董治國(guó)+李凱+鄒雨

摘 要：本文介紹了某光電經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器（以下簡(jiǎn)稱服務(wù)器）電源的一次故障排查方法和經(jīng)驗(yàn)。文章首先介紹了服務(wù)器電源的工作原理，然后從故障現(xiàn)象、排查定位詳細(xì)步驟方法、故障機(jī)理分析等方面詳細(xì)介紹了由于電源故障導(dǎo)致服務(wù)器自動(dòng)關(guān)機(jī)重啟問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、排查和解決的全過(guò)程。最后總結(jié)了該次排查的經(jīng)驗(yàn)方法并對(duì)設(shè)備后續(xù)使用以及如何解決其它類似故障提出了建議。

關(guān)鍵詞：圖像處理；服務(wù)器；電源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.133

1 引言

作為服務(wù)器的動(dòng)力核心，電源的重要性不言而喻，沒(méi)有穩(wěn)定的電源輸入，再?gòu)?qiáng)的CPU，再?gòu)?qiáng)的顯卡也不過(guò)是沒(méi)用的擺設(shè)。尤其是在CPU、顯卡等配件的性能日益強(qiáng)悍的今天，一款好電源可以說(shuō)是高性能計(jì)算機(jī)必不可少的基石。

某光電經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器所選用的ToughPower XT電源（型號(hào)：TPX-1275M），集合了近年來(lái)的許多高級(jí)電源技術(shù)，它的最大亮點(diǎn)是放棄了以前傳統(tǒng)的多路12V供電，將其整合為一路高電流的12V供電。這樣一來(lái)ToughPower XT可以對(duì)NVIDIA SLI、AMD CrossFire、多核心處理器架構(gòu)提供完美的支持，滿足當(dāng)前設(shè)備的需要。

由于備件的缺乏和條件限制，在任務(wù)準(zhǔn)備過(guò)程中出現(xiàn)的故障不能僅僅依靠更換備件來(lái)解決，學(xué)習(xí)電源工作基礎(chǔ)知識(shí)，提高電源故障定位、維修能力顯得尤為重要。

2 ATX電源工作原理

ATX電源工作原理簡(jiǎn)述：如圖2所示，220V交流電經(jīng)過(guò)第一、二級(jí)EMI濾波后變成較純凈的50Hz交流電，經(jīng)全橋整流和濾波后輸出300V的直流電壓。300V直流電壓同時(shí)加到主開(kāi)關(guān)管、主開(kāi)關(guān)變壓器、待機(jī)電源開(kāi)關(guān)管、待機(jī)電源開(kāi)關(guān)變壓器。由于此時(shí)主開(kāi)關(guān)管沒(méi)有開(kāi)關(guān)信號(hào)，處于截止?fàn)顟B(tài)，因此主電源開(kāi)關(guān)變壓器上沒(méi)有電壓輸出，上圖中的-12V至+3.3V，5組電壓均沒(méi)電壓輸出。

同時(shí)，300V直流電加到待機(jī)電源開(kāi)關(guān)管和待機(jī)電源開(kāi)關(guān)變壓器后，由于待機(jī)電源開(kāi)關(guān)管被設(shè)計(jì)成自激式振蕩方式，待機(jī)電源開(kāi)關(guān)管立即開(kāi)始工作，在待機(jī)電源開(kāi)關(guān)變壓器的次級(jí)上輸出二組交流電壓，經(jīng)整流濾波后，輸出+5VSB和+22V電壓，+22V電壓是專門(mén)為主控IC供電的。+5VSB加到主板上作為待機(jī)電壓。當(dāng)用戶按動(dòng)機(jī)箱的Power啟動(dòng)按鍵后，（綠）色線處于低電平，主控IC內(nèi)部的振蕩電路立即啟動(dòng)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)推動(dòng)管放大后，脈沖信號(hào)經(jīng)推動(dòng)變壓器加到主開(kāi)關(guān)管的基極，使主開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)。主開(kāi)關(guān)變壓器輸出各組電壓，經(jīng)整流和濾波后得到各組直流電壓，輸出到主板。但此時(shí)主板上的CPU仍未啟動(dòng)，必須等+5V的電壓從零上升到95%后，IC檢測(cè)到+5V上升到4.75V時(shí)，IC發(fā)出P.G信號(hào)，使CPU啟動(dòng)，電腦正常工作。當(dāng)用戶關(guān)機(jī)時(shí)，綠色線處于高電平，IC內(nèi)部立即停止振蕩，主開(kāi)關(guān)管因沒(méi)有脈沖信號(hào)而停止工作。-12至+3.3的各組電壓降至為零。電源處于待機(jī)狀態(tài)。

輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對(duì)脈沖寬度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就叫做脈寬調(diào)制PWM。由高壓直流到低壓多路直流的這一過(guò)程也可稱DC-DC變換，是開(kāi)關(guān)電源的核心技術(shù)。采用開(kāi)關(guān)變換的顯著優(yōu)點(diǎn)是大大提高了電能的轉(zhuǎn)換效率，典型的PC電源效率為70—75%，而相應(yīng)的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有50%左右[1-3]。

3 故障的定位與排除

3.1 故障現(xiàn)象

2016年10月，服務(wù)器在工作約1.5h后自動(dòng)重啟，首先服務(wù)器顯示器黑屏，約30s后服務(wù)器重啟；而后在約10min后再次自動(dòng)重啟，隨后在幾分鐘內(nèi)自動(dòng)重啟過(guò)程不斷重復(fù)，最終服務(wù)器無(wú)法開(kāi)機(jī)。

3.2 原因分析

將服務(wù)器關(guān)機(jī)，緊固電源接口和各板卡插頭，開(kāi)機(jī)20min后，問(wèn)題復(fù)現(xiàn)，對(duì)服務(wù)器內(nèi)部接口進(jìn)行緊固，開(kāi)機(jī)5min后，問(wèn)題復(fù)現(xiàn)，排除了線路接觸不良的可能。打開(kāi)機(jī)箱，接通電源后發(fā)現(xiàn)服務(wù)器電源風(fēng)扇不轉(zhuǎn)（資料顯示風(fēng)扇在負(fù)載達(dá)到40%額定負(fù)載時(shí)才開(kāi)始運(yùn)行），工作約15min后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。約45min后問(wèn)題復(fù)現(xiàn)，具體現(xiàn)象為：電源面板共三盞指示燈，從上至下依次為STANDBY、PG SINGAL和TEMPERATURE。正常工作時(shí)三盞燈均為綠色，故障出現(xiàn)時(shí)，首先PG SINGAL燈變紅隨即PG SINGAL和TEMPERATURE熄滅。問(wèn)題重復(fù)出現(xiàn)多次后，除STANDBY指示燈外，其余電源指示燈均不亮，測(cè)量電源輸出，除電源24pin輸出引腳（主板供電用）中的9口（5v）和16口（3v）外，其余接口均無(wú)輸出電壓。初步認(rèn)定是電源故障導(dǎo)致服務(wù)器頻繁重啟。

3.3 故障排查定位

（1）現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電源24pin輸出引腳進(jìn)行測(cè)試，并與廠家在廠內(nèi)對(duì)同一型號(hào)正常電源檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，具體如表1所示，引腳定義如表2所示。

資料顯示16口（PS-ON）電壓應(yīng)在1V以下，電源才能正常啟動(dòng)運(yùn)行；空載時(shí)，電源加電后不運(yùn)行，將16口與地短接后，電源即開(kāi)始運(yùn)行。

從測(cè)試結(jié)果看，16口電壓值明顯大于1V的門(mén)限值，故電源不能正常運(yùn)行，也就導(dǎo)致服務(wù)器不能正常啟動(dòng)。

（2）進(jìn)一步測(cè)量另一臺(tái)工控機(jī)24pin電源接口，“16-17”電阻值約800Ω，而服務(wù)器的“16-17”電阻值在0.8MΩ左右，初步懷疑服務(wù)器主板24pin電源接口的16口異常。通過(guò)以上測(cè)試初步分析故障現(xiàn)象有兩個(gè)原因：一是電源自身故障，不能正常工作輸出電壓；二是主板未能將16口電壓拉至1V以下，電源因未被觸發(fā)而不運(yùn)行。

