董治國+李凱+鄒雨
摘 要:本文介紹了某光電經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器(以下簡稱服務(wù)器)電源的一次故障排查方法和經(jīng)驗。文章首先介紹了服務(wù)器電源的工作原理,然后從故障現(xiàn)象、排查定位詳細(xì)步驟方法、故障機理分析等方面詳細(xì)介紹了由于電源故障導(dǎo)致服務(wù)器自動關(guān)機重啟問題發(fā)現(xiàn)、排查和解決的全過程。最后總結(jié)了該次排查的經(jīng)驗方法并對設(shè)備后續(xù)使用以及如何解決其它類似故障提出了建議。
關(guān)鍵詞:圖像處理;服務(wù)器;電源
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.133
1 引言
作為服務(wù)器的動力核心,電源的重要性不言而喻,沒有穩(wěn)定的電源輸入,再強的CPU,再強的顯卡也不過是沒用的擺設(shè)。尤其是在CPU、顯卡等配件的性能日益強悍的今天,一款好電源可以說是高性能計算機必不可少的基石。
某光電經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器所選用的ToughPower XT電源(型號:TPX-1275M),集合了近年來的許多高級電源技術(shù),它的最大亮點是放棄了以前傳統(tǒng)的多路12V供電,將其整合為一路高電流的12V供電。這樣一來ToughPower XT可以對NVIDIA SLI、AMD CrossFire、多核心處理器架構(gòu)提供完美的支持,滿足當(dāng)前設(shè)備的需要。
由于備件的缺乏和條件限制,在任務(wù)準(zhǔn)備過程中出現(xiàn)的故障不能僅僅依靠更換備件來解決,學(xué)習(xí)電源工作基礎(chǔ)知識,提高電源故障定位、維修能力顯得尤為重要。
2 ATX電源工作原理
ATX電源工作原理簡述:如圖2所示,220V交流電經(jīng)過第一、二級EMI濾波后變成較純凈的50Hz交流電,經(jīng)全橋整流和濾波后輸出300V的直流電壓。300V直流電壓同時加到主開關(guān)管、主開關(guān)變壓器、待機電源開關(guān)管、待機電源開關(guān)變壓器。由于此時主開關(guān)管沒有開關(guān)信號,處于截止?fàn)顟B(tài),因此主電源開關(guān)變壓器上沒有電壓輸出,上圖中的-12V至+3.3V,5組電壓均沒電壓輸出。
同時,300V直流電加到待機電源開關(guān)管和待機電源開關(guān)變壓器后,由于待機電源開關(guān)管被設(shè)計成自激式振蕩方式,待機電源開關(guān)管立即開始工作,在待機電源開關(guān)變壓器的次級上輸出二組交流電壓,經(jīng)整流濾波后,輸出+5VSB和+22V電壓,+22V電壓是專門為主控IC供電的。+5VSB加到主板上作為待機電壓。當(dāng)用戶按動機箱的Power啟動按鍵后,(綠)色線處于低電平,主控IC內(nèi)部的振蕩電路立即啟動,產(chǎn)生脈沖信號,經(jīng)推動管放大后,脈沖信號經(jīng)推動變壓器加到主開關(guān)管的基極,使主開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。主開關(guān)變壓器輸出各組電壓,經(jīng)整流和濾波后得到各組直流電壓,輸出到主板。但此時主板上的CPU仍未啟動,必須等+5V的電壓從零上升到95%后,IC檢測到+5V上升到4.75V時,IC發(fā)出P.G信號,使CPU啟動,電腦正常工作。當(dāng)用戶關(guān)機時,綠色線處于高電平,IC內(nèi)部立即停止振蕩,主開關(guān)管因沒有脈沖信號而停止工作。-12至+3.3的各組電壓降至為零。電源處于待機狀態(tài)。
輸出電壓的穩(wěn)定則是依賴對脈沖寬度的改變來實現(xiàn),這就叫做脈寬調(diào)制PWM。由高壓直流到低壓多路直流的這一過程也可稱DC-DC變換,是開關(guān)電源的核心技術(shù)。采用開關(guān)變換的顯著優(yōu)點是大大提高了電能的轉(zhuǎn)換效率,典型的PC電源效率為70—75%,而相應(yīng)的線性穩(wěn)壓電源的效率僅有50%左右[1-3]。
3 故障的定位與排除
3.1 故障現(xiàn)象
2016年10月,服務(wù)器在工作約1.5h后自動重啟,首先服務(wù)器顯示器黑屏,約30s后服務(wù)器重啟;而后在約10min后再次自動重啟,隨后在幾分鐘內(nèi)自動重啟過程不斷重復(fù),最終服務(wù)器無法開機。
3.2 原因分析
