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汽车线束中开路与短路电路原理解析
来源：互联网 作者：秩名日 11:03
[导读] 主动安全系统，包括车道检测和停车辅助系统（前视和后视摄像头），以及信息娱乐系统（包括导航和后座娱乐），是人们更为关注的汽车电子系统。
　　作为现代汽车的一个关键部件，电线束包括数以千计的装配元件，它们将各个电子系统连接在一起，使得它们能够协同工作。任何线束出现的小故障，都可能对整个系统产生影响。然而，为了应对车辆内部电子系统的日益增长的需求，汽车线束的复杂性也在不断增加，因而我们更加迫切地需要快速简单地检测断路和短路线路。线路诊断在整个车辆使用寿命期间都是非常重要的。从安装阶段开始，诊断和修理线路故障可能导致严重制造延迟。在运行阶段，诊断和修理线路故障可能导致汽车修理次数增加，从而大幅增加制造商的保修成本。
　　主动安全系统，包括车道检测和停车辅助系统（前视和后视摄像头），以及信息娱乐系统（包括导航和后座娱乐），是人们更为关注的汽车电子系统。要使这些系统高效运行，从汽车任何角落通过电缆传输的视频数据必须能够可靠地传送至驾驶员和乘客。电缆健康状况对于维持这些系统的正常运行至关重要。
　　提出了一种电路构想，可以提供可靠而经济高效的技术，在汽车应用的视频和音频传输线路上实施诊断。图1中所示电路可以有效地检测电池短路（STB）、对地短路（STG）、开路和短路故障。该电路使用ADA4433-1 （U1）全集成视频重构滤波器，作为视频传输信号链的一部分，还使用ADA4830-1（U2）高速差动放大器作为检测电路。ADA4433-1内置一个高阶滤波器，-3 dB截止频率为10 MHz，在27 MHz频率下提供45-dB的抑制，还具有2 V/V的内部固定增益。它具有出色的视频特性，在输出上提供过压保护（OVP）和过流保护（STG），而且功耗较低。ADA4830-1提供0.50 V/V的衰减增益，还提供故障检测输出标志，指示其输入上是否存在过压状况。它提供高达18 V的输入过压保护，具有宽输入共模电压范围和出色的ESD稳定性。
　　在图1所示的示例电路中，U1代表差分输出缓冲，它可将视频信号从后视摄像头或发动机控制单元（ECU）传输到接收机。输入通常是由CMOS成像元件或视频编码器驱动的。U1的主要功能是提供有源滤波功能（重构），并驱动视频信号通过电缆向显示屏的传输。U2的输入跨接到U1的输出，以提供表1中所列的故障检测功能，下面的段落将对此进行说明。
　　图1. 使用ADA4433-1 （U1）和ADA4830-1 （U2）的线路诊断电路。
　　电池短路故障检测，U1和U2都具有集成电池短路检测功能和STB输出标志。在电池短路事件中，U2的输出标志位将发信号指示逻辑低状态，微控制器的通用输入/输出（GPIO）端口可以轻松地读取该信号。对地短路故障检测（单路输出），将U1的正输入端（INP）连接到负输入端（INN）。+OUT和-OUT之间的差分输出应为0 V。如果任一个输出对地短路，则U2输出端的差分电压应大于500 mV。对地短路故障检测（两路输出），将U1的正输入（INP）设置为0 V。+OUT和-OUT之间的差分输出应为大约1 V。如果两路输出都对地短路，则U2输出端的差分电压为大约0 V。将U1的正输入（INP）设置为0 V。+OUT和-OUT之间的差分输出应为大约1 V。如果有短开的连接，则在U2的输出端产生的差分电压为大约500 mV。将U1的正输入（INP）设置为0 V。+OUT和-OUT之间的差分输出应为大约1 V。如果两路输出短路连在一起，则在U2的输出端产生的差分电压为大约0 V。将U1的正输入（INP）设置为0 V。+OUT和-OUT之间的差分输出应为大约1 V。在U2的输出端产生的差分电压为大约250 mV。
