InFocus LP820 Beamer

Dieser schicke Beamer war defekt und hätte eigentlich der Resteverwertung zugeführt werden sollen, doch an Stelle der Restmülltonne trat der Kofferraum meines Autos, so dass er stattdessen bei mir zur Reparatur gelandet ist. Danke an Marcel und Thomas fürs An-Mich-Denken! ;-)

Ansicht auf das Bedienfeld

Der Beamer hat eine Auflösung von bis zu 1024 x 768 (XGA) bei einem Seitenverhältnis von 4:3, 3200 ANSI-Lumen, einen Kontrast von 800:1, er besitzt 3 getrennte LCDs für die drei Grundfarben (arbeitet also nicht mit einem mechanischen Farbrad), Eingänge für DVI, VGA, YUV, S-Video und Anschlussmöglichkeiten für PS/2, USB und LAN. Laut Internet wurde er um 2003 gebaut, ist also heute 12 Jahre alt. Ersatzlampen sind aber noch immer für ca. 80-150€ verfügbar.

Anschlussfeld

Fehlerbeschreibung

Das Problem an diesem Beamer: Er macht keinen Mucks mehr, er ist komplett tot. Kein Pieps, kein Display, keine LED. Die erste Vermutung bei so einem Fehlerbild ist natürlich: das Netzteil. Ich hab mir zuvor noch das Service-Manual besorgt, das man nach etwas googeln kostenlos im Netz finden kann. Leider ohne Schaltplan, dafür mit einem Fehlersuchbaum:

Service Manual

Aha. Replace the power supply. Da hätte man auch gleich schreiben können: Geht der Beamer noch? Nein? Neuen kaufen! Zumindest bestätigt es die These, dass der Fehler im Netzteil zu suchen ist. Ohne Schaltbild wird es dennoch eine Reparatur im Blindflug. Es wird also Zeit, den Schraubenzieher rauszuholen und den Beamer zu öffnen. Nach der Entfernung des Gehäuseoberteils hat man freien Blick auf die Rückseite der Hauptplatine:

Blick auf das Mainboard

Oben links erkennt man einen Thermoschalter, der bei Überhitzung der direkt darunter liegenden Lampe abschaltet. Im unteren Bereich, direkt oberhalb des Gehäusegriffs, sitzt das Vorschaltgerät zum Betrieb der Lampe; die beiden roten Kabel führen direkt zur Lampe. Rechts in der Mitte, oberhalb des Objektivs, sieht man drei Folienleiter, die zu den drei LCDs führen. Die Hauptplatine kann relativ einfach ausgebaut werden und gibt dann den Blick auf den optischen Pfad frei. Das Licht der Lampe wird im mittleren Bereich, vermutlich über chromatische Spiegel, in die drei Spektralteile Rot, Grün und Blau aufgeteilt und dann den drei LC-Displays zugeführt; nach den Displays werden die Strahlen wieder zusammengeführt und über das Objektiv projeziert.

Aufgrund der Hitzeentwicklung ist das Gerät mit Lüftern vollgestopft, die zumeist auch drehzahlüberwacht sind. Das folgende Bild zeigt alleine 5 Stück davon. Vor der Reparatur hab ich den Kompressor angeschmissen und mit der Blaspistole den Beamer vom Staub befreit. Aufgrund der vielen Lüfter und des Luftdurchsatzes war davon ausreichend vorhanden. Auch der Staubfilter am Lufteinlass für die Lampe hatte es dringend nötig. Naja, und ein sauberes Gerät repariert man auch lieber als ein dreckiges ;-)

Innereien des Beamers

Das Netzteil ist im unteren Bereich zu sehen; nach zwei weiteren Schrauben und drei Steckverbindern ist es frei und kann herausgenommen werden. Rechts sieht man die Kaltgerätebuchse, den (einpoligen) Netzschalter und den Netzeingangsfilter, bestehend aus den beiden stromkompensierten Drosseln und dem blauen Kondensator (rechts). Der andere blaue Kondensator dient als PFC-Eingangspuffer. In Bildmitte ist links der große Pufferelko zu sehen (nach dem PFC) sowie rechts daneben die PFC-Drossel. Ganz links sitzen schließlich die Ausgangskondensatoren und -spulen und rechts davon der eigentliche Schalttrafo.

