DAM中波廣播發(fā)射機(jī)大面積燒毀功率放大模塊的檢修探究

楊成林

（作者單位：山西省新聞出版廣電局忻州中波臺(tái)）

DAM中波廣播發(fā)射機(jī)大面積燒毀功率放大模塊的檢修探究

楊成林

（作者單位：山西省新聞出版廣電局忻州中波臺(tái)）

本文針對(duì)DAM中波廣播發(fā)射機(jī)大面積燒毀功率放大模塊的一例故障進(jìn)行分析。通過(guò)艱辛的查找和失敗的經(jīng)歷，為此付出了很高的維護(hù)成本。故障處理后，對(duì)電路原理圖和故障原因的仔細(xì)分析，故障隱患并未排除，大規(guī)模燒毀功放模塊的故障隨時(shí)可能再次發(fā)生。通過(guò)對(duì)保護(hù)電路的改進(jìn)，達(dá)到杜絕此種故障的發(fā)生。

功放模塊；調(diào)制編碼；B+電源

發(fā)生故障的是1臺(tái)上海明珠產(chǎn)TSD-10 DAM 10 kW中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)。

1　故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)功率下降，工作狀態(tài)顯示面板的二極管中，“功放”顯示紅色，其余顯示為綠色。開發(fā)射機(jī)前機(jī)柜門發(fā)現(xiàn)大量功放模塊故障指示二極管發(fā)亮。維修中共發(fā)現(xiàn)17個(gè)功放模塊損壞，全部為大臺(tái)階功放模塊，1～42號(hào)功放模塊排序中，前后皆有分布，但靠前居多。

2　故障分析

發(fā)射機(jī)此前運(yùn)行的10年中，一直比較穩(wěn)定，偶有因雷擊而損壞一兩只功放模塊，而當(dāng)時(shí)正值2月，并無(wú)雷擊可能，查閱有關(guān)資料，總結(jié)功放模塊的常見故障和原因。

2.1在同一位置，功放模塊多次損壞的原因

1）射頻推動(dòng)信號(hào)相位或幅度不正確。模塊之外的射頻推動(dòng)電纜、射頻分配板或合成母板上的插頭接觸不良。

2）場(chǎng)效應(yīng)管漏極相位錯(cuò)誤。其轉(zhuǎn)換波形相位差應(yīng)在5o之內(nèi)，當(dāng)模塊插接不良，功放模塊補(bǔ)償線圈或射頻輸出環(huán)形變壓器異常時(shí)，因模塊溫度過(guò)高而損壞。

3）模塊輸出變壓器故障。如變壓器磁環(huán)破裂或打火。

4）控制信號(hào)錯(cuò)誤。調(diào)制編碼板對(duì)所有大臺(tái)階功放模塊的“開”電平或“關(guān)”電平應(yīng)是一致的，如不一致可能造成模塊損壞。

5）模塊插座接觸不良。當(dāng)模塊由于經(jīng)常插拔或打火等原因引起與插座接觸不良時(shí)，可造成功放模塊損壞。

2.2在不同位置同一功放模塊重復(fù)損壞可能原因

1）場(chǎng)效應(yīng)管與散熱器之間的絕緣層損壞。通常為先前維修過(guò)的功放模塊，由于焊錫碎屑等雜物損壞絕緣層。

2）開關(guān)電路異常。當(dāng)V5或V6損壞，特別是橋式功放模塊同一半橋場(chǎng)效應(yīng)管擊穿時(shí)。

3）射頻推動(dòng)信號(hào)異常。當(dāng)功放模塊上推動(dòng)變壓器T1和T2及VD1～VD4損壞時(shí)，會(huì)造成射頻推動(dòng)信號(hào)的相位或幅度異常，從而損壞功放模塊，故障原因在模塊自身。

2.3在隨機(jī)位置連續(xù)損壞功放模塊的可能原因

1）A/D轉(zhuǎn)換采樣脈沖設(shè)置不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)性的模塊損壞，且易損壞高臺(tái)階功放模塊。

