劉登輝 段曉萌

摘要：以ATEC6自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)PGA組件為例，根據(jù)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備性能特點(diǎn)分析排故方法，并以典型故障為切入點(diǎn)，提出電子類自動(dòng)測(cè)試設(shè)備及電源類設(shè)備的一般維護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；排故；PGA；開關(guān)電源

Keywords：automatic test system；troubleshooting；PGA；switching power supply

0 引言

隨著電子技術(shù)在民用航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與革新，以自動(dòng)測(cè)試為核心的集成化設(shè)備在附件維修行業(yè)迅猛發(fā)展，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的精準(zhǔn)、快速排故成為保障維修工作高效運(yùn)行的關(guān)鍵。

ATEC6自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)載設(shè)備測(cè)試維護(hù)，其中PGA（Programmable Gain Amplifier）組件負(fù)責(zé)為被測(cè)件提供測(cè)試所需的電源信號(hào)，當(dāng)PGA供電電壓不滿足測(cè)試需求時(shí)可能會(huì)造成被測(cè)件損傷或產(chǎn)生測(cè)試誤差。為保證自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需定期對(duì)PGA進(jìn)行自測(cè)與維護(hù)。

1 PGA組件構(gòu)造與自測(cè)功能

ATEC6 PGA組件主要由兩個(gè)PGA源與一個(gè)PGA專用電源組成，共八路信號(hào)通道，可實(shí)現(xiàn)交直流電壓生成與放大功能。

PGA源主要由三個(gè)部分組成：輸入級(jí)模塊為可編程放大器的前級(jí)，主要用于處理可編程放大器的輸入信號(hào)，并設(shè)置輸入信號(hào)的范圍；AVG（Alternating Voltage Generation）模塊用于接收外部信號(hào)源的輸出信號(hào)并進(jìn)行隔離、整流、移相，處理后的信號(hào)用于生成交流電壓；可編程放大器模塊通過(guò)VXI總線輸入設(shè)定的信號(hào)增益與類型，并將測(cè)試所需信號(hào)經(jīng)由信號(hào)選擇模塊通過(guò)I/O接口輸出到測(cè)試附件[1]。

PGA電源主要負(fù)責(zé)為PGA源內(nèi)各功能模塊供電，其前面板有兩個(gè)用于指示PGA電源開啟與輸出電壓的信號(hào)燈，通過(guò)信號(hào)燈可初步判斷電源的工作狀態(tài)。前面板還包含兩個(gè)輸出接口，每個(gè)輸出接口輸出四路供電至一個(gè)PGA源的四個(gè)獨(dú)立通道。PGA電源的內(nèi)部由八路獨(dú)立電源通道、電源通道整合電路與TRIP開關(guān)電路組成。當(dāng)PGA電源接入電壓后，首先通過(guò)各通道的電源板將115VAC輸入電壓轉(zhuǎn)換為±5V、±15V、±50V三種供電電壓，再經(jīng)整合電路由前面板兩個(gè)接口輸出，由TRIP開關(guān)電路板控制八路信號(hào)的通斷[2]。

PGA組件自測(cè)模式可分為兩類：一類為集成自測(cè)（IST），主要負(fù)責(zé)對(duì)VXI接口與PGA模塊內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)；另一類為附加自測(cè)（AST），主要負(fù)責(zé)對(duì)PGA輸出線路、外部信號(hào)源輸入線路進(jìn)行測(cè)試。AST需外接自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的萬(wàn)用表（DMM）、計(jì)數(shù)器（CTR）、開關(guān)單元（SWU）、可編程功能生成器（PFG）以及交流電源（ACPS）輔助測(cè)試。其中，DMM用于檢測(cè)所有線路的電源信號(hào)，SWU用于控制系統(tǒng)接入DMM與CTR，PFG用于控制執(zhí)行系統(tǒng)自測(cè)的程序，ACPS用于在AVG模式下提供信號(hào)源[1]。

