P 单元板故障分析及维修步骤.docx

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P单元板故障分析及维修步骤

第一章数字电路简介

为了让读者对LED显示屏采用的控制电路进行深入的分析了解，进而掌握LED显示屏模组的维修技术，这里有必要对数字电路的基础简单介绍一下。

电灯只有亮和灭两种状态,如果我们把灯亮用1表示,灭用0表示,那么1和0就是表示状态的数字量。

一连串的1和0就构成了数字信号，完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。

数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用，由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

在具体的应用中1表示为高电平，0表示为低电平。

数字电路的工作信号在时间上和数值上是不连续变化的。

数字信号反映在电路上只有高电平和低电平两种状态，高电平通常为+3．5v左右，低电平通常为+0．3v左右。

这两种状态很方便地用二极管或三极管的导通、截止即开、关状态来实现。

分别用1和0表示这两个状态，就可以用二进制数进行信息的传输和处理。

　　数字电路研究的主要问题是输入信号的状态（0或1）与输出信号的状态（0或1）之间的因果关系，称为逻辑关系，也就是电路的逻辑功能。

它只规定高电平的下限和低电平的上限值，凡大于高电平下限值的都认为是高电平1;凡小于低电平上限值的都认为是低电平0，而不着重研究它们的具体数值

刚才提到的一连串的1和0，连着8位1和0的列如：

01100101叫8位数字处理电路，通常最靠右边的第一位叫低位，上列中低位数据是1,是高电平。

在P10模组中使用的74HC245就是一种八位移位寄存器，。

现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。

逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。

存储器是用来存储二值数据的数字电路。

从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

　　　1、组合逻辑电路

简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。

特点是：

输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。

电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。

LED显示屏就是组合逻辑电路的典型应用，

　　2、时序逻辑电路

简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。

时序电路的特点是：

输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。

它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。

第二章数字信号及集成电路

本章重点介绍LED显示屏中使用到的数字信号名称含义及使用的集成电路各引脚的含义和功能。

一、控制信号

P10模组控制行的信号有扫描数据AB和使能信号OE；控制列的信号有串行数据R和时针信号CLK，锁存信号STB，共六个信号。

1、AB行信号：

只有在动态扫描显示时才存在，AB其实是二进制数，A是最低位，如果用二进制表示AB信号分别是00、01、10、11四种状态，控制最大范围是4行，通过IC138D解码后对应一个输出端，即四选一，所以也叫1/4扫描。

当行控制信号出现异常时，将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。

2、OE使能信号：

也叫片选信号，即在何时选择IC138能输出信号，用作整屏亮度控制，也用于显示屏消隐。

只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。

当使能信号出现异常时，整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。

3、CLK时钟信号：

提供给移位寄存器的移位脉冲，每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。

数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据，数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。

在任何情况下，当时钟信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。

4、STB锁存信号：

将移位寄存器内的数据送到锁存器，并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。

但由于驱动电路受EN使能信号控制，其点亮的前提必须是使能为开启状态。

锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。

在任何情况下，当锁存信号有异常时，也会使整板显示杂乱无章。

5、R串行数据信号：

提供显示图象所需要的数据。

必须与时钟信号协调才能将数据传送到任何一个显示点。

一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来，若某数据信号短路到正极或负极时，则对应的该颜色将会出现全亮或不亮，当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。

