DX系列发射机功放板检修实例及故障分析
DX系列发射机功放板检修实例及故障分析
信阳中波转播台：卢光辉郭炜游航
[摘要]DX系列发射机在日常维护中最普遍出现的故障就是功放板损坏，但造成功放板故障的原因很多。一般情况下在固定位置烧功放的，故障分析与处理较为简单，但随机性烧功放的原因较为复杂，若不对症解决，故障很难最终排除，甚至造成不断更换功放板、多次重复维修或大面积烧功放的后果。本文针对我台10KW/972KHz发射机功放维修的实例，介绍了造成功放板故障的几种情况，着重分析了造成无规律随机性功放板故障的原因以及维修方法，供技术人员在维修实践中参考借鉴。
[关键词]DX系列发射机功放板故障种类分析处理
1、功放板故障的几种情况
功放板故障，一般指的就是功放板上功放模块MOSFET被击穿，功放板上保险烧毁。总结起来，功放板损坏有以下几种情况：一是偶发性功放板损坏；二是在固定位置上连续出现烧功放；三是不同位置随机的功放板连续损坏；四是大面积损坏功放板。一般情况下，只要能在维护发射机时做到认真细致，大面积的功放损坏较为少见，往往因雷电、激励、输出网络或发射机供电等原因造成，我台发射机在实际工作中几乎没有出现过，在此不做分析。对于偶发性的功放板故障，一般来说更换正常的备用功放板就能解决。但对于后几种故障，因导致的故障原因较为复杂，需要较长时间的观察判断、细致地检修才能准确找到故障点。而且有个别情况并不存在确定的故障点，此时需要对发射机做系统检查，发现多处环节的状态不正常，在处理之后，问
题才有可能解决。
我台经济广播972KHz 发射机在工作中，第一次是发现有三块功放板出现故障，在更换备用板后发射机工作正常，但在第二天的检查中发现在同一位置功放板又出现故障，在如此的反复中，有时是更换备用板后可能是出现四块甚至五块功放板损坏（位置偶尔也会发生变化），有时是工作两天左右的时间才发生损坏，所幸我台备用功放板充足，而且每次都要把已损坏的功放板修复，才未造成长时间停播。
2、偶发性功放板故障的原因分析及检修
偶发性功放板故障出现的原因一般是：一由
于风雨雷电等造成输出网络短时期内发生阻抗变
化，在输出故障检测电路还未起到应有的保护作
用前造成功放板损坏；二由于主电源不稳定或因
继电器工作时产生的脉冲干扰造成；三由于发射
机功放板处灰尘堆积在某处或某些关键点的绝缘 度下降改变了电路导电特性，造成偶发性功放板故障；还有就是功放板本身的某些元器件性能下降，也能造成功放板故障。我台在解决972KHz 发射机功放板故障时，初期采用的就是检查维护天调网络及机房配电柜，同时清理清扫功放板、功放板插槽及机器后面的合成母板上的灰尘，在初期也确实起到了一定的作用，该发射机有时能正常工作一两个星期。我台另有一部发射机因合成母板上的合成线圈上的固定胶柱脱落，造成两线圈相连，也出现过功放板故障，在原位置重新固定后，故障解决。如图一所示。
图一 合成母板
（局部）
3、固定位置连续出现功放板故障的原因分析及检修
在检修972KHz发射机出现功放板故障的中期，我们发现在损坏的功放板中有一两块功放板在同一位置上连续出现故障，以下简单介绍其常见的故障原因及检修方法：
3.1、射频推动信号幅度和相位不正常
23VP-P,低于20VP-P为欠激励，高于25VP-P为过激励，这都可能造成功放板故障。我们在检查过程中，不仅检查了推动信号的幅度（检查正常），还针对射频输出电缆、输入输出插排等进行了细致的检查。因为由于发射机长时间的工作，热胀冷缩、风机震动及灰尘堆积等原因都会造成个别插芯接触不良。
3.2、控制信号异常
发射机编码板对应功放板的控制信号输出电压在正常情况下为
3V-4V之间，在检查时可对比测量正常工作的功放板控制信号电压，如有差异，应重点检查编码板上故障位置的反相器输出到合成母板的插排插芯。在我们的实际检查中，并未发现有明显变化，但因编码板上的保险长时间工作阻值稍大而更换。
