彩电I2C总线检修实践

        近几年，随着电子技术的发展，很多新型彩电都采用了I2C总线控制系统。彩电应用了I2C总线控制系统后，CPU和被控集成电路引脚大量减少，这不仅大大减少了整机电路元件，简化了电路，提高了产品可靠性，而且为增加CPU和被控电路功能创造了条件，给生产和维修带来了极大方便。采用I2C总线控制系统的彩电在电路结构和控制方式上均不同于传统遥控彩电，其故障的现象和故障机理也与之不同，因此，维修时的判断分析思路、检修方法步骤也有所不同。
　　电视机采用了I2C总线控制技术后，CPU和被控电路之间仅有一根串行时钟线(SCL)和一根串行数据线(SDA)连接。SCL和SDA都是通过上拉电阻与电源正端相连。CPU和被控电路之间的信号传递是以时钟信号和数据信号方式进行的。被控电路内部设有译码器，对CPU送来的时钟信号和数据信号进行解码，首先对时钟信号进行地址识别，确认CPU选中本集成电路后才能进入工作状态；然后对数据信号进行译码，经过D/A转换后控制内部相应的电路工作状态，从而实现对整机工作状态的控制。I2C是双向总线，不但CPU可以向被控电路发送数据，被控电路也可向CPU“汇报”状态数据，便于CPU随时“掌握”整机工作状态，“做出”正确抉择。另外，I2C控制技术还可进入维修模式，对整机的各种调试数据进行调整，对各种功能进行选择和设置。其调整和设置的数据都储存在I2C总线上的大容量电改写只读存储器中。存储器中不仅存储与普通电视相同的节目预选、音量、亮度、对比度等一些数据，还要存储各被控电路的调整数据和电路状态设置数据，例如RF－AGC、AFT、副亮度、副对比度、副音量、场幅、场线性、场中心、枕校、白平衡、画中画、卡拉OK等等。而且每次开机时，CPU都要从存储器中调出这些数据，然后通过SCL和SDA送往被控电路，这样电视机才能正常工作。由于存储器和各被控电路都挂接在SCL和SDA这两根I2C总线上，电路中每个元件发生故障，不但该元件组成的单元电路失常，还会影响SCL和SDA上各控制数据的正常传输，特别是引起存储器提供的数据错误，致使整机失控，使电视机出现千奇百怪的故障现象。轻则光栅几何失真，图像和伴音控制失调，多种故障并存，时隐时现；重则图声消失，甚至无法开机。如按常规遥控彩电的检修思路检修，往往会做出错误的判断，而使检修走入岐途，虽经反复测试，也找不到故障所在，使检修陷入困境。因此，在检修采用I2C总线控制技术的电视机并发多种故障现象时，就首先检查I2C总线控制电路是否正常，然后再按常规方法检修，将会收到事半功倍的效果。
　　I2C总线控制电路发生故障时，主要表现在SCL和SDA上的电压改变和波形失常，最简便的方法是测量SCL和SDA的工作电压，并与图纸中标称电压对照。该工作电压一般在3～5V之间。在按面板或遥控器上控制键时，该电压微微抖动。有条件的可用示波器观察SCL和SDA上脉冲电压的波形是否正常。
　　引起I2C总线电压改变和波形失常的原因，主要有被控电路故障、传输电路故障、CPU故障、存储数据错误和总线信号被干扰等五个方面。
一、被控电路故障
　　被控电路发生故障时，不但本身工作失常，如果总线接口电路发生故障，还会影响总线上的数据传输，致使数据出错，造成其它电路也失控，引发多种故障。判断被控电路故障的方法是：将被控电路接口焊脚与总线断开，如果总线电压恢复正常，则为被控电路故障。
　　[例1]故障现象　一台索尼KV－S29MH1彩电，收看中突然无图无声，原来存储的节目全部丢失。重新进行搜台，能搜到电视节目，但不能存储，而且无声、彩色制式不对而无色。关机后再开机，有时又一切正常，且数日内不再发生故障；有时开机时则又会发生上述故障。
　　分析与检修　有光栅、且能搜台，说明电源和CPU基本正常。无声、制式不对和不能存储三种故障并存，且同时发生和消失，由此推断故障出在三个单元的共用部分。三个单元的共用部分不外乎是电源和CPU控制电路。
