DAM10kW中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊故障原因總結(jié)

任立君　王秋松　李艷華

摘 要：DAM10kW中波廣播發(fā)射機(jī)是我國目前采用比較廣泛的發(fā)射機(jī)，該類發(fā)射機(jī)性能穩(wěn)定，故障率較低，指標(biāo)較高。從使用情況來看，功率放大器模塊是常見的易損件，維護(hù)量較大。本文結(jié)合實(shí)際維護(hù)情況對(duì)功放模塊損壞的原因和檢測方法進(jìn)行了分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：故障現(xiàn)象；檢測方法；故障現(xiàn)象類型分析

中圖分類號(hào)：TN830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

功率放大器模塊是DAM中波發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障最多的易損件，導(dǎo)致其發(fā)生故障的原因很多，通過歸類大致可以分成三種情況。一是同一個(gè)功率放大器模塊插在任意插槽位置都會(huì)反復(fù)出現(xiàn)故障；二是在同一插槽位置插入的任意功放模塊經(jīng)常損壞；三是連續(xù)在隨機(jī)位置上出現(xiàn)功放模塊損壞。本文關(guān)于這三類故障現(xiàn)象的原因分析基本涵蓋了功放模塊損壞的全部可能原因，并結(jié)合實(shí)際維修情況對(duì)模塊故障的檢測方法進(jìn)行了總結(jié)。

一、故障現(xiàn)象類型分析

1 一塊功放模塊經(jīng)常出現(xiàn)故障，不管處于哪個(gè)插槽位置。這種情況是功放模塊本身存在問題，和插槽位置無關(guān)。一種原因是此功放模塊的場效應(yīng)管IRF350和散熱器之間的絕緣墊存在問題，由于絕緣墊上有散碎的焊錫或散熱器上的毛刺損傷絕緣墊使其絕緣度降低，而我們?cè)诰S修功放模塊時(shí)只更換損壞的場效應(yīng)管，沒有注意到絕緣墊，導(dǎo)致維修后故障還會(huì)重復(fù)出現(xiàn)；另一種原因是該功放模塊的開關(guān)控制電路有問題，如三極管 V5或V6短路將導(dǎo)致場效應(yīng)管始終導(dǎo)通，使場效應(yīng)管過熱燒毀；第三，若該功放模塊的射頻驅(qū)動(dòng)電路存在問題會(huì)使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平和相位不正確，從而損壞使模塊，雙向二極管VD1～VD4有擊穿，驅(qū)動(dòng)變壓器T1和T2存在故障，都會(huì)導(dǎo)致射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作不正常；此外功放模塊存在虛焊也是導(dǎo)致場效應(yīng)管損壞的常見原因，特別是驅(qū)動(dòng)變壓器T1和T2的負(fù)載電路。

2 在同一個(gè)插槽位置上功放模塊經(jīng)常損壞。很顯然這種情況是位置原因，和插入的功放模塊無關(guān)。一種原因是與該位置有關(guān)的RF分配器、射頻電纜及插座存在問題，導(dǎo)致射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)不正確，正常情況下射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電平約23VP-P，各模塊之間的驅(qū)動(dòng)相差在5°以內(nèi)；另一種原因是功放模塊的射頻輸出環(huán)形變壓器存在故障，效率線圈抽頭錯(cuò)誤或模塊插座接觸不良導(dǎo)致場效應(yīng)管IRF350的漏極輸出相位不正確，正常情況下每個(gè)模塊的場效應(yīng)管漏極開關(guān)波形相位也在5°以內(nèi)，漏極相位不正確的功放模塊通常工作溫度偏高，環(huán)形變壓器磁環(huán)存在變色、破裂或打火，固定效率線圈的玻璃膠有融化現(xiàn)象； 此外，該位置來自調(diào)制編碼電路的開關(guān)控制信號(hào)不正常也會(huì)導(dǎo)致功放模塊反復(fù)損壞，驅(qū)動(dòng)編碼電路的所有模塊驅(qū)動(dòng)電平是接近的，若某路驅(qū)動(dòng)電平異常就會(huì)導(dǎo)致插入該位置的功放模塊的開關(guān)控制信號(hào)異常，從而損壞模塊。最后，模塊插座接觸不良導(dǎo)致打火、拉弧使模塊損壞也是原因之一，經(jīng)驗(yàn)表明經(jīng)常插拔模塊的位置會(huì)導(dǎo)致接觸彈片松動(dòng)變形造成接觸電阻變大。

