一种电源故障判断方法、设备、电子设备及存储介质

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及电源故障检测技术领域，尤其涉及一种电源故障判断方法、设备、电子设备及存储介质。

背景技术

随着集成电路技术的发展，以DC-DC转换器为主体的开关电源以转换率高、重量轻、体积小等优势逐步取代了传统的线性电源。DC-DC电源模块发展符合轻小型、智能化、长寿命等发展趋势，是电源系统的关键部分，其可靠性将直接决定电源系统的稳定性，甚至会影响设备任务的成败，造成灾难性后果。

从而，需要一种能够快速判断DC-DC电源的故障判断方案。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种电源故障判断方法、设备、电子设备及存储介质，以此对DC-DC电源进行快速的判断。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种电源故障判断方法，包括：

接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源；

对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表；

分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。

在一些实施方式中，当进行所述输入端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为纹波电压图；

所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述纹波电压图的波纹电压为0时，确定所述故障原因为电感断路；

当所述纹波电压图的波纹电压不为0时，判断所述纹波电压图的纹波幅度是否大于幅度阈值；若是，则确定所述故障原因为电感短路。

在一些实施方式中，当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为阻尼震动图；

所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

确定所述阻尼震动图的震动次数；

当所述震动次数小于震动阈值时，确定所述故障原因为光耦损坏。

在一些实施方式中，当进行所述输入端直流测试时，所述测试数据图表为直流电压输出图；

所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述直流电压输出图的直流输出电压为0时，确定所述故障原因为场效应管断路或短路；

当所述直流电压输出图的直流输出电压不为0时，判断所述直流电压输出图的输出电压是否小于电压阈值；若是，则确定所述故障原因为场效应管已退化。

在一些实施方式中，当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为脉冲电压输出图；

所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述脉冲电压输出图出现阻尼振动曲线时，根据所述阻尼振动曲线的形状确定所述故障原因为续流二极管短路或稳压二极管短路；

当所述脉冲电压输出图出现尖峰时，判断所述脉冲电压输出图的输出电压是否为0；若是，则确定所述故障原因为续流二极管开路；若否，则确定所述故障原因为稳压二极管开路。

在一些实施方式中，所述根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述特征数据正常时，通过蒙特卡洛仿真分析得到仿真电路数据；

对所述仿真电路数据进行小波包分解，得到输出电感向量及输出电容向量；

将所述输出电感向量及所述输出电容向量输入测试神经网络，并根据输出结果确定所述故障原因。

在一些实施方式中，所述故障原因包括：输出电感增大、输出电感减小、输出电容增大和/或输出电容减小。

基于同一构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电源故障判断设备，包括：

启动模块，接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源；

测试模块，对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表；

输出模块，分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。

基于同一构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的方法。

基于同一构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机实现如上任一项所述的方法。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种电源故障判断方法、设备、电子设备及存储介质，包括：接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源；对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表；分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。本说明书一个或多个实施例通过分别对仿真电路进行脉冲电压和/或直流电压测试，根据获取到的数据图表进行特征分析从而确定待测电源的故障原因。以此针对器件功能特点设计诊断信号，准确确定出电源的故障部件及部件的故障原因，以此可以针对性的进行修复，提高了故障诊断效率，达到良好的故障诊断效果。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例提出的一种电源故障判断方法的流程示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例提出的Buck电路输入端电压脉冲测试电路示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例提出的Buck电路输出端电流脉冲测试电路示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例提出的输入电压脉冲下输出波形电压数据示意图；

