(BI4LBK) HP 8662A 电源故障维修
警告
在电源部分上进行维修，将导致你暴露于危险的市电电压当中。该电源有许多部分与电网直接连接，误触可能导致严重的人身伤害或死亡。其它不当操作还可能导致设备严重损坏。请评估个人能力以及小心操作，本文任何描述仅做参考性质而非操作上的指导或规范，有关安全标准请参照仪器的维修手册。维修电源时建议有其它人在场监护。
8662A电源的三块插入式板卡，必须牢固的插入到位才能通电，否则可能导致电源失控和严重的硬件损坏。
当仪器与交流电源连接时，即便前面板电源开关位于“STABDBY”状态，电源只是停止震荡而没有切断高压，电源内仍有致命电压，电压值和分布的位置与正常工作时相同。
I 维修
先前我发过一系列有关一台故障的8662A的拆解与维修的博，从那时候开始，这台8662A断断续续的使用了一年多的时间没有故障，直到某一天电源部分似乎突然就出了问题。
如同以下视频所示，开机时屏幕只是闪烁一下，风扇也只稍微旋转一下即停，所以很明显电源保护了，对于HP仪器而言是毫不意外的事情，第一印象当然是可能有钽电容短路之类的问题。在搁置了几个月之后，最近我开始尝试检修电源部分。
首先，安全第一，因此需要先了解一下这个电源的结构以及危险区域。该电源是开关电源结构的，主输出产生+5.2V电压并使用此电压做反馈，同时三个非稳压输出送到线性稳压器产生+20V -10V -40V电压。电源大约是由五个部分组成，在电源的插槽位置中有三块插入式的板卡，分别是主电源功率级、功率级控制板、线性稳压器板。此外还有电源的背板以及一个隐藏在壳体中的待机电源变压器。
这几个部分的大致功能如下：
- 待机电源变压器：为主电源的控制电路产生需要的电源，以及给OCXO供电。
- 电源背板：主电源的整流和滤波，交流母线CROWBAR保护电路，以及+5.2V电源的滤波和输出接口等。在这块板上有致命电压。
- 主电源功率级：包含了主电源的功率级开关晶体管，开关晶体管驱动变压器，电源变压器，输出整流之类的电路。在这块板上有致命电压。
- 功率级控制板：该板是主电源的控制部分，也就是电压反馈调节的环路和PWM发生器，同时待机电源的整流稳压也在这块板上。这块板没有危险电压。
- 线性稳压器板：主电源输出的三个非稳压电压经线性稳压器调节后输出，此外还有这这三个线性稳压器的输入过压保护电路。这块板上的电压超过安全电压。
那么问题是什么呢？拆开顶盖，可以看到在电源的黑色盖板上开有几个指示灯的孔，电源正常时应该点亮三个绿灯，现在开机之后三个绿灯一闪即灭，并且亮起一个写着“LINEAR REGULATOR SHUTDOWN“的红色警告灯。
通过查阅手册了解到，该指示灯代表三个线性稳压器的输入电压过高触发了过压保护并且导致电源停机，如果这三个指示灯亮起来，有可能是电源失控，或者负载不平衡（这个电源带载太轻也会导致保护，比如拔掉了大部分板卡的时候）。因为一直怀疑钽电容短路，所以先用示波器抓了开机瞬间的各路输出电压，波形如下：
这是+5.2V输出，看起来没有明显的问题。
这是-40V电源的输入和输出波形，其它两个线性电源提供的电压情况相似。CH1（黄色）为输入，CH2（青色）为输出，可以看到输入电压有明显的震荡，当震荡幅度达到-57.6V时触发了过压保护，电源立即停振。同时还可以看到输出上升的比较缓慢，看起来就像电源因为没有足够的负载而导致过压停机一样（事实上并不是这样，这浪费了我很多时间）。由于不熟悉开关电源的故障分析，在这上面走了不少弯路，通过波形来看基本上都有达到额定输出的条件，因此负载短路也就基本被排除了，此外手册里有提到测量检流电阻上的电压值，这个也跟着测了一下，各个输出负载都正常，没有过重的。
由于缺乏经验，在这里就开始兜圈子了。大部分时间都在测量有关输出级和控制环路部分的信号，由于隔离示波器被朋友借走，也就只用万用表量了电源高压部分的+/-160V母线电压正常，没有看母线的波形。
