矩阵电路是微处理器的外围电路之一 ，由于矩阵电路的开关质量不佳，矩阵电路开关发生漏电、短路故障，引起的彩电控制系统故障，在维修中占一定的比例。本文就彩电矩阵电路引发故障的机理和维修方法进行探讨，其他电器的矩阵电路也可参照检修。
引发故障的原因
目前常见的彩电矩阵电路有以下两种方式：
一种是键扫方式（快乐HC2061矩阵电路），如图1所示，微处理器的键扫信号发生器输出端的数根输出线a1～a8与键扫信号译码器的输入端的几根输入线b1～b4组成键扫矩阵电路，在输出线与输入线各交叉点上安装按键开关。键扫输出端按时间顺序向各输出线a1～a8输出高电平键扫脉冲，当矩阵电路的开关闭合时，使键扫信号发生器输出线与译码器输入线相接，将输出线上的键扫脉冲送到键扫译码输入端，译码器根据输入线送入的脉冲信息识别键位，并根据设计程序执行该键位所赋予的功能，对电视机进行调整和控制。图中矩阵电路下部输出线与输入线各交叉点上的二极管，是微处理器功能设置电路，厂家根据控制功能需要，可适当增减。由于键扫方式矩阵电路占用的微处理器引脚较多，主要应用于早期的遥控彩色电视机中。
另一种是分压方式（高路华TC2918矩阵电路），如图2所示，这是近几年开发设计的新型矩阵电路。该电路不再需要键扫发生电路，直接用微处理器的+5V电源作为基准电压，微处理器只设一到二个识别输入脚KEY1/KEY2，该脚根据需要外接数个分压电阻和按键开关，当按下矩阵开关时，由于接入的分压电阻阻值不同，输入到识别脚的电压不同，识别电路对输入到该脚的直流电压进行识别后，根据设计程序执行该电压所赋予的功能，对电视机进行调整和控制。
矩阵电路的故障主要有以下三类：
1.开路性故障
矩阵电路局部开路，致使与其相关的按键开关无法工作，引起该按键开关功能失效。具体分三种：第一种为矩阵开关内部导电橡胶磨损，造成开关失灵，轻者需用力按键才能有效，重者该按键故障失效；第二种为矩阵电路开路，输出线或输入线电路虚焊或断路，引起与该线有关的按键功能丢失；第三种为矩阵电路中的元件开路，如矩阵电路扫描线上串联的电阻、二极管等开路，会造成开路点后面的按键功能丢失；或者矩阵电路中与功能设置有关的二极管、短路线等开路，造成微处理器相应控制功能丢失或改变。
2.短路性故障
矩阵电路短路，相当于矩阵开关接通，不断向微处理器的矩阵译码器输入端输入该短路信息，微处理器根据该错误指令，执行功能，引发控制故障。短路故障可分为两种：
（1）符合设计程序的短路。即矩阵电路短路后，向微处理器输入的短路信息，正好符合微处理器的矩阵电路设计程序，经译码器后，执行该信息赋予的功能，具有屏幕显示功能的彩电，会在屏幕上显示该功能的信息，如：“音量-”键短路时，微处理器执行音量减小功能，音量逐渐减小，同时屏幕上会显示音量减小的指示。由于微处理器采用串行输入方式，在同一时间内只能执行一个命令，当有两个指令输入时，只执行首先输入的指令，因此，按键短路时，微处理器只执行该短路信息赋予的功能，再按其他按键和遥控均无效，引起死机现象，如果短路漏电故障发生在开机的瞬间，由于微处理器执行矩阵漏电指令，不接受开机指令，往往不能开机。该类故障主要是矩阵开关内部漏电或短路，多发生在键扫方式的矩阵电路中，分压方式的矩阵开关短路或漏电后，输入到矩阵识别输入端的电压符合设计程序时，也会产生类似故障，但机遇很少。
（2）不符合设计程序的短路。即矩阵电路短路后，向微处理器输入的短路信息，不符合微处理器的矩阵电路设计程序，经译码器识别后无法执行控制功能，一般发生两种情况：一是因短路信息占据了微处理器的矩阵输入端口，其他按键和遥控指令无法执行，电视机停滞在短路信息产生时的控制状态，无法进行正常的控制；二是具有待机保护功能的彩电，对错误的信息译码后，判断矩阵电路发生故障，从开关机控制端输出关机指令，进入关机保护状态。该类短路漏电主要发生在矩阵输出线与输出线、输入线与输入线、输出线或输入线与地线之间的短路漏电，分压式矩阵开关内部漏电引起的矩阵识别脚电压变化不符合微处理器内部程序等。
3.矩阵元件变质
