大功率廣播發(fā)射機高末電子管保護電路探析

龍建紅

摘 要 大功率廣播發(fā)射機高末電子管屏極保護電路工作是否正常，將直接影響到發(fā)射機穩(wěn)定運行和電子管壽命。本文分析了DF100A型短波發(fā)射機末級保護電路原理，針對如何正確設(shè)置末級電子管保護值提出自己的建議和方法。

關(guān)鍵詞 發(fā)射機 電子管 屏極 保護

中圖分類號：TN93 文獻標(biāo)識碼：A

High Power Radio Transmitter Tube at the

End of the Protection Circuit Analysis

LONG Jianhong

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television LiuSiYiTai， Quanzhou， Fujian 362123）

Abstract The high power radio transmitter at the end of the tube plate protection circuit is normal， will directly affect the transmitter and stable operation and valve life. Level at the end of this paper analyzes the type DF100A short-wave transmitters' protection circuit principle， on how to correctly set the level at the end of the tube protection value， put forward his own suggestions and methods.

Key words transmitter； tube； anode； protection

0 引言

大功率廣播發(fā)射機的射頻功率放大器，是將發(fā)射機里的射頻小功率信號經(jīng)過頻率合成，寬頻帶放大，高末前后兩級功率放大實現(xiàn)射頻功率放大。射頻功率放大器是發(fā)射機中極其重要的組成部分。末級電子管是發(fā)射機最后一級功放，所處的位置相當(dāng)重要。由于發(fā)射機高末級電子管是比較昂貴的元器件，從發(fā)射機整機成本來看末級電子管所占的比例是較高，若是大功率進口電子管所占的整機成本比例是很高的，功率越大，所占成本比例越高。從高質(zhì)量、不間斷的安全播音角度講發(fā)射機末級電子管電路設(shè)置合適的保護電路是非常必要的。本文詳細(xì)介紹了DF100A短波發(fā)射機高末級電子管保護電路，對該電路如何有效地避免電子管出現(xiàn)的浪涌、過熱、過溫、過壓、過流、過載所造成的電子管故障和損壞進行了分析研討。

1 引起電子管故障的原因

由于電子管在大功率發(fā)射機整機中所占比例很高，所以在維護工作中，要對電子管實現(xiàn)有效的保護，就必須了解容易引發(fā)和損壞電子管故障，盡量避免和杜絕損壞和引起電子管故障的各類事故發(fā)生，而引起此類事故的主要原因應(yīng)從以下幾方面引以為戒。

1.1 運管環(huán)節(jié)

電子管在長途運輸過程中由于受到外界因素的影響如：劇烈震動造成電子管變形或瓷裂，下雨受潮，電子管橫向放置、靜電等這些都會對電子管造成損壞。解決此類問題可在運輸途中加固包裝箱、做防潮處理、包裝箱外貼示明顯的放置和搬運標(biāo)示、采取防靜電隔離措施等。

1.2 運行維護

電子管在使用過程中，必須按照電子管規(guī)定的相關(guān)參數(shù)進行合理的使用，如各級電壓、電流，絲壓、絲流，負(fù)載，冷卻等等，一旦上述指標(biāo)參數(shù)超過電子管額定值將直接影響電子管壽命和播音安全如：（1）過壓，電子管工作電壓過高會引起電子管的電極擊穿或處于不正常的工作狀態(tài)造成故障。（2）過流，電子管的工作電流，超出其正常工作電流值，將會引起過流故障。（3）過激，電子管工作時激勵過大使輸入的功率電平超出電子管的安全范圍引起的故障，導(dǎo)致電子管損壞。（4）負(fù)載不匹配，發(fā)射機工作時，負(fù)載開路、負(fù)載短路或者不匹配都將使電子管輸出端呈現(xiàn)比較高的駐波分布，使射頻能量不能有效地傳下去，大部分能量轉(zhuǎn)化成熱，造成熱積累，一方面降低了攻放效率，另一方面造成電子管燒毀。（5）溫高冷卻不良，電子管工作中由于冷卻散熱不良或者環(huán)境溫度過高所引起的電子管故障。

