水冷發射機功放電源模塊的性能和維護

馬 杰

近幾年，寶雞人民廣播電臺陸續對調頻發射機做了更新，用意大利RVR電子公司生產的PJ5000U-KLC水冷發射機取代原有發射機。通過使用，員工們對PJ5000U-KLC水冷發射機的工作特性有了更多的認識。下面就該水冷發射機在工作中出現故障的維修處理做些分析探討。

1 水冷發射機的特點

PJ500U-KLC是最大額定功率為5 kW的調頻廣播功放。它是一種全固態的現代化設計，在放大模塊中使用MOS場效應管作為有源器件。PJ500U-KLC裝配了8個基于MOSFET SD2942(2x)的模塊，每個提供800 W輸出。PJ500U-KLC裝配了3個整流器/開關電源，通常并行工作，提供一定等級的冗余。即使一個電源模塊出現故障，功放仍能以低功率方式繼續工作。通過能夠承受-30℃低溫的無毒和無腐蝕的液體冷卻。標準負載為50 Ω，導頻信號功率小于70 W。冷卻系統由兩個泵組成，交替工作，通過兩排液壓管來冷卻8個放大器，液壓管中循環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，從散熱器中向外輸送冷卻液。液壓管的輸入和輸出在發射機和散熱器的頂部，它們所連接的部分一般安裝在發射系統的外部，連接每個放大器的液壓輸入和輸出的兩排管在發射系統內部。冷卻系統由位于機架內的微處理卡進行控制。冷卻系統具有可切換并自動診斷的雙泵特性，可編程的泵逆轉功能，以避免由于長時間不工作而誤操作。

2 水冷發射機功放電源模塊的組成和功能

浪涌保護板的主要功能是：當過壓發生時，在電流到達設備之前，封鎖接觸器以保護設備不受損壞。在功放的中間位置有3個電源模塊。電源模塊固定在散熱片上，強制散熱。模塊中有變壓器，其輸入電壓可選115 V或230 V。變壓器有3個次級線圈：18-0-18 V，0-17 V，0-11.5 V，為設備內的各種板提供電源。功率因數校正（PFC）單元是一個整流器，它調整吸收的電流，使其波形盡可能是正弦，以獲得99%的功率因數。PFC輸入電壓范圍可以從90～250 V，在輸出端呈現350 V的整流電壓。可以用傳統的整流器（無功率因數校正）來替代PFC單元，它的作用是對電源模塊的輸出電壓進行穩壓和整形，使輸出恒定到內部電路所需要的數值。該板也提供一個阻尼性負載，當功放開機時，在短時間內排斥該負載，以降低變壓器開機時的峰值電流（軟啟動）。電源-射頻接口板安裝在功放的背面，用于收集總電源信號并將信號送到端子上。這個接口與3個整流器、CPU、風扇和變壓器相連，從中接收信號并向它們發布命令。該接口用于電源模塊與射頻模塊之間的通訊。使得專用信號呈現在每個模塊的指定端子上。低驅動功率板包含一個只有一級的射頻放大器，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個放大子模塊相同的50VDC饋電。低驅動功率板的輸出級安裝了定向耦合器，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值。該板放置在一個散熱片上，強制冷卻。

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供電單元并行工作，為機器供電。當一個單元發生故障時，機器自動減小輸出功率到與電源可以提供的電流相當的數值。這種狀態由電源模塊前面板上的電源報警LED來指示。每個供電單元對應一個電源報警LED，哪個出問題就調整對應的供電單元。在平時的工作中，遇到最多的就是功放電源的問題，功放電源故障主要是會出現不平衡現象，只有一個或兩個供電單元工作，前面板上的電源報警LED出現一個或者兩個燈常亮。當功放電源出現不平衡時要及時調整各個供電單元的參數。

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

4 發射機維護中的幾點注意事項

測的給功放模塊提供的直流電最大不能超過50 V，這個數值是隨功率越大數值越大。當發射機發射功率為4.5 kW時對應的數值是42 V。每個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，在實際的工作中，去掉后會燒壞繼電器。測每個電源模塊上測試點的電壓，然后乘以10大約為模塊的電流，然后3個相加就是總電流，乘以直流電壓，再乘以效率就是發射功率。（以發射功率為4.500W為例，此時測得測試點電壓為4.4 V,電流就是44 A，總電流就是132 A，直流電壓是42.5 V,發射機效率為80%，功率=42.5×132×0.8=4 488W）。每當發射機關閉之后再開機時，泵都會自動倒換。如果從不關機，就要每隔15天正常工作后，泵自動倒換，使兩個泵定期運行，且運行時間均等。

將冷卻液注入散熱器的水箱中，散熱器側面有冷卻系統液面高度指示。當發射機前面板上報警燈（LOW）亮起時，要及時添加冷卻液，否則當報警燈（WARNING）亮起時，發射機會自動關機。當報警燈（FLOW）亮起時，表示流量報警，這時要及時清理過濾網，保證冷卻液的循環通暢。當泵壓力不正常，冷卻流會中斷，機器記錄10秒鐘后，開始倒換泵工作。這10秒的延時是必須的，以防止由于冷卻系統中的氣泡引起壓力的瞬時下降情況被誤記錄。在只有一個泵正常工作、泵倒換無法進行的情況下，在倒換嘗試失敗3分鐘后，顯示屏將顯示PUMP FAILED（泵故障），應盡快更換掉有故障的泵。