具有可测性功能的开关电源及测试方法
【专利摘要】具有可测性功能的开关电源及测试方法，属于电源领域，本发明为解决现有开关电源不具有可测试性，当电源出现故障时，存在人工测试流程复杂、测试时间长、维修保障困难、维修费用高等诸多问题。本发明涉及通用的开关电源，在开关电源中选择八个测试点，四个测试点取自变压器的初级侧，四个测试点取自变压器的次级侧，对八个电压进行处理后，发送给处理器，按TP4；TP5；TP1、TP2、TP3（组内并列）；TP6、TP7、TP8（组内并列）的顺序进行判断，轻松获取故障信息，并在显示器上显示，让维修人员快速，准确地诊断故障，隔离出故障元器件。大量的减少了人工判断的工作量。
【专利说明】具有可测性功能的开关电源及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有可测性功能的开关电源及测试方法，属于电源领域。
【背景技术】
[0002]从元器件的角度看，故障类型可分为两大类:
[0003]1、硬故障:指元器件的开路或短路失效故障。
[0004]2、软故障:指元器件参数值超出元器件容差范围，一般它们均未是设备完全失效，例如元器件的老化、变质或使用环境的变化造成元器件参数的变化。严格的说，网络中元器件产生硬故障已经改变了网络的拓扑结构，使电路功能失效，而元器件的软故障则不会导致网络拓扑结构的变化，只会引起电路性能的轻微变化，这种变化通常不会对电路功能造成重要的影响。通常对电路中的硬故障诊断比软故障诊断要容易些，且应用与软故障的检测方法也适用于硬故障检测，所以硬故障可以看作是软故障的一个特例。
[0005]按电路中存在的故障数，可将故障分为单故障与多故障两类:
[0006]1、单故障:指电路中只有一个元器件出现故障。
[0007]2、多故障:指电路中同时出现两个或两个以上元器件出现故障。
[0008]据统计，在实际应用中，设备出现单故障的概率是故障总数的80%以上，而且一些故障互相之间是有联系的，可以当作单故障来处理。
[0009]针对开关电源单故障，其常见故障具体说明以下:
[0010]开关电源所包含的电子元器件种类繁多，如普通电阻、负温度系数电阻、功率电阻、钽电容、电解电容、薄膜电容、安规电容、瓷片电容、二极管、三极管、脉冲变压器、共模扼流圈、稳压芯片、控制芯片等等。电子元器件的多样性导致了故障的多样性，如启动电阻开路、脉冲变压器反馈绕组脱焊、开关管击穿短路、保险丝断路、大滤波电容损坏(短路、断路、漏电)、整流桥损毁(断路、短路，其中短路居多)等。这其中，有的故障现象很少出现，在开关电源的生命周期内可能都不会出现一次，如脉冲变压器反馈绕组脱焊、取样电阻断路、启动电阻断路等，而有些故障却经常发生故障，如高压滤波电容损坏(短路、断路、漏电)、整流桥损毁(断路、短路，其中短路居多)、开关管击穿短路等。表I为开关电源各常见单故障发生概率表。
[0011]表I开关电源常见故障概率表
[0012]
故障类型j发生概率
开关管击穿短路26%
保险丝烧断22%
高压滤波电容损坏17%
【权利要求】
1.具有可测性功能的开关电源，它包括辅助电源、主电源和测试点电压监测部，其特征在于，从辅助电源中选择测试点TP1、TP2和TP3，从主电源中选择测试点TP3、TP4、TP5、TP6、ΤΡ7和ΤΡ8，辅助电源和主电源均包括变压器，其中测试点ΤΡ1、ΤΡ4、ΤΡ5和ΤΡ6取自变压器的初级侧，ΤΡ2、ΤΡ3、ΤΡ7和ΤΡ8取自变压器的次级侧；八个电压监测点的电压值分别为Um、Uw2、Utp3> UTP4、UTP5、UTP6、Utp7和Utp8 ;并被测试点电压监测部采集处理； 所述测试点电压监测部包括变压器初级测试点电压处理电路(I)、变压器次级测试点电压处理电路(2 )、A/D转换模块(3 )、处理器(4 )和显示器(5 ); 