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Falla de audio en televisores LCD LG chasis LB35B

En este artículo describiremos los pasos seguidos para solucionar una falla particular en televisores LCD-LED de la marca coreana LG, modelos 32LN5100, 32LN5110, 32LN5120, 32LN5130 y 32LN5150 que utilizan el chasis LB35B.
Decidimos describir esta falla en particular porque a nuestro juicio es interesante y confusa.

La falla.
El problema comienza a manifestarse después de un tiempo de uso del equipo, cuando ocasionalmente y luego de un largo uso, pierde el sonido del canal que se restablece al operar el control remoto sobre el cambio de canales u otra función relativa al sonido. Es un síntoma aleatorio, pero con el tiempo se hace persistente hasta que finalmente después de encendido 5 minutos pierde completamente el sonido sin volverlo a recuperar.

Análisis del problema.
Al hacer un estudio y exploración general del TV comprobamos que en la tarjeta de la fuente conmutada (figura 1) tomando la lectura de ruido o rizado en la tensión de la etapa de 24V con un osciloscopio, aparecía una componente de corriente alterna sobre la componente de corriente directa de aproximadamente, tres voltios de pico a pico (3Vpp), cosa que hizo sustituyéramos los condensadores de filtro C203 de 470uF a 50V, y el condensador de filtro C201 de 100uF a 50V, en este último resultar de mejor prestación uno de 220uF a 50V, razón que limitó el rizado a 0.8 Vpp.

Placa de la fuente de alimentación

El amplificador de sonido.
Resuelta la primera etapa remitimos la observación sobre el “amplificador de audio PMW (Pulse Width Modulation) o amplificador clase D”, que algunos llaman amplificador digital. Allí nos percatamos que la temperatura del circuito integrado IC-301 era de 67 grados Celsius a los 5 minutos de encendido el aparato.

Sin entrar en teorización y un análisis complejo, es imprescindible hacer una introducción, un acercamiento al funcionamiento del amplificador.

El dispositivo.
El chip amplificador es un conmutador de alta velocidad, por lo general lo hace entre los 400Khz a 500Khz, aunque los hay de muy alta calidad y pueden conmutar hasta 1Mhz. Al ser un conmutador, los transistores trabajan “solo como interruptores,” por eso, en los transistores de salida, cuando uno está encendido, el complemento está apagado y viceversa. Esto hace que la potencia disipada en forma de calor sea cero y los dispositivos de salida al manejar una potencia mínima, su tamaño es muy inferior a las de un transistor común.

La eficiencia de estos amplificadores “clase D” es del 90%, comparados con los amplificadores lineales “clase A” de solo el 60%. Es impensable el tamaño tan reducido de estos amplificadores de potencia por el alto nivel de eficiencia y menor consumo de energía. Poseen un mayor rendimiento porque no desperdician potencia en forma de calor, y finalmente su muy reducido tamaño dado el hecho de funcionar a frecuencias muy elevadas, lo que reduce exponencialmente el tamaño de los componentes asociados.

Aunque se dice que poseen menor calidad de sonido que su antecesor el amplificador lineal, es una opinión que ha quedado atrás con la agudeza en el diseño y las mejoras en el muestreo de la señal resultante obtenida a través de dos señales yuxtapuestas, una señal de entrada de audio, más una señal de reloj triangular (500Khz), que a través de un comparador logran crear una de onda cuadrada modulada en su ancho; el pulso con el cual conmutan los transistores de salida.

Se comprenderá que los transistores no son los típicos de corriente PNP y NPN, sino transistores MOSFET manipulados a través de un campo eléctrico, cosa que los hace más calificados para la optimización de la potencia efectiva (ver figura 3).
La alta frecuencia de conmutación no es de interés en el espectro de sonido por ser inaudible y superior a los 25Khz, pero si es utilizada como potencia almacenada transitoriamente en los filtros como energía. De la señal PWM solo es útil las bajas frecuencias la que es filtrada para recuperar la forma de onda original a través de un filtro “LPF” o paso bajo.

Problemas de los amplificadores PWM.
Así como existen virtudes en los amplificadores PWM, también tienen serios problemas asociados, como una posible interferencia en el momento de conmutación de los transistores de salida (solapamiento), cosa que sería fatal y cuando menos aumentaría peligrosamente la temperatura de los dispositivos, así como la capacidad parásita del circuito en la salida, más la tensión de suministro al bloque. Esto hace que los amplificadores “clase D” tengan previsto una serie de protecciones como:

• OCP - Protección contra sobre corriente
• OVP - Protección por sobretensión
• OTP - Protección por sobre temperatura
• UVP - Protección por baja tensión

Al activarse cualquiera de esas protecciones, se pone fuera de servicio el chip de sonido a través de un circuito de apagado o “shut-down”.

Aun las observaciones descritas, la solución prevista por el fabricante para resolver la falla se resume en sustituir el circuito integrado de sonido el IC301 del tipo NTP7513.

Solución

La solución definitiva.
La solución práctica y definitiva para resolver la falla en estos modelos de LG LCD chasis LB35B es, cambiar si resulta necesario los filtros de fuente C201 y C203, además recomendamos hacer una resoldadura del chip de audio (reflow) con una estación de aire caliente y sustituir L702 por una resistencia de 2.2 ohmios de ½ watt (figuras 2 y 3). Solo de esta manera quedará resuelta la falla de sonido aun prescindiendo de cambiar el circuito integrado IC301. Igual recomendamos pegar al chip un pequeño disipador de temperatura.

Comentario al margen.
Finalmente queremos reseñar la calidad extrema y la eficiencia de los amplificadores PWM, seudodigitales, o clase D, por su reducido tamaño y peso. Hoy pueden construirse amplificadores estereofónicos de 100w a 500w de potencia RMS del tamaño de una caja de fósforos, sin disipador térmico, lo que los convierte en algo brutal y fuera de serie. Te recomendamos su estudio y también te atrevas a construirlos. Si ayer existían las bombillas incandescentes, hoy la iluminación es a LED. Ayer fueron los amplificadores lineales: pero hoy son los amplificadores Clase D, los que nacieron para quedarse.

José Enrique Chávez Rodríguez - Cuba
electronica.profesionales @ gmail.com

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