I2C总线型彩电保护电路的特点与检修技巧

I2C总线型彩电不仅将微处理器与被控集成电路的控制电路作了较大改进，还将保护电路作了改进。面对已改进保护电路，其检修的方法和步骤也应随机应变。下面是笔者在维修实践中总结出来的对I2C总线型彩电保护电路的维修方法和步骤，与同行探讨。
一、I2c总线型彩电保护电路的组成和特点
I2C彩电的保护电路根据品牌和机芯的不同，各有特点(大多如图1所示)，其故障的检测和保护功能的执行均由微处理器来完成。主要由故障检测输入电路、智能控制电路(微处理器)、保护执行输出电路三部分组成，与传统彩电的保护电路相比，有如下特点：

1．故障检测输入电路大多采用两种方式
(1)由微处理器通过I2C总线对故障电路进行监测。采用I2C总线控制技术的电视机，微处理器仅通过数据线SDA和时钟线SCL两根传输线与所有的被控集成电路相连接；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、多则数百项的的控制项目和数据，被控集成电路通过内部接口电路对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总线系统的微处理器与被控集成电路之间采用的是双向传输(不但微处理器向被控集成电路发出控制信号，被控集成电路还向微处理器发送应答信号)，微处理器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。
I2c总线彩电每次开机时，微处理器都要检查串行数据线SDA和串行时钟线SCL是否有开路、短路故障，并对挂接在I2C总线上的被控IC或组件电路进行检查。并将检查结果记录到存储器中，供维修人员参考：当12C总线或某些被控IC发生故障，但并不影响I2C总线运行时，整机可能继续运行。如果比较严重，I2C总线系统将进入保护状态。是否采取保护措施是由I2C系统内部软件决定的。
通常，微处理器在这三种情况下要实施保护：1)被控集成电路发生故障，微处理器收到错误的应答信号：2)总线传输电路发生开路或短路性故障，微处理器收不到应答信号。3)挂接在总线上的集成电路总线接口电路发生故障时，不但自身工作失常，还会影响总线上其他电路的信号传输，造成信号畸变，波及其他电路工作失常，故障严重时实施保护。
(2)单独设立故障检测引脚。在微处理器单独外设一个保护检测脚(该脚外接一路或多路过流、过压保护检测电路)，当被测电路发生过流、过压故障时，引起故障检测引脚的电压发生变化，微处理器据此，进入保护状态。

2．保护执行输出电路大多采用三种方式
(1)关闭主电源。主要采用以下几种方法：1)切断主电源的市电输入；2)迫使主电源停振；3)将开关电源的输出+B电压短路；4)使主电源工作于待机状态。
(2)关闭行扫描电路。主要采取三种方法：1)切断行振荡或行输出级电源；2)短路行推动信号；3)迫使行振荡电路停止振荡。
(3)关闭信号通道降低光栅亮度。以便进行故障自检屏幕显示。
以上保护的执行，除关闭主电源方式外，大多由微处理器通过I2C总线控制相应的功能电路去执行。
目前大多采用关闭主电源的保护方式：进入保护状态时，大多采用由微处理器的开关机控制电路执行关机的保护方式，使电视机处于关机待命状态。不同品牌、不同机芯的彩电，使用的微处理器和控制软件各不相同，保护时的故障现象和特征也各不相同。多数机型出现三无，但指示灯亮，按键、遥控均失灵；少数机型出现白光栅或暗光栅，无图无声；有的机型还伴有指示灯闪烁和继电器吸放声。
3．增加了故障自检显示功能
传统彩电的保护电路执行保护后，一般不进行保护显示，只有个别彩电以指示灯进行显示。I2C彩电的保护电路执行保护后，大多进行保护显示，通过以下4种形式显示出来。
(1)设置故障指示灯。当I2C总线系统检测到故障时，故障指示灯点亮或改变颜色。夏普PAL—A机芯采用此方法，出现故障时微处理器的39脚变为低电平，点亮面板上D1019红色发光管，使红绿双色发光二极管由原来的绿管发光，变为红绿同时发光(变为黄色)，警告用户故障停机。此种指示不能明确指出故障部位。
(2)用指示灯闪烁次数显示自检结果。被控IC发生故障时，停机保护，并以指示灯闪烁次数报告故障部位。索尼彩电多采用此种显示方法。
(3)用屏显方式报告自检结果。发生故障时，如果扫描、屏显正常，可采用密码输入等方式，进入故障自检显示状态。松下M18机芯采用此种显示方式。
