一例中波广播发射机电路严重缺陷的发现与改进

杨成林

(山西省新闻出版广电局忻州中波转播台，山西 忻州 034000)

我台上海明珠产TSD-10 中波广播数字调幅发射机在运行中发生故障。

1 故障现象

发射机输出功率降低，监测显示板中显示功放发生故障。有很多功放模块上显示故障的二极管亮起。维修过程中发现损坏十八个功放模块，皆处在大台阶位置。

2 故障分析

此发射机已稳定运行八年，八年里只发生过雷击损坏个别功放模块的故障，并没有发生过如此大量烧毁功放模块的事故。查阅相关资料，以下几种原因可能引起功放模块故障。

1) 同一插座，多次损坏功放模块的可能原因

a) 场效应管漏极相位不正确。当模块插件接触不良，射频输出变压器或功放模块补偿线圈异常时，其转换波形相位偏差过大，模块过热而烧坏。

b) 射频推动电压幅度或相位有误。射频合成母板、射频电缆或分配板上射频电缆的插件接触不良。

c) 功放模块插座接触不良。

d) 控制信号故障。所有大台阶功放模块的开、关电平受调制编码板控制，异常时可能对模块造成损坏。

e) 模块输出变压器磁环破裂或打火等故障。

2) 同一功放模块在不同位置多次损坏的可能原因

a) 射频推动电压故障。当两个模块推动变压器或VD1-VD4故障时，会造成射频推动电压幅度或相位异常，可能使功放模块损坏，属于模块本身的故障。

b) 散热器和场效应管之间的绝缘材料破损。通常为先前维修过程中焊锡等杂物对绝缘层造成损坏。

c) 开关电路故障。当桥式功放同一半桥场效应管击穿或V5、V6等损坏时。

3) 功放模块在随机位置损坏的可能原因

a) 调制编码板B-电源异常。B-电源大小调节模块开关的时间，异常时可能致使模块损坏。

b) A/D转换采样脉冲异常时会随机性地损坏模块，高台阶功放模块较易损坏。

c) 驻波比保护电路异常或发射机过载。

d) 冷却气流不够。当功放模块中的温度探测电路故障或风接点故障时，功放模块因过热而损坏。

根据判断，重点对3)中项目进行了排查。

3 故障检查

首先对功率合成变压器和输出网络部分等做了检查，开低压后对电源板A30的B+、B-电压和监测显示板A32上电阻R23和R98电压进行了测量，检查了功放模块的激励输入电平等，结果均正常，然后低功率开机，升功率到1 kW，检查发射机显示各部分正常，开启中功率，升功率到5 kW，几分钟后,突然发现监测显示板“功放”指示二极管变红，机柜内部分功放模块故障显示二极管亮起，马上关闭发射机。

故障依旧，接下来修复损坏的功放模块和继续查找故障，检查发现损坏十只功放模块。于是增大检查范围，严格查找不放过一切可能的部位，最终发现调制编码板上+5 V电源保险管夹已变成黑色、失去弹性，保险管松动，马上更换新的元件，开机后低、中、高功率运行一切正常，通过较长时间运行验证，确定故障根源为调制编码板+5 V电源异常。

4 故障排除后的反思

以后半年多的时间里发射机运行完全正常，证实故障原因确实为+5 V即B+电源接触不良引起。保险的作用是保护电路，接触不良时产生压降或瞬间断路，烧毁断开时能有效降低事故损失，在此后果却如此严重，保险为什么没起到保险的作用呢？那此处保险烧毁是什么情形呢？B+电源故障属于一类故障，故障时为什么没有保护关机呢？为什么监测显示板“B+”指示二极管无故障显示呢？直流稳压板A30集成电路UC3834内设有较完善的保护电路，其输出电压过高或过低时，其10脚输出低电平信号，此信号送到A32监测显示电路处理后输出一类故障信号，“B+”指示二极管显示红色并关闭发射机。为什么此故障中没有保护关机呢？带着这些疑问笔者查阅了发射机电路原理图和有关资料。

5 发现新的问题及实践检验

决定功放模块导通与关断的因素：一是只读存储器编码输出的高、低电平经锁存器输出到倒相驱动运放输入的高、低电平；二是送到倒相驱动运放的+5 V供电电压和送到倒相驱动运放输出的B-电压。B-电压与运放输出低电平(近似地)分压的负电压决定打开功放的负电压，B-电压和运放输出的高电平+5 V电压叠加决定关闭功放模块的正电压[1]。

