浅析组合仪表不工作问题

【摘 要】文章针对某车型高寒试验中出现的组合仪表不工作问题进行剖析。在问题分析过程中，从软件和硬件两方面出发，以鱼骨图的形式排查问题原因，针对所有可能触发该问题的原因逐条试验并进行问题复现，最终锁定为单片机供电电路设计缺陷导致。在问题解决过程中，根据单片机的使用要求提出整改方案，更改仪表硬件电路，最终成功解决该问题。

【关键词】组合仪表;单片机;上电时序

中图分类号：U463.837 文献标识码：B 文章编号：1003-8639（ 2024 ）09-0077-02

Analysis on the Non-working Problem of the Combined Instrument

ZHANG Wenbo，LIU Zhaodan，SUN Can

（Beijing Automotive Technology Center Co.，Ltd.，Beijing 101300，China）

【Abstract】This paper analyzes the non-working problem of the combined instrument in the high cold test of a certain vehicle type. In the process of problem analysis，starting from both software and hardware，the cause of the problem was investigated in the form of fishbone diagram. According to all the possible causes of the problem，the problem was tested and repeated one by one，and the fault was finally identified as the design defect of the SCM power supply circuit. In the process of solving the problem，according to the use of single-chip microcomputer requirements，put forward the rectification plan，change the instrument hardware circuit，and finally make the problem successfully solved.

【Key words】combined instrument;single-chip computer;power-on sequence

某车型在高寒试验过程中，组合仪表出现偶发不工作现象，为确保仪表能正常使用，针对该问题，制定一系列的措施来改善问题。下文将针对解决组合仪表不工作问题的方法进行详细阐述。

1 仪表不工作问题分析

1.1 故障现象

某车型在高寒试验过程中，在车辆断开蓄电池保养维修之后，组合仪表偶发无法启动故障。当钥匙打到ON挡后，只有蓄电池充电、4L指示灯可以点亮，转速表、车速表、水温表、燃油表和行车电脑显示屏均不工作。当重新搭接蓄电池后，仪表恢复正常。

1.2 原因分析

用鱼骨图法对所有可能造成此现象的原因进行总结，如图1所示，将针对图1中所述问题原因进行逐个排查。

1.2.1 线束问题排查

1）线束接插件接触不良问题排查。经实车拆掉组合仪表进行检测，接插件接触良好，未发现接触不良现象，且组合仪表在进行越野路试验时也未出现掉电重启现象，可以排除此原因。

2）地线接触不良问题排查。测量线束端组合仪表地线，对地导通正常，检查车身搭铁点无松动现象，且组合仪表在进行越野路试验时也未出现掉电重启现象，可以排除此原因。

3）蓄电池电压低排查。组合仪表的工作电压为9～16V，试验车辆可以正常启动，排除蓄电池严重亏电的可能性。

1.2.2 组合仪表软件问题排查

1）软件不断复位问题。软件存储在一个物理空间中，每部分功能都有相应的地址，当同一指针地址被指向过多，指针地址容易发生错误，导致不断复位。问题复现：修改仪表软件，使之复现软件不断复位问题，进行组合仪表测试，组合仪表一直处于不工作状态（不可恢复），与问题现象不符，故排除此原因。

2）软件异常问题。当Flash发生错误，其存储的软件完整性遭到破坏，不能正常运行。问题复现：修改仪表软件，使之部分底层功能丢失，进行组合仪表测试，组合仪表一直处于不工作状态（不可恢复），与问题现象不符，故排除此原因。

1.2.3 组合仪表硬件问题排查

1）12V电源电路异常。当12V电源电路出现异常时，可造成组合仪表内部不供电，出现不工作现象。但组合仪表4L指示灯可以工作（4L指示灯信号是低有效），代表12V电源电路正常，故排除此原因。

2）晶振不工作。晶振为单片机提供工作时钟频率，如果晶振损坏，造成单片机不工作，组合仪表也就出现不工作现象。修改仪表硬件，焊上问题晶振，进行组合仪表测试后出现仪表一直处于不工作状态（不可恢复），与问题现象不符，故排除此原因。