（3）將服務(wù)器電源（額定功率為1275W）接至另外一臺(tái)試驗(yàn)用工控機(jī)（其自身電源額定功率為300W，以下簡(jiǎn)稱工控機(jī)），三盞燈均點(diǎn)亮，工控機(jī)工作正常；再將電源接至服務(wù)器，故障依舊。

（4）將主板上板卡及主板本身逐步拆下，進(jìn)行全面除塵清潔、線纜插拔等工作，重新安裝后，開(kāi)機(jī)，故障依舊。endprint

（5）將服務(wù)器顯卡、圖像采集卡、內(nèi)存等12塊板卡拆下后并逐步安裝，發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載（板卡）較少時(shí)，服務(wù)器可以開(kāi)機(jī)啟動(dòng)，負(fù)載較多時(shí)，特別是顯卡（功耗較大）安裝后，問(wèn)題復(fù)現(xiàn)。初步判斷電源性能下降，帶負(fù)載能力大幅降低，不滿足服務(wù)器全系統(tǒng)工作需求。

3.4 故障解決

將一臺(tái)功能近似的500W新電源接至服務(wù)器，開(kāi)機(jī)運(yùn)行正常。對(duì)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)9h拷機(jī)測(cè)試，過(guò)程中圖像處理軟件運(yùn)行穩(wěn)定，圖像處理、記錄和輸出功能均正常，執(zhí)行瑞星殺毒軟件全盤(pán)查殺等操作運(yùn)行穩(wěn)定，服務(wù)器工作正常，未出現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)重啟問(wèn)題。隨后，開(kāi)展系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試和跟蹤目標(biāo)測(cè)試，工作正常。

?？看a頭后，將故障電源返廠檢修。廠內(nèi)檢修發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)槠鋬?nèi)部起保護(hù)作用的D17電容損壞（該電容一般在瞬時(shí)沖擊電流過(guò)大時(shí)會(huì)損壞），更換該電容后即恢復(fù)正常。故障電源檢修后回船，重新安裝后，服務(wù)器全系統(tǒng)工作正常，問(wèn)題解決。

4 總結(jié)和建議

本文針對(duì)某經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器故障現(xiàn)象，分析了其工作原理，并根據(jù)電源電路原理圖分析了Toughpower XT 電源24pin輸出接口引腳定義，通過(guò)更換一臺(tái)功能近似的服務(wù)器電源，進(jìn)行拷機(jī)測(cè)試、分系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試、跟蹤信標(biāo)球試驗(yàn)有效定位并排除了故障。針對(duì)此次故障原因的分析，對(duì)設(shè)備在今后的使用策略上提出以下建議：

（1）持續(xù)關(guān)注設(shè)備工作情況，加強(qiáng)檢查維護(hù)；

（2）具備條件時(shí)，在已有其它類型服務(wù)器上驗(yàn)證替代服務(wù)器的可行性；

（3）進(jìn)一步關(guān)注電能質(zhì)量，增加電能監(jiān)測(cè)手段；

（4）雖然購(gòu)置時(shí)間短，不能盲目樂(lè)觀認(rèn)為設(shè)備處于使用初期就不重視器件的使用壽命問(wèn)題；

（5）發(fā)現(xiàn)隱患要及時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)或提前更換備件，加強(qiáng)備件籌措設(shè)備；

（6）裝船期間，船廠工作環(huán)境惡劣，灰塵（尤其是金屬粉塵較多），易對(duì)設(shè)備造成損害，應(yīng)注意做好防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]張榮幟.電腦開(kāi)關(guān)電源維修經(jīng)驗(yàn)[J].中國(guó)科技信息，2005.

[2]網(wǎng)絡(luò).Toughpower XT電源使用說(shuō)明書(shū)[S].www.thermaltake.com

[3]吳康.筆記本電腦電源配置分析[J].電源世界，2009.

作者簡(jiǎn)介：董治國(guó)（1989-），男，河南蘭考人，本科，測(cè)量員，研究方向：光學(xué)測(cè)量。endprint