水冷发射机功放电源模块的性能和维护

马 杰

近几年，宝鸡人民广播电台陆续对调频发射机做了更新，用意大利RVR电子公司生产的PJ5000U-KLC水冷发射机取代原有发射机。通过使用，员工们对PJ5000U-KLC水冷发射机的工作特性有了更多的认识。下面就该水冷发射机在工作中出现故障的维修处理做些分析探讨。

1 水冷发射机的特点

PJ500U-KLC是最大额定功率为5 kW的调频广播功放。它是一种全固态的现代化设计，在放大模块中使用MOS场效应管作为有源器件。PJ500U-KLC装配了8个基于MOSFET SD2942(2x)的模块，每个提供800 W输出。PJ500U-KLC装配了3个整流器/开关电源，通常并行工作，提供一定等级的冗余。即使一个电源模块出现故障，功放仍能以低功率方式继续工作。通过能够承受-30℃低温的无毒和无腐蚀的液体冷却。标准负载为50 Ω，导频信号功率小于70 W。冷却系统由两个泵组成，交替工作，通过两排液压管来冷却8个放大器，液压管中循环TEMPER30（一种冷却所必需的液体）。一排管将热的液体输送到散热器中，另一排管在里侧，从散热器中向外输送冷却液。液压管的输入和输出在发射机和散热器的顶部，它们所连接的部分一般安装在发射系统的外部，连接每个放大器的液压输入和输出的两排管在发射系统内部。冷却系统由位于机架内的微处理卡进行控制。冷却系统具有可切换并自动诊断的双泵特性，可编程的泵逆转功能，以避免由于长时间不工作而误操作。

2 水冷发射机功放电源模块的组成和功能

浪涌保护板的主要功能是：当过压发生时，在电流到达设备之前，封锁接触器以保护设备不受损坏。在功放的中间位置有3个电源模块。电源模块固定在散热片上，强制散热。模块中有变压器，其输入电压可选115 V或230 V。变压器有3个次级线圈：18-0-18 V，0-17 V，0-11.5 V，为设备内的各种板提供电源。功率因数校正（PFC）单元是一个整流器，它调整吸收的电流，使其波形尽可能是正弦，以获得99%的功率因数。PFC输入电压范围可以从90～250 V，在输出端呈现350 V的整流电压。可以用传统的整流器（无功率因数校正）来替代PFC单元，它的作用是对电源模块的输出电压进行稳压和整形，使输出恒定到内部电路所需要的数值。该板也提供一个阻尼性负载，当功放开机时，在短时间内排斥该负载，以降低变压器开机时的峰值电流（软启动）。电源-射频接口板安装在功放的背面，用于收集总电源信号并将信号送到端子上。这个接口与3个整流器、CPU、风扇和变压器相连，从中接收信号并向它们发布命令。该接口用于电源模块与射频模块之间的通讯。使得专用信号呈现在每个模块的指定端子上。低驱动功率板包含一个只有一级的射频放大器，输入功率大约为1 W就可以提供将近30 W的功率输出，适于导频放大，总增益约15 dB。

该放大模块中使用的有源器件是BLF177，使用与8个放大子模块相同的50VDC馈电。低驱动功率板的输出级安装了定向耦合器，测量输出功率和反射功率，最终从控制软件中获取输入功率的数值。该板放置在一个散热片上，强制冷却。

3 功放电源模块不平衡故障的解决方法

功放电源模块有三个供电单元并行工作，为机器供电。当一个单元发生故障时，机器自动减小输出功率到与电源可以提供的电流相当的数值。这种状态由电源模块前面板上的电源报警LED来指示。每个供电单元对应一个电源报警LED，哪个出问题就调整对应的供电单元。在平时的工作中，遇到最多的就是功放电源的问题，功放电源故障主要是会出现不平衡现象，只有一个或两个供电单元工作，前面板上的电源报警LED出现一个或者两个灯常亮。当功放电源出现不平衡时要及时调整各个供电单元的参数。

调整步骤如下：激励器调整功率为0 W；跳开与CCU连接的通讯连线；第三步，TP6测试点接地，同时检测功放菜单VPA=50-52 V；将功放面板上的PWR adust调整至最大（顺时针）；调整激励器输入功率，直到功放菜单中IPA约为20 A；关机；把三个电源板上加上跳线，屏蔽三个电源；开机；依次逐个跳开跳线，对于开关电源逐一调整平衡。例如，第一个电源为49.5 V，第二个电源如果为51.07 V，应调整为49.5 V，同样第三个电源也应将调整为49.5 V；全部拔掉跳线；加激励器功率直到功放菜单IPA约等于40 A；在功放前面板上调节PWR adj直到功放菜单中的VPA降到36 V；把三个电源板上加上跳线，屏蔽三个电源；跳开第一个电源的跳线，通过调节接口板上第一个电位器调节FOLDBACK值，再次核对有关的三个电源电压是否平衡；依次查看并且调节其余电源；去除所有电源跳线；去除接地线；加上与CCU连接的DB25数据线；调整功放上的PWR adj，顺时针至最大；增加激励器功率直至功放功率近满功率5 kW，最后尝试性逆时针调整功放功率至800 W，再次检查是否电源出现不平衡现象。如果一切正常，功放功率可以恢复满功率工作。

4 发射机维护中的几点注意事项

测的给功放模块提供的直流电最大不能超过50 V，这个数值是随功率越大数值越大。当发射机发射功率为4.5 kW时对应的数值是42 V。每个电源模块输出大约为360 V左右，如果去掉电源效率板，它的输出大约为320 V左右，建议不要去掉电源效率板，在实际的工作中，去掉后会烧坏继电器。测每个电源模块上测试点的电压，然后乘以10大约为模块的电流，然后3个相加就是总电流，乘以直流电压，再乘以效率就是发射功率。（以发射功率为4.500W为例，此时测得测试点电压为4.4 V,电流就是44 A，总电流就是132 A，直流电压是42.5 V,发射机效率为80%，功率=42.5×132×0.8=4 488W）。每当发射机关闭之后再开机时，泵都会自动倒换。如果从不关机，就要每隔15天正常工作后，泵自动倒换，使两个泵定期运行，且运行时间均等。

将冷却液注入散热器的水箱中，散热器侧面有冷却系统液面高度指示。当发射机前面板上报警灯（LOW）亮起时，要及时添加冷却液，否则当报警灯（WARNING）亮起时，发射机会自动关机。当报警灯（FLOW）亮起时，表示流量报警，这时要及时清理过滤网，保证冷却液的循环通畅。当泵压力不正常，冷却流会中断，机器记录10秒钟后，开始倒换泵工作。这10秒的延时是必须的，以防止由于冷却系统中的气泡引起压力的瞬时下降情况被误记录。在只有一个泵正常工作、泵倒换无法进行的情况下，在倒换尝试失败3分钟后，显示屏将显示PUMP FAILED（泵故障），应尽快更换掉有故障的泵。