CRH2A及CRH380A统型动车组车厢影视屏故障分析

陈 征，唐文龙

（中国铁路南宁局集团有限公司 南宁车辆段，1.工程师，2.技术员，广西 南宁 530001）

南宁局集团公司配属的动车组主要为CRH2A、CRH380A 型动车组（以下简称动车组），上述车型共8节车厢，每节车厢中部设置有4台华兴致远吊挂式影视屏，两端设置2台壁挂式影视屏，全列共有48台车厢影视屏。车厢影视屏作为影视系统的终端，主要为乘客旅途提供丰富的娱乐、资讯服务。在高速运行环境下保持影视屏的稳定性、可靠性，是提升高铁服务质量的工作之一，也是车辆维修单位必须着力攻关的课题。笔者结合目前铁路动车组车厢影视屏故障多为黑屏故障（南宁局集团公司近年黑屏故障占比为90%）且修复方式为整套更换导致维修成本高的实际，试就其成因进行分析并提出减少设备故障降低维修成本的意见和建议，期望起到抛砖引玉作用，引发同行集思广益，形成更多更好的减少以至消除动车组车厢影视屏故障的思路和措施。

1 动车组车厢影视屏组成及工作原理

动车组车厢影视屏主要由电源模块、模拟/数字模块（驱动板）、液晶屏及背光总成三大部分组成（见图1），工作原理为：电源模块将动车组供电DC24 V转化为DC12 V，为模拟/数字模块（驱动板）、液晶屏及背光总成提供稳定电源；模拟/数字模块将影视系统输出的VGA 模拟信号转化为数字信号，并传输到液晶屏及背光总成的屏内电路；液晶屏及背光总成的屏内控制电路经过处理形成液晶屏阵列驱动信号驱动液晶屏成像，同时背光电路驱动LED 背光灯点亮。

图1 车厢影视屏组成

2 动车组车厢影视屏故障分析判断

根据动车组车厢影视屏的组成及工作原理分析，黑屏问题的发生主要是因电源模块无输出、模拟/数字（驱动板）故障和液晶屏及背光总成故障等所致。具体分析判断如下：

2.1 电源模块故障分析判断电源板由24 VDC 转12 VDC 电源模块为主模块，外围搭建滤波电路构成。通过带短路保护功能和电流电压指示功能的DC24 V 稳压电源进行通电检测，主要测量DC 转DC主电源模块的输入输出电压，根据输入输出电压来判断电源板是否存在故障，电源板原理图（见图2）。判断方法具体为：

1）通电检测+VIN 与-VIN、Vout与GND、之间电压值，正常状态模块输入电压为DC24 V、模块输出电压为DC12 V、电源板输入端电压为24 V、电源板输出端电压为12 V，输入输出值可判断空载情况下电源板状态，同时记录电源板空载DC24 V稳压电源上的空载电流、功率正常值为：空载电流0.043 A，空载功率1.032 W；

2）接入正常影视屏带载实验6 h，期间每30 min记录一次电流值并计算功率作为带正常负载参考值，正常的负载电流平均值为0.557 A，负载功率平均值为13.374 W，见附表1；

（3）形成关键数值标准值，异常于标准值的电源模块可初步判断为故障模块，详见附表1、2。

图2 车厢影视屏电源板电源板原理图

表1 车厢影视屏带负载试验数据表

表2 车厢影视屏电源模块相关参数标准值

2.2 模拟/数字模块（驱动板）故障分析判断模拟/数字模块逻辑控制板电子电路由电源管理电路与模数转换电路构成。电源管理电路以RT7257EN 为核心搭建，模数转换电路以主芯片TSUMV39LU 为核心搭建。

2.2.1 电源管理电路故障分析判断 根据RT7257EN 芯片原理（见图4），RT7257EN 芯片采用固定DC5 V 输出，2 脚输入电压DC12 V，3 脚为输出管脚，输出正常电压为DC5 V，电源管理电路由芯片3脚输出DC5 V 后分别连接TO252封装BM1117-3.3三端稳压器（见图5）与同型号STO-223 封装BM1117-3.3 三端稳压器2 脚为输入管脚。测量BM1117-3.3 三端稳压器芯片输入端3 脚与输出端2脚电压，BM117-3.3 三端稳压器输入端为DC5 V，输出端电压为3.3 V。如STO-223 封装或TO252 封装的BM1117-3.3 三端稳压器中的一个或全部输入输出值异常现象，则可能是该封装故障；其次为防止外部电路故障引起STO-223 封装或TO252 封装BM1117-3.3三端稳压器保护，在实际电路板中设计有0 电阻桥接，将0 电阻焊接取下使外部电路与STO-223 封装或TO252 封装BM1117-3.3 三端稳压器隔离后继续通电测量输出端电压情况，则可判断STO-223 封装或TO252 封装BM1117-3.3 三端稳压器是否失去降压作用；为进一步确定是否是STO-223 封装或TO252 封装BM1117-3.3 三端稳压器失效照成黑屏故障，在取下得0 电阻的外围电路端接一细铜线，并将另一端焊接在输入输出值正常的封装BM117-3.3 输出端2 脚处临时测试，通电后影视屏恢复正常工作，并将VGA 模拟信号接入模拟/数字（驱动板），发现图像显示正常，可判断黑屏故障。

