中波發(fā)射機(jī)+5V電源故障的分析與處理

張富強(qiáng)

(忻州中波轉(zhuǎn)播臺(tái),山西 忻州 034000)

忻州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)使用上海明珠有限公司生產(chǎn)的TSB-10型中波廣播發(fā)射機(jī)，在發(fā)射機(jī)運(yùn)行中因+5V電源的損壞發(fā)生大面積燒毀功放事故，維修中再次發(fā)生燒毀功放，經(jīng)過仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)+5V穩(wěn)壓保護(hù)電路存在缺陷。

1 直流穩(wěn)壓板+5V電源工作原理

該電源在直流穩(wěn)壓板A30上，由N1(UC3834)、V1串聯(lián)組成(如圖1)。+8V直流電壓通過R1與R2的分壓送入穩(wěn)壓集成塊UC3834①腳中，經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓電路，提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓給內(nèi)部誤差放大器⑧腳。由⑧腳上的參考電壓1.5V與⑨腳上的分壓電阻(R5、R6)取樣電壓比較，通過誤差放大電路后，在腳輸出控制信號(hào)控制外接晶體管V1的工作狀態(tài)，V1集電極輸出穩(wěn)定的+5V電壓。

2 +5V電源穩(wěn)壓保護(hù)電路

為防止+5V電壓過高或缺失而損壞負(fù)載電路，發(fā)射機(jī)在輸出電路中設(shè)置了雙重保護(hù)電路：UC3834保護(hù)電路和穩(wěn)壓二極管保護(hù)電路。下面分別討論。

2.1 UC3834保護(hù)電路

當(dāng)穩(wěn)壓輸出超過+5V的±10%時(shí)，即高于5.5V或低于4.5V時(shí)，說明穩(wěn)壓電路有故障，內(nèi)部保護(hù)比較器同相端的電壓高于反相端的參考電壓，比較器輸出高電平使保護(hù)三極管V4導(dǎo)通，將集電極開路門輸出的+5V高電平拉到發(fā)射極的地，⑩腳輸出保護(hù)低電平(正常時(shí)⑩腳輸出+5V電壓)到檢測(cè)板A32，發(fā)射機(jī)進(jìn)行+5V一類故障關(guān)機(jī)保護(hù)和鎖存紅燈顯示。

當(dāng)穩(wěn)壓輸出電壓過高時(shí)，內(nèi)部保護(hù)觸發(fā)器輸出高電平到過壓保護(hù)三極管V3基極，V3導(dǎo)通使腳輸出高電平，觸發(fā)外接的雙向可控硅V2的門極使V2導(dǎo)通(如圖2)，穩(wěn)壓輸出電壓通過R7～R10并聯(lián)電阻入地，電流增大，直流穩(wěn)壓板F1熔斷，XJ3輸出電壓為零。⑩腳輸出低電平保護(hù)關(guān)機(jī)和鎖存紅燈顯示[1]。

2.2 穩(wěn)壓二極管保護(hù)

當(dāng)輸出電壓因某種原因過高時(shí)，VD5穩(wěn)壓二極管擊穿，使外接晶體管V1的輸出對(duì)地短路，電流增大，F(xiàn)1熔斷，XJ3輸出電壓為零，⑩腳輸出低電平保護(hù)關(guān)機(jī)，此時(shí)鎖存紅燈顯示。

圖2 +5V集成穩(wěn)壓保護(hù)電路

3 直流穩(wěn)壓板+5V電源的作用

直流穩(wěn)壓板A30輸出的+5V穩(wěn)壓電壓只送到調(diào)制編碼板，為調(diào)制編碼板中的數(shù)據(jù)鎖存器、只讀存儲(chǔ)器、電纜連鎖檢測(cè)及功放開關(guān)斷電路供電，該電源在調(diào)制編碼板中也采取了雙重保險(xiǎn)措施，一是保險(xiǎn)管F1，當(dāng)電源異常時(shí)，F(xiàn)1熔斷，以防調(diào)制編碼板工作異常。二是齊納二級(jí)管，它的保護(hù)電壓值為5.75V，+5V直流電源電壓超過5.75V時(shí)，齊納二極管擊穿，電流增大，F(xiàn)1熔斷，調(diào)制編碼板失電。

