I2C總線(xiàn)上電壓失常故障的分析與檢修

圖1 常見(jiàn)I2C總線(xiàn)控制電路圖

　　綜觀(guān)整個(gè)I2C總線(xiàn)系統，總線(xiàn)的一端與主控器CPU和存儲器相連，另一端與被控集成電路相連，主控器CPU對被控集成電路的所有控制、調整、檢測信息都是通過(guò)總線(xiàn)來(lái)傳輸的，總線(xiàn)是連接主控器和被控 器的紐帶。當主控器、存儲器、被控器、總線(xiàn)電路中任何一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，都會(huì )引起總線(xiàn)上的電壓發(fā)生變化，特別是總線(xiàn)接口電路發(fā)生故障時(shí)，不但該電路自身工作失常，還會(huì )影響總線(xiàn)上其他電路的信 號傳輸，波及其他電路工作失常，出現千奇百怪的故障現象。輕則光柵幾何失真，圖像伴音失調，多重故障并存，有的故障還時(shí)隱時(shí)現；重則圖聲消失，操作控制失靈，甚至停機保護；更為嚴重的還會(huì ) 造成I2C總線(xiàn)系統控制失靈，整機癱瘓。因此，總線(xiàn)上的電壓，反映了整個(gè)I2C總線(xiàn)系統的工作情況，檢修和排除總線(xiàn)電壓失常的故障，是維修I2C總線(xiàn)系統的關(guān)鍵。

　　一、引起總線(xiàn)上電壓失常的原因和檢修方法

　　I2C總線(xiàn)系統傳送的是脈沖數字信號，總線(xiàn)上要傳送少則十幾項、多則數百項的控制項目和數據，被控集成電路通過(guò)內部接口電路對I2C總線(xiàn)上的信號進(jìn)行譯碼、識別和數模轉換后，才能實(shí)現對電路的 控制。I2C總線(xiàn)系統的CPU與被控集成電路之間采用的是雙向傳輸，不但CPU向被控集成電路發(fā)出控制信號，被控集成電路還向CPU發(fā)送應答信號，CPU根據被控集成電路的應答信號和總線(xiàn)上的通信情況，對 整機的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，并提供自檢信息。

　　總線(xiàn)上傳輸的信號因項目和數據的不同而千差萬(wàn)別，根據現有的測試儀器和測試手段，無(wú)法通過(guò)對總線(xiàn)上的脈沖控制信號的識別和檢測，來(lái)判斷信號是否正常和確定故障部位。只能通過(guò)測量總線(xiàn)上的 電壓和波形的有無(wú)`大小來(lái)間接判斷總線(xiàn)系統是否正常。I2C總線(xiàn)系統空閑時(shí)，總線(xiàn)上掛接的主、被控集成電路接口的輸出管均截止，上拉電阻上無(wú)電壓降，總線(xiàn)上的電壓接近并略低于CPU的電源供給電 壓。根據機型和供電電壓的不同，以及總線(xiàn)電路的差別，一般在3.5V~5V左右。當按壓電視機上或遙控器上的功能鍵時(shí)，總線(xiàn)進(jìn)入工作狀態(tài)并傳輸信號，發(fā)送信號的集成電路接口電路內的輸出管進(jìn)人脈 沖放大狀態(tài)，總線(xiàn)上有脈沖信號輸送，總線(xiàn)上的電壓稍有下降，并且微微波動(dòng)。

　　1.總線(xiàn)電壓失常的原因

　　實(shí)修發(fā)現，在供給電壓正常的情況下，當I2C總線(xiàn)系統發(fā)生故障時(shí)，總線(xiàn)上的電壓變化和故障原因如下：

　　故障現象1:總線(xiàn)上的電壓固定在空閑時(shí)的高電平，按壓功能鍵時(shí)，電壓不波動(dòng)。

　　分析檢修：這說(shuō)明CPU的總線(xiàn)端口沒(méi)有數據和時(shí)鐘信號輸出，可用示波器測試波形做進(jìn)一步確認。如果CPU工作條件正常，則可能是CPU的總線(xiàn)控制腳處于關(guān)斷狀態(tài)，或是CPU本身?yè)p壞。

　　故障現象2:總線(xiàn)上的電壓在高電平附近一直波動(dòng)。

　　分析檢修：CPU與被控電路之間的傳輸電路開(kāi)路，通信中斷，使CPU接收不到被控集成電路的應答信號，CPU無(wú)法做出正確判斷，CPU不斷發(fā)出信號，等待應答。

　　故障現象3:總線(xiàn)上的電壓在2V~3V之間。

　　分析檢修：被控集成電路總線(xiàn)接口電路供給電壓失?；蛑袛?，使接口電路以總線(xiàn)上的電壓維持工作，將總線(xiàn)上電壓拉低。

　　故障現象4:總線(xiàn)上的電壓很低，甚至為0V.

