高頻電源電子線路故障診斷方法

李 錕

（公誠管理咨詢有限公司第六分公司，廣東 佛山 528000）

0 引 言

目前，我國通信、信息、家電及國防等領(lǐng)域的電子設(shè)備普遍采用高頻電源。隨著高頻電源的廣泛應(yīng)用，高頻電源存在的問題也逐漸顯現(xiàn)。因此，需加強高頻電源電子線路的故障診斷。

1 高頻電源的理論知識

1.1 高頻電源的概念

隨著科技的不斷發(fā)展，電子技術(shù)也不斷創(chuàng)新。電子線路中，高頻電源是使用量最大的電源。與常規(guī)電源相比，高頻電源具有精準掌控功率的優(yōu)勢，可充分預防故障，并減少了不必要的損耗。循環(huán)用電時，高頻電源不僅未降低功能效果，而且直接提高了整體工作效率。高頻電源被稱為高效節(jié)能電源，還具有體積適中和效率極高等優(yōu)點，可減少故障的發(fā)生。高頻電源使用了熱設(shè)計技術(shù)和電磁兼容設(shè)計技術(shù)，具有國內(nèi)外綠色電源集成變換器最具代表性的典型應(yīng)用電路。高頻電源設(shè)計中應(yīng)掌握電子元件特性、電子變壓器、基本電路及控制技術(shù)等內(nèi)容，便于提升高頻電源的使用技巧。雖然高頻電源具有輕小和便捷等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，但高頻電源控制復雜，輸出波紋電壓較高，其應(yīng)用受到一定限制，故障也逐漸凸顯。

1.2 高頻電源的工作原理

市場上開關(guān)電源中，功率開關(guān)多采用雙極型晶體管，開關(guān)頻率高。為進一步提高頻率，可采用高速開關(guān)器，極大地提高了開關(guān)速度，原理上開關(guān)耗損為零，噪聲也較小，應(yīng)用十分便利。直流的平均電壓取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，直流平均電壓值就越高。一般可根據(jù)實際需求來提供最合適的電壓波形，以提升電氣設(shè)備的工作效率，降低能耗。當矩形沖脈最大電壓值和矩形沖脈周期不變時，直流平均電壓將與脈沖寬度成正比。因此，只要細心控制脈沖寬度使其能隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可達到穩(wěn)定電壓目的。開關(guān)電源首先用變換器進行功率轉(zhuǎn)換，它也是高頻電源的核心部分，還要有啟動、過壓保護及噪聲減少等電路。輸出的電路用于監(jiān)測電壓的變化，與彼岸準電壓相比較，誤差經(jīng)過脈寬調(diào)制電路等過程，最終達到調(diào)整輸出電壓的目的。交流電壓經(jīng)整流電路等過程轉(zhuǎn)變?yōu)楹幸欢}動成分的直流電壓。該電壓進入高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸９ぷ鬟^程中，如果某些部分的溫度高于設(shè)定范圍，那么DSP控制電路會采取高溫控制手段，關(guān)閉電源驅(qū)動信號，斷開電源，以監(jiān)控設(shè)備的系統(tǒng)運行，尤其是出現(xiàn)故障時可及時停機，便于工作人員展開后續(xù)檢測和維修工作。

1.3 高頻電源的工作特點

高頻電源相比于常規(guī)電源，具有很多優(yōu)點，如功耗小和效率高。穩(wěn)定電壓的電源電路中，高頻電源能充分利用自身優(yōu)勢進行交替工作，并且切換自如，不會耽誤工作進程。因此，如果技術(shù)夠好，可進一步提升工作速度，提升電源效率。高頻電源體積小且重量輕。相較于常規(guī)電源，高頻電源沒有厚重的變壓器，不會因笨重而影響工作進度。由于高頻電源省去了較大的散熱片，因此重量輕便，易于移動。高頻電源的穩(wěn)壓范圍寬，其輸出的電壓是由激勵信號來調(diào)節(jié)的。即使在電壓變化較大的時段，仍能較穩(wěn)定地保持輸出電壓。高頻電源濾波的效率較高，使其容量和體積縮小。高頻電源采用的是純直流的供電模式，電暈功率高、輸出電壓波紋比工頻電源要小。高頻電源的電路靈活多樣，開關(guān)穩(wěn)壓電源的形式有自激式和他激式等，設(shè)計人員可發(fā)揮想象，運用科學知識，最終實現(xiàn)滿足不同特殊需要的穩(wěn)定高頻電源。

2 故障診斷的不同方法

2.1 常規(guī)的故障診斷方法

目前，高頻電源可依靠出現(xiàn)的特殊狀況和工作運行的停止，判斷是否出現(xiàn)故障。開關(guān)管失效的主要原因是過電壓、過電流、熱失控、功率循環(huán)及熱循環(huán)等。高頻開關(guān)電源下，了解各類型電子元件識別及常見功能用途。對各部分功能部件進行系統(tǒng)常規(guī)的檢查，以實現(xiàn)電子線路分析和功能故障的診斷。電流的檢測方法有多種，而電流檢測電路的實現(xiàn)方法可由多重檢測共同實現(xiàn)[1]。

2.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法

人具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，電路的復雜形象與之相似，即高頻電源的電子線路本身具有有機聯(lián)合的特點。電子線路的大量內(nèi)部節(jié)點相關(guān)聯(lián)，便于及時發(fā)現(xiàn)故障，并盡快做出分析和處理。高頻電源具有靈活性，能根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)找出相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，經(jīng)過高級和精準地運算，順利地診斷出電子線路出現(xiàn)的故障。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是一種按照誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ柧毜亩鄬忧梆伨W(wǎng)絡(luò)，是目前采用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括相互關(guān)聯(lián)的各層級連接，其學習過程中包含信號的正向傳播和誤差的反向傳播。該階段的關(guān)鍵工作在于通過反向誤差傳播來達到各層權(quán)值的修正效果。為提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準確性，也可選擇直流分量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷可通過大數(shù)據(jù)的分析對比進行重要數(shù)據(jù)的提煉。

2.3 基于模糊規(guī)則庫的諧振電路故障診斷

常規(guī)電源出現(xiàn)的故障相似的較多，高頻電源故障的變化率很大，且不同故障可能會引發(fā)新故障的產(chǎn)生。因此，需將出現(xiàn)的故障看作密不可分的整體進行研究，在融合中逐級解決。模糊規(guī)則為高頻電源注入思考過程，根據(jù)專業(yè)知識推測故障的產(chǎn)生原因。無法避免誤差的前提下，可進行信息融合，綜合分析后減少錯誤認定的出現(xiàn)，提升診斷故障的準確率。通過建立不同模糊規(guī)則庫的方式來得出診斷結(jié)果，可最大程度診斷出電路故障[2]。

3 結(jié) 論

隨著電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸寬泛，電子設(shè)備的使用逐步增多。設(shè)備使用離不開電源的支撐，電源性能的優(yōu)劣直接決定電子線路的故障出現(xiàn)率。高頻電源具有輕、薄、小及高效率的特點，完全符合電子線路的發(fā)展走向。隨著技術(shù)的不斷進步，相關(guān)人員將創(chuàng)造出更多便捷高效的診斷方法，推動高頻電源的發(fā)展。