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中频炉常见故障分析1) 故障现象：设备无法启动，启动时只有直流电流表有指示，直流电压、中频电压均无指示。　　　分析：　　　　a.逆变触发脉冲有缺脉冲现象；　　　　b.逆变晶闸管击穿；　　　　c.电容器击穿；　　　　d.负载有短路、接地现象；　　　　e.中频信号取样回路有开路或短路现象。2) 故障现象：启动困难，启动后中频电压高出直流电压一倍以上，且直流电流过大。　　　分析：　　　　a. 逆变回路有一只晶闸管损坏；　　　　b. 逆变可控硅有一只不导通，即“三条腿”工作；　　　　c. 中频信号取样回路有开路或极性错误现象；　　　　d. 逆变引前角移相电路出现故障；3) 故障现象：启动困难，启动后直流电压，难以到达满负荷或难以接近满负荷，且电抗器震动大，声音沉闷。　　　分析：　　　　e. 整流可控硅开路、击穿、软击穿或电参数性能下降　　　　f. 缺少一组整流脉冲　　　　g. 整流可控硅门极开路或短路4) 故障现象：能够启动，但启动后马上停机，设备处于不断重复启动状态。　　　分析：　　　　h. 引前角太小；　　　　i. 负载振荡频率在它激频率的边缘5) 故障现象：设备启动后，当功率升到一定值时，易过流保护，有时烧坏晶闸管原件，才重新启动，现象依然如故　　　分析：　　　　j. 如果在刚启动后低电压下产生过流，则逆变引前角太小使可控硅不能可靠关断　　　　k. 逆变晶闸管水冷套散热效果下降　　　　l. 槽路连接导线有接触不良6) 故障现象：设备启动时无任何反应，控制板上缺相等亮　　　分析：　　　　快熔烧断7) 故障现象：设备运行时直流电流已达到额定值，但直流电压和中频电压低。　　　分析：　　　　此现象不是中频电源故障，而是由于负载阻抗过低引起的　　　　a. 串联电容器有损坏的　　　　b. 感应器有匝间短路现象 8) 故障现象：设备运行时，直流电压和中频电压均已达到额定值，但直流电流小，功率低。　　　分析：　　　　此现象刚好与7)故障现象相反，是由于负载阻抗高引起的　　　　a. 负载补偿电容器的补偿量不足　　　　b. 槽路连接节点接触电阻过大，清理灰9) 故障现象：设备运行正常，直流电流指示偏高，如果将电流设在额定值，则电压太低，去功率表指示和电流电压表的指示相乘不一致　　　分析：　　　　此现象通常是分流器与接线的污垢和氧化层使接触电阻增大使分流器上产生的电压增高所致10) 故障现象：设备运行正常，但停止后启动无任何反应，也无任何保护。指示。　　　分析：　　　　a. 中频启动开关损坏　　　　b. 保护电路故障，通常是电路板上扫频电路集成块NE556有问题　　　　c. 给定电路中，给定信号中断11) 故障现象：频繁烧坏可控硅原件，更换后，又烧坏　　　分析：　　　　可参考故障E)另外介绍如下：　　　　a. 晶闸管在反向关断时，承受反向电压的瞬时毛刺电压过高，检查阻容吸收　　　　b. 负载对地绝缘降低，及对地打火，或晶闸管两端形成高压　　　　c. 脉冲触发回路故障，突然丢失触发脉冲造成晶闸管开路　　　　d. 设备运行时负载开路　　　　e. 设备运行时负载短路　　　　f. 保护系统故障（保护失灵）　　　　g. 晶闸管冷却水系统故障　　　　h. 电抗器故障，造成逆变侧电流断续，因电抗器磁饱和和失去限流作用烧坏晶闸管　　　　i. 换相电感电感量太大，或绝缘降低引起电流不稳定12) 故障现象：启动设备时，当打开中频启动开关，主电路开关保护跳闸或过流保护　　　分析： 　　　　a. 功率调节旋钮在最高位置，瞬间电流冲击太大　　　　b. 电流调节器故障，尤其是电流互感器损坏或接线开路，启动无电流反馈抑制，电流冲击太大13)& 故障现象：中频变压器烧坏，更换后启动设备依旧烧坏　　　分析：　　　　此现象一般发生在升压负载设备上，主要由于泄放电感虚接开路引起，升压方式两组电容电压不一致，放电时高电压放电慢，没放完又开始充电，就会在电容器上积累直流电荷，通过泄放电感释放，泄放电开路，就会通过中频变压器释放，由于中频变压器容量小，烧坏14) 故障现象：在升压电路中泄放电感发热或烧坏　　　分析：　　　　a. 泄放电感小　　　　b. 逆变脉冲不对称　　　　c. 逆变可控硅有一只烧坏的情况下运行，此时中频输出电压波形崎变，引起泄放电感流过的电流很大，引起发热或烧坏15) 故障现象：设备能启动，启动成功好频率比原来高很多，有时不好启动　　　分析：　　　　a. 