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[影像]三枪背投电视全揭秘~拆解、维修、深度技术剖析『原创长篇多图巨作』 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2012-02-17
— 本帖被 鱼水情 设置为精华(2012-07-13) —
拆机帖子一般主要都是看图片,但是这篇帖子其实文字花的心血远超过图片,文字比图片内容更丰富更有看头,感兴趣的话有时间可以慢慢看。


背投电视就象是昙花一现,貌似突然出现在市场上,当大多数人还没有来得及尝试这种“新型”的大屏幕“纯平”电视,它又突然从市场上消失了,几乎一夜之间迅速被等离子和液晶平板电视所取代。这种迅速的转换使其普及率很低,比当年的VHS录像机还低,多数人都没有机会接触。我也不例外,一直想玩玩背投但是没有机会,最近偶然得到一台老三枪背投电视,就通过解剖这个具体的实例好好学习研究一下背投的原理和技术特点。

这是一台51寸的日立CRT三枪背投电视,图像有些毛病工作不正常,正好可以理论结合实践修理一下。为了了解背投电视的工作原理和技术细节,还查了些资料电路图什么的,仔细学习了背投的技术知识,消化吸收后总结出来和大家分享,有些知识可能是你在其他地方没有看到过的。本帖的文字内容全部为逐字写出来的自己的理解体会和总结,没有从其他地方拷贝粘贴一个句子,可以算做原创。帖子图片大部分为自己拍摄,部分来自于网上资料和原厂维修手册等。

实际上背投电视目前还没有被淘汰,目前三菱、三星、松下、胜利JVC和RCA仍然在生产背投式电视,当然现在还在生产的背投都是DLP高清背投,CRT和LCD的背投都没有厂家继续生产了。对于55寸以上的超大屏幕电视,DLP背投相对于液晶平板在目前仍然有成本优势,这是它仍然在继续生产的主要原因。DLP背投比CRT的三枪背投体积小、重量轻、成本低、亮度高,所以很快就把CRT背投淘汰了。但是常见的单DLP背投图像有彩虹效应,有些敏感的人看起来不舒服或者头晕,而且DLP的投影灯泡寿命短,色轮也很容易坏,所以CRT背投现在还是有人玩的。



==================================================================================

背投电视貌似是20世纪末才在我国市场上出现的新技术,其实它是历史上最早的电视显示技术之一,历史比CRT电视短不了多少。比如上世纪40年代末50年代初荷兰飞利浦公司就研制了下面这款世界上最早的量产投影电视之一的1800A型——当然是黑白的电视,那时欧洲连彩色电视标准都还没有发明制定出来呢。40年代末的时候真空显像管还处于婴儿时期,技术非常落后,当时世界上量产的最大的实用显像管也都在12寸以下,按现在的标准真是不可思议。有些先富起来的人当然不满足于这么小的尺寸,他们希望自己的“家庭影院”能有十几寸的“超大”屏幕,这样才能有大“面子”有先人一步的成就感嘛。于是飞利浦顺应这种需求,设计生产出了当时最大屏幕的电视,屏幕足足有18寸之大,当时可谓是巨无霸——有没有搞错,18寸是巨无霸?!现在想买这么小的电视都很难呢。嗯,别忘了这是半个多世纪以前,那时地球上90%以上的人类甚至连电视这个名字都没有听说,1寸的电视都没见过,别说18寸的了,所以那真是毫无疑问的巨无霸大屏幕!

这个早期的飞利浦18寸背投电视的外形是这样的,1951年1月上市时的售价为119英镑,超过当时半斤黄金的价值:



为了得到18寸的超大屏幕,飞利浦使用了最尖端的显示技术——背投!这个18寸的电视实际上用的是2.5寸的黑白显像管,屏幕是圆型的,就是下面这个样子,是飞利浦在1949年研发成功的:



这个2.5寸的显像管用一个复杂的光学投影系统放大投影成18寸的图像,由于从电视观看者的角度看投影是从屏幕背面投射的,所以它是一个背投电视,世界上最早的量产背投电视之一。这就是它的投影系统的结构:



既然是拆机版,当然也要帖个这台世界背投电视鼻祖的拆机照片:




这台背投电视虽然价格不菲——1951年买这个电视的半斤黄金要在北京买房的话在皇城根买上十间八间的四合院不成问题吧,那这些房子现在的价值至少在1亿人民币以上了——通货膨胀吓死人啊,朋友们!但是这个电视其实效果并不好,首先它是黑白的没有颜色,其次它的亮度很低,必须得在电影院一样的黑乎乎的环境里才能看——不过有些人可能喜欢,这才是真正的“家庭影院”嘛,屋里不黑和mm一起看就没有情调了嘛。。。


背投电视在七八十年代以前都很少见,基本都是个别国家里个别先富阶层用来炫耀的工具。直到八十年代后期才开始在美国等有钱而且有大的居住空间的国家开始普及起来,这时候背投电视已经发展成彩色的了,并且尺寸也发展到了40寸以上,基本上可以称得上现代意义上的大屏幕了。这时的背投电视就是本文的重点三枪式的背投电视。这里的三枪指的是三只显像管,显像管里面有电子枪,所以被称为三枪式的背投电视,正确的说法应该是三投影管的背投电视。

背投这种技术在市场上仍然存在的原因和第一台背投发明时是一样的,因为技术和体积重量限制,实际可用的显像管尺寸非常有限,最大的也没有超过40寸的,在大屏幕等离子和液晶等技术没有成熟之前,投影是唯一的选择。





如上图所示,三枪式的背投电视采用三只显像管分别显示红绿蓝三基色的图像,然后用特殊设计的光学系统把图像投射到电视前面的屏幕上,三种基色的图像叠加就形成了彩色的图像,原理是很简单的。但是原理这么简单的东西实际做起来并不容易,背投电视把显像管的图像的面积放大几十倍,原本看不出来的微小瑕疵都会成为无法接受的缺陷,而且显示面积放大几十倍后单位面积的亮度就下降了几十倍,为了得到正常的显示亮度而不需要只能在阴天的晚上关了灯才能看电视,投影管的亮度必须是普通显像管亮度的几十倍,做到这些而且能让它可靠工作几万小时可不容易。同时背投电视由于空间所限,投影距离非常短,这样的情况下设计生产口径大失真小的短焦距光学镜头相当困难,再加上投影系统有很多可变的机械误差需要校正,使得背投电视的结构是相当复杂的。因此投影电视的技术长期以来都控制在欧州日本等少数发达国家手中,我国一直不能生产。加上我国在20世纪都处于为温饱奔波的第三世界,老百姓也没有足够的钱来买,更没有足够大的房子来放背投电视,所以背投一直都不被广大人民群众所知。

直到20世纪末21世纪初,这时等离子和液晶平板显示技术已经基本成熟,欧日电器厂商意识到在不远的将来所有的非平板显示技术都将迅速被淘汰,所以在背投电视技术即将变成垃圾的时候终于突然放开了技术限制,一夜之间大量背投电视生产线被高价出售给中国长虹TCL康佳等电视巨头,把要扔掉的垃圾再来赚最后一笔。所以似乎是在一夜之间,背投电视突然出现在中国市场上,成为价格不菲的高档电器的形象代表。在平均工资不到一千元的时代,其上万元的价格使它自然成为富裕家庭的标志。

当然正如日本电器厂商在决定出售这些生产线时所料,这些突然出现的高级尖端科技产品在几年之后就被同样是这些厂商推出的等离子液晶平板电视又突然地淘汰。不知道到背投淘汰停产时长虹等厂家购买日本背投生产线的投资收回了多少,希望他们没有把内裤都赔光……

好了,扯远了,我并没有买过长虹的股票,也不在乎它有没有内裤,还是回到技术讨论上来。由于背投电视来也匆匆去也匆匆昙花一现式的戏剧性演出,广大人民群众还没有机会接触到它,它就从市场上消失了,所以背投总有些神秘感,不仅内部结构神秘,维修更感到神秘。我是最讨厌故作神秘的,无论是mm还是电视。。。今天我们就来亲手打破这种神秘,揭示它的真实面目!


