TV LED sem imagem – Defeito no conversor DC Charge-pump

Conversor DC-DC Charge-pump

Conversores DC-DC charge-pump são utilizados para obter uma tensão DC maior que a tensão de entrada ou com polaridade oposta a tensão de entrada, porém, sem o compromisso de fornecer corrente elevada, visto que esses tipos de conversores DC-DC tem baixo poder de corrente.

O conversor DC-DC charge-pump é formado basicamente por um gerador de PWM, um capacitor de acoplamento, um diodo grampeador, um diodo retificador e um capacitor de filtro. Ele pode ter um gerador de PWM dedicado ou pode aproveitar o PWM gerado em outro circuito. Como a tensão na saída é gerada a partir do acoplamento do PWM por um capacitor, a corrente fornecida é baixa, geralmente não passa de 50mA. Portanto, os conversores DC-DC charge-pump são utilizados somente em circuitos que não exigem corrente elevada.

O conversor charge-pump pode ser um dobrador de tensão, para gerar tensão maior que a tensão de entrada ou pode ser um inversor de tensão, para gerar tensão com polaridade oposta à tensão de entrada.

Conversores DC-DC charge-pump são largamente utilizados nas TVs LCDs de baixo custo para gerar as tensões VGH e VGL. A figura abaixo mostra um circuito típico utilizado em algumas TVs LCD. Os diodos utilizados neste circuito são do tipo Schottky com VF em torno de 0,3V, mas também podemos encontrar nesses circuitos diodos comuns ultra rápidos com VF de 0,6V.

A tensão VGH é gerada por um conversor charge-pump dobrador e a tensão VGL é gerada por um conversor charge-pump inversor. Ambos conversores aproveitam o PWM gerado no conversor Boost da fonte AVDD.

O conversor DC-DC Boost gera um PWM com amplitude de 16Vpp, o topo do PWM é retificado por D1 que carrega C1 com uma tensão DC de 15,7V (16V – 0,3V), chamada AVDD.

No conversor charge-pump dobrador o PWM é acoplado por C2 para a junção dos diodos D2 e D3. Nesse ponto o PWM continua com a amplitude de 16Vpp, porém, como o diodo D2 está com o anodo na tensão AVDD de 15,7V, ele grampeia a base do PWM em 15,4V (15,7V – 0,3V). Com isso o PWM é deslocado para cima e o topo atinge 31,4V (15,4V + 16V). O diodo D3 retifica o topo do PWM e carrega C4 com uma tensão DC de 31,1V (15,4V – 0,3V), chamada VGH.

No conversor charge-pump inversor o PWM é acoplado por C3 para a junção dos diodos D4 e D5. Nesse ponto o PWM continua com a amplitude de 16V, porém, como o diodo D4 está com o catodo no terra, ele grampeia o topo do PWM em 0,3V. Com isso o PWM é deslocado para baixo e a base atinge -15,7V (0,3V – 16V). O diodo D5 retifica a base do PWM e carrega C5 com uma tensão DC de -15,4V (-15,7V + 0,3V), chamada VGL.

Preparei esse artigo para explicar o conversor DC-DC Charge-pump, porque publiquei no YouTube um vídeo onde, eu e os alunos analisamos uma TV LED que estava sem imagem devido à falta das tensões AVDD, VGH e VGL, e o defeito estava no conversor DC-DC charge pump. Para assistir ao vídeo clique na imagem abaixo.