B+电源保险接触不良时会导致电压降低或瞬间失压，以上资料印证了本故障中B+电源异常导致编码板上电路工作异常，调制编码板输出了太多的“开”功放模块信号。

由此可见，把B+电源故障列为一类故障非常正确，但此故障中却没有一类故障应有的关机结果，分析原因为，B+电源故障输出信号取至A30板上，但此故障中A30板上电路工作正常，所以不会采取一类故障保护措施，在此故障中起不到保护作用。

还可以通过分析得出如下结论，假如B+电源故障或断路，调制编码板上所有锁存器和编码器等都无法工作，同步、关功放以及控制最大载波功率这些关键信号都得不到处理，调制编码版处于瘫痪状态，发射机不可能正常工作，然而这并不算最严重的结果。最严重的是B+电压缺失后，调制编码板只剩B-供电，输出始终为低电平的“开” 功放模块信号，功放模块全部被打开，额定10 kW载波功率的发射机输出六十多千瓦的载波功率，一类故障保护不及时的话必然烧毁功放模块。

为了避免此故障的发生，就必须在B+电源故障时准确地将故障信号送达到监测显示板，所以B+电源取样点应由A30板上更改到调制编码板上保险F1之后。这样修改后，发射机对此故障将会做出一类故障保护而关机，显示面板“B+”二极管显红色，即可避免烧毁大量功放模块的严重技术事故。

为了证实以上的判断，笔者做了载波状态下的故障模拟实验，测试中取下控制板上电池，取消功率记忆。测试步骤和数据如表1所示。

表1 测试步骤和数据(单位V)

在调制编码板R235 等电阻上可以很方便地测到1-42号功放模块的开、关电平，为做出对比，第一和第二步进行了发射机正常状态时的载波测试，可测出各有5只和18只功放开通，第三步切断B+电源，结果表明所有功放都得到了开通电平，此时如开高压理论上可输出六十多千瓦载波功率，对于额定载波功率只有10 kW的发射机后果不堪设想。

接下来的试验先取下A24板上F1、F4-F7，这样只有1-8号、41和42号共10只功放有可能工作。

第四步试验中数据表明功率1 kW时1-6号功放开通，比第一步中多出一只功放，是第一步中6个二进制小台阶工作的原因。第五步试验中最大功率为2 kW,数据表明已为前19个功放提供了开通信号，1-8号功放输出2 kW的功率。表明本机最大载波功率时有19个大台阶开通。第六步的试验正是本文的关键所在，取下B+保险，即模拟B+电源故障，开机后面板二极管全部显绿色，而不需升功率操作功率指针直指3 kW。此步骤数据表明为所有功放提供了低电平开通信号，1-8号、排序最后的41和42号功放共输出了3 kW的功率，和上一步相比升高1 kW是由于41和42号开通。这一步的数据中，带下划线的绝对数值更小，因其负载模块工作的原因。遗憾的是，此步骤中调制编码板已失去B+电源，面板却无故障显示，也没有一类故障保护关机！

以上实验证明：发射机在B+电源无输出或断路时，功放模块不再受数字编码信号的控制，而是全部开通，输出功率达到极大值，并且不会一类故障保护关机，烧毁功放模块是必然结果。本发射机B+电源故障被列为一类故障是完全正确的，也是必须的。这里没有发生故障保护的原因在于B+电源采样取自B+电源板，对调制编码板上B+电源的故障置之不理，若B+电源板和调制编码板之间的电缆接插件等出现故障或B+保险故障时，却不会作出一类故障保护反应，因此大量烧毁功放模块，所以必须改进采样电路。

6 改进B+电源采样电路

鉴于以上分析，本人对B+电源采样电路进行了改进，第一步把+5 V电源板上X3的1脚断开。第二步从调制编码板上F1后取B+电源采样到监测显示板A32的R38输入端，取代+5 V故障信号。第三步在R39上并联一个18 K的电阻，因比较器N4D11脚的电平为2 V,这样N4D10脚的电平正常为2.25 V，B+降低到4.4 V时将发生一类关机故障保护动作。B+过高时有A30板上V2和VD5以及调制编码板上VD2的保护作用，这样就不会因B+故障而发生大量功放模块的损坏。若采用窗式比较器对B+电源处理则会取得更好效果。