高頻電源電子線路故障診斷方法

李 錕

（公誠(chéng)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(guó)通信、信息、家電及國(guó)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(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)。因此，需加強(qiáng)高頻電源電子線路的故障診斷。

1 高頻電源的理論知識(shí)

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(zhǔn)掌控功率的優(yōu)勢(shì)，可充分預(yù)防故障，并減少了不必要的損耗。循環(huán)用電時(shí)，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(diǎn)，可減少故障的發(fā)生。高頻電源使用了熱設(shè)計(jì)技術(shù)和電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)，具有國(guó)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(jì)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，但高頻電源控制復(fù)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(chǎng)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(jìn)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(shí)際需求來(lái)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(dāng)矩形沖脈最大電壓值和矩形沖脈周期不變時(shí)，直流平均電壓將與脈沖寬度成正比。因此，只要細(xì)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(dá)到穩(wěn)定電壓目的。開關(guān)電源首先用變換器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，它也是高頻電源的核心部分，還要有啟動(dòng)、過(guò)壓保護(hù)及噪聲減少等電路。輸出的電路用于監(jiān)測(cè)電壓的變化，與彼岸準(zhǔn)電壓相比較，誤差經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制電路等過(guò)程，最終達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。交流電壓經(jīng)整流電路等過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)楹幸欢}動(dòng)成分的直流電壓。該電壓進(jìn)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(gè)方波經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。工作過(guò)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(huì)采取高溫控制手段，關(guān)閉電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)，斷開電源，以監(jiān)控設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行，尤其是出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)停機(jī)，便于工作人員展開后續(xù)檢測(cè)和維修工作。

1.3 高頻電源的工作特點(diǎn)

高頻電源相比于常規(guī)電源，具有很多優(yōu)點(diǎn)，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(shì)進(jìn)行交替工作，并且切換自如，不會(huì)耽誤工作進(jìn)程。因此，如果技術(shù)夠好，可進(jìn)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(méi)有厚重的變壓器，不會(huì)因笨重而影響工作進(jìn)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(dòng)。高頻電源的穩(wěn)壓范圍寬，其輸出的電壓是由激勵(lì)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)的。即使在電壓變化較大的時(shí)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(jì)人員可發(fā)揮想象，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，最終實(shí)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(yùn)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(guò)電壓、過(guò)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(shí)別及常見(jiàn)功能用途。對(duì)各部分功能部件進(jìn)行系統(tǒng)常規(guī)的檢查，以實(shí)現(xiàn)電子線路分析和功能故障的診斷。電流的檢測(cè)方法有多種，而電流檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)方法可由多重檢測(cè)共同實(shí)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(fù)雜形象與之相似，即高頻電源的電子線路本身具有有機(jī)聯(lián)合的特點(diǎn)。電子線路的大量?jī)?nèi)部節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，便于及時(shí)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(guò)高級(jí)和精準(zhǔn)地運(yùn)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?xùn)練的多層前饋網(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(jí)連接，其學(xué)習(xí)過(guò)程中包含信號(hào)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(guò)反向誤差傳播來(lái)達(dá)到各層權(quán)值的修正效果。為提升神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)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(guò)大數(shù)據(jù)的分析對(duì)比進(jìn)行重要數(shù)據(jù)的提煉。

2.3 基于模糊規(guī)則庫(kù)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(huì)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(jìn)行研究，在融合中逐級(jí)解決。模糊規(guī)則為高頻電源注入思考過(guò)程，根據(jù)專業(yè)知識(shí)推測(cè)故障的產(chǎn)生原因。無(wú)法避免誤差的前提下，可進(jìn)行信息融合，綜合分析后減少錯(cuò)誤認(rèn)定的出現(xiàn)，提升診斷故障的準(zhǔn)確率。通過(guò)建立不同模糊規(guī)則庫(kù)的方式來(lái)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(diǎn)，完全符合電子線路的發(fā)展走向。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)人員將創(chuàng)造出更多便捷高效的診斷方法，推動(dòng)高頻電源的發(fā)展。