PDM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制/功率放大器的原理及檢修技巧

李宇

摘 要 PDM中波發(fā)射機(jī)在各中波臺（站）已經(jīng)廣泛使用，該發(fā)射機(jī)高頻末級用16路調(diào)制/功率放大器，采用大功率場效應(yīng)管作為放大器件。由于調(diào)制/功率放大器工作于高電壓大電流的狀態(tài)，加之雷雨天氣的影響，在實(shí)際工作中有一定的損壞率。文章對其原理及檢修進(jìn)行總結(jié)，以供參考。

關(guān)鍵詞 PDM中波發(fā)射機(jī)；調(diào)制/功率放大器；原理；檢修技巧

中圖分類號：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0095-02

隨著調(diào)幅發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展，近些年我臺陸續(xù)引進(jìn)了幾臺PDM中波廣播發(fā)射機(jī)。該發(fā)射機(jī)采用脈沖寬度調(diào)制，高頻末級用16路調(diào)制/功率放大器（MO/PA，以下簡稱功放器），經(jīng)功率合成后輸出。當(dāng)一路或幾路功放器發(fā)生故障時，其它功放器仍然能夠工作，不會造成停播事故。功放器采用大功率場效應(yīng)管作為放大器件，舍棄了電子管，整機(jī)效率比電子管發(fā)射機(jī)提高50%，而且機(jī)器頻響﹑諧波失真及信號噪聲比等電聲指標(biāo)都有提高。

由于功放器工作于高電壓﹑大電流的狀態(tài)，又極易受到雷雨等天氣的影響，在實(shí)際工作中功放器有一定的損壞率。因此，中波臺（站）工作的技術(shù)人員必須掌握功放器的工作原理，并且能夠?qū)p壞的功放器進(jìn)行熟練地維修。本文對功放器的原理及實(shí)際檢修進(jìn)行總結(jié)，相信會對技術(shù)人員有所啟發(fā)。

1 功放器的原理分析

1.1 功放器基本原理

圖1 功放器原理方塊圖

如圖1所示，功放器實(shí)質(zhì)上是將調(diào)制器和高頻功率放大器在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了一體化。調(diào)制器輸入的是由調(diào)制推動器輸出的脈寬信號，調(diào)制管工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出為疊加直流的矩形波，頻率為72 kHz，經(jīng)低通濾波器（LPF）輸出疊加音頻的直流電壓（-DC），供給高頻功率放大器；高頻功率放大器輸入為來自調(diào)諧回路、頻率為發(fā)射機(jī)載波頻率的正弦電壓，工作于丁類放大狀態(tài)，輸出方波。

1.2 高頻功率放大器

高頻功率放大器采用橋式丁類放大電路，場效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài)。圖2是它的等效電路。S1-S4四只開關(guān)受高頻推動電壓控制，當(dāng)高頻電壓在正半周期間，S1和S3閉合，S2和S4開路，在負(fù)半周期間S1和S3開路，S2和S4閉合。輸出矩形波經(jīng)低通濾波器濾波，由于C，L串聯(lián)諧振于工作頻率，從而在RL上獲得正弦波電壓。實(shí)際電路中，橋式各臂均采用2只大功率場效應(yīng)管IRF250并聯(lián)，每路功放器共用8只場效應(yīng)管。

圖2 高頻功率放大器原理

1.3 調(diào)制器

調(diào)制器分三級，輸入信號來自調(diào)制推動器的寬度調(diào)制脈沖。三極管V4為第一級；第二級V5、V6是單端推挽射極跟隨器，電壓取自-140 V經(jīng)電阻R31限壓、穩(wěn)壓管VD11穩(wěn)壓后的-13 V電壓；第三級V7為場效應(yīng)管IRF250，工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出為頻率72 kHz的疊加直流的矩形波。

1.4 保護(hù)電路

三線圈變壓器T1初級兩個繞向相反的線圈用于檢測前級8只場效應(yīng)管電流。當(dāng)高頻功率放大器的8只場效應(yīng)管正常工作時，由于初級繞向相反且流過電流相同，次級不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當(dāng)高頻功率放大器的8只場效應(yīng)管有損壞時，三線圈變壓器兩個初級電流不平衡，次級產(chǎn)生感應(yīng)電壓，觸發(fā)可控硅V3導(dǎo)通，切斷調(diào)制器輸入信號，從而使調(diào)制器停止工作，保護(hù)元器件不受更多損壞。

1.5 低通濾波器（LPF）

低通濾波器由電感和電容組成，濾除72 kHz高頻脈沖，輸出疊加音頻的直流電壓。

2 功放器的檢修

2.1 功放器的故障特征

功放器發(fā)生故障時，一般為場效應(yīng)管擊穿損壞。此時，功放器前面的主電源指示二極管和調(diào)制輸出指示二極管熄滅（正常時發(fā)綠色光）。發(fā)射機(jī)后面對應(yīng)的-140 V電源保險(xiǎn)絲熔斷。同時，通過觀察發(fā)射機(jī)的入射功率表，可以發(fā)現(xiàn)入射功率降低。