该类故障主要发生在分压式矩阵中，主要是分压电阻的阻值改变，造成分压后输入到矩阵识别输入端的电压不符合微处理器的矩阵电路设计程序，经译码器识别后无法执行控制功能，其引发的故障现象与不符合设计程序的短路故障相同，但故障发生在按下矩阵开关的瞬间。
维修实践证明，产生上述故障的原因主要是矩阵按键的质量不佳，一是在矩阵开关内部由于导电橡胶上导电层脱落，引起两个触点之间发生短路漏电故障； 二是在矩阵开关引脚与金属支架之间，由于二者距离太近，再加上灰尘积垢引起漏电故障。
故障检修
矩阵电路发生的故障大多为短路、漏电故障，由于产生漏电电阻值不固定，时大时小。漏电电阻变大时，对矩阵电路不产生影响，电视机能正常工作；漏电电阻变小时，向矩阵译码识别电路输入错误的信息，引起电视机发生故障，造成故障时隐时现，当故障发生在开机的瞬间，或短路漏电信息不符合微处理器程序时，还会发生不开机故障或自动关机故障，与电源故障和保护电路故障类似，往往给维修者造成误判而走了弯路，甚至陷入困境。当遇到不能开机或自动关机故障，且故障现象不稳定时，请注意对矩阵电路的检测，往往会收到事半功倍的效果。对矩阵电路的维修，可采用以下方法：
1.按键功能追踪法
根据发生故障时，电视机自动执行某项控制功能或某项功能按键失效，可直接对执行和失效的功能按键开关和与其相关的电路进行检测。如“节目+”按键失效，直接检测“节目+”按键开关和与其相关的矩阵扫描线电路；收看中自动进行AV/TV切换，直接检测“AV/TV”按键开关和相关电路。
2.字符信息追踪法
根据发生故障时，屏幕上显示的字符信息，对该信息显示的功能矩阵电路进行检测。如收看中屏幕上显示亮度调整字符，且图像逐渐变暗，则是“亮度-”按键故障，直接检测“亮度-”按键和相关电路。
3.矩阵开路法
如果发生死机和自动关机故障，无法用上述的按键追踪和字符追踪法确定是否矩阵电路引发故障，可采用矩阵电路开路法。一是将矩阵电路与微处理器的连接全部断开，此法适用于微处理器与矩阵电路有连接插头、插座的电路，将连接线插头拔开即可。如图1中的插头A或B，图2中的插头P901、P908；二是将怀疑发生故障的矩阵输出或输入线断开。断开矩阵电路后，开机试验，如果不再发生死机和自动关机故障，则是与断开的矩阵电路有关的矩阵开关或电路发生故障。对无插头插座的矩阵电路，执行开路法时，如果扫描线中串有二极管、电阻或有跳线，可采取断开二极管、电阻、跳线的方式方法进行，尽量不采取割断线路的方式，以免破坏电路。
4.电压测量法
当怀疑矩阵电路发生故障时，键扫方式矩阵电路，测量输出、输入线对地电压，并与正常值比较，哪个电压低于或高于正常值，则故障在与该电压相关的矩阵电路中；分压方式矩阵电路，直接测量矩阵输入识别端电压，一般矩阵电路为高电平5V，少数彩电为低电平0V，如果该脚电压不正常，则可判断矩阵电路发生短路、漏电故障。
5.电阻测量法
键扫方式矩阵电路，测量各扫描线的对地电阻，扫描线与扫描线之间的电阻，矩阵开关两端的电阻，与正常时的电阻比较，或与其他相同电路两点间的电阻值比较，电阻值变小，说明被测量的两点间存在短路故障，电阻值变大，说明被测量的两点间存在开路故障；分压方式矩阵电路主要测量分压电阻的阻值和矩阵开关是否漏电。为了使测量准确，减少微处理器内部电路对测量结果的影响，建议采用矩阵开路法后，再进行电阻测量。
6.全部更换矩阵开关
由于矩阵电路的短路漏电故障大多发生在矩阵开关上，一是内部漏电，二是引脚与金属支架之间漏电，且漏电不稳定，有时拆开电视机后，故障自愈，无法找到故障元件，有时换了这个开关，几天后那个开关又产生故障。由于矩阵开关成本较低，索性将矩阵开关全部更换，以绝后患。
故障实例
例1：乐华HC2061AR彩电，有时能开机，但收视一段时间后自动关机，有时不能开机。经他人维修未果。