3.3、功放板输出变压器故障
功放板位置的输出变压器及合成木板上对应的效率线圈由于长时间工作或有灰尘，会造成发热发烫，有时更会有破裂或打火痕迹。所以当此类故障发生时，此处也是我们检查的重点。特别是输出变压器颜色如果变黄，则必须更换。
3.4、功放板插座接触不良
对于工作年限较长的发射机来说，功放板插座接触不良而造成功放板故障的案例也很常见。我台在初期检修时，本着由简入繁的原则，就做过此类处理，起到了一定的作用。
4、随机性功放板连续损坏
在我台维修972KHz发射机功放板故障的后期，发现发射机除了会在同一位置有一两块功放板出现故障外，有时也会在其他不同位置有功放板损坏，这种故障的成因就相对复杂的多。要解决此类问题，就要求技术人员掌握更全面的检修技术及知识，必须对发射机进行全面的检查。以下是可能引起不同位置随机性功放板连续损坏的几个方面的原因及检修：
4.1、B-电源故障
B-电源故障在引起功放板故障的案例中占有的比例较大，而且当
B-电源故障保护电路未起作用时，甚至可能会引起大面积的功放板故障。在我台经济广播972KHz发射机的维护过程中，UC3834就出现过损坏。其主要作用就是电源调整及电源输出故障保护，其工作原理为：当输出电压过高时，UC3834的内部输出控制电压（16脚）为高电平，使V2导通，输出电压通过R7～R10并联后接在V2上，此时是V2导通，相当于接地，在输出对地之间相当于接了一个0.25Ω的电阻，从而进行输出电压降压保护。
图三B-电源局部原理图
如图三所示，B-电源用于对功放的开关时间进行补偿，对发射机调制部分的正常工作与否起着至关重要的作用，若调制B-电源设置不当就有可能造成随机性功放板损坏，因此在检修和维护发射机时，技术人员应当对B-电源给予高度重视。发射机正常工作载波功率为10KW，调制度为100％时，B-电压在-2V～-6V之间变化，其中-2V对应调制负峰，-6V对应调制正峰。当B-电源电压不正确时，可根据厂家的预置表，适当调整电位器R38使电压达到要求。但一般情况下，
R38已由厂家在出厂前调整完毕，所以轻易不要调动。
4.2、过电压故障
由于MOSFET元件是电压敏感元件，因此当工作电源电压异常时，功放管会因为过电压而击穿。产生过电压的原因非常之多，常见的有雷电的进入，故障点打火，元器件的老化，因长时间工作造成其耐压系数降低，外电电压不稳定及开关机启动次数过多等原因。虽然厂家对发射机以及各台对台内的整个发射系统采取了多种防雷保护措施，并且这些保护措施也是行之有效的，但雷电对发射机的破坏仍然是最强的，也是最不容易预防的。
固态发射机的合成变压器是串联而成，因此合成变压器一旦打火，就可能会直接烧坏打火处附近的功放板及插排，严重的会烧毁功率合成母板，使检修维护量增大。造成合成变压器打火的重要原因之一就是灰尘的堆积。因此在日常工作中要保持发射机房及发射机内部的清洁，在检修维护发射机时要及时做到对发射机及合成母板的清理清扫。在除尘时可用吸尘器、气泵或皮老虎，必要时要先用毛刷清扫，同时不能用力过猛。如发现合成变压器有打火痕迹，应用酒精、细砂纸仔细反复地处理打火处的灰渍，并认真检查合成母板是否有损坏，如需更换合成母板，应先掌握母板的拆卸和安装程序，一定要按规定程序仔细拆装。
4.3、+5V电源异常
发射机调制编码板是由+5V电源供电，其故障检测点与B-电源一样在直流稳压板上。由于负载较重，+5V电源从直流稳压板到调制编
码板上要经过接插排线、插座、保险丝等器件。当发射机工作到一定年限后，由于接插件之间、保险丝座在空气中氧化、生锈，会造成接触不良，这样在其上面会产生较大的压降，造成编码板上的反相器工作电压达不到5V，致使反相器输出电压相应降低，当反相器输出到功放板的开关控制管上的电压低于3V时，会导致功放管（场效应管）的工作状态不能正常开通或闭合，久而久之就会造成功放板故障。
