet. Für ein Low-End-Netzteildesign wird ein einfacher Brückengleichrichter verwendet, um den Eingangswechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Dies verursacht einen hohen Spitzenstrom und einen schlechten Leistungsfaktor. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung korrigiert dies durch Zeichnen einer sinusförmigen Stromwellenform. Oftmals schränken Energieversorgungsunternehmen den Leistungsfaktor ein, den ein Gerät aus der Stromleitung beziehen darf. Ein schlechter Leistungsfaktor führt zu zusätzlichen Verlusten an der Ausrüstung des Stromversorgers und ist daher ein Kostenfaktor für den Stromversorger.

Dieser Vorregler ist die Quelle des Rauschens. Wenn Sie das Display zerlegen, bis Sie die Netzteilplatine herausziehen können, sehen Sie, dass es zwei Netztransformatoren gibt. Einer der Transformatoren ist für den Vorregler, während der andere Transformator der Hoch-Niederspannungs-Wandler ist.

Schritt 2: Problemübersicht

Das Design der Leistungsfaktorkorrekturschaltung basiert auf dem von ON Semiconductor hergestellten Controller. Die Teilenummer ist NCP1605. Das Design basiert auf einem DC-DC-Leistungswandler im Boost-Modus. Die Eingangsspannung ist eine gleichgerichtete Sinuswelle anstelle einer glatten Gleichspannung. Der Ausgang für dieses spezielle Netzteildesign wird auf 400 V festgelegt. Der Bulk-Energiespeicherkondensator besteht aus drei 65uF 450V Kondensatoren, die mit 400V betrieben werden.

WARNUNG: ENTLADEN SIE DIESE KONDENSATOREN, BEVOR SIE AM KREIS ARBEITEN

Das Problem, das ich beobachtet habe, ist, dass der vom Aufwärtswandler gezogene Strom nicht mehr sinusförmig ist. Aus irgendeinem Grund schaltet sich der Konverter in zufälligen Intervallen ab. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Stromaufnahme aus der Steckdose. Das Intervall, in dem die Abschaltung erfolgt, ist zufällig und liegt unter 20 kHz. Dies ist die Quelle des Geräusches, das Sie hören. Wenn Sie eine Wechselstromsonde haben, schließen Sie die Sonde an das Gerät an und Sie sollten sehen, dass die Stromaufnahme des Geräts nicht gleichmäßig ist. In diesem Fall zeichnet die Anzeigeeinheit eine Stromwellenform mit großen harmonischen Komponenten. Ich bin mir sicher, dass der Energieversorger mit dieser Art von Leistungsfaktor nicht zufrieden ist. Die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung bewirkt, anstatt den Leistungsfaktor zu verbessern, tatsächlich einen schlechten Stromfluss, wenn ein großer Strom in sehr schmalen Impulsen gezogen wird. Insgesamt klingt das Display schrecklich und das Stromrauschen, das es in die Stromleitung wirft, lässt jeden Elektroingenieur erschaudern. Die zusätzliche Belastung der Leistungskomponenten wird wahrscheinlich in naher Zukunft zum Ausfall des Displays führen.

Wenn man das Datenblatt für NCP1605 durchforstet, scheint es mehrere Möglichkeiten zu geben, den Ausgang des Chips zu deaktivieren. Beim Messen der Wellenform um das System herum wird deutlich, dass eine der Schutzschaltungen eingreift. Das Ergebnis ist, dass der Aufwärtswandler in zufälliger Zeit abgeschaltet wird.

Schritt 3: Identifizieren Sie die genaue Komponente, die das Problem verursacht

Um die genaue Ursache des Problems zu ermitteln, sollten drei Spannungsmessungen durchgeführt werden.

Die erste Messung ist die Spannung des Energiespeicherkondensators. Diese Spannung sollte etwa 400V +/- 5V betragen. Wenn diese Spannung zu hoch oder zu niedrig ist, driftet der FB-Spannungsteiler aus der Spezifikation.

