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增加电源模块监控功能提高故障诊断能力

添加时间:2017-06-30 11:09  所属栏目:工程师论文 来源:声屏世界 作者:孙振宇
摘要
  目前,吉安八0二台增加了机房监控系统,其中对所有设备监控,但没有突出故障诊断,特别是设备的停电报警,是外供电停电还是设备的电源模块故障,在原有的监控系统中根本没有区分。为此,我们增加了电源模块的监控功能,获得了电源模块故障类型的提示,为快速维修和及时恢复播出提供了基础保障。
  
  电源模块工作原理
  
  现代开关电源有两种,一种是直流开关电源,另一种是交流开关电源。直流开关电源是市电或蓄电池,转换成满足设备要求的质量较高的稳定的直流电。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。非隔离式DC/DC转换器,按有源功率器件的个数,可以分为单管、双管和四管三类。
  
  开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点。
  
  脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值,最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
  
  控制器的主要目的是保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
  
  开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式。与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态。在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
  
  与线性电源相比,PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
  
  电源模块故障分类
  
  第一类故障:交流通,直流断。电源整流桥故障,如电源整流桥堆、开关管、高频大功率整流管、抑制浪涌电流的大功率电阻烧断,或者各输出电压端口电阻异常,上述部件如有损坏则需更换。
  
  第二类故障:输出的电压不稳。接通电源后还不能正常工作,接着要检测功率因数模块(PFC)和脉宽调制组件(PWM)。对于具有PFC电路的电源则需测量滤波电容两端电压是否为380VDC左右,如有380VDC左右电压,说明PFC模块工作正常,接着检测PWM组件的工作状态,测量其电源输入端VC,参考电压输出端VR,启动控制Vstart/Vcontrol端电压是否正常。
  
  第三类故障:一合开关即烧保险。在开关电源维修实践中,大多数电源不能工作都是因为电源启动电阻损坏,或开关管短路,所以一通电就烧保险或开关管。
  
  第四类故障:电源模块启动一下就停止。检查该电源是否处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压。如果电压超出规定值,则说明电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。
  
  监控和故障识别
  
  对于电源模块出现的故障类型,我们应该监控电源模块的输入和输出端。输入端和输出端对应不正常,出现的故障如下关系:
  
  表
  
  因此,通过上述逻辑关系,也可以识别电源模块前的线路故障。我们采用一个简单的程序(流程图),就可以解决对电源模块的监控和故障识别。
  
  图
  
  结论
  
  通过电源模块的监控系统,我们能够及时检查到电源的故障,能最快判别故障类型和所在位置,能最快速度排除故障,保障设备安全。
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