　　该机功能多，附属电路亦复杂。在两个下部主板上立满了数个小线路板，结构紧凑，各单元板之间距离较近，给测量各单元电路板上电压造成困难，好在各单元板均通过插座与主板相连，通电后可通过测量各单元插座上的电压和波形来判断各单元的好坏。
　　先测电源板各插座输出电压均正常。再测CPU板输出端插座CN002各脚电压，发现 脚的SCL电压和 脚SDA电压均偏低，由正常时5V降为2.8V左右。这证实CPU控制电路发生故障。为了区分是CPU本身故障还是被控电路故障，将CN002 、 脚与外电路断开，开机测  脚电压，恢复5V，说明故障由被控电路引起。该机挂接在总线上的被控电路较多，均通过主板上各插座通往各单元电路。焊上CN002 、 脚，逐个断开通往各单元板插座中的总线焊脚，监测总线电压。当断开去往A1板的CN1119的⑧脚CLK和⑨脚DAT时，总线电压恢复5V，这说明故障点在A1板。测量A1板上工作电压，发现IC207的电源 脚无电压，查其供电电路，稳压块IC208(7809)输入端1脚有12V输入，输出端②脚无9V输出。拆下A1板检查，②脚焊点有一圈细裂纹。补焊后再开机，总线电压恢复5V，故障排除。
　　[例2]故障现象　一台索尼KV－F29MF1彩电不能正常启动，但消磁线圈反复吸合。
　　分析与检修　打开电视机，查电源各组电压正常，查CPU、I2C总线输出电压，SDA和SCL均由正常的5V降为3V左右。如上例，断开各被控电路I2C总线，当断开去往IC202(TA8776N)的总线时，CPU输出端总线电压升到5V，继电器不再吸合。检查IC202外围电路，电源 脚电压也为0V，经查也是9V供电电路稳压块虚焊，重新焊好，故障排除。
　　以上二例，都是被控电路电源供给电路开路，使被控电路得不到电源而引发的故障。不但使本电路停止工作，还造成总线电压下降，影响总线信号传输，整机失控，引发多种奇异故障。
　　常规检修时，都是因负载短路漏电才会引起电压降低，而I2C总线中被控电路开路，失去供电，为什么也会使总线电压下降呢?对此不少同行提出质疑。经过查阅有关资料得知：被控电路的总线接口电路多设计成“与”电路，总线与内部三极管的集电极相接。当被控电路电源开路时，接口电路以总线上的电压为电源而维持工作，由于接口电路电流较大，而总线上的上拉电阻较大(几kΩ至几十kΩ)，上拉电阻上压降增加，将总线电压拉低，影响总线的数据传输。
　　[例3]故障现象　一台松下TC－25V42G彩电，有图有声，下部无光栅，上部光栅只有一半。
　　分析与检修　用户反映，该机购买一年就发生上述故障，先后找过两个修理人员维修，查遍了场输出电路外围元件，均未见异常，更换场输出集成电路后故障依旧，无奈送我部检修。经过看图得知，该机采用I2C总线控制技术，场振荡信号先送入枕形校正电路TA8859整形校正后，再送往场输出电路。用示波器观察输入TA8859的波形正常，而TA8859输出的波形严重失真。测其总线接口电压正常，外围元件未见损坏。怀疑被控电路TA8859内部控制电路损坏。更换TA8859后，光栅拉开，但帧幅过大，场线性不良，并有枕形失真。
　　根据有关资料中介绍的方法，按维修开关S1101，使整机进入维修状态，按S1103功能键选择场幅、场线性、枕校三个项目，用音量升、降键调整数据到正常值，按“正常”键退出维修状态，一切恢复正常。
二、传输电路故障
　　CPU数据总线和时钟总线传输电路发生开路、短路、漏电时，也会引发故障。判断的方法是：当总线电压失常时，如果断开全部被控电路接口，总线上电压仍然失常，而从CPU输出端断开总线(保留上拉电阻)，总线电压恢复正常，则为总线传输电路故障。
　　[例4]故障现象　一台长虹G2966彩电开机后，有时光栅有几何失真，有时出现黑屏，但有字符显示，只是显示位置有所偏移。
