自动化系统液晶显示器故障分析及对策

陈晓雷

（温州电力局，浙江 温州 325028）

1 液晶显示器应用现状

液晶显示器大量应用于自动化系统，缺陷发生率较高，特别是在变电站、集控站监控系统中，液晶显示器硬件损坏故障占总缺陷数量的近40%。新购买的显示器往往使用1～2年就出现损坏，且故障返修后的使用时间一般也不会超过3个月。据统计，各品牌液晶显示器都曾出现故障，且没有某一品牌运行情况特别稳定。目前采用较多的LED背光液晶显示器的使用情况也并不优于普通的液晶显示器。

某局2010年1-6月共发生液晶显示器硬件故障42次，其中有23台送修，其余因年限已到，直接作报废处理。具体统计见表1-3。

表1 按故障类型分类的统计数据

表2 按运行时间分类的统计数据

表3 按应用类别分类的统计数据

2 普通液晶显示器的结构和原理

液晶显示器的构成是液晶板加上驱动板（也称主板）、电源板、高压板、按键控制板等，其组成框图见图1。

图1 液晶显示器组成框图

（1）液晶显示器的电源电路分为开关电源和DC/DC变换器两部分。开关电源是AC/DC变换器，其作用是将220 V交流电转换成12 V直流电源（有些机型转换为14 V、18 V、24 V或28 V），供给DC/DC变换器和高压板电路。DC/DC直流变换器用于将开关电源产生的直流电压（如12 V）转换成5 V、3.3 V、2.5 V等电压，供给驱动板和液晶面板等。目前，液晶显示器的开关电源主要有两种安装形式：一种采用外部电源适配器（Adapter），输入显示器的电压就是电源适配器输出的直流电压。另一种是在显示器内部专设一块开关电源板，即内接方式，显示器输入的是交流220 V电压。

（2）驱动板也称主板，是液晶显示器的核心电路，主要由输入接口电路、A/D转换电路、时钟发生器、主控芯片、微控制器电路和输出接口电路等部分构成。

（3）高压板又称高压条，也可称为逆变电路或逆变器，其作用是将电源输出的低压直流电压转变为液晶板所需的高频600 V以上高压交流电，点亮液晶面板上的背光灯。

（4）液晶面板是液晶显示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器、驱动IC电路、时序控制IC和背光源。

3 缺陷分析

3.1 故障类型分析

从表1可见，液晶显示器容易损坏的部件是：电源、高压板、驱动板。

（1）电源故障最为常见。主要是不输出电压或输出电压带不动负载。一般现象为开机无反应，电源指示灯不亮。可通过更换电源维修，但由于其他部件已老化，一般维修后也只能再用1～2个月。电源的故障一般较简单，易损的都是小元件，如滤波电容、电源开关管、保险管、整流桥等。统计的故障显示器中很多都是电源部分滤波电容因受热而顶部鼓起，这是因为显示器在高温下连续不间断运行，电容中的电解液被烤干，大部分的电容容量明显变小，导致输出电源不稳定。

（2）高压板损坏故障一般表现为电源指示灯有显示但灯管不能点亮或者一亮即灭，可以通过修复高压板或直接更换高压板来恢复。高压板故障一般由供电保险、振荡三极管、二极管等损坏引起，在电源输出电压不稳定的情况下很容易导致三极管、二极管等元件击穿。

（3）驱动板（主板）损坏一般表现为不能开机，或开机不能正常工作。造成该类故障的原因可能是微控制器（MCU）的程序被冲掉，或是MCU本身损坏。MCU的驱动电压通常是5 V，若供电电压突然升高就很可能会烧毁芯片。

（4）液晶屏损坏的情况较少，一般有以下几种：花屏竖彩条，白屏或黑屏，亮线、亮带、暗线、黑线、黑斑。液晶屏损坏一般都是硬伤导致，大部分需要更换整个液晶屏。本次统计中仅出现一次黑斑故障，是因硬物挤压液晶屏引起。

（5）背光灯损坏未发生。一般知名品牌的民用显示器，其说明书所列的技术参数中的背光寿命都为50 000 h（5.7年），远大于显示器中其他电子器件的使用寿命。

从分析中看出，显示器厂家标称的背光灯寿命等主要影响寿命的技术指标并不是引起硬件损坏的主要原因，故障原因主要是显示器内采用的其他电子元器件如电源、高压板内的电容和开关管等的工作寿命。

3.2 运行时间模式分析

从表2及表3可知，220 kV有人值班变电站（集控站）中24 h连续工作的液晶显示器损坏较多，占了使用总量的44%，故障发生次数占总故障次数的85.71%。

由于普通民用液晶显示器是按每天最多连续工作8 h设计的，对电子元器件的选用标准较低，故不适合24 h连续工作。而有人值班变电站（集控站）的操作员站目前都是24 h连续工作，且显示器的画面长时间保持不变。当画面静止时，控制液晶电场的晶体管及液晶排列长时间保持不变，因而加速了各部件的老化。

4 应对措施

从上述分析可知，连续不间断的工作是液晶显示器故障的主要原因。为此提出以下措施∶

（1）亮度的提升会加大显示器发热，加速驱动电路的老化，缩短显示器使用寿命。所以显示器不能太亮，满足正常监屏要求即可，且调整到合适的亮度后就不要轻易改动。

（2）无人值班变电站所有后台机、有人值班变电站（集控站）的主机和工程师站要在控制面板的电源选项中设置节电模式，即当计算机30 min不工作时关闭监视器。若长时间不使用也可关闭显示器电源。设置屏幕保护程序不能减少液晶显示器的功耗，对延长设备寿命不起作用。

（3）有人值班变电站（集控站）的操作员站，运行人员要24 h连续监屏，所以不能设置显示器节能模式。因操作员站一般为双机双屏配置，而目前使用的是民用显示器，建议单独值班运行人员在22∶00后仅保留一台机用于监屏，关闭另一台机的显示器电源，第二天早上再开启。

（4）若条件允许可在有人值班变电站（集控站）的操作员站上配置工业液晶监视器。工业液晶监视器与民用液晶显示器的允许工作时间不同，液晶监视器可以不间断工作。但工业液晶监视器价格较高，需综合进行考虑。

（5）要做好普通液晶显示器的备件储备工作。

[1]王国文.液晶显示器的使用与故障排除[J].家用电器，2001（6）∶46.

[2]徐杰燊.液晶显示器原理与常见故障维修[J].硅谷，2009（6）∶15.

[3]赵红平，雷威，张晓兵，等.液晶显示器新技术[J].真空电子技术，2004（5）∶1-6.