图5 TO252封装BM1117-3.3控制电路

2.2.2 模数转换电路故障分析判断 模数转换电路以主芯片TSUMV39LU为核心搭建，判断方法为：

1）先排除晶振故障和以RT7257EN 为核心搭建电源管理电路故障，在通电的情况下采用示波器测量TSUMV39LU 的晶振输出引脚34 脚和晶振输入引脚35 脚的波形图，该晶振为24 MHZ，通过波形图排除晶振故障；

2）测量TSUMV39LU 主芯片电源引脚电压，引脚45、36、22、16、1、51、64 为3.3V 压降，引脚10、37 为2.5 V 压降，引脚2、46 为1.2 V 压降，当各电源引脚压降均正常时采用代换法，代换TSUMV39LU 主芯片此时若黑屏故障消除可判断为主芯片故障，若黑屏故障未消除可用对比测量法测量出TSUMV39LU 异常引脚返回上一级外围电路直至排除故障为止；

3）当有个别电源引脚压降异常时有可能是TSUMV39LU 主芯片内部故障造成也有可能由外部供电原因造成此时采用代换法，代换TSUMV39LU 主芯片若黑屏故障消除可直接判断为主芯片故障引起电源引脚的压降变化导致黑屏故障。

2.3 液晶屏及背光总成故障判断黑屏故障液晶屏及背光总成与正常影视屏液晶屏及背光总成进行互换判断。互换之后原故障液晶屏上的液晶屏及背光总成恢复正常工作且利用24 V 稳压电源上读取工作电流值与新品液晶屏正常工作状态下电流非常接近且功率符合设计要求，持续工作12 h 未见异常，而由正常影视屏互换安装在原故障影视屏上，黑屏故障复现，故障并未因为液晶屏及背光总成互换而发生转移，可断定故障点不在屏内驱动电路中，反之则为液晶屏及背光总成故障。

3 动车组车厢影视屏故障处置措施

首先对电源模块、模拟/数字模块（驱动板）各元器件进行外观检查是否出现异常，重点检查各焊接件是否存在变色发黑发黄的现象及滤波电容是否有鼓泡现象；其次通电检测各模块输入电压、输出电压、空载电流，空载功率、负载电流、负载功率等值，对比正常值检查异常数据；最后分析异常数据前端的电路原理图，判断电子电路故障电器元件，对电器原件进行更换并试验。

通过对CRH2A、CRH380A 型动车组车厢影视黑屏故障的100组影视屏进行处置统计，发现统计仅有2 个不是TO252 封装BM1117-3.3 三端稳压器引起黑屏，而由TO252 封装BM1117-3.3 三端稳压器引起的黑屏故障高达98%。针对TO252 封装BM1117-3.3三端稳压器的控制电路（见图5）进行分析，TO252封装BM117-3.3 三端稳压器输出的DC3.3 V 电压受控与主芯片TSUMV39LU 的内部程序控制44 I/O 管脚的高低电平，而MOS管ME2345A受44管脚的高低电平控制，供电后TSUMV39LU 的44 脚输出高电平使三极管MMBT3904LT1 导通后触发MOS 管ME2345A电子开关导通，为液晶屏及背光总成的屏内控制电路提供DC3.3 V供电电源，影视屏黑屏的原因是失去了控制电源而造成的故障现象。

主要故障原因为三端稳压器属于发热降压元件，功率以发热的形式损失。CRH2 A、CRH380A 型动车组车厢影视屏为内嵌入式安装，且未设置散热装置，狭小的空间不利于热量的散发在夏季炎热的环境下长时间高温工作，使用寿命大幅缩短，特别是长时间在暴晒后，车厢内的热量还未被空调装置带走的情况，影视屏就投入工作更加加速影视屏内的三端稳压器的损坏导致黑屏故障的发生。为解决该问题建议优化TO252 封装BM117-3.3 三端稳压器散热设计，同时在车厢温度降到设定值后在启动影视屏可以有效降低影视屏的故障概率。

4 结语

本文针对CRH2A、CRH380A 型动车组车厢影视屏黑屏故障成因进行的分析和提出的对策得到笔者所在单位南宁局集团公司南宁车辆段的重视和认可，从2020 年年初针对影视屏进行技术攻关后已成功修复115 台，截止2020 年12 月10 日已成功节省物料经济开支46万余元。下一步还将围绕加快此类故障排查处置效率和加大降低维修成本力度深入研究，力争取得新的成果，为提升动车组设备质量作出应有贡献。