4.RIOM电源板-原理分析.docx

1 110V进电电路分析110V进电电路主要实现对输入电源的滤波、EMC处理、电源的过流过压保护滤波：通过L1、L2实现对输入电源的滤波作用，阻断高频干扰信号EMC处理：R1、R2压敏电阻防浪涌电压，C1、C2消除高频干扰共模分量，D1防止反向电压图1.1）图1.1 110V进电电路1.1 开关电路Q4（IRF740S）起到控制电源板“GND”与“J2 110V-”连接的开关作用电源板由正常得电时，Q4：G为高电平，D、S导通电源板电流通过Q4-D S、 图1.21.2 限流保护R5：采样电阻，监测电路电流电流I变大时，R5上电压升高，Q8基极电压随之升高当电压达到设定值时，Q8集电极、发射极导通，Q4 ：G为低电平，D、S关断（如图1.3所示：右图为电流过大瞬间）图1.31.3 过压保护U3：TL431监测输入电压，R29、R28组成了分压电路，R28上的电压与输入电压成正比当R28上分得的电压升高至2.5V（TL431 Ref基准电压值），TL431:K、A导通，Q4 ：G为低电平，D、S关断（如图1.4所示：右图为电压过高）图1.42 160V升压电路分析L4、Q1、D2、C17组成了BOOST升压电路，实现DC160V的稳压输出，为后续开关电源工作提供电源输入。

图2.12.1 BOOST升压电路图2.2在充电过程中，Q1闭合（图2.3中用导线代替）这时，输入电压流过电感二极管D2防止电容C17对地放电由于输入的是直流电，所以电感L4上的电流以一定的比率线性增加随着电感电流增加，电感储存能量图2.3当Q1关断时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已高于输入电压，升压完毕图2.4BOOST升压是一个电感的能量传递的过程充电时，电感吸收能量;放电时,电感放出能量通过控制Q1不断的开关，可以在C17上得到160V电压2.2 160V电压监测电路图2.5此电路主要用于对BOOST升压之后的160V进行监测R41、R40组成了分压电路，R40上的电压与输入电压成正比将R40上的电压与Vref值通过运放LM224进行比较处理2.3 修正电路图2.6图2.7修正电路将U4-8输入信号（左）调整为U4-7输出信号（右）2.4 Q1驱动电路图2.8U1D（LM2901比较器）比较电路LM2901-10脚输入为三角波（图2.9-A），LM2901-11脚为U4-7输出波形（图3.17-B）。

通过两脚的比较（图2.9-C），得到LM2901-13输出波形（图2.9-D）Q1驱动电路将之取反得到Q1控制波形（图2.9-E）图2.9Q1驱动状态Q1导通状态：U1D 13脚为低电平时，Q10基极为高电平，集电极、发射极导通Q9基极为高电平，集电极、发射极导通，Q1：G为高电平，D、S导通Q1关断状态：U1D 13脚输出高电平时，Q12基极为高电平，集电极、发射极导通，将Q10、Q11基极接地Q10基极电压拉低后，Q10集电极、发射极截止Q9基极为低电平，集电极、发射极截止；Q11（PNP管）基极变为低电平，瞬时发射极电压高于基极集电极、发射极导通，将Q1：G快速接地，降为低电平，D、S关断当U1-8 输入一个低电平信号时，会将Q11基极电位强制拉低Q11导通，Q1关断3 推挽降压电路电路图如下，由 U2，Q2，Q3，TR1 组成推挽降压电路，TR1 输出2路，一路电源V（D5高频整流二极管对次级进行半桥整流，C20滤波后输出14V左右的直流电压）供电路板元器件使用，另一路对外供电（80KHZ，24V交流电压）图3.1U2 UC2525的11脚、14脚输出的脉冲信号驱动Q2、Q3，16脚产生一个5.1V的参考电压值Vref。

通过5脚(Ct)、6脚（Rt）、7脚（Discharge）外接的电容（C8）、电阻（R18、R19）配比，从5脚输出一个三角波至160V升压电路中R4为TR1初级测的采样电阻, R4上的电压值随着电流值变化R4电压值经过R21反馈至U1-9脚当U1-9脚电压高于U1-8脚电压值（5.1V*R22/(R20+R22)=0.13V）时，U1-14脚输出高电平至U2-10脚（shutdown）U2停止工作4 上电辅助供电电路图4.1上电辅助供电电路用于在上电瞬间为IC提供工作电压，在电路正常工作后停止工作其中关键器件为D4，Q7，Q5，Q6该电路受LM2901 的2 脚（D6 处）与LM224 的1 脚（D17 处）控制，如果它们损坏的话也不能正常工作5 电源故障原因确定与分析针对RIOM电源故障，通过对电源深度研究破解掌握了电源模块的工作原理和技术参数后期对数据分析和故障维修，找到了电源模块故障的解决办法经过对板件的破解和分析，发现电源故障多数是由一个电压反馈电路造成的在这个电压反馈电路中，有一个分压电阻长时间工作在高压状态，会使其阻值发生变化导致输出电压降低，最终导致整个模块损坏图5.1RIOM电源板的作用是将列车DC110V电压转换为15V交流压和直流电。

交流电输出给CPU板和通讯板使用，直流电输出给I/O输入输出板使用电源板工作原理：将DC110V升压到DC160V，再变压至15V输出电源板上电后，需要通过Q1生成启动电压，瞬时供内部电路使用当电源板正常输出15V后，Q1关断（图5.1：启动电压）电源板通过检测DC160V的方式，控制升压模块工作，确保输出15V电压160V电压监测电路中，160V通过R3、R4分压，取R4上的电压与Vref进行比较通过U1（运放）输出动态信号，调整160V稳定输出（图5.1：160V电压监测）R3长时间工作在高压环境，特性受到影响，阻值下降R4上分得的电压升高，导致U1输出信号异常，升压模块输出电压下降，变压器次级输出不足15V实际测试当中次级输出不足12.5V时将导致Q1无法正常关断，R1、Q1长时间处于非正常工作状态，产生大量热能（图2）最终使R1、Q1烧坏，RIOM模块发生故障图5.2图5.3图5.4。