調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)功率放大器故障分析及檢修

王仕華

（貴州省廣播電視局七六四臺，貴州 黔東南 556000）

0 引 言

貴州省廣播電視局七六四臺的KFT-II-914A型10 kW全固態(tài)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)投入運(yùn)行12年以來，每個(gè)1 500 W功率放大器（以下簡稱功放）都穩(wěn)定運(yùn)行，沒有出現(xiàn)過故障。2019年7月，該發(fā)射機(jī)運(yùn)行中PA4突然出現(xiàn)無輸出功率故障。成功檢修后，維護(hù)人員加深了對功率放大器故障分析的認(rèn)識、豐富了調(diào)頻發(fā)射機(jī)故障檢修的經(jīng)驗(yàn)。本文對此次故障處理過程進(jìn)行總結(jié)，為廣大維護(hù)人員提供參考，便于以后檢修類似故障，提高檢修工作的質(zhì)量和效率[1]。

1 1 500 W功率放大器的組成和工作原理

1 500 W功率放大器由六分配器、30 W功放、6×300 W功放、六合成器、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）監(jiān)控板、低通濾波器及定向耦合器組成，合裝在一塊散熱器平面上，實(shí)物如圖1所示。產(chǎn)品說明書并未提供完整、詳細(xì)的電路圖，部分電路如圖2所示。

圖1 1 500 W功率放大器實(shí)物圖

圖2 1 500 W功率放大器原理圖（部分）

射頻輸入信號首先由30 W功放放大，然后經(jīng)1∶6分配器將信號分為幅度相等、相位相同的6路，分別去推動(dòng)6塊完全相同的300 W功放。300 W功放的輸出功率由6∶1合成器進(jìn)行功率合成，最后經(jīng)低通濾波器和定向耦合器輸出。CPU監(jiān)控板負(fù)責(zé)輸出功率、反射功率、激勵(lì)功率、工作電壓、工作溫度及各管工作電流的采集、運(yùn)算、顯示和告警。一旦出現(xiàn)過熱、過流、過激勵(lì)、輸出駐波比過大任一現(xiàn)象，均能自動(dòng)傳給主機(jī)監(jiān)控單元，由主控單元實(shí)施控制或保護(hù)[2]。本單元設(shè)有RS-485接口，可將工作狀態(tài)和工作參數(shù)實(shí)時(shí)傳至主機(jī)監(jiān)控單元。本單元面板設(shè)有+12 V和+48 V電壓正常發(fā)光指示燈，并安裝了一塊2×8液晶顯示屏及上下操作鍵，通過操作鍵可以觀察所需狀態(tài)和參數(shù)。

2 1 500 W功率放大器故障分析與檢修

2.1 1 500 W功率放大器故障現(xiàn)象

維護(hù)人員在某次巡機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)射機(jī)的第4功率放大器（以下簡稱PA4）液晶顯示屏顯示輸出功率為零，前面板直流12 V指示燈未亮，該功率放大器的開關(guān)電源（以下簡稱PS4）工作電流只有1.8 A。維護(hù)人員手動(dòng)按液晶顯示屏的按鍵，激勵(lì)功率、工作電壓、工作溫度、各管工作電流均顯示為零，即PA4沒有工作，各數(shù)值為零，無功率輸出[3]。

