DX600中波發(fā)射機(jī)射頻功率放大器的原理與故障修復(fù)

國家廣播電視總局七五一臺 陳 錦

本文在前兩章介紹了DX600功率放大器的組成和工作原理，并在此基礎(chǔ)上探討了故障檢查和修復(fù)方法，希望能給DX600發(fā)射機(jī)的風(fēng)冷系統(tǒng)提供一些技術(shù)改進(jìn)和完善的參考。

DX600是我國的電臺中常用到的一種中波發(fā)射機(jī)，DX600的構(gòu)成主要是3部200KW功率的單元組成，這3個單元分別被稱為PB1、PB2以及PB3。由于DX600的PB200單元數(shù)量多，并機(jī)運(yùn)行也讓功率相對較大，運(yùn)行效率和性能與其他設(shè)備相比也較高。但是如果長時間的使用，會導(dǎo)致DX600部件會出現(xiàn)老化較快的現(xiàn)象，容易出現(xiàn)故障，無法保障廣播電臺的正常工作。DX600的風(fēng)冷系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會使DX600發(fā)射機(jī)停止工作，從而讓廣播節(jié)目發(fā)生播出事故。對于一些技術(shù)人員來說，掌握DX600中波發(fā)射機(jī)的相關(guān)原理，并且及時對故障進(jìn)行檢查和修復(fù)，十分有必要。

1 DX600功率放大器介紹

DX600總共有3個功率單元，末級采用了積木化的設(shè)計(jì)。DX600發(fā)射機(jī)整機(jī)中共有717個射頻功率放大器，每一個功率單元都有239個射頻功放模塊。DX600功率放大模塊，放大器是全橋式的丁類放大器，是由8個型號為IRFP360 MOS場效應(yīng)管所構(gòu)成的，這樣構(gòu)成的功率放大器具備著其他放大器難以超越的優(yōu)勢，如輸入的阻抗高、ON/Off切換速度快以及由于數(shù)量多輸出功率大等。DX600中波發(fā)射機(jī)的數(shù)字音頻信號、250VDC電源信號以及載波信號的匯聚點(diǎn)和加工點(diǎn)是射頻放大器，也是發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵部件等同于短波發(fā)射機(jī)的電子管。DX600中波發(fā)射機(jī)在日常使用中，雖然不會發(fā)生大量的損害，但是容易發(fā)生故障，有些嚴(yán)重的故障甚至?xí)尮β蕟卧Ｖ构ぷ鳎霈F(xiàn)播音事故，因此需要了解其工作原理，并且掌握一套有效的故障判斷方式，不斷的摸索和總結(jié)維修的方法，來解決功率放大器模塊出現(xiàn)故障頻率較高的問題。

2 射頻功率放大器的工作原理

射頻功率放大器包含八個工作在D類的開關(guān)型金屬氧化物場效應(yīng)管、ON/OFF控制開關(guān)以及射頻激勵變壓器等，以下展開具體的介紹。

功率放大器模塊在構(gòu)成結(jié)構(gòu)上是有著對稱的兩部分。其中一部分為A部分，一部分為B部分，MOS場效應(yīng)管開關(guān)Q1/Q3、MOS場效應(yīng)管開關(guān)Q5/Q7在A部分，MOS場效應(yīng)管開關(guān)Q2/Q4、MOS場效應(yīng)管開關(guān)Q6/Q8在B部分，合成變壓器與這8個MSEFT管Q1-Q8能夠形成一個H型橋式電路，放大器的T1射頻變壓器在A部分，T2射頻變壓器在B部分，同時接受兩路射頻激勵信號。并且輸入的激勵信號幅度不能有差別，相位也要相等，才能輸出接近方波的波形。A部分和B部分所提供給MOSFET開關(guān)信號相位不同，是由于激勵變壓器繞線圈數(shù)不同。場效應(yīng)管的開通，需要柵極電壓的支持，因此，在同一射頻周期中，場效應(yīng)管的其中4個處于的斷開狀態(tài)，其中4個處于導(dǎo)通的狀態(tài)。也就是當(dāng)射頻激勵信號輸入時，假如讓A部分的Q5/Q7為斷路，Q1/Q3為開路，那么，相應(yīng)的B部分Q6/Q8為開路，Q2/Q4為斷路。調(diào)制編碼板輸入的開關(guān)控制電路信號，用來控制所組成的H橋式電路。on/off為負(fù)的情況下，這時的射頻放大器處于開通的狀態(tài)；相反，on/off為正的情況下，這時的射頻放大器處于關(guān)斷的狀態(tài)。射頻信號在正負(fù)半軸輸出的電壓相同，都為+V，最后電壓器兩端能輸出一個方波。

