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我台使用的是TS-01B型全固态1千瓦中波广播发射机,该发射机采用脉冲宽度调制、高频末级用4只功率放大器,经功率合成后输出,当某一功率放大器发生故障时,发射机输出功率减少,并不造成停播,(在半功率以上)。在平时的维护和检修工作中,我们处理过多起故障,下面结合维护过程中所处理的一例功率放大器故障,对功率放大器原理及故障点的查找做说明。
工作原理分析:1KW IS-01B型全固态中波发射机功放板有4只,每块功放板上有4个丁类桥式放大器,每一个功放板由4只IPF250场效应管组成,以一个桥式放大器为例,其原理如图(A)所示。高频功率放大器,采用桥式丁类放大电路,晶体管工作于开关状态,等效电路如图(B),S1-S4四只开关受高频推动电压控制,当高频电压在正半周期内S1和S3闭合,S2和 S4开路,在负半周期间相反,图(C)是输出变压器初级的电压波形,次级的电压也是矩形波,幅度和相位要看变压器的圈数比和绕向而定,次级接C、L、RL,C、L串联谐振于工作频率,所以RL中流过的谐波电流很小,RL两端的电压,接近于正弦波,并且和次级的矩形波同相,见图(D)
在理想情况下,S1-S4开关导通时电阻为零,开路时电阻为无穷大,放大器的效率为100%,实际电路中用功率场效应管IRF250作为电子开关,导通到截止有下降时间,这些都会造成损耗,所以高频功率放大器的实际效率约90%,且和工作频率有关,频率高效率会低一些。
在实际电路中,桥式各臂均用一只IRF250功率场效应管作为一只开关,功放共用4只管子。每只管子栅极串2.35欧(2只4.7欧电阻并联构成)防振电阻,GS之间跨接背对背串联的18伏稳压管,作用是使可能由于暂态而造成的GS间出现瞬时过电压受到限幅,保护场效应管。T2高频输出变压器。
T1是高频输入变压器,变压器的4个次级去推动4只场效应管。高频功率放大器是发射机末级,每只为250W额定功率,经功率合成为1千瓦,当坏一只功率放大器输出功率P1=1KW*〔(4-1)/4〕2=562W后,工作着的功率放大器负载阻抗升高,三大技术指标变差。
故障现象:发射机开机后,发现入射功率表功率指示约560W,发射机工作于缺损工作状态。
故障分析:引起这种故障的原因可能有两种,一是两只调制器其中之一出故障,二是4只功率放大器其中之一出故障。观察发射机面板,两个调制输出指示灯有指示,确定是某一功率放大器出故障。
故障处理:关机,断开所有电源用通地棒对所有加过高压的元件进行放电,逐一取出功放板仔细看,无虚焊的地方,并用万用表测量电路及元件。用万用表测量场效应管均完好,然后检查为场效应管提供GS电压的齐纳二极管,结果发现其中二只齐纳二极管击穿,换上新管后,安装好功放板,开机,故障排除,机器正常工作。
分析故障原因:当齐纳二极管击穿时,场效应管GS极之间失去了稳定的18V电压,从而引起桥式电路中4只放大器失谐,造成功率下降。
工作原理分析:1KW IS-01B型全固态中波发射机功放板有4只,每块功放板上有4个丁类桥式放大器,每一个功放板由4只IPF250场效应管组成,以一个桥式放大器为例,其原理如图(A)所示。高频功率放大器,采用桥式丁类放大电路,晶体管工作于开关状态,等效电路如图(B),S1-S4四只开关受高频推动电压控制,当高频电压在正半周期内S1和S3闭合,S2和 S4开路,在负半周期间相反,图(C)是输出变压器初级的电压波形,次级的电压也是矩形波,幅度和相位要看变压器的圈数比和绕向而定,次级接C、L、RL,C、L串联谐振于工作频率,所以RL中流过的谐波电流很小,RL两端的电压,接近于正弦波,并且和次级的矩形波同相,见图(D)
在理想情况下,S1-S4开关导通时电阻为零,开路时电阻为无穷大,放大器的效率为100%,实际电路中用功率场效应管IRF250作为电子开关,导通到截止有下降时间,这些都会造成损耗,所以高频功率放大器的实际效率约90%,且和工作频率有关,频率高效率会低一些。
在实际电路中,桥式各臂均用一只IRF250功率场效应管作为一只开关,功放共用4只管子。每只管子栅极串2.35欧(2只4.7欧电阻并联构成)防振电阻,GS之间跨接背对背串联的18伏稳压管,作用是使可能由于暂态而造成的GS间出现瞬时过电压受到限幅,保护场效应管。T2高频输出变压器。
T1是高频输入变压器,变压器的4个次级去推动4只场效应管。高频功率放大器是发射机末级,每只为250W额定功率,经功率合成为1千瓦,当坏一只功率放大器输出功率P1=1KW*〔(4-1)/4〕2=562W后,工作着的功率放大器负载阻抗升高,三大技术指标变差。
故障现象:发射机开机后,发现入射功率表功率指示约560W,发射机工作于缺损工作状态。
故障分析:引起这种故障的原因可能有两种,一是两只调制器其中之一出故障,二是4只功率放大器其中之一出故障。观察发射机面板,两个调制输出指示灯有指示,确定是某一功率放大器出故障。
故障处理:关机,断开所有电源用通地棒对所有加过高压的元件进行放电,逐一取出功放板仔细看,无虚焊的地方,并用万用表测量电路及元件。用万用表测量场效应管均完好,然后检查为场效应管提供GS电压的齐纳二极管,结果发现其中二只齐纳二极管击穿,换上新管后,安装好功放板,开机,故障排除,机器正常工作。
分析故障原因:当齐纳二极管击穿时,场效应管GS极之间失去了稳定的18V电压,从而引起桥式电路中4只放大器失谐,造成功率下降。