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三枪背投彩电由于是定位于高档市场,通常都增加了很多花哨的“高档”功能,如画中画、多行梳状滤波器、电子束扫描速度调制、人工智能调节等等,使电路变得很复杂。但我们透过表象看本质,其实它的基本的电路结构和普通CRT彩电还是一样的,并不神秘,稍微一分析就会发现它从电路上看就是典型的CRT电视,和普通几百块钱的山寨电视没有区别。

看看我们这个日立背投的电路结构框图(点击图片可显示原尺寸大图),和普通彩电没多大区别吧,除了显像管变成了三个:




所以背投彩电虽然体积庞大结构特殊,但是真正修理起来基本上和普通CRT彩电是差不多的,维修普通CRT的经验就足够对付背投了。背投电视比普通电视多了复杂的光学投影机构,但是这部分其实几乎不会坏,除了个别有设计生产缺陷的机型(主要是飞利浦和三星)有冷却液泄漏的问题外极少需要维修,维修主要还是在电路部分。背投电视和普通CRT彩电在电路结构部分的实质性的区别则主要是在显像管部分,背投彩电使用三只显像管 (正式的名称是投影管,延承普通电视中的习惯我在这里仍然把它叫做显像管,下文的显像管都是指投影管) 分别产生红绿蓝三基色的画面,所以需要三套独立的显像管尾板,并且背投电视增加了特殊的使三色图像重合会聚的专用的动态会聚电路。



这就是今天我们要拆解修理揭示真相的目标,一台日立51寸标清三枪背投电视,屏幕右下角好像坏的部分是刚刚擦洗完屏幕留下的水渍:




电视背面:





侧面:









背投电视的体积都相当巨大,比如这个51寸的高度为1.3米,所以三枪背投都是做成落地结构的,可以当成一件家具放在屋里,不需要再另外给它配电视架电视柜等家具,特别是如果象这个日立背投一样框架外壳是木质的话那就更象一件家具了。三枪背投电视的重量也非常可观,根据尺寸不同会在150~300斤之间,我们这个日立51寸的重量是约200斤,只能做“固定资产”。为了方便移动,几乎所有的三枪背投电视都装有轮子,可以很轻便地推动,要搬家其实也很轻松——什么?你说你家住6楼没有电梯,对不起我们搬家公司对背投按钢琴收费。。。



看看日立原厂提供的组装图,组装过程也真的象一件家具:








三枪背投电视之所以需要在屏幕下面需要很大一块落地式的“底座”是因为它使用了三只显像管来投射图像,显像管的体积比较大,特别是长度相当大,为了减小电视的厚度,只能竖立起来放在屏幕下方的空间,这就是它巨大的“底座”。而使用微型显示器件的LCD和DLP的背投则不需要这个巨大的底座,虽然背后的巨大反射镜还是免不了的。

三枪投影电视跟现在的液晶平板电视相比几乎全都是缺点:体积大、重量高、亮度低、观看角度有限等等。但是它还是有优点的,除了对比度、动态范围、色彩范围、色还原度以及图像反应速度等方面的优势外,三枪投影电视的音质音效是所有液晶电视都无法相比的。而这正是得益于它那巨大笨重的体积,特别是那个“多余”的巨大底座,底座给了它足够的空间可以安装比较大的喇叭单元组成的倒相式分频音箱,音质当然是超薄的液晶里的小喇叭所完全望尘莫及的。要知道,对于声音来说,尺寸永远是绝对的王道,尺寸太小的话无论用什么科技都是无法还原出强有力的低频的。

我们今天拆的这个电视就是5声道杜比环绕立体声的,其中前置左右声道是用内置的二分频倒相式音箱播放,中间声道有内置中置音箱,另外两个环绕后声道有输出端子接独立的卫星音箱。

面板防尘罩摘掉就可以看到前置音箱了:




内置主音箱是二分频倒相式木质音箱,低音单元是6寸的,每声道输出功率20W:





中置音箱是椭圆形全频喇叭,还原中音部分的对白人声效果不错:




它的音效有杜比环绕声认证标志哦:




好了,下面打开后盖,里面的灰真多啊!
















先用这种据说风速达100多公里/小时的强力高速吹风机给它清清灰:










清过灰就干净多了:
















看到了里面的线够多够乱吧。不过我们有原厂接线图在手,把再多再乱即使它全拆散也能重新接起来













前面的中置音箱是可以拆下的,因为很多跟图像有关的系统调节比如聚焦电压、加速极电压、白平衡等需要看着图像才能调,所以这些东西被设计安装在在电视的前面,很方便。拆下中置音箱就能看着屏幕同时进行操作,很人性化的设计:





















中置音箱拆下来可以看到是塑料材质的,不过它只用来还原中音部分的人声对白,要求不高,塑料的也凑合了:



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我们把机器上面那部门外壳也拆下来,拆下来的部分其实是反射镜。










背投电视虽然厚度比普通CRT直视电视小了很多,但是仍然是相当厚的,其实它内部大部分的空间都是空气,厚度主要是由倾斜安装的反射镜所导致的。屏幕背后倾斜的那个平面就是反射镜。标清电视的像素比较大,对反射镜等光学系统的定位误差要求低一些,所以反射镜通常都是安装固定在后外壳上,拆装很方便。有些高清的背投则把反射镜安装固定在机内专门的支架上,外壳只起保护作用,这样拆装机壳不会引起反射镜的位置变化,可以保持比较高的精度。我们这个背投是标清的,反射镜是直接装在后面上部外壳上的,可以和外壳一起拆下。反射镜非常平滑,只能看到它反射别的东西的影像:








背投的反射镜的基体都是玻璃抛光制作的,以得到高的刚度,不变形,保持完美的平面。它比家用的镜子要精密高级得多。反射镜上反射膜的设计分为两种,一种是象家里普通镜子一样,反射膜镀在玻璃的背面然后涂上一层保护涂层,这种工艺简单成本低,但是由于前部的玻璃表面也能反射光线,这种反射镜实际上有两个反射面,这两个不重合的反射面会引起图像的重影,降低分辨率。更好的反射镜是把反射膜镀在玻璃的前表面,这样它就只有一个反射面,没有重影的问题,效果更好,但是前表面的反射面会直接暴露在空气中,需要另外一层适当的镀膜来保护它,工艺稍微复杂一点。我们这个背投用是前表面镀膜的单反射面的反射镜,从反射镜侧面的特写可以看出反射镜的背面没有反射镜面,只是玻璃:






