按鍵不良之原理簡解

大陸那邊有位修家電的師傅，專業知識上與我差不多，但實際經驗明顯高出目前的我一大截。發了一篇文講到修按鍵的事，沒幾個字來看一下：

「客戶送來個破鍋說按鍵不好使了，測按鍵不良，換之，M 個與 LED 若干。試機正常但發現一按鍵仍無反應，顯示器故，怎麼問題一大堆？它奶奶的！抽隻煙……加個 D 搞定收工。」

大概就這樣而已。如此看得明白嗎？所謂江湖一點訣就是這樣嘛！我看完後，感嘆原來還有這一招，學習了！活到老就學到老。（對我來說重點就只「加D」二個字）

……

本來到這邊為止了，有點時間講一下細節吧！

要知道這東西，得先要有相關的專業知識，否則肯定聽不懂！

雖然是難得開講，但我也不會講太多，生活沒無聊到那種程度，簡單提而已。

首先要知道，現代的 MCU 控制 LED 與 SWITCH 的方法，因為 MCU 接腳不夠多，所以常常是共用接腳的情況。如果 LED 故障的話 SWITCH 就會受到影響。

那，為什麼「LED 故障 SWITCH 就會受到影響」呢？這要從它的結構來講起：

這就是典型的接線圖，基本都是長成這樣子。其中 K1/SEG1/GRID1 這些都是接到 MCU 的腳上受控。

當要作為顯示使用時，K1 為輸出高位，GRID1 為輸出低位，此時 SGE1/SGE2 可以分別控制 D1/D2 的亮滅，要亮時 SGEn 就輸出高位，要滅 SGEn 就輸出低位。這是第一步。

接下來就作為按鍵使用。K1 為輸出低位，GRID1 為 輸出高位．SGE1/SGE2 改為輸入加弱上拉，此時如果按鍵沒有按時，SGEn 上的電位為高位，代表無按鍵；反之當按鍵動作時，SGEn 上的電位呈現低位，代表按鍵動作。

這樣就完成一個循環，接下來再回到上一步，如此重覆，一秒做這事最少 20 次以上。以上就是動作原理。

好。此時如果 LED 故障的話會發生什麼事？LED 故障時有三種情況，第一種是斷路，按鍵不受影響；第二種是短路，按鍵與 LED 同時受影響；第三種是漏電，按鍵受影響 LED 也許還能使用。

前兩種不談，別無選擇，只能換新（所以沒零件要備料時就頭痛了），或直接拆掉當作沒看到如果客戶沒意見的話。第三種就比較特硃，開頭的維修就是屬於這一種，所以有其它種選擇。所謂的漏電指的是反向崩潰電壓過低。通常情況是 LED 在上加逆向偏壓時無電流通過或是電流很小，而這個電壓值通常有幾十個伏特。所以這裡的漏電是指這個逆向電壓變得很小，不到 6V （高於 5V 時功能不受影響）甚至可能只剩 1V 不到（此時客戶發現明顯故障、按鍵失效等），但順向偏壓時發光卻是正常的，所以沒有經驗的人都不知道這個事情。

這個時候會發生什麼事？當 GRID1 為輸出高位時，比如說 5V，按鍵不動作時 SGEn 上測到的電壓是 5V 沒有問題（注意這個 5V 來自於 SGEn 本身的弱上拉而不是由 GRID1 提供的），但當按鍵動作時呢？這裡有個前提是，GRID1 通常是強輸出，也就是它可以提供很高的輸出電流（講專業點就很高的扇出或扇入能力），而 K1 通常是弱輸出，電流不高。這個時候因為 K1 由 MCU 作輸出低位，S1 動作時 SGE1(KS1) 上測到的電壓正常是 0-(-VF)=0-(-0.7)=0.7V，此時 MCU 會認定按鍵動作。不過一但 D2 漏電時呢？因為 GRID1 為高位 5V，所以 SGE1(KS1) 上測量到的電壓為 5V-逆向電壓，比如說 D2 現在 1V 的逆偏壓就能導通的話，SGE1 上就會測量到 4V 的電壓，而這個電壓不會因為 S1 動作而有所改變。為什麼？因為 K1 是弱輸出，K1 與 GRID1 打架時 K1 一定會打輸，否則就要燒 MCU 了！在 IC 設計時就會考慮這種事情，事先就先做好了設計。所以，在這種情況之下，S1 就被 D2 鎖死了（GRID1 上的 5V 越過 D2 的 1V 後將 SGE2 鎖在 4V）。

再來看另一種情況，比如說 D2 漏電為 4V？在 S1 不動作時，此時 SGEn 上為 5V（來自於 SGEn 本身的弱上拉）。在 S1 動作時，SGEn 正常為 0.7V, 但當 SGE2 降到 1V 時 D2 導通，SGEn 被 GRID1 鎖定保持在 1V 不會再向下降。此時 MCU 有可以認為 S1 動作或不動作，看它的規格而定。總之就是此於一個不穩定狀態中，客戶會反應按鍵不好使、時好時壞等等說法。

那正常的情況之下，D2 的漏電壓大於 5V？這個時候 D2 相當於不存在，S1 就能正常動作了。

另外一種情況是，當執行按鍵讀取時，GRID1 不是高電位而是懸空的狀態時呢？一樣計算，比如 D2 故障逆偏變成了 1V 時，SGE2 的弱上拉 5V 經過 D1 順偏至 GRID1 為 3.2V （紅光 LED 的 VF 常為 1.8V 此時 D1 會有微光），再經 D2 逆偏灌到 SGE1 線上成了 2.2V，與本來在 SGE1 上的 5V 弱上拉進行平衡，SGE1 的值介於 5V 至 2.2V 之間，SEG2 則低於 5V，其精確值可經過一些數學計算來取得。不過無論如何都已經偏離了設計正常範圍，成了不穩定狀態。而如果 D2 逆偏不是 1V 而是 2V 至 3V 的話，按鍵有可能就直接被鎖死。

那維修時要怎麼辦？換新的 D2 為正解。但有時候會有困難，比如七段或其它的特硃陣列不好取得，因為這個故障是由於 D2 的漏電壓過低，此時偷吃步的方法就是只要在故障的 D2 上再串聯一個二極體（我們這行常常簡稱它叫 D），使得漏電壓大於 5V 這問題不就解決了嗎？這就是開頭提到的方法。

聰明的您也許看出這種作法有什麼問題了？不過這裡不討論技術外的事。

好了講到這邊。希望這篇文能對您有所幫助了。