负载线圈匝间有短路现象　　　　b. 负载电容器柱子有开路16) 故障现象：容易启动，但升压时电压容易过压，有时过压过流同时出现　　　分析：　　　　a. 逆变引前角过大，造成逆变毛刺电压过高　　　　b. 电源柜内部主回路有虚接、绝缘降低、打火现象　　　　c. 负载线圈或电容器有虚接、绝缘降低、打火现象　　　　d. 逆变晶闸管触发有问题，连线松动或门极开路17) 故障现象：设备可用启动，但电压升不高，电抗器声音大，且沉闷，电压升起时不稳定，有时过流过压保护，有时烧坏可控硅，但整流好的　　　分析：　　　　a. 电抗器电感量大，出现磁饱和，起不到滤波作用　　　　b. 电抗器绝缘不好其他常见故障& 1、开机设备不能正常起动 &&&&& 1.1故障现象：起动时直流电流大，直流电压和中频电压低，设备声音沉闷过流保护。 &&&& 分析处理：逆变桥有一桥臂的晶闸管可能短路或开路造成逆变桥三臂桥运行。用示波器分别观察逆变桥的四个桥臂上的晶闸管管压降波形，若有一桥臂上的晶闸管的管压降波形为一线，该晶闸管已穿通；若为正弦波，该晶闸管未导通，更换已穿晶闸管，并查找晶闸管未导通的原因。 &&&& 1.2 故障现象 &&&&&& 起动时直流电流大，直流电压低中频电压不能正常建立。&&&&&& 分析处理 :补偿电容短路.断开电容,查找短路电容,更换短路电容。&&&&&& 1.3 故障现象 &&&&&& 重载冷炉起动时,各电参数和声音都正常,但功率升不上去,过流保护。 &&&&&& 分析处理：&&&&&& （1） 逆变换流角太小。用示波器观看逆变晶闸管的换流角，把换流角调到合适值；&&&&&& （2） 炉体绝缘阻值低或短路，用兆欧表检测炉体阻值。排除炉体的短路点&&&&&& （3） 炉料钢铁相对感应圈阻值低，用兆欧表检测炉料相对感应圈的阻值；若阻值低重新筑炉。 &&&&& 1.4 故障现象： 零电压扫频起动电路不好起动,&&&&&& 分析处理：&&&&&&& （1） 电流负反馈量调整得不合适，检查电流互感器同名端： &&&&&&& （2） 信号线是否过长过细； &&& （3） 中频变压器和隔离变压器是否损坏，特别要注意变压器匝间短路，重新调整电流负反馈量，更换已损坏的部件。 &&&&&& 1.5 故障现象 零电压它激扫频起动电路不好起动。&&&&&& 分析处理： &&&&& （1）扫频起始频率选择不合适，重新选择起始频率； &&&&& （2）扫频电路有故障，用示波器观察扫频电路的波形和频率，排除扫频电路故障。&&&&&& 1.6 故障现象： 起动时各电参数和声音都正常，升功率时电流突然没有，电压到额定值过压过流保护。 &&&&&& 分析处理：负载开路检查负载铜排接头和水冷电缆。 &&&& 2.设备能起动但工作状态不对 &&&&&&&& 2.1 故障现象： 设备空载能起动，但直流电压达不到额定值，直流平波电抗器有冲击声并伴随抖动。&&&&&&&& 分析处理： 关掉逆变控制电源，在整流桥输出端上接上假负载，用示波器观察整流桥的输出波形，可看到整流桥输出缺相波形，缺相的原因可能是：&&&&& （1）整流触发脉冲丢失；&&&&& （2）触发脉冲的幅值不够宽度太窄，导致触发功率不够，造成晶闸管时通时不通； &&&&& （3）双脉冲触发电路的脉冲时序不对或脉冲丢失；&&&&& （4）晶闸管的控制极开路/短路/接触不良。 &&&&&& 2.2 故障现象： &&&&&&&& 设备能正常顺利起动，当功率升到某一值时过压或过流保护。&&&&&&&& 分析处理： 分两步查找故障原因： &&&&& （1）先将设备空载运行，观察电压能否升到额定值；若电压不能升到额定值并且多次在电压某一值附近过流保护，这可能是补偿电容或晶闸管的耐压不够造成的，但也不排除是电路某部分打火造成的,,&&&&&&&&& （2） 电压能升到额定值，可将设备转入重载运行，观察电流值是否能达到额定值；若电流不能升到额定值，并且多次在电流某一值附近过流保护，这可能是大电流干扰，要特别注意中频大电流的电磁场对控制部分和信号线的干扰。 &&&& 3. 