由于+5V的工作状态是负载功率大，流经各个传输器上的压降相应也会大，所以我们在检修维护时应顺着+5V电源供电路径进行检测，重点检测在各个传输器件上的电压降，其中更要包括各接插件的接触状况，编码板上的保险丝F1是否有0.1V以上的压降或严重发热现象，如发现有问题一定要及时进行处理，特别是在更换保险是有必要连保险丝座一并更换掉，以彻底杜绝故障隐患。
从我台以往的维护经验来看，+5V电源异常与B-电源异常对造成功放板故障的表现上是不同的。一般来说，B-电源异常会造成经常工作的低序号位置上的功放板故障；+5V电源异常，损坏的功放板会随机性很大。所以在做发射机检修时要具体情况具体分析，抽丝剥茧，一步一步仔细检查。
4.4、发射机散热不良
发射机散热风机气流不足会造成发射机特别是功放部分温度过高，假如风节点或发射机热敏继电器失效，可导致功放因过热而损坏。当机房温度过高，而机房冷却设备未开或制冷效果不好，风道堵塞，机器后门未关严导致风量减小，又或者风口灰尘多等等原因，都可能
导致发射机通风散热不良而烧功放。
4.5、激励异常
单路激励异常可导致固定位置上的功放板损坏，但是当激励的公共部分有故障时则可造成随机性功放板故障。我们知道，当场效应管工作在开关状态时效率最高，其输出的电压也最高，为了保证其稳定地工作在开通或闭合状态，就需要提供相对稳定的激励电压。以我台发射机所用的IRF350管为例，激励电压应在20～25 VP-P之间，最佳工作电压为21～23VP-P之间，低于20VP-P为欠激励，高于25 VP-P 为过激励。欠激励会造成场效应管饱和深度不够，使激励输出波形（方波）前后沿变差，严重时会使功放管在放大区工作时间过长，增加管耗，导致功放管受损或烧坏；过激励则会导致功放管栅极与源极之间击穿。发射机激励电压相关电路调整设置在推动级电源调整器板上，如果推动级电路工作不正常，会对正常的补偿过程产生影响，有可能导致激励跳变、欠激励或过激励等，也可能使功放管损坏。
图四发射机激励部分局部原理图
如图四所示，我台工作的10KW发射机的激励部分由外激和内激
一主一备两个，由于是同步广播，该发射机一直是使用外激在工作。在我台经济广播972KHz发射机功放板故障的检修后期，当检查到外激的输出时，发现提供外激的设备虽未损坏，但在某些时候外激的输出不稳定，输出幅度相对较低，在发射机工作的某个瞬间造成欠激励，从而导致了该发射机功放板故障。当发射机由外激改为内激后，发射机的工作从此正常。随后我台技术人员更换了从外激到发射机的激励输出线路，发射机用外激正常工作至今。
此外，在我台经济广播972KHz发射机的维护过程中，天调输出网络中偶发电容烧毁的案例，也导致了发射机功放板故障。这是因为假如干扰自天线进入，会窜入功放模块的输入端，干扰信号会破坏栅极激励电压的波形，造成激励异常，从而使功放管受损甚至烧坏。
其他导致功放板损坏的原因还有A/D转换器采样相位设置不当，输出保护调整不当等因素，由于在维修发射机的检查中并未涉及，不再赘述。
5、结束语
在我台经济广播972KHz发射机功放板故障原因的检修维护中，给我们的启示很多，第一发射机安全播出的关键是日常维护，只有在日常维护中能做到细致再细致，严格按照发射机维护规定流程，就一定能最大程度低避免出现安全隐患；第二是当发射机出现故障时，技术人员一定要做到头脑冷静，思维清晰。由于发射机出现故障的原因较多，再加上一些不确定因素，在实际的检修维护工作中，先根据发生故障的主要原因、次要原因进行排序，然后再一步一步逐一排除，
不放过细微的因素与可能性，才能及时快速恢复发射机的正常工作。
参考文献：
1、《数字式调幅中波发射机》张丕灶等厦门大学出版社2002.9
2、《全固态中波发送系统的调整与维修》张丕灶等厦门大学出版社2007年7月
3、《DAM数字调幅中波广播发射机》陕西海纳广播通讯设备有限公司