Das Netzteil

Dann kann's also losgehen ...

Reverse Engineering

Wenn man sich die Bauteilbezeichnungen der Komponenten ansieht und einen Blick in deren Datenblätter wirft, dann kann man die Prinzipschaltung schon erahnen; das Messen mit dem Multimeter und Nachverfolgen einiger Leiterbahnen bestätigt dieses dann schnell. Hauptsächlich zwei Komponenten sind interessant: Ein L6561, ein Steuer-IC für eine aktive PFC-Schaltung, sowie ein TOP245Y, ein Schaltregler-IC mit integriertem Schalttransistor. Das führt dann zu folgendem Prinzipschaltbild:

Prinzipschaltung

Am Netzeingang liegen der Hauptschalter und eine Schmelzsicherung, dann folgt gleich der Netzfilter. Nach dem Netzfilter geht es auf den Sicherheitskreis, bestehend aus dem Thermoschalter an der Lampe und einem Türkontakt für das Lampengehäuse; sobald die Abdeckung der Lampe offen ist, wird dem Beamer also der Saft gekappt. Es folgt ein kleiner Pufferkondensator (1µF) für den PFC und dann die eigentliche PFC-Schaltung. Am Ladeelko (270µF) steht dann eine Gleichspannung von ca. 380V an. Diese Spannung wird auch weitergeführt zum Vorschaltgerät, welches also direkt aus der 380V-Gleichspannung versorgt wird. Schließlich folgt der Schaltregler, der aus dieser Gleichspannung diverse Niederspannungen für die Elektronik generiert, unter anderem 3,3V, 6V und 12,9V.

Was ist ein PFC?

Vielleicht noch ein Wort zum Thema PFC. PFC bedeutet "Power Factor Correction", also Leistungsfaktorkorrektur. Bei Schaltnetzteilen, die an der Netzspannung betrieben werden, findet man fast immer einen Gleichrichter, gefolgt von einem Pufferelko. Das Schaltnetzteil arbeitet also intern mit einer Gleichspannung, die dann getaktet auf den Schalttransformator gegeben wird. Soweit, sogut.

Das Problem hierbei ist die Stromaufnahme aus dem Netz, siehe das folgende Bild. Der Elko wird, einmal aufgeladen, nur noch in den Spitzen der Netzspannungs-Halbwellen (grün dargestellt) nachgeladen, dazwischen kann er selbständig die Spannung puffern. Diese kurzen Stromspitzen erzeugen im Netz viele Oberwellen und eine nicht unerhebliche Scheinleistung, die die Energieversorger mühsam kompensieren müssen. Seit 2001 ist für alle Geräte mit einer Leistungsaufnahme über 75W eine Begrenzung der harmonischen Oberwellen vorgeschrieben; die Lampe unseres Beamers hat beispielsweise 250W, liegt also darüber.

Klassische Gleichrichterschaltung

Hier kommt der PFC ins Spiel, dessen Aufgabe es ist, den Leistungsfaktor möglichst nahe an 1 zu bringen und somit die Blindleistung möglichst zu eliminieren. Wie funktioniert ein PFC? Es gibt zwei Arten, passive und aktive PFCs. Ein passiver PFC besteht meist nur aus einer (ziemlich großen) Drossel und Kondensatoren, die zusammen einen passiven Filter bilden und die unerwünschten Oberwellen ausfiltern. Da die erzielbaren Ergebnisse nur mäßig sind, wird so eine Schaltung meist nur bei kleineren Geräten eingesetzt.