(4)指示灯和屏显双重显示。保护停机时，用指示灯显示；开机能实现屏显时，用屏显显示；综合了二者的优点。东芝彩电部分机型采用这种显示方式。
综上可知：与传统彩电相比，I2C彩电的微处理器对整机的控制和监测能力大大加强了，保护电路具有智能保护的特点。
二、I2C彩电保护电路检修方法的探讨
当I2C彩电进入保护状态时，掩盖了故障元件引起的故障现象，故维修人员看到的只是保护后的故障状态，根本看不到故障元件引发的故障现象，给观察和判断故障部位造成一定的难度，从而无法按照故障现象进行维修；只能根据保护电路的工作原理，破解引发保护的原因，顺藤摸瓜，找到故障元件。
1．首先排除微处理器和总线控制系统故障
I2c彩电的保护电路是由微处理器通过I2C总线系统和保护检测脚对各个功能电路进行检测，由微处理器对被控电路执行保护。因此，检修保护电路的关键是首先排除微处理器控制系统的故障。与检修传统彩电一样，首先检测微处理器的供电、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。确保微处理器进入正常的工作状态。
2．检测总线上的电压
总线上传输的信号因项目和数据的不同而干差万别，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。
总线(数据线SDA、时钟线SCL)的一端与主控器微处理器相接，另一端与被控集成电路相连，当主控器、被控器、总线电路中任何电路发生故障时，都会引起总线上的电压、波形的改变。总线上的电压，往往能反映I2C总线系统工作是否正常。如果不正常，很可能使保护电路动作，进入保护状态。
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微处理器的电源供给电压。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入脉冲放大状态，总线上有脉冲信号输送，总线上的电压稍有下降，表针微微抖动。
在供给电压正常的情况下，I2C总线系统发生故障时，总线上的电压有以下几种现象：
(1)总线上的电压固定在空闲时的高电平，按压功能键时，电压不变动。故障原因：这说明微处理器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，如果微处理器工作条件正常，一是微处理器的总线控制脚处于关断状态。二是微处理器本身损坏。
(2)总线上的电压在高电平附近一直波动。故障原因：微处理器与被控电路之间的传输电路开路，通信中断。使微处理器接收不到被控集成电路的应答信号，微处理器无法做出正确判断，微处理器不断发出信号，等待应答。
(3)总线上的电压都在2V～3V左右。故障原因：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。
(4)总线上的电压很低．甚至为0V。故障原因：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微处理器接口电路对地漏电或短路。
(5)总线上的电压正常，但控制失常。故障原因：一是数据线与时钟线之间短路漏电。二是微处理器或存储器中软件故障。
(6)采用分割法排除总线故障。如果总线上的电压异常，可采用分割法：从I2C总线系统的主控器微处理器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。然后测量和监测总线上的电压是否恢复正常。
具体分割分两步：第一步，在主控器微处理器的总线输出端(保留上拉电阻和存储器)将总线断开，通电测量微处理器的总线输出端电压，判断微处理器是否正常。如果断开后微处理器输出端电压恢复正常，则为总线或被控集成电路故障．否则为微处理器或存储器故障。第二步，恢复微处理器输出端总线，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；通过这样分段检测，再配合电阻、电压测量。会很快找到故障元件。
多数情况下，排除微处理器和总线电压失常故障之后，保护电路的保护故障也同时排除。
3．检查保护检测引脚电压
对于采用专用保护检测电路的微处理器，可检查保护检测电路的引脚电压。该脚电压芷常时多数为高电平4V～5V，当该脚低于2．5V时，说明外部保护检测电路已经检测到故障。将保护检测引脚的电压拉低，向微处理器提供保护信息，微处理器据此采取保护措施。当检测到保护检测引脚电压低于2．5V时，重点检查保护检测引脚外部的保护检测电路元件和被检测电路是否存在过流、过压故障。
