佛山科尔摩根AKD伺服驱动器F103 FPGA失效故障维修硬件检测流程

F103（FPGA 失效）多因 FPGA 芯片损坏、供电异常、Flash 故障或固件不兼容导致，硬件检测需按 “断电安全→外观 / 静态测量→供电 / 信号检测→FPGA/Flash 专项测试→板级替换验证” 五步执行，以下是可落地的全流程方案Kollmorgen WebHelp。

一、故障根源与检测工具准备1. 故障根源速览

故障类型	常见原因	核心特征
FPGA 芯片损坏	静电击穿、过流烧毁、焊接虚焊	上电即报 F103；固件重装后复发
供电异常	24V 控制电源波动、FPGA 核心电压（1.2V/2.5V）异常	伴随无显示 / 无响应；故障随电源波动出现
Flash / 固件损坏	固件下载中断、Flash 芯片读写错误	无法进入 Bootloader；固件更新失败
通信链路故障	FPGA 与 CPU 通信异常、光耦 / 磁耦损坏	报 F103 且无数据交互；控制信号异常

2. 必备工具

数字万用表、示波器（带宽≥100MHz）、热风拆焊台、编程器、绝缘工具、AKD WorkBench Zui新版、原装 USB / 以太网数据线、稳定 24V 电源。

二、硬件检测全流程（分步执行）1. 断电安全与外观检查（基础排查）

断开主电源与控制电源，等待 10 分钟放电，避免触电。

检查控制板 / FPGA 区域：

外观：FPGA 芯片、Flash 芯片有无烧痕、鼓包、引脚氧化；电路板布线有无断线、焊盘脱落；连接器（如 X9）有无松动、接触不良。

焊接：FPGA 引脚焊点是否灰暗、有气泡（虚焊特征）；用放大镜检查，必要时补焊。

排查外围：电机动力线、编码器线有无破损；端子排有无短路 / 松动。

2. 静态测量（断电下的电阻 / 导通测试）

测试对象	测试方法	合格标准	故障判断
FPGA 核心电源	万用表测 FPGA 电源引脚与地电阻（如 1.2V、2.5V、3.3V）	电阻≥10kΩ，无短路	电阻接近 0Ω→电源短路；电阻异常低→芯片损坏
Flash 芯片	测 Flash 引脚与地电阻；用编程器读芯片数据	数据可正常读取；无读写错误	无法读取→Flash 损坏；数据异常→固件损坏
通信链路（光耦 / 磁耦）	测光耦输入 / 输出端电阻；输入接 5V，测输出电压	输入与输出端绝缘；输出电压正常（如 5V/0V）	电阻为 0→光耦击穿；输出无变化→光耦损坏
控制板与功率板	测控制板与功率板连接插头引脚电阻	无短路；绝缘电阻≥10MΩ	短路→功率板故障；绝缘异常→控制板损坏

