Wheatstone-D8000調(diào)音臺(tái)模塊發(fā)熱故障的處理措施

胡鵬程

1 Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)簡介

Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)面板設(shè)計(jì)直觀，通道設(shè)計(jì)采用全模塊式，使用模擬操作，所有模塊均可帶電熱插拔，方便測試及維修。

輸入模塊帶8位數(shù)字LED顯示，最多可容納32路輸入信號(hào)。輸入模塊分為話筒模塊、數(shù)字模塊、模擬模塊、電話模塊和通用模塊。通過RS232串口連接計(jì)算機(jī)，用廠家提供的軟件設(shè)定調(diào)音臺(tái)各模塊的功能參數(shù)、操作模式和開關(guān)狀態(tài)。使用時(shí)，不需要外接PC計(jì)算機(jī)。

輸出八組立體聲主輸出，主要包含主輸出、直播室、導(dǎo)播室監(jiān)聽和電平表輸出。

2 故障現(xiàn)象

Wheatstone D-8000數(shù)字調(diào)音臺(tái)在使用一定時(shí)間后，與所有的電子產(chǎn)品一樣都會(huì)有不同程度的發(fā)熱，輸入模塊中以話筒模塊發(fā)熱最厲害，其表面溫度一般都在32 ℃度左右，信號(hào)控制處理板模塊中的CPU和DSP模塊的溫度基本上在34℃度左右。當(dāng)DSP和CPU模塊的溫度再升高，就會(huì)使話筒信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)，電話模塊不能正常工作，最嚴(yán)重的情況就是調(diào)音臺(tái)整機(jī)不能工作，處于死機(jī)狀態(tài)，此時(shí)，即使關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)也無法工作；在此狀態(tài)下，測量DSP和CPU模塊表面溫度可高達(dá)45 ℃度左右。而當(dāng)調(diào)音臺(tái)整體冷卻下來后，再開機(jī)可以正常工作，但幾天后又會(huì)出現(xiàn)同樣的故障。

3 故障分析

Wheatstone D-8000一體化數(shù)字播出調(diào)音臺(tái)，所有的模塊都安裝在同一個(gè)機(jī)箱中，模塊插在卡槽之上。模塊卡槽座后面有開孔的散熱鋁板，但各個(gè)模塊排列十分緊密，幾乎是處于空氣不流通的密封空間，雖然在電平表后面板留出了多排的散熱孔，但各模塊電子元器件工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量仍然無法散出調(diào)音臺(tái)之外，加上CPU和DSP模塊本身就需要大量的運(yùn)算和處理，所以發(fā)熱就更為嚴(yán)重。當(dāng)發(fā)熱到一定程度，超過部分元器件正常的工作溫度，勢(shì)必就會(huì)引起CPU和DSP模塊出現(xiàn)故障。

在早期的常規(guī)處理中，一般都是發(fā)現(xiàn)輕微故障苗頭時(shí)，只要DSP模塊溫度比較高，就直接更換DSP模塊，基本上都可以解決故障（Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)支持模塊熱插拔）。而CPU模塊的故障只有在發(fā)熱十分嚴(yán)重、故障發(fā)現(xiàn)得比較晚的情況下才會(huì)出現(xiàn)。更換CPU模塊相對(duì)來講要麻煩一些，更換后需要通過RS232串口連接計(jì)算機(jī)，用廠家提供的軟件導(dǎo)入或者再次設(shè)定調(diào)音臺(tái)模塊的功能參數(shù)、操作模式和開關(guān)狀態(tài)。

隨著Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的停產(chǎn)，CPU和DSP模塊出現(xiàn)斷檔，只有解決Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)模塊，尤其是CPU和DSP模塊發(fā)熱的問題，才能保證Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)正常工作。

4 思路及實(shí)驗(yàn)

在目前的電子產(chǎn)品中，常用的散熱方法有傳導(dǎo)散熱和對(duì)流散熱。傳導(dǎo)散熱是指將物體的熱量直接傳給與之接觸的溫度較低物體的一種散熱方式，常見的有功放模塊的散熱片等，一般散熱片在使用中要在電子元件與散熱片接觸面上涂上一層導(dǎo)熱硅脂，使元器件發(fā)出的熱量更有效地傳導(dǎo)到散熱片上，再經(jīng)散熱片散發(fā)到周圍空氣中。對(duì)流散熱是指通過氣體流動(dòng)進(jìn)行熱量交換的一種散熱方式。而吸流散熱技術(shù)則是在傳統(tǒng)散熱技術(shù)傳導(dǎo)散熱、對(duì)流散熱基礎(chǔ)上衍生而來，并結(jié)合對(duì)流散熱技術(shù)，將熱量通過氣體流動(dòng)進(jìn)行熱量交換。通過對(duì)流散熱的熱量多少，取決于機(jī)身與周圍環(huán)境之間的溫度差和機(jī)體的有效散熱面積，另外，受風(fēng)速的影響也比較大。風(fēng)速越大，散熱量就越多；風(fēng)速越小，散熱量也越少。目前，很多電子產(chǎn)品都在采用吸流散熱技術(shù)，最為常見的是臺(tái)式計(jì)算機(jī)的電源和CPU散熱。

根據(jù)以上的散熱原理，Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的DSP和CPU模塊也可以采用吸流散熱的方式來進(jìn)行散熱，主要問題是是否能安裝散熱風(fēng)扇，以及能否達(dá)到預(yù)期的效果。

