自動化系統液晶顯示器故障分析及對策

陳曉雷

（溫州電力局，浙江 溫州 325028）

1 液晶顯示器應用現狀

液晶顯示器大量應用于自動化系統，缺陷發生率較高，特別是在變電站、集控站監控系統中，液晶顯示器硬件損壞故障占總缺陷數量的近40%。新購買的顯示器往往使用1～2年就出現損壞，且故障返修后的使用時間一般也不會超過3個月。據統計，各品牌液晶顯示器都曾出現故障，且沒有某一品牌運行情況特別穩定。目前采用較多的LED背光液晶顯示器的使用情況也并不優于普通的液晶顯示器。

某局2010年1-6月共發生液晶顯示器硬件故障42次，其中有23臺送修，其余因年限已到，直接作報廢處理。具體統計見表1-3。

表1 按故障類型分類的統計數據

表2 按運行時間分類的統計數據

表3 按應用類別分類的統計數據

2 普通液晶顯示器的結構和原理

液晶顯示器的構成是液晶板加上驅動板（也稱主板）、電源板、高壓板、按鍵控制板等，其組成框圖見圖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關電源和DC/DC變換器兩部分。開關電源是AC/DC變換器，其作用是將220 V交流電轉換成12 V直流電源（有些機型轉換為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關電源產生的直流電壓（如12 V）轉換成5 V、3.3 V、2.5 V等電壓，供給驅動板和液晶面板等。目前，液晶顯示器的開關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部專設一塊開關電源板，即內接方式，顯示器輸入的是交流220 V電壓。

（2）驅動板也稱主板，是液晶顯示器的核心電路，主要由輸入接口電路、A/D轉換電路、時鐘發生器、主控芯片、微控制器電路和輸出接口電路等部分構成。

（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變為液晶板所需的高頻600 V以上高壓交流電，點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、驅動IC電路、時序控制IC和背光源。

3 缺陷分析

3.1 故障類型分析

從表1可見，液晶顯示器容易損壞的部件是：電源、高壓板、驅動板。

（1）電源故障最為常見。主要是不輸出電壓或輸出電壓帶不動負載。一般現象為開機無反應，電源指示燈不亮。可通過更換電源維修，但由于其他部件已老化，一般維修后也只能再用1～2個月。電源的故障一般較簡單，易損的都是小元件，如濾波電容、電源開關管、保險管、整流橋等。統計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，這是因為顯示器在高溫下連續不間斷運行，電容中的電解液被烤干，大部分的電容容量明顯變小，導致輸出電源不穩定。

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

（3）驅動板（主板）損壞一般表現為不能開機，或開機不能正常工作。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本身損壞。MCU的驅動電壓通常是5 V，若供電電壓突然升高就很可能會燒毀芯片。

（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致，大部分需要更換整個液晶屏。本次統計中僅出現一次黑斑故障，是因硬物擠壓液晶屏引起。

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

從分析中看出，顯示器廠家標稱的背光燈壽命等主要影響壽命的技術指標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采用的其他電子元器件如電源、高壓板內的電容和開關管等的工作壽命。

3.2 運行時間模式分析

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

由于普通民用液晶顯示器是按每天最多連續工作8 h設計的，對電子元器件的選用標準較低，故不適合24 h連續工作。而有人值班變電站（集控站）的操作員站目前都是24 h連續工作，且顯示器的畫面長時間保持不變。當畫面靜止時，控制液晶電場的晶體管及液晶排列長時間保持不變，因而加速了各部件的老化。

4 應對措施

從上述分析可知，連續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）亮度的提升會加大顯示器發熱，加速驅動電路的老化，縮短顯示器使用壽命。所以顯示器不能太亮，滿足正常監屏要求即可，且調整到合適的亮度后就不要輕易改動。

（2）無人值班變電站所有后臺機、有人值班變電站（集控站）的主機和工程師站要在控制面板的電源選項中設置節電模式，即當計算機30 min不工作時關閉監視器。若長時間不使用也可關閉顯示器電源。設置屏幕保護程序不能減少液晶顯示器的功耗，對延長設備壽命不起作用。

（3）有人值班變電站（集控站）的操作員站，運行人員要24 h連續監屏，所以不能設置顯示器節能模式。因操作員站一般為雙機雙屏配置，而目前使用的是民用顯示器，建議單獨值班運行人員在22∶00后僅保留一臺機用于監屏，關閉另一臺機的顯示器電源，第二天早上再開啟。

（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液晶監視器。工業液晶監視器與民用液晶顯示器的允許工作時間不同，液晶監視器可以不間斷工作。但工業液晶監視器價格較高，需綜合進行考慮。

（5）要做好普通液晶顯示器的備件儲備工作。

[1]王國文.液晶顯示器的使用與故障排除[J].家用電器，2001（6）∶46.

[2]徐杰燊.液晶顯示器原理與常見故障維修[J].硅谷，2009（6）∶15.

[3]趙紅平，雷威，張曉兵，等.液晶顯示器新技術[J].真空電子技術，2004（5）∶1-6.