4.4　常见电路故障维修

对于手机的不同电路，采取的维修方法也不同，在本节中，我们针对射频电路、逻辑电路、电源电路和功能电路提供不同的个性化的维修方法。

笔者从事手机维修十几年，在一线的维修工作中总结了一套理论结合实践的维修方法，下面进行详细介绍。

4.4.1　手机供电电路

对于手机供电电路的故障维修，我们一般采用“三电一流”法。

所谓“三电”，是指手机在不同阶段或者不同模式下产生的电压。包括3种类型：一是手机在装上电池的时候就能够产生的电压，例如备用电池供电电路、功放供电电路等；二是手机在按下开机键后就能够出现的电压，例如系统时钟电路的供电、应用处理器电路供电、FLASH供电等，这些电压必须是持续供电的；三是软件运行正常后才能出现的供电，例如接收机部分供电、发射机部分供电等。

“一流”是指通过电流法观察手机工作电路再判断手机故障范围。结合“三电”，配合电流法，基本可以准确判定手机供电电路的故障点。

1．装上电池产生的电压

手机装上电池后，电池电压首先送到电源电路，手机处于待命状态，若此时按下手机开机按键，则立即执行开机程序。

如图4-3所示是iPhone6 Plus手机电池接口电路，电池电压从电池触点J2523的1脚、7脚输出，送入到手机内部各部分电路。

（1）电源管理芯片供电

电池输出的电压一般先送到电源管理芯片电路，经电源管理芯片转换成不同的电压再送到负载电路中。电源管理芯片会输出多路不同的电压，主要是因为各级负载的工作电压、电流不同，避免负载之间通过电源产生寄生振荡。

手机装上电池后，电池电压PP_VBATT_VCC经过一个控制芯片转换为PP_VCC_MAIN电压，然后送到应用处理器电源管理芯片，为电源管理芯片工作提供电压，使手机处于待命状态。

电源管理芯片供电电路如图4-4所示。

（2）功率放大器供电

在绝大多数的手机中，功率放大器的供电也是由电池来直接提供的，手机装上电池后，电池电压PP_BATT_VCC直接加到功率放大器U_2GPARF的4脚，为功率放大器提供供电。

功率放大器供电电路如图4-5所示。

（3）功能电路供电

电池电压还给手机中不同的功能电路直接供电，例如音频放大电路、升压电路、射频供电电路等。下面我们以音频功放电路为例进行简要描述。

音频功放电路的供电电压由电池电压PP_BATT_VCC直接提供，电池电压PP_BATT_VCC送到音频功放U1601的A2、B2、A4、A5脚。音频功放供电电路如图4-6所示。

2．按下开机按键产生的电压

按下手机开机按键以后，手机的电源管理芯片会输出各路工作电压至逻辑部分，也就是应用处理器电路。

iPhone 5手机的开机流程图如图4-7所示。

如图4-8所示是iPhone 6 Plus应用处理器电源管理芯片供电输出部分电路图，该部分电压是按下开机按键以后就持续输出的电压。

按下开机按键以后产生的电压很有特点，该电压一般是持续输出的，主要供给应用处理器电路，保障应用处理器的稳定持续工作。

3．软件工作才能产生的电压

在iPhone手机中，有些供电电压不是持续存在的，而是根据需要由CPU控制电压输出的，尤其是射频部分和人机接口电路等，这样做的目的很简单，就是为了省电。下面举几个例子来进行说明。

（1）送话器偏置电压

送话器的偏置电压只有在建立通话的时候才能出现，也就是说只有按下发射按钮以后才能出现，它是一个1.8V～2.1V的电压，加到送话器的正极。在待机状态下无法测量到这个偏置电压。

送话器偏置电压MICBIASP如图4-9所示。

（2）摄像头供电电压

在iPhone 6 Plus手机中，摄像头的供电PP2V85_CAM_VDD不是持续存在的，只有当打开摄像头功能菜单的时候，应用处理器输出CAM_EXT_LDO_EN信号，摄像头供电电压PP2V85_CAM_VDD才会输出。

