DF500A型发射机电子管上电与关断时序分析①

董旭东

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.006

摘 要：该文主要对国产DF500A型500 kW短波发射机上使用的TH576型电子管的上电、关断和保护时序进行分析，并在发射机上进行相关的验证测试。对比TH576型电子管使用要求与DF500A发射机上的实际测试结果，分析了发射机存在的末极电子管高压关断时序与电子管使用要求不符，在多次操作后的累积伤害会影响电子管、薄膜电容和其他相关器件使用寿命的问题，增加发射机停播率及运维成本的隐患。文章分析了存在的问题和危害并提出解决方案以供参考。

关键词：短波发射机 电子管 保护时序

中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（c）-0006-02

国家新闻出版广电总局2023台机房安装的一部DF500A型500 kW短波发射机是我国第一款自主国产的500 kW短波发射机。为了更好地学习短波发射机原理和进行发射机维护工作，笔者对发射机的核心部件电子管各极的上电和关断时序进行了理论分析，并对发射机实际运行中电子管上电和关断时序进行测试，并从中发现了一些问题。该文旨在对上述问题进行分析讨论并提出解决方案以供参考。

1 DF500A型发射机和TH576电子管

DF500A机型短波发射机设计发射功率500 kW，此型号发射机驱动级和末级两级放大器分别采用型号为CTK12-1的三极电子管和型号为TH576的超蒸发冷却金属陶瓷四极管。末级放大器TH576型四极管采用阴极接地线路，激励信号加在栅极和阴极之间，电子管工作在丙类弱过压状态。发射机满功率工作时，电子管灯丝电压约17 V电流约880 A，栅极电压约-800 V电流约2.4 A，帘栅极电压约1.2 kV电流约5 A，阳极电压约14 kV电流约40 A。

2 电子管上电和关断时序要求

2.1 上电时序

按照TH576型四极管的特性，由于灯丝工作电流大，为防止加电瞬间大电流造成灯丝损坏一般要求缓慢分档升起灯丝电压。

DF500A型发射机的设计上，TH576电子管栅极、阳极和帘栅极皆采用独立电源。栅极电压由固定偏压和自生偏压两部分组成，栅极电源主要作用是在保证有激励信号前给栅极提供一个固定偏压。对大功率四极管而言，要求在阳极、帘栅极上电时需先接通阳极电压再接通帘栅极电压。一方面是因为屏压上电前电子管内阴极发射电子主要流向帘栅极，容易造成帘栅极电流过大。另一方面是为了减小负阻效应影响。负阻效应指阳极电压低于帘栅极电压时，高速运动的电子撞击阳极时产生的二次电子放射，部分电子流向帘栅极，阳极电流减小而帘栅极电流增大的现象。上述两个原因造成的帘栅极电流过大会导致帘栅耗过大，可能造成电子管帘栅极损坏，影响电子管使用寿命。

综上，按照TH576型四极管的使用要求，电子管各极电压的上电顺序应为：灯丝电压→栅极电压→阳极电压→帘栅极电压。

2.2 关断时序

同样，为了保护电子管帘栅极，发射机在工作中应该严格按照先关断帘栅极电压后关断阳极电压的顺序进行高压关断操作。实际上要求电子管各极电压的关断顺序应与上电顺序相反：帘栅极电压→阳极电压→栅极电压→灯丝电压。

2.3 上电、关断和保护时序测试

DF500A型发射机的灯丝电压由灯丝控制器控制逐步缓慢升降，在此不赘述。在灯丝电压加至全灯丝状态时后，栅极存在约 -400 V的固定偏压，在发射机加激励信号后栅极有约-400 V的自生偏压，即栅极正常工作在约-800 V的状态。

DF500A型发射机电子管的灯丝、栅极上电及关断时序无疑符合理论要求，笔者重点对阳极和帘栅极的上电及关断时序进行测试。

阳极和帘栅极电压上电时序：用数字示波器同时捕捉阳极和帘栅极电压采样信号，观察发射机实际加高压过程的执行时序如图1。

图1为DF500A型发射机末极电子管阳极电压、帘栅极电压的上电时序，阳极电压先于帘栅极电压上电约75 ms，符合TH576型电子管上电要求。

2.4 阳极和帘栅极高压关断、保护时序

DF500A型发射机在过流、反射功率过大等故障发生的情况下为了保护电子管，会执行关断电子管阳极和帘栅极电压的保护动作。测试中通过降低反射功率保护门限模拟反射功率过大故障，同样用数字示波器同时捕捉阳极和帘栅极电压采样信号，从而观察发射机保护动作的执行时序。

图2为实测在发生故障时发射机断电子管阳极电压、帘栅极电压的时序，从图中可看出实际上阳极电压比帘栅极电压早关断 25μs左右。另外对DF500A电子管正常高压关断时序进行测试，发现与保护时序测试结果一致。

从阳极电压关断到帘栅极电压关断的时间，阳极电压降至0V时帘栅极电压仍保持在高电位，由于帘栅极电压高于阳极电压，电子管内高能电子流瞬间流向帘栅极，造成帘栅极电流迅速增大。瞬间增大的帘栅极电流对帘栅极形成冲击，可能损坏帘栅极。另外，由于阳极电压的关断，电子管失去了阳极通路，电子管内剩余能量只能从帘栅极通路释放，导致在关断瞬间在帘栅极形成几倍于原帘栅电压的高电压，不仅容易造成帘栅极损坏还有可能造成帘栅极回路中的薄膜电容损坏。

3 结语

要解决末极电子管高压关断时序与电子管对发射机影响的问题，一方面可通过修改发射机控制系统，保证在电子管关断帘栅极电压和阳极电压时执行正确时序解决；另一方面可在帘栅极供电回路增加泄放通路减少高电压大电流对帘栅极的影响。通过对原理的学习并对实际情况进行测试，通过理论与实践的相互印证，不仅可以加深对设备工作原理的理解也可以帮助发现一些影响运维工作的隐患，进一步提高了工作的质量。上述内容就是笔者对此次测试结果的总结和分析，希望给大家提供一些参考。

参考文献

[1] 宋晓红.DF500A型发射机射频驱动级分析与研究[J].电子测试，2016（4）：35-36.

[2] 王铁英.DF500A型广播发射机射频末级分析与研究[J].电子测试，2016（4）：9-11.

[3] 莫周鹏.DF500A型500 kW短波发射机射频末级电子管的全寿命管理[J].通讯世界，2015（18）：61-62.