加电控制模块高温复位信号异常的分析与解决措施

吴 为

（中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610000）

0 引 言

加电控制模块是系统内的一个电源控制且可更换模块，它将机载系统的AAP信号转换成系统内各分机独立的加电控制AAP信号。另一个重要功能是实现系统在转电时的电源解决方案，当系统+28 V掉电幅度在规定范围内系统正常工作，这时不需要加电控制模块通过设备AAP输出复位信号；当系统+28 V掉电幅度超过规定范围后，会使得系统中某些设备死机，系统无法正常工作，这时需要加电控制模块通过AAP信号输出给相应的设备进行复位，保证系统的正常工作。

1 某型机载加电控制转电管理单元工作原理

某型加电控制转电管理如图1所示。

图1 转电管理原理框图

系统的转电管理功能由加电控制模块的核心电路 断电检测单元实现，核心电路由2路独立的电压比较、延时电路组成[1]。当断电检测单元检测到机载电源转电产生的掉电后，触发1个AAP复位信号，使系统内除核心控制模块外的各独立分机设备重新上电，保证系统的正常工作。

2 断电检测单元工作原理及高温70 ℃下故障现象

2.1 工作原理

系统转电过程中，在+18～+32 V供电范围内能保证各分机正常工作。当系统供电超过该范围后，会使得系统中某些设备死机，且无法恢复，导致系统无法正常工作，这时需要加电控制模块输出AAP信号到相应的设备进行复位，重新启动分机，保证系统正常工作。

2.2 故障现象

该模块生产调试过程中，70 ℃高温下在正常的供电+18 V时出现异常复位。通过测试比较器D2_5脚的电压低于D2_4脚输入参考电压，比较器的D2_2脚一直输出低电平，模块在正常工作的电压下输出复位信号。

2.3 原因分析

当电源供电在+18～+32 V经过分压输入比较器时，与参考电压RW（2.92 V）相比输出高电平，即比较器的D2_2脚为+5 V；当系统电源电压小于等于+17 V使比较器输出低电平，即比较器的D2_2脚为0 V，加电控制模块输出复位信号。根据原理分析电路中 R15、R16、R17、R18以及 V17、V18组成的分压电路，比较结果决定了比较器的输出，直接影响了断电检测单元的功能。断电检测单元内部结构原理如图2 所示[2]。

图2 断电检测电路原理

通过原理分析，系统电压经过R15、R16这2只电阻分压输入D2_5，经过R17、R18这2只电阻分压后输入D2_7。分压电压计算公式为

式中：U'表示分压D2_5脚输入电压；U表示系统输入电压。分压后的2组电压与D2_4、D2_6的基准电压RW进行比较。当高于基准电压时比较器D2_1和D2_2输出高电平+5 V，反之输出低电平0 V。

分析时先将二极管V17、V18看作理想二极管，通过查询器件手册确定这4只分压电阻的阻值允许偏差范围为±1%，耐压温度为-65 ℃～+150 ℃[3]。因电阻的耐压温度范围宽，在模块70 ℃高温试验下，可以忽略温度对电阻的影响。比较器D2_5、D2_7电压是1/6U（U为系统电源电压），断电检测单元激活时的最高电压门限为（+17.5±0.5）V。所以当电源电压为+18 V时比较器D2_5、D2_7电压是+3 V，电源电压降为+17 V时比较器D2_5、D2_7电压是+2.83 V。

该压差较小，对器件性能要求较高,参数稍有偏移电路均有可能不能正常工作。对模块信号检查发现高温下输入+18 V电压，断电检测单元比较器D2_5脚电压输入低于参考电压，进一步发现为二极管V17和V18在高温下失效导致。通过查阅器件资料发现二极管V17、V18的反向漏电流受温度影响比较大（见图3）。

图3 2DK5819参数

按照该二极管参数计算,在常温下25 ℃下反向等效电阻为

在100 ℃下反向等效电阻为

通过原理图，将V17和V18等效为电阻，可以看出V17与R15并联，V18与R17并联，由于2个电路完全一样，仅对V17与R15并联作分析，V18与R17并联同理。在常温时二极管等效反向电阻900 kΩ与R15（20 kΩ）并联，并联后电阻值约等于19.6 kΩ；分压后D2_5的输入电压公式为

高温按照100 ℃，并联后电阻值约等于6.2 kΩ。通过计算得在常温下系统输入+18 V时到D2_5输入电压为+2.93 V,高温按照100 ℃时参数计算得D2_5输入电压为+1.05 V。同理计算出在系统输入+17 V时，常温到D2_5输入电压为+2.79 V，高温按照100℃时参数计算得D2_5输入电压为+0.99 V。通过上述分析二极管反向等效电阻在温度环境下变化较大，引起电路工作不正常。因断电检测单元激活时的最高电压门限为（+17.5±0.5） V，取最高值进行数据验证。

去掉V17、V18输入+18 V工作电压和原状态进行常温、高低温测试数据比较，如表1所示。

表1 对比数据

通过理论分析和试验验证：高温+70 ℃条件下引起加电控制模块复位信号异常的故障是由二极管V17、V18引起。二极管在该模块中解决连接机载系统时出现电压尖峰问题，因此这2只二极管性能不能忽略[4]。要解决该问题必须将二极管更换为受温度影响较小的型号。通过查阅器件手册，型号为1N4148的二极管满足要求，其参数如图4所示。

图4 1N4148参数

同上述原理分析，在常温时二极管等效反向电阻12.5 MΩ与R15（20 kΩ）并联，并联后电阻值约等于19.9 kΩ；通过参数表可得在高温150 ℃下，并联后电阻值约等于19.0 kΩ。经试验在高温下模块工作正常，测试数据如表2所示。

表2 更换为型号1N4148二极管后对比数据

3 结 论

通过更改二极管V17、V18这2只器件的规格型号，并在常温和高温试验下测试，测试结果没有发现高温下异常复位现象，确定该复位干扰源是型号为2DK5819的二极管在高温下的反向漏电流变化太大导致[5]。通过更换型号为1N4148的二极管，解决高温下无复位信号的问题。经过对模块工作原理分析和测试结果来看，能有效解决高温无复位输出问题。