DF100A 短波發(fā)射機功率模塊的工作原理及典型故障分析

【文章摘要】

基于功率模塊對于發(fā)射機整體工作正常運行的重要性，首先介紹了功率模塊的組成及功能，接著給出了常見的幾種典型故障現(xiàn)象，在介紹其原理的基礎上對其進行了深入的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】

發(fā)射機；功率模塊；IGBT ；DC 管

0 前言

DF100A 發(fā)射機共使用功率模塊50 塊（PSM 調(diào)制模塊48 塊，簾柵模塊2 塊）， 設備理論設計損壞8 塊以內(nèi)可正常播出， 實際損壞1 至2 塊設備狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生很大變化，又因使用單位整體使用數(shù)量最多，損壞數(shù)量也最多，而庫存的數(shù)量有限，不及時修復會造成模塊備件緊缺，對發(fā)射機的正常工作運行構(gòu)成威脅。 所以深入的了解其工作原理及其故障的處理并及時更換模塊并對故障模塊進行處理修復是有必要的。

1 工作原理及其作用

DF100A 型短波發(fā)射機調(diào)制器單元由48 組功率開關(guān)模塊、功率開關(guān)控制板、低通濾波器、調(diào)制變壓器及附屬電路組成， 如圖1 所示，是為高末屏極提供高電平調(diào)制電壓的固態(tài)單元。功率開關(guān)模塊位于調(diào)制變壓器與低通濾波器之間，安裝于四單元圍網(wǎng)模塊架。

功率模塊主要有三部分組成，其原理圖如圖2 所示，一套三相全波整流器及其濾波器；電子開關(guān)，絕緣門雙極晶體管Q1，簡稱IGBT，含有兩組晶體管電子開關(guān)，第1 個晶體管臨近電源，稱為AC 管； 第2 個晶體管臨近于負載，稱為DC 管， 從功能上說AC 管又叫保護管，DC 管又叫開關(guān)管，兩管的控制信號分別送入到各自的門極和發(fā)射極之間，控制其導通與截止；用于空轉(zhuǎn)的反向二極管。通過一套三相全波整流電路，將調(diào)制變壓器提供的500V 交流能量轉(zhuǎn)換為700V 直流能量，由IGBT 組成電子開關(guān)通過光纜和功率開關(guān)控制板接受調(diào)制器控制器的“合”、“斷”控制信號，“合”時則輸出700V 直流電壓，并和其它處于“合”狀態(tài)的功率開關(guān)模塊串聯(lián)起來，為射頻末級提供屏壓，“斷”時則關(guān)斷輸出，并由反向二極管為其它串聯(lián)模塊提供通路。

2 典型故障現(xiàn)象

筆者依據(jù)多年工作經(jīng)驗的積累和總結(jié)，功率模塊主要有一下幾種常見的故障現(xiàn)象：（1）模塊上的交流指示燈(DS1) 不亮，相應的9A8、9A9 狀態(tài)板指示燈滅。（2）模塊上的直流指示燈（DS2）不亮，相應的9A8、9A9 板狀態(tài)指示燈滅。（3）功率模塊引起的短期噪聲，相應的9A8、9A9 板狀態(tài)指示燈滅。

3 故障原因及分析

針對上文所述的故障現(xiàn)象一一對其進行原因的探討和分析如下：（1）一般為保險或壓敏電阻爆，壓敏電阻是半導體器件，有齊納二極管的特性。當壓敏電阻的泄流達到一定值時將發(fā)熱，進一步促使泄流增大，形成惡性循環(huán)，導致壓敏電阻擊穿爆裂。交流延時保險爆，一般為整流橋擊穿損壞。（2）交流指示燈而直流指示燈不亮的故障，最多為給控制板的供電回路中保險F1、F2，變壓器T1、T2 損壞，有時也有IGBT 擊穿，控制板損壞。（3）一般為光通

訊故障，功率控制板的工作原理可簡述為：加高壓后，當模塊控制板的電壓檢測電路（U2/LM393）檢測到正常供電電壓， 保護管（AC 管）將導通，由U3(AD654JN) 組成的壓控振蕩器產(chǎn)生約37MHz 的方波信號，經(jīng)DS1 轉(zhuǎn)換成光信號通過光纜送到9 單元，表示該功率模塊正常，循環(huán)調(diào)制器也將發(fā)出指令打開該開關(guān)管；在無過流和接收閉合開關(guān)管（DC 管）指令后，開關(guān)管將導通，輸出700V 的脈沖電壓。若光纜及光接收出現(xiàn)故障，光接收（U8）將輸出高電平，它一方面經(jīng)U11B、U11D 和U5 去關(guān)斷開關(guān)管，另一方面使失步保護補充電路開始延時，約110 秒后U10-5 輸出高電平，經(jīng)U9C，場效應管Q1 等去關(guān)斷AC 保護管。當AC 保護管導通時，壓控振蕩器的輸入端第3 腳得到-3.7V 的電壓信號， 壓控振蕩器U3 輸出正常的37KHz 方波信號。但因光纜或光接收故障，將出現(xiàn)開關(guān)管應該閉合而實際沒有閉合的現(xiàn)象，只有經(jīng)過110 秒延時后，由U9C 輸出的高電平，關(guān)斷AC 保護管，壓控振蕩器才停振， 停止向9 單元發(fā)送37KHz 的信號，停用該級PSM 開關(guān)。在無調(diào)制狀態(tài)下，模塊的開關(guān)頻率約為70KHz，發(fā)射機輸出載波功率為100KW 時閉合的模塊數(shù)約為21 塊，參加循環(huán)的功率模塊為48 塊，所以在這110 秒的延時時間內(nèi)，相當于產(chǎn)生了一個頻率約為70KHz/48 ≈ 1.46KHz 的附加調(diào)制， 調(diào)幅度約為 700/ （21×700）≈ 4.76%。由以上分析可知道，每次加高壓后都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

4 小結(jié)

功率模塊的故障是相關(guān)技術(shù)人員在對發(fā)射機日常維護過程中常遇到的故障， 通過本文對其深入的介紹和分析，可以加深相關(guān)人員對其深入的認識，并對今后的相關(guān)工作有一定的指導作用。

【參考文獻】

[1] 李天德，劉可真．廣播電視設備維護圖冊100KWPSM 短波發(fā)射機[M] ．第1 版，北京：無線電臺管理局： 2000 ：56-155。