设备正常运行时易出现的故障 &&&&&&& 3.1 故障现象： 设备运行正常，但在正常过流保护动作时烧毁多只KP晶闸管和快熔。 &&&& 分析处理： &&&& 过流保护时为了向电网释放平波电抗器的能量，整流桥由整流状态转到逆变状态，这时如果α＞120度;，就有可能造成有源逆变颠覆，烧毁多只晶闸管和快熔，开关跳闸，并伴随有巨大的电流短路爆炸声，对变压器产生较大的电流和电磁力冲击，严重时会损坏变压器。&&&&& 3.2 故障现象： &&&&& 设备运行正常，但在高电压区内某点附近设备工作不稳定，直流电压表晃动，设备伴随有吱吱的声音，这种情况极容易造成逆变桥颠覆烧毁晶闸管。 &&&&& 分析处理： 这种故障较难排除，多发生于设备的某部件高压打火： &&&&&& （1）连接铜排接头螺丝松动造成打火； &&&&&& （2）断路器主接头氧化导致打火； &&&&&& （3）补偿电容接线桩螺丝松动，引起打火，补偿电容内部放电阻容吸收电打火；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& （4）水冷散热器绝缘部分太脏或炭化对地打火；,&&&&&&&&&&&& （5）炉体感应线圈对炉壳/炉 底板打火，炉体感应线圈匝间距太近，匝间打火或起弧。固定炉体感应线圈的绝缘柱因高温炭化放电打火，&&&&&&&&&&&&& （6）晶闸管内部打火。 &&&&&&&&& 3.3 故障现象： 设备运行正常但不时地可听到尖锐的嘀―嘀声，同时直流电压表有轻微地摆动。&&&& 分析处理： &&&& 用示波器观察逆变桥直流两端的电压波形，一个周波失败或不定周期短暂失败，并联谐振逆变电路短暂失败可自恢复周期性短暂，失败一般是逆变控制部分受到整流脉冲的干扰，非周期性短暂失败一般是由中频变压器匝间绝缘不良产生。&&&&&&&&& 3.4 故障现象： 设备正常运行一段时间后出现异常声音，电表读数晃动设备工作不稳定。&&&& 分析处理： &&&& 设备工作一段时间后出现异常声工作不稳定，主要是设备的电气元器件的热特性不好，可把设备的电气部分分为弱电和强电两部分，分别检测。先检测控制部分，可预防损坏主电路功率器件，在不合主电源开关的情况下，只接通控制部分的电源，待控制部分工作一段时间后，用示波器检测控制板的触发脉冲，看触发脉冲是否正常。&&&& 在确认控制部分没有问题的前提下，把设备开起来，待不正常现象出现后，用示波器观察每只晶闸管的管压降波形，找出热特性不好的晶闸管；若晶闸管的管压降波形都正常，这时就要注意其它电气部件是否有问题，要特别注意断路器、电容器、电抗器、铜排接点和主变压器，&&&&&&&& 3.5 故障现象： 设备工作正常但功率上不去。&&&& 分析处理：设备工作正常只能说明设备各部件完好，功率上不去，说明设备各参数调整不合适。影响设备功率上不去的主要原因有： &&&&&& （1）整流部分没调好，整流管未完全导通，直流电压没达到额定值影响功率输出；&&&&&&&&&&&&&& （2）中频电压值调得过高/过低影响功率输出；&&&&&& （3）截流截压值调节得不当使得功率输出低；&&&&&&&&&&&&& （4）炉体与电源不配套严重影响功率输出；&&&&&& （5）补偿电容器配置得过多或过少都得不到电效率和热效率最佳的功率输出，即得不到最佳的经济功率输出；&&&&&& （6）输出回路的分布电感和谐振回路的附加电感过大，也影响最大功率输出。& 　& 3.6 故障现象： 设备运行正常但在某功率段升降功率时，设备出现异常声音抖动，电气仪表指示摆动。&&&&&&&& 分析处理：这种故障一般发生在功率给定电位器上，功率给定电位器某段不平滑跳动，造成设备工作不稳定严重时造成逆变颠覆烧毁晶闸管。 &&&&&& 3.7 故障现象： 设备运行正常但旁路电抗器发热烧毁。&&&&&&& 分析处理：造成旁路电抗器发热烧毁的主要原因有，&&&&&&& (1）旁路电抗器自身质量不好；&&&& （2）逆变电路存在不对称运行，造成逆变电路不对称运行的主要原因来源于信号回路。 &&&&&& 3.8 故障现象： 设备运行正常经常，击穿补偿电容。