背投电视的前面就是投影屏幕,注意看屏幕周围还有电线,那些电线是做什么用的呢,我们稍后会详细揭晓:






我们小时候看露天电影的时候有时候会注意到,银幕后面也可以透过光,看到图像。背投电视就是这个原理,只要在投影光线聚焦的地方放上一个透光的漫射毛玻璃就成了背投电视了。但是毛玻璃的光线是四处散射和反射,光线利用率低,使本来亮度就不高的背投的更显得暗了。所以现代的背投电视的屏幕并不是直接用毛玻璃,而是特殊的复杂结构,以把光线集中在电视正面观看的方向,提高效率、实现亮度的提升。这种特殊结构的屏幕是由多层材料组成的,如下图所示,最里面一层也就是最先接触光线的一层是菲涅尔透镜,和常见的报警器、自动灯上的红外菲涅尔透镜类似,是阶梯状的同心圆组成的一个塑料薄片,但是要精细得多。有种常见老人读书用的名片式的很薄的放大镜就是菲涅尔透镜,背投电视的屏幕里面那层东西就是和那种放大镜一样的,只不过面积大很多而已。

菲涅尔透镜实际上就是做成薄片的凸透镜,其作用和凸透镜一样,是把从投影镜头和反射镜那里接收到的发散光线会聚成平行光向正前方投射,从而提高光线的利用率。

接下来的一层是表面由一个接一个的很细的垂直的柱状条纹组成的塑料薄片,称为柱状透镜,其作用是使从前面菲涅尔透镜来的光线汇集,从而穿过最后一层遮光层上的开槽被观看者看到,并且扩散光线改善屏幕的观看角度。



最后一层是遮光层,这一层的目的是使从电视内部来的图像投射光线在经过柱状透镜会聚之后从遮光层的开槽通过,但是与此同时却能使电视外部的环境杂散光线被阻挡吸收掉,从而提高图像的对比度:




下图是我这个日立背投的表面柱状透镜微距放大实拍照片,上面相邻的条条(柱状透镜和遮光条)之间的实际距离大约是半毫米:




这样的屏幕结构下,虽然背投电视的投影管虽然是在空间上连续发光的,没有普通彩管里的分色荫罩也没有普通彩管里的条状荧光粉结构,但是由于屏幕上柱状透镜和遮光层的存在,背投电视屏幕表面的图像放大后仔细看起来也是有点和普通彩管类似的一条一条的结构,象下面这个我实拍的微距放大照片这样:








这和普通彩管图像放大后的主要区别是,普通彩管上的发光条条是三基色顺序排列的,每个条只有一种固定的基色的颜色,而背投屏幕放大后每一个柱状发光条都是混合后的彩色,也就是可以是任何颜色。





下面我们来看看镜头,三枪背投有三只独立的显像管和三套独立的镜头系统,这是三枪背投的最大特点:







投影管工作时镜头的状况:







仔细看看一只镜头,晶莹剔透吧~~~










镜头侧面有调节螺丝,用来调节镜头的像距得到清晰的成像,调节完成后可以用螺丝锁紧。











背投电视的的投影镜头也很讲究,要求透过率高口径大失真小。每个镜头都是有3到4组镜片组合成的,表面都镀有增透膜。镜头和投影管之间并不是空气,而是特制的液体,密封在一个盒子里,这些液体紧贴着投影管表面,一个作用散热,因为投影管的亮度非常高而面积有很小,所以表面的能量密度很高,电子束轰击产生的热量很大,如果不及时散热的话投影管会很快被烧坏,所以投影管表面是放在一个密封的盒子里,盒子里面充满了特殊的液体,给投影管进行冷却。这些液体的第二个作用是作为一个透镜,这些液体的两个表面——投影管表面和投影镜头表面是特殊设计的曲面,而这些液体可以对光线进行折射,在这两个特殊曲面的作用下就形成了一个液体透镜,对投影光线成像也起到了光学透镜的作用,可以一物两用,简化镜头的结构和重量:






散热液体的第三个作用就是减少不同材料交界处的反射,提高光线利用率,增加亮度和对比度。我们知道玻璃和空气接触的交界面会反射光线,填充透明液体后会大大较少这种反射。

投影管和散热液体盒以及镜头总成拆下来是这个样子的,这个是和我的背投电视上的投影管同一个型号的,不过这个不是我拆的,而是网上的照片,我的拆了就没法复原了,这东西对定位的要求非常高:




它们的组装方式是这样的(摘自日立维修手册),上面的象鼓一样的圆柱体是镜头总成,下面和显像管组装在一起的带很多棱翅的方盒子就是散热液体盒,盒子是金属材料,表面有棱翅,以提高散热能力:






三枪背投电视的显像管(投影管)和普通CRT彩电的显像管内部结构是有很大区别的。但是不要以为背投彩电很高端很复杂就以为背投的投影管内部结构比普通彩电显像管复杂,其实投影管的结构比彩电的显像管简单多了。

实质上三枪背投的投影管就是黑白显像管或者叫单色显像管,只不过它涂的荧光粉不是白色的是分成红绿蓝三基色的,一只显像管显示一种颜色,一共有三只显像管分别显示三种基色。和黑白显像管一样,投影管内部只有一个电子枪,而彩电显像管中则有三个独立的电子枪(或者特丽珑管那样一个大电子枪内三个独立阴极的单枪三束),普通彩色显像管中在距离屏幕大约一厘米处安装有一个开了很多精密细槽或者小孔的荫罩分色钢板,用来分色,使分别从红绿蓝三只电子枪来的电子只能击中其对应的红绿蓝三色的荧光粉,避免串色,但是投影管中没有这个荫罩,所以投影管的结构更简单。另外普通彩电显像管屏幕上的荧光粉是精密的红绿蓝三色小点或者细条结构的,和分色荫罩上的开槽或者开孔相对应,而投影管直接就是均匀涂上一层单色的荧光粉,非常简单,和黑白显像管一样。

因此,投影管和黑白显像管的基本结构是一样的,非常简单。当然投影管的技术含量还是比普通黑白显像管高多了,主要是投影管要求亮度特别高,聚焦也要特别精细。另外投影管外面的管颈上比黑白显像管多套了几个速度调制线圈和会聚线圈等,使结构更复杂。


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由于三枪背投的投影管和黑白显像管类似,没有彩管中分色荫罩板的阻挡,所以它的发光效率比普通CRT电视的彩色显像管要高得多。普通彩色显像管中电子束在扫描过程中只有不到三分之一的时间会穿过荫罩板上的小孔轰击到屏幕上的荧光粉发光,至少有三分之二是被荫罩板挡住而不发光的,所以发光效率很低。在三枪背投的投影管中没有这个问题,所有电子都可以毫无阻拦地轰击到荧光粉发光,所以发光效率高得多。因此背投电视的体积虽然十分庞大,但是耗电量相对于它的屏幕尺寸来说并不大。一般50寸三枪背投的平均功率是150W左右,仅和20多寸的普通CRT彩电差不多,比50寸的等离子平板省电得多,甚至比50寸的液晶平板都要省电。实际上如果用单位屏幕面积的耗电量来比较的话,背投电视是所有显示技术里面最省电的,这很出乎绝大多数人的意料,因为所有的宣传都是把液晶和“省电”这两个字联系在一起的。这个网站http://reviews.cnet.com/green-tech/tv-power-efficiency/有各种显示技术的耗电量比较,提到实际上背投是最省电的。