二、集成电路（IC）

集成电路英文简写为IC，顾名思义，也就是将一些电路集成到一个小的晶体基片上，完成一定的电路功能，缩小体积便于安装，提高电路稳定性。

P10模组中使用的IC有74HC245D、74HC04D、74HC138D、LT4953、74HC595D。

P16双色模组使用的IC有74HC245D、74HC04D、74HC138D、LT4953、MBI5026。

下面分别进行详细介绍。

1、74HC245的作用：

为8位双向移位寄存器，在P10模组中的作用是起信号功率放大、整形用。

第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。

在P10单色模组中该脚接高电平，也就是说信号始终是由A端输入B端输出。

按脚位来说就是2脚进18脚出，3脚进17脚出，4脚进16脚出，5脚进15脚出，6脚进14脚出，7脚进13脚出，8脚进12脚出，9脚进11脚出。

第19脚OE，使能端，低电平有效，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。

在P10单色模组中该脚接低电平，也就是说信号始终是通的。

第10脚GND，电源地。

第20脚VCC，电源正极。

2、74HC04作用：

为6位反相器，所谓反相就是说输入与输出刚好是相反的电平，如果输入高电平输出就是低电平，A为输入端，O为输出端。

12脚为一组，34脚为一组，56脚为一组，89脚为一组，1011脚为一组，1213脚为一组，各组之间相互独立。

在P10模组中只对OE信号进行反相。

第7脚GND，电源地。

第14脚VCC，电源正极。

3、74HC138的作用：

八位二进制译十进制译码器，。

第1~3脚A、B、C，二进制输入脚，在P10模组中只使用A和B，C脚接地。

第4~6脚片选信号控制，只有在4、5脚为“0”，6脚为“1”时，才会被选通，输出受A、B、C信号控制。

其它任何组合方式将不被选通。

在P10模组中4脚接地，5脚连接IC74HC04的2脚，6脚接电源正，说明选通始终有效，输出只受OE信号控制。

第9～15及第7脚为输出端，无选通时且O0~O7输出全为“1”。

第8脚GND，电源地。

第15脚VCC，电源正极

4、LT4953的作用：

行驱动管，功率管。

其内部是两个相互独立的CMOS管，1、3脚接VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2脚为“0”时，7、8才会输出，当4脚为“0”时，5、6才会输出，否则输出为高阻状态。

5、74HC595的作用：

LED驱动芯片，74HC595具有一个8位串行输入并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器。

第14脚DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟信号的配合才能移入。

第13脚EN，使能口，当该引脚上为“1”时Q0~Q7口全部为“1”，为“0”时Q0~Q7的输出由输入的数据控制。

P10模组中该脚接地，输入的数据随时输出。

第12脚STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送Q0~Q7口输出。

第11脚CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。

第10脚SCLR，复位口，只要有复位信号，寄存器内移入的数据将清空，P10模组不用该脚，一般接VCC。

第9脚DOUT，串行数据输出端，将数据传到下一个数据处理电路。

第15、1~7脚，并行输出口也就是驱动输出口，直接驱动LED。

第8脚GND，电源地。

第16脚VCC，电源正极

6、MBI5026的作用：

LED驱动芯片，16位移位锁存器。

第1脚GND，电源地。

第24脚VCC，电源正极

第2脚DATA，串行数据输入

第3脚CLK，时钟信号输入

第4脚STB，锁存信号输入

第23脚输出电流调整端，接电阻调整

第22脚DOUT，串行数据输出

第21脚EN，使能输入

第5～20脚等电流输出端

其它功能与74HC595相似，只是MBI5026是16位移位锁存器，并带输出电流调整功能，但在并行输出口上不会出现高电平，只有高阻状态和低电平状态。

74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。

TB62726与MBI5026的引脚功能一样，结构相似，可以互换。

四、输入输出插针

为了把显示信号引入到模组中，模组常采用2×8排针，模组与显示屏控制卡之间和模组之间采用16PIN压线头（FC）连接，各针脚连接的信号排列方式叫接口，通用接口有08、12、04等，本书涉及的有关图纸均为12接口。

如下图：

第三章工作原理分析

一、单色P10模组电原理图

完整的电原理图如附页所示，下图为信号走向轮廓图，轮廓图能让我们在大脑中形成清晰的信号走向思路，便于理解。

二、单色P10模组工作过程分析：

1、AB是行扫描数据信号,A从输入插针至IC245的2脚,经放大整形后从18脚出,一路直接到输出排针A引脚位上；另一路进IC138的1脚；B从输入插针至IC245的3脚,经放大整形后从17脚出,一路直接到输出排针B引脚位上,另一路进IC138的2脚；

2、IC138D为八位二进制译十进制译码器，P10模组只有A和B,即只有四种状态分别是00,01,10,11对应的输出是分别是15脚，14脚、13脚、12脚，也即四选一，因此也叫1/4扫描。

IC138D还受OE使能信号的控制，OE连接到IC138的第五脚，低电平有效，只有在OE信号的作用下才会有输出，因此OE信号的作用时间长短（即占空比）也可调节显示屏的亮度。

OE信号是从输入插针到IC245的4脚进16脚出，再经IC74HC04反相过来的，因此在显示屏控制系统软件设置中应选择为高电平有效。

3、IC4953为行启动IC，内部是两个相互独立的CMOS大功率管，1278为第一组，3456为第二组，13脚接电源正极，2脚为第一组的控制信号输入端，4脚为第二组的控制信号输入端，78脚为第一组的输出端（并联在一起主要是为满足大电流及散热的需要），56脚是第二组的输出端。

从电原理图中我们可以看到：

一个IC4953控制两行，四个IC4953共控制八行，并且第一行与第五行是同一个启动信号同时执行的，第二行与第六行是同一个启动信号同时执行的，第三行与第七行是同一个启动信号同时执行的，第四行与第八行是同一个启动信号同时执行的，即每四行一个折返（或叫交换），所以在显示屏控制系统中选择启动方式时应选择对应的启动程序。