2 PGA組件一般排故流程與自測(cè)實(shí)例分析

PGA組件自測(cè)中，典型故障現(xiàn)象可分為以下兩種情況：IST集成自測(cè)未通過(guò)；AST附加自測(cè)中輸入、輸出線路測(cè)試結(jié)果超差。依據(jù)PGA組件結(jié)構(gòu)以及自測(cè)功能分析可知，導(dǎo)致上述故障的原因可能有三個(gè)方面：PGA源內(nèi)部功能模塊故障；外接模塊或測(cè)試通路故障；PGA電源故障。

依據(jù)對(duì)PGA組件結(jié)構(gòu)與自測(cè)典型故障分析，總結(jié)PGA源一般排故流程，如圖1所示。

針對(duì)圖1所列的不同原因的排故分析如下：

首先，設(shè)備自測(cè)出現(xiàn)測(cè)試未通過(guò)時(shí)，可考慮是設(shè)備內(nèi)部功能模塊出現(xiàn)故障，可通過(guò)交叉檢測(cè)或分立檢測(cè)的方法進(jìn)行排故。如交換兩塊PGA源板卡，重新配置邏輯地址，再次進(jìn)行自測(cè)。自測(cè)結(jié)果若顯示故障轉(zhuǎn)移，說(shuō)明是PGA源內(nèi)部模塊出現(xiàn)故障，需要對(duì)內(nèi)部模塊電路進(jìn)行檢測(cè)排查；若顯示故障保留，則說(shuō)明PGA源內(nèi)部沒(méi)有故障。

其次，在排除源內(nèi)部功能模塊故障后，需考慮外部接入設(shè)備對(duì)自測(cè)結(jié)果的影響。測(cè)試系統(tǒng)外部接入AST附加自測(cè)的設(shè)備與測(cè)試通路，可在ATEC6系統(tǒng)自測(cè)程序中觀察工作狀態(tài)，系統(tǒng)自測(cè)將報(bào)告工作異常的外接設(shè)備，依據(jù)故障提示進(jìn)行設(shè)備修理維護(hù)后，再次接入測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行自測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)自測(cè)結(jié)果顯示外接設(shè)備均為正常狀態(tài)時(shí)需進(jìn)一步考慮檢測(cè)PGA電源工作狀態(tài)。

PGA源自測(cè)需要PGA電源為各功能模塊供電，以檢測(cè)是否工作在正常狀態(tài)，若PGA電源供電異常，會(huì)導(dǎo)致PGA源內(nèi)部模塊出現(xiàn)自測(cè)未通過(guò)或測(cè)試結(jié)果超差的現(xiàn)象。由于PGA專用電源沒(méi)有通過(guò)VXI總線接入自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，因此無(wú)法直接進(jìn)行自測(cè)，其故障現(xiàn)象是通過(guò)PGA源表現(xiàn)出來(lái)的?？赏ㄟ^(guò)將電源通道交換連接至PGA源，自測(cè)觀察故障是否轉(zhuǎn)移，若故障轉(zhuǎn)移則可判定PGA電源模塊出現(xiàn)故障，需進(jìn)一步對(duì)電源內(nèi)通道進(jìn)行排故測(cè)試。

PGA電源排故主要從兩方面進(jìn)行：首先，進(jìn)行離線測(cè)試，即空載測(cè)試，使用萬(wàn)用電表電壓檔測(cè)量PGA電源輸出接口±5V、±15V、±50V的pin腳，檢測(cè)電壓是否為正常值；其次，進(jìn)行帶載測(cè)試，將PGA源接入電源，檢測(cè)故障通道供電電路輸出端的電壓值，觀察各路通道電壓測(cè)量值是否超差，若出現(xiàn)超差則說(shuō)明該供電電壓下的電路出現(xiàn)故障，無(wú)法為PGA通道提供所需的工作電壓。

