Nachbau eines Hybrid-ICs

Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
04.01.2008
Version 1.0
Nachbau eines 42SD3 Hybrid-ICs
Betrifft:
Hersteller:
42SD3 YSUS-Board evtl. auch ZSUS
LG
Part-No.:
6870QYE003D
6871QYH018A
6871QYH018B
6871QYH018C
(original, mein Board)
vielleicht auch verwendbar für:
6871QYH015A
(42SD2)
6871QYH022B
(42SD4)
mir bekannte Plasmafernseher, in denen diese Boards vorkommen:
(diese Liste entstand durch Recherchen im Internet – kann evtl. auch fehlerhaft sein)
Medion MD6060
(meiner)
Medion MD5916
NEC PX42VP1G
LG MZ-42PZ24
GTW-P42M102
GTW-P42M105
Digital Device DPD-4210
folgende Plasmas verwenden ähnliche Y(Z)SUS-Boards
Verschiedene Varianten von LG M*-42PZ1*
LG PDP42V6
Nur für Leute, die mit einem Lötkolben umgehen können (auch SMD-Teile) und wissen, was sie
tun.
Es handelt sich hier um Teile, die an lebensgefährlichen Spannungen angeschlossen sind. Auch nachdem
der Netzgerätestecker gezogen wurde, können wegen der Kondensatoren noch hohe Spannungen
anliegen. Also bitte ich sehr um Vorsicht.
Forum Link:
http://stsboard.de/ftopic30225.html
Bezieht sich u.a. auf folgende Forenbeiträge:
http://stsboard.de/ftopic25951.html
http://stsboard.de/ftopic14132.html
http://stsboard.de/ftopic17073.html
http://stsboard.de/ftopic26397.html
http://stsboard.de/ftopic23665.html
Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
04.01.2008
Version 1.0
Hallo Leute,
ich habe erfolgreich ein Hybrid-IC für ein YSUS-Board nachgebaut. Das sind diese Dinger mit den
großen schwarzen Kühlkörpern drauf, von denen jeweils 2 auf dem YSUS-Board und dem ZSUS-Board
sind. Ich kann aber nicht garantieren, dass es auch beim ZSUS-Board funktioniert. Wäre aber ein Versuch
wert.
Fehlerbeschreibung:
Plasma (bei mir ein Medion MD6060) geht kurz nach dem Einschalten wieder in den StandBy-Modus
zurück. Schraubt man das Gerät auf, steckt Technik von LG drin, die auch in vielen anderen Plasmas
verbaut wurde – Stichwort 42SD3. Zieht man von dem Board mit der Bezeichnung 42SD3_YSUS den
breiten Stromversorgungsstecker ab, so bleibt der Fernseher an.
>Achtung: !!Bitte nur an dem Fernseher rum basteln, wenn der Netzstecker gezogen wurde!!<
Natürlich kommt aber kein Bild.
Baut man das Board aus und mist mit einem Durchgangsprüfer die Pins an den Hybrid-ICs durch, wird
man sehr wahrscheinlich ein Kurzschluss feststellen (Muss aber nicht sein, Bei mir war es so). Entweder
zwischen GND und SUS_Out oder VS und SUS_Out. Die Pinbezeichnungen stehen auf dem Board drauf.
Dieser Kurzschluss (betrifft die 180V Versorgungsspannung Vs) führt dazu, dass das Netzteil wieder
abgeschaltet wird und die rote LED auf dem Netzteilboard 5 mal blinkt.
Der Fehler:
Dieser Kurzschluss wird durch ein durchgebranntes MOSFET innerhalb eines oder beider Hybrid-ICs
verursacht. Je nachdem ob nur einer oder beide Hybrid-ICs defekt sind, sollte nach dem Ausbau des/der
entsprechenden defekten IC(s) der Kurzschuss auf der Platine verschwinden. Wenn nicht, dann ist der 2.
Hybrid-IC defekt (wenn man ihn bis dahin noch nicht ausgebaut haben sollte) oder irgendein anderes
Bauteil verursacht einen Kurzschluss. Im 2. Fall wird die nachfolgende Reparaturbeschreibung sehr
wahrscheinlich nicht zu einem Erfolg führen.
