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I2C总线上电压失常故障的分析与检修

发布时间:2020-06-30 20:46:43 阅读: 来源:玻璃棉板厂家

采用I2C总线控制技术的电视机,微处理器(CPU)仅通过数据线SDA和时钟线SOL两根传输线(以下将SDA、SOL简称总线)与所有的被控集成电路(IC)、存储器相连接。常见I2C总线控制电路如图1所示。CPU 的总线输出端通过上拉电阻RP接+5V电源,为CPU的I2C总线输出端口内电路供电。被控电路与总线之间接有隔离电阻R。为保证总线安全可靠的工作,总线上有的还接有防止高压损坏总线电路的 稳压保护二极管D,滤除干扰脉冲的高频电容C。一般常见彩电只有一对总线,根据机型和电路结构的不同,有的彩电采用两对或三对总线。每对总线根据需要,最少挂接一只被控IC,也可挂接多只被控 IC。

图1 常见I2C总线控制电路图

综观整个I2C总线系统,总线的一端与主控器CPU和存储器相连,另一端与被控集成电路相连,主控器CPU对被控集成电路的所有控制、调整、检测信息都是通过总线来传输的,总线是连接主控器和被控 器的纽带。当主控器、存储器、被控器、总线电路中任何一个发生故障时,都会引起总线上的电压发生变化,特别是总线接口电路发生故障时,不但该电路自身工作失常,还会影响总线上其他电路的信 号传输,波及其他电路工作失常,出现千奇百怪的故障现象。轻则光栅几何失真,图像伴音失调,多重故障并存,有的故障还时隐时现;重则图声消失,操作控制失灵,甚至停机保护;更为严重的还会 造成I2C总线系统控制失灵,整机瘫痪。因此,总线上的电压,反映了整个I2C总线系统的工作情况,检修和排除总线电压失常的故障,是维修I2C总线系统的关键。

一、引起总线上电压失常的原因和检修方法

I2C总线系统传送的是脉冲数字信号,总线上要传送少则十几项、多则数百项的控制项目和数据,被控集成电路通过内部接口电路对I2C总线上的信号进行译码、识别和数模转换后,才能实现对电路的 控制。I2C总线系统的CPU与被控集成电路之间采用的是双向传输,不但CPU向被控集成电路发出控制信号,被控集成电路还向CPU发送应答信号,CPU根据被控集成电路的应答信号和总线上的通信情况,对 整机的工作状态进行检测,并提供自检信息。

总线上传输的信号因项目和数据的不同而千差万别,根据现有的测试仪器和测试手段,无法通过对总线上的脉冲控制信号的识别和检测,来判断信号是否正常和确定故障部位。只能通过测量总线上的 电压和波形的有无`大小来间接判断总线系统是否正常。I2C总线系统空闲时,总线上挂接的主、被控集成电路接口的输出管均截止,上拉电阻上无电压降,总线上的电压接近并略低于CPU的电源供给电 压。根据机型和供电电压的不同,以及总线电路的差别,一般在3.5V~5V左右。当按压电视机上或遥控器上的功能键时,总线进入工作状态并传输信号,发送信号的集成电路接口电路内的输出管进人脉 冲放大状态,总线上有脉冲信号输送,总线上的电压稍有下降,并且微微波动。

1.总线电压失常的原因

实修发现,在供给电压正常的情况下,当I2C总线系统发生故障时,总线上的电压变化和故障原因如下:

故障现象1:总线上的电压固定在空闲时的高电平,按压功能键时,电压不波动。

分析检修:这说明CPU的总线端口没有数据和时钟信号输出,可用示波器测试波形做进一步确认。如果CPU工作条件正常,则可能是CPU的总线控制脚处于关断状态,或是CPU本身损坏。

故障现象2:总线上的电压在高电平附近一直波动。

分析检修:CPU与被控电路之间的传输电路开路,通信中断,使CPU接收不到被控集成电路的应答信号,CPU无法做出正确判断,CPU不断发出信号,等待应答。

故障现象3:总线上的电压在2V~3V之间。

分析检修:被控集成电路总线接口电路供给电压失常或中断,使接口电路以总线上的电压维持工作,将总线上电压拉低。

故障现象4:总线上的电压很低,甚至为0V.

