水冷發(fā)射機(jī)功放電源模塊的性能和維護(hù)

馬 杰

近幾年，寶雞人民廣播電臺(tái)陸續(xù)對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)做了更新，用意大利RVR電子公司生產(chǎn)的PJ5000U-KLC水冷發(fā)射機(jī)取代原有發(fā)射機(jī)。通過使用，員工們對(duì)PJ5000U-KLC水冷發(fā)射機(jī)的工作特性有了更多的認(rèn)識(shí)。下面就該水冷發(fā)射機(jī)在工作中出現(xiàn)故障的維修處理做些分析探討。

1 水冷發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)

PJ500U-KLC是最大額定功率為5 kW的調(diào)頻廣播功放。它是一種全固態(tài)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)，在放大模塊中使用MOS場效應(yīng)管作為有源器件。PJ500U-KLC裝配了8個(gè)基于MOSFET SD2942(2x)的模塊，每個(gè)提供800 W輸出。PJ500U-KLC裝配了3個(gè)整流器/開關(guān)電源，通常并行工作，提供一定等級(jí)的冗余。即使一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障，功放仍能以低功率方式繼續(xù)工作。通過能夠承受-30℃低溫的無毒和無腐蝕的液體冷卻。標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載為50 Ω，導(dǎo)頻信號(hào)功率小于70 W。冷卻系統(tǒng)由兩個(gè)泵組成，交替工作，通過兩排液壓管來冷卻8個(gè)放大器，液壓管中循環(huán)TEMPER30（一種冷卻所必需的液體）。一排管將熱的液體輸送到散熱器中，另一排管在里側(cè)，從散熱器中向外輸送冷卻液。液壓管的輸入和輸出在發(fā)射機(jī)和散熱器的頂部，它們所連接的部分一般安裝在發(fā)射系統(tǒng)的外部，連接每個(gè)放大器的液壓輸入和輸出的兩排管在發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部。冷卻系統(tǒng)由位于機(jī)架內(nèi)的微處理卡進(jìn)行控制。冷卻系統(tǒng)具有可切換并自動(dòng)診斷的雙泵特性，可編程的泵逆轉(zhuǎn)功能，以避免由于長時(shí)間不工作而誤操作。

2 水冷發(fā)射機(jī)功放電源模塊的組成和功能

浪涌保護(hù)板的主要功能是：當(dāng)過壓發(fā)生時(shí)，在電流到達(dá)設(shè)備之前，封鎖接觸器以保護(hù)設(shè)備不受損壞。在功放的中間位置有3個(gè)電源模塊。電源模塊固定在散熱片上，強(qiáng)制散熱。模塊中有變壓器，其輸入電壓可選115 V或230 V。變壓器有3個(gè)次級(jí)線圈：18-0-18 V，0-17 V，0-11.5 V，為設(shè)備內(nèi)的各種板提供電源。功率因數(shù)校正（PFC）單元是一個(gè)整流器，它調(diào)整吸收的電流，使其波形盡可能是正弦，以獲得99%的功率因數(shù)。PFC輸入電壓范圍可以從90～250 V，在輸出端呈現(xiàn)350 V的整流電壓?？梢杂脗鹘y(tǒng)的整流器（無功率因數(shù)校正）來替代PFC單元，它的作用是對(duì)電源模塊的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓和整形，使輸出恒定到內(nèi)部電路所需要的數(shù)值。該板也提供一個(gè)阻尼性負(fù)載，當(dāng)功放開機(jī)時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)排斥該負(fù)載，以降低變壓器開機(jī)時(shí)的峰值電流（軟啟動(dòng)）。電源-射頻接口板安裝在功放的背面，用于收集總電源信號(hào)并將信號(hào)送到端子上。這個(gè)接口與3個(gè)整流器、CPU、風(fēng)扇和變壓器相連，從中接收信號(hào)并向它們發(fā)布命令。該接口用于電源模塊與射頻模塊之間的通訊。使得專用信號(hào)呈現(xiàn)在每個(gè)模塊的指定端子上。低驅(qū)動(dòng)功率板包含一個(gè)只有一級(jí)的射頻放大器，輸入功率大約為1 W就可以提供將近30 W的功率輸出，適于導(dǎo)頻放大，總增益約15 dB。

該放大模塊中使用的有源器件是BLF177，使用與8個(gè)放大子模塊相同的50VDC饋電。低驅(qū)動(dòng)功率板的輸出級(jí)安裝了定向耦合器，測量輸出功率和反射功率，最終從控制軟件中獲取輸入功率的數(shù)值。該板放置在一個(gè)散熱片上，強(qiáng)制冷卻。

