调制/高频功率放大器的原理及典型故障检查处理方法

钟丽华 陆萍 黄慧

（广西广播电视无线传播枢纽台）

上海明珠TS-03C全固态中波广播发射机中的末级，是采用4个调制/功放盒合成得到3KW功率。调制方式采用脉冲宽度调制。工作电压是-140V,功放电流是22A。由于功放工作于高电压、大电流的环境，功放、调制管很容易过载损坏。所以其故障率比较高。本人就工作中处理的功放调制电路的故障的一些体会和同行交流。

首先介绍一下调制/功放电路的工作原理。调制/功放电路由高频功率放大器、调制器、调制脉冲解调器及保护电路组成,实际电路原理图见附图1。

图1

高频功率放大器（简称功放），采用桥式丁类放大电路。场效应管工作于开关状态，且每臂由两只场效应管并联工作，以提高工作电流。其工作等效电路如附图2所示：S1—S4四只开关，受高频推动电压控制通断。在实际电路中，高频推动电压从25脚输入。经过T1高频变压器分成两路送给高频输入变压器T2及T3的初级，而T2和T3各自的四个次级去推动四只场效应管。当高频载波在正半周时，S1和S3闭合，S2和S4开路，-DC从S1进流经T4高频输出变压器过S3下地。而在载波在负半周时，S1和S3开路，S2和S4闭合。“-DC”从S4流进经T4过S2下地。T4输出信号与其他功放模块在经过合成变压器功率合成得到3KW功率。需要注意，输入变压器有方向性，其抽头不论初级次级，两端绝对不能互换。如果不小心造成互换，使场效应管的推动电压相位相反，同一侧的两个管在工作时会因同时导通且负载为0必定会立即烧坏管子而造成事故。实际电路中，桥式各臂均用二只IRF250管并联作为一只开关管。在小盒中，每只场效应管的输入栅极串接有一个4.7欧防振电阻，GS极之间还接有一对背靠背20伏的稳压管。这都是主要用于保护管子而设计的。而电容C47---C56为隔直电容，主要用于防止场效应管连锁烧毁而设计的。在正常时不起作用。

图2

调制器：本单元有三级放大。一级为V4为主组成的共基放大器，来自调制推动器的宽度调制脉冲信号从小盒的第14脚进入本单元，经过分压隔离电阻R21，R22（用于防止在功放故障保护时，调制推动输出被直接下地）进入V4管发射极，V4接成共基放大形式，起移位作用。二级为以V5、V6组成的复合单端推挽射极跟随器（其电源-13V由-140V提供）。从V4输出的信号直接偶合进入由V5，V6组成的射随器，从发射极输出，经R30（V7场效应管栅极限流电阻）送至第三级V7作末级功率放大，V7采用IRF260，工作于开关状态。当调制脉冲信号从14脚送来，在高电位时（约18V），V7导通，输出低电位（相对-140V来说，并接近-140V），反之，当14脚送来低电平时（约0V），V7截止，输出高电位（相对-140V来说，并接近0V）。VD12为续流二极管，在V7导通时，通过L1的电流是从D流向S，在V7截止时通过L1的电流经VD12下地，泻放电感的反冲能量。

保护电路：本单元保护电路主要有功放不平衡保护，过热保护及外来激励保护。A.高频功率放大器不平衡保护：T1是三线圈变压器，从前级（6A1）来的推动电压送到第25脚上，电源分别通过T1的两个初级后流向T2和T3两个输入变压器，由于两个初级线圈绕向相反，而且通过的电流又相同，故正常时，T1次级没有感应电压。而当8只功放场效应管中有一只或以上损坏时，通过T1两个初级线圈的电流就不平衡，次级将有感应电压，经过VD6整流得出一个正向电压可使可控硅V3导通并保持，使调制推动信号在R21之后经VD3和V3下地。此时V4，V5，V6，V7均截止，无“-DC”输出，同时VD7指示灯灭。B.过热保护：R8为热敏电阻，当功放管散热器温度升高到85度时，R8阻值降低到使V2导通，而V2导通将在R15，R16上产生压降，继而使V3导通，将调制推动信号短路到地。C.外来封锁保护：当由逻控根据设备运行情况要求小盒封锁时，从第12脚送来高电平封锁信号（15V），负比较器N1A（同相端基准电压由R2，R3分压而来，约为9V）输出低电平（0V），正比较器N1B也输出低电平，故VD2导通，所以调制推动信号将因VD2的钳位而下地，完成封锁目的。而当封锁信号失去后，比较器输出高电平，VD2截止，小盒恢复正常工作。

调制/功率放大器故障检查方法：

功放/调制部分常见的故障是功放管和调制管因为过载而击穿、电源保险管烧断等。从面板上的指示灯及功率表指示就能够判断是4块功放板中的那一块有故障，正常的功放盒面板指示灯见图。表1列出功放盒的两个典型故障及检查部位。

在线检查功放管击穿烧保险故障，判断那个功放管击穿损坏方法：

当功放保险烧断时，通常是功放管到调制管一路击穿，由于功放管一臂是由两个功放管并联后组成，并联的两个管通常只有一个击穿，另外一个是好的。找出坏管的方法是：首先测量四个臂，看并联两管的D—S级间看有那个臂（管）短路。然后将有短路的管子S级与电路板地断开（电路板设计时预留有检修缺口，用焊锡封死。比如：检查V19、V20这两个并联的管有短路，则将图中红圈处焊锡挑开，就能够检查出是那一个管短路）。再分别测量这并联两管的D—S级间电阻，还有短路的就是损坏的管子，不短路的是好管。

表1

功放管换管步骤：

1.管脚套上绝缘套，清理好电路板上管脚孔洞的焊锡，以免短路碰地；

2.管子上好螺丝，牢牢固定在散热板上后再焊管脚，先焊S级，然后D、G级。焊接时间要快，以免损坏管子及烫坏电路板。

换管后的注意事项：

1.检查挑开的S级缺口是否已经封好，GS级间并联的线圈是否脱焊，极性有没有搞反；

2.再复查一次D—S级数据，看是否正常。通常我们使用数字万用表二级管挡，在线测量各点数据（以下各点测试均为红表笔在前，黑表笔在后）。

以下为正常数据：

调制管：D—S级间，410欧；D级对地420欧。

功放管：D—S级间，496欧。

以上数据可能因为测量仪器不同而有所不同。但是，测量出来通常各管之间D—S级间的数值应该基本一致，相差不超过3欧姆。相差过大，则会因为功放桥电流不平衡保护，调制管不工作。严重的则会造成功放管过载击穿。