　　分析与检修　出现多种不稳定奇异故障，多为I2C总线故障，测CPU 、 脚总线电压，发现 脚SCL电压失常。分别断开 脚被控电路总线接口，电压仍不正常。检查 脚时SCL上的外部元件CA38和RA68时，发现RA68变质。更换后， 脚电压恢复正常，接上被控电路，故障未再出现。
　　[例5]故障现象　一台长虹T2981彩电，开机后黑屏，无图像无伴音，有字符显示。
　　分析与检修　该机采用NC－7机心，其CPU的I2C输出端传输线上，增加了VQM10、VQM11两个三极管，分别对SCL和SDA信号放大后再从发射极送往各被控电路，使CPU带负载能力增强。查CPU总线输出端 、 脚电压正常，而两个放大三极管的发射极却无电压，基极电压也为0V。查基极偏置电路，发现12V电源与基极偏置电路之间的稳压二极管开路，使两个三极管失去偏置电压而截止，造成传输信号中断，整机失控。更换稳压二极管后，故障排除。
三、CPU故障
　　CPU是I2C总线控制的核心。CPU外部工作条件被破坏或内部功能失效、程序紊乱也会成整机失控。鉴别CPU故障的方法是从CPU总线输出端断开外电路(保留上拉电阻)。如果CPU总线输出端电压和波形仍不正常，则属CPU故障。
　　[例6]故障现象　一台索尼KV－K29MF1彩电，收看两年半，图像变得发白、模糊不清，无层次感。
　　分析与检修　首先检查通道和亮度处理电路，未见异常。检测CPU输出端总线电压基本正常。根据有关资料，使该机进入维修状态，找到1C项目AG1(老化1)、05项SBR(副亮度)和01项SCN(副对比度)，并进行数据调整，均无明显改善。检修陷入困境。后来请教索尼维修部师傅，得知是CPU失效造成的。更换CPU后，图像恢复了正常。
　　[例7]故障现象　一台长虹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。
　　分析与检修　该机为CN－5机心。测CPU 、 脚总线输出电压失常。断开 、 脚外部电路后仍无总线脉冲信号输出，怀疑CPU电路故障。查CPU的电源、晶振、复位电路，均未见异常。更换CPU也无效，检修陷入困境。后经查阅有关资料得知，某些具备I2C总线控制功能的CPU，设有总线关断(BUS OFF)功能，设置有专门的总线关断脚，总线输出端是否有信号输出，受总线关断脚控制。长虹电视机NC－3机心的CPU 脚、NC－6机心CPU的 脚、CN－5机心CPU的 脚为总线关断脚。一般此脚为高电平时，CPU输出总线信号；此脚为低电平时，CPU处于生产模式调试状态，总线关断，CPU不输出总线信号，测量I2C总线上的电压呈高电平，且不随功能按键跳变，无信号波形。总线关断脚电压异常，也将影响CPU总线信号的传送，一般低于2.5V时，可能将总线信号关断。本机的关断脚为CPU的 脚，测量该脚电压明显低于5V，仅2V左右。检查 脚外接元件R235、C207，发现R235和C207有问题。更换R235和C207后，CPU关断脚电压恢复正常，故障排除。
四、存储数据错误
　　在采用I2C总线控制技术的电视机中，存储器数据出错是较常见的故障。要恢复和调整这些数据，应按照厂家提供的方法，使电视机进入维修状态，然后按照厂家提供的调整项目清单和数据，选出应调项目，对该项目数据进行调整。由于生产厂家不同，彩电机心不同，进入维修状态的方法也不相同，调整的项目多少也不一样，少则十几项，多则上百项。这就要求维修人员要不断搜索、积累和掌握各种电视机进入维修调整状态的方法、步骤和调试项目的正确数据。
　　[例8]故障现象　一台松下TC－2140彩电，有图像，无伴音。按音量增减和功能键无效，也无相应字符显示，无法进行其它项目的调整。但节目加减正常，原存储的节目图像正常。