Funktion eines PFCs

Effizienter sind aktive PFC-Schaltungen, die im Prinzip aus einem Aufwärts-Schaltregler bestehen, welcher die Ansteuerung seines Schalttransistors abhängig von der gleichgerichteten, pulsierenden Netzspannung (im Bild grün dargestellt) macht. Dadurch ergibt sich der orange dargestellte Strom durch die PFC-Drossel. Durch die Filterung mit dem Eingangskondensator ergibt sich im Mittel die blau dargestellte Stromaufnahme aus dem Netz - die Schaltung verhält sich also idealerweise wie ein ohmscher Verbraucher ohne Blindleistung. Moderne PFCs erreichen einen Leistungsfaktor bis zu 99%, d.h. 99% der aufgenommenen Leistung sind Wirkleistung.

Die Reparatur

Messtechnisch war das Netzteil in Ordnung, und es war auch kein offensichtlicher Fehler feststellbar. Als ich das Netzteil ohne Last betrieben habe, konnte ich sogar die Ausgangsspannungen messen. Sobald jedoch der Beamer angesteckt war, brechen diese zusammen, und aus dem Netzteil ist das typische, verdächtige Tick - Tick - Tick zu hören - das war es beim ersten Funktionstest komischerweise nicht. Aha, das Ding kommt mit Last nicht hoch. Was bedeutet das? Elkos checken!

Da war auch der Fehler: Ein kleiner 33µF-Elko im Feedbackkreis, also da, wo die Ausgangsspannung geregelt wird, war tot. Das Multimeter zeigt nur noch eine Kapazität von 11,5µF an, ein Drittel des Sollwertes, und das ESR-Meter erkennt nicht einmal mehr, dass ein Elko angeschlossen ist - der ESR ist also jenseits von Gut und Böse.

Sollwert: 33µF ...
nicht mehr messbar

Wenn man sich die Einbauposition dieses kleinen Kameraden (im Bild: C8) anschaut, verwundert das auch nicht unbedingt. Er ist eingepfercht zwischen dem dicken Ladeelko und dem Kühlkörper, also da, wo es schön warm wird - und das wird es in einem Beamer definitiv. Elkos mögen das nicht so unbedingt. Noch dazu ist es ein einfacher 85°-Typ, also kann man hier fast von einer Sollbruchstelle sprechen. Warum hat der Layouter den nicht an eine kühlere Position, abseits vom Kühlkörper, gesetzt?

Eine Sollbruchstelle?

Was der Layouter nicht kann, kann ich ja nachholen. Ich habe den neuen Elko ganz einfach auf der Rückseite der Platine montiert. Bis zum Blech ist dort ein Abstand von 10-15mm, reicht also locker aus. Außerdem hab ich einen hochwertigen 105°-Typen spendiert.

So ist besser

Außerdem hab ich noch die Ausgangselkos ausgetauscht, diese waren zwar messtechnisch noch ok, aber man weiß ja nie, und sie kosten ja nicht die Welt. Übrigens hat man an den Lötstellen einiger Elkos Flußmittelspuren gesehen, offenbar gab es da also schon mal einen Austausch?

Operation erfolgreich

Nach dem probeweisen Zusammenbau und Einschalten leuchtete die Power-LED wieder orange, und nach einem Druck auf den Power-Taster ist der Beamer angesprungen. Ein kurzer Check der Funktionen, es scheint alles zu laufen. Operation also erfolgreich, der Beamer kann wieder richtig zusammengebaut werden.

Testbetrieb

Zum Abschluss folgt ein kleiner Testbetrieb, mangels ausreichender Projektionsfläche wurde dafür die Zimmerwand mißbraucht, die natürlich nicht ideal ist - das Bild ist dadurch recht verwaschen. Für einen Test aber ausreichend. Übrigens, wer auf guten Blues steht, kann sich hier das Video aus dem Bild ansehen :-)