2）調(diào)制B-電源設(shè)置不當(dāng)。B-電源起調(diào)節(jié)模塊開關(guān)時(shí)間的作用，其異常時(shí)可造成功放模塊的損壞。

3）過(guò)載和駐波比保護(hù)電路調(diào)整不當(dāng)。

4）冷卻氣量不足。當(dāng)風(fēng)接點(diǎn)和功放模塊的熱敏電阻探測(cè)電路失效時(shí)，可使功放模塊過(guò)熱而損壞。

本次故障損壞功放模塊的原因，顯然不屬于上述2.1和2.2之列，于是根據(jù)2.3中所列做了一一檢查。

3　故障檢查

首先，對(duì)發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)部分和功率合成變壓器等做了外觀檢查，開低壓對(duì)A30板上B+、B-電壓和A32板上電位器R23、R98和R102進(jìn)行了測(cè)量，對(duì)功放模塊激勵(lì)電平等做了檢查，檢查結(jié)果正常，于是懷著忐忑的心情低功率開機(jī)，升功率至1 kW，檢查風(fēng)機(jī)風(fēng)量正常，發(fā)射機(jī)各部分顯示正常，于是開啟中功率，升至5 kW，不到10分鐘，又有許多功放模塊故障指示二極管發(fā)亮，立即關(guān)機(jī)。

故障依然存在，沒(méi)有確認(rèn)故障并排除而開機(jī)是僥幸行為，接下來(lái)重新查找故障和修復(fù)損壞的功放模塊，檢查又有10塊模塊損壞。這次擴(kuò)大搜索范圍，仔細(xì)查找一切可疑的地方，開低壓對(duì)各部分電路做了檢測(cè)，電話求助廠家技術(shù)人員指導(dǎo)，重點(diǎn)檢查了模塊輸出功率合成等部分，仍然一無(wú)所獲。 排查工作依然繼續(xù)進(jìn)行。2天以后終于檢查出調(diào)制編碼板+5V保險(xiǎn)管座已燒焦變色、彈性不足，與保險(xiǎn)嚴(yán)重接觸不良，立即更換保險(xiǎn)管座和保險(xiǎn)，開機(jī)經(jīng)過(guò)低功率、中功率和高功率較長(zhǎng)時(shí)間試機(jī)，一切正常，故障原因確定為調(diào)制編碼板+5V電源異常所致。此故障沒(méi)能及時(shí)找到的原因：一是自己對(duì)調(diào)制編碼板和B+電源作用的重要性認(rèn)識(shí)不足，經(jīng)驗(yàn)欠缺；二是B+電源保險(xiǎn)受A30板來(lái)B+和B-較粗電源電纜的遮擋并帶有外殼，比較隱蔽而難以發(fā)現(xiàn)。

4　故障排除后的思考

接下來(lái)的幾個(gè)月發(fā)射機(jī)工作一切正常，證明此次故障的原因確為B+電源接觸不良所致，一個(gè)小小的保險(xiǎn)竟會(huì)釀成如此大禍！筆者不由得產(chǎn)生了一連串的疑問(wèn)，一是保險(xiǎn)為什么不保險(xiǎn)呢？保險(xiǎn)是為保護(hù)電路而設(shè)置，接觸不良會(huì)產(chǎn)生壓降或瞬時(shí)斷路，即使是斷路更能保護(hù)電路，這里卻產(chǎn)生了如此大的損失，那假如保險(xiǎn)燒毀有什么樣的結(jié)果呢？二是所有資料都強(qiáng)調(diào)B+電源的重要性，將其故障列為一類故障，而此故障中為什么不自動(dòng)關(guān)機(jī)呢？為什么面板“B+”指示二極管沒(méi)有變紅呢？三是A30直流穩(wěn)壓集成電路UC3834內(nèi)設(shè)置了較完善的故障保護(hù)電路，當(dāng)B+電源穩(wěn)壓電路輸出偏高或偏低時(shí)，UC3834集成電路10腳輸出低電平，這個(gè)低電平送到A32顯示板電路后輸出一類故障信號(hào)，關(guān)機(jī)并使“B+”指示二極管顯示紅色，為什么此保護(hù)電路不起作用呢？帶著以上問(wèn)題筆者查閱了資料和發(fā)射機(jī)電路原理圖。