需要注意的是，由于功放器輸出阻抗很低，在發(fā)射機(jī)工作時，即使功放器發(fā)生故障，也絕對不能拔出損壞的功放器。一旦拔出任何一路功放器，連鎖電路將使主電源立即關(guān)斷，造成停播事故。所以，值班人員應(yīng)該等到停機(jī)后再做處理。

2.2 高頻功率放大器上大功率場效應(yīng)管損壞的迅速判別

圖3 場效應(yīng)管接線圖

高頻功率放大器上有8只大功率場效應(yīng)管，如何迅速判別是哪一只或幾只場效應(yīng)管損壞呢？每只場效應(yīng)管的柵極串接2只4.7歐姆并聯(lián)的電阻，經(jīng)高頻輸入變壓器次級線圈接源極（如圖3）。正常時用數(shù)字萬用表測量2只4.7歐姆電阻并聯(lián)的等效電阻，由于G、S輸入電阻很大，測量的電阻值應(yīng)為2.6歐姆左右（即為2只4.7歐姆電阻并聯(lián)的等效電阻阻值加上接觸電阻）；當(dāng)場效應(yīng)管擊穿損壞后，各級間電阻為0，2只4.7歐姆電阻被次級線圈和擊穿的GS極短接，此時用數(shù)字萬用表測量2只4.7歐姆電阻并聯(lián)的等效電阻值應(yīng)為零或者遠(yuǎn)小于2.6歐姆。檢修時先觀察2只4.7歐姆電阻，若表面燒黑變色，則所連接場效應(yīng)管可能損壞；再分別測量8只管子的柵極串接2只并聯(lián)的4.7歐姆電阻，即可迅速判別是哪一只或幾只場效應(yīng)管損壞。

2.3 功放器的維修

2.3.1 用數(shù)字萬用表檢測場效應(yīng)管IRF250的方法

1）管腳判別：面對場效應(yīng)管IRF250有字面，管腳朝下，3個管腳從左到右依次為柵極G、漏極D、源極S。

2）數(shù)字萬用表選擇歐姆檔，紅表筆接G，黑筆接S，GS間電阻應(yīng)很大。此時，GS間的輸入電容被正向充電。

3）紅筆接D，黑筆接S，測得電阻阻值應(yīng)很小，證明DS導(dǎo)通（數(shù)字萬用表內(nèi)置電池通常為9 V，GS間正向充電時達(dá)到了GS的開啟電壓，DS導(dǎo)通）。

4）黑筆接G，紅筆接S，GS間電阻應(yīng)很大。此時GS間的輸入電容被反向充電。此時DS被“夾斷”而截止。

5）紅筆接D，黑筆接S，DS間電阻應(yīng)很大，證明DS被“夾斷”而截止。

6）由于DS間寄生有二極管，用二極管檔測試時，紅筆接S，黑筆接D，二極管導(dǎo)通，顯示數(shù)值為二極管的正向?qū)妷褐怠?/p>

2.3.2 場效應(yīng)管IRF250的拆除、安裝與焊接

由于場效應(yīng)管的輸入電阻很高，而柵-源極間電容又非常小，易受外界靜電而損壞，使用時應(yīng)先將人體放電。焊接時最好先焊接S極，再焊接G極。

取下?lián)p壞的場效應(yīng)管：①用吸錫器配合電烙鐵去除焊錫。由于電路板覆銅很細(xì)，故電烙鐵最好不超過30瓦，焊接時間不宜過長；②取下散熱片及場效應(yīng)管連接固定的螺絲，由于場效應(yīng)管粘在絕緣片上，可小心將場效應(yīng)管從絕緣片上撬下，不要損壞絕緣片；③取下場效應(yīng)管。

更換場效應(yīng)管：①進(jìn)一步確認(rèn)從散熱片上取下的場效應(yīng)管是否損壞；②裝上絕緣片，插入一只好的場效應(yīng)管（注意管腳安裝絕緣塑管），用螺絲緊固；③焊管腳，注意所用電烙鐵應(yīng)可靠接地（若不能接地，應(yīng)切斷電源，用余熱焊接）。最后剪去過長管腳。

2.3.3 其他注意事項(xiàng)

1）對于8只大功率場效應(yīng)管的高頻輸入變壓器T2和T3，每只變壓器的4個次級去推動4個場效應(yīng)管，T2和T3所有初級和次級的接線絕不可以接反。由于初級和次級的接線很細(xì)，維修中若不小心碰斷，一定要仔細(xì)核查（2個接線的其中1個出廠時已經(jīng)做好標(biāo)記）。否則，如果兩端互換，將造成推動電壓相位反接，所連接的場效應(yīng)管在開機(jī)工作后將立即損壞。

2）當(dāng)查出高頻功率放大器上的8只場效應(yīng)管有損壞情況時，還應(yīng)該檢查檢查調(diào)制器上的場效應(yīng)管V7；若V7損壞，還須仔細(xì)檢查V4、V5、V6及穩(wěn)壓管VD11，實(shí)際工作中有V5、V6損壞和穩(wěn)壓管VD11擊穿的情況發(fā)生。

3）如果需要帶電檢修，可將功放器兩面的屏蔽插板抽出，并將此功放器調(diào)換到左上角的位置。拆除發(fā)射機(jī)左側(cè)板，就可以方便的帶電測量了。

參考文獻(xiàn)

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