彩电I2C总线检修实践

孙德印　孙铁刚　孙铁强

　　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9 1 :