2.2 PA4故障分析及檢修過程

針對該故障現(xiàn)象，可采用逆向思維法和電壓對比判斷法兩種方法來排查故障。

2.2.1 逆向思維法

由于設(shè)備沒有完整的電路圖，因此先從功放盒沒有運(yùn)行、輸出功率為零且前面板直流12 V指示燈未亮的故障現(xiàn)象出發(fā)，測試監(jiān)測板（如圖3所示）上的直流12 V指示燈取樣點(diǎn)（LED2，V5）。測得其電壓為0.35 V，與正常電壓值1.86 V相差較大。監(jiān)測電壓來源于監(jiān)測板電源輸入口X6，接口排線X6中，紅、藍(lán)、黑、黃電源線的電壓分別測得為0.35 V（正常電壓應(yīng)為+5 V）、1.12 V（正常電壓應(yīng)為+12 V）、0 V（GND）、1.86 V。根據(jù)所測實(shí)際電壓值和故障現(xiàn)象得知，0.35 V為末級功放管柵極的監(jiān)測電壓。此電壓來源于取樣電路板輸出端的監(jiān)測電壓排線CN3，如圖4所示。功率放大器總電源排線CN1和監(jiān)測電壓排線CN3均位于取樣電路板。分別測試電源排線CN1各電源線的電壓，第11針腳的電壓為1.11 V。根據(jù)1 500 W功率放大器原理圖電路顯示或查看電源線路的連接，可知此電壓為末級功放模塊的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓。該電壓太低，經(jīng)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻消耗后，此電壓到達(dá)功放管BLF278的柵極時(shí)電壓為0 V，不能推動(dòng)功放管BLF278的柵極導(dǎo)通，因此，實(shí)測柵極電壓為0 V。由于末級功放模塊以并聯(lián)方式工作，使其他末級功放模塊都不能運(yùn)行，這與上述測試電壓后進(jìn)行判斷分析和故障范圍鎖定是一致的[4]。但是，在CN1與CN3之間，找不到明確的電路和元器件，只能換一個(gè)角度進(jìn)行觀察分析。將取樣電路板拆卸，如圖4所示，觀察電路板的底部，發(fā)現(xiàn)電源排線CN3的紅色線的電壓為N4三端穩(wěn)壓L7805CN的輸出電壓，三端穩(wěn)壓L7805CN的輸入電壓為N1三端穩(wěn)壓L7812CN的輸出電壓，即三端穩(wěn)壓L7812CN與三端穩(wěn)壓L7805CN為串聯(lián)。另外，三端穩(wěn)壓L7812CN輸出端電壓送入末級功放管的柵極。由此判斷，N1三端穩(wěn)壓L7812CN為故障元器件。

圖3 監(jiān)測板

圖4 取樣電路板

2.2.2 電壓對比判斷法

在功放盒的檢修工作中，常常需要測試各點(diǎn)電壓值來判斷故障。電壓對比判斷法就是測試故障功放盒與正常功放盒的各點(diǎn)電壓值后，一一比較各點(diǎn)的電壓值，推斷故障所在位置[5]。

在功率放大器電路中，取樣電路采集所有組成部件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)提供給CPU或主控單元進(jìn)行監(jiān)測控制，實(shí)現(xiàn)邏輯控制的功能。因此，可以檢測取樣電路中雙運(yùn)算放大器、三端穩(wěn)壓器等關(guān)鍵元器件的電壓來判斷故障點(diǎn)。表1、表2分別為故障功放盒和正常功放盒的各點(diǎn)電壓實(shí)測數(shù)據(jù)。表中CN1和CN2分別位于取樣電路板頂部的左端排線插座和右端排線插座，雙運(yùn)算放大器N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12和N6、N8、N11依次位列取樣電路板的上排和下排，N1三端穩(wěn)壓L7812CN和N4三端穩(wěn)壓L7805CN依次位于取樣電路板的左下角。

表1 故障功放盒的各點(diǎn)電壓值

表2 正常功放盒的各點(diǎn)電壓值

從表1和表2中的電壓數(shù)據(jù)可知：

（1）末級功放模塊的功放管柵極輸入匹配網(wǎng)絡(luò)電壓正常應(yīng)為11.6 V左右；

（2）故障功放盒的集成塊（型號：LM358P）N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12、N6、N8、N11的第1、2、3、4腳的電壓值相對較為異常，其第1腳輸出端電壓應(yīng)等于柵極輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓，又因是集成塊的反向輸入端電壓（第2腳）和同相輸入端電壓（第3腳）的比較輸出電壓，所以推定所有集成塊功能應(yīng)為正常；

（3）三端穩(wěn)壓L7812CN輸出電壓偏低，且輸出電壓等于柵極輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓，由于輸出電壓異常，推斷該元器件已故障；

（4）由于電源排線CN3的電壓偏小，取樣點(diǎn)（LED2，V5）的電壓異常，從而導(dǎo)致監(jiān)測和控制板上的直流12 V指示燈未亮；

（5）所測電壓值存在較小的誤差，因此，比較電壓時(shí)，相應(yīng)的電壓不能完全相等，只有在一定范圍外比較才有意義[6]。

3 結(jié) 語

引起發(fā)射機(jī)功放盒出現(xiàn)故障的原因有很多種。發(fā)射機(jī)功放盒常見故障表象主要有輸出功率偏低或者沒有輸出功率、溫度過高、數(shù)據(jù)顯示異常等。檢修時(shí)，應(yīng)遵循先觀察后動(dòng)手、先外部后內(nèi)部、先軟件后硬件、先安全后測試、先簡單后復(fù)雜、先模塊后整體的原則，切不可盲目動(dòng)手，更不能在安全措施不到位的情況下就進(jìn)行檢修。檢修時(shí)一定要遵守相關(guān)規(guī)程并逐步進(jìn)行，否則小失誤可能釀成新故障、大問題。維護(hù)人員要牢記檢修的目的是運(yùn)用技能來解決問題，進(jìn)一步豐富技能和經(jīng)驗(yàn)，萬萬不可引出新故障、大故障。