PELACAKAN KESALAHAN DAN PERBAIKAN TV LCD (bagian 2)

Board Power Supply

Power Supply Unit (PSU) TV LCD

TV LCD menggunakan power supply tipe switching dikenal sebagai SMPS atau Switch Mode Power Supply. Power supply merubah tegangan suplai AC dari jaringan menjadi tegangan DC (Direct Current/arus searah) yang dapat digunakan sebagai suplai bagi rangkaian di dalam TV LCD.

Tegangan AC (Alternating Current) dari jaringan PLN (220V di Indonesia) memasuki PSU dan pertama-tama melintasi rangkaian filter EMI (Electromagnetic Interference), pembatas tegangan kejut/rush current limiting dan rangkaian Koreksi Faktor Daya /Power Factor Correction (PFC). Selanjutnya tegangan AC akan disearahkan oleh penyearah jembatan/ bridge rectifier. Perhatikan bahwa jika menggunakan rangkaian PFC Active maka rangkaian PFC active akan berlokasi setelah penyearah jembatan dan sebelum Kapasitor Filter Besar.

PFC Pasif

Cara paling sederhana untuk mengendalikan arus harmonik adalah menggunakan sebuah filter yang didesain hanya akan menyalurkan arus pada frekuensi jaringan (50Hz atau 60 Hz). Filter ini mengurangi arus harminik, yang berarti bahwa beban perangkat non-linear sekarang tampak seperti sebuah beban perangkat linear. Pada titik ini faktor daya dapat diatur hingga mendekati satu (1), menggunakan kapasitor atau lilitan/ induktor seperlunya. Filter ini memerlukan induktor arus tinggi yang besar dan mahal. PFC Pasif memerlukan induktor yang lebih besar dibandingkan dengan induktor pada PFC aktif, tetapi harganya lebih murah.

PFC Aktif

Power factor correction (PFC) aktif menggunakan rangkaian elektronik yang lebih kompleks untuk mengendalikan jumlah daya yang ditarik oleh beban untuk mendapatkan faktor daya yang mendekati 1. Biasanya rangkaian PFC Aktif mengendalikan arus masukan dari beban sehingga bentuk gelombang arus sebanding dengan bentuk tegangan utama (gelombang sinus). Tujuan membuat faktor daya mendekati 1 adalah untuk membuat beban rangkaian  menjadi sepenuhnya resistif. Pada kejadian ini tegangan dan arus memiliki phase yang sama dan konsumsi daya reaktif sama dengan 0. Hal ini akan membuat aliran listrik dari PLN menuju konsumen berada pada tingkat paling efisien. Beberapa tipe PFC aktif yaitu Boost, Buck dan Buck-boost. Rangkaian PFC aktif dapat berupa rangkaian tahapan tunggal atau multi tahap. Pada salah satu kasus SMPS, suatu konverter boost disisipkan diantara penyearah jembatan dan kapasitor masukan utama. Konverter boost akan berusaha mempertahankan tegangan DC yang konstan pada keluarannya sambil menarik arus secara konstan dalam fasa dan frekuensi yang sama dengan tegangan sumber dari jaringan PLN.

Tegangan AC selanjutnya disearahkan oleh penyearah jembatan. Keluaran dari penyearah jembatan adalah suatu pulsa/denyut tegangan DC yang kemudian dihaluskan menggunakan kapasitor elektrolit yang disebut sebagai kapasitor filter sisi primer.

Topologi Half Bridge Dasar

MOSFET merupakan switch dalam SMPS,  di-ON-kan oleh IC power yang mengirimkan suatu pulsa tegangan berbentuk gelombang kotak pada gate MOSFET power topologi half bridge, merubah kondisi ON dan OFF dengan frekuensi tinggi. Ketika MOSFET power (Q1) di-ON-kan akan mengijinkan tegangan DC yang dihaluskan mengalir melalui lilitan primer dari trafo switching menuju bagian tengah dari pembagi tegangan yang dibentuk oleh C1 dan C2 . Ketika MOSFET Q1 OFF, MOSFET kedua (Q2) berubah ON dan aliran arus berbalik, dari tengah pembagi tegangan menuju ground melalui MOSFET kedua dan selanjutnya proses berulang. Kejadian ini akan menginduksi sebuah tegangan pada lilitan sisi secondary pada trafo switching yang akan menurunkan tegangan. Tegangan AC ini kemudian disearahkan kembali oleh dioda ultra fast recovery atau schottky, dan kemudian difilter oleh kapasitor sisi sekunder dan induktor yang juga disebut sebagai chokes karena mencegah atau “choke/tersedak” perubahan arus dalam frekuensi tinggi. Selanjutnya tegangan sekunder yang telah disearahkan dan dihaluskan dapat diregulasi oleh regulator tegangan atau rangkian regulator pada sisi sekunder PSU.  

Harap diperhatikan bahwa tidak semua PSU pada TV LCD menggunakan toplogi half bridge. Beberapa mungkin hanya mempunyai satu MOSFET atau FET Power dan yang lainnya mungkin mempunyai IC dan MOSFET power yang terintegrasi dalam satu paket. Kebanyakan SMPS pada TV LCD yang anda temui akan mirip satu sama lain. Dengan sedikit belajar anda akan mengetahui perbedaan kerjanya karena mereka semuanya memiliki prinsip kerja dasar yang sama.

IC Power/ Pengendali half bridge dalam kemasan SMD

PSU menggunakan PFC active

Keluaran dari PSU distabilkan dengan memanfaatkan umpan balik. Paling tidak satu dari tegangan sekunder dimonitor dengan menggunakan beberapa rangkaian. Pertama adalah rangkaian sampling yang terdiri dari beberapa resistor. Tegangan dari rangkaian sampling selanjutnya diumpankan pada sebuah IC adjustable shunt Regulator, yang merupakan rangkaian pendeteksi kesalahan yang memonitor tegangan sampel yang berasal dari rangkaian sampling dan selanjutnya mengendalikan sebuah swhich opto-isolator yang mempunyai sebuah sinyal keluaran yang selanjutnya diperkuat dan diumpankan menuju kaki umpan balik IC Power sehingga IC power dapat merubah lebar pulsa dari sinyal gelombang kotak yang dikirimkannya ke MOSFET menyebabkan regulasi tegangan keluaran meningkat atau menurun atau bahkan men-shut down TV tergantung kepada sinyal yang diterima dari opto- isolator. Proses ini disebut sebagai Pulse Width Modulation atau PWM. IC Power ini sering disebut sebagai IC PWM (Pulse Width Modulator). Jika beban pada power supply menyebabkan tegangan sekunder drop maka IC Power akan meningkatkan duty cycle (perbandingan antara sinyal ON dengan jarak antar sinyal ON) sehingga sinyal pengendali MOSFET meningkat.

Beberapa PSU akan menggunakan tipe umpan balik yang berbeda yang diterapkan pada lilitan sekunder pada sisi primer yang digunakan sebagai umpan balik. Tetapi secara keseluruhan prinsip dan prosesnya masih sama menggunakan PWM.

Diagram Blok SMPS Dasar

Untuk mengetahui secara lengkap mengenai cara kerja SMPS secara lebih mendetail saya menyarankan anda untuk membaca E-BOOK “PELACAKAN KESALAHAN DAN PERBAIKAN SMPS”.  Dengan mengacu pada buku tersebut anda akan mendapatkan pengetahuan yang diperlukan untuk memahami pelacakan kesalahan dan perbaikan SMPS.

(BERSAMBUNG...........)