　　分析与检修　多数功能键失效，多种故障并存，故障多在CPU。经查CPU工作条件正常，查矩阵电路也未见异常。测I2C总线电压4.8V，正常，于是检修陷入困境。最后想到各种功能设置和数据均存储在存储器中，断开存储器与总线接口，各功能键恢复正常且有相应字符显示，但搜台和各种状态不能存储。怀疑存储器损坏或数据错误。故先进入维修状态进行调整。恢复电路，按照《电子报》1997年合订本50页有关该机的调试方法：首先同时按面板上音量减少键和手持遥控器上显示键，使该机瞬间出现白光栅后进入维修状态，用功能键F进行选项，可用音量增、减键进行数据调整，但此次未调，只做了数据记录后，按正常键N退出维修状态，该机居然恢复了正常。
　　[例9]故障现象　一台索尼KV－S34MH1彩电，收看PAL制电视节目一切正常，看NTSC制DVD碟时，中间部分图像正常，边缘部分会聚不良，白竖线成为左右排开的红绿蓝竖条。
　　分析与检修　该机通过I2C总线对会聚电路进行调整，并且按50场、60场两种状态分别进行设置。根据《电子报》1996年合订本中有关该机调整资料，顺序按遥控器上的DISPLAY、5、VOL＋、POWER键，进入维修状态；按数字1、4键选择项目，选出第19项：水平静会聚微调，按2、0键将50场改为60场；按3、6键改变数据，将原来2C改为3A，图像上四周的竖红绿蓝彩条并拢为竖白线。按MUTE键进入数据写入方式，按0键执行写入操作，按7、0键将调试后的数据存入存储器中，按POWER键进入待命状态，再按一次POWER，回到正常状态。再播放NTSC制DVD光碟时，会聚恢复正常。
　　[例10]故障现象　一台长虹N2516彩电，无伴音，场不同步。
　　分析与检修　两种故障并存，重点应查CPU总线控制电路。该机为CN－5机心，场同步和场同步分离电路受CPU输出I2C总线信号控制。测CPU 、 脚电压， 脚由正常时4.1V，现升至4.6V， 脚由正常时3.1V，现升到4.6V。断开 、 被控电路，两脚电压不变，证明故障在CPU或存储数据出错。查阅有关资料得知，该机I2C总线上电压是否正常与CPU功能设置状态有关，CN－5机心在维修状态，其调整模式1和模式2与音频和图像信号选择有关。如果调试不当，将影响音频和图像信号的幅度，也影响CPU对视频信号的识别和判断，出现音弱、无声、对比度不足、不同步、锁台不正常等故障，使CPU错误地执行静音功能和输出错误的场同步控制信号，造成无声且不同步。
　　根据有关该机维修资料，将CPU 脚对地瞬间短接，进入维修状态，按遥控器日历显示键选择调整项目，按音量增减键改变数据，重新调整模式1、模式2，将模式1调到27，模式2调到47后，遥控关机退出维修状态。再开机，故障彻底排除。
五、总线信号被干扰
　　总线输出的时钟和数据信号均为脉冲信号。当这两种信号受外界或机内尖脉冲干扰时，也会引起彩电故障。用示波器观察总线上信号波形是发现此类故障的有效办法。
　　[例11]故障现象　一台长虹C2919PK彩电，收看中有时突发图像闪动，瞬间场幅大小变化，伴随枕形突发失真。
　　分析与检修　有声有图，说明中放和通道正常。光栅大小变化且失真说明行场扫描电路可能有问题。先查电源电压。故障突发时电源电压值稳定不变。查行场扫描几何失真校正电路TA8859外围电路未见异常，测其总线接口电压也正常。更换TA8859无效。最后断开TA8859总线接口脚⑨和⑩，光栅变大，且稳定不变。故怀疑总线信号失常。用示波器观察总线上信号波形、CPU 、 脚波形正常且稳定，而TA8859的⑨、⑩脚波形上有毛刺。故怀疑总线信号在输往TA8859过程中受到干扰，干扰的原因大多是开关电源滤波退耦电路有问题和行扫描打火。先查电源C860、C854、C831，发现C831虚焊，补焊后，干扰排除，图像恢复稳定。
　　要提醒同行的是，在检修采用I2C总线控制技术的电视机时，开关电源滤波不良和高压打火对总线信号产生的影响也应引起注意。