图5为本说明书一个或多个实施例提出的输入电压脉冲下输出波形振荡数据示意图；

图6为本说明书一个或多个实施例提出的Boost电路电压脉冲测试电路示意图；

图7为本说明书一个或多个实施例提出的电压脉冲为正输出波形示意图；

图8为本说明书一个或多个实施例提出的电压脉冲为负输出波形示意图；

图9为本说明书一个或多个实施例提出的脉冲宽度100us～400us测试信号输出波形示意图；

图10为本说明书一个或多个实施例提出的Boost电路输出端电流脉冲测试电路示意图；

图11为本说明书一个或多个实施例提出的脉冲幅值固定，脉宽变化的输出波形示意图；

图12为本说明书一个或多个实施例提出的输入端电压脉冲测试输出波形示意图；

图13为本说明书一个或多个实施例提出的续流二极管短路波形示意图；

图14为本说明书一个或多个实施例提出的稳压二极管短路波形示意图；

图15为本说明书一个或多个实施例提出的稳压二极管断路波形示意图；

图16为本说明书一个或多个实施例提出的MOS管导通电阻Rd增大后输出电压波形示意图；

图17为本说明书一个或多个实施例提出的CTR退化仿真数据折线示意图；

图18为本说明书一个或多个实施例提出的CTR数据折线示意图；

图19为本说明书一个或多个实施例提出的电流脉冲作用下续流二极管故障状态示意图；

图20为本说明书一个或多个实施例提出的电流脉冲作用下稳压二极管故障状态示意图；

图21为本说明书一个或多个实施例提出的5层小波包分解结果示意图；

图22为本说明书一个或多个实施例提出的一种电源故障判断设备的结构示意图；

图23为本说明书一个或多个实施例提出的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本说明书进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件、物件或者方法步骤涵盖出现在该词后面列举的元件、物件或者方法步骤及其等同，而不排除其他元件、物件或者方法步骤。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，其采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。DC-DC变换器(DC-DC converter)是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。在针对DC-DC电源模块进行故障诊断方法研究中，例如在轨道交通设备中DC-DC电源模块所受影响主要来源是温度应力与振动应力，这些环境影响对内部DC-DC电源模块正常工作带来威胁，导致其性能随着工作时间逐步退化。比如在振动应力的作用下，导致基板受力不均，MOS管、二极管等表贴器件会产生破裂，导致故障。另外，电应力可能造成器件瞬间击穿等失效情况，这些故障对设备的正常状态影响非常大。

结合上述实际情况，本说明书一个或多个实施例提出了一种电源故障判断方案，通过分别对仿真电路进行脉冲电压和/或直流电压测试，根据获取到的数据图表进行特征分析从而确定待测电源的故障原因。以此针对器件功能特点设计诊断信号，准确确定出电源的故障部件及部件的故障原因，以此可以针对性的进行修复，提高了故障诊断效率，达到良好的故障诊断效果。

参考图1所示，为本说明书一个实施例的一种电源故障判断方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

步骤101，接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源。

本步骤旨在，接通测试电路，准备开始进行待测电源的故障测试。其中仿真电路可以是buck电路、boost电路等等可以模仿DC-DC电源或类DC-DC电源的工作环境的电路。在仿真电路上连接有待测电源，待测电源即为DC-DC电源或类DC-DC电源等。

步骤102，对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表。

本步骤旨在，对仿真电路进行测试以获得测试数据图表，以此判断待测电源中的具体哪个部件发生了什么样的损坏或退化。其中，测试分为输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试。之后得到各自对应的数据图表，例如输出电压图表、纹波电压图表、阻尼震动图表等等。其中，当进行所述输入端脉冲电压测试时，所述测试数据图表可以为纹波电压图；当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表可以为阻尼震动图和/或脉冲电压输出图；当进行所述输入端直流测试时，所述测试数据图表可以为直流电压输出图等等。

