具有可測性功能的開關(guān)電源及測試方法
【專利摘要】具有可測性功能的開關(guān)電源及測試方法，屬于電源領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有開關(guān)電源不具有可測試性，當(dāng)電源出現(xiàn)故障時，存在人工測試流程復(fù)雜、測試時間長、維修保障困難、維修費用高等諸多問題。本發(fā)明涉及通用的開關(guān)電源，在開關(guān)電源中選擇八個測試點，四個測試點取自變壓器的初級側(cè)，四個測試點取自變壓器的次級側(cè)，對八個電壓進行處理后，發(fā)送給處理器，按TP4；TP5；TP1、TP2、TP3（組內(nèi)并列）；TP6、TP7、TP8（組內(nèi)并列）的順序進行判斷，輕松獲取故障信息，并在顯示器上顯示，讓維修人員快速，準(zhǔn)確地診斷故障，隔離出故障元器件。大量的減少了人工判斷的工作量。
【專利說明】具有可測性功能的開關(guān)電源及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有可測性功能的開關(guān)電源及測試方法，屬于電源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]從元器件的角度看，故障類型可分為兩大類:
[0003]1、硬故障:指元器件的開路或短路失效故障。
[0004]2、軟故障:指元器件參數(shù)值超出元器件容差范圍，一般它們均未是設(shè)備完全失效，例如元器件的老化、變質(zhì)或使用環(huán)境的變化造成元器件參數(shù)的變化。嚴(yán)格的說，網(wǎng)絡(luò)中元器件產(chǎn)生硬故障已經(jīng)改變了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使電路功能失效，而元器件的軟故障則不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，只會引起電路性能的輕微變化，這種變化通常不會對電路功能造成重要的影響。通常對電路中的硬故障診斷比軟故障診斷要容易些，且應(yīng)用與軟故障的檢測方法也適用于硬故障檢測，所以硬故障可以看作是軟故障的一個特例。
[0005]按電路中存在的故障數(shù)，可將故障分為單故障與多故障兩類:
[0006]1、單故障:指電路中只有一個元器件出現(xiàn)故障。
[0007]2、多故障:指電路中同時出現(xiàn)兩個或兩個以上元器件出現(xiàn)故障。
[0008]據(jù)統(tǒng)計，在實際應(yīng)用中，設(shè)備出現(xiàn)單故障的概率是故障總數(shù)的80%以上，而且一些故障互相之間是有聯(lián)系的，可以當(dāng)作單故障來處理。
[0009]針對開關(guān)電源單故障，其常見故障具體說明以下:
[0010]開關(guān)電源所包含的電子元器件種類繁多，如普通電阻、負(fù)溫度系數(shù)電阻、功率電阻、鉭電容、電解電容、薄膜電容、安規(guī)電容、瓷片電容、二極管、三極管、脈沖變壓器、共模扼流圈、穩(wěn)壓芯片、控制芯片等等。電子元器件的多樣性導(dǎo)致了故障的多樣性，如啟動電阻開路、脈沖變壓器反饋繞組脫焊、開關(guān)管擊穿短路、保險絲斷路、大濾波電容損壞(短路、斷路、漏電)、整流橋損毀(斷路、短路，其中短路居多)等。這其中，有的故障現(xiàn)象很少出現(xiàn)，在開關(guān)電源的生命周期內(nèi)可能都不會出現(xiàn)一次，如脈沖變壓器反饋繞組脫焊、取樣電阻斷路、啟動電阻斷路等，而有些故障卻經(jīng)常發(fā)生故障，如高壓濾波電容損壞(短路、斷路、漏電)、整流橋損毀(斷路、短路，其中短路居多)、開關(guān)管擊穿短路等。表I為開關(guān)電源各常見單故障發(fā)生概率表。
[0011]表I開關(guān)電源常見故障概率表
[0012]
故障類型j發(fā)生概率
開關(guān)管擊穿短路26%
保險絲燒斷22%
高壓濾波電容損壞17%
【權(quán)利要求】
1.具有可測性功能的開關(guān)電源，它包括輔助電源、主電源和測試點電壓監(jiān)測部，其特征在于，從輔助電源中選擇測試點TP1、TP2和TP3，從主電源中選擇測試點TP3、TP4、TP5、TP6、ΤΡ7和ΤΡ8，輔助電源和主電源均包括變壓器，其中測試點ΤΡ1、ΤΡ4、ΤΡ5和ΤΡ6取自變壓器的初級側(cè)，ΤΡ2、ΤΡ3、ΤΡ7和ΤΡ8取自變壓器的次級側(cè)；八個電壓監(jiān)測點的電壓值分別為Um、Uw2、Utp3> UTP4、UTP5、UTP6、Utp7和Utp8 ;并被測試點電壓監(jiān)測部采集處理； 所述測試點電壓監(jiān)測部包括變壓器初級測試點電壓處理電路(I)、變壓器次級測試點電壓處理電路(2 )、A/D轉(zhuǎn)換模塊(3 )、處理器(4 )和顯示器(5 ); 