PSM短波发射机功率模块故障与分析

陈建忠

摘 要：通过对PSM短波发射机常见故障的分析，总结故障、分析故障，才能快捷地处理，确保播音质量。在工艺上使主整变压器的绕制方法更合理，使各绕组的漏感尽量一致，可以改善其动态电压的一致性，尽可能减少三相外电波动。

关键词：PSM 发射机 模块

中图分类号：U270.38+2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0069-01

SW100-Ⅱ型100KWPSM是原航天部二十三所生产的100Kw短波发射机，即脉冲阶梯调制式短波广播发射机。本人通过近年来的检修、维护和故障处理，就该机型在PSM功率模块上出现的故障现象，进行分析总结作出一汇编，为今后工作中快捷地处理类似的故障提供相应的保障。首先，我们先从PSM模块的在发射机中的功用上入手分析。

1 PSM模块的工作过程

在发射机中PSM功率开关共有50组，其中48个用于高末功放电子管（RS2054）11kV板压的供给，2个用于其帘栅压的供给。供末级电子管板压的48个功率开关分别接在两个移相变压器的次级绕组端。两个变压器初级电源电压为三相380V，相对供电电源有±15°的相移，且初次级均为Δ-Y接法，这样可使整流后的电源纹波大大地减小。48组功率开关以串联方式工作，每当接通一个功率开关，一个+540V的电压就经滤波器加至高末级电子管板极。每组开关的电子器件是采用高性能的绝缘门双极晶体管（IGBT）。这样，开关速率大大提高，音频控制系统电路便可相应简化，调制器效率也能进一步提高。

每个功率开关都有自己的功率开关控制器。它是在接收到合或断本组功率开关的光指令信号后转换成电信号，使功率开关状态改变。此外，开关控制器还具有对本功率开关进行自我检测和实行故障保护的功能，同时经光缆将本组功率开关状态及外电变化情况反馈给开关组件状态板。

2 PSM模块的杂音问题与解决

由于最多只有48级阶梯其非线性失真较大并且其低音高调幅，中音低调幅，高音极低调幅阶梯纹波主频都处于滤波器的通带之内难以滤除，因而需采用PDM补偿抑制失真，又由于受IGBT工作频率的限制，为了48级PSM开关的平均负载功率近似相等，PDM补偿采用的开关频率选择fc=70kHz。同时48级PSM开关均以fc=70kHz的频率循环导通，所以在载波情况下每个模块的工作频率为：fc/48。当调幅度为m时开关管的主要工作频率应为：fcm=1/48fc+mfΩ

根据上述PSM调制器基本原理我们可以看到在目前器件水平条件下PSM调制方式将可能产生两种乙类屏调没有的特殊杂音。

（1）开关频率分量杂音。

两台PSM主变压器共48个次级绕组，分别接到48个功率模块板上，对每一个功率模块来说，都是一个独立的三相全波整流器。由于移相变压器中次级绕组位置不同，因而漏感不同，边缘绕组较中间绕组漏感要大，导致同一台移相变压器的不同次级绕组输出电压不同。同时，由于制造工艺等原因，两台移相变压器相同位置绕组的输出电压也不可能完全相同。所以开关频率周期内21级PSM开关（载波状态）的合成电压也互不相等。把这种含有脉动的直流电压输出到射频被调级，就会出现相应寄生调制而导致杂音。

（2）分频杂音。

分频杂音实际上是PSM发射机最主要的杂音。如前所述，为了48级PSM功率电源开关的平均负载功率近似相等，48级PSM开关均以fc=70kHz的频率循环导通。采用三角波进行PDM补偿抑制失真在载波情况下经48次分频后的频率为：70kHz/48=1.46kHz（fc=70kHz）或100kHz/48=2.08kHz（fc=100kHz）。此分频分量就正好落入音频通带内产生分频杂音。

3 PSM模块的故障问题与解决

现对我台所出现的所有PSM模块故障做个总编。

（1）在换模块的时候，两个模块间的三相输入进线端不能互换。其原因是该机是PSM脉冲阶梯调制，故其电压是叠加上去的，如2、3两模块，2号的叠加电压加在3号的输出端上，依次下去…

（2）小板的匹配问题：北广出产的控制小板与新无线局自身产的模块不匹配。在加高压时它会造成小板的自保护从而切断模块IGBT开关。原因是他们的取样端的电压值不同。无线局模块的输出是410～418V高于北广模块的372～378V，北广小板的正常动作值是6V，而它从新板上得到的取样值高于它的比较值6V，故它会自保护切断AC端。对付的办法是，北广出产的控制小板对北广的模块，无线局出产的控制小板对无线局的模块。

（3）IGBT损坏：这是最常见的问题，其易测易换。其损坏原因是由于瞬间电流过大，IGBT在被完全关断之前电流超过极限值，而击穿IGBT。而我台PSM模块大都以IGBT击穿为终，其故障率居高不下远远超出了其他台。该文作者个人想法认为：出于自身环境的缺陷，我台的4部PSM150KW发射机是两两呈对面相持状态，这与全国其他台是唯一的PSM位置结构不同的（别的台都是一字排开）。因面对面排放，又发射机正面的屏蔽是最少的，而在PSM模块的输入端是移相变压器，变压器再由电感感应输出48组电压供给各个模块，由于电感易受干扰（在电感受干扰时，电压不稳）。其处理办法可有：清除线路板脏污，清扫内部IGBT模块、输入输出电抗器等部位的灰尘。对输入端的电压进行稳压措施。用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽，做好各个屏蔽措施，尽量用同一接地端。尽管这样我台的IGBT损坏故障率还是居高不下，位置结构毕竟还是很有影响的。

（4）48组模块输入总电压的380电源，它的一相真空触点（真空泡）接触不良，造成一相无输入。其直接的结果是导致1/3的模块被瞬间保护拉断开，整机功率不够，屏压加不上去。处理办法是：落高压，拉总开关，挂地钩，更换真空泡。

（5）R12损坏：常见现象之二，R12是取样电阻，当它有问题的时候，一加高压解除封锁后，小板检测出无反馈信号，模块会被小板自动拉断开。

4 结语

从以上分析来看，PSM发射机虽然存在各种杂音分量和各种故障，在理论上我们已经基本找出其产生的原因。在实践中要分析它们的主要情况，抓主要问题，逐项解决，这样使PSM发射机信噪比指标达到国家的要求，为国家安全保驾护航。

参考文献

[1] 魏瑞发，陈锡安.脉阶调制设备[M].北京：十电总局无线电台管理局，1999：60-72.

[2] 裴昌幸，尹伟宜.脉阶调制器原理及应用[J].西安电子科技大学学报，1997，24（1）：91-94.