4．追踪自检．检测故障电路
检修时，可充分利用I2c总线系统的自检信息显示功能。根据自检信息提供的线索，查阅该机的I2C总线有关资料，弄清楚自检信息的内容，对所提示的故障部位进行检修，这是I2c总线彩电检修的一种特殊优惠条件。
对于采用指示灯闪烁的方式报告自检信息的电视，应索取该机的有关资料，弄清楚指示灯闪烁的内容，有针对性地进行维修。
对以屏显方式提供自检信息的电视机，保护时无光栅或有光栅无图无声的，如果屏显正常，可设法调出自检信息，通过自检信息的指点，检修相对应的故障电路。
5．设法退出保护状态，确定故障范围
对于没有故障自检显示功能的电视机，或虽有故障自检显示功能，采用追踪自检信息的方法未能将故障排除的，可设法退出保护状态，观察开机后的故障现象，以便做到心中有数，对症检修。
(1)采用设法退出保护状态的前提是：电源和行输出电路无明显短路、漏电故障，且电源电路工作正常，输出电压不应过高。为了稳妥，可分两步进行：1)先断开行输出电路，在+B电压输出端接假负载，退出保护状态后，检测开关电源的输出电压；如电压不正常，先排除开关电源的故障。2)输出电压正常后，再拆出假负载，恢复行输出电路，进行第二步检修。
(2)设法退出保护状态可在微处理器的检测电路输入端或保护执行电路的输出端两处进行：1)从微处理器保护电路检测输入端采取措施，退出保护状态。如果微处理器单独外设保护检测输入引脚，可将该引脚断开(如图1昕示的A点，保留上拉电阻，也可用并联上拉电阻或下拉电阻的方法)，将保护检测输入引脚的电压强行置于正常状态，使微处理器退出保护状态，进入正常工作状态。  [Page]
通过声、光、图的观察，进一步确定故障范围。也可采用逐个断开各个保护检测电路的方法，观察是否退出保护状态。如果断开哪路监测电路，保护电路退出保护状态，则故障发生在该被监测的电路中。这种方法的好处是，微处理器和其他电路，同时退出保护状态进入正常工作状态，便于观察到真实的故障现象。2)从微处理器保护执行电路的输出端采取措施，退出保护状态。如果微处理器没有单独设立保护电路检测输入引脚，而设立了输出保护执行引脚(多为由开／关机引脚执行保护)，如图1所示，将图中B点断开，一般即可退出保护状态，如果仍未退出保护状态，也可用并联上拉电阻或下拉电阻的方法，强行将其置于正常状态。也可根据故障电视机的具体情况采取措施；用继电器控制开／关机的，将继电器开关短接：用大功率三极管控制开，关机的，将三极管E、C极短接。这种方法的缺点是；只是被控电路(开关电源)进入正常状态，为整机提供了电源，但微处理器仍处于保护状态，各项控制功能可能未进入正常控制状态，此时有可能无图无声。但可对开关电源输出电压和受控电路电压进行大致的测量。    三、I2C彩电保护电路维修实例
【例1】索尼KV—F29MF1彩电，开机后进入保护状态，指示灯闪烁5次。
分析与检修：索尼彩电设有故障自检显示功能，大多采用指示灯闪烁的方式显示故障部位(表1是索尼机心发光二极管闪烁次数与故障电路对照表)。如果两个以上集成电路同时出现故障，则位于表中左侧顺序的先闪烁。检修时根据自检显示信息提供的故障部位，对相关的故障部位进行检修，往往会收到事半功倍的效果。
KV—F29MF1彩电属于G3F机芯，直接采取追踪自检信息的维修方法。根据表1指示灯自检显示的提示，指示灯闪亮5次。是几何失真校正电路故障。直接检查几何失真校正电路，IC561(CXD2018)：①脚为0．5V，11脚由正常时2．1V降为0．5V，两脚电压均不正常。检查该电路外围元件，未见异常，判断IC561损坏，更换一只CXD2018后，故障排除。


【例2】索尼KV-K25MH11彩电，开机无光无声，稍候转为待机状态，电源指示灯闪烁4次
分析与检修：KV—K25MH11彩电属于G3F机芯，直接采取追踪自检信息的维修方法。根据表1指示灯自检显示的提示，指示灯闪烁4次是扫描电路CXA1587S故障．但检查CXA1587S相关电路，未见异常。再次通电开机，仍无光无声，但指示灯闪烁次数改为5次。根据表1自检显示信息，检查IC561(CXD2018Q)时，发现其27脚复位电压仅为3．8V，查其外围，C546漏电，且漏电电阻时大时小，不稳定，使微处理器造成自检误判。更换之，故障未再出现。
【例3】索尼KV—F29MF1，开机后有几秒钟伴音、无光栅，然后进入保护状态，指示灯闪亮1次