測試點TPl的電壓監(jiān)測值Um、測試點TP4的電壓監(jiān)測值Utp4、測試點TP5的電壓監(jiān)測值Utp5和測試點TP6的電壓監(jiān)測值Utp6連接變壓器初級測試點電壓處理電路(I)的輸入端；測試點TP2的電壓監(jiān)測值Utp2、測試點TP3的電壓監(jiān)測值Utp3、測試點TP7的電壓監(jiān)測值Utp7和測試點TP8的電壓監(jiān)測值Utp8連接變壓器次級測試點電壓處理電路(2)的輸入端；變壓器初級測試點電壓處理電路(I)的輸出端和變壓器次級測試點電壓處理電路(2)的輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的模擬信號輸入端相連;A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)的數(shù)字信號輸出端與處理器(4)的輸入端相連；處理器(4)的顯示信號輸出端與顯示器(5)的顯示信號輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有可測性功能的開關(guān)電源，其特征在于，從輔助電源中選擇測試點TP1、TP2和TP3的過程為: 輔助電源包括開關(guān)管Q2，Vcc電源輸出端通過輸出濾波電容Cl接地，+5V電源輸出端通過輸出濾波電容C6接地； 測試點TPl取自開關(guān)管Q2的集電極； 測試點TP2取自Vcc 電源輸出端； 測試點TP3取自+5V電源輸出端； 從主電源中選擇測試點TP4、TP5、TP6、TP7和TP8的過程為: 主電源包括整流濾波電路、主回路和輸出回路， 整流濾波電路包括保險絲Fl、共模扼流圈T2、單相全橋整流電路和高壓濾波電容Cll和C14 ；電源火線連接保險絲Fl，再經(jīng)共模扼流圈T2后連接單相全橋整流電路的輸入端，單相全橋整流電路的輸出端通過串聯(lián)設(shè)置的高壓濾波電容Cll和C14接地；單相全橋整流電路由整流二極管D2、D3、D6和D7構(gòu)成； 測試點TP4取自整流濾波電路中的保險絲Fl的電流流出端； 測試點TP5取自整流濾波電路中的高壓濾波電容Cll的陽極； 主回路包括開關(guān)管Q3和開關(guān)管Q6, 測試點TP6取自控制開關(guān)管Q3，Q6相繼導(dǎo)通的控制點； 輸出回路包括變壓器T4、快恢復(fù)整流二極管D18、D20、D24和D26 ;輸出濾波電容C19、C23、C26和C27，輸出回路的+12V電源輸出端通過輸出濾波電容C19接地；輸出回路的-12V電源輸出端通過輸出濾波電容C23接地；輸出回路的+5V電源輸出端通過輸出濾波電容C26接地；輸出回路的-5V電源輸出端通過輸出濾波電容C27接地； 變壓器T4具有一套原邊線圈和兩套副邊線圈； 變壓器T4第一套副邊線圈的同名端通過快恢復(fù)整流二極管D18連接輸出回路的+12V電源輸出端；變壓器T4第一套副邊線圈的同名端通過快恢復(fù)整流二極管D20連接輸出回路的-12V電源輸出端； 變壓器Τ4第二套副邊線圈的同名端通過快恢復(fù)整流二極管D26連接輸出回路的+5V電源輸出端； 變壓器Τ4第二套副邊線圈的同名端通過快恢復(fù)整流二極管D27連接輸出回路的-5V電源輸出端； 測試點ΤΡ7取自輸出回路的+12V電源輸出端； 測試點ΤΡ8取自輸出回路的+5V電源輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有可測性功能的開關(guān)電源，其特征在于，變壓器初級測試點電壓處理電路(I)包括霍爾傳感器、比較器Α、比較器B、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R22、滑動變阻器Rpl和滑動變阻器Rp2 ； 霍爾傳感器的輸入腳接入測試點TP1、TP4、TP5或ΤΡ6的電壓信號Um、Utp4、Utp5或Um ； 霍爾傳感器的輸出腳通過電阻R22接地； 霍爾傳感器的輸出腳還通過電阻R12連接比較器A的反相輸入端；比較器A的同相輸入端通過電阻R14接地；比較器A的反相輸入端和輸出端之間串聯(lián)滑動變阻器Rpl ;比較器A的輸出端通過電阻R13連接比較器B的反相輸入端； 比較器B的同相輸入端通過電阻R15接地；比較器B的反相輸入端和輸出端之間串聯(lián)滑動變阻器Rp2，比較器B的輸出端輸出UTP1、UTP4、Utp5或Utp6處理后的電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述`具有可測性功能的開關(guān)電源，其特征在于，變壓器次級測試點電壓處理電路(2)包括比較器C、比較器D、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、滑動變阻器Rp3和滑動變阻器Rp4 ； TP2、TP3、TP7或TP8的電壓信號Utp2、Um、Um或Utp8通過電阻R18連接比較器D的反相輸入端；比較器D的同相輸入端通過電阻R20接地，比較器D的輸出端與反相輸入端之間串聯(lián)滑動變阻器Rp3 ；比較器D的輸出端通過電阻R19連接比較器C的反相輸入端； 比較器C的正相輸入端通過電阻R21接地，比較器C的反相輸入端和輸出端之間串聯(lián)滑動變阻器Rp4，比較器C的輸出端輸出UTP2、Utp3> Um或Utp8處理后的電壓信號。