3. 动态供电检测（上电后的电压 / 波形测试）

控制电源测试

仅接 24V 控制电源，用万用表测 X9 端子 24V 电压，正常范围 22-26V；波动超过 ±5%→更换电源模块。

示波器测 24V 电源纹波，峰峰值≤100mV；纹波过大→加滤波电容。

FPGA 核心电压检测

1.2V（内核）：波动≤50mV；2.5V（I/O）：波动≤100mV；3.3V（外围）：波动≤100mV。

电压异常→检查电源模块、LDO 稳压器；更换损坏元件。

找到 FPGA 芯片核心电源引脚（参考芯片手册），用示波器测 1.2V/2.5V/3.3V 电压：

FPGA 时钟信号测试

示波器测 FPGA 时钟引脚（如 25MHz/50MHz），波形为稳定方波；无波形 / 波形畸变→时钟晶振损坏，更换同型号晶振。

4. FPGA 与 Flash 专项检测（核心故障定位）

FPGA 芯片测试

用编程器读取 FPGA 配置数据，无法读取 / 数据错误→芯片损坏，更换同型号 FPGA（如 Altera Cyclone 系列）。

检查 FPGA 复位信号（RESET）：上电时应有低电平复位脉冲；无复位信号→复位电路故障，排查复位按钮、RC 电路。

Flash 芯片测试

用编程器擦除 Flash 芯片，重新写入官方发布版 FPGA 固件（如 FPB0xx_0602_00_01 及以上）。

写入失败 / 校验错误→Flash 芯片损坏，更换同型号芯片（需专业焊接）Kollmorgen。

Bootloader 模式测试

按住 “MODE” 键上电，LED 显示 “BOOT”→进入 Bootloader，尝试固件重装；无法进入→FPGA/Flash 硬件故障。

5. 通信与板级替换验证（Zui终定位）

FPGA 与 CPU 通信测试

用示波器测 FPGA 与 CPU 之间的 SPI/I2C 通信波形，有稳定数据传输；无波形→通信链路故障，排查光耦 / 磁耦、匹配电阻。

板级替换测试

更换同型号控制板（确保硬件版本一致），重装固件后测试。

故障消失→原控制板 / FPGA 损坏；故障依旧→检查功率板、电源模块。

三、维修与验证步骤1. 维修执行

芯片更换：损坏的 FPGA/Flash 芯片用热风拆焊台更换，焊接后用放大镜检查焊点，避免虚焊 / 短路。

供电修复：更换损坏的 LDO 稳压器、滤波电容；调整 24V 控制电源，确保电压稳定。

固件重装：更换芯片后，用 AKD WorkBench 重装匹配的 FPGA 固件与操作固件，执行参数固化Kollmorgen。

2. 验证流程

上电后，WorkBench 查看故障日志，确认无 F103。

执行空载 / 负载运行测试，监控 FPGA 温度、电流波形，连续运行 30 分钟无异常。

重启驱动器 3 次，检查故障是否复发；无复发→维修完成Kollmorgen WebHelp。

四、常见问题与规避措施

问题现象	根本原因	解决措施
维修后仍报 F103	FPGA/Flash 芯片型号不匹配；固件版本不兼容	确认芯片型号一致；使用官方发布版固件
固件重装失败	供电不稳；数据线接触不良	用稳压电源；更换原装数据线
故障随温度升高出现	FPGA 散热不良；芯片热稳定性差	增加散热片；更换工业级 FPGA 芯片
重启后参数丢失	未保存参数到 NV Memory	维修后执行 “Save to NV Memory”

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科尔摩根 AKD 伺服驱动器故障码（F）与警告码（n）可通过面板 LED 或 AKD WorkBench 查看，故障会触发关断功率级、动态制动等保护动作，警告仅提示不触发停机。以下按类别整理核心故障码的原因与处理方法，覆盖硬件、电机反馈、电源功率、通信及 AKD‑T 专属故障，便于快速定位与维修。

一、硬件与固件故障（F100‑F299）

故障码	故障描述	可能原因	处理措施
F101	固件不兼容	固件与驱动器硬件不匹配	通过 WorkBench 加载兼容固件，确认型号与版本匹配
F102	驻留固件失效	软件检测到运行故障	重启驱动器，无效则联系技术支持
F103/104	驻留 / 运行 FPGA 失效	FPGA 加载失败、类型不兼容	重启无效则返厂检修，更换 FPGA 模块
F105/106	NV 内存标识 / 数据无效	内存数据损坏，常见于固件下载后	用 WorkBench 恢复出厂参数，保存后重启
F201‑203	RAM / 代码完整性故障	内置 RAM 损坏、FPGA 寄存器访问错误	重启无效则更换驱动器
F234‑237	控制温度传感器异常	控制柜散热不良，温度超限	清理风道、检查风扇，优化环境散热
F240‑243	电源温度传感器异常	电源模块温度过低 / 过高	检查通风，确认环境温度在工作范围