5　新的發(fā)現(xiàn)

“決定功放模塊導(dǎo)通與關(guān)斷的因素：一是只讀存儲(chǔ)器編碼輸出的高、低電平經(jīng)鎖存器輸出到倒相驅(qū)動(dòng)運(yùn)放輸入的高、低電平；二是送到倒相驅(qū)動(dòng)運(yùn)放的+5 V供電電壓和送到倒相驅(qū)動(dòng)運(yùn)放輸出的B-電壓。B-電壓與運(yùn)放輸出低電平（近似地）分壓的負(fù)電壓決定打開功放的負(fù)電壓，B-電壓和運(yùn)放輸出的高電平+5 V電壓疊加決定關(guān)閉功放模塊的正電壓?！保ㄕ浴禗X中波發(fā)射機(jī)與天饋網(wǎng)絡(luò)》，解書漢，P147）。

以上內(nèi)容佐證了本機(jī)B+電源保險(xiǎn)接觸不良從而造成功放模塊的損壞。究其原因就是B+電源保險(xiǎn)接觸不良會(huì)造成編碼板上各器件工作異常，調(diào)制編碼板輸出了不合適的低電平“開”功放信號(hào)，可以設(shè)想B+電源保險(xiǎn)如燒毀斷開，調(diào)制編碼板上各鎖存器、各編碼器都停止工作，A/D轉(zhuǎn)換板來(lái)的一系列信號(hào)將無(wú)法傳輸，沒(méi)有了同步、關(guān)功放這些安全上至關(guān)重要的信號(hào)，包含控制最大載波功率的數(shù)字音頻信號(hào)也無(wú)法傳輸，更為嚴(yán)重的是失去B+電壓，調(diào)制編碼板功放模塊開關(guān)信號(hào)只有B-控制，輸出端將鎖定在低電平的“開”狀態(tài)，所有功放模塊打開，可輸出超過(guò)60kW的載波功率（不會(huì)有音頻調(diào)制），過(guò)流保護(hù)不及時(shí)的話必然燒毀功放模塊所有功放模塊將都被打開（這將在筆者后來(lái)的實(shí)踐中得到證實(shí)），發(fā)射機(jī)將工作在最大極限功率輸出模式。在A30板上雖然設(shè)置了B+電源故障輸出信號(hào)至一類故障處理電路，但在此故障中A30板上電路工作正常，所以不會(huì)輸出一類故障保護(hù)信號(hào)，在此故障中不起任何作用。

為了避免此種情況的發(fā)生，應(yīng)在調(diào)制編碼板上F1之后對(duì)B+電源取樣，而不應(yīng)在A30板上，若此，本機(jī)的此次故障將會(huì)做出一類故障保護(hù)而關(guān)機(jī)，面板“B+”二極管發(fā)紅，避免大量功放模塊的燒毀和降低檢修上的難度。

6　實(shí)踐檢驗(yàn)

筆者基于以上判斷，做了載波狀態(tài)的測(cè)試加以證實(shí)，測(cè)試過(guò)程和數(shù)據(jù)如表1所示（單位：V）。

表1　載波狀態(tài)的測(cè)試數(shù)據(jù)

1～42號(hào)功放模塊的開、關(guān)電平，在調(diào)制編碼板R102等電阻上很方便測(cè)到，第一和第二步測(cè)試是發(fā)射機(jī)正常狀態(tài)時(shí)的載波測(cè)試，可判斷分別有前5只和前18只功放開通，第三步斷開B+低壓，數(shù)據(jù)顯示為所有功放提供了開通電平，此時(shí)如開高壓預(yù)示著危險(xiǎn)的結(jié)果。