　　分析檢修：一是總線(xiàn)與電源之間的上拉電阻開(kāi)路，二是總線(xiàn)或總線(xiàn)上掛接的保護、抗干擾元件與地短路或漏電，三是被控集成電路或主控CPU接口電路對地漏電或短路。

　　故障現象5:總線(xiàn)上的電壓正常，但控制失常。

　　分析檢修：一是數據線(xiàn)與時(shí)鐘線(xiàn)之間短路漏電，二是CPU或存儲器中軟件故障。

　　2.檢測總線(xiàn)電壓失常的方法

　?。?）檢查CPU的工作條件和矩陣電路

　　與檢修傳統彩電一樣，首先檢測CPU的供電、復位、晶振三個(gè)工作條件是否正常，然后檢查矩陣電路有無(wú)漏電、短路的故障，確保CPU進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。

　?。?）檢測總線(xiàn)上的電壓

　　如果總線(xiàn)上的電壓異常，可采用二分為三的分割法，即將I2C總線(xiàn)系統的主控器CPU輸出端和被控集成電路輸入端的總線(xiàn)斷開(kāi)，將電路分為主控器、總線(xiàn)被控器三部分。然后測量和監視總線(xiàn)上的電壓是 否恢復正常。具體分割分兩步：

　　第一步，在主控器CPU的總線(xiàn)輸出端（保留上拉電阻和存儲器）將總線(xiàn)斷開(kāi)，通電測量CPU的總線(xiàn)輸出端電壓，以此判斷CPU是否正常如果斷開(kāi)后CPU輸出端口電壓恢復正常，則為總線(xiàn)或被控集成電路故 障，否則為CPU或存儲器故障。第二步，恢復CPU輸出端總線(xiàn)，逐個(gè)斷開(kāi)被控集成電路總線(xiàn)輸入端，逐個(gè)監測總線(xiàn)上的電壓，判定被控集成電路是否正常。如果斷開(kāi)某個(gè)被控集成電路總線(xiàn)輸入端后，總線(xiàn) 上的電壓恢復正常，則為該被控集成電路故障，常見(jiàn)為被控集成電路接口電路損壞，電源供給中斷或偏低，復位或晶振電路故障等，導致總線(xiàn)上電壓下跌。

　　如果全部被控電路總線(xiàn)的輸入端均被斷開(kāi)，總線(xiàn)上的電壓仍不正常，則是總線(xiàn)傳輸電路故障，常見(jiàn)為過(guò)壓保護電路擊穿，隔離電阻開(kāi)路，高頻干擾濾波電容擊穿，總線(xiàn)傳輸線(xiàn)路采用的射隨器和控制集 成電路損壞、擊穿、漏電等。

　　二、總線(xiàn)電壓失常檢修實(shí)例

　　1.微處理器故障

　　CPU是PC總線(xiàn)系統的指揮中心，I2C總線(xiàn)系統傳輸時(shí)間、對象、方向、內容均曲CPU統一協(xié)調和控制。當CPU電路發(fā)生故障時(shí)，整機完全不能工作，出現不能開(kāi)機，或開(kāi)機后馬上保護，或出現白光柵、暗光柵、無(wú)圖無(wú)聲等故障現象。

　　故障現象1:長(cháng)虹C2919P畫(huà)中畫(huà)彩電，有時(shí)工作正常，有時(shí)無(wú)法開(kāi)機或自動(dòng)關(guān)機。

　　分析檢修：檢查開(kāi)關(guān)電源和行掃描電路未見(jiàn)異常。檢測CPU遙控開(kāi)關(guān)機電路，發(fā)現CPU（31）腳有時(shí)不能輸出開(kāi)機指令電壓。檢查CPU的工作條件，（54）腳供給電壓5V正常，檢查復位電路正常，測量晶振ZA09電壓時(shí)，表筆剛觸到ZA09引腳，電視機居然恢復正常，原來(lái)ZA09一腳虛焊，將其補焊后故障排除。

