某輕卡信號閃光器失效淺析

張靜

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某輕卡信號閃光器失效淺析

張靜

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

信號閃光器失效會(huì)造成閃光燈不亮或閃爍頻率異常等問題，文章主要淺析了此信號閃光器失效模式、原因分析及解決方案，為其他車型提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

信號閃光器；失效模式；解決方案

前言

汽車信號閃光器分為轉(zhuǎn)向信號閃光器、危險(xiǎn)報(bào)警閃光器及轉(zhuǎn)向信號和危險(xiǎn)報(bào)警復(fù)合用閃光器等型式。本文所述為轉(zhuǎn)向信號和危險(xiǎn)報(bào)警復(fù)合用閃光器，當(dāng)全部燈正常工作時(shí)，向駕駛員顯示的聲音或光信號應(yīng)與主燈的閃光頻率相同，但動(dòng)作可相同或相反。若發(fā)生一只主燈泡損壞時(shí)，對駕駛員應(yīng)有聲音或光顯示，并發(fā)生閃光頻率增高、下降或指示燈長亮或長滅。

本文旨在根據(jù)信號閃光器的失效模式，通過拆解部件，記錄其內(nèi)部元器件測試分析的過程，并得出解決方案，為其他車型提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

1 信號閃光器測試分析

1.1 信號閃光器控制簡介

信號閃光器內(nèi)部系統(tǒng)主要由三部分組成：5V穩(wěn)壓模塊、MCU控制模塊和MOS管驅(qū)動(dòng)模塊，控制示意圖及技術(shù)參數(shù)分別如圖1及表1所示：

圖1 控制示意圖

表1 技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)以下功能：轉(zhuǎn)向燈功能、危險(xiǎn)報(bào)警燈功能、故障指示功能。

其中，5V穩(wěn)壓模塊，通過LDO為MCU提供穩(wěn)定的工作電壓；MCU控制模塊，采集電源電壓跟隨信號、負(fù)載電流反饋信號和負(fù)載接入檢測信號，進(jìn)行邏輯判斷，輸出控制信號；MOS管驅(qū)動(dòng)模塊，受控于MCU，以一定的輸出頻率驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并將負(fù)載電流反饋給MCU。

1.2 故障描述

選擇七個(gè)信號閃光器故障件為測試樣本，具體故障描述如表2所示：

表2 故障描述列表

由表2可見，測試結(jié)果顯示6#樣品裝配于整車工作異常，臺(tái)架測試功能正常，而其他6只樣品于整車及臺(tái)架測試功能均失效。

1.3 測試過程

1）以2#樣件分析為例，不良現(xiàn)象如下：閃光繼電器接通負(fù)載，不動(dòng)作；

2）拆解外殼，測量其5V穩(wěn)壓模塊的輸出電壓，測量值為1.2V，正常值為5V，其可能原因如下：

a.5V穩(wěn)壓模塊損壞；b.后端使用到5V電壓的MCU控制模塊異常；

3）對以上兩個(gè)可能原因進(jìn)行排查：切斷5V穩(wěn)壓模塊輸出到MCU控制模塊的PCB銅箔，再次測量5V穩(wěn)壓模塊的輸出電壓，測量值為5V，恢復(fù)正常，說明5V穩(wěn)壓模塊無異常；

4）初步測量7個(gè)樣品的MCU控制模塊的VDDP腳和GND腳的阻抗，結(jié)果如表3所示：

表3 阻抗值列表

5）由上表可見，2#樣品的MCU控制模塊的VDDP腳和GND腳的阻抗值為8Ω，而正常值約為10MΩ，初步判斷故障原因?yàn)镸CU控制模塊損傷；

6）對阻抗測試值異常的MCU控制模塊進(jìn)行元件置換，更換上新的MCU，故障件恢復(fù)正常；

7）根據(jù)以上分析，判斷故障原因?yàn)镸CU控制模塊損壞，對故障表現(xiàn)較典型的1#、2#、3#件的MCU模塊進(jìn)行芯片級分析，分析過程如下：

對不良芯片及正常芯片進(jìn)行X-Ray照射，結(jié)果顯示不良芯片及正常芯片鍵合引線正常，均無彎曲、斷開的現(xiàn)象，如圖2及圖3所示。

圖2 不良芯片

圖3 正常芯片

對不良芯片及正常芯片進(jìn)行I/V曲線測試，結(jié)果顯示不良芯片的I/V曲線異常，說明不良芯片內(nèi)部有損傷，如圖4所示。

圖4 I/V曲線

利用光學(xué)顯微鏡對不良芯片內(nèi)部進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)芯片VDDP端口處有燒蝕痕跡，如圖5所示；