將服務(wù)器關(guān)機,緊固電源接口和各板卡插頭,開機20min后,問題復(fù)現(xiàn),對服務(wù)器內(nèi)部接口進行緊固,開機5min后,問題復(fù)現(xiàn),排除了線路接觸不良的可能。打開機箱,接通電源后發(fā)現(xiàn)服務(wù)器電源風(fēng)扇不轉(zhuǎn)(資料顯示風(fēng)扇在負(fù)載達到40%額定負(fù)載時才開始運行),工作約15min后,風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。約45min后問題復(fù)現(xiàn),具體現(xiàn)象為:電源面板共三盞指示燈,從上至下依次為STANDBY、PG SINGAL和TEMPERATURE。正常工作時三盞燈均為綠色,故障出現(xiàn)時,首先PG SINGAL燈變紅隨即PG SINGAL和TEMPERATURE熄滅。問題重復(fù)出現(xiàn)多次后,除STANDBY指示燈外,其余電源指示燈均不亮,測量電源輸出,除電源24pin輸出引腳(主板供電用)中的9口(5v)和16口(3v)外,其余接口均無輸出電壓。初步認(rèn)定是電源故障導(dǎo)致服務(wù)器頻繁重啟。
3.3 故障排查定位
(1)現(xiàn)場對電源24pin輸出引腳進行測試,并與廠家在廠內(nèi)對同一型號正常電源檢測結(jié)果進行比對,具體如表1所示,引腳定義如表2所示。
資料顯示16口(PS-ON)電壓應(yīng)在1V以下,電源才能正常啟動運行;空載時,電源加電后不運行,將16口與地短接后,電源即開始運行。
從測試結(jié)果看,16口電壓值明顯大于1V的門限值,故電源不能正常運行,也就導(dǎo)致服務(wù)器不能正常啟動。
(2)進一步測量另一臺工控機24pin電源接口,“16-17”電阻值約800Ω,而服務(wù)器的“16-17”電阻值在0.8MΩ左右,初步懷疑服務(wù)器主板24pin電源接口的16口異常。通過以上測試初步分析故障現(xiàn)象有兩個原因:一是電源自身故障,不能正常工作輸出電壓;二是主板未能將16口電壓拉至1V以下,電源因未被觸發(fā)而不運行。
(3)將服務(wù)器電源(額定功率為1275W)接至另外一臺試驗用工控機(其自身電源額定功率為300W,以下簡稱工控機),三盞燈均點亮,工控機工作正常;再將電源接至服務(wù)器,故障依舊。
(4)將主板上板卡及主板本身逐步拆下,進行全面除塵清潔、線纜插拔等工作,重新安裝后,開機,故障依舊。endprint
(5)將服務(wù)器顯卡、圖像采集卡、內(nèi)存等12塊板卡拆下后并逐步安裝,發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載(板卡)較少時,服務(wù)器可以開機啟動,負(fù)載較多時,特別是顯卡(功耗較大)安裝后,問題復(fù)現(xiàn)。初步判斷電源性能下降,帶負(fù)載能力大幅降低,不滿足服務(wù)器全系統(tǒng)工作需求。
3.4 故障解決
將一臺功能近似的500W新電源接至服務(wù)器,開機運行正常。對設(shè)備進行連續(xù)9h拷機測試,過程中圖像處理軟件運行穩(wěn)定,圖像處理、記錄和輸出功能均正常,執(zhí)行瑞星殺毒軟件全盤查殺等操作運行穩(wěn)定,服務(wù)器工作正常,未出現(xiàn)自動關(guān)機重啟問題。隨后,開展系統(tǒng)指標(biāo)測試和跟蹤目標(biāo)測試,工作正常。
??看a頭后,將故障電源返廠檢修。廠內(nèi)檢修發(fā)現(xiàn)故障原因為其內(nèi)部起保護作用的D17電容損壞(該電容一般在瞬時沖擊電流過大時會損壞),更換該電容后即恢復(fù)正常。故障電源檢修后回船,重新安裝后,服務(wù)器全系統(tǒng)工作正常,問題解決。
4 總結(jié)和建議
本文針對某經(jīng)緯儀圖像處理服務(wù)器故障現(xiàn)象,分析了其工作原理,并根據(jù)電源電路原理圖分析了Toughpower XT 電源24pin輸出接口引腳定義,通過更換一臺功能近似的服務(wù)器電源,進行拷機測試、分系統(tǒng)指標(biāo)測試、跟蹤信標(biāo)球試驗有效定位并排除了故障。針對此次故障原因的分析,對設(shè)備在今后的使用策略上提出以下建議:
(1)持續(xù)關(guān)注設(shè)備工作情況,加強檢查維護;
(2)具備條件時,在已有其它類型服務(wù)器上驗證替代服務(wù)器的可行性;
(3)進一步關(guān)注電能質(zhì)量,增加電能監(jiān)測手段;
(4)雖然購置時間短,不能盲目樂觀認(rèn)為設(shè)備處于使用初期就不重視器件的使用壽命問題;
(5)發(fā)現(xiàn)隱患要及時進行預(yù)防性維護或提前更換備件,加強備件籌措設(shè)備;
(6)裝船期間,船廠工作環(huán)境惡劣,灰塵(尤其是金屬粉塵較多),易對設(shè)備造成損害,應(yīng)注意做好防護措施。
參考文獻:
[1]張榮幟.電腦開關(guān)電源維修經(jīng)驗[J].中國科技信息,2005.
[2]網(wǎng)絡(luò).Toughpower XT電源使用說明書[S].www.thermaltake.com
[3]吳康.筆記本電腦電源配置分析[J].電源世界,2009.
作者簡介:董治國(1989-),男,河南蘭考人,本科,測量員,研究方向:光學(xué)測量。endprint