分析与检修：KV—F29MF1根据自检信息的提示，彩电属于G3F机芯，直接采取追踪自检信息的维修方法。发光管闪1次是存储器故障的信息，对存储器及其外围电路检测后，未见异常。检测微处理器(IC001)的18脚电压．由开机时的低电平0V变为待机高电平5V。采取设法退出保护状态的方法：断开Q310基极相接微处理器18脚的跳线，退出保护状态，强行开机，出现偏红的暗光栅，检查解码基色输出电路IC304，发现x射线保护端⑨脚由正常时的0．05V上升到6V，进入保护状态。向前检查D板的过流保护电路，保护管Q803基本正常，采取逐个断开各路保护检测输入端的方法，当断开R887、R893时，Q803退出保护状态，一切恢复正常。检查十目关电路是R884阻值变大，由正常220Ω升到1k，更换之并恢复电路，故障排除。
【例4】索尼G2l彩电，待机指示灯闪烁，无光无声
分析与检修：待机指示灯闪烁，估计是保护自检信息显示，但无该机有关资料。先采取检测微处理器通电状态下的工作条件，检测微处理器(IC001)40脚和64脚的工作电压正常，34、35脚的晶振电路正常；36脚的复位电路也正常；再检测总线上的电压，该机设有两组总线，检测微处理器的54、56脚总线电压正常，而微处理器的53、55脚总线电压在2．4V～4．2V之间波动(正常时为4．8V)。该组总线与存储器IC003的⑤、⑥脚相接，采用分割法判断故障范围，断开IC003的⑤、⑥脚，微处理器的53、55脚电压恢复正常。更换存储器并恢复电路后，故障彻底排除。
【例5】飞利浦新视霸彩电，开机后绿色指示灯亮，无光无声
分析与检修：该机属G88AA机芯。检测电源和行扫描电路正常，三个视放管均截止而无光。检查解码7551(TDA4681)，发现其20、22、24脚均为0V，测其电源供给正常，测总线接口电路27、28脚，正常时分别为3．6V和3．3V，实测为3．6V和0．2V，串行时钟线SCL接口电压不正常。断开7551的SCL接口28脚，串行SCL电压仍很低，检查该线上拉电阻正常，SCL上挂接的对地电容也无漏电短路现象。逐个断开被控电路，SCL线上电压仍未恢复正常。
仔细分析SCL传输电路，还接有由7271、7270及其外围元件组成的过压保护电路，见图2所示。由6271、3273对10V电压分压加到7270的基极，作为基准电压(约为5．6V)，7270发射极接微处理器的5V电源上。正常时7270反偏截止，7271也截止，SCL正常工作。当5V稳压电源损坏使微处理器供电升高时，7270正偏导通，7271随之导通，将SCL电压拉低，使I2C总线系统保护，整机停机。查微处理器的供电5V正常，采取设法退出保护状态的方法，断开7271，SCL电压恢复正常，整机工作也恢复正常。判断是7271误保护，检查该保护电路，7270基极电压由正常时的5．6V降为4．3V，使7270正偏导通，查基极分压电路，稳压二极管6271稳压值增大。更换之，故障排除。


【例6】三洋CMX2940K-00彩电，电源指示灯亮，二次启动时指示灯暗一下后变为闪烁
分析与检修：该机为A8-A机芯，采用I2c总线系统，微处理器设有完善的负载过流保护电路，见图3所示。一旦进入保护状态，指示灯闪烁报警，不能二次开机。图中微处理器(M37102MB)的19脚是专设保护检测引脚，外接的D155、D631、D668、D664、D665、D656、D669对开关电源各路输出电压进行检测。当某路负载短路使其供给电压下降或失去电压时，该路的检测二极管导通，使微处理器(M37102MB)的保护检测端19脚电压由正常时5V高电平变为低电平，微处理器据此判断负载或电源有故障进入保护状态，从33脚输出关机指令，从开机时高电平，变为关机低电平，使Q1102和Q8H7导通。由于Q8H7导通，使光耦D612和Q615导通，将开关管Q613基极对地短路而停振关机，进入保护状态。同时，微处理器的34脚输出交替变化的高、低电平，通过Q1101使指示灯闪烁报警。当场输出电路有故障无场脉冲输出时，由于R516和R519对9V分压，在R519上分得的电压较低，仅3．2V，无法使稳压管D503导通，使Q501截止，0651饱和导通，将微处理器的19脚电压拉低，也会进入保护状态。
根据上述原理，微处理器的19脚电压是判断是否保护的关键，测微处理器的19脚电压仅1．1V左右，说明债载电路有短路故障。采取设法退出保护状态的方法：断开R8F6，开机不再保护，呈一条水平亮线。检查修复场扫描电路后，故障排除。