在具体应用场景中，(1)输入端脉冲电压测试信号，测试条件包括测试输入信号的具体特征以及施加方式。为了得到合适的测试输入信号，采用简单的Buck电路进行仿真确定，电路图如图2所示。电路参数设置描述为：正常工作时，启动后在4ms时输出电压达到平稳。参数设置如图2所示，输入电源采用电压信号源，初始电压100V，在6ms位置以0.5ns上升到120V，维持5ms随后以50ns下降到100V。电路的占空比为0.5。对于占空比恒定的无反馈DC-DC电路，在输入改变后，输出需要一段调节时间，整个系统是一个二阶系统，输入改变后，输出会出现阻尼振动特性波形。说明输入测试信号需要在保持DC-DC电源模块正常工作状态下，叠加的一个脉冲信号，查看输出波形在脉冲加入状态下的调节过程。(2)输出端脉冲电流测试信号，设计脉冲电流发生电路在电压输出端施加一个电流脉冲，引起输出电压产生阻尼振动特性波形，电路图如图3所示。电路参数设置描述如下：在正常输出状态下，4ms时输出电压达到平稳。参数设置如图3所示，测试信号利用电流脉冲源，在电路启动后6ms给1us上升到4A的电流，维持6ms随后以1us下降到0A。在输出端施加一个电流脉冲，这会导致输出电压产生变化，在电感L和电容C的作用下产生阻尼振动，最后稳定在原来的输出电压值。设计脉冲电流输出电路，对DC-DC电路可以进行测试信号注入。(3)输入直流测试信号，MOS管主要参数为：VDSS(击穿电压)：此电压要选择合适，一般是加入的电压值的峰值的两倍；VGS(th)(开启电压)；Rd(on)(漏源电阻)：这个值要尽可能的小，因为一旦阻值偏大，就会使得功耗变大；ID(导通电流)。MOS管的故障状态一般包括短路、开路与漏源电阻增大。通过直流状态信号检测可以得到MOS管的工作状态。综上，测试信号为输入端脉冲电压信号和输出端脉冲电流信号，同时为了测试MOS管工作状态，利用输出可调直流电压信号进行测试。

步骤103，分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。

本步骤旨在，根据数据图表中的具体特征数据，判断出待测电源的具体故障部件及部件的故障原因等，最终输出故障的判断结果，从而可以准确的确定出故障原因，以此可以针对性的进行修复，提高了故障诊断效率。其中，特征数据可以是纹波电压图的波纹电压、阻尼震动图的阻尼震动次数、直流电压输出图的直流输出电压、脉冲电压输出图的阻尼振动曲线和/或尖峰特征等等。从而可以根据这些特定的特征数据分析出电源具体的故障原因。

从而，在一些应用场景中，当进行所述输入端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为纹波电压图；所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：当所述纹波电压图的波纹电压为0时，确定所述故障原因为电感断路；当所述纹波电压图的波纹电压不为0时，判断所述纹波电压图的纹波幅度是否大于幅度阈值；若是，则确定所述故障原因为电感短路。当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为阻尼震动图；所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：确定所述阻尼震动图的震动次数；当所述震动次数小于震动阈值时，确定所述故障原因为光耦损坏。当进行所述输入端直流测试时，所述测试数据图表为直流电压输出图；所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：当所述直流电压输出图的直流输出电压为0时，确定所述故障原因为场效应管断路或短路；当所述直流电压输出图的直流输出电压不为0时，判断所述直流电压输出图的输出电压是否小于电压阈值；若是，则确定所述故障原因为场效应管已退化。当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为脉冲电压输出图；所述分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：当所述脉冲电压输出图出现阻尼振动曲线时，根据所述阻尼振动曲线的形状确定所述故障原因为续流二极管短路或稳压二极管短路；当所述脉冲电压输出图出现尖峰时，判断所述脉冲电压输出图的输出电压是否为0；若是，则确定所述故障原因为续流二极管开路；若否，则确定所述故障原因为稳压二极管开路。

之后，在一些应用场景中，由于电源的损坏可能还是输出电感或输出电容的问题导致，从而同样需要对电源中的输出电感或输出电容是否能正常使用进行判断。从而，所述根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：当所述特征数据正常时，通过蒙特卡洛仿真分析得到仿真电路数据；对所述仿真电路数据进行小波包分解，得到输出电感向量及输出电容向量；将所述输出电感向量及所述输出电容向量输入测试神经网络，并根据输出结果确定所述故障原因。所述故障原因包括：输出电感增大、输出电感减小、输出电容增大和/或输出电容减小。

