吳 為

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所，四川 成都 610000）

0 引 言

加電控制模塊是系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)電源控制且可更換模塊，它將機(jī)載系統(tǒng)的AAP信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)各分機(jī)獨(dú)立的加電控制AAP信號(hào)。另一個(gè)重要功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)電時(shí)的電源解決方案，當(dāng)系統(tǒng)+28 V掉電幅度在規(guī)定范圍內(nèi)系統(tǒng)正常工作，這時(shí)不需要加電控制模塊通過(guò)設(shè)備AAP輸出復(fù)位信號(hào)；當(dāng)系統(tǒng)+28 V掉電幅度超過(guò)規(guī)定范圍后，會(huì)使得系統(tǒng)中某些設(shè)備死機(jī)，系統(tǒng)無(wú)法正常工作，這時(shí)需要加電控制模塊通過(guò)AAP信號(hào)輸出給相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常工作。

1 某型機(jī)載加電控制轉(zhuǎn)電管理單元工作原理

某型加電控制轉(zhuǎn)電管理如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)電管理原理框圖

系統(tǒng)的轉(zhuǎn)電管理功能由加電控制模塊的核心電路 斷電檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)，核心電路由2路獨(dú)立的電壓比較、延時(shí)電路組成[1]。當(dāng)斷電檢測(cè)單元檢測(cè)到機(jī)載電源轉(zhuǎn)電產(chǎn)生的掉電后，觸發(fā)1個(gè)AAP復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)內(nèi)除核心控制模塊外的各獨(dú)立分機(jī)設(shè)備重新上電，保證系統(tǒng)的正常工作。

2 斷電檢測(cè)單元工作原理及高溫70 ℃下故障現(xiàn)象

2.1 工作原理

系統(tǒng)轉(zhuǎn)電過(guò)程中，在+18～+32 V供電范圍內(nèi)能保證各分機(jī)正常工作。當(dāng)系統(tǒng)供電超過(guò)該范圍后，會(huì)使得系統(tǒng)中某些設(shè)備死機(jī)，且無(wú)法恢復(fù)，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作，這時(shí)需要加電控制模塊輸出AAP信號(hào)到相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，重新啟動(dòng)分機(jī)，保證系統(tǒng)正常工作。

2.2 故障現(xiàn)象

該模塊生產(chǎn)調(diào)試過(guò)程中，70 ℃高溫下在正常的供電+18 V時(shí)出現(xiàn)異常復(fù)位。通過(guò)測(cè)試比較器D2_5腳的電壓低于D2_4腳輸入?yún)⒖茧妷?，比較器的D2_2腳一直輸出低電平，模塊在正常工作的電壓下輸出復(fù)位信號(hào)。

2.3 原因分析

當(dāng)電源供電在+18～+32 V經(jīng)過(guò)分壓輸入比較器時(shí)，與參考電壓RW（2.92 V）相比輸出高電平，即比較器的D2_2腳為+5 V；當(dāng)系統(tǒng)電源電壓小于等于+17 V使比較器輸出低電平，即比較器的D2_2腳為0 V，加電控制模塊輸出復(fù)位信號(hào)。根據(jù)原理分析電路中 R15、R16、R17、R18以及 V17、V18組成的分壓電路，比較結(jié)果決定了比較器的輸出，直接影響了斷電檢測(cè)單元的功能。斷電檢測(cè)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖2 所示[2]。

圖2 斷電檢測(cè)電路原理

通過(guò)原理分析，系統(tǒng)電壓經(jīng)過(guò)R15、R16這2只電阻分壓輸入D2_5，經(jīng)過(guò)R17、R18這2只電阻分壓后輸入D2_7。分壓電壓計(jì)算公式為

式中：U'表示分壓D2_5腳輸入電壓；U表示系統(tǒng)輸入電壓。分壓后的2組電壓與D2_4、D2_6的基準(zhǔn)電壓RW進(jìn)行比較。當(dāng)高于基準(zhǔn)電壓時(shí)比較器D2_1和D2_2輸出高電平+5 V，反之輸出低電平0 V。

