某型机IOM模块基准电压输出异常分析

王 鹏，郝田义，管 强，王兴延，许克勤

（中国飞行试验研究院，西安 710089）

1 故障现象

某型机在地面通电检查时发现，当任务机上电后，座舱显示器画面上游标快速移动至左下角，游标卡死，操作无反应。

经与相关厂所分析讨论后初步认为游标操作无反应现象与任务机内输入输出模块（以下简称IOM）的10V基准电压相关。断开任务机上的电缆，用万用表测量任务机输出的前/后舱10V基准电压输出为3.9V，结果异常。为进一步隔离问题，拔下IOM1，保留IOM2，测量10V基准电压输出为1V，结果异常。拔下IOM2，保留IOM1，测量10V基准电压输出正常。更换IOM2，保留原机IOM1，测量10V基准电压输出正常，游标工作正常。由此，问题确认为IOM2的10V基准电压输出异常导致游标卡死不工作。

2 系统概述及工作原理

IOM2模块是任务机的组成设备，完成各总线间的通信管理，完成离散量、模拟量信息的发送与接收，并提供系统管理和时间服务器功能。IOM2模块10V基准电压功能单元包含电压转换模块、电压调整模块、光MOS继电器、CPU芯片和逻辑控制单元等，其组成框图如图1所示。

图1 IOM2模块10V基准电压功能单元框图

+28V电源通过电压转换模块产生+15V和-15V电压，电压调整模块将+15V转换为10V基准电压，CPU通过逻辑控制单元输出离散量控制光MOS继电器的通断，当继电器导通时，10V基准电压输出到机上游标控制单元。当继电器断开（常态）时，10V基准电压输出为开路。

3 故障原因分析

根据10V基准电压功能单元框图和故障现象，建立故障树如图2所示。

图2 IOM2模块10V基准电压输出异常故障树

3.1 控制单元工作异常

控制光MOS继电器使能端的控制信号是离散量信号，当逻辑输出控制离散量为低时，光MOS继电器导通，10V基准电压正常输出。当逻辑输出控制离散量输出为高时，光MOS继电器断开，10V基准电压输出为开路。常态时，测得控制离散量为0.02V，为低信号，输入输出10V基准电压命令时，测得控制离散量为3.28V，为高信号，均为正常的控制离散量信号。

因此，控制单元工作异常的可能可以排除。

3.2 10V基准电压功能单元工作异常

3.2.1 电压转换模块工作异常

用示波器测量故障时电压转换模块输出的+15V，电压转换模块+15V的输出电压异常，为一个幅值为4.73V，脉宽为4ms，频率约为8Hz的尖脉冲。而电压转换模块由电源芯片和滤波电容组成，二者中的任意一个工作异常都可能会导致+15V电压输出异常，进而导致10V基准电压输出异常。

（1）电容失效

拆开模块的冷板后发现，电压转换模块+15V输出端钽电容烧黑。用万用表测得该电容阻值约为10欧姆，容值为20uf，该电容已失效。将故障模块上的失效电容更换为新的正常电容后，IOM2模块电压转换模块输出正常的+15V电压，测量10V基准电压输出正常，游标工作正常，故障消失。由此可知电压转换芯片工作正常，电压调整模块和光MOS继电器工作正常。因此，电容失效是导致+15V电压输出异常的原因，并进一步导致10V基准电压输出异常。

（2）芯片工作异常

通过对电容失效分析以及更换新电容后测量IOM2内10V基准电压输出正常可知，电压转换模块内部的电源芯片工作正常，因此芯片工作异常的可能可以排除。

3.2.2 电压调整模块工作异常

通过对电容失效分析以及更换新电容后测量IOM2内10V基准电压输出正常可知，电压调整模块工作正常，因此电压调整模块工作异常的可能可以排除。

3.2.3 光MOS继电器工作异常

通过对电容失效分析以及更换新电容后测量IOM2内10V基准电压输出正常可知，光MOS继电器工作正常，因此光MOS继电器工作异常的可能可以排除。

4 结束语

从上述分析可知，输入输出模块10V基准电压输出异常故障是由于10V基准电压功能单元中的电压转换模块输出端的电容失效，导致电压转换模块故障，进而使10V基准电压输出异常，将故障模块的电压转换模块+15V输出端失效电容更换为正常电容，装机通电检查后，座舱显示器游标工作正常，故障消失。

建议相关厂所换装耐浪涌电流冲击能力及耐击穿等能力更强，可靠性及安全性更高，且失效模式以电容开路为主的导电聚合物片式钽电容，从而避免此类故障的发生。