PSM短波發射機功率模塊故障與分析

陳建忠

摘 要：通過對PSM短波發射機常見故障的分析，總結故障、分析故障，才能快捷地處理，確保播音質量。在工藝上使主整變壓器的繞制方法更合理，使各繞組的漏感盡量一致，可以改善其動態電壓的一致性，盡可能減少三相外電波動。

關鍵詞：PSM 發射機 模塊

中圖分類號：U270.38+2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0069-01

SW100-Ⅱ型100KWPSM是原航天部二十三所生產的100Kw短波發射機，即脈沖階梯調制式短波廣播發射機。本人通過近年來的檢修、維護和故障處理，就該機型在PSM功率模塊上出現的故障現象，進行分析總結作出一匯編，為今后工作中快捷地處理類似的故障提供相應的保障。首先，我們先從PSM模塊的在發射機中的功用上入手分析。

1 PSM模塊的工作過程

在發射機中PSM功率開關共有50組，其中48個用于高末功放電子管（RS2054）11kV板壓的供給，2個用于其簾柵壓的供給。供末級電子管板壓的48個功率開關分別接在兩個移相變壓器的次級繞組端。兩個變壓器初級電源電壓為三相380V，相對供電電源有±15°的相移，且初次級均為Δ-Y接法，這樣可使整流后的電源紋波大大地減小。48組功率開關以串聯方式工作，每當接通一個功率開關，一個+540V的電壓就經濾波器加至高末級電子管板極。每組開關的電子器件是采用高性能的絕緣門雙極晶體管（IGBT）。這樣，開關速率大大提高，音頻控制系統電路便可相應簡化，調制器效率也能進一步提高。

每個功率開關都有自己的功率開關控制器。它是在接收到合或斷本組功率開關的光指令信號后轉換成電信號，使功率開關狀態改變。此外，開關控制器還具有對本功率開關進行自我檢測和實行故障保護的功能，同時經光纜將本組功率開關狀態及外電變化情況反饋給開關組件狀態板。

2 PSM模塊的雜音問題與解決

由于最多只有48級階梯其非線性失真較大并且其低音高調幅，中音低調幅，高音極低調幅階梯紋波主頻都處于濾波器的通帶之內難以濾除，因而需采用PDM補償抑制失真，又由于受IGBT工作頻率的限制，為了48級PSM開關的平均負載功率近似相等，PDM補償采用的開關頻率選擇fc=70kHz。同時48級PSM開關均以fc=70kHz的頻率循環導通，所以在載波情況下每個模塊的工作頻率為：fc/48。當調幅度為m時開關管的主要工作頻率應為：fcm=1/48fc+mfΩ

根據上述PSM調制器基本原理我們可以看到在目前器件水平條件下PSM調制方式將可能產生兩種乙類屏調沒有的特殊雜音。

（1）開關頻率分量雜音。

兩臺PSM主變壓器共48個次級繞組，分別接到48個功率模塊板上，對每一個功率模塊來說，都是一個獨立的三相全波整流器。由于移相變壓器中次級繞組位置不同，因而漏感不同，邊緣繞組較中間繞組漏感要大，導致同一臺移相變壓器的不同次級繞組輸出電壓不同。同時，由于制造工藝等原因，兩臺移相變壓器相同位置繞組的輸出電壓也不可能完全相同。所以開關頻率周期內21級PSM開關（載波狀態）的合成電壓也互不相等。把這種含有脈動的直流電壓輸出到射頻被調級，就會出現相應寄生調制而導致雜音。

（2）分頻雜音。

分頻雜音實際上是PSM發射機最主要的雜音。如前所述，為了48級PSM功率電源開關的平均負載功率近似相等，48級PSM開關均以fc=70kHz的頻率循環導通。采用三角波進行PDM補償抑制失真在載波情況下經48次分頻后的頻率為：70kHz/48=1.46kHz（fc=70kHz）或100kHz/48=2.08kHz（fc=100kHz）。此分頻分量就正好落入音頻通帶內產生分頻雜音。

3 PSM模塊的故障問題與解決

現對我臺所出現的所有PSM模塊故障做個總編。

（1）在換模塊的時候，兩個模塊間的三相輸入進線端不能互換。其原因是該機是PSM脈沖階梯調制，故其電壓是疊加上去的，如2、3兩模塊，2號的疊加電壓加在3號的輸出端上，依次下去…

（2）小板的匹配問題：北廣出產的控制小板與新無線局自身產的模塊不匹配。在加高壓時它會造成小板的自保護從而切斷模塊IGBT開關。原因是他們的取樣端的電壓值不同。無線局模塊的輸出是410～418V高于北廣模塊的372～378V，北廣小板的正常動作值是6V，而它從新板上得到的取樣值高于它的比較值6V，故它會自保護切斷AC端。對付的辦法是，北廣出產的控制小板對北廣的模塊，無線局出產的控制小板對無線局的模塊。

（3）IGBT損壞：這是最常見的問題，其易測易換。其損壞原因是由于瞬間電流過大，IGBT在被完全關斷之前電流超過極限值，而擊穿IGBT。而我臺PSM模塊大都以IGBT擊穿為終，其故障率居高不下遠遠超出了其他臺。該文作者個人想法認為：出于自身環境的缺陷，我臺的4部PSM150KW發射機是兩兩呈對面相持狀態，這與全國其他臺是唯一的PSM位置結構不同的（別的臺都是一字排開）。因面對面排放，又發射機正面的屏蔽是最少的，而在PSM模塊的輸入端是移相變壓器，變壓器再由電感感應輸出48組電壓供給各個模塊，由于電感易受干擾（在電感受干擾時，電壓不穩）。其處理辦法可有：清除線路板臟污，清掃內部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位的灰塵。對輸入端的電壓進行穩壓措施。用電導率良好的材料對電場進行屏蔽，用磁導率高的材料對磁場進行屏蔽，做好各個屏蔽措施，盡量用同一接地端。盡管這樣我臺的IGBT損壞故障率還是居高不下，位置結構畢竟還是很有影響的。

（4）48組模塊輸入總電壓的380電源，它的一相真空觸點（真空泡）接觸不良，造成一相無輸入。其直接的結果是導致1/3的模塊被瞬間保護拉斷開，整機功率不夠，屏壓加不上去。處理辦法是：落高壓，拉總開關，掛地鉤，更換真空泡。

（5）R12損壞：常見現象之二，R12是取樣電阻，當它有問題的時候，一加高壓解除封鎖后，小板檢測出無反饋信號，模塊會被小板自動拉斷開。

4 結語

從以上分析來看，PSM發射機雖然存在各種雜音分量和各種故障，在理論上我們已經基本找出其產生的原因。在實踐中要分析它們的主要情況，抓主要問題，逐項解決，這樣使PSM發射機信噪比指標達到國家的要求，為國家安全保駕護航。

參考文獻

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