董治國+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（以下簡稱服務(wù)器）電源的一次故障排查方法和經(jīng)驗。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)器自動關(guān)機重啟問題發(fā)現(xiàn)、排查和解決的全過程。最后總結(jié)了該次排查的經(jīng)驗方法并對設(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)器的動力核心，電源的重要性不言而喻，沒有穩(wěn)定的電源輸入，再強的CPU，再強的顯卡也不過是沒用的擺設(shè)。尤其是在CPU、顯卡等配件的性能日益強悍的今天，一款好電源可以說是高性能計算機必不可少的基石。

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：TPX-1275M），集合了近年來的許多高級電源技術(shù)，它的最大亮點是放棄了以前傳統(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ToughPower XT可以對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)備過程中出現(xiàn)的故障不能僅僅依靠更換備件來解決，學(xué)習(xí)電源工作基礎(chǔ)知識，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電源工作原理簡述：如圖2所示，220V交流電經(jīng)過第一、二級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直流電壓同時加到主開關(guān)管、主開關(guān)變壓器、待機電源開關(guān)管、待機電源開關(guān)變壓器。由于此時主開關(guān)管沒有開關(guān)信號，處于截止?fàn)顟B(tài)，因此主電源開關(guān)變壓器上沒有電壓輸出，上圖中的-12V至+3.3V，5組電壓均沒電壓輸出。

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

輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現(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程也可稱DC-DC變換，是開關(guān)電源的核心技術(shù)。采用開關(guān)變換的顯著優(yōu)點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后再次自動重啟，隨后在幾分鐘內(nèi)自動重啟過程不斷重復(fù)，最終服務(wù)器無法開機。

3.2 原因分析

將服務(wù)器關(guān)機，緊固電源接口和各板卡插頭，開機20min后，問題復(fù)現(xiàn)，對服務(wù)器內(nèi)部接口進(jìn)行緊固，開機5min后，問題復(fù)現(xiàn)，排除了線路接觸不良的可能。打開機箱，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)載時才開始運行），工作約15min后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。約45min后問題復(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。正常工作時三盞燈均為綠色，故障出現(xiàn)時，首先PG SINGAL燈變紅隨即PG SINGAL和TEMPERATURE熄滅。問題重復(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)場對電源24pin輸出引腳進(jìn)行測試，并與廠家在廠內(nèi)對同一型號正常電源檢測結(jié)果進(jìn)行比對，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，電源才能正常啟動運行；空載時，電源加電后不運行，將16口與地短接后，電源即開始運行。

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

（2）進(jìn)一步測量另一臺工控機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。通過以上測試初步分析故障現(xiàn)象有兩個原因：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)而不運行。

（3）將服務(wù)器電源（額定功率為1275W）接至另外一臺試驗用工控機（其自身電源額定功率為300W，以下簡稱工控機），三盞燈均點亮，工控機工作正常；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，開機，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，服務(wù)器可以開機啟動，負(fù)載較多時，特別是顯卡（功耗較大）安裝后，問題復(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

將一臺功能近似的500W新電源接至服務(wù)器，開機運行正常。對設(shè)備進(jìn)行連續(xù)9h拷機測試，過程中圖像處理軟件運行穩(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查殺等操作運行穩(wěn)定，服務(wù)器工作正常，未出現(xiàn)自動關(guān)機重啟問題。隨后，開展系統(tǒng)指標(biāo)測試和跟蹤目標(biāo)測試，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)故障原因為其內(nèi)部起保護(hù)作用的D17電容損壞（該電容一般在瞬時沖擊電流過大時會損壞），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，問題解決。

4 總結(jié)和建議

本文針對某經(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，通過更換一臺功能近似的服務(wù)器電源，進(jìn)行拷機測試、分系統(tǒng)指標(biāo)測試、跟蹤信標(biāo)球試驗有效定位并排除了故障。針對此次故障原因的分析，對設(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，加強檢查維護(hù)；

（2）具備條件時，在已有其它類型服務(wù)器上驗證替代服務(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)測手段；

（4）雖然購置時間短，不能盲目樂觀認(rèn)為設(shè)備處于使用初期就不重視器件的使用壽命問題；

（5）發(fā)現(xiàn)隱患要及時進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)或提前更換備件，加強備件籌措設(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.電腦開關(guān)電源維修經(jīng)驗[J].中國科技信息，2005.

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

[3]吳康.筆記本電腦電源配置分析[J].電源世界，2009.

作者簡介：董治國（1989-），男，河南蘭考人，本科，測量員，研究方向：光學(xué)測量。endprint