至于使用古老的电子管CRT技术的三枪背投反而比最先进的液晶省电的原因,我没有找到详细的相关资料,但是我想可以从下面这几个方面考虑:

1、前面刚刚提到投影管是单色管,没有分色荫罩阻挡电子,所以效率相对于普通CRT彩色显像管大大提高。

2、CRT三枪背投电视的亮度一般要比同尺寸的液晶平板亮度低。

3、背投电视适合的观看角度范围比较小,这是背投的一大缺点,但是这个缺点带来的好处是光线集中、利用率高,所需要的功率也就可以小一些。

4、液晶本身虽然耗电极少,但是由于液晶不能发光,它必须有背光才行。背光光源的发光效率当然会比CRT投影管高得多,但是液晶由于是靠偏振光被液晶扭曲的原理工作的,液晶显示器内部的多层偏振片和滤色片会吸收掉相当多的光,来自背光光源的光只有一小部分能够最终透过液晶显示器的层层结构透射出来用于显示。另外值得注意的是液晶电视中无论显示的场景亮暗,背光都是在同样亮度发光的,就普通的电视节目内容平均而言电视中的图像平均亮度只是在峰值亮度的一半甚至更低,也就是能够穿过液晶显示器的层层结构透射出来用于显示的液晶的背光中平均也至少有一半又是由于显示内容的原因被液晶挡住浪费掉的没有用的光。液晶显示的背光必须始终都保持在图像最高亮度区域所需的亮度来发光,效率也因此比较低。而在CRT投影管中,扫描到图像亮度高的地方电子束流就大耗电就大,而扫描到图像亮度低的地方则电子束流就小耗电也就小,平均而言投影管的耗电量只有亮度最高的区域的一半,这方面效率比较高。

在以上多重因素下,CRT三枪背投的耗电量反而比很多同尺寸普通平板液晶的要小。

正是由于三枪背投的发光效率高,比较省电,和普通尺寸的CRT彩电的功率差不多,所以它的电源、扫描等大功率电路的结构及器件的选取都和普通CRT彩电差不多。我们在下面具体分析电路的时候可以很明显地看到。



接下来这个问题是很少有人介绍和讨论的,但是我认为这个问题很重要,所以单独用一段来说明:从前面的照片可以看到,三枪背投的投影管是安装固定在钢板上的,钢板一方面起到刚性固定的作用,防止镜头位置自行变化而影响成像质量,同时钢板还能屏蔽高压加速的电子束轰击在投影管屏幕上产生的X射线辐射。所有的显像管都会产生强度不等的X射线辐射(注意这和手机微波炉等的电磁辐射完全是两码事,X射线属于破坏性大的电离辐射而不是破坏性不明显的电磁辐射),这是由于显像管中电子被高压电场加速到很高的速度然后撞击在屏幕上突然停止,由于电子是带电粒子(废话。。。),这种巨大的负加速度(即减速)会强烈扰动其周围的电磁场从而激发出电磁波,很高能量的电子激发出的电磁波的频率波长会在X射线的范围内,而产生危害。医院里透视、拍片和CT等机器里所用的X光管就是通过类似的方式产生高强度X射线的,即用很高的电压把电子加速到很高的速度,然后撞击在一个金属钨做的靶子上迅速停止而产生大量X射线。电子的速度越高,数量越多,停止得越快,产生的X射线就越多。电视显像管中的高压和电子束流强度都比X射线管中低得多,而且电子是撞击在比较“软”的荧光粉上,所以产生的X射线是非常少的,经过合理设计在正确的使用中不会对人体产生危害。

三枪背投电视的投影管由于比普通显像管的高压更高、亮度更大、电子束流更强,所以X射线辐射也会更大,因此需要更多的保护和重视,所以背投电视里面都有钢板屏蔽保护,维修说明书手册上也都有明确的X射线提示,不得擅自改装和取消钢板,不得擅自提高投影管的阳极电压。背投电视的电路里也有阳极电压过压自动停机保护和显像管阴极束流过流自动停机保护,以防止过量X射线的意外风险。

下图就是日立原厂维修手册里关于其背投电视X射线屏蔽结构的说明,投影管周围共有ABCD四组钢板来阻挡屏蔽X射线,而投影管屏幕的正面由于要透过光线,所以不能使用不透明的钢板屏蔽,因而日立通过在投影镜头中使用含铅玻璃来起到阻挡屏蔽X射线的作用。通过这些多重屏蔽措施可以使背投电视的实际X射线辐射甚至远小于普通CRT彩电。普通CRT彩电由于显像管直接暴露在外面,而且有体积限制不能加装屏蔽钢板,所以其对环境的X射线辐射反而实际上比背投的更大。









下面仔细看看投影管各个角度的照片,和绝大多数三枪背投一样,我们这个日立背头用的也是7寸的投影管:































下面是投影管的尾板,和普通显像管的差不多,只不过每个尾板只有一路视放电路,因为它只需要驱动一种颜色的信号:




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好了,投影部分我们看得差不多了,下面来看看背投电视的主电路部分。前面说过背投的电路其实和普通彩电的基本是一样的,只不过多了些花哨的辅助功能。电路流程和结构和普通彩电一样,都是电视信号从高频头出来到中放、滤波、伴音解调、亮色分离和彩色解码的超级单片IC,然后伴音送音频放大,视频行场扫描信号送行场输出电路,彩色解码的色差和亮度信号送显像管尾板经视放管驱动显像管阴极。







我们先来看看信号处理部分的电路。








这个日立背投的信号处理部分有很多块电路板组成,最外面这个是信号切换板,上面有各种输入输出插座和信号切换电路,用来选择视频信号来源。主信号切换IC用的是索尼的CXA1545::










信号切换板背面:







拆掉信号切换板,就露出了这个日立背投的信号处理部分的电路板,主信号板上插了很多附加功能板和模块,从左到右依次是环绕声处理板、高频头、主音频功放IC的散热器、多行梳状滤波器、画中画数字处理器和VM扫描速度调制板。




我们具体来看看主信号处理电路的各部分。首先,这是高频头:




电视信号主信号处理超级单片芯片:







主信号处理板上的大屏蔽盒,里面是主控CPU等部分,这部分电路加屏蔽罩比较少见:





正对的这个垂直的附加板是VM电子束扫描速度调制板,用来提高强化图像的细节对比度从而提高细节清晰度的,高档CRT大屏幕彩电上一般也都有这个电路。扫描速度调制板后面的金属盒是画中画数字处理板:






左边这个垂直附加板是多行3D梳状滤波器板,用来提高亮色分离效率降低亮度信号高频部分的损失从而改善图像清晰度的。它右边的金属盒就是前面提到的画中画数字处理模块:












最左边这个大的垂直附加板是环绕声音频处理和输出板,板上集中了所有的环绕声音频处理电路,包括杜比环绕声分离、各种音效处理、音频调节等等电路,环绕声的功放也在这块电路板上。这块板左侧的两组红黑喇叭接头就是环绕功放输出的后方音箱接口,接一对后声场卫星音箱的:















