用降壓法檢修OCL電路靜態工作點故障

利海鋒

一、問題的提出

2014-2015學年第二學期，筆者負責2014級電子班的《音響技術》課程的教學任務。為了使學生理論聯系實際，增加實操動手機會，提高技能，筆者從市場上購來了30套同一型號的OCL電路（如圖1示）散件給學生檢測元件，再進行組裝、調試、維修。元件發下去后，學生們都興趣高漲，小部分學生能按照老師的要求按部就班操作，最終做出一個能發出良好聲音的功放電路；一部分學生控制不了情緒，拿到元件未經檢測就組裝、焊接，不調試就加負載通電試機，造成輕則不能發聲，重則燒壞揚聲器或其它元件等嚴重故障；也有一部分學生在調試過程中，因為操作不當，也造成類似故障。

經過一段時間后，筆者檢查學生們組裝這套OCL電路的情況，發現30套電路只有約15套能夠發音，原來興致勃勃的學生因為修不好電路也變得無精打采。于是，筆者組織了幾個平時表現較好學生對那批OCL電路進行檢修。在檢修過程中，筆者發現用電阻法判斷故障點，容易誤入歧途，繞了大圈才能確定具體故障位置；未完全排除故障，就盲目以額定電壓供電試機，更會將故障擴大，損壞更多元件。

二、故障分析

完善的功放電路設有保護電路，靜態工作點異常，保護電路動作，切斷電路，避免燒壞揚聲器。但是，這套電路沒有設保護電路，輸出點靜態電壓嚴重偏離正常的0V電位，就會燒壞揚聲器。例如，“額定功率5W，阻抗8Ω”的揚聲器接在OCL電路上，如果輸出點電位由正常的0V變成了8V，揚聲器的發熱功率達P=U2R=828=8（W），超過它的額定功率5W，時間稍長，就會燒毀。

輸出點靜態電位又為什么會偏離呢？這要從OCL的工作原理解釋。圖2是OCL電路簡圖，V1和V2是配對三極管，組成互補推挽電路。為了消除交越失真，應為兩功放管提供一定的偏置，其中，V3組成電壓放大級，Rc為其集電極負載電阻， VD1、VD2正偏導通，和RP一起為V1、V2提供偏壓，使V1、V2在靜態時處于微導通狀態，即處于甲乙類工作狀態。此外，VD1、VD2還有溫度補償作用，使V1、V2管的靜態電流基本不隨溫度的變化而變化。正常情況下，電路連接良好，元件參數搭配恰當，互補推挽電路上下對稱——V1、V2管的CE間分得電壓一樣，輸出點K的電位就是0V。但是，如果偏置電路出現虛焊，元件參數變化，或者元件極性裝反，就會改變V1、V2管的對稱狀態（一只處于飽和，一只處于截止），K點電位就會嚴重偏離0V，而變得接近其中一端的電源電壓。

部分學生態度不認真，有的學生裝配前沒有檢測元件好壞、分清元件極性；有的學生焊接工藝也不好——出現虛焊或假焊；有的學生測量時操作不當——損壞了個別元件，最終導致了裝配OCL電路的成功率那么低。

三、常規方法的不足

功放電路維修的常用方法有電阻法、電壓法、信號注入發、波形法等，靜態工作點故障的檢修常用電阻法和電壓法。由于OCL電路多采用直接耦合，很多元件是并聯在一起的，關聯性很大，所以用電阻法容易引起維修人員誤入歧途，繞了大圈才能確定故障位置。例如，圖1中C2和T4的集電極并聯，任何一個元件短路，都會使我們誤以為是另一個元件出現問題。并且，斷電情況下有時候用電阻擋檢測的元件沒有問題，但是在通電情況下，溫度、磁場等工作條件變化了，元件卻不能正常工作。電阻法檢修電路有一定局限性。用電壓法檢修電路比較好，只要能測量出電壓值，通過比較測量值和標準值（或典型值），很容易發現問題所在。在功放電路中多采用直接耦合，在未知具體故障或者沒有完全排除故障情況下以額定電壓供電，很容易引起新的故障。在維修這批問題OCL功放電路過程中，筆者和學生都出現過“更換了個別元件，以額定電壓供電，功放電路冒煙”這種低級錯誤。后來，經過不斷思考和嘗試，筆者發現維修功放電路比較穩妥的方法是“降壓供電法”。

四、“降壓法”維修OCL電路

OCL功放電路（尤其是功放后級）有個優點，就是供電電壓降低一半也能發聲。這樣做，會降低功放電路的輸出功率，但能保護電路的元器件。OCL電路的理想最大輸出功率為Pom=Vcc22RL，如果供電電壓為±24V，負載為8Ω，那么最大輸出功率為36W；如果供電電壓改為±12V，負載仍為8Ω，那么最大輸出功率為9W。圖2中，如果因為某些原因使V3飽和，V2也會飽和，V1截止，V1的CE間要承受的壓降是VCC+VEE，降低VCC和VEE ，V2 的集電極的飽和電流大大減少，V1的CE間要承受的壓降也會大大降低——只要實際的集電極電流不超過三極管的集電極最大允許電流ICM，實際電壓不超過集電極—發射極擊穿電壓Vceo，三極管就可以安全工作。

可以用兩種方法降低OCL電路的供電電壓：

一是采用直流穩壓電源供電——可以使用實驗室的可調穩壓電源（如圖3示），也可以使用普通的臺式電腦的電源（如圖4示）——它可以提供多種電壓：+12V、+5V、+3V、-5V、-12V……額定供電電壓為±24V（或者更高）的功放電路在檢修時候可以接在電腦電源的±12V和GND的接線端上。

另一種方法是換“牛”法，家用功放機上的電源變壓器次級輸出通常是雙18V、雙24V或雙36V，如果功放機出現故障，我們也可以用次級為雙12V（或雙6V）的電源變壓器來暫時替換，經過整流濾波后，直流電壓隨之降低。

由上述分析可知，“降壓法”是“電壓法”的具體化，適合用于OCL、OTL等功放電路的檢修——對供電電壓要求嚴格的電路不提倡使用“降壓法”檢修。

維修的時候，先用假負載（10W的8Ω水泥電阻）替換揚聲器接到OCL功放電路的輸出端，再降壓供電，然后測量出關鍵點電位或者關鍵元件的電壓值，與標準值或典型值比較，將故障范圍縮小，結合電阻法很容易就能確定具體故障點位置。圖1的OCL功放電路的核心元件是T1～T10十只三極管，能根據三極管三個極的電位判斷三極管的工作狀態或好壞是維修人員必須掌握的技能。圖5是筆者總結出來的“三極管工作狀態判斷流程圖”：

五、效果與體會

在功放電路維修實踐中，筆者和學生們運用“降壓法”，大大減少了通電燒件的情況。結合電阻法，排除OCL電路的靜態工作點故障所花時間縮短很多。更重要的是，學生維修功放電路的信心有所恢復，遇到功放故障不再畏首畏尾，逐漸培養起對“家電維修”的興趣。

目前的AV功放機型號眾多，電路形式多種多樣，教學上用到的功放電路是比較基本單一的，要提高維修AV功放機的技術需要我們不斷學習，不斷在維修實踐中總結經驗教訓。在電器維修領域，“方法技巧+經驗=成功排障”往往是成立的。

責任編輯何麗華endprint