基于ATEC6自動測試系統(tǒng)的PGA排故研究

劉登輝 段曉萌

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

關(guān)鍵詞：自動測試系統(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，以自動測試為核心的集成化設(shè)備在附件維修行業(yè)迅猛發(fā)展，自動測試系統(tǒng)的精準(zhǔn)、快速排故成為保障維修工作高效運行的關(guān)鍵。

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

1 PGA組件構(gòu)造與自測功能

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

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

PGA電源主要負(fù)責(zé)為PGA源內(nèi)各功能模塊供電，其前面板有兩個用于指示PGA電源開啟與輸出電壓的信號燈，通過信號燈可初步判斷電源的工作狀態(tài)。前面板還包含兩個輸出接口，每個輸出接口輸出四路供電至一個PGA源的四個獨立通道。PGA電源的內(nèi)部由八路獨立電源通道、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接口輸出，由TRIP開關(guān)電路板控制八路信號的通斷[2]。

PGA組件自測模式可分為兩類：一類為集成自測（IST），主要負(fù)責(zé)對VXI接口與PGA模塊內(nèi)部進(jìn)行檢測；另一類為附加自測（AST），主要負(fù)責(zé)對PGA輸出線路、外部信號源輸入線路進(jìn)行測試。AST需外接自動測試系統(tǒng)的萬用表（DMM）、計數(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）輔助測試。其中，DMM用于檢測所有線路的電源信號，SWU用于控制系統(tǒng)接入DMM與CTR，PFG用于控制執(zhí)行系統(tǒng)自測的程序，ACPS用于在AVG模式下提供信號源[1]。

2 PGA組件一般排故流程與自測實例分析

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

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

針對圖1所列的不同原因的排故分析如下：

首先，設(shè)備自測出現(xiàn)測試未通過時，可考慮是設(shè)備內(nèi)部功能模塊出現(xiàn)故障，可通過交叉檢測或分立檢測的方法進(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。自測結(jié)果若顯示故障轉(zhuǎn)移，說明是PGA源內(nèi)部模塊出現(xiàn)故障，需要對內(nèi)部模塊電路進(jìn)行檢測排查；若顯示故障保留，則說明PGA源內(nèi)部沒有故障。

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)備對自測結(jié)果的影響。測試系統(tǒng)外部接入AST附加自測的設(shè)備與測試通路，可在ATEC6系統(tǒng)自測程序中觀察工作狀態(tài)，系統(tǒng)自測將報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，再次接入測試系統(tǒng)進(jìn)行自測。當(dāng)系統(tǒng)自測結(jié)果顯示外接設(shè)備均為正常狀態(tài)時需進(jìn)一步考慮檢測PGA電源工作狀態(tài)。

PGA源自測需要PGA電源為各功能模塊供電，以檢測是否工作在正常狀態(tài)，若PGA電源供電異常，會導(dǎo)致PGA源內(nèi)部模塊出現(xiàn)自測未通過或測試結(jié)果超差的現(xiàn)象。由于PGA專用電源沒有通過VXI總線接入自動測試系統(tǒng)，因此無法直接進(jìn)行自測，其故障現(xiàn)象是通過PGA源表現(xiàn)出來的。可通過將電源通道交換連接至PGA源，自測觀察故障是否轉(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)一步對電源內(nèi)通道進(jìn)行排故測試。

PGA電源排故主要從兩方面進(jìn)行：首先，進(jìn)行離線測試，即空載測試，使用萬用電表電壓檔測量PGA電源輸出接口±5V、±15V、±50V的pin腳，檢測電壓是否為正常值；其次，進(jìn)行帶載測試，將PGA源接入電源，檢測故障通道供電電路輸出端的電壓值，觀察各路通道電壓測量值是否超差，若出現(xiàn)超差則說明該供電電壓下的電路出現(xiàn)故障，無法為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，需要對電源通道內(nèi)電路板各元器件進(jìn)行功能檢測。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)過變壓器做降壓處理，輸入整流芯片，整流后通過穩(wěn)壓模塊將平穩(wěn)無雜波的電壓輸出至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到輸出級逐級進(jìn)行故障排除，可通過直接觀察法，觀察電路板是否有異常冒煙或過熱部件，針對故障區(qū)可進(jìn)一步使用萬用表、示波器等測試設(shè)備檢測電壓信號幅值或波形，分析判定故障點。

在PGA組件自測實例中，故障現(xiàn)象表現(xiàn)為信號通道IST自測未通過，AST自測報告電壓值超差，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PGA電源進(jìn)行進(jìn)一步檢測分析。對PGA電源進(jìn)行帶載測試時，發(fā)現(xiàn)變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，說明變壓器此時處于異常工作狀態(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PGA組件進(jìn)行自測，故障排除。

3 總結(jié)

根據(jù)上述排故分析可知，自動測試設(shè)備一般故障可分為三類：功能模塊故障、外接測試設(shè)備或線路故障、信號源故障，通過交換檢測及系統(tǒng)總自測后可排除前兩者故障。對于信號源故障，可通過目視檢測初步確定故障區(qū)域，再使用測量設(shè)備進(jìn)一步確認(rèn)故障部件。自動測試設(shè)備內(nèi)部通常由集成電路構(gòu)成，信號源的工作質(zhì)量很大程度影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。由于電容容量降低的明顯特征為電源帶載能力下降，對系統(tǒng)自測得到的電壓數(shù)值較正常范圍而言偏低，因此，在日常設(shè)備維護(hù)過程中，若檢測電壓輸出值出現(xiàn)異常，可以優(yōu)先考慮檢測濾波電容是否失效，以提升電源設(shè)備維護(hù)的效率。此外，可以對信號源電路上的電容進(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)定運行。

通過對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)備長時間運行使用后，需要對電路的元器件進(jìn)行定期檢查維護(hù)，尤其是發(fā)熱較為嚴(yán)重的部件，其故障率會隨著使用時間的推移而逐步上升。電源中的電容一般作為存儲電壓、過濾雜波的重要器件，是電源保持穩(wěn)定持續(xù)輸出的關(guān)鍵，日常維護(hù)中需要重視對電容的檢測與預(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.