陳 征，唐文龍

（中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司 南寧車輛段，1.工程師，2.技術(shù)員，廣西 南寧 530001）

南寧局集團(tuán)公司配屬的動(dòng)車組主要為CRH2A、CRH380A 型動(dòng)車組（以下簡稱動(dòng)車組），上述車型共8節(jié)車廂，每節(jié)車廂中部設(shè)置有4臺(tái)華興致遠(yuǎn)吊掛式影視屏，兩端設(shè)置2臺(tái)壁掛式影視屏，全列共有48臺(tái)車廂影視屏。車廂影視屏作為影視系統(tǒng)的終端，主要為乘客旅途提供豐富的娛樂、資訊服務(wù)。在高速運(yùn)行環(huán)境下保持影視屏的穩(wěn)定性、可靠性，是提升高鐵服務(wù)質(zhì)量的工作之一，也是車輛維修單位必須著力攻關(guān)的課題。筆者結(jié)合目前鐵路動(dòng)車組車廂影視屏故障多為黑屏故障（南寧局集團(tuán)公司近年黑屏故障占比為90%）且修復(fù)方式為整套更換導(dǎo)致維修成本高的實(shí)際，試就其成因進(jìn)行分析并提出減少設(shè)備故障降低維修成本的意見和建議，期望起到拋磚引玉作用，引發(fā)同行集思廣益，形成更多更好的減少以至消除動(dòng)車組車廂影視屏故障的思路和措施。

1 動(dòng)車組車廂影視屏組成及工作原理

動(dòng)車組車廂影視屏主要由電源模塊、模擬/數(shù)字模塊（驅(qū)動(dòng)板）、液晶屏及背光總成三大部分組成（見圖1），工作原理為：電源模塊將動(dòng)車組供電DC24 V轉(zhuǎn)化為DC12 V，為模擬/數(shù)字模塊（驅(qū)動(dòng)板）、液晶屏及背光總成提供穩(wěn)定電源；模擬/數(shù)字模塊將影視系統(tǒng)輸出的VGA 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并傳輸?shù)揭壕良氨彻饪偝傻钠羶?nèi)電路；液晶屏及背光總成的屏內(nèi)控制電路經(jīng)過處理形成液晶屏陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶屏成像，同時(shí)背光電路驅(qū)動(dòng)LED 背光燈點(diǎn)亮。

圖1 車廂影視屏組成

2 動(dòng)車組車廂影視屏故障分析判斷

根據(jù)動(dòng)車組車廂影視屏的組成及工作原理分析，黑屏問題的發(fā)生主要是因電源模塊無輸出、模擬/數(shù)字（驅(qū)動(dòng)板）故障和液晶屏及背光總成故障等所致。具體分析判斷如下：

2.1 電源模塊故障分析判斷電源板由24 VDC 轉(zhuǎn)12 VDC 電源模塊為主模塊，外圍搭建濾波電路構(gòu)成。通過帶短路保護(hù)功能和電流電壓指示功能的DC24 V 穩(wěn)壓電源進(jìn)行通電檢測(cè)，主要測(cè)量DC 轉(zhuǎn)DC主電源模塊的輸入輸出電壓，根據(jù)輸入輸出電壓來判斷電源板是否存在故障，電源板原理圖（見圖2）。判斷方法具體為：

1）通電檢測(cè)+VIN 與-VIN、Vout與GND、之間電壓值，正常狀態(tài)模塊輸入電壓為DC24 V、模塊輸出電壓為DC12 V、電源板輸入端電壓為24 V、電源板輸出端電壓為12 V，輸入輸出值可判斷空載情況下電源板狀態(tài)，同時(shí)記錄電源板空載DC24 V穩(wěn)壓電源上的空載電流、功率正常值為：空載電流0.043 A，空載功率1.032 W；

2）接入正常影視屏帶載實(shí)驗(yàn)6 h，期間每30 min記錄一次電流值并計(jì)算功率作為帶正常負(fù)載參考值，正常的負(fù)載電流平均值為0.557 A，負(fù)載功率平均值為13.374 W，見附表1；