5.權(quán)利要求2所述具有可測性功能的開關(guān)電源的測試方法，其特征在于，該方法包括以下過程: 步驟一、測試點電壓監(jiān)測部采集八個電壓監(jiān)測點的電壓值UTP1、UTP2、UTP3> UTP4、UTP5、UTP6、Ujp7 和 Ujp8 ； 步驟二、Um、UTP4、Utp5和Utp6由變壓器初級測試點電壓處理電路(I)處理，并經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換模塊(3)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號； Utp2、Utp3、Utp7和Utp8由變壓器次級測試點電壓處理電路(2 )處理，并經(jīng)Α/D轉(zhuǎn)換模塊(3 )轉(zhuǎn)成數(shù)字信號； 步驟三、判斷步驟二獲取的Utp4電壓情況， 若UTP4=0，則判斷保險絲Fl燒斷；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七，若Utp4 Φ O,則執(zhí)行步驟四； 步驟四、判斷步驟二獲取的Utp5電壓情況， 若Utp5由280V降到150V±2V，則判斷整流二極管D2、D3、D6和D7中的一個元件出現(xiàn)斷路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七；若Utp5由280V降到200V±2V，則判斷高壓濾波電容Cll或C14出現(xiàn)斷路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 否則，執(zhí)行步驟五； 步驟五、判斷步驟二獲取的Um、Uw2和Utp3電壓情況， 若Utpi=O~0.2V，則判斷輔助電源的開關(guān)管Q2發(fā)生短路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp2=O，則判斷輔助電源的Vcc電源輸出端的輸出濾波電容Cl發(fā)生短路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp2為波動電壓，則判斷輔助電源的Vcc電源輸出端的輸出濾波電容Cl發(fā)生斷路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若UTP3=0，則判斷+5V電源輸出端的輸出端濾波電容C6短路；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp3為波動電壓，則判斷+5V輸出端處的輸出濾波電容C6斷路；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 否則，表示Um、Utp2和Utp3電壓情況都正常，則執(zhí)行步驟六； 步驟六、判斷步驟二獲取的Utp6、Utp7和Utp8電壓情況， 若UTP6=300V±5V，則判斷主回路的開關(guān)管Q3擊穿短路；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp6=O~0.2V，則判斷主回路的開關(guān)管Q6擊穿短路；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp7降到10V± IV，則判斷輸出回路的快恢復(fù)二極管D18或D20出現(xiàn)故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若UTP7=0，則判斷輸出回路的輸出濾波電容C19發(fā)生短路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Um是波動的電壓，則則判斷輸出回路的輸出濾波電容C19發(fā)生斷路故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp8降到4V±2V，則判斷輸出回路的快恢復(fù)二極管D24或D26出現(xiàn)故障；然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若UTP8=0，則判斷輸出回路的輸出濾波電容C26發(fā)生短路故障，然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 若Utp8是波動的電壓，則判斷輸出回路的輸出濾波電容C26發(fā)生斷路故障，然后跳轉(zhuǎn)至步驟七； 否則，表明UTP6、UTP7和Utp8電壓均正常，則判斷當(dāng)前的所有元器件正常工作，返回執(zhí)行步驟一，繼續(xù)下一輪檢測； 步驟七、當(dāng)前有元器件發(fā)生故障，退出檢測模式，對出現(xiàn)故障的元器件進行人工維修。
【文檔編號】H02M1/00GK103701303SQ201310738168
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】朱敏, 戴建卓, 陳曦, 顧大中, 王荔, 王天昊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)