高频电源电子线路故障诊断方法

李 锟

（公诚管理咨询有限公司第六分公司，广东 佛山 528000）

0 引 言

目前，我国通信、信息、家电及国防等领域的电子设备普遍采用高频电源。随着高频电源的广泛应用，高频电源存在的问题也逐渐显现。因此，需加强高频电源电子线路的故障诊断。

1 高频电源的理论知识

1.1 高频电源的概念

随着科技的不断发展，电子技术也不断创新。电子线路中，高频电源是使用量最大的电源。与常规电源相比，高频电源具有精准掌控功率的优势，可充分预防故障，并减少了不必要的损耗。循环用电时，高频电源不仅未降低功能效果，而且直接提高了整体工作效率。高频电源被称为高效节能电源，还具有体积适中和效率极高等优点，可减少故障的发生。高频电源使用了热设计技术和电磁兼容设计技术，具有国内外绿色电源集成变换器最具代表性的典型应用电路。高频电源设计中应掌握电子元件特性、电子变压器、基本电路及控制技术等内容，便于提升高频电源的使用技巧。虽然高频电源具有轻小和便捷等优点，被广泛应用于电子产品，但高频电源控制复杂，输出波纹电压较高，其应用受到一定限制，故障也逐渐凸显。

1.2 高频电源的工作原理

市场上开关电源中，功率开关多采用双极型晶体管，开关频率高。为进一步提高频率，可采用高速开关器，极大地提高了开关速度，原理上开关耗损为零，噪声也较小，应用十分便利。直流的平均电压取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，直流平均电压值就越高。一般可根据实际需求来提供最合适的电压波形，以提升电气设备的工作效率，降低能耗。当矩形冲脉最大电压值和矩形冲脉周期不变时，直流平均电压将与脉冲宽度成正比。因此，只要细心控制脉冲宽度使其能随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可达到稳定电压目的。开关电源首先用变换器进行功率转换，它也是高频电源的核心部分，还要有启动、过压保护及噪声减少等电路。输出的电路用于监测电压的变化，与彼岸准电压相比较，误差经过脉宽调制电路等过程，最终达到调整输出电压的目的。交流电压经整流电路等过程转变为含有一定脉动成分的直流电压。该电压进入高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波经整流滤波变为所需要的直流电压。工作过程中，如果某些部分的温度高于设定范围，那么DSP控制电路会采取高温控制手段，关闭电源驱动信号，断开电源，以监控设备的系统运行，尤其是出现故障时可及时停机，便于工作人员展开后续检测和维修工作。

1.3 高频电源的工作特点

高频电源相比于常规电源，具有很多优点，如功耗小和效率高。稳定电压的电源电路中，高频电源能充分利用自身优势进行交替工作，并且切换自如，不会耽误工作进程。因此，如果技术够好，可进一步提升工作速度，提升电源效率。高频电源体积小且重量轻。相较于常规电源，高频电源没有厚重的变压器，不会因笨重而影响工作进度。由于高频电源省去了较大的散热片，因此重量轻便，易于移动。高频电源的稳压范围宽，其输出的电压是由激励信号来调节的。即使在电压变化较大的时段，仍能较稳定地保持输出电压。高频电源滤波的效率较高，使其容量和体积缩小。高频电源采用的是纯直流的供电模式，电晕功率高、输出电压波纹比工频电源要小。高频电源的电路灵活多样，开关稳压电源的形式有自激式和他激式等，设计人员可发挥想象，运用科学知识，最终实现满足不同特殊需要的稳定高频电源。

2 故障诊断的不同方法

2.1 常规的故障诊断方法

目前，高频电源可依靠出现的特殊状况和工作运行的停止，判断是否出现故障。开关管失效的主要原因是过电压、过电流、热失控、功率循环及热循环等。高频开关电源下，了解各类型电子元件识别及常见功能用途。对各部分功能部件进行系统常规的检查，以实现电子线路分析和功能故障的诊断。电流的检测方法有多种，而电流检测电路的实现方法可由多重检测共同实现[1]。

2.2 基于神经网络的故障诊断方法

人具有神经网络，电路的复杂形象与之相似，即高频电源的电子线路本身具有有机联合的特点。电子线路的大量内部节点相关联，便于及时发现故障，并尽快做出分析和处理。高频电源具有灵活性，能根据相关数据找出相互关联的内容，经过高级和精准地运算，顺利地诊断出电子线路出现的故障。BP神经网络则是一种按照误差逆传播算法训练的多层前馈网络，是目前采用最广泛的神经网络模型。BP神经网络包括相互关联的各层级连接，其学习过程中包含信号的正向传播和误差的反向传播。该阶段的关键工作在于通过反向误差传播来达到各层权值的修正效果。为提升神经网络的准确性，也可选择直流分量。神经网络的故障诊断可通过大数据的分析对比进行重要数据的提炼。

2.3 基于模糊规则库的谐振电路故障诊断

常规电源出现的故障相似的较多，高频电源故障的变化率很大，且不同故障可能会引发新故障的产生。因此，需将出现的故障看作密不可分的整体进行研究，在融合中逐级解决。模糊规则为高频电源注入思考过程，根据专业知识推测故障的产生原因。无法避免误差的前提下，可进行信息融合，综合分析后减少错误认定的出现，提升诊断故障的准确率。通过建立不同模糊规则库的方式来得出诊断结果，可最大程度诊断出电路故障[2]。

3 结 论

随着电子系统的应用领域逐渐宽泛，电子设备的使用逐步增多。设备使用离不开电源的支撑，电源性能的优劣直接决定电子线路的故障出现率。高频电源具有轻、薄、小及高效率的特点，完全符合电子线路的发展走向。随着技术的不断进步，相关人员将创造出更多便捷高效的诊断方法，推动高频电源的发展。