為避免燒毀功放模塊，下面的試驗(yàn)中將A24板上F1、F4、F5、F6和F7取下，這樣只剩1～8號(hào)、41號(hào)和42號(hào)共10只功放可以工作了，第四步測(cè)試中表明1 kW時(shí)前6只功放開通，和第一步中相比，同樣是1 kW功率，多出一只功放開通，原因是第一步中有6個(gè)二進(jìn)制小臺(tái)階工作。第五步的試驗(yàn)中最大可升功率至2 kW，數(shù)據(jù)顯示功放開通信號(hào)個(gè)數(shù)已達(dá)前19個(gè)，說(shuō)明本機(jī)正常最大載波功率時(shí)開通19個(gè)大臺(tái)階功放。2 kW是1～8號(hào)功放所輸出的功率。

最后一行中的試驗(yàn)是比較緊張的，不過(guò)已去掉多個(gè)保險(xiǎn)，只有10只功放可以工作，理論各功放輸出功率較小。取下B+保險(xiǎn)后開機(jī)，面板二極管全部為綠色，而功率不需提升直指3 kW。此步驟試驗(yàn)顯示為所有功放一步到位提供了開通信號(hào)，所以1～8號(hào)、41和42號(hào)功放立即開通共輸出了3 kW的功率，和上一步相比多出的1 kW是41和42號(hào)開通的原因。這一行數(shù)據(jù)中，帶下劃線的絕對(duì)數(shù)值更小，正是對(duì)應(yīng)有功率輸出的模塊。此步驟中已將B+保險(xiǎn)拿掉，但面板顯示二極管全綠，更無(wú)一類故障保護(hù)措施而關(guān)機(jī)。

以上實(shí)驗(yàn)證明了發(fā)射機(jī)在B+電源斷路時(shí)，功放模塊不受數(shù)字編碼信號(hào)控制將全部打開，工作在極限輸出功率狀態(tài)，且不發(fā)生一類故障保護(hù)關(guān)機(jī)，結(jié)果必然燒毀功放模塊。

本機(jī)B+電源故障列為一類故障非常必要，然而B+電源采樣電路僅取自A30板，對(duì)A36編碼板上B+電源的情況漠不關(guān)心，當(dāng)A30板到編碼板之間的線纜插件出現(xiàn)故障，特別是易燒毀的B+保險(xiǎn)故障時(shí)，卻沒(méi)有一類故障相應(yīng)，繼而燒毀大量功放模塊，可見，應(yīng)對(duì)取樣電路做出改進(jìn)。

7　B+電源取樣電路的改進(jìn)

筆者對(duì)B+電源的取樣做了如下改進(jìn)，首先將A30板X3-1的輸出斷開，而將調(diào)制編碼板上F1保險(xiǎn)之后的B+電源取樣到A32板R38的輸入端，替換原來(lái)的+5 V故障-L信號(hào)，N4D11腳的比較電平為2 V，在R39上并接一個(gè)20 K的電阻，這樣N4D10腳的電平實(shí)測(cè)為2.3 V，理論上B+降低到4.3 V以下時(shí)一類故障關(guān)機(jī)保護(hù)動(dòng)作。B+過(guò)高時(shí)有A30板上V2、VD5和調(diào)制編碼板上VD2的保護(hù).這樣就避免了B+故障所引發(fā)的大量模塊損壞。如能增加窗式比較器進(jìn)行B+采樣的處理則更好。

[1]劉吉坤,戈義志,范洪清.數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)的原理與維護(hù)[].全國(guó)廣播電視技術(shù),2007(9).

[2]陳曉衛(wèi).全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)使用與維護(hù)[M].北京:中國(guó)廣播電視出版社,2002.

[3]解蘇漢.DX中波發(fā)射機(jī)與天饋網(wǎng)絡(luò)[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2013.

楊成林（1966-），男，山西原平人，工程師，技術(shù)副臺(tái)長(zhǎng)，研究方向：廣播電視技術(shù)。