Die Reparatur (Eine kleine Geschichte):
Ich habe lange Zeit versucht, ein Ersatz für das defekte Bauteil bzw. Board zu bekommen. Leider ohne
Erfolg. Also habe ich mich rangesetzt und versucht zu verstehen, wie das Board funktioniert und die
Aufgabe des Hybrid-ICs zu ermitteln. Dazu habe ich einerseits das Hybrid-IC gewaltsam geöffnet, wobei
fast nur Schrott raus kam, da die Bauteile darin komplett vergossen wurden. Andererseits durch Studieren
verschiedener Plasmaschaltpläne, bei denen alle Komponenten diskret aufgebaut wurden. Ich kann nicht
behaupten, dass ich die Funktionsweise des YSUS-Boards komplett verstanden habe, aber es reichte aus,
um einen eigenen Schaltplan als Ersatz für das Hybrid-IC zu entwickeln.
Schematic:
JPEG (290KByte)
Eagle (46KByte)
http://user.cs.tu-berlin.de/~msaal/Plasma/HybridIC_for_42SD3_YSUS.sch.JPG
http://user.cs.tu-berlin.de/~msaal/Plasma/HybridIC_for_42SD3_YSUS.sch
Board Layout:
Eagle (29KByte)
http://user.cs.tu-berlin.de/~msaal/Plasma/HybridIC_for_42SD3_YSUS.brd
Diese Beschreibung als PDF:
PDF (ca. 1,8MByte) http://user.cs.tu-berlin.de/~msaal/Plasma/HybridIC_for_42SD3_YSUS.pdf
Bei den Parametern der Bauteile (vor allem der MOSFETs) konnte ich mich nur auf Schaltpläne anderer
Plasma beziehen und nur eine ungefähre Schätzung vornehmen. Der erste Versuch mit einem
nachgebauten Modul ging leider schief, da ich nicht daran gedacht hatte, an bestimmten stellen Dioden
Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
04.01.2008
Version 1.0
mit einer Spannungsfestigkeit von mehr als 200V zu verwenden. So habe ich mir gleich noch das 2.
Hybrid-IC geschossen :(.
Also noch ein 2. Modul gebaut und die entsprechenden Dioden ersetzt. Auch der 2. Versuch ging leider
schief und es waren ein paar der MOSFETs durchgebrannt. Aus irgendeinem Grund waren wohl der
High- und der Low-MOSFET (SUS) gleichzeitig durchgeschaltet und verursachten einen zu hohen
Strom, wodurch diese durchbrannten.
Also habe ich die mir mit einem Oszilloskop die Signalzeiten angesehen, die an das MOSFET-Treiber-IC
(IR2110S) anliegen. Diese schienen aber in Ordnung zu sein. Auch die Timings und Schaltzeiten der
MOSFETs sollten eigentlich ausreichen. Letztendlich vermute ich, dass der 2. Fehlversuch durch einen
Kriechstrom von den 180V (Vs) verursacht wurde.
Jedenfalls habe ich die defekten MOSFETs der Nachbaumodule ersetzt. Da aber die IRFP250 gerade
nicht erhältlich waren, verwendete ich stattdessen die IRFP260N. Vielleicht liegt es auch an dieser
Kombination der MOSFETS, dass es beim 3. Versuch dann doch funktionierte. Oder daran, das ich alles
sehr genau mit Plastik-Spray eingesprüht habe um Kriechströme zu vermeiden.
Um aber nicht gleich beim Einschalten des Fernsehers alles wieder kaputt zu machen, bin ich diesmal
vorsichtiger und Schritt für Schritt vorgegangen. Dafür hatte ich mir unter anderem endlich ein Netzteil
gekauft (das hatte ich schon seit langem vorgehabt, für andere Projekte). Es wurde alles ganz normal
eingebaut und angeschlossen, mit Ausnahme der Vs-Leitung (2 Kabel am 9-poligen Anschlussstecker
vom Power Board). Stattdessen habe ich dort mein Netzteil mit Strombegrenzung angeschlossen.
So testete ich zuerst die Module einzeln bis zu einer Spannung von 30V (Vs) und prüfte, ob an den
verschiedenen Anschlüssen der MOSFETs die erwarteten Signale anliegen. Bis dahin zeigte das Netzteil
einen maximalen Strom von 5mA. Das kam mir zwar etwas wenig vor, aber schließlich waren es ja auch
nur 30V. Zumindest gab es keinen Kurzschluss :).
Nun wurden beide Module eingebaut (ich hatte mir zum Testen extra Stecker angebaut) und die
Spannung langsam auf 60V erhöht. Und man siehe und staune (jedenfalls staunte ich), man konnte schon
ein Bild sehen. Zwar noch recht dunkel und mit eigenartigen Farben, aber eindeutig war da das Logo von
Medion auf der Mattscheibe zu sehen.