3 功放電源模塊不平衡故障的解決方法

功放電源模塊有三個(gè)供電單元并行工作，為機(jī)器供電。當(dāng)一個(gè)單元發(fā)生故障時(shí)，機(jī)器自動(dòng)減小輸出功率到與電源可以提供的電流相當(dāng)?shù)臄?shù)值。這種狀態(tài)由電源模塊前面板上的電源報(bào)警LED來指示。每個(gè)供電單元對(duì)應(yīng)一個(gè)電源報(bào)警LED，哪個(gè)出問題就調(diào)整對(duì)應(yīng)的供電單元。在平時(shí)的工作中，遇到最多的就是功放電源的問題，功放電源故障主要是會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，只有一個(gè)或兩個(gè)供電單元工作，前面板上的電源報(bào)警LED出現(xiàn)一個(gè)或者兩個(gè)燈常亮。當(dāng)功放電源出現(xiàn)不平衡時(shí)要及時(shí)調(diào)整各個(gè)供電單元的參數(shù)。

調(diào)整步驟如下：激勵(lì)器調(diào)整功率為0 W；跳開與CCU連接的通訊連線；第三步，TP6測試點(diǎn)接地，同時(shí)檢測功放菜單VPA=50-52 V；將功放面板上的PWR adust調(diào)整至最大（順時(shí)針）；調(diào)整激勵(lì)器輸入功率，直到功放菜單中IPA約為20 A；關(guān)機(jī)；把三個(gè)電源板上加上跳線，屏蔽三個(gè)電源；開機(jī)；依次逐個(gè)跳開跳線，對(duì)于開關(guān)電源逐一調(diào)整平衡。例如，第一個(gè)電源為49.5 V，第二個(gè)電源如果為51.07 V，應(yīng)調(diào)整為49.5 V，同樣第三個(gè)電源也應(yīng)將調(diào)整為49.5 V；全部拔掉跳線；加激勵(lì)器功率直到功放菜單IPA約等于40 A；在功放前面板上調(diào)節(jié)PWR adj直到功放菜單中的VPA降到36 V；把三個(gè)電源板上加上跳線，屏蔽三個(gè)電源；跳開第一個(gè)電源的跳線，通過調(diào)節(jié)接口板上第一個(gè)電位器調(diào)節(jié)FOLDBACK值，再次核對(duì)有關(guān)的三個(gè)電源電壓是否平衡；依次查看并且調(diào)節(jié)其余電源；去除所有電源跳線；去除接地線；加上與CCU連接的DB25數(shù)據(jù)線；調(diào)整功放上的PWR adj，順時(shí)針至最大；增加激勵(lì)器功率直至功放功率近滿功率5 kW，最后嘗試性逆時(shí)針調(diào)整功放功率至800 W，再次檢查是否電源出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。如果一切正常，功放功率可以恢復(fù)滿功率工作。

4 發(fā)射機(jī)維護(hù)中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

測的給功放模塊提供的直流電最大不能超過50 V，這個(gè)數(shù)值是隨功率越大數(shù)值越大。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率為4.5 kW時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值是42 V。每個(gè)電源模塊輸出大約為360 V左右，如果去掉電源效率板，它的輸出大約為320 V左右，建議不要去掉電源效率板，在實(shí)際的工作中，去掉后會(huì)燒壞繼電器。測每個(gè)電源模塊上測試點(diǎn)的電壓，然后乘以10大約為模塊的電流，然后3個(gè)相加就是總電流，乘以直流電壓，再乘以效率就是發(fā)射功率。（以發(fā)射功率為4.500W為例，此時(shí)測得測試點(diǎn)電壓為4.4 V,電流就是44 A，總電流就是132 A，直流電壓是42.5 V,發(fā)射機(jī)效率為80%，功率=42.5×132×0.8=4 488W）。每當(dāng)發(fā)射機(jī)關(guān)閉之后再開機(jī)時(shí)，泵都會(huì)自動(dòng)倒換。如果從不關(guān)機(jī)，就要每隔15天正常工作后，泵自動(dòng)倒換，使兩個(gè)泵定期運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間均等。

將冷卻液注入散熱器的水箱中，散熱器側(cè)面有冷卻系統(tǒng)液面高度指示。當(dāng)發(fā)射機(jī)前面板上報(bào)警燈（LOW）亮起時(shí)，要及時(shí)添加冷卻液，否則當(dāng)報(bào)警燈（WARNING）亮起時(shí)，發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。當(dāng)報(bào)警燈（FLOW）亮起時(shí)，表示流量報(bào)警，這時(shí)要及時(shí)清理過濾網(wǎng)，保證冷卻液的循環(huán)通暢。當(dāng)泵壓力不正常，冷卻流會(huì)中斷，機(jī)器記錄10秒鐘后，開始倒換泵工作。這10秒的延時(shí)是必須的，以防止由于冷卻系統(tǒng)中的氣泡引起壓力的瞬時(shí)下降情況被誤記錄。在只有一個(gè)泵正常工作、泵倒換無法進(jìn)行的情況下，在倒換嘗試失敗3分鐘后，顯示屏將顯示PUMP FAILED（泵故障），應(yīng)盡快更換掉有故障的泵。