摄像头供电电压如图4-10所示。

4． “一流”（电流法）

在手机维修中，利用“电流法”判断手机故障是常用的方法之一，尤其是针对不开机故障，手机开机后，工作的次序依次是电源、时钟、逻辑、复位、接收、发射，手机在每一部分电路工作时电流的变化都是不同的，电流法就是利用这个原理来判断故障点或者故障元件，再测量更换元件。

前面我们已经详细讲过电流法，在此不再赘述，用电流法配合直流稳压电源判断手机故障的方法，随着维修经验的积累，将会掌握更多的方法和技巧。

4.4.2　手机CPU电路

在大部分的智能手机中，一般会有两个CPU，分别为应用处理器和基带处理器。手机CPU电路故障主要表现在CPU工作条件不具备或软件工作不正常引起的不开机、死机、开机不维持、无基带等问题。维修手机CPU部分故障的基本方法是“三点三线”法。

1．三点

“三点”指CPU工作的3个最基本的条件，是CPU部分电路故障检修的3个关键点，分别是供电、时钟、复位信号。

（1）供电

iPhone 6 Plus手机应用处理器的供电电压来自电源管理芯片，是由电源管理芯片持续供给的，只要按下开机按键后，这个电压就持续存在。

应用处理器供电电压如图4-11所示。应用处理器有多路供电电压输入，这里只给出了PP_GPU、PP_CPU两路电压。

（2）时钟

系统时钟是CPU正常工作的必要条件之一，功能手机的系统时钟一般采用13MHz或26MHz，在iPhone 6 Plus手机中，应用处理器时钟为24MHz，基带处理器时钟为19.2MHz。若系统时钟不正常，应用处理器电路不工作表现为手机不开机，基带处理器电路不工作则表现为无信号或无基带。

系统时钟信号应能达到一定的幅度并稳定。用示波器测系统时钟输出端上的波形，如果无波形，就检测系统时钟振荡电路的电源电压（对于系统时钟VCO，供电电压加到系统时钟VCO的一个脚上；对于系统时钟晶振组成的振荡电路，这个供电电压一般供给射频处理器），若有正常电压，则为系统时钟晶体、射频处理器或系统时钟VCO坏掉。

注意，有的示波器直接在晶体上测可能会使晶体停振，此时可在探头上串接一个几十皮法以下的电容。有条件的话，最好使用代换法进行维修，以节约时间，提高效率。

系统时钟电路起振后，应确保系统时钟信号能通过电阻、电容及放大电路输入到CPU引脚上，测试CPU时钟输入脚，若没有，则应检查线路中电阻、电容、放大电路是否虚焊或无供电及损坏。

如图4-12所示是iPhone 6 Plus手机基带部分的系统时钟电路，系统时钟是基带工作的必要条件，我们一般用频率和示波器就可以很方便地测量系统时钟。

（3）复位信号

复位信号也是CPU工作的必要条件之一，符号是RESET，简写RST，复位一般直接由电源管理芯片输出至CPU，复位在开机瞬间存在，开机后测量时为高电平。

iPhone 6 Plus手机应用处理器复位电路如图4-13所示。

如果需要测量正确的复位时间波形，应使用双踪示波器，一路测应用处理器电源，一路测复位信号。维修中发现，因复位电路不正常引起的手机不开机现象并不多见。

在iPhone手机中有多路的复位信号输出。

2．三线

三线是指CPU的地址线、数据线、控制线，是CPU与FLASH等进行数据读写的关键条件。

我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成，在模拟电路中，连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很多。但单片机电路却不一样，它是以微处理器为核心的，各器件都要与微处理器相连，各器件之间的工作必须相互协调，所以需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样，在各微处理器和各器件间单独连线，线的数量将多得惊人。所以在微处理机中引入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根共用的线上，即相当于各个器件并联起来。但仅这样还不行，如果有两个器件同时送出数据，一个为0，一个为1，那么接收方接收到的究竟是什么呢？这种情况是不允许的，所以要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收）。