3）单片机不工作。单片机死机或者损坏时，组合仪表出现不工作现象。修改仪表软件，使之复现单片机死机现象，进行组合仪表测试。仪表表象为：可以启动，指针突然卡滞不动，电脑显示屏刷新卡滞等，与问题现象不符;当用损坏单片机试验时，组合仪表一直不工作（不可恢复），与问题现象不符，故排除此原因。

4）5V电源电路异常问题排查。当5V电源芯片损坏时，可出现仪表不工作现象。组合仪表出现故障后，可继续正常工作，排除5V电源芯片损坏原因。当5V电源输出端短路时，可出现5V电源芯片过载自保护，造成组合仪表不工作。检查组合仪表5V电源芯片输出端电路，未发现短路或虚焊等现象，可以排除此原因。

5）唤醒电路异常。当检测到点火电压由低电平跳变到高电平的跳变沿后，单片机唤醒，目前唤醒电路采用1/3分压比，当蓄电池严重亏电时，会造成组合仪表不工作。测量PCB上唤醒电路，无问题，且试验车辆可以正常启动，排除蓄电池严重亏电的可能，故排除此原因。

6）3.3V电源输出异常。当3.3V电源输出异常时，造成单片机电源上电时序异常，时序异常会使单片dd8641f2173a73c35a9b36b73791f0df机一直处于复位状态，可出现仪表不工作现象。在台架上，通过特定电池电压设置和上电顺序可复现该现象，具体操作为：设置电池电压为4V左右，接电池瞬间抬高电池电压为13V左右，即可以一定几率出现该故障现象。组合仪表单片机为MPC5606S，该芯片为3电源系统，5V、3.3V、1.2V为该芯片供电。单片机对时序的要求为1.2V在3.3V之后，且大于200μs。单片机上电时序要求见图2。

经过示波器测试发现，特定的电压设置和上电顺序使电源芯片、5V电源芯片和3.3V电源芯片输出异常，尤其是3.3V电源芯片输出异常，使3.3V上电时序置于1.2V之后。图3为异常上电用示波器捕获的电源上电情况。

更改前的1.2V供电电路如图4所示。1.2V由VDDR口供电，当VDDR供电正常时，触发VRC_CTRL控制外部三极管导通，给内部调节模块供电，产生1.2V电源。根据芯片推荐，最早选择了VDDR连接到5V电源。正常时，电源上电顺序可以满足时序要求，但如上所述的特殊上电操作会使电源输出异常。由于VRC_CTRL由VDDR触发，所以当VDDR连接到5V时，只要单片机检测到5V（实际是单片机认为的有效值电压），即触发VRC_C42e53aa30aca5ce01fa9a40d54a39d0bTRL，从而产生1.2V。由于电源芯片受到影响，单片机检测到3.3V（实际是单片机认为的有效值电压）时间可能滞后于1.2V，导致时序异常，造成单片机不工作，从而导致仪表不工作。

发生问题的几率与电池电压的初始状态、电池升压的速度、升压的幅值都有关系，与系统的负载偏差、电源芯片负载能力偏差也有关系，由于以上几个参数无法保证一致，就会有一定几率出现该问题。低温条件下，电源芯片的输出能力受到影响，导致复现这个现象的几率大大增加。

2 仪表不工作问题整改

在无法控制电源绝对稳定的情况下，将VDDR供电电源改为3.3V。VDDR连接到3.3V时，只要单片机检测到3.3V（单片机认为的有效值电压），即触发VRC_CTRL，从而产生1.2V，这样就可以保证1.2V一定是在3.3V之后产生，满足了时序的要求。将VDDR更改为3.3V，增加Base对地电阻20kΩ，1.2V后接储能电容由22μF更改为47μF，如图5所示。

将组合仪表单片机供电电路进行整改后，搭建测试台架，对其进行全功能测试、低温环境测试、EMC试验验证，并通过整车可靠性路试测试补充台架测试，最终验证措施有效，问题得到了解决。

3 结论

经过诸多努力，该问题得到了彻底解决。该问题所有的解决过程和其中用到的方法值得传承下去，为后续其他电子零部件品质问题的解决积累了经验，奠定了基础。

（编辑 凌 波）

作者简介张文博（1987—），高级工程师。