分析检修:一是总线与电源之间的上拉电阻开路,二是总线或总线上挂接的保护、抗干扰元件与地短路或漏电,三是被控集成电路或主控CPU接口电路对地漏电或短路。

故障现象5:总线上的电压正常,但控制失常。

分析检修:一是数据线与时钟线之间短路漏电,二是CPU或存储器中软件故障。

2.检测总线电压失常的方法

(1)检查CPU的工作条件和矩阵电路

与检修传统彩电一样,首先检测CPU的供电、复位、晶振三个工作条件是否正常,然后检查矩阵电路有无漏电、短路的故障,确保CPU进入正常的工作状态。

(2)检测总线上的电压

如果总线上的电压异常,可采用二分为三的分割法,即将I2C总线系统的主控器CPU输出端和被控集成电路输入端的总线断开,将电路分为主控器、总线被控器三部分。然后测量和监视总线上的电压是 否恢复正常。具体分割分两步:

第一步,在主控器CPU的总线输出端(保留上拉电阻和存储器)将总线断开,通电测量CPU的总线输出端电压,以此判断CPU是否正常如果断开后CPU输出端口电压恢复正常,则为总线或被控集成电路故 障,否则为CPU或存储器故障。第二步,恢复CPU输出端总线,逐个断开被控集成电路总线输入端,逐个监测总线上的电压,判定被控集成电路是否正常。如果断开某个被控集成电路总线输入端后,总线 上的电压恢复正常,则为该被控集成电路故障,常见为被控集成电路接口电路损坏,电源供给中断或偏低,复位或晶振电路故障等,导致总线上电压下跌。

如果全部被控电路总线的输入端均被断开,总线上的电压仍不正常,则是总线传输电路故障,常见为过压保护电路击穿,隔离电阻开路,高频干扰滤波电容击穿,总线传输线路采用的射随器和控制集 成电路损坏、击穿、漏电等。

二、总线电压失常检修实例

1.微处理器故障

CPU是PC总线系统的指挥中心,I2C总线系统传输时间、对象、方向、内容均曲CPU统一协调和控制。当CPU电路发生故障时,整机完全不能工作,出现不能开机,或开机后马上保护,或出现白光栅、暗光栅、无图无声等故障现象。

故障现象1:长虹C2919P画中画彩电,有时工作正常,有时无法开机或自动关机。

分析检修:检查开关电源和行扫描电路未见异常。检测CPU遥控开关机电路,发现CPU(31)脚有时不能输出开机指令电压。检查CPU的工作条件,(54)脚供给电压5V正常,检查复位电路正常,测量晶振ZA09电压时,表笔刚触到ZA09引脚,电视机居然恢复正常,原来ZA09一脚虚焊,将其补焊后故障排除。

故障现象2:海尔HP-3408彩电,指示灯亮,三无。

分析检修:先查电源电路,+B(140V)和其他输出直流电压正常。查行扫描电路,行输出管基极无推动电压。查行推动管V901集电极电压仅为8V,检查集电极电压供给电路,R902(2KΩ/5W)阻值正常,另一端接140V也正常;测得基极电压为0.76V,正常时为0.4V,即该管已进入饱和状态。向前查行推动信号来自N301(TDA8844)⑩脚,其电压也为0.76V.怀疑TDA8844内部损坏,换之无效。测量TDA8844各脚电压,发现其总线接口电压偏低。检查CPU(N101,WH2000C)的总线接口输出端,⑩脚时钟线电压仅1.2V,⑩脚数据线电压为2.2V,均明显偏低。保留~L拉电阻,断开被控电路,CPU的总线电压仍偏低,说明CPU有故障,检查其外围电路和工作条件,+5V电压和复位电压正常,当更换晶振X101(7.3MHz)后,故障消失。

由于X101晶振不良,导致CPU不能正常工作,总线电压降低,整机失控,TDA8844无行推动信号输出,过高的直流输出电压使行推动管饱和,导致整机二无。

故障现象3:海尔29F66彩电,三无。

分析检修:通电测量+B电压有130V输出,但瞬间降为0V.检查行输出电路无明显短路故障。测+5V供电正常,测量CPU总线电压为0V.断开总线的外电路,CPU的总线输出电压仍为0V,怀疑CPU电路损坏。检查CPU(N101,NP83C266BDRNA)外围电路,发现其(11)脚外接的过流保护电路中的VD758击穿,如图2所示。直观检查,发现CPU表面有烧焦的痕迹。更换VD758和N101后,开机依旧三无。检查CPU已处于开机状态,+B和各路输出电压正常。检修行扫描电路,无行推动信号,向前查N301(TDA8844)无行推动信号输出,手摸N301温度偏高,测量电源供给输人端@脚对地电阻明显变小,怀疑TDA8844过压损坏。检查低压电源上的其他电路、N502(SAA4961)也因过压损坏。将上述元件全部更换后,故障排除。