音频处理芯片。NEC日电的uPC1852是MTS解码芯片,三洋的LA2785是杜比Pro Logic环绕声解码芯片,LV1010则是配合LA2785工作的杜比解码芯片。








这是其中环绕声道的三通道功放IC,东芝的TA8218(左右主声道的功放IC是在主信号处理板上,不在这个环绕声音频处理板上):



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背投电视通常会把小信号处理部分和电源扫描等高压大功率部分的电路分开放在不同的电路板上,以提高可靠性和维护性。我们刚才已经看了小信号处理部分,这半边则是这个日立背投的设计高压和大功率的电源和扫描部分的电路板:






高压大功率板的背面:







小信号板和高压大功率板之间通过一种特殊的排线搭桥连接,两块板之间一共有五个这种排线搭桥,每个搭桥的线数都不同:








下面具体来看高压大功率板的各个部分。

下图这是电源的输入部分,很简单,主要是保险丝、滤波什么的,主滤波电容是用了两只“你吃糠”的820uF电解电容并联,对于平均功率只有150W最大峰值功率也只有200多W的电源来说是有点余量太大了。下图中间偏右一点那个是待机电源的工频小变压器,有点锈了。。。现在待机电源几乎都用开关电源了,不过我还是喜欢工频变压器式的线性电源,可靠性极高,几乎永远也不会坏。右边蓝色的是控制主电源的继电器,受主控单片机的控制。三枪背投彩电由于每个基色都是单独的显像管,没有混色的色纯度问题,所以它也就没有普通CRT彩电里都有的消磁电阻和消磁线圈,在这个电源板上就没有消磁电阻:


.
















背投电视的电源和普通电视基本一样,都是自激或它激式的并联型开关电源。但是背投电视的功率比较大,而且需要的电压种类也比较多,所以在输出上要比普通电视的电源稍微复杂一点,增加了多组电压输出并增加了一些保护电路。下面是摘抄自维修手册的这个日立背投电源的结构框图,输出的电源电压种类很多,保护电路也很多,还是有点复杂的:







日系的电视无论是背投还是普通CRT都喜欢用把脉冲控制和大功率高压开关管集成在一起的厚膜混合集成电路块,体积小、电路简化,但是有些少见的型号损坏后配件比较难买。这个日立背投在主开关电源上也使用了日系电视喜欢用的厚膜电路。下面图中散热片上左侧就是它的厚膜模块STR-M6511,日本三肯公司的产品,这是个比较常见的厚膜电源模块,普通大屏幕CRT彩电上也常用,很容易买到而且价格也不贵。厚膜电源模块右边是电源整流桥:











STR-M6511是一个用厚膜工艺生产的内部集成了PWM脉宽调制脉冲发生器、电压基准源、误差放大、稳压、驱动以及高压大功率开关管的混合集成电路,它也常用于普通大屏幕CRT彩电的电源。这是STR-M6511的功能框图:








这是主电源的开关变压器和其他部件,变压器是日本TDK(东京电气化学)制造的:


















三枪背投彩电的场输出电路与普通CRT彩电的是一样的,只不过场输出同时接了三个场偏转线圈来分别对三只显像管进行场扫描罢了,所以从这方面说输出功率的要求会大一些,但是同时因为背投显像管的尺寸比普通彩电小得多,一般只有7寸,由于空间很充裕所以偏转角度也小,这两个因素加起来在一定程度上互相抵消,所以实际上背投的场输出功率并不比普通彩电的大,和普通彩电基本没什么区别。三只场偏转线圈的接法一般是串联的,这样可以减小场输出的输出电流,提高场输出电路的效率。如果三只场偏转线圈并联驱动的话,场输出电路的电流就会是单只或者串联的三倍。

下图中散热器上就是这个日立背投的场输出IC,使用三洋的LA7838,功率不大散热片也不大,电路也很简单,和普通彩电的没什么区别:










三枪背投彩电的行输出电路与普通CRT彩电的也基本是一样的,但是同时驱动三只显像管所需要的偏转功率及高压包的输出功率比较大,所以通常所用的行管要大一些。和场输出类似,三枪背投彩电的行输出电路也是用同一个行输出管同时接三个行偏转线圈来分别对三只显像管进行行扫描,并不需要三路分开的独立的行输出电路。由于行扫描的电压和频率很高,所以背投彩电的行输出的三组行偏转线圈通常都是用并联接法而不是串联接法。


同样地,三枪背投彩电的高压包(行输出变压器)也是三个显像管共用一个,而不是每个显像管用一个,以简化结构降低成本。这样一个高压包需要同时为三个显像管服务,所以其结构也就比较特殊,和普通彩电的不太一样。首先背投彩电的高压包体积比较大以便能够适应更大的功率和更高的电压(高压都在3万伏以上),其次它有三个高压输出线以便接到三个显像管的高压帽。不过这三个高压输出线在高压包内部其实是接在一起并联的,所以高压包内部的高压绕组的结构其实和普通彩电的并没什么区别。

也有某些背投为了简化高压包的结构,高压包上也和传统电视的高压包一样只有一个高压输出线,然后再外接一个单独的高压分配模块分别给三只显像管提供高压。

这是这个日立背投的高压包,它是典型的并联输出三路高压的背投高压包,那三条并排的较粗的高压线就是分别接到三只显像管的高压帽的:












另外,普通彩电的高压包内部都集成了聚焦(FOCUS)和加速极(SCREEN)的分压电位器以及相应的输出端,背投彩电如果这么做的话就需要在高压包里同时安装三组聚焦电位器、三个聚焦电压输出线、三组加速极分压电位器和三条加速极高压输出线,原因是聚焦电压和加速极电压对于每个显像管都必须是独立可调的不能共用。这样显然会使高压包结构太过于复杂,体积太过于庞大,成本增加,可靠性下降,所以背投的高压包通常只是提供一个副高压输出线,然后再用一个单独的聚焦加速模块来提供两类三组分压功能,输出给三个显像管。上图中高压包上左边较细的有白色套环的那条线就是给聚焦和加速极模块供电的共用高压线。

从共用高压线出来的高压接到一个独立的分压模块来给三只显像管分别提供可调的聚焦和加速极电压。这就是分压模块,为了在调节时能够看到图像效果,它是安装在电视机的前面,从后面看就是里面:













我们到电视机的前面看看这个分压模块,是日本村田制作所(Murata)生产的,可以看到它有6个电位器和6条输出线,分别给三只显像管的聚焦和加速极服务。它安装在电视机的前面,所以调整的时候可以很容易看到屏幕上的效果,设计很人性化,使用方便:














标清背投彩电的高压包的接法通常是和普通彩电是一样的,就是直接接到行输出管上,利用行扫描的逆程脉冲直接产生高压,电路结构比较简单成本比较低。我们这个日立标清背投就是这样的传统设计,下图中右边冲压出3442071字样的小散热器上就是它的行管——日立自产的2SC4589,它同时负责驱动行偏转线圈和驱动高压包,和普通CRT彩电一样:









