郭小国 刘野

摘要：文中针对抗恶劣环境便携式计算机出现的设备不启动的问题，运用故障树组成原理，各模块化分解，并通过机理分析，逐步找到问题原因。通过复现问题、验证问题，并解决问题，避免了以后设计生产时该类问题的发生。

关键词：恶劣环境;不启动;嵌入式模块;焊接

抗恶劣环境便携式计算机（以下简称“笔记本”）是为了适应各种恶劣环境，如车载、舰载、机载等。在计算机设计时，对影响计算机性能的各种因素，如外部复杂电磁环境、震动、冲击、风沙、严寒、湿热等环境，内部系统结构、电气特性和机械物理结构等，采取相应保证措施的计算机。其特点是具有较强的环境适应性、高可靠性、高维护性，较强的实时处理能力等。

本文针对笔记本特殊的工作环境，主要介绍了一款基于嵌入式模块设计的车载抗恶劣环境计算机设备不启动故障现象及故障定位分析，以及在结构设计及电气设计方面的如何避免此类故障发生。

1 问题概述

在正常使用时笔记本出现设备不启动故障。故障现象为计算机加电后，显示屏有彩色花屏条纹，电源灯常亮，风机运行正常，硬盘指示灯无闪烁，键盘、鼠标均无反应。关闭电源多次重启，故障显现稳定复现。

2 问题定位

笔记本硬件采用模块化计算机的设计思路，主要分为嵌入式模块、显示器模块、硬盘模块、光驱模块和电源模块等。各模块之间相对独立，主要功能模块之间采用主板连接。

根据笔记本组成原理分析，绘制问题故障树，见图1。根据故障树对各底事件进行分析排查。

笔记本启动上电过程主要工作次序为：适配器交流转直流上电→开关上电→电源模块转换各工电压→模块上电→模块自检启动（硬盘自检、显示自检、光驱自检等工作）。AC220V转DC19V电压经过适配器输送到笔记本后航插，再经过滤波器连接至主板，由于笔记本开机为AT模式，故19V电压在开关关闭时并未连接至笔记本主板，DC12V、DC5V、DC3.3V电源模块此时均无输入及输出电压，嵌入式模块无DC12V电压也处于待机状态。打开笔记本开关后，19V电压输入至笔记本主板，各电源模块上电，此时嵌入式模块启动，模块开始自检。

根据以上分析可知，启动过程中分别经过了适配器，滤波器，开关，电源模块，嵌入式模块及主板及外设模块这些部件。下面，对其进行逐一分析。

a）供电故障：

外置适配器供电电压不稳可能造成的开机不启动故障，测量适配器输入电压为DC19V，符合正常电压输入范围，并替换同批次其他设备配套的相同适配器与此台笔记本配套测试，故障现象依然存在，故排除适配器故障的可能;

將故障设备拆开，通过万用表测量了笔记本主板工作电压情况，经测试，笔记本主板DC12V、DC5V、DC3.3V均正常，电源模块选用宽温级电源模块，工作温度为-40℃～+85℃，可以排除由电源模块本身故障或电源模块焊接故障导致的主板供电故障;

滤波器为连接外接适配器和主板的器件，主要起滤波作用，不会使引起电压不稳或不准的原因，再根据之前对主板上的DC12V、DC5V、DC3.3V电压进行测量后均正常且稳定，可排除滤波器故障的导致主板供电故障的可能。

b）外设模块故障：

1） 显示模块故障

根据以往经验，显示模块一般不会造成不启动故障，放在后期排故位置，且在后期排故过程中通过替换排故的方式（更换嵌入式模块），排除了显示模块的问题。

2） 光驱模块故障

根据以往经验，光驱模块一般不会造成不启动故障，放在后期排故位置，且在后期排故过程中通过替换排故的方式（更换嵌入式模块），排除了光驱模块的问题。

3） 硬盘模块故障

硬盘模块故障可能造成笔记本不启动故障，硬盘选用军用电子盘，工作温度为-40℃～+85℃，根据以往排故经验，硬盘出现故障概率较低，放在后期排故位置，且在后期排故过程中通过替换排故的方式（更换嵌入式模块），排除了硬盘模块的问题。

4） 嵌入式模块故障

嵌入式模块为笔记本主板的核心器件，该模块集成了CPU、南北桥芯片、接口总线芯片及电源控制电路，当模块出现故障时，会造成主板不启动故障;

首先，对嵌入式模块进行BIOS清理（短接主板设计预留的清BIOS跳线）后，重新进行上电测试，故障现象依旧;其次，将嵌入式模块拆下，清理嵌入式模块的连接器并重新安装后，计算机启动正常，各功能正常，经过多次开关机测试，故障未再复现，可以排除嵌入式模块。

c）主板模块故障：

主板模块是嵌入式模块、硬盘模块、光驱模块和电源模块等的电气连接载体。主板主要用途有四个：一是为整机提供所需的各种电压，满足整机供电需求;二是作为各种连接器和电源模块的安装载体;三是将嵌入式模块、电源模块、硬盘、风机和电源等电器件进行互连;四是合理规划了主机内部走线。所以当主板本身若存在性能不达标器件或焊接故障时可能导致笔记本不启动故障。

1） 焊接故障

主板模块上焊接了大量的元器件及连接器，其中嵌入式模块连接器的焊接不良可能导致笔记本的不启动故障。嵌入式模块连接器选用标准COME连接器，为一对220管脚的高密印制板连接器，具有较高的抗震性及稳定性，符合The PICMG COM Express? （COM.0） specification要求。

针对高密连接器及板级高密芯片，主板焊接采用机器回流焊方式，可以保证焊接工艺质量，且该笔记本在交付前分别完成了调试及检验，完成了整机各类筛选试验，筛选试验合格;试验通过。并在后期排故过程中通过替换排故的方式（更换嵌入式模块），排除主板的焊接故障的问题。

2） 元器件故障

主板元器件从设计选用上均按照设计指标进行宽温设计，该笔记本在交付前分别完成了调试及检验，并完成了机械应力筛选试验、温度循环筛选试验及高温老练筛选试验，筛选试验合格;并完成了验收试验，试验通过。并在后期排故过程中通过替换排故的方式（更换嵌入式模块），排除主元器件故障的问题。