Dummerweise geht aber mein Netzteil nur bis 60V. Und gleich auf die 180V (Vs vom Power Board) zu
schalten, war mir aber doch zu gewagt. Immerhin wäre das immer noch ein Sprung von 120V. Also habe
ich in meinen Kramkisten nach Netzteilen gesucht und dann Stück für Stück die Spannungen durch
Reihenschaltung Dieser und dem Netzteil erhöht. Bei 155V sind mir aber die Netzteile ausgegangen.
Aber es lief!!!! und das Bild war nun deutlich heller und hatte schon richtige Farben. Der Stromverbrauch
lag nun bei ca. 430mA (Vs-Leitung) leicht schwankend.
Nun konnte ich es wagen, mein ganzes Netzteilsammelsurium abzuschließen und die vorher getrennten
Kabel vom Power Board wieder anzuschließen.
Sicherheitshalber habe ich auf dem Power Board die Vs-Spannung auf 160V runtergedreht und dann
während des Betriebs auf 180V wieder hochgeschraubt. Da ich einen maximalen Strom von 500mA
erwartete baute ich noch zusätzlich eine träge 500mA Sicherung ein. Diese führte aber dazu, dass ich den
Plasma später noch mal aufschrauben musste und durch einen höheren Wert austauschen musste. Die
Schätzung mit 500mA war schon nicht schlecht, was aber für die Sicherung natürlich hart an der Grenze
war. Das war mir eigentlich klar und auch Absicht, nur das ich vor Euphorie beim wieder
Zusammensetzen, daran natürlich nicht mehr dachte.
Ich möchte hier nochmals darauf hinweisen, dass hier lebensgefährliche Spannungen vorliegen. Und das
das keineswegs von Laien nachgemacht werden sollte!
Also, es funktionierte jedenfalls. Ich ließ ihn ca. 1 Minute an und überprüfte die Wärmeentwicklung. Bis
dahin hatte ich noch keine Kühlkörper an die MOSFETs angeschraubt. Erst bei einer Laufzeit von 10min.
wurde ein Teil der MOSFETs warm (ER). Also setzte ich die original Kühlbleche auf die MOSFETs, die
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Plasma Hybrid-IC 42SD3
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Version 1.0
ich mit extra Schraublöchern versehen habe und natürlich mit Isolationsscheiben zwischen MOSFETs
und Kühlkörper. Die Schraubköpfe wurden Sicherheitshalber wieder mit einer Plastikschicht überzogen.
So ließ ich den Plasma dann 2Std. laufen und baute ihn anschließend zufrieden und überglücklich wieder
komplett zusammen.
Nun steht er in meinem Wohnzimmer und lief schon ca. 30 Std. mit einem super Bild :) (Bis auf das
Problem mit der Sicherung)
Natürlich kann er wieder jederzeit kaputt gehen, aber bis hier hin ist das doch schon ein ziemlicher
Erfolg.
Leider habe ich keine Bilder parat. Dafür müsste ich den Plasma wieder aufschrauben. Ihr könntet also
nur hoffen, dass er mir noch mal kaputt geht – ich hoffe das nicht!
Nachbauhinweise:
Die Leiterplatten hatte ich selber gemacht. Empfehlen würde ich aber einen Leiterplattenhersteller. Dort
kann man sie gleich mit Stopplack überziehen lassen (Kriechstromschutz). Wenn jemand Lust hat, kann
er aus der einseitigen Leiterplatte eine zweiseitige Leiterplatte machen und spart somit die zusätzlichen
Brückenkabel (Top-Layer beim Eagle-Board). Trotz Lötstopplack empfehle ich eine Schutzschicht mit
dem Plastik-Spray.
Die Leiterbahnen zu und von den MOSFETs (wo keine Brückenkabel verwendet wurden) habe ich mit
einer dicken Zinnschicht versehen. Das ist natürlich bei Stopplack nicht möglich. Aber der Strom ist nicht
so hoch wie ich ursprünglich mal dachte. Durchschnittlich 500mA. Schaltströme können natürlich
deutlich höher ausfallen. Am besten man lässt sich die Leiterplatte einfach mit einer 70um Kupferschicht
anfertigen. Das sollte dann eigentlich reichen.
Als Brückenkabel und für die Kontaktierung zum YSUS-Board habe ich isolierte Adern aus einem
Netzkabel verwendet, die mit Sicherheit einen ausreichenden Aderquerschnitt haben. Man muss natürlich
beim Anlöten der Kabel darauf achten, dass später der Kühlkörper noch plan auf den MOSFETs aufliegen
können muss und dass die Lötkontakte nicht zu dicht an die Metalloberfläche des Kühlkörpers ran
kommen.