测试点TPl的电压监测值Um、测试点TP4的电压监测值Utp4、测试点TP5的电压监测值Utp5和测试点TP6的电压监测值Utp6连接变压器初级测试点电压处理电路(I)的输入端；测试点TP2的电压监测值Utp2、测试点TP3的电压监测值Utp3、测试点TP7的电压监测值Utp7和测试点TP8的电压监测值Utp8连接变压器次级测试点电压处理电路(2)的输入端；变压器初级测试点电压处理电路(I)的输出端和变压器次级测试点电压处理电路(2)的输出端均与A/D转换模块(3)的模拟信号输入端相连;A/D转换模块(3)的数字信号输出端与处理器(4)的输入端相连；处理器(4)的显示信号输出端与显示器(5)的显示信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述具有可测性功能的开关电源，其特征在于，从辅助电源中选择测试点TP1、TP2和TP3的过程为: 辅助电源包括开关管Q2，Vcc电源输出端通过输出滤波电容Cl接地，+5V电源输出端通过输出滤波电容C6接地； 测试点TPl取自开关管Q2的集电极； 测试点TP2取自Vcc 电源输出端； 测试点TP3取自+5V电源输出端； 从主电源中选择测试点TP4、TP5、TP6、TP7和TP8的过程为: 主电源包括整流滤波电路、主回路和输出回路， 整流滤波电路包括保险丝Fl、共模扼流圈T2、单相全桥整流电路和高压滤波电容Cll和C14 ；电源火线连接保险丝Fl，再经共模扼流圈T2后连接单相全桥整流电路的输入端，单相全桥整流电路的输出端通过串联设置的高压滤波电容Cll和C14接地；单相全桥整流电路由整流二极管D2、D3、D6和D7构成； 测试点TP4取自整流滤波电路中的保险丝Fl的电流流出端； 测试点TP5取自整流滤波电路中的高压滤波电容Cll的阳极； 主回路包括开关管Q3和开关管Q6, 测试点TP6取自控制开关管Q3，Q6相继导通的控制点； 输出回路包括变压器T4、快恢复整流二极管D18、D20、D24和D26 ;输出滤波电容C19、C23、C26和C27，输出回路的+12V电源输出端通过输出滤波电容C19接地；输出回路的-12V电源输出端通过输出滤波电容C23接地；输出回路的+5V电源输出端通过输出滤波电容C26接地；输出回路的-5V电源输出端通过输出滤波电容C27接地； 变压器T4具有一套原边线圈和两套副边线圈； 变压器T4第一套副边线圈的同名端通过快恢复整流二极管D18连接输出回路的+12V电源输出端；变压器T4第一套副边线圈的同名端通过快恢复整流二极管D20连接输出回路的-12V电源输出端； 变压器Τ4第二套副边线圈的同名端通过快恢复整流二极管D26连接输出回路的+5V电源输出端； 变压器Τ4第二套副边线圈的同名端通过快恢复整流二极管D27连接输出回路的-5V电源输出端； 测试点ΤΡ7取自输出回路的+12V电源输出端； 测试点ΤΡ8取自输出回路的+5V电源输出端。
3.根据权利要求1所述具有可测性功能的开关电源，其特征在于，变压器初级测试点电压处理电路(I)包括霍尔传感器、比较器Α、比较器B、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R22、滑动变阻器Rpl和滑动变阻器Rp2 ； 霍尔传感器的输入脚接入测试点TP1、TP4、TP5或ΤΡ6的电压信号Um、Utp4、Utp5或Um ； 霍尔传感器的输出脚通过电阻R22接地； 霍尔传感器的输出脚还通过电阻R12连接比较器A的反相输入端；比较器A的同相输入端通过电阻R14接地；比较器A的反相输入端和输出端之间串联滑动变阻器Rpl ;比较器A的输出端通过电阻R13连接比较器B的反相输入端； 比较器B的同相输入端通过电阻R15接地；比较器B的反相输入端和输出端之间串联滑动变阻器Rp2，比较器B的输出端输出UTP1、UTP4、Utp5或Utp6处理后的电压信号。