+5V穩(wěn)壓電源給調(diào)制編碼板的所有集成電路供電，同時(shí)，+5V直流電源和B-電源作用于功放模塊的開關(guān)控制(如圖3a)[2]。循環(huán)調(diào)制板驅(qū)動(dòng)器DS0026的輸出電路由兩個(gè)內(nèi)部三級(jí)管組成，正偏三極管Q8的集電極與+5V電源相連，反偏三極管Q9的發(fā)射極與地相連。驅(qū)動(dòng)器的輸出送到一個(gè)由電阻R102、R235組成的電壓分配器上，分壓器的輸出即為功放模塊的開關(guān)控制輸入。

當(dāng)一個(gè)邏輯高電平送到驅(qū)動(dòng)器DS0026的輸入端時(shí)，反偏三級(jí)管Q9飽和導(dǎo)通，正偏三級(jí)管Q8截止，輸出到功放的開功放電壓是B-電壓的分壓。若調(diào)制B-電壓為-3V時(shí)，可計(jì)算出功放的開功放電壓為-0.8V，并送到功放模塊上，使模塊開通(如圖3b)。

U開功放1=-3V/(R102+R235)× R235=-0.84V.

(1)

當(dāng)一個(gè)邏輯低電平送到驅(qū)動(dòng)器DS0026的輸入端時(shí)，正偏三級(jí)管Q8飽和導(dǎo)通，反偏三極管Q9截止，若調(diào)制B-電壓為-3V，即可準(zhǔn)確地計(jì)算出+5V和B-電壓疊加到關(guān)功放的電壓為2.7V，并送到功放模塊上，使模塊截止(如圖3c)。

U關(guān)功放1=(5V+3V)/(R102+R235)× R235=+2.7V.

(2)

圖3 倒相驅(qū)動(dòng)運(yùn)放輸出電路和開、關(guān)功放等效電路

4 +5V電源故障檢修實(shí)例

4.1 故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，低壓電源顯示正常，面板上顯示“功放故障”指示二極管變紅，打開前門后，發(fā)現(xiàn)很多功放模塊板上顯示故障的二極管發(fā)亮。

4.2 故障檢修

在故障檢修過程中，要按步驟進(jìn)行操作：

步驟一：關(guān)掉發(fā)射機(jī)，打開機(jī)門，對(duì)所有功放模塊進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有十八塊功放模塊燒毀，皆處在大臺(tái)階位置。

步驟二：對(duì)功率合成變壓器和輸出網(wǎng)絡(luò)部分等進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)打火現(xiàn)象。

步驟三：更換損壞的功放模塊，開低壓檢查，±5V、±15V電壓正常。

步驟四：取掉A24功放模塊供電電壓保險(xiǎn)，開發(fā)射機(jī)。用示波器觀察射頻推動(dòng)電壓為23Vp-p，在正常位置，觀察一段時(shí)間波形穩(wěn)定，證明推動(dòng)電壓正常。

步驟五：安上A24板上功放模塊供電電壓保險(xiǎn)，低功率開機(jī)，升功率到5 kW，幾分鐘后，面板上顯示“功放故障”的指示二極管變紅，立即關(guān)掉發(fā)射機(jī)，打開機(jī)柜發(fā)現(xiàn)又有十只功放模塊損壞。

步驟六：故障依舊，維修進(jìn)入僵局。查閱相關(guān)資料故障維修事例，同時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)擴(kuò)大檢查范圍，嚴(yán)格檢查一切可能的部位，最終發(fā)現(xiàn)調(diào)制編碼板上+5V電源保險(xiǎn)管夾已經(jīng)氧化變成黑色，失去彈性，保險(xiǎn)管松動(dòng)，不能提供+5V電壓。