最后，对前述确定出来的故障原因进行输出。可以用以存储、展示、使用或再加工故障原因。根据不同的应用场景和实施需要，具体的对于故障原因的输出方式可以灵活选择。

例如，对于本实施例的方法在单一设备上执行的应用场景，可以将故障原因直接在当前设备的显示部件(显示器、投影仪等)上以显示的方式输出，使得当前设备的操作者能够从显示部件上直接看到故障原因的内容。

又如，对于本实施例的方法在多个设备组成的系统上执行的应用场景，可以将故障原因通过任意的数据通信方式(有线连接、NFC、蓝牙、wifi、蜂窝移动网络等)发送至系统内的其他作为接收方的预设设备上，以使得接收到故障原因的预设设备可以对其进行后续处理。可选的，该预设设备可以是预设的服务器，服务器一般设置在云端，作为数据的处理和存储中心，其能够对故障原因进行存储和分发；其中，分发的接收方是终端设备，该些终端设备的持有者或操作者可以是测试操控人员、使用该电源的相关人员、维修电源的相关单位、个人等等。

再如，对于本实施例的方法在多个设备组成的系统上执行的应用场景时，可以将故障原因通过任意的数据通信方式直接发送至预设的终端设备，终端设备可以是前述段落列举中的一种或多种。

在具体应用场景中，首先对测试信号参数进行分析。

(1)输入端脉冲电压测试信号

(a)降压型DC-DC电路

利用步骤103具体实施例中的的Buck电路对测试信号具体参数进行分析。输入电压从50V～150V，每隔10V取一个值，在DC-DC电路输出平稳后的6ms时加入电压脉冲信号。输入电压情况与输出波形具体数据如表1：

表1输入电压脉冲下输出波形信息

其中：dV＝|V2-V3|，dt＝|t

最大幅值改变量dV(V)如图4，振荡数如图5。当输入信号电压从100V变为120V，上升时间改变。时间从10ns到100ns间隔10ns，与时间从100ns到2us，间隔100ns，两个仿真结果可以看出，当脉冲上升时间相差不大时，对整体波形状态及输出波形基本没有影响。

(b)升压型DC-DC电路

选择简单的boost电路进行分析。电路的占空比D＝50％，所以输出电压为输入电压的2倍。下图6是仿真电路图，通过设置电压脉冲在5ms时变化，幅值为30V到40V每隔2V，上升时间与下降时间为50ns，脉冲宽度为50us。电路图如图6所示。

输入脉冲电压从60V～70V，每隔2V变化，波形如图7；当测试脉冲电压为负时，波形如图8。在电压脉冲的作用下，输出波形基本只有一个小脉冲，只有幅度影响。

对比分析两种常见的DC-DC电路，测试电压脉冲信号在DC-DC电路工作稳定时进行叠加输入。根据不同电源模块的输入与输出区别，可以利用可调脉冲源进行注入信号，选择合适的输出电压脉冲幅值与脉冲宽度进行分析。一般DC-DC电源模块的工作电压从几V到几十V，选择能产生5V脉冲源即可满足要求。脉冲上升时间us级可以满足要求，通过调节占空比可实现脉冲宽度us级可调。输出波形方面，对于降压电路，输出产生振荡波形，可观测特征为振荡次数和振荡幅度以及振荡时间；对于升压电路，输出产生突变波形，为单一方向，可观测特征为幅值和调节时间。

(2)输出端电流测试信号

(a)降压型DC-DC电路

利用PSpice电流信号源为电路施加信号激励，输入电压为100V，占空比D＝50％，电流脉冲为脉冲宽度50us，幅度1A～5A，每隔1A变化，电路图如图3。数据如表2：

表2 Buck电路输出端电流脉冲测试数据

根据输出波形，可知5V电流可以满足测试要求，并且电流越大，振荡幅度越大，振荡次数相同。当脉冲电流幅值一定时，可以得到脉冲宽度变化时波形结果。通过波形判断，500us以上波形都在第一个上升波形处发生弯折，这对于实际电路可能会发生干扰，对输出结果检测产生影响。下面是100us～400us的波形，为了输出信号明显，幅度又不至于太大，选择图9中300us的波形比较合适。