Die MOSFETs werden auf der nicht beschichteten Seite der Leiterplatte aufmoniert und die Beinchen so
geknickt, dass die Kühlfläche nach oben zeigt. Dort kommt dann mit einem Silicon-Isolator getrennt der
Kühlkörper drauf. In den Kühlkörper habe ich an den entsprechenden Stellen Löcher gebohrt und mit
einem Gewindeschneider (M3) Gewinde geschnitten. So kann man einfach mit M3-Schrauben den
Kühlkörper von unten her festziehen.
Ich hatte ziemliche Schwierigkeiten, die original ICs auszulöten. Wegen der großen Masseflächen wurde
die Hitze, trotz leistungsstarken Lötkolben, einfach abgeleitet. Es empfiehlt sich daher entweder mit
einem Cutter oder besser einer kleinen Säge, die Pins abzusägen und dann einzeln abzulöten. Das ist
wegen der Bauteile in der Umgebung aber auch nicht ganz einfach. Und bitte nicht in die Finger
schneiden. Ich will hier kein Blutvergießen verursachen.
Alle Bauteile sind z.B. bei Segor erhältlich.
Preis pro Modul ca. 20,- bis 30,- Euro.
Marten Saal
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Version 1.0
Ende:
Ich würde mich über Feedback freuen, egal ob positiv oder negativ. Na ja, eigentlich lieber nur positiv ;).
Feedbacks/Bemerkungen können anderen Lesern dabei helfen, einiges besser zu verstehen oder besser
umsetzen zu können. Ihr wisst schon …
Natürlich kann ich nicht dafür garantieren, dass es auch bei euch funktioniert und schon gar nicht für
Schäden haften, die evtl. durch diese Beschreibung oder durch unsachgemäße Handhabung entstehen.
Also dann, viel Erfolg beim Nachbau
Marten Saal
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Plasma Hybrid-IC 42SD3
04.01.2008
Version 1.0
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Plasma Hybrid-IC 42SD3
Bottom Layout – Größe (Rechteck): 89x57mm (Ansicht von unten)
Bottom Layout – Größe (Rechteck): 89x57mm (Ansicht von unten)
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Version 1.0
Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
04.01.2008
Version 1.0
Top Layout – Größe(Rechteck): 89 x 57mm (Ansicht von oben)
Partlist
Exported from HybridIC_for_42SD3_YSUS.brd at 05.01.2008 02:22:30
EAGLE Version 4.16r1 Copyright (c) 1988-2006 CadSoft
Part
Value
Package
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
CON1
CON2
CON3
CON4
CON5
CON6
100nF
100nF
100nF/200V
10uF
100nF
100nF
100nF
10uF
100nF
100nF
100nF
12V
5V
ER_UP
ER_SD
ER_DN
GND
0603
0603
SMD C
SMD C
0603
0603
0603
SMD C
0603
0603
0603
Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
CON7
CON8
CON9
CON10
CON11
CON12
CON13
CON14
CON15
CON16
CON17
CON18
CON19
CON20
CON21
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D9
D10
D11
D12
D13
D14
IC1
IC2
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
GND
12V
5V
SUS_UP
SUS_SD
SUD_DN
GND
GND
GND
GND
SUS_Out
Vs
ER_DN
ERCOM
ERUP
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
>200V, 1A (STTA106U)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
>200V, 1A (STTA106U)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
30V,2A (20BQ030 oder MBRS1100)
>200V, 2A? (STTA106U)
>200V, 2A? (STTA106U)
IR2110S
IR2110S
IRFP250 (200V/30A)
IRFP250 (200V/30A)
IRFP250 (200V/30A)
IRFP250 (200V/30A)
IRFP260N (200V/50A)
IRFP260N (200V/50A)
5,6
5,6
5,6
5,6
100
10k
10
5,6
5,6
10
5,6
5,6
5,6
5,6
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SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SMB
SOIC16
SOIC16
TO247 (Inverse-View)
TO247 (Inverse-View)
TO247 (Inverse-View)
TO247 (Inverse-View)
TO247 (Inverse-View)
TO247 (Inverse-View)
0805
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0805
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Marten Saal
Plasma Hybrid-IC 42SD3
R15
R16
ZD1
5,6
5,6
15V
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0805
MINIMELF