器件的数据线也被称为数据总线，器件所有的控制线都被称为控制总线。在单片机内部或者外部存储器及其他器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址才能使用，分配地址当然也是以电信号的形式给出的，由于存储单元比较多，因此用于地址分配的线也较多，这些线被称为地址总线。

（1）地址总线

地址总线用AB表示，AB是英文Address Bus的缩写。地址总线（AB）用来由CPU向存储器单元发送地址信息，由于存储器单元不会向CPU传输信息，因此地址总线（AB）是单向传输总线。

一个8位的CPU，其地址总线（AB）数目一般为16根，一般用A0～A15表示，这16根地址总线可以寻址的存储单元目录是2¹⁶=65536=64K。一个32位的单片机，其地址总线（AB）数目一般为32根，一般用A0～A31表示。

另外，需要特别明确地址总线的信号传输方向，只能从CPU出发，而字库也只能被动地接收CPU发过来的寻址信号。明确了这一点，对检修不开机的手机是很有帮助的，对于一台不开机的手机，取下字库测其他地址总线的寻址信号，如果正常，就要注意先检查CPU的工作条件是否满足，如供电、复位、时钟等。如果CPU的工作条件完全正常，CPU还不能正常发出寻址信号，CPU就有可能已经损坏。

（2）数据总线

数据总线用DB表示，DB是英文Data Bus的缩写，用来在CPU与存储器之间传输数据。由于数据可以从CPU传输到存储器，也可以反方向传输到CPU中，因此数据总线（DB）是双向数据传输的总线，与地址总线（AB）不同。

数据总线的根数与CPU的位数相对应，一个8位的微处理器，其数据总线（DB）数目一般为8根，分别用D0～D7表示；一个32位的CPU，其数据总线（DB）数目一般为32根，分别用D0～D31表示。

（3）控制总线

控制总线用CB表示，CB是英文Control Bus的缩写。控制总线（CB）用来传输控制信息，例如传送中断请求（IRQ、INT）、片选（CE、CS）、数据读／输出使能（OE）、数据写／输入使能（WE）、读使能（RE）、写保护（WP）、地址使能信号（ALE）、命令使能信号（CLE）等。控制总线（CB）是单向传输的，但对CPU来讲，根据各种控制信息的具体情况，有的是输入信息，有的是输出信息。

控制总线采用能表明含义的缩写英文字母符号，若符号上有一横线，则表明用负逻辑（低电平有效），否则为高电平有效。

只要能够把握维修CPU部分故障的“三点三线”，合理选择维修思路和方法，问题都会迎刃而解。

在手机中，有些手机使用NOR FLASH作为存储器，有些使用NAND FLASH作为存储器，它们之间还是有区别的。NOR FLASH带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节；NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

在iPhone手机中，存储器电路主要使用的是NAND FLASH，iPhone 6 Plus手机的NAND FLASH电路如图4-14所示。

我们来看一下NAND FLASH的引脚定义。

CLE: Command Latch Enable，命令锁存使能。CLE输入信号控制操作模式命令进入内部命令寄存器的加载过程，当CLE高电平有效时，从IO端口输入的命令在\WE上升沿时被锁存进命令寄存器中。

ALE: Address Latch Enable，地址锁存使能。ALE信号被用于控制地址信息或输入数据进入内部地址／数据寄存器内。ALE高电平时，地址信息在/WE上升沿时被锁存到寄存器内；ALE低电平时，输入数据在/WE上升沿时被锁存到寄存器内。

