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摘 要：针对电源监控器的异常复位故障，展开理论分析，列出故障树并逐项排查，进而定位故障，并进行故障的复现，以验证定位的准确性，之后提出解决方法并验证，最终解决故障。
关键词：异常复位;故障树;故障复现;反向尖峰电压
飞机在地面进行维护、检修等需要从地面向机上提供电源，电源监控器就是介于地面电源与机上电网之间的一个电源保护装置，监测地面电源过压/欠压等情况，对机上用电设备提供保护。本文主要对电源监控器异常复位的故障进行了实例分析，遵循故障归零的程序方法，提出有效的改进措施。
1 概述
1.1电源监控器
电源监控器（以下简称监控器）属于机上电源系统，其功能是当地面电源正常时，监控器控制机上直流接触器导通，将外部电源接入机上电网;当地面电源不正常时，监控器不接通接触器，使外部电源不能接入机上电网;当接入机上电网的地面电源品质发生变化且超出要求时，监控器控制接触器断开，将地面电源与机上电网脱开。监控器原理框图见图1。
1.2故障现象
在使用地面蓄电池电源车（CT-2）给机上设备供电时，随着电源车电量的消耗，其供电电压出现欠压（低于20.5VDC），监控器应以欠压为判据，切断电源车向机上电网供电，并保持自锁状态，即在监控器重新上电复位前维持机上电网断电状态。
但实际情况是该监控器切断电源车向机上电网供电后，并没有保持自锁状态，约3s后电源车电压恢复至23VDC左右时，监控器控制机上接触器导通，重新向机上电网供电，然后电源车电压因再次接入负载而很快降至欠压状态，监控器继续切断电源车供电，依然是约3s后电源车重新并网，故障现象重复出现。
2 故障定位
2.1问题排查
监控器正常工作时，其正常指示绿灯亮，故障指示红灯灭;在故障现象发生时，观察到监控器正常指示红灯和故障指示绿灯出现同时闪亮的情况，该现象只在监控器上电启动或者复位时才会出现，而在故障出现过程中，监控器一直未断电，故排除上电启动导致的指示灯闪亮，从而判断监控器有异常复位情况发生。
监控器自身的复位是由MCU芯片主导的，根据该MCU芯片复位源分析，列出监控器自身异常复位的故障树，见图2，并对故障树的底事件逐一分析排查。
监控器异常复位各底事件排查结果如下：
X1：上电/掉电复位
监控器的正常工作电压范围为：（7～50）VDC，在飞机使用地面电源CT-2供电过程中，电源电压未出现超出监控器的工作电压之外的现象，因此X1（上电/掉电复位）底事件可以排除。
X2：外部/RST引脚复位
/RST引脚为MCU芯片C8051F020复位引脚，低电平有效，产生系统复位的最小/RST 低电平时间为10ns，如果存在施加于该管脚的低电平干扰信号且大于10ns，MCU芯片即产生复位，因此X2（外部/RST引脚复位）底事件待查。
X3：软件强制复位
在软件中向芯片SWRSEF位写‘1’将强制产生一个上电复位，软件中未使用该复位功能，因此X3（软件强制复位）底事件可以排除。
X4：时钟丢失检测器复位
软件中未配置使用该复位功能，故X4（时钟丢失检测器复位）底事件可以排除。
X5：比较器0复位
软件中未配置使用该复位功能，因此，X5（比较器0复位）底事件可以排除。
X6：外部 CNVSTR 引脚复位
软件中未配置使用该复位功能，因此，X6（外部 CNVSTR 引脚复位）底事件可以排除。
X7：看门狗定时器复位
软件中使用看门狗定时器复位功能，程序经过第三方测评，测评中未发生看门狗定时器超时复位的现象，而且本次故障多次重复发生，因此，X7（看门狗定时器复位）底事件导致监控器异常复位的概率非常小，基本排除。
2.2排故结论及问题定位
总结故障树分析情况，MCU芯片复位管脚/RST受到低电平干扰导致复位的概率最大。