有些比较新的高清背投彩电为了避免不同的分辨率下不同的行扫描频率带来的影响提高系统稳定性和可靠性,不采用传统电视中利用行扫描逆程脉冲产生高压这种简单直接的方式,而是用更复杂的专门的PWM脉宽调制脉冲产生电路驱动一个单独的高压发生MOSFET开关管来驱动高压包,这样高压包就和行输出电路分离而成为一个独立的电路单元,互不影响了。采用这种设计的高压包虽然外观和结构与传统的高压包都是一样的,但是它严格说起来就不能再被叫做行输出变压器,而应该叫做高压发生器或高压变压器了,因为它已经和“行输出”完全没有关系。下面这就是一个日立高清背投的高压产生电路,采用了由三菱的IC组成的独立的PWM脉冲控制电路和MOSFET场效应管作输出驱动高压包产生高压,而不是用传统的行管产生高压:




而有些背投的高压设计介于上面的独立PWM设计和传统设计之间,比如有些索尼的高清背投使用两个同样型号的行输出管,两套完全一样的行驱动电路,都是用同样的行同步信号驱动,其中一套行驱动行输出电路是用于传统的行偏转线圈,而另一套完全相同的行驱动行输出电路则专门用于驱动高压包产生阳极高压。这种设计的电路也使高压和行偏转分离,减少相互间的牵制和影响,但是由于使用固定的行同步脉冲来驱动,高压的稳定性不如上图中采用专门的PWM脉冲控制电路驱动的好。

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到目前为止前面看到的电路都是普通CRT彩电中已有的,基本结构都差不多,个别部件的外形和结构为了适应背投三只独立的显像管的情况而与普通彩电有所区别,但是功能上都是同样的。三枪背投彩电上还有一部分电路是非常特殊的,是只有在三枪投影上才能够看到的,普通彩电上是没有的,这就是自动动态会聚电路(其实复杂一些的CRT彩电和电脑显示器里也有动态会聚电路,但是它们和三枪背投里的结构和用途是不同的)。

由于三枪背投电视的彩色图像是由三个独立的基色显像管产生的,通过光学系统把它们叠加在一起形成最终的彩色图像,这些显像管的安装误差、机械振动和时间老化、运输移动以及环境温度湿度变化等造成的变形等引起的相对位置变动、还有地磁场的变化就会影响三个基色图像的重合叠加,从而使这些基色图像错开不能对齐而产生类似印刷品中彩色套印不齐而导致的彩色镶边现象,如果用光学系统来调整的话不仅非常复杂麻烦而且未经训练的用户自己根本无法完成。

同时由于三个分开的显像管不同轴,它们的投影角度不同,投射出的图像会产生各自不同的几何变形,这些不对称的几何变形如果采用光学系统来校正的话将会非常复杂而且体积庞大价格昂贵。

为了解决这些问题,就在三枪投影电视中加了一个特殊的会聚电路,这个电路的最终执行部件是套在每个投影管管颈上的两个线圈,其中一个线圈上通入电流产生的磁场就使投影管内的电子束水平方向移动,而另一个线圈通电则会使电子束在垂直方向移动。有了这两个线圈,我们只要在合适的时间(也就是电子束扫描到合适的位置)给线圈一个适当大小和方向的电流,电子束就会按照我们的要求任意移动到我们希望它需要去的位置,从而随心所欲地对显示进行各种补偿和控制。这样以来复杂昂贵的光学补偿就可以用简单廉价的电子补偿来代替,不仅结构简单成本低而且可以实现自动化,使没有经过任何专业训练的普通用户也能轻易掌握,进行自行调整,保证背投电视长期都能处于优化状态。

那么,在合适的时间给线圈一个适当的电流,在信号上这实际上就是要产生一个可以随意根据要求控制的电流波形,在数学上就是一个以时间为自变量的可以随意控制的一维函数。这个说起来容易,做起来并不那么简单。最开始的时候这是用模拟电路实现的,也就是用一堆电阻电容晶体管加几十个电位器组成的电路,通过调节每一个电位器来调节波形的一部分得到所需的“适当”的波形。这样的模拟系统不仅十分复杂,不稳定、易变化、可靠性很低、成本很高,而且只有几十个点可调,精度也比较低,非专业人员也根本不可能掌握。后来技术进步了,这个电路就用数字电路取代了,把每一个点的数据储存在电可擦写的非易失性的EEPROM存储器中,然后按顺序把不同时刻的数据读出来用DA转换器转换成模拟电压量,就能形成所需要的任何控制波形了,最后用功率放大器把这个波形放大送到会聚线圈中就可以随心所欲地控制电子束来实现我们所需要的自动会聚和其他校正功能了。存储器的容量很大,可以储存成千上万组数据获得很高的精度,而且数字的数据永远也不会漂移改变,可靠性非常高,成本却很低。

而存储器中的数据可以在工厂的生产线上用专用的会聚校正设备自动调整之后储存起来,也可以在单片机智能系统的控制下在使用过程中由售后服务人员或者用户本身通过遥控器进行简单地调整然后储存起来,甚至可以在背投电视中加入自动反馈调整电路让它自动完成所需的调整然后把数据储存起来,用户所需要做的简化成只要按一个按钮即可轻松完成所有调整过程!

由于动态会聚的控制和算法相当复杂,涉及很多技术诀窍和经验。厂家为了技术保密,三枪背投电视中的会聚控制部分经常是做成一个单独的模块安装在机箱中,只提供信号的输入输出和与电视主控芯片通讯的接口,不提供具体资料和固件源代码。

前些年三枪背投还红火的时候,国内厂家引进了技术和生产线,但是这种会聚控制模块都是依赖从国外厂商进口成品,不能自行设计和改进。国内也组织了技术力量攻关研究,但是还没等研究出成熟的产品,背投电视就已经淘汰停产了。。。

下面这几张图就是我们拆的这个日立背投的数字会聚控制模块,这个背投电视是把会聚控制模块单独安装在机箱上的,不过大部分背投采用的是直接把会聚模块的屏蔽盒或者电路板插在主电路板上的形式。这个数字会聚控制模块其实是很简单的一个小盒子,它有三个主要的接口,一个是和电视的主控CPU通讯的,一个是输出控制信号的,也就是前面提到的适当的波形,还有一个是接传感器的——干什么的传感器?我们下面再慢慢看。

数字会聚控制模块从机壳后面看:



数字会聚控制模块从前面看:



从前面看数字会聚控制模块在机箱中的位置关系:






数字会聚控制的都可以通过服务专用或者普通用户用的遥控器来进行会聚调整。由于运输过程的振动、材料的老化、温湿度的变化以及地磁场和环境磁场等都会对会聚产生影响,所以三枪背投电视出厂以后在使用过程中的调整仍然是必要的,所以基本上所有的数字会聚控制的三枪背投都可以通过用户遥控器自行调整。调整的方式很简单,通过按电视机上的会聚按钮或者是遥控器上的菜单进入会聚调整状态以后,电视上会显示出一些十字形的图案,十字的多少取决于数字会聚控制系统的控制点数,控制点越多,会聚越精确,当然调起来也就越费时间。根据具体的设计,调整点从几个到上百个的都有。

具体的会聚手动调整方法就象下图所示的那样,调整的时候就是把光标移动到一个调整点,然后看着屏幕,看这个点的十字图案是不是纯白的,如果不是纯白,有彩色镶边,就要用调节移动按钮把镶边的红色或者蓝色十字向绿色十字移动,直到它们完全重合,呈纯白色,没有彩色镶边为止。然后到下一个调整点,重复这个过程,直到所有的调整点都调好,把数据存起来就行了。







