DF500A型發(fā)射機電子管上電與關(guān)斷時序分析①

董旭東

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.006

摘 要：該文主要對國產(chǎn)DF500A型500 kW短波發(fā)射機上使用的TH576型電子管的上電、關(guān)斷和保護時序進行分析，并在發(fā)射機上進行相關(guān)的驗證測試。對比TH576型電子管使用要求與DF500A發(fā)射機上的實際測試結(jié)果，分析了發(fā)射機存在的末極電子管高壓關(guān)斷時序與電子管使用要求不符，在多次操作后的累積傷害會影響電子管、薄膜電容和其他相關(guān)器件使用壽命的問題，增加發(fā)射機停播率及運維成本的隱患。文章分析了存在的問題和危害并提出解決方案以供參考。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機 電子管 保護時序

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（c）-0006-02

國家新聞出版廣電總局2023臺機房安裝的一部DF500A型500 kW短波發(fā)射機是我國第一款自主國產(chǎn)的500 kW短波發(fā)射機。為了更好地學習短波發(fā)射機原理和進行發(fā)射機維護工作，筆者對發(fā)射機的核心部件電子管各極的上電和關(guān)斷時序進行了理論分析，并對發(fā)射機實際運行中電子管上電和關(guān)斷時序進行測試，并從中發(fā)現(xiàn)了一些問題。該文旨在對上述問題進行分析討論并提出解決方案以供參考。

1 DF500A型發(fā)射機和TH576電子管

DF500A機型短波發(fā)射機設(shè)計發(fā)射功率500 kW，此型號發(fā)射機驅(qū)動級和末級兩級放大器分別采用型號為CTK12-1的三極電子管和型號為TH576的超蒸發(fā)冷卻金屬陶瓷四極管。末級放大器TH576型四極管采用陰極接地線路，激勵信號加在柵極和陰極之間，電子管工作在丙類弱過壓狀態(tài)。發(fā)射機滿功率工作時，電子管燈絲電壓約17 V電流約880 A，柵極電壓約-800 V電流約2.4 A，簾柵極電壓約1.2 kV電流約5 A，陽極電壓約14 kV電流約40 A。

2 電子管上電和關(guān)斷時序要求

2.1 上電時序

按照TH576型四極管的特性，由于燈絲工作電流大，為防止加電瞬間大電流造成燈絲損壞一般要求緩慢分檔升起燈絲電壓。

DF500A型發(fā)射機的設(shè)計上，TH576電子管柵極、陽極和簾柵極皆采用獨立電源。柵極電壓由固定偏壓和自生偏壓兩部分組成，柵極電源主要作用是在保證有激勵信號前給柵極提供一個固定偏壓。對大功率四極管而言，要求在陽極、簾柵極上電時需先接通陽極電壓再接通簾柵極電壓。一方面是因為屏壓上電前電子管內(nèi)陰極發(fā)射電子主要流向簾柵極，容易造成簾柵極電流過大。另一方面是為了減小負阻效應(yīng)影響。負阻效應(yīng)指陽極電壓低于簾柵極電壓時，高速運動的電子撞擊陽極時產(chǎn)生的二次電子放射，部分電子流向簾柵極，陽極電流減小而簾柵極電流增大的現(xiàn)象。上述兩個原因造成的簾柵極電流過大會導致簾柵耗過大，可能造成電子管簾柵極損壞，影響電子管使用壽命。

綜上，按照TH576型四極管的使用要求，電子管各極電壓的上電順序應(yīng)為：燈絲電壓→柵極電壓→陽極電壓→簾柵極電壓。

2.2 關(guān)斷時序

同樣，為了保護電子管簾柵極，發(fā)射機在工作中應(yīng)該嚴格按照先關(guān)斷簾柵極電壓后關(guān)斷陽極電壓的順序進行高壓關(guān)斷操作。實際上要求電子管各極電壓的關(guān)斷順序應(yīng)與上電順序相反：簾柵極電壓→陽極電壓→柵極電壓→燈絲電壓。

2.3 上電、關(guān)斷和保護時序測試

DF500A型發(fā)射機的燈絲電壓由燈絲控制器控制逐步緩慢升降，在此不贅述。在燈絲電壓加至全燈絲狀態(tài)時后，柵極存在約 -400 V的固定偏壓，在發(fā)射機加激勵信號后柵極有約-400 V的自生偏壓，即柵極正常工作在約-800 V的狀態(tài)。

DF500A型發(fā)射機電子管的燈絲、柵極上電及關(guān)斷時序無疑符合理論要求，筆者重點對陽極和簾柵極的上電及關(guān)斷時序進行測試。

陽極和簾柵極電壓上電時序：用數(shù)字示波器同時捕捉陽極和簾柵極電壓采樣信號，觀察發(fā)射機實際加高壓過程的執(zhí)行時序如圖1。

圖1為DF500A型發(fā)射機末極電子管陽極電壓、簾柵極電壓的上電時序，陽極電壓先于簾柵極電壓上電約75 ms，符合TH576型電子管上電要求。

2.4 陽極和簾柵極高壓關(guān)斷、保護時序

DF500A型發(fā)射機在過流、反射功率過大等故障發(fā)生的情況下為了保護電子管，會執(zhí)行關(guān)斷電子管陽極和簾柵極電壓的保護動作。測試中通過降低反射功率保護門限模擬反射功率過大故障，同樣用數(shù)字示波器同時捕捉陽極和簾柵極電壓采樣信號，從而觀察發(fā)射機保護動作的執(zhí)行時序。

圖2為實測在發(fā)生故障時發(fā)射機斷電子管陽極電壓、簾柵極電壓的時序，從圖中可看出實際上陽極電壓比簾柵極電壓早關(guān)斷 25μs左右。另外對DF500A電子管正常高壓關(guān)斷時序進行測試，發(fā)現(xiàn)與保護時序測試結(jié)果一致。

從陽極電壓關(guān)斷到簾柵極電壓關(guān)斷的時間，陽極電壓降至0V時簾柵極電壓仍保持在高電位，由于簾柵極電壓高于陽極電壓，電子管內(nèi)高能電子流瞬間流向簾柵極，造成簾柵極電流迅速增大。瞬間增大的簾柵極電流對簾柵極形成沖擊，可能損壞簾柵極。另外，由于陽極電壓的關(guān)斷，電子管失去了陽極通路，電子管內(nèi)剩余能量只能從簾柵極通路釋放，導致在關(guān)斷瞬間在簾柵極形成幾倍于原簾柵電壓的高電壓，不僅容易造成簾柵極損壞還有可能造成簾柵極回路中的薄膜電容損壞。

3 結(jié)語

要解決末極電子管高壓關(guān)斷時序與電子管對發(fā)射機影響的問題，一方面可通過修改發(fā)射機控制系統(tǒng)，保證在電子管關(guān)斷簾柵極電壓和陽極電壓時執(zhí)行正確時序解決；另一方面可在簾柵極供電回路增加泄放通路減少高電壓大電流對簾柵極的影響。通過對原理的學習并對實際情況進行測試，通過理論與實踐的相互印證，不僅可以加深對設(shè)備工作原理的理解也可以幫助發(fā)現(xiàn)一些影響運維工作的隱患，進一步提高了工作的質(zhì)量。上述內(nèi)容就是筆者對此次測試結(jié)果的總結(jié)和分析，希望給大家提供一些參考。

參考文獻

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