为了准确定位监控器异常复位原因，在MCU芯片复位管脚/RST处进行模拟测试：模拟地面电源欠压故障，监控器控制机上直流接触器断开，同时用示波器捕捉复位管脚处是否存在低电平干扰。
经测试捕捉，在直流接触器断开瞬间复位管脚/RST处产生了一个约96ms的低电平干扰，在此干扰下监控器MCU芯片发生了复位，故可以定位监控器异常复位的原因是由于MCU芯片复位管脚/RST受到低电平干扰。
3 机理分析
监控器控制机上直流接触器导通，实现地面电源向机上电网并网供电。当地面电源出现过压或欠压故障时，监控器控制接触器断开，地面电源脱开机上电网。由于直流接触器为感性负载，在断电瞬间会产生一个的很大的反向尖峰电压，见图3，该反向尖峰电压将电源地电平瞬间拉低，MCU芯片复位管脚/RST处产生瞬时低电平干扰，导致芯片复位。
4 故障复现
將监控器与电参系统交联，并在输出控制端后增加中间继电器和直流接触器，搭建地面试验环境，模拟地面电源过压、欠压故障，在两种故障情况下均实现了故障复现。
在模拟地面电源过压、欠压故障时，检测输出控制端及MCU芯片/RST复位管脚处电平，接触器断电瞬间反向尖峰电压及/RST复位管脚处低电平干扰均重复出现。
5 采取的措施及验证
监控器异常复位是由于控制输出端连接的机上直流接触器在断电瞬间产生的反向尖峰电压干扰所致，针对该原因在监控器输出控制端对地连接快恢复二极管（型号2CZ5806），对反向电压进行泄放。
产品整改后在地面试验环境和机上都进行了验证，故障现象消失，措施有效。
6 结语
按照故障归零的程序方法，对电源监控器机上使用时出现异常复位故障问题的归零定位准确、机理清楚，采取的改进措施经验证有效，故障问题得到彻底解决。
参考文献：
[1] 潘琢金.C8051F020/1/2/3混合信号ISP FLASH微控制器数据手册[Z].新华龙电子有限公司，2005年2月.
作者简介：
杨伦（1980-），男，湖北随州人，工程硕士，研究方向为测控系统与传感器。
（中航电测仪器股份有限公司，陕西 西安710119）
关键词：异常复位;故障树;故障复现;反向尖峰电压
飞机在地面进行维护、检修等需要从地面向机上提供电源，电源监控器就是介于地面电源与机上电网之间的一个电源保护装置，监测地面电源过压/欠压等情况，对机上用电设备提供保护。本文主要对电源监控器异常复位的故障进行了实例分析，遵循故障归零的程序方法，提出有效的改进措施。
1 概述
1.1电源监控器
电源监控器（以下简称监控器）属于机上电源系统，其功能是当地面电源正常时，监控器控制机上直流接触器导通，将外部电源接入机上电网;当地面电源不正常时，监控器不接通接触器，使外部电源不能接入机上电网;当接入机上电网的地面电源品质发生变化且超出要求时，监控器控制接触器断开，将地面电源与机上电网脱开。监控器原理框图见图1。
1.2故障现象
在使用地面蓄电池电源车（CT-2）给机上设备供电时，随着电源车电量的消耗，其供电电压出现欠压（低于20.5VDC），监控器应以欠压为判据，切断电源车向机上电网供电，并保持自锁状态，即在监控器重新上电复位前维持机上电网断电状态。
但实际情况是该监控器切断电源车向机上电网供电后，并没有保持自锁状态，约3s后电源车电压恢复至23VDC左右时，监控器控制机上接触器导通，重新向机上电网供电，然后电源车电压因再次接入负载而很快降至欠压状态，监控器继续切断电源车供电，依然是约3s后电源车重新并网，故障现象重复出现。
2 故障定位
2.1问题排查
监控器正常工作时，其正常指示绿灯亮，故障指示红灯灭;在故障现象发生时，观察到监控器正常指示红灯和故障指示绿灯出现同时闪亮的情况，该现象只在监控器上电启动或者复位时才会出现，而在故障出现过程中，监控器一直未断电，故排除上电启动导致的指示灯闪亮，从而判断监控器有异常复位情况发生。