(b)升压型DC-DC电路

利用PSpice电流信号源为电路施加信号激励，输入电压为40V，占空比D＝50％，电流脉冲为脉冲宽度50us，幅度1A～5A，每隔1A变化，输出波形如图10。从上到下，输入电流幅度变化逐渐增大，得到表3输出波形数据：

表3 Boost电路输出端电流脉冲测试数据

分析得出1A～2A即可满足要求，电压幅值变化太大，对显示输入与输出波形对比分析不方便，同时可能对器件造成损伤。

设置脉冲幅值1A固定，脉冲宽度为扫描参数，从100us～500us每隔100us进行仿真，得到如图11结果。波形整体差距不大，对调节时间影响结果区别不大，所以脉冲宽度可以取值500us以内。

(3)输入直流测试信号

对于MOS管直流信号测试条件，只需要施加DC-DC电源模块正常工作电压，检测关于MOS管流过的电流或者两端电压即可得到所需特征参数。

综上针对三种测试信号的分析，确定电压脉冲信号脉冲宽度100us，幅值低于正常输出电压即可满足测试需求。电流脉冲信号脉冲宽度500us，为减少电路影响，幅值选择-1A(一般选择-500mA)以内即可满足测试需求。在后续测试中，脉冲幅值可根据具体测试模块输出情况进行调节。测试信号选择负脉冲，主要是避免对电源模块外围电路或者内部其他器件产生过压过流等影响。另外一半电源模块在接通后从0V到输出正常电压之间都需经过振动调整过程，在此过程中，振动幅值远高于测试信号引起的振动。所以，测试信号对外围电路与电源模块自身不会造成任何影响，适合与模块线下与在线测试。

之后，就可以进行故障诊断。

DC-DC电源内部的输出电感、输出电容、MOS管、整流续流二极管和光耦这几个主要部件功能都是相似的，在不同器件中所起的作用一致，可以利用一个电路来分析得到通用的相关数据关系。

根据有限元分析结果，关键器件确定为：MOS管M2、输出电感L3、输出电容C1、二极管D4与D5和光电耦合器U2。

(1)输入端脉冲电压测试

设置仿真电路参数为向下脉冲8V，脉冲宽度500us。可得到如图12输出结果。设置扫描参数为输出电感的L值，正常值为10mH，幅值为0.27V，振荡个数N为1。在正常值基础上分为四个模式，针对该电路设定正常输出为不低于正常输出电压0.01V为正常范围，上面仿真电路输出值为5.87V。经过仿真，得到结果为：当L降为1mH时，输出纹波已经超出0.1V，输出电压无法稳定。

当电感断路，则输出为0；短路，则纹波更大。从上面的数据可以看出，输出电感对电路的影响主要体现在输出纹波大小，可以从检测输出纹波情况来考察输出电感的健康状态。

光耦的CTR(电流传输比)，电路图中光耦CTR默认为1。随着时间的变化，CTR会逐渐减小，设置CTR从0.10到1.00变化，得到如表4所示结果。随着CTR变小，输出电压减小，振荡次数减小，当CTR＝0.2时，电压减小0.9V左右。

表4电压脉冲条件下CTR变化对输出波形的影响

对于输出端续流二极管短路输出波形如图13。如果续流二极管断路，则没有输出。图14显示稳压二极管短路时输出波形，断路时结果如图15。

对比后发现稳压管短路后续波形一直在0V波动，而续流管短路则比较平稳。

通过以上分析，得到结论：输入端电压脉冲可以测试输出端电容值变化；测试纹波电压可以对输出端电感值进行检测；同时输出电压波形纹波电压反应MOS管状态。

(2)输出端脉冲电流测试

设置仿真电路参数为向下电流脉冲500mA，初始电流为0，脉冲宽度100us。设置扫描参数为输出电感的L值，正常值为10mH，幅值为1.904V，振荡个数N为2。在正常值基础上分为四个模式，针对该电路设定正常输出为不低于正常输出电压0.1V为正常范围，上面仿真电路输出值为5.877V。输出端电流脉冲情况下，输出电感对输出振荡信号个数无影响。如果输出电感断路则输出为0，在脉冲输出时产生上上的尖峰达到3.081V。

