某型機IOM模塊基準電壓輸出異常分析

王 鵬，郝田義，管 強，王興延，許克勤

（中國飛行試驗研究院，西安 710089）

1 故障現象

某型機在地面通電檢查時發現，當任務機上電后，座艙顯示器畫面上游標快速移動至左下角，游標卡死，操作無反應。

經與相關廠所分析討論后初步認為游標操作無反應現象與任務機內輸入輸出模塊（以下簡稱IOM）的10V基準電壓相關。斷開任務機上的電纜，用萬用表測量任務機輸出的前/后艙10V基準電壓輸出為3.9V，結果異常。為進一步隔離問題，拔下IOM1，保留IOM2，測量10V基準電壓輸出為1V，結果異常。拔下IOM2，保留IOM1，測量10V基準電壓輸出正常。更換IOM2，保留原機IOM1，測量10V基準電壓輸出正常，游標工作正常。由此，問題確認為IOM2的10V基準電壓輸出異常導致游標卡死不工作。

2 系統概述及工作原理

IOM2模塊是任務機的組成設備，完成各總線間的通信管理，完成離散量、模擬量信息的發送與接收，并提供系統管理和時間服務器功能。IOM2模塊10V基準電壓功能單元包含電壓轉換模塊、電壓調整模塊、光MOS繼電器、CPU芯片和邏輯控制單元等，其組成框圖如圖1所示。

圖1 IOM2模塊10V基準電壓功能單元框圖

+28V電源通過電壓轉換模塊產生+15V和-15V電壓，電壓調整模塊將+15V轉換為10V基準電壓，CPU通過邏輯控制單元輸出離散量控制光MOS繼電器的通斷，當繼電器導通時，10V基準電壓輸出到機上游標控制單元。當繼電器斷開（常態）時，10V基準電壓輸出為開路。

3 故障原因分析

根據10V基準電壓功能單元框圖和故障現象，建立故障樹如圖2所示。

圖2 IOM2模塊10V基準電壓輸出異常故障樹

3.1 控制單元工作異常

控制光MOS繼電器使能端的控制信號是離散量信號，當邏輯輸出控制離散量為低時，光MOS繼電器導通，10V基準電壓正常輸出。當邏輯輸出控制離散量輸出為高時，光MOS繼電器斷開，10V基準電壓輸出為開路。常態時，測得控制離散量為0.02V，為低信號，輸入輸出10V基準電壓命令時，測得控制離散量為3.28V，為高信號，均為正常的控制離散量信號。

因此，控制單元工作異常的可能可以排除。

3.2 10V基準電壓功能單元工作異常

3.2.1 電壓轉換模塊工作異常

用示波器測量故障時電壓轉換模塊輸出的+15V，電壓轉換模塊+15V的輸出電壓異常，為一個幅值為4.73V，脈寬為4ms，頻率約為8Hz的尖脈沖。而電壓轉換模塊由電源芯片和濾波電容組成，二者中的任意一個工作異常都可能會導致+15V電壓輸出異常，進而導致10V基準電壓輸出異常。

（1）電容失效

拆開模塊的冷板后發現，電壓轉換模塊+15V輸出端鉭電容燒黑。用萬用表測得該電容阻值約為10歐姆，容值為20uf，該電容已失效。將故障模塊上的失效電容更換為新的正常電容后，IOM2模塊電壓轉換模塊輸出正常的+15V電壓，測量10V基準電壓輸出正常，游標工作正常，故障消失。由此可知電壓轉換芯片工作正常，電壓調整模塊和光MOS繼電器工作正常。因此，電容失效是導致+15V電壓輸出異常的原因，并進一步導致10V基準電壓輸出異常。

（2）芯片工作異常

通過對電容失效分析以及更換新電容后測量IOM2內10V基準電壓輸出正常可知，電壓轉換模塊內部的電源芯片工作正常，因此芯片工作異常的可能可以排除。

3.2.2 電壓調整模塊工作異常

通過對電容失效分析以及更換新電容后測量IOM2內10V基準電壓輸出正常可知，電壓調整模塊工作正常，因此電壓調整模塊工作異常的可能可以排除。

3.2.3 光MOS繼電器工作異常

通過對電容失效分析以及更換新電容后測量IOM2內10V基準電壓輸出正常可知，光MOS繼電器工作正常，因此光MOS繼電器工作異常的可能可以排除。

4 結束語

從上述分析可知，輸入輸出模塊10V基準電壓輸出異常故障是由于10V基準電壓功能單元中的電壓轉換模塊輸出端的電容失效，導致電壓轉換模塊故障，進而使10V基準電壓輸出異常，將故障模塊的電壓轉換模塊+15V輸出端失效電容更換為正常電容，裝機通電檢查后，座艙顯示器游標工作正常，故障消失。

建議相關廠所換裝耐浪涌電流沖擊能力及耐擊穿等能力更強，可靠性及安全性更高，且失效模式以電容開路為主的導電聚合物片式鉭電容，從而避免此類故障的發生。