某轻卡信号闪光器失效浅析

张静



某轻卡信号闪光器失效浅析

张静

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

信号闪光器失效会造成闪光灯不亮或闪烁频率异常等问题，文章主要浅析了此信号闪光器失效模式、原因分析及解决方案，为其他车型提供设计经验。

信号闪光器；失效模式；解决方案

前言

汽车信号闪光器分为转向信号闪光器、危险报警闪光器及转向信号和危险报警复合用闪光器等型式。本文所述为转向信号和危险报警复合用闪光器，当全部灯正常工作时，向驾驶员显示的声音或光信号应与主灯的闪光频率相同，但动作可相同或相反。若发生一只主灯泡损坏时，对驾驶员应有声音或光显示，并发生闪光频率增高、下降或指示灯长亮或长灭。

本文旨在根据信号闪光器的失效模式，通过拆解部件，记录其内部元器件测试分析的过程，并得出解决方案，为其他车型提供设计经验。

1 信号闪光器测试分析

1.1 信号闪光器控制简介

信号闪光器内部系统主要由三部分组成：5V稳压模块、MCU控制模块和MOS管驱动模块，控制示意图及技术参数分别如图1及表1所示：

图1 控制示意图

表1 技术参数

产品主要实现以下功能：转向灯功能、危险报警灯功能、故障指示功能。

其中，5V稳压模块，通过LDO为MCU提供稳定的工作电压；MCU控制模块，采集电源电压跟随信号、负载电流反馈信号和负载接入检测信号，进行逻辑判断，输出控制信号；MOS管驱动模块，受控于MCU，以一定的输出频率驱动负载，并将负载电流反馈给MCU。

1.2 故障描述

选择七个信号闪光器故障件为测试样本，具体故障描述如表2所示：

表2 故障描述列表

由表2可见，测试结果显示6#样品装配于整车工作异常，台架测试功能正常，而其他6只样品于整车及台架测试功能均失效。

1.3 测试过程

1）以2#样件分析为例，不良现象如下：闪光继电器接通负载，不动作；

2）拆解外壳，测量其5V稳压模块的输出电压，测量值为1.2V，正常值为5V，其可能原因如下：

a.5V稳压模块损坏；b.后端使用到5V电压的MCU控制模块异常；

3）对以上两个可能原因进行排查：切断5V稳压模块输出到MCU控制模块的PCB铜箔，再次测量5V稳压模块的输出电压，测量值为5V，恢复正常，说明5V稳压模块无异常；

4）初步测量7个样品的MCU控制模块的VDDP脚和GND脚的阻抗，结果如表3所示：

表3 阻抗值列表

5）由上表可见，2#样品的MCU控制模块的VDDP脚和GND脚的阻抗值为8Ω，而正常值约为10MΩ，初步判断故障原因为MCU控制模块损伤；

6）对阻抗测试值异常的MCU控制模块进行元件置换，更换上新的MCU，故障件恢复正常；

7）根据以上分析，判断故障原因为MCU控制模块损坏，对故障表现较典型的1#、2#、3#件的MCU模块进行芯片级分析，分析过程如下：

对不良芯片及正常芯片进行X-Ray照射，结果显示不良芯片及正常芯片键合引线正常，均无弯曲、断开的现象，如图2及图3所示。

图2 不良芯片

图3 正常芯片

对不良芯片及正常芯片进行I/V曲线测试，结果显示不良芯片的I/V曲线异常，说明不良芯片内部有损伤，如图4所示。

图4 I/V曲线

利用光学显微镜对不良芯片内部进行观察，发现芯片VDDP端口处有烧蚀痕迹，如图5所示；

图5 芯片内部

8）结论：MCU控制模块芯片存在EOS损伤，且损伤形式为内部的VDDP端口承受过电气应力导致；

1.4 原因分析

1.4.1 LDO与MCU电压匹配校核

如图6所示为5V稳压模块LDO输出电压测试曲线：

图6 LDO输出电压测试曲线

由上图可见：

1）当电源电压小于28V时，LDO能稳定输出5V电压；

2）当电源电压为37V时，LDO输出电压为6V（MCU最大允许工作电压为6V）；

3）当电源电压为43V时，LDO输出电压为7.5V，此时产品无法正常工作，但LDO及MCU均未损坏；

4）经过以上测试后，将电源电压恢复至9V~16V，产品恢复正常工作。

5）当电源电压达到53V时，约维持15s时间，LDO输出电压为11V，此时负载未接入，继电器快速开关，说明MCU输出异常。

6）测量MCU的 VDDP引脚，发现其对地阻抗已经降为100KΩ（正常约为10MΩ），说明MCU已经损坏，且损坏形式与故障件类似。

1.4.2实车参数测量

在室温下，测量2辆实车的浪涌参数，启动车辆并加大油门，同时开关门锁、电动门窗、雨刮及空调等负载，但未路跑，浪涌电压测试曲线如图7所示；

图7 浪涌电压测试曲线

由上图可见，正常工况下，浪涌电压不会超过37V，可以说明产品在正常工况下，无设计不良风险。

1.4.3浪涌保护电路可靠性校核

关于瞬态浪涌，最具破坏性的要属对应ISO 7637-2中的脉冲5b，其关键参数为：

1.箝位电压Us*；2.脉冲宽度td；3.发电机内阻Ri；

客户要求的参数为：

Us*=+34V，td=400ms，Ri=0.5Ω

实车使用的发电机的相应参数为：

Us*=+19V～+25V，td≤500ms，Ri≥0.5Ω

要求测试的ISO 7637-2脉冲5b的参数，比实车发电机

的抛负载参数更加严酷，脉冲5b能通过测试，说明浪涌保护电路满足客户输入的需求。

1.5 改善措施

（1）由前面测量可知，当电源电压为37V时，LDO输出为6V，开始超过MCU最大允许工作电压，说明存在一定风险。

（2）更换稳压模块LDO型号，如图8所示，将其耐压能力由28V提高到45V，提高产品的可靠性。

图8 稳压模块LDO型号对比图

2 总结

汽车闪光器的设计应结合实车参数进行内部零部件的匹配和设计，充分考虑整车电器参数波动可能引起的风险，根据其极限值进行匹配验证，做到设计初期规避风险，避免后期给整车带来不必要的损失。

[1] 何小涛,吕柏权,宋华亮,陈学杰.汽车车身电子控制器设计的平台化实现.工业控制计算机,2014,（1）:23-24,28.

[2] 韩雪涛.电子元器件识别,检测与维修.化学工业,2018,（01）: 9787122311191.

[3] 王秀.汽车转向灯控制器设计.电子技术（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

张静，女，（1988.10-），工程师，学士学位，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，主要从事汽车电气系统研究和电器部件开发、设计工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.046