监控器自身的复位是由MCU芯片主导的，根据该MCU芯片复位源分析，列出监控器自身异常复位的故障树，见图2，并对故障树的底事件逐一分析排查。
监控器异常复位各底事件排查结果如下：
X1：上电/掉电复位
监控器的正常工作电压范围为：（7～50）VDC，在飞机使用地面电源CT-2供电过程中，电源电压未出现超出监控器的工作电压之外的现象，因此X1（上电/掉电复位）底事件可以排除。
X2：外部/RST引脚复位
/RST引脚为MCU芯片C8051F020复位引脚，低电平有效，产生系统复位的最小/RST 低电平时间为10ns，如果存在施加于该管脚的低电平干扰信号且大于10ns，MCU芯片即产生复位，因此X2（外部/RST引脚复位）底事件待查。
X3：软件强制复位
在软件中向芯片SWRSEF位写‘1’将强制产生一个上电复位，软件中未使用该复位功能，因此X3（软件强制复位）底事件可以排除。
X4：时钟丢失检测器复位
软件中未配置使用该复位功能，故X4（时钟丢失检测器复位）底事件可以排除。
X5：比较器0复位
软件中未配置使用该复位功能，因此，X5（比较器0复位）底事件可以排除。
X6：外部 CNVSTR 引脚复位
软件中未配置使用该复位功能，因此，X6（外部 CNVSTR 引脚复位）底事件可以排除。
X7：看门狗定时器复位
软件中使用看门狗定时器复位功能，程序经过第三方测评，测评中未发生看门狗定时器超时复位的现象，而且本次故障多次重复发生，因此，X7（看门狗定时器复位）底事件导致监控器异常复位的概率非常小，基本排除。
2.2排故结论及问题定位
总结故障树分析情况，MCU芯片复位管脚/RST受到低电平干扰导致复位的概率最大。
为了准确定位监控器异常复位原因，在MCU芯片复位管脚/RST处进行模拟测试：模拟地面电源欠压故障，监控器控制机上直流接触器断开，同时用示波器捕捉复位管脚处是否存在低电平干扰。
经测试捕捉，在直流接触器断开瞬间复位管脚/RST处产生了一个约96ms的低电平干扰，在此干扰下监控器MCU芯片发生了复位，故可以定位监控器异常复位的原因是由于MCU芯片复位管脚/RST受到低电平干扰。
3 机理分析
监控器控制机上直流接触器导通，实现地面电源向机上电网并网供电。当地面电源出现过压或欠压故障时，监控器控制接触器断开，地面电源脱开机上电网。由于直流接触器为感性负载，在断电瞬间会产生一个的很大的反向尖峰电压，见图3，该反向尖峰电压将电源地电平瞬间拉低，MCU芯片复位管脚/RST处产生瞬时低电平干扰，导致芯片复位。
4 故障复现
將监控器与电参系统交联，并在输出控制端后增加中间继电器和直流接触器，搭建地面试验环境，模拟地面电源过压、欠压故障，在两种故障情况下均实现了故障复现。
在模拟地面电源过压、欠压故障时，检测输出控制端及MCU芯片/RST复位管脚处电平，接触器断电瞬间反向尖峰电压及/RST复位管脚处低电平干扰均重复出现。
5 采取的措施及验证
监控器异常复位是由于控制输出端连接的机上直流接触器在断电瞬间产生的反向尖峰电压干扰所致，针对该原因在监控器输出控制端对地连接快恢复二极管（型号2CZ5806），对反向电压进行泄放。
产品整改后在地面试验环境和机上都进行了验证，故障现象消失，措施有效。
6 结语
按照故障归零的程序方法，对电源监控器机上使用时出现异常复位故障问题的归零定位准确、机理清楚，采取的改进措施经验证有效，故障问题得到彻底解决。
参考文献：
[1] 潘琢金.C8051F020/1/2/3混合信号ISP FLASH微控制器数据手册[Z].新华龙电子有限公司，2005年2月.
作者简介：
杨伦（1980-），男，湖北随州人，工程硕士，研究方向为测控系统与传感器。
（中航电测仪器股份有限公司，陕西 西安710119）