DB930電子管在PSM中波機中的應用及故障分析

李達文 廉偉哲

（作者單位：海峽之聲廣播電臺）

由于電子管工作壽命、外圍設備等因素，難免出現一些故障，通過分析電子管工作原理及DB930運用情況，總結典型故障，為技術員維護該型電子管提供參考。

1 電子管的工作原理

1.1 工作原理

電子管燈絲加電后，燈絲溫度逐漸升高。對于直熱式陰極來說，燈絲就是陰極，陰極直接受熱激活自身電子；對于旁熱式陰極來說，燈絲溫度以輻射熱的方式傳導至陰極金屬板，電子會從金屬板飛出。電子是帶負電的，在屏極加上正電壓，電子受吸引朝屏極運動，穿過柵極形成電子流，稱屏流。柵極則起到開關作用，控制從陰極發出的電子到達屏極的數量。柵極不帶電時，電子流會穩定地穿過柵極到達屏極；柵極加正電壓時，對于電子具有吸引作用，增強了電子流動的速度與動力，屏流增大；柵極加負電壓時，電子流有可能全被擋住，此時電子管被“封鎖”。利用柵極可輕易控制電子流的流量，將輸入信號連接在柵極上，加入適當的偏壓，如果在屏極串上一個負載，能實現信號放大。

1.2 基本參量

表征電子管品質的主要參量是跨導、內阻和放大因數。跨導S，表示當屏壓為定值時，柵壓控制屏流的能力。內阻R，表示柵壓為定值時，屏壓控制屏流的能力，電子管內阻等同于屏極和陰極之間的等效電阻。放大因數U，表示柵壓控制屏流的能力比屏壓控制屏流的能力增大的倍數，表征電子管的放大能力。三者的關系為：U=S×R。

為了克服三極管放大因數不高和極間電容過大的缺點，在三極管屏極和柵極間加入第二個柵極，構成了四極管，新增極稱為簾柵極。四極管工作原理與三極管相同，從吸引電子的作用來看，簾柵極相當于三極管中的屏極，而四極管的屏極只負責收集電子，并把屏流的變化傳給負載。

2 DB930在PSM中波機上的應用

DB930是大功率金屬陶瓷四極管，屬于四極管的一種，是調幅發射機調制的核心元器件，采用碳化釷鎢陰極，最大功率可達300 kW。

海峽之聲廣播電臺PSM中波機DB930基本原理：加在電子管柵極的高頻信號，通過控制屏流使屏極產生高頻電流，與加在電子管屏極的經PSM模塊放大后變成高電壓的調制信號相疊加，形成調制信號，經網絡匹配后傳輸至天線，以電磁波的形式發射出去。具體過程：發射機工作前，在電子管預熱狀態下，陰極（f）兩端加上一個18 V的交流電源，陰極回路產生430 A左右的電流，柵極（g1）輸入端加上一個實際值為-350 V的直流偏壓，抑制陰極電子發射，簾柵極（g2）和屏極（a）均未加電，此時電子管保持預熱狀態，預示準備工作已經完成，發射機可以隨時工作；發射機工作后未加調制信號前，陰極（f）狀態仍保持不變，此時控制功率的直流信號經PSM功率模塊放大后形成12 kV左右的直流電壓，經過濾波后加到電子管屏極（a）上，屏極電壓加上后，750 V的直流電壓隨之加到電子管的簾柵極（g2）上；此外，載波信號產生，并與柵極偏壓一同加到電子管柵極上（g1），控制電子管屏流大小，在電子管屏極上會得到與載波信號同頻的屏流，此時天線發射的是純載波信號的電磁波；加調制信號后，音頻調制信號與直流信號疊加，變成復合信號控制PSM功率模塊，經模塊放大后形成一個12 kV級別的音頻調制信號送到屏極，在屏極調制載波信號，形成調制信號經饋線輸出，從天線發射出去，此時天線發射的是帶音頻信號的電磁波。

電子管正常工作狀態下，各極電壓電流保持穩定狀態，見表1，通常通過觀察電子管基本工作參數，即可判斷電子管工作狀態是否良好。

表1 DB930電子管基本工作參數

3 DB930典型故障分析

電子管受使用壽命、工作模式、位置放置等因素的影響，難免出現故障，筆者總結海峽之聲廣播電臺發生的DB930故障，發現柵極陰極熱碰極故障是最常見的，具有典型性，以下對該故障進行分析。

3.1 故障現象

電子管預熱狀態下，柵極電壓350 V左右，正常；陰極燈絲電壓18 V，正常；電流430 A，正常。發射機開機后，發現柵極電壓從350 V降到0 V（正常為570 V），簾柵電壓電流正常，屏極電壓12 kV，正常，屏極電流從0 A升到50 A（正常為20 A），發射機過流故障關機。

3.2 故障分析

從DB930的工作狀態看，變化十分明顯，主要是柵極電壓和屏極電流異常，根據電子管工作原理，柵極電壓控制屏極電流，兩者都異常，可以初步判斷故障范圍在電子管柵極部分，柵極故障引起屏極電流過流。柵極電壓包括直流偏壓和載波電壓，為進一步縮小故障范圍，將柵極載波信號去掉，根據工作原理，此時柵極只加負偏壓，對陰極電子抑制，電子管屏流應為0 A，但開機后發現，柵極電壓仍然從350 V降到O V，屏流為50 A，說明柵極短路接地，負偏壓升高，由抑制電子變成激發電子，導致屏極電流變大，可以判斷柵極短路接地。根據現象，電子管在預熱狀態下，柵極偏壓是正常的，只有工作后才短路接地，因此可以排除柵極外圍電路短路，故障鎖定為電子管柵極對陰極熱碰極短路。

3.3 故障排除

將故障DB930拆卸，更換備份電子管，開機后電子管各極參數正常，機器運行正常，故障排除。

4 結語

海峽之聲廣播電臺發生過3次柵極陰極熱碰極故障，經過分析，總結主要原因有兩點：一是電子管使用壽命即將到期；二是電子管放置方式，該管通常是屏極在下放置。海峽之聲廣播電臺電子管柜設計是屏極在上放置，在電子管內部，柵極陰極之間距離很近，采用陰極在下放置的方式，工作時間久后，柵極金屬絲斷裂，工作后由于重力及受熱彭脹原因，容易與陰極燈絲發生熱碰極，導致電子管無法工作，而采用陰極在上放置方式通常不會出現此類故障。