10KW DAM中波广播发射机功率放大器的原理与维护及低阻通路的设计分析

2021-06-22刘磊李涛

电子元器件与信息技术 2021年3期

刘磊，李涛

（延安广播转播台，陕西延安 716000）

0 引言

进入二十一世纪，中波广播发射机逐渐走向高集成度、模块化的发展方向，为了达到“不间断、高质量、既经济、又安全”的要求，发射台技术维护人员必须熟练掌握发射机各模块原理，以便及时处理各类故障。在中波广播发射机内，最重要也是应用最多的就是功率放大器，它承担着功率放大与功率合成的功能，所以必须清楚其工作原理以及日常检修维护的各类注意事项，确保发射机安全运行。现以陕西762厂生产的AM103S5-Ⅲ型10KW DAM中波广播发射机为例，着重阐述其内部功率放大器的工作原理与低阻通路的设计意义，以及功率放大器在日常检修维护中的各类注意事项[1]。

1 功率放大器的工作原理

功率放大器的原理如图1所示，其主要由四个型号为RF350的N沟道增强型场效应管组成丁类桥式开关放大器，四个场效应管分为两个半桥，分别为A半桥（V1、V3），B半桥（V2、V4）[2-3]。当调制编码版送来负电压开功放信号，控制功放打开后，在激励信号的作用下，A、B两个半桥的场效应管工作在对角线交替饱和导通或截止状态，+230VDC以正、反两个方向流入、流出输出变压器的初级线圈，全桥输出在初级线圈产生载频方波电压，输出变压器的次级感应输出电压，进行叠加，全桥工作状态如图2所示。

图1 功率放大器原理简图

图2 功率放大器全桥工作状态

根据上述分析可知，功率放大器若要工作，须满足三个基本外围条件，可以作为功率放大器不工作时故障排除的主要方向：

（1）电源箱经熔断器组件板A24送至本板的+230VDC，分别经F1、F2保险送至V1、V2的漏极，作为本板A、B两个半桥的供电电源。

（2）射频分配器A15送至本板XT1-49、XT1-54的28～32VPP激励信号，正半周时V2、V3饱和导通，V1、V4截止。负半周时V1、V4饱和导通，V2、V3截止。

（3）调制编码板A36送来的正、负电压信号，通过控制V3、V4的饱和导通或截止，作为功率放大器关闭或打开的控制信号。

此外，功率放大器在日常工作中，常见故障有以下几种，分别为：

（1）F1或F2保险丝熔断故障。此时H1或H2红灯点亮，提示故障。

（2）A半桥或B半桥场效应管击穿故障。当A半桥或B半桥的某个场效应管击穿时，会导致该半桥的另一只管子也击穿，使F1或F2熔断，此时也会点亮H1或H2红灯提示故障。

（3）当C1、C2电容容量下降时，即使保险正常，功放在载频激励下，对应的发光二极管也会微亮，此时需更换电容。

2 低阻通路

2.1 设计低阻通路的意义

2.2 低阻通路的工作原理

当功放在激励信号的正半周工作时，V2和V3饱和导通，输出变压器初级线圈电压极性为右正、左负，调制编码板送来关功放正电压，则在初级线圈上将产生一个左正、右负的电压（楞次定律）。这个正电压使与V1并联的二极管导通，使初级线圈左端→V1内部并联二极管→C1、C3电容→地→C2、C4电容→V2饱和导通（V2正向饱和导通）→隔直电容C8→初级线圈右端，构成一个载频低阻回路。

当功放在激励电平负半周工作时，V1和V4饱和导通，输出变压器初级线圈电压极性为左正、右负，调制编码板送来关功放正电压，根据楞次定律，在初级线圈上会产生一个右正、左负的电压。这个正电压使得与V2并联的二极管导通，使初级线圈右端→隔直电容C8→V2内部并联二极管→C2、C4电容→地→C1、C3电容→V1饱和导通（V1正向饱和导通）→初级线圈左端，构成一个载频低阻回路[6]。

关断功放时，虽然V3和V4截止，不能轮流在初级线圈两端对地产生电流和感应电压，不输出合成电压和功率，但在激励电平的作用下，A半桥或B半桥上管V1或V2仍轮流工作在饱和导通或截止状态，其他打开功放在功率合成次级上的电流在关断功放初级线圈上感应的电压，总是和原打开功放时的极性相反，使关断功放的A半桥或B半桥上管V1或V2内的并接二极管导通，与V2或V1饱和导通管，滤波电容C2、C4和C1、C3，隔直电容C8和初级线圈，构成一个低阻抗通路，使次级也是低阻抗，既消除了在关断功放初级绕组上感应的高电压，又不影响其他打开功放的电流和电压在功率合成器上叠加。

从上述分析中可看出：功放损坏时，一是不能拔出该板使输出变压器初级开路，所以本机设置了功放连锁保护电路，当48个大、小台阶功放都插接良好时才能开机工作。工作中严禁拔出48个大、小台阶功放的任一块功放板；如果工作中拔出功放板，发射机进行一类故障保护关机和功放关闭，还有可能在拔出功放的瞬间烧坏该功放和输出变压器磁芯及损坏相邻的功放板。二是不能取掉场效应管V1和V2，即使有故障也不能焊掉，因为场效应管的故障都是击穿故障，击穿损坏时能够保证初级线圈的低阻通路，取掉管子或管子焊接不好造成断开或虚焊时，会对本功放和相邻功放造成损坏和烧坏输出变压器磁芯，也会使发射机中断输出功率，在检修维护中应特别注意[7]。