显然,这种手动调整的办法虽然操作并不难,但是是个很费时的工作,对用户并不友好。于是就有人发明了自动会聚调整,这种自动会聚调整系统各个厂商会有自己的叫法,比如日立的叫做Magic Focus,索尼叫做Flash Focus,等等。但是它们的原理都是一样的,说白了也非常简单。下面我们就来分析一下。

还记得前面的投影屏幕照片吧,下面再重新贴一下。




注意看,在投影屏幕四周的机壳框架上有些电线,那些电线是干什么的呢?它们就是用来连接自动会聚调整传感器的。我们把它连接的传感器拍几个近距的特写照片看看:













这些传感器的信号送到这块处理板上进行放大后再送到前面看到的会聚控制模块中去,实现自动会聚调整。这个照片就是该机的会聚传感器前置信号处理板,看起来非常简单啊:







这个信号处理板的电路其实确实非常简单,就是一个单级三极管放大电路,看看下面就是这个信号处理板的电路图,怎么样,比收音机还简单吧!有的背投电视用了多片运放IC来做传感器信号放大,也是一样的。实际上这个信号放大电路只需要给会聚控制模块提供有没有光的二值简单信号,并不需要提供精确电压或者光的强度或则光颜色信号,所以用很简单的放大电路就行了。





看完传感器和信号处理板的照片了,我估计大家其实也还是看不明白到底是什么原理。。。  哦,俗话说一个图顶一百句话,但是有时候不行喔,还是要详细解释才能明白的。这些貌似很神秘的能完成很复杂的会聚自动调整的传感器其实非常简单,它就是一个光敏管,一个普通的光敏管,甚至连CCD或者CMOS芯片也不是,也没有识别不同颜色用的滤光片什么的,它就是一个简单得不能再简单的光敏管,外面加个塑料外壳。那么,简单的几个光敏管怎么能实现会聚自动调整这么高级的连有高级智慧的人做起来都很费事的工作的呢?

呵呵,我找了很多地方,但是这些具体工作细节的资料几乎没有。不过我们可以自己分析,我给大家展示一个我们这个日立背投自动会聚调整时的屏幕图像再稍微一解释大家就明白了:







自动会聚调整时机器会自动显示类似上面这个照片的特殊图案,就是在屏幕的四周均匀分布几个色块,每次只显示一种基色的图案。显示出这个特殊图案以后,机器内部的程序就会象前面手动调整会聚时一样自动地上下左右移动每一个色块,同时监视屏幕四周的光敏管的信号,当一个光敏管感受到光然后又突然消失的时候或者本来没有光又突然出现的时候,那就表明色块的边缘正好落在这个光敏管上。机器程序只需要把所有的色块都调整到这个状态,那么这个颜色的光栅的四边就是严格和传感器对齐的,传感器的位置都是事先设计固定好的,所以到这个状态光栅的大小和位置就都到理想状态了。同样再调整其他两个基色,让它们也达到同样的状态,那么三基色就必然在屏幕的边框传感器位置上都精确重合会聚了,此时机器的程序再自动插值把屏幕中间会聚所需的数据计算出来存起来,自动会聚就完成了!怎么样,用简单得不可思议的元件就能实现自动会聚调整的复杂任务了吧。这个方法真是很奇妙的设计,元件和过程都非常简单,成本非常低,而且还不用在屏幕上可见的部分安装任何会影响正常观看的东西!各个背投厂商的自动会聚调整所用的传感器数量和排列有所不同,但是都是这个相同的原理。日立的背投自动会聚用的都是8个传感器,在各厂商中属于比较多的,调节相对比较精确。

当然,我们看到,自动会聚调整是靠屏幕四周的传感器,因此它只能自动调整周边的会聚,而不能调整屏幕中间的会聚,屏幕中间是靠插值计算的。屏幕中间为什么不能也放上传感器呢?呵呵,屏幕中间可见的显示部分如果放上传感器就挡住正常播放节目时的图像了。所以,自动会聚调整是不如手动调整精确的,这就是为什么所有的三枪背投都保留有手动会聚调整功能的原因。不过,实践证明,一般情况下自动会聚调整的结果已经足够好了,只要不是太挑剔的用户,只要用自动会聚调整一下就可以达到比较理想的收视效果,不需要进一步用手动调整。



前面详细讨论了背投电视会聚调整的过程和会聚控制模块。那么无论手动也好自动也好,数字会聚控制模块最后还是要通过执行机构来达到对电子束的控制,实现会聚的。会聚的执行机构就是会聚线圈,每个投影管上都有两个这样的会聚线圈,分别用来控制水平和垂直的会聚。而这些线圈是需要相当大的电流来驱动的,这个大电流的驱动电路显然不能塞进会聚控制模块里,所以三枪背投电视里都有专门的会聚驱动输出电路,而这部分电路是三枪背投电视中最容易出故障的电路。下面我们就来仔细看看这个特殊的电路。

会聚驱动输出电路的作用其实很简单,说白了,它就是一个放大器,它唯一的任务就是把会聚控制模块输出的特殊的有“适当”波形的电流放大,然后送到会聚线圈中实现会聚控制的目的。这个放大器可以说是非常简单,只用几个三极管就能做。但是实际上这个放大器做起来并不那么容易,全球的三枪背投的会聚驱动电路都被日本三洋这一家公司所垄断,什么原因使它这么牛呢?

会聚线圈的最高工作频率大约要在行扫描频率范围,远高于场输出电路,而且是工作在线性放大状态下,所以会聚输出电路的要求实际上是很高的,需要用高电压大电流的高速大功率低失真的线性放大电路,技术要求高于场输出电路。随便打开一个CRT背投电视就会发现所有电路里面用的散热片最大的那个并不是电源管,也不是行输出管,也不是场输出集成块或者音频功放块等等这些在普通电视里常见的功率大户,而是会聚输出电路。这个高电压高电流和高热量也就使会聚电路成为背投电视里最容易损坏的电路,损坏率高于普通电视中公认的电源和行输出这两个最大的故障点。

下图中右侧这个和电路板一样长的巨大的散热器就是会聚驱动输出电路的专用散热器,和大功率音响功放里的散热器是同量级的,够大够惊人吧。安装在散热器上的就是会聚输出模块,它的外围电路上有很多硕大的大功率电阻,可以想象它工作起来的电流。








一个背投电视需要红绿蓝三基色的三只显像管,每个都有垂直和水平两路会聚电路,所以一共是6路会聚电路。这6路会聚电路如果用分立元件来做的话将要使用大量的元件,体积成本都很高,根本不现实——这相当于把一个6声道的大功率功放装到电视主板上。而用集成电路的话,一般的半导体工艺又不容易把会聚驱动输出所需要的前级小信号电路和后级大功率功放管集成在一起,所以擅长用厚膜工艺把分立元件和集成电路集成组装微型电路板上做成厚膜模块组件的日本三洋公司就大有用武之地了。三洋很早就抓住机会,发现会聚输出电路的要求和音响功放电路的要求很相似,都是要在正负几十伏的双电源下工作,要非常好的线性和低失真度,而且需要每路几十瓦的峰值输出功率。而三洋早在七八十年代就致力于厚膜音响混合集成电路功放模块的研究生产,推出过很多在音响发烧友中很有口碑的经典厚膜功放块,积累了大量的经验,于是就非常自然地顺势把功放厚膜电路稍作调整不失时机地生产出专用于背投会聚输出的厚膜模块,迅速占领市场,成为几乎所有三枪背投电视都不可缺少的器件,垄断了全球市场,无论是索尼、日立、松下还是三星、飞利浦的三枪背投里装的都是三洋的厚膜会聚输出集成模块。

