I2C總線上電壓失常故障的分析與檢修

圖1 常見I2C總線控制電路圖

　　綜觀整個(gè)I2C總線系統(tǒng)，總線的一端與主控器CPU和存儲(chǔ)器相連，另一端與被控集成電路相連，主控器CPU對(duì)被控集成電路的所有控制、調(diào)整、檢測(cè)信息都是通過(guò)總線來(lái)傳輸?shù)模偩€是連接主控器和被控 器的紐帶。當(dāng)主控器、存儲(chǔ)器、被控器、總線電路中任何一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)引起總線上的電壓發(fā)生變化，特別是總線接口電路發(fā)生故障時(shí)，不但該電路自身工作失常，還會(huì)影響總線上其他電路的信 號(hào)傳輸，波及其他電路工作失常，出現(xiàn)千奇百怪的故障現(xiàn)象。輕則光柵幾何失真，圖像伴音失調(diào)，多重故障并存，有的故障還時(shí)隱時(shí)現(xiàn)；重則圖聲消失，操作控制失靈，甚至停機(jī)保護(hù)；更為嚴(yán)重的還會(huì) 造成I2C總線系統(tǒng)控制失靈，整機(jī)癱瘓。因此，總線上的電壓，反映了整個(gè)I2C總線系統(tǒng)的工作情況，檢修和排除總線電壓失常的故障，是維修I2C總線系統(tǒng)的關(guān)鍵。

　　一、引起總線上電壓失常的原因和檢修方法

　　I2C總線系統(tǒng)傳送的是脈沖數(shù)字信號(hào)，總線上要傳送少則十幾項(xiàng)、多則數(shù)百項(xiàng)的控制項(xiàng)目和數(shù)據(jù)，被控集成電路通過(guò)內(nèi)部接口電路對(duì)I2C總線上的信號(hào)進(jìn)行譯碼、識(shí)別和數(shù)模轉(zhuǎn)換后，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的 控制。I2C總線系統(tǒng)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(hào)，被控集成電路還向CPU發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，CPU根據(jù)被控集成電路的應(yīng)答信號(hào)和總線上的通信情況，對(duì) 整機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并提供自檢信息。

　　總線上傳輸?shù)男盘?hào)因項(xiàng)目和數(shù)據(jù)的不同而千差萬(wàn)別，根據(jù)現(xiàn)有的測(cè)試儀器和測(cè)試手段，無(wú)法通過(guò)對(duì)總線上的脈沖控制信號(hào)的識(shí)別和檢測(cè)，來(lái)判斷信號(hào)是否正常和確定故障部位。只能通過(guò)測(cè)量總線上的 電壓和波形的有無(wú)`大小來(lái)間接判斷總線系統(tǒng)是否正常。I2C總線系統(tǒng)空閑時(shí)，總線上掛接的主、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，總線上的電壓接近并略低于CPU的電源供給電 壓。根據(jù)機(jī)型和供電電壓的不同，以及總線電路的差別，一般在3.5V~5V左右。當(dāng)按壓電視機(jī)上或遙控器上的功能鍵時(shí)，總線進(jìn)入工作狀態(tài)并傳輸信號(hào)，發(fā)送信號(hào)的集成電路接口電路內(nèi)的輸出管進(jìn)人脈 沖放大狀態(tài)，總線上有脈沖信號(hào)輸送，總線上的電壓稍有下降，并且微微波動(dòng)。

　　1.總線電壓失常的原因

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

　　故障現(xiàn)象1:總線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的總線端口沒有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)輸出，可用示波器測(cè)試波形做進(jìn)一步確認(rèn)。如果CPU工作條件正常，則可能是CPU的總線控制腳處于關(guān)斷狀態(tài)，或是CPU本身?yè)p壞。

　　故障現(xiàn)象2:總線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路，通信中斷，使CPU接收不到被控集成電路的應(yīng)答信號(hào)，CPU無(wú)法做出正確判斷，CPU不斷發(fā)出信號(hào)，等待應(yīng)答。

　　故障現(xiàn)象3:總線上的電壓在2V~3V之間。

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

　　故障現(xiàn)象4:總線上的電壓很低，甚至為0V.