綜述電子管在運行維護中應(yīng)該注意的相關(guān)事項，發(fā)射機末級設(shè)置合理的保護電路實在必須。

2 DF100A型廣播發(fā)射機末級保護電路分析

2.1 過壓保護

在高末級電子管的屏級、柵極、簾柵極均安裝有放電球的過壓放電保護裝置，當(dāng)電壓過高時放點球就會放電進行進行保護。具體的參考距離為屏級放電球13mm、柵極和簾柵極0.6mm，放電后通過引起調(diào)制器或簾柵極過流電路保護，柵極激勵反饋電路保護。

2.2 過流保護

主要的保護電路為調(diào)制器保護、高末陰流保護和簾柵極保護。

（1）調(diào)制器過流信號保護是由接地故障傳感器拾取的，接地故障傳感器上的鎳絲電阻阻值很小，在0.032～0.038歐姆之間，一般DS1導(dǎo)通發(fā)光把故障信號傳給9單元時，鎳絲電阻R0 上的電壓是1.7V左右，假如鎳絲電阻的阻值為0.035歐姆，則流過鎳絲電阻的電流（屏流）是：I=1.7€？.035=48.5A，即當(dāng)屏流增大至48.5A左右時，接地故障傳感器才會把故障信號送給9單元，如圖1所示是調(diào)制器過流工作原理圖，其中U4、U5是光電管，有光輸入時輸出是低電平，無光輸入時輸出是高電平，U1A、U1B是單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)有低電平觸發(fā)信號時，輸出一個時長 =1.1CR的高電平脈沖，沒有低電平觸發(fā)信號時，則保持穩(wěn)態(tài)的低電平輸出。正常時，DS1不發(fā)光，U4輸出是高電平，U1A的11腳是高電平，不被觸發(fā)，U1A的10腳輸出低電平，則Q2不導(dǎo)通，9A11TB3-7呈現(xiàn)高阻，相當(dāng)于懸空，1K37不動作，調(diào)制器過荷指示燈為綠色，表示正常，同理，U1B的6腳輸出低電平，9A5P1-A12是低電平，連鎖3燈亮，調(diào)制器正常工作。工作中，如果其中一個接地故障傳感器檢測到有過流信號，則DS1燈發(fā)光，光電管U4或U5輸出一個低電平信號，U1A的11腳、U1B的5腳均是低電平，則U1A的10腳輸出一個高電平，使 Q2瞬間導(dǎo)通，9A11TB3-7相當(dāng)于接地，1K37動作用于給出調(diào)制器過荷故障紅燈指示，U1B輸出的瞬間高電平使連鎖3燈瞬間熄滅一下，使U2A的9腳輸出低電平，瞬間封鎖調(diào)制器。調(diào)制器過流也是最常見的故障現(xiàn)象，一般是由高周的瞬間打火或電子管閃絡(luò)引起的。調(diào)制器過流能起到保護電子管的作用（瞬間封鎖調(diào)制器），且給出了指示，速度快。調(diào)制器過荷后應(yīng)尋找打火點，常見的故障點有：十四千伏高壓電纜喇叭口吱火擊穿，射頻阻流圈3L14、3L15吱火，波段卡環(huán)吱火，屏極壓盤吱火或固定其螺絲吱火，高末調(diào)諧調(diào)載電容對地吱火等等。endprint

（2）高末簾柵極過流保護。當(dāng)簾柵極有過流信號時，如圖2簾柵回路圖，1K40動作，其一組常開接點（5，9）使1K22B動作，掉高壓；為了避免電子管的簾柵極因為簾柵耗過大而燒壞簾柵極，設(shè)置了簾柵極過流值為3A，能夠有效保護電子管。

（3）激勵保護。當(dāng)激勵信號過大時，引起柵耗增加，超過一定的數(shù)值就會燒壞電子管的柵極，DF100A短波發(fā)射機采用了激勵負(fù)反饋的模式進行穩(wěn)定激勵并起到保護的作用。圖3為DF100發(fā)射機1A9射頻增益控制圖。激勵信號的控制信號來自高前級陰流取樣（1PSTB2-6）和高末級柵流取樣（1PS5TB1-10），圖3中的CR1是PIN二極管，工作特性是通過的電流越大，阻抗越小，通過的電流越小，阻抗越大。當(dāng)采樣電流越大，PIN二極管的阻抗越小，激勵信號大部分就會通過PIN二極管形成通地，使給下一級寬放的信號就非常小，這樣就形成了激勵負(fù)反饋的作用，也就是激勵保護作用。