分析時(shí)先將二極管V17、V18看作理想二極管，通過(guò)查詢器件手冊(cè)確定這4只分壓電阻的阻值允許偏差范圍為±1%，耐壓溫度為-65 ℃～+150 ℃[3]。因電阻的耐壓溫度范圍寬，在模塊70 ℃高溫試驗(yàn)下，可以忽略溫度對(duì)電阻的影響。比較器D2_5、D2_7電壓是1/6U（U為系統(tǒng)電源電壓），斷電檢測(cè)單元激活時(shí)的最高電壓門限為（+17.5±0.5）V。所以當(dāng)電源電壓為+18 V時(shí)比較器D2_5、D2_7電壓是+3 V，電源電壓降為+17 V時(shí)比較器D2_5、D2_7電壓是+2.83 V。

該壓差較小，對(duì)器件性能要求較高,參數(shù)稍有偏移電路均有可能不能正常工作。對(duì)模塊信號(hào)檢查發(fā)現(xiàn)高溫下輸入+18 V電壓，斷電檢測(cè)單元比較器D2_5腳電壓輸入低于參考電壓，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)為二極管V17和V18在高溫下失效導(dǎo)致。通過(guò)查閱器件資料發(fā)現(xiàn)二極管V17、V18的反向漏電流受溫度影響比較大（見圖3）。

圖3 2DK5819參數(shù)

按照該二極管參數(shù)計(jì)算,在常溫下25 ℃下反向等效電阻為

在100 ℃下反向等效電阻為

通過(guò)原理圖，將V17和V18等效為電阻，可以看出V17與R15并聯(lián)，V18與R17并聯(lián)，由于2個(gè)電路完全一樣，僅對(duì)V17與R15并聯(lián)作分析，V18與R17并聯(lián)同理。在常溫時(shí)二極管等效反向電阻900 kΩ與R15（20 kΩ）并聯(lián)，并聯(lián)后電阻值約等于19.6 kΩ；分壓后D2_5的輸入電壓公式為

高溫按照100 ℃，并聯(lián)后電阻值約等于6.2 kΩ。通過(guò)計(jì)算得在常溫下系統(tǒng)輸入+18 V時(shí)到D2_5輸入電壓為+2.93 V,高溫按照100 ℃時(shí)參數(shù)計(jì)算得D2_5輸入電壓為+1.05 V。同理計(jì)算出在系統(tǒng)輸入+17 V時(shí)，常溫到D2_5輸入電壓為+2.79 V，高溫按照100℃時(shí)參數(shù)計(jì)算得D2_5輸入電壓為+0.99 V。通過(guò)上述分析二極管反向等效電阻在溫度環(huán)境下變化較大，引起電路工作不正常。因斷電檢測(cè)單元激活時(shí)的最高電壓門限為（+17.5±0.5） V，取最高值進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

去掉V17、V18輸入+18 V工作電壓和原狀態(tài)進(jìn)行常溫、高低溫測(cè)試數(shù)據(jù)比較，如表1所示。

表1 對(duì)比數(shù)據(jù)

通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證：高溫+70 ℃條件下引起加電控制模塊復(fù)位信號(hào)異常的故障是由二極管V17、V18引起。二極管在該模塊中解決連接機(jī)載系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)電壓尖峰問(wèn)題，因此這2只二極管性能不能忽略[4]。要解決該問(wèn)題必須將二極管更換為受溫度影響較小的型號(hào)。通過(guò)查閱器件手冊(cè)，型號(hào)為1N4148的二極管滿足要求，其參數(shù)如圖4所示。

圖4 1N4148參數(shù)

同上述原理分析，在常溫時(shí)二極管等效反向電阻12.5 MΩ與R15（20 kΩ）并聯(lián)，并聯(lián)后電阻值約等于19.9 kΩ；通過(guò)參數(shù)表可得在高溫150 ℃下，并聯(lián)后電阻值約等于19.0 kΩ。經(jīng)試驗(yàn)在高溫下模塊工作正常，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 更換為型號(hào)1N4148二極管后對(duì)比數(shù)據(jù)

3 結(jié) 論

通過(guò)更改二極管V17、V18這2只器件的規(guī)格型號(hào)，并在常溫和高溫試驗(yàn)下測(cè)試，測(cè)試結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)高溫下異常復(fù)位現(xiàn)象，確定該復(fù)位干擾源是型號(hào)為2DK5819的二極管在高溫下的反向漏電流變化太大導(dǎo)致[5]。通過(guò)更換型號(hào)為1N4148的二極管，解決高溫下無(wú)復(fù)位信號(hào)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)模塊工作原理分析和測(cè)試結(jié)果來(lái)看，能有效解決高溫?zé)o復(fù)位輸出問(wèn)題。