　　故障現象2:海爾HP-3408彩電，指示燈亮，三無(wú)。

　　分析檢修：先查電源電路，+B（140V）和其他輸出直流電壓正常。查行掃描電路，行輸出管基極無(wú)推動(dòng)電壓。查行推動(dòng)管V901集電極電壓僅為8V,檢查集電極電壓供給電路，R902（2KΩ/5W）阻值正常，另一端接140V也正常；測得基極電壓為0.76V,正常時(shí)為0.4V,即該管已進(jìn)入飽和狀態(tài)。向前查行推動(dòng)信號來(lái)自N301（TDA8844）⑩腳，其電壓也為0.76V.懷疑TDA8844內部損壞，換之無(wú)效。測量TDA8844各腳電壓，發(fā)現其總線(xiàn)接口電壓偏低。檢查CPU（N101,WH2000C）的總線(xiàn)接口輸出端，⑩腳時(shí)鐘線(xiàn)電壓僅1.2V,⑩腳數據線(xiàn)電壓為2.2V,均明顯偏低。保留~(yú)L拉電阻，斷開(kāi)被控電路，CPU的總線(xiàn)電壓仍偏低，說(shuō)明CPU有故障，檢查其外圍電路和工作條件，+5V電壓和復位電壓正常，當更換晶振X101（7.3MHz）后，故障消失。

　　由于X101晶振不良，導致CPU不能正常工作，總線(xiàn)電壓降低，整機失控，TDA8844無(wú)行推動(dòng)信號輸出，過(guò)高的直流輸出電壓使行推動(dòng)管飽和，導致整機二無(wú)。

　　故障現象3:海爾29F66彩電，三無(wú)。

　　分析檢修：通電測量+B電壓有130V輸出，但瞬間降為0V.檢查行輸出電路無(wú)明顯短路故障。測+5V供電正常，測量CPU總線(xiàn)電壓為0V.斷開(kāi)總線(xiàn)的外電路，CPU的總線(xiàn)輸出電壓仍為0V,懷疑CPU電路損壞。檢查CPU（N101,NP83C266BDRNA）外圍電路，發(fā)現其（11）腳外接的過(guò)流保護電路中的VD758擊穿，如圖2所示。直觀(guān)檢查，發(fā)現CPU表面有燒焦的痕跡。更換VD758和N101后，開(kāi)機依舊三無(wú)。檢查CPU已處于開(kāi)機狀態(tài)，+B和各路輸出電壓正常。檢修行掃描電路，無(wú)行推動(dòng)信號，向前查N301（TDA8844）無(wú)行推動(dòng)信號輸出，手摸N301溫度偏高，測量電源供給輸人端@腳對地電阻明顯變小，懷疑TDA8844過(guò)壓損壞。檢查低壓電源上的其他電路、N502（SAA4961）也因過(guò)壓損壞。將上述元件全部更換后，故障排除。

圖2

　　該機造成大面積損壞元仵的罪魁禍首是VD758.由于VD758質(zhì)量不佳，因耐壓太低而擊穿，將24V電壓加到CPU上，使CPU損壞。同時(shí)該電壓又經(jīng)VD757和VD756加到低壓電源+5V-A和+8V電路中，造成N301和N502擊穿損壞。為穩要起見(jiàn)，將VD758改為耐壓較高的1N1004,并且在CPU（12）腳與地之間接6.8V穩壓管、+8V和+5V一A與她之間分別并聯(lián)12V和6.8V穩壓管（見(jiàn)圖2），作過(guò)壓保護元件，以免再次損壞兩集成塊。

　　2.存儲器故障

　　存儲器是PC總線(xiàn)系統的數據庫，CPU進(jìn)行控制和調整的依據是存儲器中的數據。當存儲器發(fā)生故障時(shí)，輕者數據出錯，嚴重的總線(xiàn)系統功能紊亂，甚至整機完全不能工作。

　　故障現象4:松下TC-25GF12G彩電，電源指示燈亮，按電源啟動(dòng)鍵，待命指示燈亮，三無(wú)。

　　分析檢修：首先檢查CPU（IC1213,MN1874033TNW）的三個(gè)工作條件正常，測量（28）、（29）腳的數據線(xiàn)及時(shí)鐘線(xiàn)電壓異常。斷開(kāi)（28）、（29）腳外接被控電路，總線(xiàn)電壓仍然異常，最后斷開(kāi)存儲器IC1211,總線(xiàn)電壓恢復正常，電視機可正常啟動(dòng)，這說(shuō)明存儲器損壞。