Die zweite Messung ist die Spannung des FB (Feedback)-Pins (Pin 4) in Bezug auf den (-) Knoten des Kondensators. Die Spannung sollte 2,5V. betragen

Die dritte Messung ist die Spannung des OVP (Überspannungsschutz)-Pins (Pin 14) in Bezug auf den (-) Knoten des Kondensators. Die Spannung sollte 2,25V. betragen

WARNUNG, alle Messknoten enthalten Hochspannung. Zum Schutz sollte ein Trenntransformator verwendet werden

Wenn die Spannung des OVP-Pins 2,5 V beträgt, wird das Rauschen erzeugt.

Warum passiert das?

Das Netzteildesign enthält drei Spannungsteiler. Der erste Teiler tastet die Eingangswechselspannung ab, die bei 120 V RMS liegt. Es ist unwahrscheinlich, dass dieser Teiler aufgrund der niedrigeren Spitzenspannung ausfällt und er besteht aus 4 Widerständen. Die nächsten beiden Teiler tasten die Ausgangsspannung (400V) ab, jeder dieser Teiler besteht aus 3x 3,3M Ohm Widerständen in Reihe, die einen 9,9MOhm Widerstand bilden, der die Spannung von 400V auf 2,5V für den FB-Pin und 2,25V für den umwandelt OVP-Pin.

Die untere Seite des Teilers für den FB-Pin enthält einen effektiven 62K-Ohm-Widerstand und einen 56K-Ohm-Widerstand für den OVP-Pin. Der FP-Spannungsteiler befindet sich auf der anderen Seite der Platine, wahrscheinlich teilweise mit etwas Silikonkleber für den Kondensator bedeckt. Leider habe ich kein Detailbild der FB-Widerstände.

Das Problem trat auf, als der 9,9-M-Ohm-Widerstand zu driften begann. Wenn der OVP im Normalbetrieb auslöst, wird der Ausgang des Aufwärtswandlers abgeschaltet, was zu einem plötzlichen Stopp des Eingangsstroms führt.

Eine andere Möglichkeit ist, dass der FB-Widerstand zu driften beginnt. Dies kann dazu führen, dass die Ausgangsspannung über 400 V ansteigt, bis der OVP auslöst oder der sekundäre DC-DC-Wandler beschädigt wird.

Jetzt kommt die Abhilfe.

Die Lösung beinhaltet den Austausch der defekten Widerstände. Am besten tauschen Sie die Widerstände sowohl für den OVP- als auch für den FP-Spannungsteiler aus. Dies sind die 3x 3.3M Widerstände. Der von Ihnen verwendete Widerstand sollte 1% des oberflächenmontierbaren Widerstands der Größe 1206 sein.

Stellen Sie sicher, dass Sie die Flussmittelreste vom Lot entfernen, da das Flussmittel bei angelegter Spannung als Leiter wirken und den effektiven Widerstand verringern kann.

Schritt 4: Warum ist dies fehlgeschlagen?

Der Grund, warum diese Schaltung nach einiger Zeit ausfiel, liegt an der hohen Spannung, die an diesen Widerständen anliegt.

Der Aufwärtswandler ist ständig eingeschaltet, auch wenn das Display/der Computer nicht verwendet wird. So werden konstruktionsbedingt 400 V an die 3 Reihenwiderstände angelegt. Die Berechnung legt nahe, dass an jeden der Widerstände 133 V angelegt werden. Die maximale Arbeitsspannung, die vom Yaego 1206-Chipwiderstandsdatenblatt vorgeschlagen wird, beträgt 200 V. Daher liegt die entworfene Spannung ziemlich nahe an der maximalen Arbeitsspannung, für die diese Widerstände ausgelegt sind. Die Materialbelastung des Widerstandes muss groß sein. Die Belastung durch das Hochspannungsfeld könnte die Geschwindigkeit des Materialabbaus durch Förderung der Partikelbewegung beschleunigt haben. Dies ist meine eigene Konstellation. Nur eine detaillierte Analyse der ausgefallenen Widerstände durch einen Materialwissenschaftler wird vollständig verstehen, warum sie ausgefallen sind. Meiner Meinung nach verringert die Verwendung von 4 Serienwiderständen anstelle von 3 die Belastung jedes Widerstands und verlängert die Lebensdauer des Geräts.

Ich hoffe, Ihnen hat dieses Tutorial zum Reparieren des Apple Thunderbolt-Displays gefallen. Bitte verlängern Sie die Lebensdauer Ihres Geräts, damit weniger davon auf der Mülldeponie landen.