調頻廣播發射機功率放大器故障分析及檢修

王仕華

（貴州省廣播電視局七六四臺，貴州 黔東南 556000）

0 引 言

貴州省廣播電視局七六四臺的KFT-II-914A型10 kW全固態調頻廣播發射機投入運行12年以來，每個1 500 W功率放大器（以下簡稱功放）都穩定運行，沒有出現過故障。2019年7月，該發射機運行中PA4突然出現無輸出功率故障。成功檢修后，維護人員加深了對功率放大器故障分析的認識、豐富了調頻發射機故障檢修的經驗。本文對此次故障處理過程進行總結，為廣大維護人員提供參考，便于以后檢修類似故障，提高檢修工作的質量和效率[1]。

1 1 500 W功率放大器的組成和工作原理

1 500 W功率放大器由六分配器、30 W功放、6×300 W功放、六合成器、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）監控板、低通濾波器及定向耦合器組成，合裝在一塊散熱器平面上，實物如圖1所示。產品說明書并未提供完整、詳細的電路圖，部分電路如圖2所示。

圖1 1 500 W功率放大器實物圖

圖2 1 500 W功率放大器原理圖（部分）

射頻輸入信號首先由30 W功放放大，然后經1∶6分配器將信號分為幅度相等、相位相同的6路，分別去推動6塊完全相同的300 W功放。300 W功放的輸出功率由6∶1合成器進行功率合成，最后經低通濾波器和定向耦合器輸出。CPU監控板負責輸出功率、反射功率、激勵功率、工作電壓、工作溫度及各管工作電流的采集、運算、顯示和告警。一旦出現過熱、過流、過激勵、輸出駐波比過大任一現象，均能自動傳給主機監控單元，由主控單元實施控制或保護[2]。本單元設有RS-485接口，可將工作狀態和工作參數實時傳至主機監控單元。本單元面板設有+12 V和+48 V電壓正常發光指示燈，并安裝了一塊2×8液晶顯示屏及上下操作鍵，通過操作鍵可以觀察所需狀態和參數。

2 1 500 W功率放大器故障分析與檢修

2.1 1 500 W功率放大器故障現象

維護人員在某次巡機時發現，發射機的第4功率放大器（以下簡稱PA4）液晶顯示屏顯示輸出功率為零，前面板直流12 V指示燈未亮，該功率放大器的開關電源（以下簡稱PS4）工作電流只有1.8 A。維護人員手動按液晶顯示屏的按鍵，激勵功率、工作電壓、工作溫度、各管工作電流均顯示為零，即PA4沒有工作，各數值為零，無功率輸出[3]。

2.2 PA4故障分析及檢修過程

針對該故障現象，可采用逆向思維法和電壓對比判斷法兩種方法來排查故障。

2.2.1 逆向思維法

由于設備沒有完整的電路圖，因此先從功放盒沒有運行、輸出功率為零且前面板直流12 V指示燈未亮的故障現象出發，測試監測板（如圖3所示）上的直流12 V指示燈取樣點（LED2，V5）。測得其電壓為0.35 V，與正常電壓值1.86 V相差較大。監測電壓來源于監測板電源輸入口X6，接口排線X6中，紅、藍、黑、黃電源線的電壓分別測得為0.35 V（正常電壓應為+5 V）、1.12 V（正常電壓應為+12 V）、0 V（GND）、1.86 V。根據所測實際電壓值和故障現象得知，0.35 V為末級功放管柵極的監測電壓。此電壓來源于取樣電路板輸出端的監測電壓排線CN3，如圖4所示。功率放大器總電源排線CN1和監測電壓排線CN3均位于取樣電路板。分別測試電源排線CN1各電源線的電壓，第11針腳的電壓為1.11 V。根據1 500 W功率放大器原理圖電路顯示或查看電源線路的連接，可知此電壓為末級功放模塊的輸入匹配網絡的電壓。該電壓太低，經輸入匹配網絡中的電阻消耗后，此電壓到達功放管BLF278的柵極時電壓為0 V，不能推動功放管BLF278的柵極導通，因此，實測柵極電壓為0 V。由于末級功放模塊以并聯方式工作，使其他末級功放模塊都不能運行，這與上述測試電壓后進行判斷分析和故障范圍鎖定是一致的[4]。但是，在CN1與CN3之間，找不到明確的電路和元器件，只能換一個角度進行觀察分析。將取樣電路板拆卸，如圖4所示，觀察電路板的底部，發現電源排線CN3的紅色線的電壓為N4三端穩壓L7805CN的輸出電壓，三端穩壓L7805CN的輸入電壓為N1三端穩壓L7812CN的輸出電壓，即三端穩壓L7812CN與三端穩壓L7805CN為串聯。另外，三端穩壓L7812CN輸出端電壓送入末級功放管的柵極。由此判斷，N1三端穩壓L7812CN為故障元器件。

圖3 監測板

圖4 取樣電路板

2.2.2 電壓對比判斷法

在功放盒的檢修工作中，常常需要測試各點電壓值來判斷故障。電壓對比判斷法就是測試故障功放盒與正常功放盒的各點電壓值后，一一比較各點的電壓值，推斷故障所在位置[5]。

在功率放大器電路中，取樣電路采集所有組成部件的關鍵數據，然后將數據提供給CPU或主控單元進行監測控制，實現邏輯控制的功能。因此，可以檢測取樣電路中雙運算放大器、三端穩壓器等關鍵元器件的電壓來判斷故障點。表1、表2分別為故障功放盒和正常功放盒的各點電壓實測數據。表中CN1和CN2分別位于取樣電路板頂部的左端排線插座和右端排線插座，雙運算放大器N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12和N6、N8、N11依次位列取樣電路板的上排和下排，N1三端穩壓L7812CN和N4三端穩壓L7805CN依次位于取樣電路板的左下角。

表1 故障功放盒的各點電壓值

表2 正常功放盒的各點電壓值

從表1和表2中的電壓數據可知：

（1）末級功放模塊的功放管柵極輸入匹配網絡電壓正常應為11.6 V左右；

（2）故障功放盒的集成塊（型號：LM358P）N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12、N6、N8、N11的第1、2、3、4腳的電壓值相對較為異常，其第1腳輸出端電壓應等于柵極輸入匹配網絡的電壓，又因是集成塊的反向輸入端電壓（第2腳）和同相輸入端電壓（第3腳）的比較輸出電壓，所以推定所有集成塊功能應為正常；

（3）三端穩壓L7812CN輸出電壓偏低，且輸出電壓等于柵極輸入匹配網絡的電壓，由于輸出電壓異常，推斷該元器件已故障；

（4）由于電源排線CN3的電壓偏小，取樣點（LED2，V5）的電壓異常，從而導致監測和控制板上的直流12 V指示燈未亮；

（5）所測電壓值存在較小的誤差，因此，比較電壓時，相應的電壓不能完全相等，只有在一定范圍外比較才有意義[6]。

3 結 語

引起發射機功放盒出現故障的原因有很多種。發射機功放盒常見故障表象主要有輸出功率偏低或者沒有輸出功率、溫度過高、數據顯示異常等。檢修時，應遵循先觀察后動手、先外部后內部、先軟件后硬件、先安全后測試、先簡單后復雜、先模塊后整體的原則，切不可盲目動手，更不能在安全措施不到位的情況下就進行檢修。檢修時一定要遵守相關規程并逐步進行，否則小失誤可能釀成新故障、大問題。維護人員要牢記檢修的目的是運用技能來解決問題，進一步豐富技能和經驗，萬萬不可引出新故障、大故障。