另外第一和第九行、第二和第十行------第八行和第十六行是相通的。

每一行都与电源负极连接一个100Ω电阻，起恒压作用。

4、CLK为时针信号，从IC24556脚进，分成CK1和CK2，CK1从IC24515脚出之后直接至输出排针的CLK；CK2从IC245的14脚出之后连接至每一个IC595的11脚。

5、STB为锁存信号，从IC24578脚进，分成ST1和ST2，ST1从IC24512脚出之后直接至输出排针的STB；ST2从IC245的13脚出之后连接至每一个IC595的12脚。

6、R为红色列数据信号，R从IC245第9脚进，IC245第11脚出至第一排第一个启动595的14脚，并从该IC的9脚出。

再到第一排第二个启动595的14脚，并一直循环下去。

最后在未端595的9脚出至输出插针的引脚上。

三、显示原理

LED显示屏是由众多规则排列的LED发光二极管组成的，每一棵LED就是一个像素点，横向的叫行，竖向的叫列，用数字电路控制某行某列的LED是亮还是灭，亮着的部分就可显示出文字或图案了。

利用电脑对文字图案进行编辑并发送贮存在显示屏的控制系统中，则显示屏就可完整显示出你需要的文字图案。

所以显示屏中所需的各种控制信号是由控制系统（或叫控制卡）生成的。

模组是执行显示的执行器件而已。

上图是显示屏LED灯亮时的电流图,从图中我们可以看出:

LED灯要发光必须同时满足两个条件,一是行有扫描输出,二是要有列信号输出,不同行对应不同列信号时即可驱动不同的LED灯发光,利用人眼的视觉惰性,即可完整的显示出文字或图案来了。

第四章怎样看PCB板实物图

"PCB"板是印刷电路板（Printedcircuitboard，PCB）英文简称。

除了固定各种元器件外，PCB的主要功能是提供各项元器件的相互电气连接。

其表面上可以看到很多的细小线路铜箔，让初学者感到眼花缭乱，无从下手。

从会看原理图到会看PCB板实物图，即能在PCB实物上找到在电原理图上的某个元件是需要一个过程的，为了缩小这一过程我们将P10模组的各种数据信号以实物的形式分开画出来，达到即学即会，马上上手的目的，这也是我们编写本《维修手册》的初衷，也是本《维修手册》的最大亮点。

共分为电源电路、AB行扫信号、OE使能信号、行驱动电路、CLK时针信号、STB锁存信号、R列数据信号和列驱动电路八个实物图。

因P10模组PCB板为双层溥铜板，红线表示PCB板正面线路走向，黄线表示背面线路走向。

一、电源电路正极走向图

二、AB行扫信号

三、OE使能信号走向图

四、CLK时针信号走向图

五、STB锁存信号走向图

六、R控制数据信号走向图

七、列启动信号走向图

八、行启动信号走向图

第五章维修工具介绍

为方便快捷维修模组除需要常用的螺丝批、摄子外，还具备以下维修工具是非常必要的

一、万用表万用表能测量电阻值、直流电压、直流电流、交流电压因此叫万用表，维修模组的万用表最好使用在测量线路相通时（短路情况下）有鸣叫响声的。

二、恒温电烙铁恒温电烙铁温度可调、恒定，在拆装IC时非常实用。

三、维修测试仪是我公司专为维修LED显示屏模组设计制作的信号发生器，提供了08、12、75、04多个接口和行扫、列扫、斜扫、全亮多种信号，是维修模组中最实用的工具。

下面以实物的方式重点介绍一下：

第六章常见故障现象原因分析及维修方法

本章涉及的故障现象均以信号源是在正常的情况下来说明的，因为在显示屏中信号源是由控制卡产生的，控制卡故障不是本《维修手册》中涉及的内容。

一、整板不亮：

原因有①无电源——电源座虚焊；②模组输入插针接口与控制卡接口不对；③IC245未工作——可能是无+5V电源或坏。

④IC74HC138不能正确解码（OE信号被锁定在高电平上）——可能是IC74HC04第1脚与地短路或IC74HC04损坏；IC74HC138第5脚与电源正极短路或IC74HC138损坏。

⑤R列信号在IC245第11脚之前与电源正极短路。

二、整板全亮或中间开始部分全亮：

我们在介绍显示原理时已经讲到显示屏要正确显示文字图案必须同时满足行和列扫描信号，行扫描信号是固定的动态扫描信号，列数据信号是受文字图案调制后的负极性二进制信号，而且还是像蛇一样爬行的数据流（串联）,从一个IC595的第14脚进第9脚出,进入下一个IC595的第14脚进,并一直循环下去的。