圖2 高末電子管簾柵極電路圖

（4）負(fù)載不匹配引起的故障保護。由于負(fù)載不匹配引起電子管工作狀態(tài)發(fā)生變化，發(fā)射機工作時這種情況發(fā)生的次數(shù)較多，如果沒有保護電路，就會引起電子管損壞，DF100A短波發(fā)射機對這種情況設(shè)定了高末陰流保護電路和反射功率切斷保護電路如圖4所示。

高末陰流過荷一次就掉高壓，一般的過荷整定值是15A，高末過荷繼電器1K38型號是HH52P最小動作電壓是3.2V，最小保持電壓只有1.2V，過荷取樣電阻阻值也比較小，只有0.25歐姆，通常使用為0.2歐姆左右。如圖4高末陰流過荷當(dāng)回路電流增大至15A時，R27上的電壓達(dá)到1K38的動作電壓，1K38動作的結(jié)果，使1K22B的線包帶電動作高壓掉，對電子管形成保護。

圖4 高末陰流保護和反射功率切斷保護電路

反射功率切斷保護電路由兩個器件控制：反射功率表，高速駐波比保護1A17，反射功率表是機械保護，動作時間是毫秒級，1A17是電子保護動作時間是微秒級。反射功率表保護是利用表頭自帶的紅線指針設(shè)定功能，啟用表頭自帶的繼電器進行保護，一般把紅表針設(shè)置在12KW，原因是駐波比為：

（1）

而發(fā)射機允許的最大駐波比是2：1，即 = 2，由（1）式得：

已知機器的入射功率=100KW，算得反射功率 = = €？100 = 11.1kW，所以反射功率表一般設(shè)置為（11～12）KW，因為峰值功率 = 11.1 = 15.7 KW，因此高速駐波比保護控制板1A17上駐波比保護值一般應(yīng)設(shè)置為（16～18）KW，實際設(shè)置在21KW。高速駐波比保護原理圖如圖5所示，當(dāng)反射功率正常時，11、12接點接通，+24V電送到9A4板上的光電偶合器U4，正常時1A17的Q2導(dǎo)通，16腳呈現(xiàn)低電平，所以U4里的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，U4里受光就飽和導(dǎo)通的NPN型光電三極管導(dǎo)通，9A5板上+15V電使連鎖1燈發(fā)光，U2A的1腳是低電平，當(dāng)2、8腳都是低電平時，或非門U2A的9腳輸出高電平，調(diào)制器可以正常工作。1A17和6A3是或邏輯關(guān)系，只要有一個檢測到有過荷則反射功率都會切斷，現(xiàn)以6A3為例簡要說明，當(dāng)指示反射功率大小的黑表針指示的反射功率達(dá)到紅表針設(shè)定值時，11、12接點斷開，15、16接點閉合，如圖5當(dāng)11、12接點斷開則1PS2+24V電送不到9A5板，光電偶合器U4的發(fā)光二極管不導(dǎo)通不發(fā)光，三極管也不導(dǎo)通，則連鎖1燈不亮，U2A的1腳呈現(xiàn)高電平，U2A的9腳輸出低電平，產(chǎn)生非工作指令，瞬間封鎖調(diào)制器；再則圖5中15、16接點的閉合，使1K44線包得電，1K44動作，給出指示紅燈亮。

圖5 高速駐波比保護原理圖

（下轉(zhuǎn)第46頁）（上接第44頁）

（5）溫度過高引起的電子管故障。為了防止電子管溫度過高引起故障，電子管本身以及外部都采取了強有力的冷卻措施，電子管屏級應(yīng)用了特超蒸冷的冷卻結(jié)構(gòu)，電子管其他各級采用了強制風(fēng)冷的措施，在電子管的冷卻水路中設(shè)置溫度采樣，并通過溫度采樣值進行電路保護，即溫度超過限定值強制發(fā)射機拉掉高壓，保護電子管安全。