CE: Chip Enable，芯片启动。如果没有检测到CE信号，那么NAND器件就保持待机模式，不对任何控制信号做出响应。

WE: Write Enable，写使能。WE负责将数据、地址或指令写入NAND之中。

RE: Read Enable，读使能。RE允许输出数据缓冲器。

R/B: Ready/Busy，就绪／忙。如果NAND器件忙，R/B信号将变低。该信号是漏极开路，需要采用上拉电阻。

I/O 1～7：作为设备传输地址信息、数据和指令的端口。

通过以上引脚定义可以看出，NAND FLASH电路（例如I/O 1～7）用来传输地址信息和数据信息，我们在维修的时候要注意。

4.4.3　手机射频电路

射频电路的故障一般表现为信号弱、无信号、无发射等现象，对于射频电路故障，总结了“一信三环”法。

1．“一信”

“一信”是指手机的I/Q信号，在手机维修中，I/Q信号是手机射频和逻辑部分的分水岭，通过利用示波器测量四路I/Q信号的方法来判定故障范围。

通过测量I/Q信号可进一步缩小手机的故障范围，确定故障是射频部分引起的还是基带部分引起的。

使用数字示波器实测的I/Q信号波形如图4-15所示。

大部分iPhone手机由于集成度非常高，外部已经无法测量到I/Q信号波形了。

2．“三环”

“三环”是指射频部分工作的3个环路，分别是系统时钟环路、锁相环（PLL）环路、功放电路的功率控制环路。

（1）系统时钟环路

手机中的系统基准时钟晶体是手机中一个非常重要的器件，它产生的系统时钟信号一方面作为逻辑电路提供时钟信号，另一方面为频率合成器电路提供基准信号。

手机中的系统基准时钟晶体振荡电路受逻辑电路提供的AFC（自动频率控制）信号控制。由于GSM手机采用时分多址（TDMA）技术，以不同的时间段（Slot，时隙）来区分用户，故手机与系统保持时间同步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步，则会导致手机不能与系统进行正常的通信。

在GSM系统中，有一个公共的广播控制信道（BCCH），它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机，就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道，从中获取同步与频率校正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步，手机逻辑电路就会输出AFC信号。AFC信号改变手机中的系统基准时钟晶体电路中VCO两端的反偏压，从而使该VCO电路的输出频率发生变化，进而保证手机与系统同步。

系统时钟环路的测试方法很简单，可以用示波器测量系统时钟信号波形，或者用频率计测量系统时钟频率，进而判断系统时钟环路是否正常。

如图4-16所示是iPhone 6手机系统时钟工作电路。

（2）锁相环（PLL）环路

在移动通信中，要求系统能够提供足够的信道，移动台也必须在系统的控制下随时改变自己的工作频率，提供多个信道的频率信号。但是在移动通信设备中使用多个振荡器是不现实的，通常使用频率合成器来提供有足够精度、稳定性好的工作频率。

利用一块或少量晶体采用综合或合成手段可获得大量不同的工作频率，而这些频率的稳定度和准确度或接近石英晶体的稳定度和准确度的技术称为频率合成技术。

在手机中通常使用带有锁相环的频率合成器，利用锁相环路（PLL）的特性，使压控振荡器（VCO）的输出频率与基准频率保持严格的比例关系，并得到相同的频率稳定度。

锁相环环路是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。锁相环的作用是使压控振荡输出振荡频率与规定基准信号的频率和相位都相同（同步）。

锁相环由参考晶体振荡器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、分频器5部分组成，如图4-17所示。

锁相环（PLL）环路的工作频率受VCO调谐电压的控制，如果测量工作频率和波形非常困难，在维修中实际应用的方法是通过测试VC调谐电压来判定整个环路工作是否正常。

在集成度较高的手机中，锁相环（PLL）环路基本都集成在集成电路的内部，外部环路中可以测量的信号有分频器的控制信号时钟、数据、启动（一般称这3个信号为“三线”控制信号）等，通过测量这3个信号来判定VCO环路是否工作。