（3）形成關(guān)鍵數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)值，異常于標(biāo)準(zhǔn)值的電源模塊可初步判斷為故障模塊，詳見附表1、2。

圖2 車廂影視屏電源板電源板原理圖

表1 車廂影視屏帶負(fù)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 車廂影視屏電源模塊相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值

2.2 模擬/數(shù)字模塊（驅(qū)動(dòng)板）故障分析判斷模擬/數(shù)字模塊邏輯控制板電子電路由電源管理電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。電源管理電路以RT7257EN 為核心搭建，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以主芯片TSUMV39LU 為核心搭建。

2.2.1 電源管理電路故障分析判斷 根據(jù)RT7257EN 芯片原理（見圖4），RT7257EN 芯片采用固定DC5 V 輸出，2 腳輸入電壓DC12 V，3 腳為輸出管腳，輸出正常電壓為DC5 V，電源管理電路由芯片3腳輸出DC5 V 后分別連接TO252封裝BM1117-3.3三端穩(wěn)壓器（見圖5）與同型號(hào)STO-223 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器2 腳為輸入管腳。測(cè)量BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器芯片輸入端3 腳與輸出端2腳電壓，BM117-3.3 三端穩(wěn)壓器輸入端為DC5 V，輸出端電壓為3.3 V。如STO-223 封裝或TO252 封裝的BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器中的一個(gè)或全部輸入輸出值異?，F(xiàn)象，則可能是該封裝故障；其次為防止外部電路故障引起STO-223 封裝或TO252 封裝BM1117-3.3三端穩(wěn)壓器保護(hù)，在實(shí)際電路板中設(shè)計(jì)有0 電阻橋接，將0 電阻焊接取下使外部電路與STO-223 封裝或TO252 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器隔離后繼續(xù)通電測(cè)量輸出端電壓情況，則可判斷STO-223 封裝或TO252 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器是否失去降壓作用；為進(jìn)一步確定是否是STO-223 封裝或TO252 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器失效照成黑屏故障，在取下得0 電阻的外圍電路端接一細(xì)銅線，并將另一端焊接在輸入輸出值正常的封裝BM117-3.3 輸出端2 腳處臨時(shí)測(cè)試，通電后影視屏恢復(fù)正常工作，并將VGA 模擬信號(hào)接入模擬/數(shù)字（驅(qū)動(dòng)板），發(fā)現(xiàn)圖像顯示正常，可判斷黑屏故障。

圖5 TO252封裝BM1117-3.3控制電路

2.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路故障分析判斷 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以主芯片TSUMV39LU為核心搭建，判斷方法為：

1）先排除晶振故障和以RT7257EN 為核心搭建電源管理電路故障，在通電的情況下采用示波器測(cè)量TSUMV39LU 的晶振輸出引腳34 腳和晶振輸入引腳35 腳的波形圖，該晶振為24 MHZ，通過波形圖排除晶振故障；

2）測(cè)量TSUMV39LU 主芯片電源引腳電壓，引腳45、36、22、16、1、51、64 為3.3V 壓降，引腳10、37 為2.5 V 壓降，引腳2、46 為1.2 V 壓降，當(dāng)各電源引腳壓降均正常時(shí)采用代換法，代換TSUMV39LU 主芯片此時(shí)若黑屏故障消除可判斷為主芯片故障，若黑屏故障未消除可用對(duì)比測(cè)量法測(cè)量出TSUMV39LU 異常引腳返回上一級(jí)外圍電路直至排除故障為止；

3）當(dāng)有個(gè)別電源引腳壓降異常時(shí)有可能是TSUMV39LU 主芯片內(nèi)部故障造成也有可能由外部供電原因造成此時(shí)采用代換法，代換TSUMV39LU 主芯片若黑屏故障消除可直接判斷為主芯片故障引起電源引腳的壓降變化導(dǎo)致黑屏故障。