三洋公司的厚膜会聚模块都是多通道的,有两通道和三通道。其中两通道的推出和使用最早,可以直接从双声道音响功放厚膜电路修改设计得来。两通道模块的主要使用方式是把每个基色显像管的水平和垂直会聚驱动放到一片模块中,这种方式的好处是红绿蓝三色显像管的驱动是分开在不同厚膜模块里面的,所以当会聚出现问题时可以很容易地通过颜色判断是哪一个模块的问题,从而迅速判断故障。比较新的投影电视中则有很多是使用三通道的厚膜会聚模块,提高了集成度,降低了体积和成本。使用三通道会聚模块时一般是把三个显像管的垂直会聚都放到一片厚膜块里,而把所有的水平会聚放到另一块里。

常用的会聚输出模块有:2通道STK4274、STK391,3通道STK392、STK394等等,都是三洋公司的产品。它们之间不能互换,但是如果型号相同只是后缀不同的话,大功率的可以代换小功率的,比如STK392-150可以代换STK392-110。

我们把散热器的压板拆掉,就可以看到这个日立51寸背投的会聚输出模块是STK4274,双通道的,所以它肯定是每种基色的垂直水平两路会聚输出公用一个厚膜模块:









根据三洋的IC数据手册,STK4274厚膜模块的内部电路是这样的,是个很典型的双通道OCL推挽功放电路,和音响里用的功放厚膜模块的电路没什么区别:




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只看该作者 7楼 发表于: 2012-02-17
好了,到此为止我们基本已经观看和分析了三枪背投的各部分结构,对三枪背投的工作原理大体上有了个了解。有了理论准备,下面就该实践维修了。因为三枪背投的电路和普通CRT彩电基本是一样的,所以维修的思路和方法也是一样的,特别是电源、信号处理、行扫描和场扫描部分,三枪背投和普通CRT彩电几乎一样,检修起来也是一样,貌似庞然大物,其实并不难。只有会聚电路部分是三枪背投所特有的,不过这部分的故障通常特征非常明显,很容易判断,维修也不难,因为几乎所有的会聚电路故障都是会聚驱动输出的故障,会聚控制模块、光敏传感器和光敏信号放大器几乎不会坏。

我们正好有个实际例子看看。这个帖子刚开始的时候就提到,我们拆解分析的这个日立背投是有故障的,什么故障呢?看看就知道了:











呵呵,这就是典型的会聚电路故障:图像颜色错位重影,好像看3D电视一样,而且自动和手动会聚调整都无效,这就肯定是会聚电路出了问题。

会聚电路故障是三枪背投最常见的故障,但是也是最容易修的故障,因为会聚电路的其它部分都是非常小的信号而且没有容易变质失效的元件,只有会聚驱动输出电路是易损的高压大电流大功率电路,只要会聚失效几乎肯定就是会聚输出厚膜模块烧毁了击穿了或者断路了。要判断确认会聚驱动输出模块损坏也很简单,它本质上就是一个功放,所以和在修理音响功放中一样,双电源的OCL功放电路中点电压应该是0,也就是功放的输出端静态电压应该是0,不应该有直流分量,所以只需要用指针式万用表的直流电压档测量会聚输出厚膜模块各路输出脚的静态电压,如果有任何一个不是0V,这个厚膜模块就坏了,简单吧!

我们这个日立背投用的是双路的会聚厚膜输出模块,每个基色是分开的单独在一个厚膜块里的,所以判断这个背投的会聚模块更简单,电压都不用量。呵呵,因为三枪背投的三个基色的显像管是分开的,而且是每种基色单独用镜头投影的(废话。。。),所以我们只需要在某个基色显像管的投影镜头上放一张纸挡住它的光从而就可以切断这个基色的图像输出,用这种方法拿两张纸轮流往镜头上放就可分别得到红绿蓝三基色的单独图像,看看哪一个基色的图像是严重变形的就能判断出它的会聚输出模块坏了。Ok,下面就是用两张旧报纸遮挡镜头得到的三个基色图像:











显然,绿色的图像是正常的,红和蓝都是坏的。所以红蓝两对应的会聚输出厚膜模块坏了,我们他们换掉就能修好了!绿色的是好的,不用动。注意换厚膜模块的时候一定要在它的散热片上涂上导热硅脂,加强散热,和安装电脑CPU时一样。否则散热不好新换上的模块很快就会过热烧毁。

动手!这就是用热风枪拆下来的坏的STK4274厚膜模块。








这是刚买的新的STK4274:






和旧的在一起对比,上面是旧的,下面是新的。它们基本一样,但是新的上面没有序列号,虽然卖家说保证是三洋原装。








会聚输出模块和厚膜音响功放模块很相似,它们损坏时的情况也相似。和检修功放时常遇到的情况一样,当会聚厚膜模块损坏时它外围电路中的大功率电阻也常常会烧毁,所以修理时除了要更换损坏的会聚模块之外还需要检查它的外围大功率电阻,损坏的也要更换。这些大功率电阻一般都是几欧姆0.5瓦~2瓦的碳膜电阻,损坏时都会由于高温度烧毁,所以烧毁的电阻表面会烧变色,只要看看电阻有没有变色就行了,变色的就换掉,没有变色的话基本肯定是好的。

仔细检查了一下,没有发现变色烧毁的电阻,用万用表测量也正常。换好新的厚膜模块,复原装机。这是换了新的STK4274之后的电路板:




试机,修好了,就这么简单,维修从拆机到修好只花了半小时:







换过会聚输出模块后由于产品的个体差异,会聚情况比故障前会略有改变,所以修好后可以按下自动会聚按钮(日立的是MagicFocus)让它重新调整一下会聚,效果就很完美了。


最后,作为拆机贴,一定要拆得彻底,那我们就以元件级拆解来结束这个帖子,看看STK4274厚膜会聚驱动输出混合集成电路模块的内部靓照,内部结构精美,美得象艺术品吧!要看这个厚膜模块的拆解详情,请看我另外发的厚膜模块拆解贴http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=366986











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只看该作者 8楼 发表于: 2012-02-17
终于发完了。花了一晚上加半上午的时间,累死我了。。。

要看STK4274厚膜模块拆解的,请到:
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=366986
谢谢!



batx坛友拆修索尼CRT三枪背投电视『维修过程+电路分析』
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1504537
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只看该作者 9楼 发表于: 2012-02-17
这里是3楼
hongo老哥你也太能占了......算了.等直播吧.

p.s
总算今天一睹三枪背投的容貌啊.哈哈.不算LZ的占楼..我这里算地板呐...........
真是详细的文字说明..就是太费眼睛了..字体弄的有点小了
[ 此帖被apibits在2012-02-24 09:47重新编辑 ]
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