DF500A型發射機電子管上電與關斷時序分析①

董旭東

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.006

摘 要：該文主要對國產DF500A型500 kW短波發射機上使用的TH576型電子管的上電、關斷和保護時序進行分析，并在發射機上進行相關的驗證測試。對比TH576型電子管使用要求與DF500A發射機上的實際測試結果，分析了發射機存在的末極電子管高壓關斷時序與電子管使用要求不符，在多次操作后的累積傷害會影響電子管、薄膜電容和其他相關器件使用壽命的問題，增加發射機停播率及運維成本的隱患。文章分析了存在的問題和危害并提出解決方案以供參考。

關鍵詞：短波發射機 電子管 保護時序

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（c）-0006-02

國家新聞出版廣電總局2023臺機房安裝的一部DF500A型500 kW短波發射機是我國第一款自主國產的500 kW短波發射機。為了更好地學習短波發射機原理和進行發射機維護工作，筆者對發射機的核心部件電子管各極的上電和關斷時序進行了理論分析，并對發射機實際運行中電子管上電和關斷時序進行測試，并從中發現了一些問題。該文旨在對上述問題進行分析討論并提出解決方案以供參考。

1 DF500A型發射機和TH576電子管

DF500A機型短波發射機設計發射功率500 kW，此型號發射機驅動級和末級兩級放大器分別采用型號為CTK12-1的三極電子管和型號為TH576的超蒸發冷卻金屬陶瓷四極管。末級放大器TH576型四極管采用陰極接地線路，激勵信號加在柵極和陰極之間，電子管工作在丙類弱過壓狀態。發射機滿功率工作時，電子管燈絲電壓約17 V電流約880 A，柵極電壓約-800 V電流約2.4 A，簾柵極電壓約1.2 kV電流約5 A，陽極電壓約14 kV電流約40 A。

2 電子管上電和關斷時序要求

2.1 上電時序

按照TH576型四極管的特性，由于燈絲工作電流大，為防止加電瞬間大電流造成燈絲損壞一般要求緩慢分檔升起燈絲電壓。

DF500A型發射機的設計上，TH576電子管柵極、陽極和簾柵極皆采用獨立電源。柵極電壓由固定偏壓和自生偏壓兩部分組成，柵極電源主要作用是在保證有激勵信號前給柵極提供一個固定偏壓。對大功率四極管而言，要求在陽極、簾柵極上電時需先接通陽極電壓再接通簾柵極電壓。一方面是因為屏壓上電前電子管內陰極發射電子主要流向簾柵極，容易造成簾柵極電流過大。另一方面是為了減小負阻效應影響。負阻效應指陽極電壓低于簾柵極電壓時，高速運動的電子撞擊陽極時產生的二次電子放射，部分電子流向簾柵極，陽極電流減小而簾柵極電流增大的現象。上述兩個原因造成的簾柵極電流過大會導致簾柵耗過大，可能造成電子管簾柵極損壞，影響電子管使用壽命。

綜上，按照TH576型四極管的使用要求，電子管各極電壓的上電順序應為：燈絲電壓→柵極電壓→陽極電壓→簾柵極電壓。

2.2 關斷時序

同樣，為了保護電子管簾柵極，發射機在工作中應該嚴格按照先關斷簾柵極電壓后關斷陽極電壓的順序進行高壓關斷操作。實際上要求電子管各極電壓的關斷順序應與上電順序相反：簾柵極電壓→陽極電壓→柵極電壓→燈絲電壓。

2.3 上電、關斷和保護時序測試

DF500A型發射機的燈絲電壓由燈絲控制器控制逐步緩慢升降，在此不贅述。在燈絲電壓加至全燈絲狀態時后，柵極存在約 -400 V的固定偏壓，在發射機加激勵信號后柵極有約-400 V的自生偏壓，即柵極正常工作在約-800 V的狀態。

DF500A型發射機電子管的燈絲、柵極上電及關斷時序無疑符合理論要求，筆者重點對陽極和簾柵極的上電及關斷時序進行測試。

陽極和簾柵極電壓上電時序：用數字示波器同時捕捉陽極和簾柵極電壓采樣信號，觀察發射機實際加高壓過程的執行時序如圖1。

圖1為DF500A型發射機末極電子管陽極電壓、簾柵極電壓的上電時序，陽極電壓先于簾柵極電壓上電約75 ms，符合TH576型電子管上電要求。

2.4 陽極和簾柵極高壓關斷、保護時序

DF500A型發射機在過流、反射功率過大等故障發生的情況下為了保護電子管，會執行關斷電子管陽極和簾柵極電壓的保護動作。測試中通過降低反射功率保護門限模擬反射功率過大故障，同樣用數字示波器同時捕捉陽極和簾柵極電壓采樣信號，從而觀察發射機保護動作的執行時序。

圖2為實測在發生故障時發射機斷電子管陽極電壓、簾柵極電壓的時序，從圖中可看出實際上陽極電壓比簾柵極電壓早關斷 25μs左右。另外對DF500A電子管正常高壓關斷時序進行測試，發現與保護時序測試結果一致。

從陽極電壓關斷到簾柵極電壓關斷的時間，陽極電壓降至0V時簾柵極電壓仍保持在高電位，由于簾柵極電壓高于陽極電壓，電子管內高能電子流瞬間流向簾柵極，造成簾柵極電流迅速增大。瞬間增大的簾柵極電流對簾柵極形成沖擊，可能損壞簾柵極。另外，由于陽極電壓的關斷，電子管失去了陽極通路，電子管內剩余能量只能從簾柵極通路釋放，導致在關斷瞬間在簾柵極形成幾倍于原簾柵電壓的高電壓，不僅容易造成簾柵極損壞還有可能造成簾柵極回路中的薄膜電容損壞。

3 結語

要解決末極電子管高壓關斷時序與電子管對發射機影響的問題，一方面可通過修改發射機控制系統，保證在電子管關斷簾柵極電壓和陽極電壓時執行正確時序解決；另一方面可在簾柵極供電回路增加泄放通路減少高電壓大電流對簾柵極的影響。通過對原理的學習并對實際情況進行測試，通過理論與實踐的相互印證，不僅可以加深對設備工作原理的理解也可以幫助發現一些影響運維工作的隱患，進一步提高了工作的質量。上述內容就是筆者對此次測試結果的總結和分析，希望給大家提供一些參考。

參考文獻

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