3 功率放大器模塊檢測、故障判斷流程及損壞原因分析

3.1 IRFP360 MOS場效應(yīng)管

3.1.1 IRF360介紹

IRF360是R公司生產(chǎn)先進(jìn)的功率MOSFET晶體管系列。這個型號的晶體管有著極低的導(dǎo)通電阻和高跨導(dǎo)性以及二極管恢復(fù)能力等優(yōu)異特性，還具有MOSFET的所有已充分證明的優(yōu)點(diǎn)。

3.1.2 IRF360的工作原理

我們可以通過管子的外觀，指導(dǎo)管腳的極性。三個管腳分別為漏極D、源極S、柵極G。通過閱讀IRF360的說明書，我們可以獲得如下信息：

（1）D和S之間存在著反向PN結(jié)，并且G與其余兩極絕緣。

（2）在關(guān)斷時，源極與漏極之間絕緣；管子開通，源極與漏極之間會出現(xiàn)一個導(dǎo)電性較好的N型層。

（3）在VGS≥VT的情況下，可以使增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管開通。

3.1.3 單體IRF360測試

通過電阻測量來判斷。電阻測量方法是使用萬用表，測量S和D、S和G、G和D之間的電阻值，與手冊所規(guī)定的電阻值對比，來判斷好壞。具體方法如下：將萬用表設(shè)定為RX10或RX100檔，對于不同型號的管來說，在測量時會產(chǎn)生不同的電阻值，因此，所測得的數(shù)值在幾十到幾千歐姆不等。在進(jìn)行電阻測量時，得到明顯不對的數(shù)值，比如無窮大，這可能是內(nèi)部斷極的原因?qū)е碌模浑娮柚蹈哂谑謨詷?biāo)注值，就有可能是接觸不良了。將萬用表設(shè)定為RX10k檔，測量G與S之間以及G與D之間的電阻，如果所有的電阻都是無窮大，這說明管是好的。相反，如果是通路或者測得的值很小，則是壞的。請注意，如果有兩個G管內(nèi)部斷極，可以使用組件替換方法進(jìn)行再次檢測。

表1 射頻功率放大器上場效應(yīng)管接線表

表2 射頻功率放大器上場效應(yīng)管在線測試表

3.1.4 場效應(yīng)管在線測試

一般情況下，場效應(yīng)管安裝在射頻功率放大器上，一旦出現(xiàn)故障時，拆卸進(jìn)行監(jiān)測非常的麻煩，因此我們需要尋找到一種辦法能不拆卸IRF360就能進(jìn)行故障檢測，通過分析接線表1，能得到表2所示的在線測量方法。

表2對于研究人員在進(jìn)行上級試驗(yàn)，或者技術(shù)人員在進(jìn)行維修時都有一定的幫助，可以不拆卸IRF360，快捷方便測試，并得出判斷結(jié)果。

3.2 功放模塊損壞的原因分析

我們可以通過任意一個功率單元LED顯示板上的DS6指示燈是否變紅，來判斷是三個功率單元的哪一個功率放大器模塊或者別的部分出現(xiàn)了故障。損壞的原因主要有如下5點(diǎn)。

