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

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

信號閃光器失效會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，為其他車型提供設計經驗。

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向信號閃光器、危險報警閃光器及轉向信號和危險報警復合用閃光器等型式。本文所述為轉向信號和危險報警復合用閃光器，當全部燈正常工作時，向駕駛員顯示的聲音或光信號應與主燈的閃光頻率相同，但動作可相同或相反。若發生一只主燈泡損壞時，對駕駛員應有聲音或光顯示，并發生閃光頻率增高、下降或指示燈長亮或長滅。

本文旨在根據信號閃光器的失效模式，通過拆解部件，記錄其內部元器件測試分析的過程，并得出解決方案，為其他車型提供設計經驗。

1 信號閃光器測試分析

1.1 信號閃光器控制簡介

信號閃光器內部系統主要由三部分組成：5V穩壓模塊、MCU控制模塊和MOS管驅動模塊，控制示意圖及技術參數分別如圖1及表1所示：

圖1 控制示意圖

表1 技術參數

產品主要實現以下功能：轉向燈功能、危險報警燈功能、故障指示功能。

其中，5V穩壓模塊，通過LDO為MCU提供穩定的工作電壓；MCU控制模塊，采集電源電壓跟隨信號、負載電流反饋信號和負載接入檢測信號，進行邏輯判斷，輸出控制信號；MOS管驅動模塊，受控于MCU，以一定的輸出頻率驅動負載，并將負載電流反饋給MCU。

1.2 故障描述

選擇七個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，測試結果顯示6#樣品裝配于整車工作異常，臺架測試功能正常，而其他6只樣品于整車及臺架測試功能均失效。

1.3 測試過程

1）以2#樣件分析為例，不良現象如下：閃光繼電器接通負載，不動作；

2）拆解外殼，測量其5V穩壓模塊的輸出電壓，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）對以上兩個可能原因進行排查：切斷5V穩壓模塊輸出到MCU控制模塊的PCB銅箔，再次測量5V穩壓模塊的輸出電壓，測量值為5V，恢復正常，說明5V穩壓模塊無異常；

4）初步測量7個樣品的MCU控制模塊的VDDP腳和GND腳的阻抗，結果如表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，初步判斷故障原因為MCU控制模塊損傷；

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

7）根據以上分析，判斷故障原因為MCU控制模塊損壞，對故障表現較典型的1#、2#、3#件的MCU模塊進行芯片級分析，分析過程如下：

對不良芯片及正常芯片進行X-Ray照射，結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行I/V曲線測試，結果顯示不良芯片的I/V曲線異常，說明不良芯片內部有損傷，如圖4所示。

圖4 I/V曲線

利用光學顯微鏡對不良芯片內部進行觀察，發現芯片VDDP端口處有燒蝕痕跡，如圖5所示；

圖5 芯片內部

8）結論：MCU控制模塊芯片存在EOS損傷，且損傷形式為內部的VDDP端口承受過電氣應力導致；

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）當電源電壓小于28V時，LDO能穩定輸出5V電壓；

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

3）當電源電壓為43V時，LDO輸出電壓為7.5V，此時產品無法正常工作，但LDO及MCU均未損壞；

4）經過以上測試后，將電源電壓恢復至9V~16V，產品恢復正常工作。

5）當電源電壓達到53V時，約維持15s時間，LDO輸出電壓為11V，此時負載未接入，繼電器快速開關，說明MCU輸出異常。

6）測量MCU的 VDDP引腳，發現其對地阻抗已經降為100KΩ（正常約為10MΩ），說明MCU已經損壞，且損壞形式與故障件類似。

1.4.2實車參數測量

在室溫下，測量2輛實車的浪涌參數，啟動車輛并加大油門，同時開關門鎖、電動門窗、雨刮及空調等負載，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，浪涌電壓不會超過37V，可以說明產品在正常工況下，無設計不良風險。

1.4.3浪涌保護電路可靠性校核

關于瞬態浪涌，最具破壞性的要屬對應ISO 7637-2中的脈沖5b，其關鍵參數為：

1.箝位電壓Us*；2.脈沖寬度td；3.發電機內阻Ri；

客戶要求的參數為：

Us*=+34V，td=400ms，Ri=0.5Ω

實車使用的發電機的相應參數為：

Us*=+19V～+25V，td≤500ms，Ri≥0.5Ω

要求測試的ISO 7637-2脈沖5b的參數，比實車發電機

的拋負載參數更加嚴酷，脈沖5b能通過測試，說明浪涌保護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，當電源電壓為37V時，LDO輸出為6V，開始超過MCU最大允許工作電壓，說明存在一定風險。

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

圖8 穩壓模塊LDO型號對比圖

2 總結

汽車閃光器的設計應結合實車參數進行內部零部件的匹配和設計，充分考慮整車電器參數波動可能引起的風險，根據其極限值進行匹配驗證，做到設計初期規避風險，避免后期給整車帶來不必要的損失。

[1] 何小濤,呂柏權,宋華亮,陳學杰.汽車車身電子控制器設計的平臺化實現.工業控制計算機,2014,（1）:23-24,28.

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

[3] 王秀.汽車轉向燈控制器設計.電子技術（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，學士學位，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，主要從事汽車電氣系統研究和電器部件開發、設計工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.046