摘要：在航天等空間產(chǎn)品中使用的分布式供電系統(tǒng)中，總體電路一般只提供27~30V的直流一次電源，各單機(jī)產(chǎn)品大多采用DC/DC模塊將該一次電源轉(zhuǎn)換為所需的二次電源，并實(shí)現(xiàn)一次地與二次地的隔離。分析了INTERPOINT公司的DC/DC模塊的輸入端反接后，輸入電壓對(duì)DC/DC模塊、電源保護(hù)濾波電路及負(fù)載的影響，通過仿真與驗(yàn)證試驗(yàn)，得出電源模塊輸入端反接后單機(jī)產(chǎn)品中電源保護(hù)電路發(fā)生作用，對(duì)產(chǎn)品中負(fù)載無影響，可以繼續(xù)使用。電源模塊失效分析對(duì)航天產(chǎn)品中電源模塊中出現(xiàn)類似的故障后的處理提供了參考。

在航天等空間電子產(chǎn)品中，一般多采用DC/DC模塊將一次電源變換成產(chǎn)品所需的二次電源，從而實(shí)現(xiàn)一次地與二次地的隔離，常見的電源電路一般由熔斷絲、濾波器及DC/DC模塊構(gòu)成，輸出供應(yīng)產(chǎn)品所需的±12 V電源。其輸入端一般接28 V電源，由于操作失誤，致使28 V電源加反，文中從理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證及仿真等方面對(duì)28 V電源加反后對(duì)熔斷絲、濾波器、DC/DC模塊及產(chǎn)品的影響進(jìn)行了分析，著重指出了

28 V電源加反的故障對(duì)產(chǎn)品負(fù)載無影響，產(chǎn)品負(fù)載電路可以繼續(xù)使用。

1 影響分析

1.1 反接回路分析及驗(yàn)證

當(dāng)圖1所示的電源電路輸入端的28 V接反后，反接的28 V電源通過濾波器（圖2）的7腳→濾波器5、6腳→DC/DC（圖3）的2腳，直接加至DC/DC模塊中MOS管的源極S,MOS管的源級(jí)S恒為-28 V,MOS管處于絕對(duì)導(dǎo)通狀態(tài)，在導(dǎo)通一瞬間，28 V電源電流主要流經(jīng)DC/DC模塊中的MOS管V1、變壓器B1、濾波器中的R1及熔斷絲FU1.其中VMOS的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻為0.3 Ω，變壓器原邊的直流電阻在1Ω以上，濾波器FMSA-461的電阻為0.65 Ω，熔斷器FU1（0.5 A）電阻最小為0.152 Ω，綜合土述分析，在28 V電源反接情況下的負(fù)載電阻在2 Ω左右，流經(jīng)VMOS管及熔斷絲的電流為14A,超出了VMOS管漏源間的最大電流（10 A）及熔斷絲的選用電流（0.5 A），可導(dǎo)致VMOS管及熔斷絲的失效。

圖1 采用INTERPOINT公司的DC/DC模塊及濾波器的電原理圖

圖2 INTERPOINT公司濾波器FMSA-461內(nèi)部線路圖

圖3 INTERPOINT公司的DC/DC模塊MCH2812D內(nèi)部線路圖

將熔斷絲、濾波器及DC/DC模塊送元器件失效中心進(jìn)行分析，證實(shí)熔斷絲已熔斷，DC/DC模塊開盞后的內(nèi)部形貌圖如圖4所示，從圖4可知與輸入地端（INPUT COMMON）pin2相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極（S極）的金絲從中間部分熔斷，可清晰看到熔球形貌。從熔斷的金絲形貌判斷，該樣品受到過電流沖擊，導(dǎo)致金絲熔斷，樣品失效。另外，濾波器內(nèi)2μF的極性電容及DC/DC內(nèi)0.47μF的極性電容在承受反向28 V電壓后，極性電容會(huì)損傷，雖然開蓋后的器件未發(fā)現(xiàn)電容有損傷的痕跡，但為可靠起見濾波器也應(yīng)更換。

圖4 失效DC/DC模塊內(nèi)部形貌圖

1.2 DC/DC輸出端影響分析

由于DC/DC輸入輸出間是采用變壓器隔離的（至少100 MΩ、500 V），28 V反向電壓不會(huì)存在影響DC/DC后端負(fù)載的潛電路。另外，從圖3的原理圖中可分析，當(dāng)MOS管在28V接反導(dǎo)通的情況下，該MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，DC/DC內(nèi)部變壓器的原邊存在恒定的電流，由于電流的恒定使得變壓器的磁場(chǎng)保持不變，在磁場(chǎng)沒有變化的情況下，變壓器的付邊不會(huì)產(chǎn)生變換的電壓電流，即從MOS管導(dǎo)通到熔斷絲熔斷這個(gè)過程中DC/DC輸出端沒有電壓輸出。換言之，DC/DC變換器只有在PWM控制器起作用的情況下產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)后，才會(huì)在付邊得到隔離后的變換電壓。

為進(jìn)一步確認(rèn)28 V電源反接后對(duì)輸出的影響，按照?qǐng)D1進(jìn)行了故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，用示波器監(jiān)視DC/DC（MCH2812D/883）模塊的輸出電壓。通過試驗(yàn)可以得出當(dāng)DC/DC輸入反向28 V電壓后，輸出端沒有電壓輸出，示波器未捕捉到任何電壓的跳變，試驗(yàn)后測(cè)試熔斷絲，發(fā)現(xiàn)熔斷絲已熔斷保護(hù)。

2 仿真分析

為分析電源端反接對(duì)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電源電路造成的影響，在PSPICE軟件環(huán)境下建立了仿真模型分析。其中電源濾波模塊的仿真模型與圖2一致；DC/DC模塊為圖5所示的反激式DC/DC電源仿真模型。

圖5 DC/DC模塊的仿真模型

在仿真模型的基礎(chǔ)上將電源反接，可以得到驅(qū)動(dòng)電路的仿真結(jié)果，圖6為電源反接情況下電源濾波器輸出電壓波形。圖7為電源反接情況下DC/DC模塊輸入電壓、輸出電壓波形。由圖6和圖7可以看出當(dāng)電源反接，即輸入電壓為-28 V時(shí)，濾波器輸出電壓也為-28 V.此時(shí)DC/DC模塊在內(nèi)部元器件沒有損壞的情況下，輸出電壓近似為0 V,證實(shí)輸入電源反接后對(duì)輸出負(fù)載無影響。

圖6 濾波器電壓輸出波形

圖7 DC/DC模塊輸入/輸出電壓波形

3 結(jié)論

文中通過理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證及仿真結(jié)果，對(duì)采用濾波器及DC/DC模塊將一次電源變換成電子負(fù)載所需的二次電源并實(shí)現(xiàn)地隔離的電源電路，在28 V一次電源加反后的故障情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出受損的電路為前端的熔斷絲、濾波器及DC/DC模塊，而后端的負(fù)載電路因DC/DC的無輸出而無影響，可以繼續(xù)使用。文中的研究結(jié)果對(duì)廣泛采用這一供電形式的航天等電子產(chǎn)品出現(xiàn)類似故障后的分析處理具有一定的參考意義。