3 結(jié)語

電子管的保護電路有各種形式，根據(jù)發(fā)射機機型的不同，保護電路的設(shè)計也不同。本文通過對DF100A型短波發(fā)射機高末級電子管保護電路實踐分析，體會到保護電路工作是否正常，直接影響到維護人員對發(fā)射機故障的正確判斷，影響到電子管損壞和故障擴大化。正確分析保護電路的工作原理、正確設(shè)置保護值將有助于設(shè)備的安全運行。

參考文獻

[1] 張學(xué)田.廣播電視技術(shù)手冊第六分冊.發(fā)射技術(shù).國防工業(yè)出版社，2000.6.

[2] DF-100A100KW短波發(fā)射機原理圖.北京廣播電影電視設(shè)備制造廠.endprint

（2）高末簾柵極過流保護。當(dāng)簾柵極有過流信號時，如圖2簾柵回路圖，1K40動作，其一組常開接點（5，9）使1K22B動作，掉高壓；為了避免電子管的簾柵極因為簾柵耗過大而燒壞簾柵極，設(shè)置了簾柵極過流值為3A，能夠有效保護電子管。

（3）激勵保護。當(dāng)激勵信號過大時，引起柵耗增加，超過一定的數(shù)值就會燒壞電子管的柵極，DF100A短波發(fā)射機采用了激勵負(fù)反饋的模式進行穩(wěn)定激勵并起到保護的作用。圖3為DF100發(fā)射機1A9射頻增益控制圖。激勵信號的控制信號來自高前級陰流取樣（1PSTB2-6）和高末級柵流取樣（1PS5TB1-10），圖3中的CR1是PIN二極管，工作特性是通過的電流越大，阻抗越小，通過的電流越小，阻抗越大。當(dāng)采樣電流越大，PIN二極管的阻抗越小，激勵信號大部分就會通過PIN二極管形成通地，使給下一級寬放的信號就非常小，這樣就形成了激勵負(fù)反饋的作用，也就是激勵保護作用。

圖2 高末電子管簾柵極電路圖

（4）負(fù)載不匹配引起的故障保護。由于負(fù)載不匹配引起電子管工作狀態(tài)發(fā)生變化，發(fā)射機工作時這種情況發(fā)生的次數(shù)較多，如果沒有保護電路，就會引起電子管損壞，DF100A短波發(fā)射機對這種情況設(shè)定了高末陰流保護電路和反射功率切斷保護電路如圖4所示。

高末陰流過荷一次就掉高壓，一般的過荷整定值是15A，高末過荷繼電器1K38型號是HH52P最小動作電壓是3.2V，最小保持電壓只有1.2V，過荷取樣電阻阻值也比較小，只有0.25歐姆，通常使用為0.2歐姆左右。如圖4高末陰流過荷當(dāng)回路電流增大至15A時，R27上的電壓達(dá)到1K38的動作電壓，1K38動作的結(jié)果，使1K22B的線包帶電動作高壓掉，對電子管形成保護。

圖4 高末陰流保護和反射功率切斷保護電路

反射功率切斷保護電路由兩個器件控制：反射功率表，高速駐波比保護1A17，反射功率表是機械保護，動作時間是毫秒級，1A17是電子保護動作時間是微秒級。反射功率表保護是利用表頭自帶的紅線指針設(shè)定功能，啟用表頭自帶的繼電器進行保護，一般把紅表針設(shè)置在12KW，原因是駐波比為：