4.根据权利要求1所述`具有可测性功能的开关电源，其特征在于，变压器次级测试点电压处理电路(2)包括比较器C、比较器D、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、滑动变阻器Rp3和滑动变阻器Rp4 ； TP2、TP3、TP7或TP8的电压信号Utp2、Um、Um或Utp8通过电阻R18连接比较器D的反相输入端；比较器D的同相输入端通过电阻R20接地，比较器D的输出端与反相输入端之间串联滑动变阻器Rp3 ；比较器D的输出端通过电阻R19连接比较器C的反相输入端； 比较器C的正相输入端通过电阻R21接地，比较器C的反相输入端和输出端之间串联滑动变阻器Rp4，比较器C的输出端输出UTP2、Utp3> Um或Utp8处理后的电压信号。
5.权利要求2所述具有可测性功能的开关电源的测试方法，其特征在于，该方法包括以下过程: 步骤一、测试点电压监测部采集八个电压监测点的电压值UTP1、UTP2、UTP3> UTP4、UTP5、UTP6、Ujp7 和 Ujp8 ； 步骤二、Um、UTP4、Utp5和Utp6由变压器初级测试点电压处理电路(I)处理，并经Α/D转换模块(3)转成数字信号； Utp2、Utp3、Utp7和Utp8由变压器次级测试点电压处理电路(2 )处理，并经Α/D转换模块(3 )转成数字信号； 步骤三、判断步骤二获取的Utp4电压情况， 若UTP4=0，则判断保险丝Fl烧断；然后跳转至步骤七，若Utp4 Φ O,则执行步骤四； 步骤四、判断步骤二获取的Utp5电压情况， 若Utp5由280V降到150V±2V，则判断整流二极管D2、D3、D6和D7中的一个元件出现断路故障；然后跳转至步骤七；若Utp5由280V降到200V±2V，则判断高压滤波电容Cll或C14出现断路故障；然后跳转至步骤七； 否则，执行步骤五； 步骤五、判断步骤二获取的Um、Uw2和Utp3电压情况， 若Utpi=O~0.2V，则判断辅助电源的开关管Q2发生短路故障；然后跳转至步骤七； 若Utp2=O，则判断辅助电源的Vcc电源输出端的输出滤波电容Cl发生短路故障；然后跳转至步骤七； 若Utp2为波动电压，则判断辅助电源的Vcc电源输出端的输出滤波电容Cl发生断路故障；然后跳转至步骤七； 若UTP3=0，则判断+5V电源输出端的输出端滤波电容C6短路；然后跳转至步骤七； 若Utp3为波动电压，则判断+5V输出端处的输出滤波电容C6断路；然后跳转至步骤七； 否则，表示Um、Utp2和Utp3电压情况都正常，则执行步骤六； 步骤六、判断步骤二获取的Utp6、Utp7和Utp8电压情况， 若UTP6=300V±5V，则判断主回路的开关管Q3击穿短路；然后跳转至步骤七； 若Utp6=O~0.2V，则判断主回路的开关管Q6击穿短路；然后跳转至步骤七； 若Utp7降到10V± IV，则判断输出回路的快恢复二极管D18或D20出现故障；然后跳转至步骤七； 若UTP7=0，则判断输出回路的输出滤波电容C19发生短路故障；然后跳转至步骤七； 若Um是波动的电压，则则判断输出回路的输出滤波电容C19发生断路故障；然后跳转至步骤七； 若Utp8降到4V±2V，则判断输出回路的快恢复二极管D24或D26出现故障；然后跳转至步骤七； 若UTP8=0，则判断输出回路的输出滤波电容C26发生短路故障，然后跳转至步骤七； 若Utp8是波动的电压，则判断输出回路的输出滤波电容C26发生断路故障，然后跳转至步骤七； 否则，表明UTP6、UTP7和Utp8电压均正常，则判断当前的所有元器件正常工作，返回执行步骤一，继续下一轮检测； 步骤七、当前有元器件发生故障，退出检测模式，对出现故障的元器件进行人工维修。
【文档编号】H02M1/00GK103701303SQ201310738168
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月29日 优先权日:2013年12月29日
【发明者】朱敏, 戴建卓, 陈曦, 顾大中, 王荔, 王天昊 申请人:哈尔滨工业大学