对于光电耦合器，将CTR设置为从默认值逐渐减小时，输出处的阻尼振动的数量会越来越小。续流二极管和齐纳二极管故障都会导致输出电压为0V，并在脉冲电流输入端产生振荡或尖峰。

根据研究，输出端的电流脉冲可以准确反映光电耦合器CTR的值，并且还可以测试二极管的状态。阻尼振动主要反映反馈电路和输出滤波电路的性能，所以输出端电流脉冲也可用于电感和电容的测试。

(3)输入端直流测试

直流电源可以直接检测DC-DC电源模块输出是否符合标准。MOS管的导通电阻增加，会造成输出电压降低。MOS管断路则输出为0，导通电阻增大会导致输出电压减小，如图16。

结合测试结果，可以看出：输出电感，输出电容都可以利用输出端施加脉冲电流信号进行测试，记录阻尼振动波形；光电耦合器通过在输出端施加脉冲电流信号，发现CTR值对阻尼振动次数N影响明显；MOS管状态测试，可以利用直流电压测试方法记录输出电压值；续流二极管和稳压二极管故障状态只有短路和断路两种，直接利用输出端施加脉冲电流信号，检测输出波形进行对比。

最后，基于波形分析的故障诊断

通过前面定量分析确定在测试中使用的测试信号和检测的输出数据，现进行定量分析。主要测试信号为输出端电流脉冲信号与直流电压信号。对于简单的DC-DC变换电路可以采用曲线拟合方法来研究退化器件参数与输出波形的关系。由于电路内部相对结构简单，通路之间的数学关系比较明确，可以直接拟合出相关性高的曲线和数学模型。

(1)光耦

一般规定半导体光电耦合器的CTR不得低于额定值的20％。该仿真电路的光耦CTR额定值为1.5，当光耦的CTR从0.2变化到3.0，输出结果如表5：

表5电流脉冲作用下CTR退化情况分析

采用上节的仿真电路进行分析，当CTR为0时，输出电压降为4.44V，N为1。数据折线图如图17。根据图中曲线，可知随着CTR的减小，振荡次数减小，这与前面瞬态分析结果结果总趋势相一致。当振荡次数为3以下时，表明该电路的光耦CTR已经低于0.8，小于额定值的20％，电路已经处于失效状态。

(2)MOS管

设置MOS管有三种故障模式，Rd(on)增大、击穿开路以及短路。所用IRF150型NMOS管模型中给定的Rd为1.031mΩ，Rd将会慢慢增大，导致最终电路失效。设置Rd从0.001Ω～3Ω，利用直流电压测试，得出的数据折线图与经过曲线拟合的结果如图18。拟合得到的公式为

(3)二极管

续流二极管开路和短路仿真结果如图19所示。结果表明续流二极管开路或短路后输出电压为0V。当注入电流脉冲时，短路状态下会出现阻尼振动曲线，在开路状态下会产生脉冲尖峰。图20显示了具有开路和短路条件的稳压二极管的输出波形。当注入电流脉冲时，短路状态下会出现阻尼振动曲线，与短路状态下的续流二极管不同，在电路调整阶段没有输出。在开路状态下，输出显示输出略大于0V，并产生尖峰。

对于故障诊断，可以分为两种信号。其一为特定监测信号的诊断，如输入电流脉冲，得到输出阻尼振动曲线用来诊断内部光耦的工作状况；输出电压整体水平，可以诊断MOS管工作状态。而对于输出电感和输出电容以及一些其他部位的电阻电容变化引起信号的改变可以作为第二种诊断信号。前述具体实施例部分的分析主要针对第一种情况，在此主要对第二种情况进行分析。