在这期间做了一些测试，发现拔掉线性稳压器板之后，电源可以正常工作，利用另外三台直流电源替代了线性稳压器板，整机甚至正常工作，因此完全排除了负载问题。另外在解除了电源的保护电路之后（强烈不推荐这么干），试图加大负载的时候电源有低频啸叫声。
因为一直没有思路，就从博主那里借来了另外一台8662A里面的三块电源板进行对比，借来的板子插进去以后故障一模一样，现在开始怀疑电源背板上的电路是否正常，背板是没有替换测试的板子。在背板上有三个大的电解电容，其中两个用于功率级的+/-160V滤波，另外较小的一个用于+5.2V输出滤波。
测量电容之后，马上就发现了大问题：
令人十分震惊，其中一颗这样的高可靠性电容居然完全失去了容量。
目前接触过许多使用这类电容的仪器，只见过一次这种电容短路的，从未见过失容的，因此有必要调查一下这个电容里面发生了什么事。
打开电容外壳就发现有一个电极的连接线断裂了，也就不难解释为什么没有容量了。
断裂看起来不是应力，而是腐蚀，上面充满了腐蚀物和晶体状的东西。
单独测量电容芯子表明状态还不错，虽然ESR相较另一颗增大近一倍左右，不过对于这种高压电容而言仍然在正常水平上。
把电容的端子部分水洗了一下，这样看得更清楚些，其中一个端子的连接线下面似乎有胶状物体，怀疑是生产过程中临时固定用的。随着时间变化这些胶水可能变质从而产生腐蚀性的析出物，最终导致这个端子的铝带被完全腐蚀断裂。
顺便还测了另一颗+5.2V的滤波电容，看上去性能还不错。
现在问题找到了，但要找一个替换的电容却不是容易的事情。这种电压/容量的螺母安装式的电容已经濒临淘汰了，虽然还有在生产的，尽管参数并不优秀但价格昂贵，这样的一个东西大约要40-50美元的单价。所以我开始考虑一个替换它的方案，由于现在的电容都是焊接式引脚的，直接把电容焊上去显然不是什么漂亮的工作，最好是制作一个转接板，转成螺母就可以了。
这就是解决方案：我买了两颗KEMET ALC10C681EH400，选择这个型号是因为它有长达15000小时的标称寿命，而原来的电容标称寿命是2000小时。但替代品的耐压不是250V而是400V，因此标称的ESR要稍大些。经过实际测量，一颗为78.6mR，一颗为88.3mR。
同时也制作了一个转接板，把电容上多余的两个引脚剪掉，灌胶绝缘。M4的焊接螺母与电容本体在同一侧，因此拧螺丝的时候该螺母是从背面被拉紧在PCB上的，不会因为焊锡的应力变化导致电容脱落。而在安装面上则垫了两颗不锈钢的套管。
这一面是不锈钢套管，点了一点胶水粘在PCB上。
下面是安装好以后的样子：
电容更换之后，8662A再次恢复了工作。
现在，我们再回到一开始测量的波形图。那些震荡的周期大约是10ms，分明就是50Hz整流之后的纹波频率！而在一开始被误判为开关电源的软启动电路限流导致的打嗝现象。其实问题描述起来足够简单：开关电源带载能力下降。但没有足够的经验来识别问题。
II 花絮
电源维修期间，某次断电后再通电，电源毫无反应，经过测量无PWM输出，随后查到了PWM发生器电路中的U1A CD4049损坏了，这是6非门集成电路，其它5个门都正常，只有这个没有输出了。十分奇怪，因为在故障前后没有任何板卡被拔下来或者触摸过，随后测了CD4049的电源电压也正常，只能当作运气问题了。CD4049更换后电路功能恢复。
另外，在8662A的底部，电源背板也是有一个黑色的铝盖板盖住的。但在这个盖板下面几毫米的地方就是两颗高压电容的螺丝，以及交流电源线的许多焊点，这令人十分不安。有条件的话最好是在这块盖板内侧贴一层薄的玻纤板起到绝缘作用，以防万一压到盖板导致事故。
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============目录============
HP 8662A Part I 维修
HP 8662A PART II VCO拆解
HP 8662A PART III 衰减器拆解与维修
HP 8662A PART III 整机拆解
HP 8662A 电源故障维修