Wheatstone-D8000调音台模块发热故障的处理措施

胡鹏程

1 Wheatstone D8000调音台简介

Wheatstone D8000调音台面板设计直观，通道设计采用全模块式，使用模拟操作，所有模块均可带电热插拔，方便测试及维修。

输入模块带8位数字LED显示，最多可容纳32路输入信号。输入模块分为话筒模块、数字模块、模拟模块、电话模块和通用模块。通过RS232串口连接计算机，用厂家提供的软件设定调音台各模块的功能参数、操作模式和开关状态。使用时，不需要外接PC计算机。

输出八组立体声主输出，主要包含主输出、直播室、导播室监听和电平表输出。

2 故障现象

Wheatstone D-8000数字调音台在使用一定时间后，与所有的电子产品一样都会有不同程度的发热，输入模块中以话筒模块发热最厉害，其表面温度一般都在32 ℃度左右，信号控制处理板模块中的CPU和DSP模块的温度基本上在34℃度左右。当DSP和CPU模块的温度再升高，就会使话筒信号断断续续，电话模块不能正常工作，最严重的情况就是调音台整机不能工作，处于死机状态，此时，即使关机重新启动也无法工作；在此状态下，测量DSP和CPU模块表面温度可高达45 ℃度左右。而当调音台整体冷却下来后，再开机可以正常工作，但几天后又会出现同样的故障。

3 故障分析

Wheatstone D-8000一体化数字播出调音台，所有的模块都安装在同一个机箱中，模块插在卡槽之上。模块卡槽座后面有开孔的散热铝板，但各个模块排列十分紧密，几乎是处于空气不流通的密封空间，虽然在电平表后面板留出了多排的散热孔，但各模块电子元器件工作时所产生的热量仍然无法散出调音台之外，加上CPU和DSP模块本身就需要大量的运算和处理，所以发热就更为严重。当发热到一定程度，超过部分元器件正常的工作温度，势必就会引起CPU和DSP模块出现故障。

在早期的常规处理中，一般都是发现轻微故障苗头时，只要DSP模块温度比较高，就直接更换DSP模块，基本上都可以解决故障（Wheatstone D8000调音台支持模块热插拔）。而CPU模块的故障只有在发热十分严重、故障发现得比较晚的情况下才会出现。更换CPU模块相对来讲要麻烦一些，更换后需要通过RS232串口连接计算机，用厂家提供的软件导入或者再次设定调音台模块的功能参数、操作模式和开关状态。

随着Wheatstone D8000调音台的停产，CPU和DSP模块出现断档，只有解决Wheatstone D8000调音台模块，尤其是CPU和DSP模块发热的问题，才能保证Wheatstone D8000调音台正常工作。

4 思路及实验

在目前的电子产品中，常用的散热方法有传导散热和对流散热。传导散热是指将物体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的一种散热方式，常见的有功放模块的散热片等，一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面上涂上一层导热硅脂，使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中。对流散热是指通过气体流动进行热量交换的一种散热方式。而吸流散热技术则是在传统散热技术传导散热、对流散热基础上衍生而来，并结合对流散热技术，将热量通过气体流动进行热量交换。通过对流散热的热量多少，取决于机身与周围环境之间的温度差和机体的有效散热面积，另外，受风速的影响也比较大。风速越大，散热量就越多；风速越小，散热量也越少。目前，很多电子产品都在采用吸流散热技术，最为常见的是台式计算机的电源和CPU散热。

根据以上的散热原理，Wheatstone D8000调音台的DSP和CPU模块也可以采用吸流散热的方式来进行散热，主要问题是是否能安装散热风扇，以及能否达到预期的效果。

首先，打开电平表盖板，发现后盖板和散热铝板之间大概有6 cm的间隔，这样就可以将散热风扇安装在铝板上，就像台式计算机CPU的散热风扇一样。接下来，找两个5 V的CPU散热风扇，粘贴固定在Wheatstone D8000调音台的DSP和CPU模块后面的散热铝板上，接上5 V的直流电进行试验。30分钟后发现，DSP和CPU模块表面温度明显下降，摸上去比话筒模块的温度要低很多。换用功率不同的散热风扇进行试验可以发现，功率大的风扇风速比较大，散热较快，功率小一点可以达到同样的效果，只是时间稍微长一点。这就表明，采用吸流散热的方式来进行散热，可以有效解决Wheatstone D8000调音台的DSP和CPU模块的发热问题，只要能解决好噪音问题，而且考虑好安装散热风扇可能引发的安全问题，就可以彻底解决Wheatstone D8000调音台的DSP和CPU模块的发热问题，不但可以节约大量的购买DSP和CPU模块的资金，更可以大大地延长Wheatstone D8000调音台的使用寿命。

5 实际改造

由于此方案是使用在广播直播室的直播调音台上，所以对播出安全和播出环境的要求就必须要考虑周到。

5.1 供电安全

散热风扇工作需要有直流稳压电源供电，直播室的所有设备都是通过UPS后供电的，任何设备的电源出故障都可能导致跳闸而影响播出。为了保证播出安全，决定将稳压电源放在导播室，接在导播室的维修插座上（该插座与直播供电不是一路，即使出现故障也不会对直播室供电产生影响），这样就保证了播出系统的安全。

5.2 噪音问题

在改造方案中，产生噪声的有稳压电源和散热风扇两部分。由于稳压电源不放置在直播室中，所以就只需要考虑散热风扇的噪声。而散热风扇的噪声基本都是由风扇轴承摩擦和扇叶转动切割空气产生的。所以，此改造方案的实施最为关键的是散热风扇的选择。

5.3 器件选择

经过多次的试用和比较，最终选定了一款cpu静音风扇。

其主要技术参数为：

尺寸：80(L)×80(W)×25(H)mm

转速，2 000 rpm；噪音，20～23 dB；电压，12 V

寿 命，50 000 h； 轴 承，Long Life Bearing

从音量类比上来看，0～20 dB几乎是感觉不到声音，20～40 dB则属于轻声细语的感觉，这样的噪声不会对直播产生影响。50 000小时的寿命基本上是将近六年的时间，满足长期使用的要求。稳压电源选择了一款12 V 2 A的稳压电源。

在此改造方案中，因为所选定cpu静音风扇的功率很小，大概0.5 W，所以对稳压电源功率的要求是很小的，选择这款12V2A的稳压电源，看中的是其外壳良好的散热性，完全可以满足要求。

在安装散热风扇的过程中有两点是需要注意的。一是风扇的方向要确定，散热风扇的风向应该朝外，这样可以将模块通道里的热气吸出。虽然风吹进去也可以流通空气散热，但也会将灰尘吹进去堆积在元器件上，可能会造成新的故障产生。二是散热风扇要粘贴固定在Wheatstone D8000调音台的DSP和CPU模块后面的散热铝板上，这样才会有比较好的散热效果，也不会有安全隐患。安装完成后，通电运转，在盖上电平表盖板后几乎听不到风扇的声音，试用期间，也没有主持人反映对直播有任何影响。

2016年9月份，对4台Wheatstone D8000调音台上的DSP和CPU模块安装了散热风扇，使用到现在已经1年多了，在此期间一直没有定期更换DSP和CPU模块（未装风扇前一般2个月定期轮换使用过的模块），多次在早上5点直播开始和24点直播结束时对CPU和DSP模块表面测量温度，基本保持在28 ℃左右，低于话筒模块的表面温度。期间只有1台调音台DSP模块出现过相同的故障。由此可见，此次对Wheatstone D8000调音台安装散热风扇达到了预期的效果，可以极大地延长DSP和CPU模块的使用时间，从而延长调音台的使用寿命。