下面采用前面所用到的DC-DC电路进行分析。设置输出电感L为10mH，输出电容C为100uF。电感容差10％，电容容差10％。采用输出端电流脉冲测试信号进行仿真。对每种状态进行20次蒙特卡洛分析，得到输出数据利用MATLAB进行小波包分解，选取正常数据中一组为例，说明如下：采用db3进行5层分解，得到如图21所示的分解结果。由此对每种状态进行分析得到100组数据，每组数据包含Ea、Ed1～5共6个数。每组状态取其中15组为训练数据，共75组；剩余5组为验证数据，共25组。采用神经网络进行训练，训练好的故障诊断模型，对测试数据进行识别，可得到结果如表6所示。

表6故障识别模型识别结果

从而可以看出输出结果与原始状态一致，故障诊断准确率非常高。

结合上述实际情况，本说明书一个或多个实施例提出的一种电源故障判断方法，包括：接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源；对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表；分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。本说明书一个或多个实施例通过分别对仿真电路进行脉冲电压和/或直流电压测试，根据获取到的数据图表进行特征分析从而确定待测电源的故障原因。以此针对器件功能特点设计诊断信号，准确确定出电源的故障部件及部件的故障原因，以此可以针对性的进行修复，提高了故障诊断效率，达到良好的故障诊断效果。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电源故障判断设备，如图22所示，包括：

启动模块2210，接通仿真电路，所述仿真电路上设置有待测电源；

测试模块2220，对所述仿真电路进行输入端脉冲电压测试、输出端脉冲电压测试和/或输入端直流测试，获取测试数据图表；

输出模块2220，分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，输出所述故障原因。

为了描述的方便，描述以上设备时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

作为一个可选的实施例，当进行所述输入端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为纹波电压图；

所述输出模块2230分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述纹波电压图的波纹电压为0时，确定所述故障原因为电感断路；

当所述纹波电压图的波纹电压不为0时，判断所述纹波电压图的纹波幅度是否大于幅度阈值；若是，则确定所述故障原因为电感短路。

作为一个可选的实施例，当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为阻尼震动图；

所述输出模块2230分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

确定所述阻尼震动图的震动次数；

当所述震动次数小于震动阈值时，确定所述故障原因为光耦损坏。

作为一个可选的实施例，当进行所述输入端直流测试时，所述测试数据图表为直流电压输出图；

所述输出模块2230分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述直流电压输出图的直流输出电压为0时，确定所述故障原因为场效应管断路或短路；

当所述直流电压输出图的直流输出电压不为0时，判断所述直流电压输出图的输出电压是否小于电压阈值；若是，则确定所述故障原因为场效应管已退化。

作为一个可选的实施例，当进行所述输出端脉冲电压测试时，所述测试数据图表为脉冲电压输出图；

所述输出模块2230分析所述测试数据图表的特征数据，根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述脉冲电压输出图出现阻尼振动曲线时，根据所述阻尼振动曲线的形状确定所述故障原因为续流二极管短路或稳压二极管短路；

当所述脉冲电压输出图出现尖峰时，判断所述脉冲电压输出图的输出电压是否为0；若是，则确定所述故障原因为续流二极管开路；若否，则确定所述故障原因为稳压二极管开路。

作为一个可选的实施例，所述输出模块2230根据所述特征数据确定所述待测电源的故障原因，包括：

当所述特征数据正常时，通过蒙特卡洛仿真分析得到仿真电路数据；

对所述仿真电路数据进行小波包分解，得到输出电感向量及输出电容向量；

将所述输出电感向量及所述输出电容向量输入测试神经网络，并根据输出结果确定所述故障原因。

作为一个可选的实施例，所述故障原因包括：输出电感增大、输出电感减小、输出电容增大和/或输出电容减小。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备。该电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的一种电源故障判断方法。

图23示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器2310、存储器2320、输入/输出接口2330、通信接口2340和总线2350。其中处理器2310、存储器2320、输入/输出接口2330和通信接口2340通过总线2350实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器2310可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器2320可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器2320可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器2320中，并由处理器2310来调用执行。

输入/输出接口2330用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口2340用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线2350包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器2310、存储器2320、输入/输出接口2330和通信接口2340)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器2310、存储器2320、输入/输出接口2330、通信接口2340以及总线2350，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机实现如上任意一实施例所述的一种电源故障判断方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出设备，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图设备的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。