（1）

而發(fā)射機允許的最大駐波比是2：1，即 = 2，由（1）式得：

已知機器的入射功率=100KW，算得反射功率 = = €？100 = 11.1kW，所以反射功率表一般設(shè)置為（11～12）KW，因為峰值功率 = 11.1 = 15.7 KW，因此高速駐波比保護控制板1A17上駐波比保護值一般應(yīng)設(shè)置為（16～18）KW，實際設(shè)置在21KW。高速駐波比保護原理圖如圖5所示，當(dāng)反射功率正常時，11、12接點接通，+24V電送到9A4板上的光電偶合器U4，正常時1A17的Q2導(dǎo)通，16腳呈現(xiàn)低電平，所以U4里的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，U4里受光就飽和導(dǎo)通的NPN型光電三極管導(dǎo)通，9A5板上+15V電使連鎖1燈發(fā)光，U2A的1腳是低電平，當(dāng)2、8腳都是低電平時，或非門U2A的9腳輸出高電平，調(diào)制器可以正常工作。1A17和6A3是或邏輯關(guān)系，只要有一個檢測到有過荷則反射功率都會切斷，現(xiàn)以6A3為例簡要說明，當(dāng)指示反射功率大小的黑表針指示的反射功率達(dá)到紅表針設(shè)定值時，11、12接點斷開，15、16接點閉合，如圖5當(dāng)11、12接點斷開則1PS2+24V電送不到9A5板，光電偶合器U4的發(fā)光二極管不導(dǎo)通不發(fā)光，三極管也不導(dǎo)通，則連鎖1燈不亮，U2A的1腳呈現(xiàn)高電平，U2A的9腳輸出低電平，產(chǎn)生非工作指令，瞬間封鎖調(diào)制器；再則圖5中15、16接點的閉合，使1K44線包得電，1K44動作，給出指示紅燈亮。

圖5 高速駐波比保護原理圖

（下轉(zhuǎn)第46頁）（上接第44頁）

（5）溫度過高引起的電子管故障。為了防止電子管溫度過高引起故障，電子管本身以及外部都采取了強有力的冷卻措施，電子管屏級應(yīng)用了特超蒸冷的冷卻結(jié)構(gòu)，電子管其他各級采用了強制風(fēng)冷的措施，在電子管的冷卻水路中設(shè)置溫度采樣，并通過溫度采樣值進行電路保護，即溫度超過限定值強制發(fā)射機拉掉高壓，保護電子管安全。

3 結(jié)語

電子管的保護電路有各種形式，根據(jù)發(fā)射機機型的不同，保護電路的設(shè)計也不同。本文通過對DF100A型短波發(fā)射機高末級電子管保護電路實踐分析，體會到保護電路工作是否正常，直接影響到維護人員對發(fā)射機故障的正確判斷，影響到電子管損壞和故障擴大化。正確分析保護電路的工作原理、正確設(shè)置保護值將有助于設(shè)備的安全運行。

參考文獻

[1] 張學(xué)田.廣播電視技術(shù)手冊第六分冊.發(fā)射技術(shù).國防工業(yè)出版社，2000.6.

[2] DF-100A100KW短波發(fā)射機原理圖.北京廣播電影電視設(shè)備制造廠.endprint

（2）高末簾柵極過流保護。當(dāng)簾柵極有過流信號時，如圖2簾柵回路圖，1K40動作，其一組常開接點（5，9）使1K22B動作，掉高壓；為了避免電子管的簾柵極因為簾柵耗過大而燒壞簾柵極，設(shè)置了簾柵極過流值為3A，能夠有效保護電子管。

（3）激勵保護。當(dāng)激勵信號過大時，引起柵耗增加，超過一定的數(shù)值就會燒壞電子管的柵極，DF100A短波發(fā)射機采用了激勵負(fù)反饋的模式進行穩(wěn)定激勵并起到保護的作用。圖3為DF100發(fā)射機1A9射頻增益控制圖。激勵信號的控制信號來自高前級陰流取樣（1PSTB2-6）和高末級柵流取樣（1PS5TB1-10），圖3中的CR1是PIN二極管，工作特性是通過的電流越大，阻抗越小，通過的電流越小，阻抗越大。當(dāng)采樣電流越大，PIN二極管的阻抗越小，激勵信號大部分就會通過PIN二極管形成通地，使給下一級寬放的信號就非常小，這樣就形成了激勵負(fù)反饋的作用，也就是激勵保護作用。

圖2 高末電子管簾柵極電路圖

（4）負(fù)載不匹配引起的故障保護。由于負(fù)載不匹配引起電子管工作狀態(tài)發(fā)生變化，發(fā)射機工作時這種情況發(fā)生的次數(shù)較多，如果沒有保護電路，就會引起電子管損壞，DF100A短波發(fā)射機對這種情況設(shè)定了高末陰流保護電路和反射功率切斷保護電路如圖4所示。

