10kW中波广播发射机射频功率放大器的原理与维护

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宋学贤

内蒙古自治区广播电视传输发射中心翁牛特804台 内蒙古 赤峰市 02500

功率放大器由A半桥和B半桥组成丁类桥式放大器,A半桥由场效应管V1,和V3(IRFP350)等元件组成,B半桥由场效应管V2和V4等元件组成。

功放管的平均损耗功率随着工作频率的升高而加大,因为工作频率越高,载频周期越短,每个载频周期处于放大状态的过渡区间相对载频周期越长,每个载频周期功放管的平均损耗功率越大。工作频率越低,载频周期越长,每个载频周期中处于放大状态的过渡区间相对载频周期越短,使每个载频周期功放管的均损耗功率越小。这也是功放模块在工作频率越高时损耗越大,功放温度越高的原因,如图1所示。

图1 射频功率放大器原理图

1.1 功率放大器的半桥工作

52个功放中,只有预推动输出为半桥组态工作,由开关S选择A、B半桥的输入和输出。在推动三级功放的推动1功放中虽然是全桥组态,但在正常工作时仅推动1A供电40~80V,推动1B供电电压为0V,也是半桥输出,但它和预推动输出的半桥组态不同是全桥组态,只是对角管半桥没有供电,无输出电压和电流,该全桥输出的方波电压波形和半桥组态时输出的电压波形一致,如图2所示。

图2 功率放大器的半桥工作

1.2 功率放大器全桥工作

A半桥和B两半桥上、下2只场效应管的载频激励信号相位相差180°,A半桥和B半桥对角场效应管的相位相同。开功放时,控制开功放负电压送到开功放三极管V5、V6,和关功放三极管V7,使V5、V6,饱和导通、V7截止,功放打开。在载频激励正半周,A半桥上管V1,截止,下管V3导通,B半桥上管V2,导通,下管V4,截止;
在载频激励负半周,A半桥上管V1导通,下管V3,截止,B半桥上管V2截止,下管V4,导通。在载频正、负半周的激励下,4只场效应管呈对角线饱和导通或截止,+230V供电以正、反2个方向流入、流出功放输出变压器的初级,在次级感应输出电压进行叠加。

2.1 一个功放模块在不同位置重复出现故障损坏原因

(1)功放模块的开关电路故障,特别是桥式功放单侧场效应管一侧击穿致使开关电路元器件损坏,容易出现此类故障。

(2)推动变压器T1和T2,以及双向二极管VD1、VD4有失效致使推动信号电平或相位错误,引发此类故障。

(3)功放模块上有虚焊、连焊、印制铜皮有断裂现象。尤其是推动变压器T1、T2的负载虚焊开路容易引起此类故障。

2.2 功放模块在同一位置连续出现故障损坏原因

(1)射频推动信号电平和相位错误。所有功放模块的推动电平都在23Vp-p左右,相位差在5°以内,射频推动电缆故障,射频分配板或合成母板上的插头接触不实,都会导致此类故障的发生。

(2)输出变压器故障。功放模块的射频输出信号由变压器耦合到功率合成器,变压器磁环开裂、破损和打火就会导致这类故障的发生。

(3)功放模块的插座接触不良。

2.3 同一发射机连续出现功放故障

(1)B-电源在-2V至-6V之间变化,分别对应负峰值和正峰值在100%调制状态,这个电压主要用于对功放模块的开关时间进行补偿,B-电源设置不当时将会导致频繁有功放模块损坏。

(2)风接点或热敏继电器故障,导致功放模块过热,过早损坏。

(3)输出网络失谐导致功放模块效率下降,功放模块会因为过热而损坏。

检查:有故障的功放多数是功率场效应管击穿,造成漏源(①S)极间短路。检查时将模拟万用表置1Ok档:

(1)红表笔接栅极(G),黑表笔接源极(S),1至2秒,红表笔接源极(S),黑表笔接漏极(D),电阻无穷大,指针基本不动。

(2)红表笔接源极(S),黑表笔接栅极(G),1至2秒,红表笔接源极(S)黑表笔接漏极(D),电阻接近于零。

(3)红表笔接源极(S),黑表笔接栅极(G)1至2秒,红表笔接漏极(D),黑表笔接源极(S),电阻接近于零。

总结了一套简单的记忆方法(默认红表笔在前黑表笔在后):

栅、源,源漏不动;

源、栅,源漏为零;

源、栅,漏源为零。

证明场效应管是正常的,否则判断为损坏,进行更换。

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