步驟七：立即更換保險(xiǎn)管夾，重新更換損壞的功放模塊，然后開機(jī)。

此時(shí)顯示一切正常。

5 故障原因分析

調(diào)制編碼板的+5V電源負(fù)載比較重，保險(xiǎn)管及管座容易受熱產(chǎn)生壓降，長(zhǎng)時(shí)間的受熱又加劇了保險(xiǎn)管座的氧化程度，最后的結(jié)果是造成保險(xiǎn)管之后的+5V電壓下降或缺失，就會(huì)造成隨機(jī)性大面積燒壞功放管[3]。

5.1 +5V電源發(fā)生故障燒毀功放管的原因

+5V電源發(fā)生故障后，調(diào)制編碼板就會(huì)失去供電電壓，數(shù)據(jù)鎖存器、只讀存儲(chǔ)器、電纜連鎖檢測(cè)處于癱瘓狀態(tài)。此時(shí)，若B-電壓為-3V，則通過R235送到功放板上，所有的模塊處于開通狀態(tài)(正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)射機(jī)輸出載波功率為10 kW)，當(dāng)功放管全部開通時(shí)，調(diào)制度達(dá)到1.39，輸出功率為60 kW，就會(huì)加大臺(tái)階功放管的損耗，大量燒毀功放管。

5.2 +5V電源發(fā)生故障發(fā)射機(jī)不停機(jī)的原因

+5V電源發(fā)生故障，應(yīng)該是一類保護(hù)，發(fā)射機(jī)應(yīng)立即關(guān)機(jī)。為什么沒有保護(hù)關(guān)機(jī)呢？是因?yàn)門BS-10發(fā)射機(jī)直流穩(wěn)壓板+5V故障檢測(cè)點(diǎn)取自穩(wěn)壓集成塊的UC3834⑩腳，如果故障發(fā)生在調(diào)制編碼板F1的前面，就會(huì)進(jìn)行保護(hù)關(guān)機(jī)；如果故障發(fā)生在調(diào)制編碼板F1的后面，就不會(huì)進(jìn)行保護(hù)關(guān)機(jī)。也就是說，只要V1輸出+5V電源正常，就不會(huì)保護(hù)關(guān)機(jī)。

6 改進(jìn)后的+5V電源檢測(cè)保護(hù)電路

TBS-10發(fā)射機(jī)+5V電源取樣保護(hù)電路取到UC3834⑩腳，+5V電源故障時(shí)，進(jìn)行保護(hù)關(guān)機(jī)。但是調(diào)制編碼板上+5V電源保險(xiǎn)管損壞，不進(jìn)行保護(hù)關(guān)機(jī)。為了防止此類事故發(fā)生，就將取樣點(diǎn)取到調(diào)制編碼板保險(xiǎn)管后面，順著這個(gè)思路，忻州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)對(duì)此電路進(jìn)行了改造(如圖4)。

在改造過程中，按以下步驟進(jìn)行操作：

步驟一：UC3834⑩腳與顯示板A32電路的連線斷開。

步驟二：從調(diào)制編碼板上保險(xiǎn)F1右端焊接一根線后，取+5V電源，將線的另一端焊接到顯示板A32的電阻R38輸入端。

圖4 改進(jìn)后的+5V電源保護(hù)電路

步驟三：在電阻R39上并聯(lián)18k的電阻，因比較器N4D11腳的電平為+2V，并聯(lián)18k的電阻后，N4D10腳的電平正常為+2.25V。當(dāng)+5V降到4.5V時(shí)，N4D11腳電壓低于2V時(shí)，就會(huì)保護(hù)關(guān)機(jī)。

此時(shí)如果+5V電源過高，有A30板上V2和VD5以及調(diào)制編碼板上VD2起保護(hù)作用，就不會(huì)因?yàn)?5V電源故障而發(fā)生大量燒毀功放模塊。

忻州中波臺(tái)對(duì)直流穩(wěn)壓板+5V電源保護(hù)電路通過改進(jìn)后，運(yùn)行兩年來(lái)未發(fā)生此類故障。