（1）控制器或者調(diào)制編碼板的電路出現(xiàn)損壞。

（2）功率放大器模塊中的保險(xiǎn)熔斷。

（3）保險(xiǎn)板上的保險(xiǎn)熔斷。

（4）功率放大器模塊上的射頻驅(qū)動信號太低了甚至沒有。

（5）以上故障的組合或者全都出現(xiàn)。

3.3 功率放大器模塊故障判斷流程

上訴的常見功率放大器模塊故障，都可以通過看故障指示燈，以及結(jié)合一些測試來了進(jìn)行故障排查，判斷流程如圖1所示。

經(jīng)過分析總結(jié)，我們可以得出在安裝和維修是沒有嚴(yán)格按照規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝或者射頻驅(qū)動電平錯誤是功率放大器模塊出現(xiàn)故障的主要原因，為了防止模塊損壞的過于頻繁，我們可以采取以下的對策措施。

（1）需要周期性的對功率放大器的輸入射頻激勵波進(jìn)行測量，如果與要求不一致，要及時的調(diào)整和整改；

（2）在安裝時應(yīng)該時刻考慮到功率放大器模塊的穩(wěn)定性，不宜時常插拔；

（3）對于合成母板插頭是否接觸良好需要進(jìn)行定期性檢查，還需要檢查射頻驅(qū)動電纜以及射頻分配板1A6；

（4）驅(qū)動級調(diào)諧電感同樣也需要進(jìn)行周期性的檢查，并且出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)時調(diào)整，以確保三個PB預(yù)驅(qū)動電流大致相同，這樣的目是讓PB的功率放大器激勵波形幾乎沒有什么差別。

（5）需要周期性對功率放大器用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行除塵清潔，并晾干后繼續(xù)上機(jī)工作。

（6）需要建立功率放大器損壞與維修檔案。并且對每一個細(xì)節(jié)都要做好記錄，比如損壞的部位、損壞的原因、損壞的程度以及維修方法手段等等，以便之后功率放大器模塊在此出現(xiàn)類似的故障時能夠有參考的資料。

4 射頻功率放大器的維修

在射頻功率放大器中，最容易受到損壞的元件是場效應(yīng)管。在進(jìn)行維修之前，應(yīng)該佩戴上防靜電手鐲，以防靜電因素的干擾。在使用電烙鐵安裝和卸下IRF360管時，要注意不能時間過長，使用的焊接材料也不宜過多，以防對管子造成損害。在完成工作后，要檢查模塊上的其他組件是否正常。更換步驟如下。

第一步，需要卸下散熱片和晶體管上的所有螺釘。

第二步，需要有足夠的耐心，一次一塊的從最外面的開始拆下散熱片。當(dāng)每對管子裸露時，要打開管子塹片上的焊接密封。

第三步，更換全部晶體管。將Q5-Q8中心引線上的鐵氧體墊圈保存好，以備重復(fù)利用，減少維修成本。

第四步，將散熱片重新安裝。在擰緊散熱片和電路板上的螺釘之后，才能再擰緊晶體管上的螺釘。

第五步，需要保障鐵氧體墊圈在Q5/Q8與Q6/Q8的中心引線中。

第六步，焊接晶體管引腳。在焊接完之后，還需要檢查電源保險(xiǎn)和射頻保險(xiǎn)是否正常，如果是開路，需要更換。

圖1 功率放大器模塊故障判斷流程

第七步，以上步驟全都操作完畢之后，在我臺自制射頻功率放大器檢測平臺進(jìn)行功能的檢查能夠正常工作運(yùn)行。

總結(jié)：為了節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和維修精力，技術(shù)人員需要了解DX600發(fā)射機(jī)的相關(guān)工作原理，并且掌握故障檢測和維修手段。本文涉及到的DX600故障僅僅只是其中的一部分，剩下的部分還需要人們在實(shí)際生產(chǎn)生活中進(jìn)一步的總結(jié)。當(dāng)下社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展飛速，人們要永無止境的學(xué)習(xí)和探索，掌握足夠的專業(yè)知識，才能讓發(fā)射機(jī)的正常、高效、的工作，維持人們的日常生活。