自動(dòng)化系統(tǒng)液晶顯示器故障分析及對(duì)策

陳曉雷

（溫州電力局，浙江 溫州 325028）

1 液晶顯示器應(yīng)用現(xiàn)狀

液晶顯示器大量應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)，缺陷發(fā)生率較高，特別是在變電站、集控站監(jiān)控系統(tǒng)中，液晶顯示器硬件損壞故障占總?cè)毕輸?shù)量的近40%。新購(gòu)買的顯示器往往使用1～2年就出現(xiàn)損壞，且故障返修后的使用時(shí)間一般也不會(huì)超過(guò)3個(gè)月。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各品牌液晶顯示器都曾出現(xiàn)故障，且沒(méi)有某一品牌運(yùn)行情況特別穩(wěn)定。目前采用較多的LED背光液晶顯示器的使用情況也并不優(yōu)于普通的液晶顯示器。

某局2010年1-6月共發(fā)生液晶顯示器硬件故障42次，其中有23臺(tái)送修，其余因年限已到，直接作報(bào)廢處理。具體統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1-3。

表1 按故障類型分類的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表2 按運(yùn)行時(shí)間分類的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表3 按應(yīng)用類別分類的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2 普通液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和原理

液晶顯示器的構(gòu)成是液晶板加上驅(qū)動(dòng)板（也稱主板）、電源板、高壓板、按鍵控制板等，其組成框圖見(jiàn)圖1。

圖1 液晶顯示器組成框圖

（1）液晶顯示器的電源電路分為開(kāi)關(guān)電源和DC/DC變換器兩部分。開(kāi)關(guān)電源是AC/DC變換器，其作用是將220 V交流電轉(zhuǎn)換成12 V直流電源（有些機(jī)型轉(zhuǎn)換為14 V、18 V、24 V或28 V），供給DC/DC變換器和高壓板電路。DC/DC直流變換器用于將開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的直流電壓（如12 V）轉(zhuǎn)換成5 V、3.3 V、2.5 V等電壓，供給驅(qū)動(dòng)板和液晶面板等。目前，液晶顯示器的開(kāi)關(guān)電源主要有兩種安裝形式：一種采用外部電源適配器（Adapter），輸入顯示器的電壓就是電源適配器輸出的直流電壓。另一種是在顯示器內(nèi)部專設(shè)一塊開(kāi)關(guān)電源板，即內(nèi)接方式，顯示器輸入的是交流220 V電壓。

（2）驅(qū)動(dòng)板也稱主板，是液晶顯示器的核心電路，主要由輸入接口電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘發(fā)生器、主控芯片、微控制器電路和輸出接口電路等部分構(gòu)成。

（3）高壓板又稱高壓條，也可稱為逆變電路或逆變器，其作用是將電源輸出的低壓直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕О逅璧母哳l600 V以上高壓交流電，點(diǎn)亮液晶面板上的背光燈。

（4）液晶面板是液晶顯示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器、驅(qū)動(dòng)IC電路、時(shí)序控制IC和背光源。

3 缺陷分析

3.1 故障類型分析

從表1可見(jiàn)，液晶顯示器容易損壞的部件是：電源、高壓板、驅(qū)動(dòng)板。

（1）電源故障最為常見(jiàn)。主要是不輸出電壓或輸出電壓帶不動(dòng)負(fù)載。一般現(xiàn)象為開(kāi)機(jī)無(wú)反應(yīng)，電源指示燈不亮?？赏ㄟ^(guò)更換電源維修，但由于其他部件已老化，一般維修后也只能再用1～2個(gè)月。電源的故障一般較簡(jiǎn)單，易損的都是小元件，如濾波電容、電源開(kāi)關(guān)管、保險(xiǎn)管、整流橋等。統(tǒng)計(jì)的故障顯示器中很多都是電源部分濾波電容因受熱而頂部鼓起，這是因?yàn)轱@示器在高溫下連續(xù)不間斷運(yùn)行，電容中的電解液被烤干，大部分的電容容量明顯變小，導(dǎo)致輸出電源不穩(wěn)定。

（2）高壓板損壞故障一般表現(xiàn)為電源指示燈有顯示但燈管不能點(diǎn)亮或者一亮即滅，可以通過(guò)修復(fù)高壓板或直接更換高壓板來(lái)恢復(fù)。高壓板故障一般由供電保險(xiǎn)、振蕩三極管、二極管等損壞引起，在電源輸出電壓不穩(wěn)定的情況下很容易導(dǎo)致三極管、二極管等元件擊穿。

