DF100A 短波發(fā)射機(jī)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(jī)整體工作正常運(yùn)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(chǔ)上對其進(jìn)行了深入的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】

發(fā)射機(jī)；功率模塊；IGBT ；DC 管

0 前言

DF100A 發(fā)射機(jī)共使用功率模塊50 塊（PSM 調(diào)制模塊48 塊，簾柵模塊2 塊）， 設(shè)備理論設(shè)計(jì)損壞8 塊以內(nèi)可正常播出， 實(shí)際損壞1 至2 塊設(shè)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(shí)修復(fù)會(huì)造成模塊備件緊缺，對發(fā)射機(jī)的正常工作運(yùn)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(shí)更換模塊并對故障模塊進(jìn)行處理修復(fù)是有必要的。

1 工作原理及其作用

DF100A 型短波發(fā)射機(jī)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(gè)晶體管臨近電源，稱為AC 管； 第2 個(gè)晶體管臨近于負(fù)載，稱為DC 管， 從功能上說AC 管又叫保護(hù)管，DC 管又叫開關(guān)管，兩管的控制信號(hào)分別送入到各自的門極和發(fā)射極之間，控制其導(dǎo)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(hào)，“合”時(shí)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(jí)提供屏壓，“斷”時(shí)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(yàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)行原因的探討和分析如下：（1）一般為保險(xiǎn)或壓敏電阻爆，壓敏電阻是半導(dǎo)體器件，有齊納二極管的特性。當(dāng)壓敏電阻的泄流達(dá)到一定值時(shí)將發(fā)熱，進(jìn)一步促使泄流增大，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致壓敏電阻擊穿爆裂。交流延時(shí)保險(xiǎn)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(xiǎn)F1、F2，變壓器T1、T2 損壞，有時(shí)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(dāng)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(hù)管（AC 管）將導(dǎo)通，由U3(AD654JN) 組成的壓控振蕩器產(chǎn)生約37MHz 的方波信號(hào)，經(jīng)DS1 轉(zhuǎn)換成光信號(hào)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(dǎo)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(hù)補(bǔ)充電路開始延時(shí)，約110 秒后U10-5 輸出高電平，經(jīng)U9C，場效應(yīng)管Q1 等去關(guān)斷AC 保護(hù)管。當(dāng)AC 保護(hù)管導(dǎo)通時(shí)，壓控振蕩器的輸入端第3 腳得到-3.7V 的電壓信號(hào)， 壓控振蕩器U3 輸出正常的37KHz 方波信號(hào)。但因光纜或光接收故障，將出現(xiàn)開關(guān)管應(yīng)該閉合而實(shí)際沒有閉合的現(xiàn)象，只有經(jīng)過110 秒延時(shí)后，由U9C 輸出的高電平，關(guān)斷AC 保護(hù)管，壓控振蕩器才停振， 停止向9 單元發(fā)送37KHz 的信號(hào)，停用該級(jí)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(jī)輸出載波功率為100KW 時(shí)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(shí)時(shí)間內(nèi)，相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)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(huì)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(jī)日常維護(hù)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(rèn)識(shí)，并對今后的相關(guān)工作有一定的指導(dǎo)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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