圖5 芯片內(nèi)部

8）結(jié)論：MCU控制模塊芯片存在EOS損傷，且損傷形式為內(nèi)部的VDDP端口承受過電氣應(yīng)力導(dǎo)致；

1.4 原因分析

1.4.1 LDO與MCU電壓匹配校核

如圖6所示為5V穩(wěn)壓模塊LDO輸出電壓測試曲線：

圖6 LDO輸出電壓測試曲線

由上圖可見：

1）當(dāng)電源電壓小于28V時(shí)，LDO能穩(wěn)定輸出5V電壓；

2）當(dāng)電源電壓為37V時(shí)，LDO輸出電壓為6V（MCU最大允許工作電壓為6V）；

3）當(dāng)電源電壓為43V時(shí)，LDO輸出電壓為7.5V，此時(shí)產(chǎn)品無法正常工作，但LDO及MCU均未損壞；

4）經(jīng)過以上測試后，將電源電壓恢復(fù)至9V~16V，產(chǎn)品恢復(fù)正常工作。

5）當(dāng)電源電壓達(dá)到53V時(shí)，約維持15s時(shí)間，LDO輸出電壓為11V，此時(shí)負(fù)載未接入，繼電器快速開關(guān)，說明MCU輸出異常。

6）測量MCU的 VDDP引腳，發(fā)現(xiàn)其對地阻抗已經(jīng)降為100KΩ（正常約為10MΩ），說明MCU已經(jīng)損壞，且損壞形式與故障件類似。

1.4.2實(shí)車參數(shù)測量

在室溫下，測量2輛實(shí)車的浪涌參數(shù)，啟動(dòng)車輛并加大油門，同時(shí)開關(guān)門鎖、電動(dòng)門窗、雨刮及空調(diào)等負(fù)載，但未路跑，浪涌電壓測試曲線如圖7所示；

圖7 浪涌電壓測試曲線

由上圖可見，正常工況下，浪涌電壓不會(huì)超過37V，可以說明產(chǎn)品在正常工況下，無設(shè)計(jì)不良風(fēng)險(xiǎn)。

1.4.3浪涌保護(hù)電路可靠性校核

關(guān)于瞬態(tài)浪涌，最具破壞性的要屬對應(yīng)ISO 7637-2中的脈沖5b，其關(guān)鍵參數(shù)為：

1.箝位電壓Us*；2.脈沖寬度td；3.發(fā)電機(jī)內(nèi)阻Ri；

客戶要求的參數(shù)為：

Us*=+34V，td=400ms，Ri=0.5Ω

實(shí)車使用的發(fā)電機(jī)的相應(yīng)參數(shù)為：

Us*=+19V～+25V，td≤500ms，Ri≥0.5Ω

要求測試的ISO 7637-2脈沖5b的參數(shù)，比實(shí)車發(fā)電機(jī)

的拋負(fù)載參數(shù)更加嚴(yán)酷，脈沖5b能通過測試，說明浪涌保護(hù)電路滿足客戶輸入的需求。

1.5 改善措施

（1）由前面測量可知，當(dāng)電源電壓為37V時(shí)，LDO輸出為6V，開始超過MCU最大允許工作電壓，說明存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

（2）更換穩(wěn)壓模塊LDO型號，如圖8所示，將其耐壓能力由28V提高到45V，提高產(chǎn)品的可靠性。

圖8 穩(wěn)壓模塊LDO型號對比圖

2 總結(jié)

汽車閃光器的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)車參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部零部件的匹配和設(shè)計(jì)，充分考慮整車電器參數(shù)波動(dòng)可能引起的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)其極限值進(jìn)行匹配驗(yàn)證，做到設(shè)計(jì)初期規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，避免后期給整車帶來不必要的損失。

[1] 何小濤,呂柏權(quán),宋華亮,陳學(xué)杰.汽車車身電子控制器設(shè)計(jì)的平臺(tái)化實(shí)現(xiàn).工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2014,（1）:23-24,28.

[2] 韓雪濤.電子元器件識(shí)別,檢測與維修.化學(xué)工業(yè),2018,（01）: 9787122311191.

[3] 王秀.汽車轉(zhuǎn)向燈控制器設(shè)計(jì).電子技術(shù)（上海）,2011,（01）:75-77.

The Analysis of Signal flasher failed of a light truck

Zhang Jing

（Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The Signal flasher failed can cause the flash not bright and abnormal blinking frequency, This paper mainly analyses the failure mode and reason and solution of the Signal flasher,can provide design experience for other models.

Signal flasher;failure mode;solution

U463.65

B

1671-7988(2018)24-126-03

U463.65

B

1671-7988(2018)24-126-03

張靜，女，（1988.10-），工程師，學(xué)士學(xué)位，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車電氣系統(tǒng)研究和電器部件開發(fā)、設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.046