若確定PGA電源帶載狀態(tài)下輸出供電電壓不足，需要對(duì)電源通道內(nèi)電路板各元器件進(jìn)行功能檢測(cè)。以電源通道±15V供電線路為例進(jìn)行分析，如圖2所示[2]，PGA電源輸入的115AVC電壓首先經(jīng)過(guò)變壓器做降壓處理，輸入整流芯片，整流后通過(guò)穩(wěn)壓模塊將平穩(wěn)無(wú)雜波的電壓輸出至PGA源的各通道內(nèi)模塊供電。電源電路板一般的排故方案是由輸入級(jí)到輸出級(jí)逐級(jí)進(jìn)行故障排除，可通過(guò)直接觀察法，觀察電路板是否有異常冒煙或過(guò)熱部件，針對(duì)故障區(qū)可進(jìn)一步使用萬(wàn)用表、示波器等測(cè)試設(shè)備檢測(cè)電壓信號(hào)幅值或波形，分析判定故障點(diǎn)。

在PGA組件自測(cè)實(shí)例中，故障現(xiàn)象表現(xiàn)為信號(hào)通道IST自測(cè)未通過(guò)，AST自測(cè)報(bào)告電壓值超差，依據(jù)上述排故流程排除PGA源本身與外接設(shè)備與線路故障后，對(duì)PGA電源進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)分析。對(duì)PGA電源進(jìn)行帶載測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，說(shuō)明變壓器此時(shí)處于異常工作狀態(tài)，其下游負(fù)載存在故障，可能是由于輸出端濾波電容失效，導(dǎo)致供電電壓存在嚴(yán)重雜波，有效電壓值下降，使變壓器工作在超負(fù)荷狀態(tài)。根據(jù)猜想，使用隔離示波器檢測(cè)各模塊輸出電壓波形，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓模塊輸出電壓紋波達(dá)到3～5V，可確定輸出端電容濾波失效。在更換PGA電源供電電路板上的濾波電容后，再次對(duì)PGA組件進(jìn)行自測(cè)，故障排除。

3 總結(jié)

根據(jù)上述排故分析可知，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備一般故障可分為三類：功能模塊故障、外接測(cè)試設(shè)備或線路故障、信號(hào)源故障，通過(guò)交換檢測(cè)及系統(tǒng)總自測(cè)后可排除前兩者故障。對(duì)于信號(hào)源故障，可通過(guò)目視檢測(cè)初步確定故障區(qū)域，再使用測(cè)量設(shè)備進(jìn)一步確認(rèn)故障部件。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備內(nèi)部通常由集成電路構(gòu)成，信號(hào)源的工作質(zhì)量很大程度影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于電容容量降低的明顯特征為電源帶載能力下降，對(duì)系統(tǒng)自測(cè)得到的電壓數(shù)值較正常范圍而言偏低，因此，在日常設(shè)備維護(hù)過(guò)程中，若檢測(cè)電壓輸出值出現(xiàn)異常，可以優(yōu)先考慮檢測(cè)濾波電容是否失效，以提升電源設(shè)備維護(hù)的效率。此外，可以對(duì)信號(hào)源電路上的電容進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，定期更換元器件，以保障設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)ATEC6內(nèi)PGA源的架構(gòu)及排故一般規(guī)律的總結(jié)可以看出，電源類設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使用后，需要對(duì)電路的元器件進(jìn)行定期檢查維護(hù)，尤其是發(fā)熱較為嚴(yán)重的部件，其故障率會(huì)隨著使用時(shí)間的推移而逐步上升。電源中的電容一般作為存儲(chǔ)電壓、過(guò)濾雜波的重要器件，是電源保持穩(wěn)定持續(xù)輸出的關(guān)鍵，日常維護(hù)中需要重視對(duì)電容的檢測(cè)與預(yù)防性維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] Resource Description Manual PGA-PGA/AVG with PPS Programmable Gain Amplifier [Z]. Cassidian Test & Services，2008.

[2] PGA Rack/115A Power Supply Rack Maintenance Manual [Z]. PUISSANCE+，2002.