图2

该机造成大面积损坏元仵的罪魁祸首是VD758.由于VD758质量不佳,因耐压太低而击穿,将24V电压加到CPU上,使CPU损坏。同时该电压又经VD757和VD756加到低压电源+5V-A和+8V电路中,造成N301和N502击穿损坏。为稳要起见,将VD758改为耐压较高的1N1004,并且在CPU(12)脚与地之间接6.8V稳压管、+8V和+5V一A与她之间分别并联12V和6.8V稳压管(见图2),作过压保护元件,以免再次损坏两集成块。

2.存储器故障

存储器是PC总线系统的数据库,CPU进行控制和调整的依据是存储器中的数据。当存储器发生故障时,轻者数据出错,严重的总线系统功能紊乱,甚至整机完全不能工作。

故障现象4:松下TC-25GF12G彩电,电源指示灯亮,按电源启动键,待命指示灯亮,三无。

分析检修:首先检查CPU(IC1213,MN1874033TNW)的三个工作条件正常,测量(28)、(29)脚的数据线及时钟线电压异常。断开(28)、(29)脚外接被控电路,总线电压仍然异常,最后断开存储器IC1211,总线电压恢复正常,电视机可正常启动,这说明存储器损坏。

更换IC1211后,由于存储器是空的,需进行初始化操作,查阅该机相关资料,该机属松下M17机芯,初始化操作如下:断电后,用短导线短接IC1213③脚与地后开机,自动进行初始化,最后断开短路线,进入维修状态,对需要调整的项目进行个别调整。调整后,遥控关机,机器恢复正常状态。

故障现象5:长虹C2919P彩电,接通电源,绿色指示灯亮,二次开机后无光、无声。

分析检修:检查CPU的工作条件正常、测总线的电压异常,断开存储器后,总线电压恢复正常,判断存储器DQA07(UPD6252)损坏。在市场上购买一只uPD6252换上后,机器不能完全恢复正常,估计是空存储器,需要进行初始化操作,写入数据后才胄旨咴复正常。查阅该机相关资料,该机属NC-3机芯,根据资料介绍的方法进行数据输入,方法如下:

开机后,同时按遥控器上的"下"和"TV/AV"转换键,再按顺序按遥控器上的1、0、4、8键,此时屏显为"M"字符,表明进入维修状态。按遥控器上的"下"键和菜单键选择调整项目,按遥控器上的音量"+"、"-"键调整项目数据。根据该机调整资料调整后,退出维修状态,整机诙复正常。

故障现象6:东芝2939XP彩电,开机电源指示灯亮,但无光、无图、无声。

分析检修:指示灯亮,说明电源电路基本正常,故障应在CPU控制和行扫描电路。先查CPU(ICA01)的三个工作条件正常。检查I2C总线电压偏低,逐个断开被控IC并监测总线电压,当断开存储器ICA07(uPD6254)后,总线电厌次复正常,判断ICA07损坏。换新并进行初始化后,整机恢复正常。

3.总线关断脚故障

某些彩电的CPU设有总线控制开/关脚。主控CPU是否有I2C数据输出受该脚电压的控制。多为高电平时总线开,即CPU输出总线信号;低电平总线关,CPU不输出总线信号,处于生产模式调试状态,由计算机接人总线进行初始化操作。如果总线控制脚外围元件有故障,造成该脚电压下降,就可能将总线信号关断。

故障现象7:长虹N2516彩电,自动搜索节目时,能收到电视节目,节目号变化正常,但搜索完毕后不记忆,无图无声,光栅暗淡。

分析检修:该机为CN-5机芯。测CPU(37)、(38)脚总线电压失常,断开(37)、(38)脚外围电路后,仍无总线脉冲信号输出,怀疑CPU电路有故障。按常规检查CPU的工作条件,电源、晶振、复位电路均正常,外接矩阵电路也无短路、漏电现象。怀疑CPU损坏,更换CPU后故障依旧。查阅有关资料得知该机CPU设有总线控制脚,检查该机的总线控制脚(36)脚电压,仅2V左右。正常时,该脚为高电平(5V),有总线信号输出;若为低电平0V,总线关断。检查(36)脚外围元件R235、C207,发现C207漏电,换新后总线信号恢复正常,故障排除。 存储器相关文章:存储器原理

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