（3）驅(qū)動(dòng)板（主板）損壞一般表現(xiàn)為不能開(kāi)機(jī)，或開(kāi)機(jī)不能正常工作。造成該類故障的原因可能是微控制器（MCU）的程序被沖掉，或是MCU本身?yè)p壞。MCU的驅(qū)動(dòng)電壓通常是5 V，若供電電壓突然升高就很可能會(huì)燒毀芯片。

（4）液晶屏損壞的情況較少，一般有以下幾種：花屏豎彩條，白屏或黑屏，亮線、亮帶、暗線、黑線、黑斑。液晶屏損壞一般都是硬傷導(dǎo)致，大部分需要更換整個(gè)液晶屏。本次統(tǒng)計(jì)中僅出現(xiàn)一次黑斑故障，是因硬物擠壓液晶屏引起。

（5）背光燈損壞未發(fā)生。一般知名品牌的民用顯示器，其說(shuō)明書所列的技術(shù)參數(shù)中的背光壽命都為50 000 h（5.7年），遠(yuǎn)大于顯示器中其他電子器件的使用壽命。

從分析中看出，顯示器廠家標(biāo)稱的背光燈壽命等主要影響壽命的技術(shù)指標(biāo)并不是引起硬件損壞的主要原因，故障原因主要是顯示器內(nèi)采用的其他電子元器件如電源、高壓板內(nèi)的電容和開(kāi)關(guān)管等的工作壽命。

3.2 運(yùn)行時(shí)間模式分析

從表2及表3可知，220 kV有人值班變電站（集控站）中24 h連續(xù)工作的液晶顯示器損壞較多，占了使用總量的44%，故障發(fā)生次數(shù)占總故障次數(shù)的85.71%。

由于普通民用液晶顯示器是按每天最多連續(xù)工作8 h設(shè)計(jì)的，對(duì)電子元器件的選用標(biāo)準(zhǔn)較低，故不適合24 h連續(xù)工作。而有人值班變電站（集控站）的操作員站目前都是24 h連續(xù)工作，且顯示器的畫面長(zhǎng)時(shí)間保持不變。當(dāng)畫面靜止時(shí)，控制液晶電場(chǎng)的晶體管及液晶排列長(zhǎng)時(shí)間保持不變，因而加速了各部件的老化。

4 應(yīng)對(duì)措施

從上述分析可知，連續(xù)不間斷的工作是液晶顯示器故障的主要原因。為此提出以下措施∶

（1）亮度的提升會(huì)加大顯示器發(fā)熱，加速驅(qū)動(dòng)電路的老化，縮短顯示器使用壽命。所以顯示器不能太亮，滿足正常監(jiān)屏要求即可，且調(diào)整到合適的亮度后就不要輕易改動(dòng)。

（2）無(wú)人值班變電站所有后臺(tái)機(jī)、有人值班變電站（集控站）的主機(jī)和工程師站要在控制面板的電源選項(xiàng)中設(shè)置節(jié)電模式，即當(dāng)計(jì)算機(jī)30 min不工作時(shí)關(guān)閉監(jiān)視器。若長(zhǎng)時(shí)間不使用也可關(guān)閉顯示器電源。設(shè)置屏幕保護(hù)程序不能減少液晶顯示器的功耗，對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備壽命不起作用。

（3）有人值班變電站（集控站）的操作員站，運(yùn)行人員要24 h連續(xù)監(jiān)屏，所以不能設(shè)置顯示器節(jié)能模式。因操作員站一般為雙機(jī)雙屏配置，而目前使用的是民用顯示器，建議單獨(dú)值班運(yùn)行人員在22∶00后僅保留一臺(tái)機(jī)用于監(jiān)屏，關(guān)閉另一臺(tái)機(jī)的顯示器電源，第二天早上再開(kāi)啟。

（4）若條件允許可在有人值班變電站（集控站）的操作員站上配置工業(yè)液晶監(jiān)視器。工業(yè)液晶監(jiān)視器與民用液晶顯示器的允許工作時(shí)間不同，液晶監(jiān)視器可以不間斷工作。但工業(yè)液晶監(jiān)視器價(jià)格較高，需綜合進(jìn)行考慮。

（5）要做好普通液晶顯示器的備件儲(chǔ)備工作。

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