首先，打開電平表蓋板，發(fā)現(xiàn)后蓋板和散熱鋁板之間大概有6 cm的間隔，這樣就可以將散熱風(fēng)扇安裝在鋁板上，就像臺(tái)式計(jì)算機(jī)CPU的散熱風(fēng)扇一樣。接下來，找兩個(gè)5 V的CPU散熱風(fēng)扇，粘貼固定在Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的DSP和CPU模塊后面的散熱鋁板上，接上5 V的直流電進(jìn)行試驗(yàn)。30分鐘后發(fā)現(xiàn)，DSP和CPU模塊表面溫度明顯下降，摸上去比話筒模塊的溫度要低很多。換用功率不同的散熱風(fēng)扇進(jìn)行試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，功率大的風(fēng)扇風(fēng)速比較大，散熱較快，功率小一點(diǎn)可以達(dá)到同樣的效果，只是時(shí)間稍微長一點(diǎn)。這就表明，采用吸流散熱的方式來進(jìn)行散熱，可以有效解決Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的DSP和CPU模塊的發(fā)熱問題，只要能解決好噪音問題，而且考慮好安裝散熱風(fēng)扇可能引發(fā)的安全問題，就可以徹底解決Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的DSP和CPU模塊的發(fā)熱問題，不但可以節(jié)約大量的購買DSP和CPU模塊的資金，更可以大大地延長Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的使用壽命。

5 實(shí)際改造

由于此方案是使用在廣播直播室的直播調(diào)音臺(tái)上，所以對(duì)播出安全和播出環(huán)境的要求就必須要考慮周到。

5.1 供電安全

散熱風(fēng)扇工作需要有直流穩(wěn)壓電源供電，直播室的所有設(shè)備都是通過UPS后供電的，任何設(shè)備的電源出故障都可能導(dǎo)致跳閘而影響播出。為了保證播出安全，決定將穩(wěn)壓電源放在導(dǎo)播室，接在導(dǎo)播室的維修插座上（該插座與直播供電不是一路，即使出現(xiàn)故障也不會(huì)對(duì)直播室供電產(chǎn)生影響），這樣就保證了播出系統(tǒng)的安全。

5.2 噪音問題

在改造方案中，產(chǎn)生噪聲的有穩(wěn)壓電源和散熱風(fēng)扇兩部分。由于穩(wěn)壓電源不放置在直播室中，所以就只需要考慮散熱風(fēng)扇的噪聲。而散熱風(fēng)扇的噪聲基本都是由風(fēng)扇軸承摩擦和扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)切割空氣產(chǎn)生的。所以，此改造方案的實(shí)施最為關(guān)鍵的是散熱風(fēng)扇的選擇。

5.3 器件選擇

經(jīng)過多次的試用和比較，最終選定了一款cpu靜音風(fēng)扇。

其主要技術(shù)參數(shù)為：

尺寸：80(L)×80(W)×25(H)mm

轉(zhuǎn)速，2 000 rpm；噪音，20～23 dB；電壓，12 V

壽 命，50 000 h； 軸 承，Long Life Bearing

從音量類比上來看，0～20 dB幾乎是感覺不到聲音，20～40 dB則屬于輕聲細(xì)語的感覺，這樣的噪聲不會(huì)對(duì)直播產(chǎn)生影響。50 000小時(shí)的壽命基本上是將近六年的時(shí)間，滿足長期使用的要求。穩(wěn)壓電源選擇了一款12 V 2 A的穩(wěn)壓電源。

在此改造方案中，因?yàn)樗x定cpu靜音風(fēng)扇的功率很小，大概0.5 W，所以對(duì)穩(wěn)壓電源功率的要求是很小的，選擇這款12V2A的穩(wěn)壓電源，看中的是其外殼良好的散熱性，完全可以滿足要求。

在安裝散熱風(fēng)扇的過程中有兩點(diǎn)是需要注意的。一是風(fēng)扇的方向要確定，散熱風(fēng)扇的風(fēng)向應(yīng)該朝外，這樣可以將模塊通道里的熱氣吸出。雖然風(fēng)吹進(jìn)去也可以流通空氣散熱，但也會(huì)將灰塵吹進(jìn)去堆積在元器件上，可能會(huì)造成新的故障產(chǎn)生。二是散熱風(fēng)扇要粘貼固定在Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)的DSP和CPU模塊后面的散熱鋁板上，這樣才會(huì)有比較好的散熱效果，也不會(huì)有安全隱患。安裝完成后，通電運(yùn)轉(zhuǎn)，在蓋上電平表蓋板后幾乎聽不到風(fēng)扇的聲音，試用期間，也沒有主持人反映對(duì)直播有任何影響。

2016年9月份，對(duì)4臺(tái)Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)上的DSP和CPU模塊安裝了散熱風(fēng)扇，使用到現(xiàn)在已經(jīng)1年多了，在此期間一直沒有定期更換DSP和CPU模塊（未裝風(fēng)扇前一般2個(gè)月定期輪換使用過的模塊），多次在早上5點(diǎn)直播開始和24點(diǎn)直播結(jié)束時(shí)對(duì)CPU和DSP模塊表面測量溫度，基本保持在28 ℃左右，低于話筒模塊的表面溫度。期間只有1臺(tái)調(diào)音臺(tái)DSP模塊出現(xiàn)過相同的故障。由此可見，此次對(duì)Wheatstone D8000調(diào)音臺(tái)安裝散熱風(fēng)扇達(dá)到了預(yù)期的效果，可以極大地延長DSP和CPU模塊的使用時(shí)間，從而延長調(diào)音臺(tái)的使用壽命。