2.3 液晶屏及背光總成故障判斷黑屏故障液晶屏及背光總成與正常影視屏液晶屏及背光總成進(jìn)行互換判斷?；Q之后原故障液晶屏上的液晶屏及背光總成恢復(fù)正常工作且利用24 V 穩(wěn)壓電源上讀取工作電流值與新品液晶屏正常工作狀態(tài)下電流非常接近且功率符合設(shè)計(jì)要求，持續(xù)工作12 h 未見異常，而由正常影視屏互換安裝在原故障影視屏上，黑屏故障復(fù)現(xiàn)，故障并未因?yàn)橐壕良氨彻饪偝苫Q而發(fā)生轉(zhuǎn)移，可斷定故障點(diǎn)不在屏內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路中，反之則為液晶屏及背光總成故障。

3 動(dòng)車組車廂影視屏故障處置措施

首先對(duì)電源模塊、模擬/數(shù)字模塊（驅(qū)動(dòng)板）各元器件進(jìn)行外觀檢查是否出現(xiàn)異常，重點(diǎn)檢查各焊接件是否存在變色發(fā)黑發(fā)黃的現(xiàn)象及濾波電容是否有鼓泡現(xiàn)象；其次通電檢測(cè)各模塊輸入電壓、輸出電壓、空載電流，空載功率、負(fù)載電流、負(fù)載功率等值，對(duì)比正常值檢查異常數(shù)據(jù)；最后分析異常數(shù)據(jù)前端的電路原理圖，判斷電子電路故障電器元件，對(duì)電器原件進(jìn)行更換并試驗(yàn)。

通過對(duì)CRH2A、CRH380A 型動(dòng)車組車廂影視黑屏故障的100組影視屏進(jìn)行處置統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)僅有2 個(gè)不是TO252 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器引起黑屏，而由TO252 封裝BM1117-3.3 三端穩(wěn)壓器引起的黑屏故障高達(dá)98%。針對(duì)TO252 封裝BM1117-3.3三端穩(wěn)壓器的控制電路（見圖5）進(jìn)行分析，TO252封裝BM117-3.3 三端穩(wěn)壓器輸出的DC3.3 V 電壓受控與主芯片TSUMV39LU 的內(nèi)部程序控制44 I/O 管腳的高低電平，而MOS管ME2345A受44管腳的高低電平控制，供電后TSUMV39LU 的44 腳輸出高電平使三極管MMBT3904LT1 導(dǎo)通后觸發(fā)MOS 管ME2345A電子開關(guān)導(dǎo)通，為液晶屏及背光總成的屏內(nèi)控制電路提供DC3.3 V供電電源，影視屏黑屏的原因是失去了控制電源而造成的故障現(xiàn)象。

主要故障原因?yàn)槿朔€(wěn)壓器屬于發(fā)熱降壓元件，功率以發(fā)熱的形式損失。CRH2 A、CRH380A 型動(dòng)車組車廂影視屏為內(nèi)嵌入式安裝，且未設(shè)置散熱裝置，狹小的空間不利于熱量的散發(fā)在夏季炎熱的環(huán)境下長時(shí)間高溫工作，使用壽命大幅縮短，特別是長時(shí)間在暴曬后，車廂內(nèi)的熱量還未被空調(diào)裝置帶走的情況，影視屏就投入工作更加加速影視屏內(nèi)的三端穩(wěn)壓器的損壞導(dǎo)致黑屏故障的發(fā)生。為解決該問題建議優(yōu)化TO252 封裝BM117-3.3 三端穩(wěn)壓器散熱設(shè)計(jì)，同時(shí)在車廂溫度降到設(shè)定值后在啟動(dòng)影視屏可以有效降低影視屏的故障概率。

4 結(jié)語

本文針對(duì)CRH2A、CRH380A 型動(dòng)車組車廂影視屏黑屏故障成因進(jìn)行的分析和提出的對(duì)策得到筆者所在單位南寧局集團(tuán)公司南寧車輛段的重視和認(rèn)可，從2020 年年初針對(duì)影視屏進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)后已成功修復(fù)115 臺(tái)，截止2020 年12 月10 日已成功節(jié)省物料經(jīng)濟(jì)開支46萬余元。下一步還將圍繞加快此類故障排查處置效率和加大降低維修成本力度深入研究，力爭(zhēng)取得新的成果，為提升動(dòng)車組設(shè)備質(zhì)量作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。