3 隨機(jī)位置接連出現(xiàn)功放模塊損壞。一種原因是發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)失諧，會(huì)導(dǎo)致功放模塊輸出效率降低，導(dǎo)致模塊發(fā)熱，長期工作將導(dǎo)致模塊接連損壞；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換脈沖設(shè)置不合適是造成功放模塊隨機(jī)損壞的另一個(gè)原因，模數(shù)轉(zhuǎn)換板相位補(bǔ)償開關(guān)設(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致載頻采樣信號(hào)的相位不正常，使調(diào)制編碼電路輸出的功放開關(guān)控制信號(hào)不能恰當(dāng)?shù)拈_關(guān)功放模塊，增加了模塊的開關(guān)損耗，縮短了場效應(yīng)管的使用壽命；第三個(gè)原因是調(diào)制B-電源設(shè)置不合適使功放模塊隨機(jī)損壞，調(diào)制B-電源的作用是補(bǔ)償功放模塊的開關(guān)時(shí)間，正常情況下在載波功率10kW、100%調(diào)制時(shí)，B-電源的范圍是-2V～-6V，其中負(fù)峰調(diào)制為-2V，正峰調(diào)制為-6V； 第四種導(dǎo)致功放模塊隨機(jī)損壞的原因可能是駐波保護(hù)電路調(diào)整不合適，輸出監(jiān)測板上的駐波保護(hù)電路調(diào)整不當(dāng)將使發(fā)射機(jī)遭到駐波沖擊時(shí)得不到保護(hù)，產(chǎn)生功放模塊隨機(jī)損壞；第五個(gè)導(dǎo)致功放模塊隨機(jī)損壞的原因是過負(fù)荷保護(hù)電路設(shè)置不正確或不工作，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)過荷時(shí)得不到有效的保護(hù)；此外發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)工作不正常也將導(dǎo)致功放模塊的隨機(jī)損壞，檢查風(fēng)道和風(fēng)機(jī)風(fēng)接點(diǎn)的工作狀態(tài)，保證功放模塊的有效散熱。

二、故障檢測方法

1 找出指示工作正常，但實(shí)際有故障的功放模塊。有時(shí)功放模塊顯示工作正常，但發(fā)射機(jī)失真指標(biāo)不好，實(shí)際上存在著有故障的功放模塊，這種情況下可以采用雙蹤示波器來找出故障模塊的位置。發(fā)射機(jī)開低功率2kW，同時(shí)輸入100Hz的音頻信號(hào)，調(diào)制度100%時(shí)，使用示波器測試來自輸出監(jiān)測電路的射頻輸出采樣信號(hào)，可以看到正弦波信號(hào)上會(huì)存在小缺口或鋸齒，這就說明存在著開關(guān)故障的功放模塊?？梢允褂檬静ㄆ鞯牧硪煌ǖ纴泶_定故障模塊的位置，測試調(diào)制編碼電路每個(gè)大臺(tái)階的驅(qū)動(dòng)開/關(guān)電平，直到顯示出某個(gè)臺(tái)階的TTL低電平為故障波形，驅(qū)動(dòng)電平為TTL負(fù)電平，故障波形的負(fù)電平的絕對(duì)值是較小的。由于10kW發(fā)射機(jī)使用42塊功放模塊，為了快速找出故障模塊的位置，可以利用非對(duì)稱音頻波形的辦法來快速確定。故障波形一般靠近調(diào)制的正峰值，而10kW、100%調(diào)制度工作時(shí)并不是所有功放模塊都開啟，因此采用非對(duì)稱音頻波形，使發(fā)射機(jī)在不產(chǎn)生過調(diào)制和負(fù)峰削波的前提下（正峰125%，負(fù)峰50%），可以清楚地看到在非對(duì)稱音頻波形上的故障大致位置（通常故障在波形頂部顯示為缺口），此時(shí)再利用雙蹤示波器的另外一路測試調(diào)制編碼驅(qū)動(dòng)電平，找出對(duì)應(yīng)的故障位置。此時(shí)如果更換故障位置的功放模塊，故障仍然存在，則故障出在調(diào)制編碼電路。