（3）功放电路的功率控制环路

手机是一种移动通信设备，手机在移动通信过程中离基站的距离也是时近时远，手机离基站比较远时，需要手机有足够的功率，以使传出的信息能传输到基站；当手机离基站比较近时，若手机的功率过大，则可能会带来各种干扰，导致手机不能正常工作。此外，电磁波的传播不仅受通信距离的影响，电磁波在不同的环境中受到地形、地物的影响也很大；多径传播造成的衰落、建筑物阻挡造成的阴影效应和运动造成的多普勒频移也可导致接收信号极不稳定，接收场强的瞬间变化往往可达10倍以上，故手机电路中的功率放大器具有它自己的特点，即功率放大器的放大倍数应能随不同的情况而变化，使到达基站的信号大小基本稳定，故手机功放最突出的特点是带有自动功率控制电路。

一个完整的功率放大电路通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。在功放的输出端，通过一个取样电路取一部分发射信号，经高频整流得到一个反映发射功率大小的直流电平，这个电平在比较电路中与来自逻辑电路的功率控制参考电平进行比较，输出功率放大器的偏压，以控制功率放大器的输出功率。

功率控制环路电路框图如图4-18所示。

功放电路的功率控制环路受功率控制信号APC电压的控制，对于这部分电路的维修，一般使用示波器测量功率控制电压（APC）信号，通过测量这个电压信号，看整个功率控制环路工作是否正常，这也是功率放大电路的一个关键测试点。

4.4.4　单元电路故障

在功能手机或智能手机中，键盘背景灯电路、振动器电路、摄像头电路、GPS电路等都可以采用“单元三步”法维修。

“单元三步”法就是在维修中针对供电、控制、信号3个要素进行判定，通过对供电、控制、信号3个要素进行测量来判定手机的故障范围，“单元三步”法可以总结为“电、信、控”。

1．供电

对于手机单元电路故障，首先要检查供电电压是否正常，是否能够输送到单元电路，如果供电不正常，首先检查供电电压。

2．信号

在实际维修工作中，主要检查单元电路中信号的处理过程，尤其是关键的测试点。

3．控制

手机大部分电路的工作是受控的，受谁控制呢？CPU。翻盖手机如果合上翻盖，LCD就会不显示，这就是控制信号的作用。

在单元电路中，控制信号的工作与否关系着单元电路是否能够正常工作，这也是单元电路故障维修中的关键测试点。

4． “单元三步法”维修实例

“单元三步法”在手机维修中可以适用于所有手机的故障维修，主要是要掌握好方法和技巧。

下面以iPhone 6闪光灯电路的维修为例进行分析，如图4-19所示。

（1）供电电压的测量

使用万用表测量C1686两端是否有3.7V左右的供电电压，如果有电压，说明供电部分是正常的，就需要再检查控制、信号两个测试点。如果供电这个测试点不正常，那就要检查供电部分是否有故障、负载是否存在短路问题等。

（2）控制信号的测量

闪光灯电路的工作受CPU的控制，闪光灯芯片U1602的D3脚为控制引脚，如果该电平为低电平，闪光灯芯片就不工作，如果该电平为高电平，闪光灯芯片就开始工作。

除了这个控制信号之外，还有其他的控制信号（如RCAM_TO_LEDDRV_STROBE_EN、TO_LEDDRV_GSM_BLANK、AP_BI_RCAM_I²C_SDA、AP_TO_RCAM_I²C_SCL）控制闪光灯芯片U1602的工作。

（3）信号的测量

当闪光灯电路具备供电电压、控制信号两个基本工作条件以后，电路开始工作，电压信号从U1602的A4脚、B4脚、C4脚、D4脚输出。

如果该输出点没有输出信号，就说明电路没有工作，测量单元电路的输出点是把握整个电路是否工作的关键。

以上是简析“单元三步”法在手机单元电路故障维修中的应用，同样，“单元三步”法也可以应用在手机其他单元电路的维修中。

4.4.5　黑箱子维修法

1．黑箱及黑箱理论

（1）黑箱

在控制论中，通常把未知的区域或系统称为“黑箱”，而把全知的系统和区域称为“白箱”，介于黑箱和白箱之间或部分可察黑箱称为“灰箱”。一般来讲，在社会生活中广泛存在着不能观测却可以控制的“黑箱”问题。比如，我们每天都看电视，但并不了解电视机的内部构造和成像原理，对我们而言，电视机的内部构造和成像原理就是“黑箱”。