二、电机与反馈故障（F300‑F499）

故障码	故障描述	可能原因	处理措施
F301/n301	电机过热	负载过大、散热不良	降低负载，优化运动曲线，检查电机散热与环境温度
F302	超速	电机速度超过 VL.THRESH	提高阈值或降低指令速度，启用动态制动保护
F304/n304	电机功率折返	超过Zui大允许功率	减少加速度，检查负载卡滞，调整电流限制参数
F314	电机缺相	电机 U/V/W 相接线松动 / 断线	断电检查电机连接器，重新接线并紧固
F401	反馈类型无效	反馈未接或类型配置错误	检查 X10 主反馈接线，确认 EnDat/BiSS 等类型与参数一致
F404	非法霍尔状态	霍尔传感器返回 111/000	检查霍尔接线，修复断线 / 接触不良，触发动态制动
F438/n438	位置跟随误差	实际位置偏差超允许值	检查负载与反馈换向设置，调整伺服增益或偏差阈值
F470	反馈 3 故障	X9 接口第三反馈异常	查看 FB3.FAULTRAS，修复接线或更换反馈器件

三、电源与功率级故障（F500‑F599）

故障码	故障描述	可能原因	处理措施
F501/n501	母线过压	负载再生能量过大	优化减速曲线，增加再生电阻容量，检查电网电压
F502	母线欠压	输入电压低于阈值	检查电源接线与稳定性，排除供电故障
F503	母线电容过载	三相驱动器接单相输入	确认 L1/L2/L3 接线，更换匹配电源或调整负载分配
F519	再生回路短路	再生电阻或 IGBT 短路	断电检查电阻接线，联系技术支持更换功率器件
F521/n521	再生过功率	再生电阻容量不足	更换更大容量电阻，启用直流母线共享功能
F525	输出过流	电流超过驱动器峰值	检查电机短路与反馈故障，紧急关断功率级保护
F531	功率级故障	功率模块硬件损坏	重启无效则更换驱动器，返厂维修

四、通信与安全故障（F600‑F799）

故障码	故障描述	可能原因	处理措施
F602	安全转矩关断（STO）	触发 STO 功能	确认安全条件满足，按 EN ISO 13849 规范重新上电
F702/n702	总线通信丢失	网络连接中断	检查 X5/X6/EtherCAT 等接线，确认主机配置与总线稳定性
F706/n706	总线设定值丢失	主机超时停止发送设定值	降低总线负载，调整超时参数，检查通信链路质量

五、AKD‑T 专属故障（F800‑F999）

故障码	故障描述	可能原因	处理措施
F801	程序除零错误	BASIC 程序中存在除零运算	修改代码，增加除数非零判断逻辑
F802	栈溢出	程序栈内存不足	优化代码结构，减少嵌套调用，增加栈空间配置
F824/F825	模式不兼容	OPMODE 与 CMDSOURCE 冲突	设置 OPMODE=2（位置）、CMDSOURCE=5（程序），重启程序
F901	凸轮数量过多	程序定义凸轮数超上限	减少凸轮配置或优化运动逻辑，合并重复凸轮功能

六、故障排查通用流程

读取故障码：通过双 7 段显示（F/n+3 位码）、单 7 段闪烁顺序或 WorkBench 获取完整代码，确认优先级与类型。

定位原因：区分接线（缺相、反馈断线）、参数（阈值错误、类型不匹配）、硬件（FPGA/RAM 损坏、功率模块故障）或环境（温度、散热）问题。

执行修复

接线故障：断电修复后重新接线，确认紧固无误。

参数故障：通过 WorkBench 调整阈值、恢复出厂参数并保存。

硬件故障：重启无效则联系技术支持，必要时返厂维修。

清除故障：使用 DRV.CLRFAULTS 命令或 WorkBench 按钮清除故障，确认无残留后重新使能驱动器。

七、关键提示

故障响应：受控停机（如 F121、F438）、立即断电（如 F101、F201）、动态制动（如 F302、F404），需根据场景选择保护策略。

警告处理：n类警告需提前排查，避免升级为故障（如 n521 再生过功率预警时及时扩容电阻）。

工具依赖：复杂故障需通过 WorkBench 读取完整故障栈，结合 DRV.FAULTS 寄存器定位根本原因。