經緯儀圖像處理服務器電源故障的排查方法

董治國+李凱+鄒雨

摘 要：本文介紹了某光電經緯儀圖像處理服務器（以下簡稱服務器）電源的一次故障排查方法和經驗。文章首先介紹了服務器電源的工作原理，然后從故障現象、排查定位詳細步驟方法、故障機理分析等方面詳細介紹了由于電源故障導致服務器自動關機重啟問題發現、排查和解決的全過程。最后總結了該次排查的經驗方法并對設備后續使用以及如何解決其它類似故障提出了建議。

關鍵詞：圖像處理；服務器；電源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.133

1 引言

作為服務器的動力核心，電源的重要性不言而喻，沒有穩定的電源輸入，再強的CPU，再強的顯卡也不過是沒用的擺設。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。

某光電經緯儀圖像處理服務器所選用的ToughPower XT電源（型號：TPX-1275M），集合了近年來的許多高級電源技術，它的最大亮點是放棄了以前傳統的多路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、多核心處理器架構提供完美的支持，滿足當前設備的需要。

由于備件的缺乏和條件限制，在任務準備過程中出現的故障不能僅僅依靠更換備件來解決，學習電源工作基礎知識，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交流電經過第一、二級EMI濾波后變成較純凈的50Hz交流電，經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管、主開關變壓器、待機電源開關管、待機電源開關變壓器。由于此時主開關管沒有開關信號，處于截止狀態，因此主電源開關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管和待機電源開關變壓器后，由于待機電源開關管被設計成自激式振蕩方式，待機電源開關管立即開始工作，在待機電源開關變壓器的次級上輸出二組交流電壓，經整流濾波后，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內部的振蕩電路立即啟動，產生脈沖信號，經推動管放大后，脈沖信號經推動變壓器加到主開關管的基極，使主開關管工作在高頻開關狀態。主開關變壓器輸出各組電壓，經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發出P.G信號，使CPU啟動，電腦正常工作。當用戶關機時，綠色線處于高電平，IC內部立即停止振蕩，主開關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。

輸出電壓的穩定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現，這就叫做脈寬調制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，是開關電源的核心技術。采用開關變換的顯著優點是大大提高了電能的轉換效率，典型的PC電源效率為70—75%，而相應的線性穩壓電源的效率僅有50%左右[1-3]。

3 故障的定位與排除

3.1 故障現象

2016年10月，服務器在工作約1.5h后自動重啟，首先服務器顯示器黑屏，約30s后服務器重啟；而后在約10min后再次自動重啟，隨后在幾分鐘內自動重啟過程不斷重復，最終服務器無法開機。

3.2 原因分析

將服務器關機，緊固電源接口和各板卡插頭，開機20min后，問題復現，對服務器內部接口進行緊固，開機5min后，問題復現，排除了線路接觸不良的可能。打開機箱，接通電源后發現服務器電源風扇不轉（資料顯示風扇在負載達到40%額定負載時才開始運行），工作約15min后，風扇轉動。約45min后問題復現，具體現象為：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，故障出現時，首先PG SINGAL燈變紅隨即PG SINGAL和TEMPERATURE熄滅。問題重復出現多次后，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。初步認定是電源故障導致服務器頻繁重啟。

3.3 故障排查定位

（1）現場對電源24pin輸出引腳進行測試，并與廠家在廠內對同一型號正常電源檢測結果進行比對，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，也就導致服務器不能正常啟動。

（2）進一步測量另一臺工控機24pin電源接口，“16-17”電阻值約800Ω，而服務器的“16-17”電阻值在0.8MΩ左右，初步懷疑服務器主板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，電源因未被觸發而不運行。

（3）將服務器電源（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；再將電源接至服務器，故障依舊。

（4）將主板上板卡及主板本身逐步拆下，進行全面除塵清潔、線纜插拔等工作，重新安裝后，開機，故障依舊。endprint

（5）將服務器顯卡、圖像采集卡、內存等12塊板卡拆下后并逐步安裝，發現當負載（板卡）較少時，服務器可以開機啟動，負載較多時，特別是顯卡（功耗較大）安裝后，問題復現。初步判斷電源性能下降，帶負載能力大幅降低，不滿足服務器全系統工作需求。

3.4 故障解決

將一臺功能近似的500W新電源接至服務器，開機運行正常。對設備進行連續9h拷機測試，過程中圖像處理軟件運行穩定，圖像處理、記錄和輸出功能均正常，執行瑞星殺毒軟件全盤查殺等操作運行穩定，服務器工作正常，未出現自動關機重啟問題。隨后，開展系統指標測試和跟蹤目標測試，工作正常。

停靠碼頭后，將故障電源返廠檢修。廠內檢修發現故障原因為其內部起保護作用的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正常。故障電源檢修后回船，重新安裝后，服務器全系統工作正常，問題解決。

4 總結和建議

本文針對某經緯儀圖像處理服務器故障現象，分析了其工作原理，并根據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器電源，進行拷機測試、分系統指標測試、跟蹤信標球試驗有效定位并排除了故障。針對此次故障原因的分析，對設備在今后的使用策略上提出以下建議：

（1）持續關注設備工作情況，加強檢查維護；

（2）具備條件時，在已有其它類型服務器上驗證替代服務器的可行性；

（3）進一步關注電能質量，增加電能監測手段；

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

（5）發現隱患要及時進行預防性維護或提前更換備件，加強備件籌措設備；

（6）裝船期間，船廠工作環境惡劣，灰塵（尤其是金屬粉塵較多），易對設備造成損害，應注意做好防護措施。

參考文獻：

[1]張榮幟.電腦開關電源維修經驗[J].中國科技信息，2005.

[2]網絡.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：光學測量。endprint