（2）黑箱理论

黑箱是我们未知的世界，也是我们要探知的世界。如何了解未知的黑箱呢？只能在不直接影响原有客体黑箱内部结构、要素和机制的前提下通过观察黑箱中“输入”“输出”的变量得出关于黑箱内部情况的推理，寻找、发现其内部规律，实现对黑箱的控制。这种研究方法叫作黑箱理论。

2．黑箱子维修法在集成电路维修中的应用

（1）电子基础“黑箱”

有一只电阻和一只二极管串联，装在盒子里，盒子外面只露出3个接线柱A、B、C，如图4-20所示。使用指针式万用表的欧姆挡进行测量，测量的阻值如表4-1所示，试在虚线框中画出盒内元件的符号和电路。

从上面电子基础黑箱来看，我们只能看到一个黑箱子和外面的三个接线柱，那么我们手里只有一个万用表，根据黑箱理论，如何能够判断电子基础黑箱内到底有什么元件呢？

首先我们知道这个黑箱内接的是一只电阻和一只二极管，电阻的正反向阻值是一样的，二极管的正反向电阻却差别很大。那么我们先来看上面的表，AC和CA之间的阻值是相同的，符合电阻的特性，首先假设AC间连接的是一个电阻，CB间的阻值和BC间的阻值符合二极管特性，假设BC间接一只二极管，再看AB和BA间的阻值，符合一只电阻串一只二极管的可能。结果如图4-21所示。

我们利用一块万用表、掌握的已知的电子知识和黑箱理论判断出黑箱内电子元件的接法和结构，看似简单，却对我们的实际维修有非常现实的意义。

（2）用黑箱理论判断集成电路故障

在手机维修中，不是每一部手机都能找到原理图纸，即使有原理图纸，也不一定人人会看，即使你会看图纸，客户也不一定等你，半小时修不好，客户就会再去别的地方，现实就是这样的，而新机型层出不穷，也不可能每一部手机的图纸都熟练地记在心里，那到底应该怎么维修手机呢？怎么才能修炼成高手？黑箱理论就是我们的制胜法宝，也就是高手的最后一招。

首先，手机的结构框架是不变的，也就是说，无非GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、LTE等几种架构，既然架构基本固定了，那么对于不同制式的网络系统，只要记住常见的几种架构就行了，这样是不是就简单多了呢？

其次，不同手机主板上的电路采用的集成块也不同，但是电路功能基本相同，现在我们就用黑箱理论来判断各个集成块的功能。手机主板的集成块有些我们认识，有些不确定，有些不认识，我们把手机的集成块当成一个个的箱子，认识的集成块当成白箱子，不确定的当成灰箱子，不认识的当成黑箱子。根据我们掌握的电子知识和手机结构框架来推理这个集成块的功能，在推理时，要系统地了解这个黑箱子的输入、输出信号，得出关于黑箱内部情况的推理，寻找、发现其内部规律，实现对黑箱的控制。到这里，了解到黑箱内完成了什么功能、和周围集成块的从属关系、谁来控制这个集成块这些信息就足够了。

最后，我们就开始判断和维修故障，例如手机没有信号，根据手机维修基本方法和手机结构框架分析，信号的处理是由射频处理器来完成的。首先我们应该找到射频处理器在主板的位置，找到射频处理器后，根据黑箱理论找出这个黑箱的输入信号、输出信号和控制信号。使用仪器测量输入信号是不是正常，如果输入信号不正常，说明故障和射频处理器没有关系。如果输入信号和控制信号都正常，没有输出信号，可能就是射频处理器坏了。于是，我们就用黑箱理论判断出射频处理器损坏了，不是很难吧？