&&&&&& 分析处理 故障原因：&&&&& （1）中频电压和工作频率过高，&&&&& （2）电容配置不够；&&&&& （3）在电容升压电路中，串联电容与并联电容的容量相差太大，造成电压不均击穿电容；&&&&& （3） 却不好击穿电容。 &&&&&& 3.9 故障现象： 设备运行正常但频繁过流。 &&&&&& 分析处理： &&&&&& 设备运行时各电参数波形声音都正常，就是频繁过流。当出现这样的故障时要注意，是否是由于布线不当产生电磁干扰和线间寄生参数耦合干扰，如强电线与弱电线布在一起，工频线与中频线布在一起，信号线与强电线、中频线汇流排交织在一起等。&&&&& 4. 直流平波电抗器 &&&&&&& 故障现象： 设备工作不稳定，电参数波动，设备有异常声音，频繁出现过流保护和烧毁快速晶闸管。&&&&&& 分析处理： 在中频电源维修中，直流平波电抗器故障属较难判断和处理的故障。直流平波电抗器易出现的故障有： &&&&&& (1）用户随意调整电抗器的气隙和线圈匝数，改变了电抗器的电感量，影响了电抗器的滤波功能，使输出的直流电流出现断续现象，导致逆变桥工作不稳定，逆变失败烧毁逆变晶闸管。随意调整电抗器的气隙和线圈匝数,在逆变桥直通短路时，会降低电抗器阻挡电流上升的能力，烧毁晶闸管.随意改变电抗器的电感量还会影响设备的起动性能； &&&&& （2）电抗器线圈松动。电抗器的线圈若有松动，在设备工作时电磁力使线圈抖动,电感量突变,在轻载起动和小电流运行时易造成逆变失败；&&&&& （3）器线圈绝缘不好。对地短路或匝间短路，打火放电造成电抗器的电感量突跳和强电磁干扰，使设备工作不稳定。产生异常声音频繁，过流烧毁晶闸管，造成线圈绝缘层绝缘不好.短路的原因有：a冷却不好,温度过高导致绝缘层绝缘变差打火炭化；b.电抗器线圈松动，线圈绝缘层与线圈绝缘层之间、线圈绝缘层与铁心之间，相对运动摩擦造成绝缘层损坏；c.在处理电抗器线圈水垢时，把酸液渗透到线圈内，酸液腐蚀铜管并生成铜盐破坏绝缘层。&& 5. 晶闸管 && 5.1 故障现象： 更换晶闸管后一开机就烧毁晶闸管。&&& 分析处理： &&& 设备出故障烧毁晶闸管，在更换新晶闸管后不要马上开机，首先应对设备进行系统检查排除故障，在确认设备无故障的情况下，再开机，否则就会出现一开机就烧毁晶闸管的现象。在压装新晶闸管时一定要注意压力均衡，否则就会造成晶闸管内部芯片机械损伤，导致晶闸管的耐压值大幅下降，出现一开机就烧毁晶闸管的现象，&& 5.2 故障现象：更换新晶闸管后开机正常，但工作一段时间又烧毁晶闸管。 &&& 分析处理 ：发生此类故障的原因有：&& （1）控制部分的电气元器件热特性不好；&& （2）晶闸管与散热器安装错位；&&&& （3）散热器经多次使用或压装过小台面晶闸管，造成散热器台面中心下凹，导致散热器台面与晶闸管台面接触不良而烧毁晶闸管；&& （4） 热器水腔内水垢太厚导热不好造成元件过热烧掉； && （5）快速晶闸管因散热不好温度升高，同时晶闸管的关断时间随着温度升高而增大，最终导致元件不能关断造成逆变颠覆，烧掉晶闸管；&& （6）晶闸管工作温度过高，门极参数降低抗干扰能力下降，易产生误触发损坏晶闸管和设备；&&&&& &&& （7）查阻容吸收电路是否完好（这个特注意：逆变吸收电容应用2500V绝缘摇表就充电，然后用导线就对比放电状况，找出容量失效的出来换掉，用万用表测可能不能找出坏的来）。&&&&& &&&&&&& 以上只是中频电源系统常用的检测方法和常见故障，供大家参考。由于中频电源系统钟对家维人来在电路上看并不复杂，但实际上是比较复杂的大家不要小看了它。检测维修中频电源维修人员必须要具备相当的电路理论基础知识和丰富的实践经验，能修好它就是硬道理。其故障现象是多种多样千奇百怪的，对具体故障要做具体分析。必要时，须请专业人员现场检测维修中频电源。&&& 最后我们一定要切记在更换晶闸管后一定要仔细检测设备做好笔记，即使在故障排除后也要对设备进行系手把手教你如何修理电动车充电器_百度文库
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