　　分析檢修：一是總線與電源之間的上拉電阻開路，二是總線或總線上掛接的保護(hù)、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(duì)地漏電或短路。

　　故障現(xiàn)象5:總線上的電壓正常，但控制失常。

　　分析檢修：一是數(shù)據(jù)線與時(shí)鐘線之間短路漏電，二是CPU或存儲(chǔ)器中軟件故障。

　　2.檢測(cè)總線電壓失常的方法

　?。?）檢查CPU的工作條件和矩陣電路

　　與檢修傳統(tǒng)彩電一樣，首先檢測(cè)CPU的供電、復(fù)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)。

　　（2）檢測(cè)總線上的電壓

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

　　第一步，在主控器CPU的總線輸出端（保留上拉電阻和存儲(chǔ)器）將總線斷開，通電測(cè)量CPU的總線輸出端電壓，以此判斷CPU是否正常如果斷開后CPU輸出端口電壓恢復(fù)正常，則為總線或被控集成電路故 障，否則為CPU或存儲(chǔ)器故障。第二步，恢復(fù)CPU輸出端總線，逐個(gè)斷開被控集成電路總線輸入端，逐個(gè)監(jiān)測(cè)總線上的電壓，判定被控集成電路是否正常。如果斷開某個(gè)被控集成電路總線輸入端后，總線 上的電壓恢復(fù)正常，則為該被控集成電路故障，常見為被控集成電路接口電路損壞，電源供給中斷或偏低，復(fù)位或晶振電路故障等，導(dǎo)致總線上電壓下跌。

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

　　二、總線電壓失常檢修實(shí)例

　　1.微處理器故障

　　CPU是PC總線系統(tǒng)的指揮中心，I2C總線系統(tǒng)傳輸時(shí)間、對(duì)象、方向、內(nèi)容均曲CPU統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。當(dāng)CPU電路發(fā)生故障時(shí)，整機(jī)完全不能工作，出現(xiàn)不能開機(jī)，或開機(jī)后馬上保護(hù)，或出現(xiàn)白光柵、暗光柵、無(wú)圖無(wú)聲等故障現(xiàn)象。

　　故障現(xiàn)象1:長(zhǎng)虹C2919P畫中畫彩電，有時(shí)工作正常，有時(shí)無(wú)法開機(jī)或自動(dòng)關(guān)機(jī)。

　　分析檢修：檢查開關(guān)電源和行掃描電路未見異常。檢測(cè)CPU遙控開關(guān)機(jī)電路，發(fā)現(xiàn)CPU（31）腳有時(shí)不能輸出開機(jī)指令電壓。檢查CPU的工作條件，（54）腳供給電壓5V正常，檢查復(fù)位電路正常，測(cè)量晶振ZA09電壓時(shí)，表筆剛觸到ZA09引腳，電視機(jī)居然恢復(fù)正常，原來(lái)ZA09一腳虛焊，將其補(bǔ)焊后故障排除。

　　故障現(xiàn)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(cè)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(hào)來(lái)自N301（TDA8844）⑩腳，其電壓也為0.76V.懷疑TDA8844內(nèi)部損壞，換之無(wú)效。測(cè)量TDA8844各腳電壓，發(fā)現(xiàn)其總線接口電壓偏低。檢查CPU（N101,WH2000C）的總線接口輸出端，⑩腳時(shí)鐘線電壓僅1.2V,⑩腳數(shù)據(jù)線電壓為2.2V,均明顯偏低。保留~L拉電阻，斷開被控電路，CPU的總線電壓仍偏低，說(shuō)明CPU有故障，檢查其外圍電路和工作條件，+5V電壓和復(fù)位電壓正常，當(dāng)更換晶振X101（7.3MHz）后，故障消失。

　　由于X101晶振不良，導(dǎo)致CPU不能正常工作，總線電壓降低，整機(jī)失控，TDA8844無(wú)行推動(dòng)信號(hào)輸出，過(guò)高的直流輸出電壓使行推動(dòng)管飽和，導(dǎo)致整機(jī)二無(wú)。

　　故障現(xiàn)象3:海爾29F66彩電，三無(wú)。

　　分析檢修：通電測(cè)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(cè)+5V供電正常，測(cè)量CPU總線電壓為0V.斷開總線的外電路，CPU的總線輸出電壓仍為0V,懷疑CPU電路損壞。檢查CPU（N101,NP83C266BDRNA）外圍電路，發(fā)現(xiàn)其（11）腳外接的過(guò)流保護(hù)電路中的VD758擊穿，如圖2所示。直觀檢查，發(fā)現(xiàn)CPU表面有燒焦的痕跡。更換VD758和N101后，開機(jī)依舊三無(wú)。檢查CPU已處于開機(jī)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(hào)，向前查N301（TDA8844）無(wú)行推動(dòng)信號(hào)輸出，手摸N301溫度偏高，測(cè)量電源供給輸人端@腳對(duì)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(jī)造成大面積損壞元仵的罪魁禍?zhǔn)资荲D758.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(wěn)要起見，將VD758改為耐壓較高的1N1004,并且在CPU（12）腳與地之間接6.8V穩(wěn)壓管、+8V和+5V一A與她之間分別并聯(lián)12V和6.8V穩(wěn)壓管（見圖2），作過(guò)壓保護(hù)元件，以免再次損壞兩集成塊。