　　更換IC1211后，由于存儲器是空的，需進(jìn)行初始化操作，查閱該機相關(guān)資料，該機屬松下M17機芯，初始化操作如下：斷電后，用短導線(xiàn)短接IC1213③腳與地后開(kāi)機，自動(dòng)進(jìn)行初始化，最后斷開(kāi)短路線(xiàn)，進(jìn)入維修狀態(tài)，對需要調整的項目進(jìn)行個(gè)別調整。調整后，遙控關(guān)機，機器恢復正常狀態(tài)。

　　故障現象5:長(cháng)虹C2919P彩電，接通電源，綠色指示燈亮，二次開(kāi)機后無(wú)光、無(wú)聲。

　　分析檢修：檢查CPU的工作條件正常、測總線(xiàn)的電壓異常，斷開(kāi)存儲器后，總線(xiàn)電壓恢復正常，判斷存儲器DQA07（UPD6252）損壞。在市場(chǎng)上購買(mǎi)一只uPD6252換上后，機器不能完全恢復正常，估計是空存儲器，需要進(jìn)行初始化操作，寫(xiě)入數據后才胄旨咴復正常。查閱該機相關(guān)資料，該機屬NC-3機芯，根據資料介紹的方法進(jìn)行數據輸入，方法如下：

　　開(kāi)機后，同時(shí)按遙控器上的"下"和"TV/AV"轉換鍵，再按順序按遙控器上的1、0、4、8鍵，此時(shí)屏顯為"M"字符，表明進(jìn)入維修狀態(tài)。按遙控器上的"下"鍵和菜單鍵選擇調整項目，按遙控器上的音量"+"、"-"鍵調整項目數據。根據該機調整資料調整后，退出維修狀態(tài)，整機詼復正常。

　　故障現象6:東芝2939XP彩電，開(kāi)機電源指示燈亮，但無(wú)光、無(wú)圖、無(wú)聲。

　　分析檢修：指示燈亮，說(shuō)明電源電路基本正常，故障應在CPU控制和行掃描電路。先查CPU（ICA01）的三個(gè)工作條件正常。檢查I2C總線(xiàn)電壓偏低，逐個(gè)斷開(kāi)被控IC并監測總線(xiàn)電壓，當斷開(kāi)存儲器ICA07（uPD6254）后，總線(xiàn)電厭次復正常，判斷ICA07損壞。換新并進(jìn)行初始化后，整機恢復正常。

　　3.總線(xiàn)關(guān)斷腳故障

　　某些彩電的CPU設有總線(xiàn)控制開(kāi)/關(guān)腳。主控CPU是否有I2C數據輸出受該腳電壓的控制。多為高電平時(shí)總線(xiàn)開(kāi)，即CPU輸出總線(xiàn)信號；低電平總線(xiàn)關(guān)，CPU不輸出總線(xiàn)信號，處于生產(chǎn)模式調試狀態(tài)，由計算機接人總線(xiàn)進(jìn)行初始化操作。如果總線(xiàn)控制腳外圍元件有故障，造成該腳電壓下降，就可能將總線(xiàn)信號關(guān)斷。

　　故障現象7:長(cháng)虹N2516彩電，自動(dòng)搜索節目時(shí)，能收到電視節目，節目號變化正常，但搜索完畢后不記憶，無(wú)圖無(wú)聲，光柵暗淡。

　　分析檢修：該機為CN-5機芯。測CPU（37）、（38）腳總線(xiàn)電壓失常，斷開(kāi)（37）、（38）腳外圍電路后，仍無(wú)總線(xiàn)脈沖信號輸出，懷疑CPU電路有故障。按常規檢查CPU的工作條件，電源、晶振、復位電路均正常，外接矩陣電路也無(wú)短路、漏電現象。懷疑CPU損壞，更換CPU后故障依舊。查閱有關(guān)資料得知該機CPU設有總線(xiàn)控制腳，檢查該機的總線(xiàn)控制腳（36）腳電壓，僅2V左右。正常時(shí)，該腳為高電平（5V），有總線(xiàn)信號輸出；若為低電平0V,總線(xiàn)關(guān)斷。檢查（36）腳外圍元件R235、C207,發(fā)現C207漏電，換新后總線(xiàn)信號恢復正常，故障排除。