2 利用替代的方法快速查找來自調(diào)制編碼電路的故障。當(dāng)我們已經(jīng)判斷出功放模塊的故障位置，可以利用替換故障位置輸入的開關(guān)控制信號(hào)來確定故障。例如我們判斷8號(hào)模塊位置存在故障，可以將鄰近7號(hào)位置的開關(guān)控制信號(hào)與8號(hào)位置的開關(guān)控制信號(hào)對(duì)調(diào)，此時(shí)故障現(xiàn)象將轉(zhuǎn)移到7號(hào)位置。這樣我們就可以判斷出8號(hào)位置在調(diào)制編碼電路上的驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制信號(hào)存在問題，進(jìn)一步處理驅(qū)動(dòng)編碼電路故障。

3 功放模塊射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平的測試方法。假如我們懷疑故障模塊的射頻驅(qū)動(dòng)電平不正常，可以使用示波器測量該模塊的射頻驅(qū)動(dòng)電平。在測試射頻驅(qū)動(dòng)電平前，首先要確保安全，關(guān)閉發(fā)射機(jī)，然后掛接地鉤對(duì)將發(fā)射機(jī)高壓電源放電，然后拔掉熔斷器組件板的所有保險(xiǎn)管。給發(fā)射機(jī)加電，此時(shí)只有功放電壓，沒有功放電流。將示波器打在直流耦合上，用示波器探頭測量被測模塊的測試點(diǎn)（場效應(yīng)管的控制柵），此時(shí)的波形幅度應(yīng)該在21～24VP-P，低于20 VP-P電平的幅度就認(rèn)為不正常。這種情況通常由射頻驅(qū)動(dòng)電纜導(dǎo)致。

4 功放模塊射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位的測試方法。每個(gè)功放模塊射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差在5°以內(nèi)，我們懷疑模塊的相位不正確導(dǎo)致模塊損壞時(shí)，可以對(duì)射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位進(jìn)行測量。測試時(shí)首先要采取和測試射頻驅(qū)動(dòng)電平一樣的安全措施。把示波器打在直流耦合檔，一格5V，光標(biāo)調(diào)整在屏幕中心。把示波器置于外同步，用射頻電纜連接振蕩器作為外同步信號(hào)源。調(diào)整示波器使一個(gè)周期的射頻信號(hào)占9格位置，每格40°，波形位于屏幕十字中心，把這一波形作為測量故障功放模塊射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參考相位波形。參考相位波形確立后，不要?jiǎng)邮静ㄆ鞯脑O(shè)置，把示波器探頭放到疑似故障模塊的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)測試位置，如果故障功放模塊的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位波形處于參考波形左邊或右邊且超出一大格則說明此模塊的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位比參考相位滯后或超前4°。如果測試的相位超過了參考相位5°，采用替換法用一塊新的功放模塊來確定是模塊自身原因還是位置原因（通常是模塊自身）。若判斷是模塊自身原因則仔細(xì)檢查模塊的射頻驅(qū)動(dòng)變壓器T1、T2和開關(guān)控制電路，通常驅(qū)動(dòng)變壓器T1、T2或其他元器件的虛焊是導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位故障的主要原因。

5 功放模塊漏極相位的測量方法。測試時(shí)將發(fā)射機(jī)功率開在5kW。將示波器設(shè)置在交流耦合，使用示波器探頭測試功放模塊場效應(yīng)管漏極測試點(diǎn)， 調(diào)整示波器使掃描軌跡在屏幕中心，幅度設(shè)為每格50V。把示波器設(shè)為外同步，并連接到振蕩器。調(diào)整示波器使一個(gè)波形周期占據(jù)9格，每格40°，波形的0位置在屏幕十字中心線上，將此波形作為參考相位。用示波器探頭測量故障模塊的漏極測試點(diǎn)， 看其和參考相位是否超過了5°。用替換法確定是位置原因還是模塊自身原因（通常為位置），若判斷是位置原因則仔細(xì)檢查輸出合成環(huán)形變壓器和效率線圈。

結(jié)語

上述關(guān)于功放模塊故障原因和故障檢測方法的分析是建立在長期從事發(fā)射機(jī)維護(hù)工作中總結(jié)的，

希望可以給電臺(tái)維護(hù)人員提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]付鵬. 探討DAM 10kW中波廣播發(fā)射機(jī)故障及處理[J].電子世界，2014 （12）：222-222.