　　2.存儲(chǔ)器故障

　　存儲(chǔ)器是PC總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，CPU進(jìn)行控制和調(diào)整的依據(jù)是存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)器發(fā)生故障時(shí)，輕者數(shù)據(jù)出錯(cuò)，嚴(yán)重的總線系統(tǒng)功能紊亂，甚至整機(jī)完全不能工作。

　　故障現(xiàn)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(cè)量（28）、（29）腳的數(shù)據(jù)線及時(shí)鐘線電壓異常。斷開（28）、（29）腳外接被控電路，總線電壓仍然異常，最后斷開存儲(chǔ)器IC1211,總線電壓恢復(fù)正常，電視機(jī)可正常啟動(dòng)，這說(shuō)明存儲(chǔ)器損壞。

　　更換IC1211后，由于存儲(chǔ)器是空的，需進(jìn)行初始化操作，查閱該機(jī)相關(guān)資料，該機(jī)屬松下M17機(jī)芯，初始化操作如下：斷電后，用短導(dǎo)線短接IC1213③腳與地后開機(jī)，自動(dòng)進(jìn)行初始化，最后斷開短路線，進(jìn)入維修狀態(tài)，對(duì)需要調(diào)整的項(xiàng)目進(jìn)行個(gè)別調(diào)整。調(diào)整后，遙控關(guān)機(jī)，機(jī)器恢復(fù)正常狀態(tài)。

　　故障現(xiàn)象5:長(zhǎng)虹C2919P彩電，接通電源，綠色指示燈亮，二次開機(jī)后無(wú)光、無(wú)聲。

　　分析檢修：檢查CPU的工作條件正常、測(cè)總線的電壓異常，斷開存儲(chǔ)器后，總線電壓恢復(fù)正常，判斷存儲(chǔ)器DQA07（UPD6252）損壞。在市場(chǎng)上購(gòu)買一只uPD6252換上后，機(jī)器不能完全恢復(fù)正常，估計(jì)是空存儲(chǔ)器，需要進(jìn)行初始化操作，寫入數(shù)據(jù)后才胄旨咴復(fù)正常。查閱該機(jī)相關(guān)資料，該機(jī)屬NC-3機(jī)芯，根據(jù)資料介紹的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，方法如下：

　　開機(jī)后，同時(shí)按遙控器上的"下"和"TV/AV"轉(zhuǎn)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(diào)整項(xiàng)目，按遙控器上的音量"+"、"-"鍵調(diào)整項(xiàng)目數(shù)據(jù)。根據(jù)該機(jī)調(diào)整資料調(diào)整后，退出維修狀態(tài)，整機(jī)詼復(fù)正常。

　　故障現(xiàn)象6:東芝2939XP彩電，開機(jī)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(yīng)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總線電壓偏低，逐個(gè)斷開被控IC并監(jiān)測(cè)總線電壓，當(dāng)斷開存儲(chǔ)器ICA07（uPD6254）后，總線電厭次復(fù)正常，判斷ICA07損壞。換新并進(jìn)行初始化后，整機(jī)恢復(fù)正常。

　　3.總線關(guān)斷腳故障

　　某些彩電的CPU設(shè)有總線控制開/關(guān)腳。主控CPU是否有I2C數(shù)據(jù)輸出受該腳電壓的控制。多為高電平時(shí)總線開，即CPU輸出總線信號(hào)；低電平總線關(guān)，CPU不輸出總線信號(hào)，處于生產(chǎn)模式調(diào)試狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)接人總線進(jìn)行初始化操作。如果總線控制腳外圍元件有故障，造成該腳電壓下降，就可能將總線信號(hào)關(guān)斷。

　　故障現(xiàn)象7:長(zhǎng)虹N2516彩電，自動(dòng)搜索節(jié)目時(shí)，能收到電視節(jié)目，節(jié)目號(hào)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(jī)為CN-5機(jī)芯。測(cè)CPU（37）、（38）腳總線電壓失常，斷開（37）、（38）腳外圍電路后，仍無(wú)總線脈沖信號(hào)輸出，懷疑CPU電路有故障。按常規(guī)檢查CPU的工作條件，電源、晶振、復(fù)位電路均正常，外接矩陣電路也無(wú)短路、漏電現(xiàn)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(jī)CPU設(shè)有總線控制腳，檢查該機(jī)的總線控制腳（36）腳電壓，僅2V左右。正常時(shí)，該腳為高電平（5V），有總線信號(hào)輸出；若為低電平0V,總線關(guān)斷。檢查（36）腳外圍元件R235、C207,發(fā)現(xiàn)C207漏電，換新后總線信號(hào)恢復(fù)正常，故障排除。