高末陰流過荷一次就掉高壓，一般的過荷整定值是15A，高末過荷繼電器1K38型號是HH52P最小動作電壓是3.2V，最小保持電壓只有1.2V，過荷取樣電阻阻值也比較小，只有0.25歐姆，通常使用為0.2歐姆左右。如圖4高末陰流過荷當(dāng)回路電流增大至15A時，R27上的電壓達(dá)到1K38的動作電壓，1K38動作的結(jié)果，使1K22B的線包帶電動作高壓掉，對電子管形成保護。

圖4 高末陰流保護和反射功率切斷保護電路

反射功率切斷保護電路由兩個器件控制：反射功率表，高速駐波比保護1A17，反射功率表是機械保護，動作時間是毫秒級，1A17是電子保護動作時間是微秒級。反射功率表保護是利用表頭自帶的紅線指針設(shè)定功能，啟用表頭自帶的繼電器進行保護，一般把紅表針設(shè)置在12KW，原因是駐波比為：

（1）

而發(fā)射機允許的最大駐波比是2：1，即 = 2，由（1）式得：

已知機器的入射功率=100KW，算得反射功率 = = €？100 = 11.1kW，所以反射功率表一般設(shè)置為（11～12）KW，因為峰值功率 = 11.1 = 15.7 KW，因此高速駐波比保護控制板1A17上駐波比保護值一般應(yīng)設(shè)置為（16～18）KW，實際設(shè)置在21KW。高速駐波比保護原理圖如圖5所示，當(dāng)反射功率正常時，11、12接點接通，+24V電送到9A4板上的光電偶合器U4，正常時1A17的Q2導(dǎo)通，16腳呈現(xiàn)低電平，所以U4里的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，U4里受光就飽和導(dǎo)通的NPN型光電三極管導(dǎo)通，9A5板上+15V電使連鎖1燈發(fā)光，U2A的1腳是低電平，當(dāng)2、8腳都是低電平時，或非門U2A的9腳輸出高電平，調(diào)制器可以正常工作。1A17和6A3是或邏輯關(guān)系，只要有一個檢測到有過荷則反射功率都會切斷，現(xiàn)以6A3為例簡要說明，當(dāng)指示反射功率大小的黑表針指示的反射功率達(dá)到紅表針設(shè)定值時，11、12接點斷開，15、16接點閉合，如圖5當(dāng)11、12接點斷開則1PS2+24V電送不到9A5板，光電偶合器U4的發(fā)光二極管不導(dǎo)通不發(fā)光，三極管也不導(dǎo)通，則連鎖1燈不亮，U2A的1腳呈現(xiàn)高電平，U2A的9腳輸出低電平，產(chǎn)生非工作指令，瞬間封鎖調(diào)制器；再則圖5中15、16接點的閉合，使1K44線包得電，1K44動作，給出指示紅燈亮。

圖5 高速駐波比保護原理圖

（下轉(zhuǎn)第46頁）（上接第44頁）

（5）溫度過高引起的電子管故障。為了防止電子管溫度過高引起故障，電子管本身以及外部都采取了強有力的冷卻措施，電子管屏級應(yīng)用了特超蒸冷的冷卻結(jié)構(gòu)，電子管其他各級采用了強制風(fēng)冷的措施，在電子管的冷卻水路中設(shè)置溫度采樣，并通過溫度采樣值進行電路保護，即溫度超過限定值強制發(fā)射機拉掉高壓，保護電子管安全。

3 結(jié)語

電子管的保護電路有各種形式，根據(jù)發(fā)射機機型的不同，保護電路的設(shè)計也不同。本文通過對DF100A型短波發(fā)射機高末級電子管保護電路實踐分析，體會到保護電路工作是否正常，直接影響到維護人員對發(fā)射機故障的正確判斷，影響到電子管損壞和故障擴大化。正確分析保護電路的工作原理、正確設(shè)置保護值將有助于設(shè)備的安全運行。

參考文獻

[1] 張學(xué)田.廣播電視技術(shù)手冊第六分冊.發(fā)射技術(shù).國防工業(yè)出版社，2000.6.

[2] DF-100A100KW短波發(fā)射機原理圖.北京廣播電影電視設(shè)備制造廠.endprint