分析与检修：拆机检查，发现微处理器N001（TMP47C433AN）已被前维修人员更换过，开关电源电路多处也被前补焊和更换，但未能排除故障。根据故障现象不稳定和前维修人员所修部位，判断故障在矩阵电路。该机采用键扫方式的矩阵电路，如图1所示。查矩阵电路，所有的矩阵开关均被前维修人员换新，看来故障不在矩阵开关，而在其他矩阵电路中。该机的矩阵电路与微处理器之间有插头插座A和B，采用矩阵电路全部开路法，将插头A、B拔开后，开机不再发生故障，进一步判断故障在矩阵电路中。用电阻测量法检测输出、输入线之间的电阻，未见异常，测量输出、输入线与地线之间的电阻，发现输入线b1对地电阻小于其他输入线的对地电阻。重点检测与b1相接的矩阵开关，发现波段开关BND的引脚，与该开关的金属支架之间的电路板上有污垢而漏电。由于该漏电信息输入到微处理器译码器的输入端的信息不符合设计程序，微处理器据此判断矩阵电路发生故障，从待机控制端8脚输出待机电压，进入关机状态。当该短路信息发生在开机瞬间时，微处理器直接进入待机保护状态，而不能开机。将该开关引脚与支架之间的污垢清除，并将引脚与支架之间的距离分离得远一些，恢复矩阵电路后，故障彻底排除。
例2：金凤C49MZ彩电，收看中时常出现搜索字符显示，但按自动和手动搜索按键却不能选台，其他按键和遥控功能均失效。
分析与检修：判断是矩阵电路发生故障，怀疑是与搜索有关的预置开关漏电，采用字符追踪法，直接更换预置开关，故障依旧。该机为键扫方式的矩阵电路，微处理器为M50436-560。测微处理器与预置开关相连接的键扫输出端24脚，电压正常，检测与预置开关相连接的键扫输入端19脚电压，由正常时的4.5V下降到1.5V，用电阻测量法检测19脚对地电阻，由正常时的20kΩ下降为5～10kΩ，且很不稳定。当该脚对地电阻大于8 kΩ时，故障消失；当该脚对地电阻小于8 kΩ时，故障再现。为缩小故障范围，采用矩阵电路开路法，逐个断开与19脚相连接的矩阵开关，并进行开机试验。断开19脚与音量控制电路的连接线，故障依旧，当断开19脚与波段和AV/TV电路的连接线时，故障消失。用电阻测量法逐个测量波段开关和AV/TV开关的电阻，开关本身无漏电故障，但AV/TV开关的引脚与附近的金属支架之间漏电，经查二者距离太近，且有污垢。由于该漏电信息，经译码器识别后，碰巧符合设计程序，微处理器误入预置状态。清除AV/TV开关的引脚与附近的金属支架之间污垢，并将二者距离分的远一点后，恢复矩阵电路，故障排除。
例3：康艺KTN-5145彩电，“音量+”键失效，“节目-”键需用力按，才能有效。
分析与检修：用功能追踪法，直接检查“音量+”键和“节目-”按键开关，拆下测量开关两端接触电阻，明显变大，达5～20kΩ，换之故障排除。维修中，多次遇到早期遥控彩电矩阵开关质量欠佳，接触电阻变大的故障，均可采用功能追踪法检修。
例4：高路华TC2918彩电，收视中在不按遥控器和电视机面板按键的情况下，屏幕上经常出现菜单字符，当字符出现时，遥控失灵。
分析与检修：根据自动出现字符的现象，判断是遥控器或电视机上的矩阵电路出现故障，将遥控器的电池卸下来，故障仍然出现，看来故障在电视机上的矩阵电路中。该机采用分压式矩阵电路，如图2所示，微处理器的14、15脚为两个矩阵输入识别脚，其中15脚外接菜单操作键，14脚外接节目更换、音量调整和AV/TV切换键。采用字符追踪法，直接更换菜单键，开机试验，故障依旧，此时测量微处理器的矩阵输入脚电压，仍低于正常值5V。采用矩阵电路开路法，拔掉插头P901，开机故障消失，判断故障在15脚外部菜单操作键中，采用电阻测量法，测量矩阵开关电阻，发现有2个按键存在不同程度的漏电，漏电电阻在20～40kΩ，且不稳定，其漏电电阻向微处理器矩阵识别15脚输入的电压，恰巧符合设计程序，出现菜单字符。为彻底排除故障隐患，索性将该矩阵电路的按键全部更换后，故障排除。
例5：高路华TC3418彩电，开机一切正常，当按面板“节目”键时出现“音量—”功能，按“音量+”键会进入AV、TV切换状态，按“AV”健会自动关机（待机）。
分析与检修：该机的矩阵电路与高路华TC2918彩电相同，根据故障现象，判断是微处理器的14脚外接的矩阵电路发生故障。采用矩阵电路开路法，拔掉插头P908后，开机故障消失，用电阻测量法测量该组矩阵电路的按键开关接通电阻，均有不同程度的漏电，使得按下按键开关时引起分压不准确，输入到微处理器矩阵识别14脚的电压与按键功能不附，从而引起按键功能错乱故障，当按“AV”健时，输入到矩阵识别脚的电压不符合设计程序，微处理器进入保护状态，从34脚输出待机控制电压，造成自动关机。更换面板上的五只按键后，故障排除。
文/孙铁骑