衡阳中波转播台发射机功放模块故障分析与处理

2024-04-28彭波华

电视技术 2024年3期

彭波华

（湖南省新闻出版广电局衡阳中波转播台，湖南衡阳 421099）

0 引言

衡阳中波转播台目前使用的数字幅度调制（Digital Amplitude Modulation，DAM）10 kW发射机在运行中曾出现各类故障。其中发生故障最多的部分是功放模块。DAM10 kW中波发射机功放部分采用48块功放模块，功放的主要元器件是场效应管IRF350[1]。造成功放模块出现故障的原因有很多，技术人员应根据不同故障现象进行分析与维修。现就衡阳中波转播台发生的一起功放模板损坏故障进行分析讨论。

1 功放模块故障现象

发射机右起第6块功放模块故障灯亮红灯。技术人员拔出该功放模块，看到该模块上两个保险已被烧断。测试两侧IRF350管，发现均已被击穿。换上正常IRF350管和保险后，将模块插到其他位置，同时把其他正常的功放模板插入右边第6模块位置，该位置模块再次亮红灯，IRF350管再次被击穿，保险被烧断。维修后被插入其他位置的功放模块正常。

2 故障分析

根据故障现象，可判断该故障为同一位置功放模块连续损坏故障。在同一位置，功放模块连续损坏的可能原因如下[2]。

2.1 射频驱动信号异常

射频驱动信号主要检查信号的幅度和相位。48块功放模块驱动信号的幅度和相位是相同的，驱动电平在23 Vp-p左右。各模块驱动信号的相位应保持一致，相位差控制在±4°。应重点检查从射频分配板到二进制功率合成母板和主功率合成母板的射频驱动线是否正常及连接插头是否连接可靠[3]。

2.2 功放模块场效应管漏极相位不一致

输入到功放模块的96路射频驱动信号相位差应在±4°，每个功放模块场效应管的漏极输出信号的相位差也应在±4°。若功放模块的输入驱动信号是正常的，但漏极输出信号相位异常，原因一般为功放模块与合成母板的插接不良、射频功放模块的效率线圈电感量异常以及射频合成变压器异常等。

2.3 射频合成变压器故障

每一个功放模块的射频输出信号由合成变压器耦合到功率合成器次级。如果合成变压器出现故障，功放模块将无法正常工作。对此，应检查输出变压器的初级磁环是否破裂、是否有打火痕迹，变压器次级铜棒及铜棒接口处是否异常，以及线圈绝缘是否失效等。

2.4 开关控制信号异常

功放模块开关控制信号是从调制编码板（A36）送来的。送至每一个功放模块的控制电平应是一致的。如果其中一路开关控制电平异常，会导致该路功放模块损坏。对此，应重点检查调制编码板（A36）上的驱动电路，检查编码电路输出的开关控制信号是否正常，以及从调制编码到合成母板的连接是否异常。

2.5 模块插座接触不良

若功放模块插接处有明显的打火痕迹，可能是插座接触不良导致的。发射机工作时会有轻微的振动，经过长时间运行，会出现功放模块逐渐从插槽中松脱的现象，经常插拔功放模块也容易导致插座口变松或者变形，进而造成接触不良。日常维护时，应减少插拔功放模块的次数，定期检查功放模块在插槽中的插接情况，并用橡胶锤向插入方向敲击几次，确保功放模块在插槽内插接到位[4]。

3 故障排除

故障发生后，首先闻发射机内是否有异味，再观察外围元器件是否有烧焦现象，线路是否有断开现象等。因已试过换上功能正常的功放模块到此处也出现同样故障，而把功放插到其他位置却是正常，故可排除功放模块本身的故障原因。分析可能是与该功放模板相关的外围元器件、连接线等出现了故障。故障排查具体步骤如下。

第一步，先找到电源箱的熔断器组件板，断开功放模块保险（除F8以外的保险）。

第二步，检查模块插座、合成变压器等。发现均正常。

第三步，用示波器测量第6块功放模块的输入驱动信号。把示波器探头挂在功放模板VD4正端测量，探头夹地线接在屏蔽门上。合上发射机低压开关，按低功率开关加高压，升功率让该模块开通。此时示波器上显示驱动信号为23 Vp-p。正常时该点波形幅度范围为22～25 Vp-p。现该模块输入驱动信号幅度正常。再用示波器查看该点的驱动信号相位，也在正常值范围内。

第四步，检查从分配驱动板出来的驱动信号连接线，该功放模块的驱动信号连接线对应第2组连线。先把发射机顶部驱动分配板上对应的数据线头拔出，再把合成母板上对应的数据线头取下。一块功放板有两根线，先测量该组线是否短路。把这块功放模板对应的两根驱动信号线一端断开，用万用表电阻挡测另一端。此时，若电阻值为无穷大，则表明这两根线没有短路。再测该组线是否开路。把这两根线一端用线短接，用万用表电阻挡测另一端，此时若电阻值为0，则表明这两根线没有开路。经检测，该功放驱动输入信号连接电缆正常。

第五步，检查与功放模块相关的其他元器件。发现该模板对应的效率线圈有部分颜色明显异常，有的线圈已碰在一起，导致线圈匝数发生了改变，如图1所示。

图1 故障效率线圈

取下该故障效率线圈，按照该发射机工作频率对应的电感数量，焊上新效率线圈，重新开机试验，故障排除。

4 效率线圈工作原理

10 kW DAM中波发射机共有52个线圈，其中48个二进制和主功放模板效率线圈排成两行，密集地安装在合成母板上。发生故障的效率线圈安装在中间，需要仔细查看才能发现故障点。根据上述故障分析，此次同一位置功放模块连续损坏是由于漏极相位不一致引起的，效率线圈数量变化会导致功放模板损坏。下面简单介绍效率线圈的工作原理。

效率线圈是带抽头的线圈，与各个功率合成变压器初级线圈并联，再耦合到次级铜棒。图2为效率线圈的电路原理图。

图2 效率线圈电路原理图

每个功放模块有4个场效应管，输出电容Coss由漏源电容Cds和栅漏电容Cgd并联而成。场效应管输出电容与功率合成变压器初级线圈和效率线圈构成谐振回路，谐振于工作频率。效率线圈的主要作用是减少各功放之间的输出相位差，使各功放输出在功率合成变压器次级铜棒上尽可能做到同相叠加，以提高整机效率[5]。

表1为某中波发射机厂家提供的不同工作频率下不同的效率线圈电感量。从表1可以看出，工作频率越高，效率线圈电感量越小。

表1 10 kW DAM中波发射机效率线圈频段变换表

本文故障是由于效率线圈有一部分碰到一起导致线圈电感量发生改变，造成回路失谐。另外，效率线圈还与后面电路构成功率输出电路负载，是一个移相网络。现线圈电感量发生变化，使得从合成变压器等效过来的复阻抗发生改变，则功放的输出相位也发生变化。即移相网络变化，漏极的负载变化，漏极的输出相位随之改变，但发射机的负载没有变，阻抗不匹配，导致烧毁功放。