【例7】东芝2950XHC彩电，开机三无，电源指示灯红、绿交替闪烁
分析与检修：该机为S5E机芯，采用I2c总线控制技术。检查开关电源各组电压正常，采取检查I2c总线控制系统的方法，查微处理器(M37222M6)总线输出端37脚SCL线上电压仅0．8V，38脚sDA线上电压仅0．5V(正常时均在4．2V左右)。采用分割法判断故障范围，首先断开保留上拉电阻RA67、RA68和总线上被控电路，将跳线085、086挑开，测量微处理器总线上的电压。当断开AV/TV切换电路QV01，(TA1219N)的20、21脚时，总线电压恢复正常，出现了光栅。确认QV01损坏，更换后，图像和伴音也恢复了正常。
【例8】东芝2840XH彩电，有时收看正常，有时无规律自动关机，面板上指示灯闪亮
分析与检修：正常时检查电源电压和行电流正常，排除过流过压保护的可能。自动停机时，+B电压由125V降为75V：15V电源降为8．7V，属待机状态。用遥控开机，125V和15V恢复正常，但仍无光无声，开机限流电路中的继电器SR82不断吸合、释放发出“哒哒”响声，说明已进入开机状态，但启动不起来。检查行扫描电路，行输出和行推动级均未工作，向前检查行振荡电路IC501(TA8880AN)，⑤脚无行振荡电源电压。检测行振荡电源，发现主板通往IC501小板的插座中，行振荡供电插座引脚虚焊有裂纹，致使行振荡失电，行扫描停止工作，造成三无。同时行不工作，行输出级二次供电的27V、12V中断，微处理器与该组供电IC联系中断，判定被控电路故障，执行保护程序。补焊后，未再出现保护现象。
【例9】夏普29FNl型彩电，开机后无光无声，电源指示灯由红变绿后，又由绿变红，且连续闪烁七次．停数秒再闪烁。有继电器吸放声
分析与检修：根据故障现象，与索尼G3机芯进入保护状态相似，属自检故障信息显示，因无该机I2C总线系统资料，对指示灯闪烁的自检显示内容不了解。先检查微处理器及总线系统，检测微处理器的工作条件正常，检测微处理器保护电路检测端IC1001的33脚由正常时0V升到5v，开／关机控制端22脚由开机时5V降为0V，导致继电器释放．开关电源无输出，进入保护状态。采取测量总线上电压方法进行检修，检查IC1001的SCL时钟输出端42脚和SDA数据输出端43脚电压，均为4．6V，按压遥控键也无变化。
正常时应在4．2V～4．6V之间变动，检查两个总线传输电路未见异常，逐个检查被控IC工作条件，发现IC1302的15脚供电电压仅为4V。检查15脚供电电路，发现D1310正极12V正常，负极本应为11．3V(现为4V)，判定D1310正向阻值变大，更换之故障排除。
【例10】夏普29FNl，开机三无，待机指示灯闪烁。
分析与检修：遥控开机继电器吸合后，开关电源无电压输出。检修开关电源电路。300V电压正常，启动电路和反馈电路也未见异常。检测各路负载电路也未见短路漏电现象。最后怀疑电源厚膜电路IC701(STR6309)内部损坏，拆下与正常元件比较，确有差异。更换后一切正常。该机采用I2C总线技术，开机后开关电源无输出，I2c总线系统与被控电路无法通信而判定被控电路故障而停机保护。
【例11】长虹T2981彩电，开机后黑屏，无图无声有字符显示
分析与检修：该机采用NC-7机芯，采用I2C总线控制技术，其微处理器的I2C输出端传输线上，增加了VQM10、VQM11两个三极管，分别对SCL和SDA信号放大后从发射极输出，再送往各被控电路，使微处理器带负载能力增强。先围绕微处理器电路进行检查，查微处理器的三个工作条件，正常；再查微处理器总线上的电压，测量微处理器总线输出端39、40脚电压正常，而两个射随三极管VQM10、VQM11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，造成总线信号中断，使微处理器进入保护状态。更换稳压二极管后，故障排除。
【例12】长虹C3418PB画中画彩电，指示灯亮，不能开机，无光无声。
分析与检修：开机后测开关电源输出电压正常，但整机不工作，判为I2c总线保护状态。测量微处理器工作条件正常，测量微处理器总线上SCL、SDA输出端电压均偏低。采用分割法判断故障方位，逐个断开被控I2c总线接口，当断开存储器DQA07(UPC6252)时，总线电压恢复正常。从长虹维修中心购得厂家写入数据的UPD6252替换后，故障排除。