DF100A 短波发射机功率模块的工作原理及典型故障分析

【文章摘要】

基于功率模块对于发射机整体工作正常运行的重要性，首先介绍了功率模块的组成及功能，接着给出了常见的几种典型故障现象，在介绍其原理的基础上对其进行了深入的分析和探讨。

【关键词】

发射机；功率模块；IGBT ；DC 管

0 前言

DF100A 发射机共使用功率模块50 块（PSM 调制模块48 块，帘栅模块2 块）， 设备理论设计损坏8 块以内可正常播出， 实际损坏1 至2 块设备状态已经发生很大变化，又因使用单位整体使用数量最多，损坏数量也最多，而库存的数量有限，不及时修复会造成模块备件紧缺，对发射机的正常工作运行构成威胁。 所以深入的了解其工作原理及其故障的处理并及时更换模块并对故障模块进行处理修复是有必要的。

1 工作原理及其作用

DF100A 型短波发射机调制器单元由48 组功率开关模块、功率开关控制板、低通滤波器、调制变压器及附属电路组成， 如图1 所示，是为高末屏极提供高电平调制电压的固态单元。功率开关模块位于调制变压器与低通滤波器之间，安装于四单元围网模块架。

功率模块主要有三部分组成，其原理图如图2 所示，一套三相全波整流器及其滤波器；电子开关，绝缘门双极晶体管Q1，简称IGBT，含有两组晶体管电子开关，第1 个晶体管临近电源，称为AC 管； 第2 个晶体管临近于负载，称为DC 管， 从功能上说AC 管又叫保护管，DC 管又叫开关管，两管的控制信号分别送入到各自的门极和发射极之间，控制其导通与截止；用于空转的反向二极管。通过一套三相全波整流电路，将调制变压器提供的500V 交流能量转换为700V 直流能量，由IGBT 组成电子开关通过光缆和功率开关控制板接受调制器控制器的“合”、“断”控制信号，“合”时则输出700V 直流电压，并和其它处于“合”状态的功率开关模块串联起来，为射频末级提供屏压，“断”时则关断输出，并由反向二极管为其它串联模块提供通路。

2 典型故障现象

笔者依据多年工作经验的积累和总结，功率模块主要有一下几种常见的故障现象：（1）模块上的交流指示灯(DS1) 不亮，相应的9A8、9A9 状态板指示灯灭。（2）模块上的直流指示灯（DS2）不亮，相应的9A8、9A9 板状态指示灯灭。（3）功率模块引起的短期噪声，相应的9A8、9A9 板状态指示灯灭。

3 故障原因及分析

针对上文所述的故障现象一一对其进行原因的探讨和分析如下：（1）一般为保险或压敏电阻爆，压敏电阻是半导体器件，有齐纳二极管的特性。当压敏电阻的泄流达到一定值时将发热，进一步促使泄流增大，形成恶性循环，导致压敏电阻击穿爆裂。交流延时保险爆，一般为整流桥击穿损坏。（2）交流指示灯而直流指示灯不亮的故障，最多为给控制板的供电回路中保险F1、F2，变压器T1、T2 损坏，有时也有IGBT 击穿，控制板损坏。（3）一般为光通

讯故障，功率控制板的工作原理可简述为：加高压后，当模块控制板的电压检测电路（U2/LM393）检测到正常供电电压， 保护管（AC 管）将导通，由U3(AD654JN) 组成的压控振荡器产生约37MHz 的方波信号，经DS1 转换成光信号通过光缆送到9 单元，表示该功率模块正常，循环调制器也将发出指令打开该开关管；在无过流和接收闭合开关管（DC 管）指令后，开关管将导通，输出700V 的脉冲电压。若光缆及光接收出现故障，光接收（U8）将输出高电平，它一方面经U11B、U11D 和U5 去关断开关管，另一方面使失步保护补充电路开始延时，约110 秒后U10-5 输出高电平，经U9C，场效应管Q1 等去关断AC 保护管。当AC 保护管导通时，压控振荡器的输入端第3 脚得到-3.7V 的电压信号， 压控振荡器U3 输出正常的37KHz 方波信号。但因光缆或光接收故障，将出现开关管应该闭合而实际没有闭合的现象，只有经过110 秒延时后，由U9C 输出的高电平，关断AC 保护管，压控振荡器才停振， 停止向9 单元发送37KHz 的信号，停用该级PSM 开关。在无调制状态下，模块的开关频率约为70KHz，发射机输出载波功率为100KW 时闭合的模块数约为21 块，参加循环的功率模块为48 块，所以在这110 秒的延时时间内，相当于产生了一个频率约为70KHz/48 ≈ 1.46KHz 的附加调制， 调幅度约为 700/ （21×700）≈ 4.76%。由以上分析可知道，每次加高压后都会出现这种现象。

4 小结

功率模块的故障是相关技术人员在对发射机日常维护过程中常遇到的故障， 通过本文对其深入的介绍和分析，可以加深相关人员对其深入的认识，并对今后的相关工作有一定的指导作用。

【参考文献】

[1] 李天德，刘可真．广播电视设备维护图册100KWPSM 短波发射机[M] ．第1 版，北京：无线电台管理局： 2000 ：56-155。