所以出现整板全亮或中间开始出现部分全亮，是由于R列数据信号出现中断或与地短路造成的。

整板全亮可能的原因有①输入插针R信号接触不良或前一块模组出现R信号中断；②IC245坏或第9脚、11脚虚焊；③R列数据信号与地短路；④中间开始部分全亮则是中间的某个IC595坏或该IC第9脚、14脚虚焊；这类故障表现在显示屏上时会出现一整条的红色带。

——解决方法：

找到中断点并修复。

三、中间开始部分不亮：

这种故意现象与上一故障现象刚好相反，是由于R列数据信号与电源正极短路造成的，表现在显示屏上会出现一整条的不亮带。

——解决方法：

找到短路点并修复。

四、隔一行亮一行：

即13579111315行一直亮着，246810121416行不亮，此故障是由于行扫数据A信号中断造成的，我们知道在P10模组中行扫数据只有A和B，A没有就相当于是0,则IC138只能解码出00和01两种状态,对应第1行和第3行有输出，而第1行与第5行、第3行与第7行是共一个触发信号的，第1行与第9行，第三3行与第11行、第五5行与第十三13行、第7行与第十五15行是相通的，所以就造成了13579111315行一直亮着的故障现象——找到中断点并修复；

五、一行或两行不亮：

我们知道1和9行，2和10行，3和11行，4和12行，5和13行，6和14行，7和15行，8和16行是相通的，那么如果出现只有一行不亮可以肯定的是PCB板上连接的铜箔断了，如果是有规律的1和9行，或2和10行------，或8和16行不亮，则有可能是对应的IC4953虚焊或坏了——重新焊接或更换IC4953。

六、一行或两行暗亮：

故障现象与一行或两行不亮类似，可以分为两情况，一种情况是在有显示内容（即有文字显示）的时候才出现暗亮的，应该就是某一棵LED灯出现漏电（正向反向电阻值偏小）造成的，因为如果某一棵LED漏电则流经该LED灯的电流就大，造成R3或R4（看电原理图）上的压降减小，自然该行由于电压不足而更暗；——要找出是哪棵LED灯漏电可以将模组全亮，全亮的时候不亮（偏暗或很亮）的那棵就是漏电的LED灯。

另一种情况是在没有显示内容时就一直是暗亮的话则是控制该行IC4953坏了（漏电），如果是IC4953漏电会有两行同时暗亮的现象，与有规律的1和9行，或2和10行------，或8和16行不亮类似。

七、隔两行亮两行：

即12569101314行一直亮着，347811121516行不亮，此故障是由于行扫数据B信号中断造成的，我们知道在P10模组中行扫数据只有A和B，B没有就相当于是0,则IC138只能解码出00和10两种,对应第1行和第2行有输出，而第1行与第5行、第2行与第6行是共一个触发信号的，而第1行与第9行，第2行与第10行、第5行与第13行、第6行与第14行是相通的，所以就造成了12569101314行一直亮着的故障现象——找到中断点并修复

八、乱码、乱显示：

这类故障主要是缺失时针信号、锁存信号造成的，缺失时针信号和锁存信号时列驱动IC595会工作在一种无序的状态下，所以显示的是乱码。

维修这类故障关键是找到中断点的源头。

从电原理图中我们知道：

所有的IC595的11脚为时针输入脚，12脚为锁存输入脚，并且全部都是并联的，所以当整板都是乱码就应该是IC245或输入插针有问题；如果是某一小部分乱码就应该是控制该部分的IC595有问题（虚焊或断路）。

九、竖向连着四个LED灯常亮：

原因是①控制该列的IC595引脚与地短路——找到短路点并排除（这类故障主要是由于在组装显示屏时产生的铝屑、铁屑没有清理干净造成的比较多见）；②控制该列的IC595坏——更换该IC595。

十、竖向连着四个LED灯不亮：

原因是①控制该列的IC595引脚虚焊——重新焊接试试；②控制该列的IC595坏——更换该IC595；③控制该列的IC595引脚至LED灯脚之间的PCB板连接铜箔断——找到中断点重新连接。

十一、一棵LED灯不亮：

这是最多见的故障，也常称之为死灯，原因是①LED灯脚虚焊——重新焊接；②LED灯坏——更换该LED灯。

总结：

在长期的维修实践中，我们发现：

元器件烧坏的多见于IC4953及IC595,因为这两个IC承载功率较大，因发热造成的引脚虚焊现象也较多；短路现象主要还是在组装显示屏时产生的铝屑、铁屑因没有清理干净造成的比较多见；PCB板铜箔断线的较少见。