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        DX發(fā)射機(jī)功放單元放電電路原理淺析

        2020-03-26 01:57:28劉躍雨
        卷宗 2020年36期
        關(guān)鍵詞:場效應(yīng)管柵極低電平

        劉躍雨

        (國家廣播電視總局六四一臺(tái),福建 泉州 362000)

        1 DX發(fā)射機(jī)放電電路的作用

        數(shù)字化調(diào)幅(Digitail Amplitude Modulation)發(fā)射機(jī)簡稱DAM發(fā)射機(jī)或數(shù)字化發(fā)射機(jī)。它是哈里斯(Harris)公司于上世紀(jì)80年代后期發(fā)明并生產(chǎn)的新式發(fā)射機(jī)。與PSM發(fā)射機(jī)相比,它取消了音頻功率放大器,把主整、調(diào)制器和射頻功放三者合一,使整機(jī)性的脈沖階梯調(diào)制即所有發(fā)射功率的機(jī)器都不用電子管,實(shí)現(xiàn)晶體管化,具有更高的效率和更好的指標(biāo)[1]。由于機(jī)器中使用的是型號(hào)為IRFP360的場效應(yīng)管,耐壓500VDC,所以DX發(fā)射機(jī)在工作電源的選擇上只能選擇500/2=250VDC,輸出電流860A的整流電源。同時(shí)為了能得到穩(wěn)定、平滑的直流電,DX發(fā)射機(jī)還使用了120uH的阻流電感,以及55個(gè)5100uF的濾波電容進(jìn)行整流濾波。有電容及電感的存在就有儲(chǔ)能的問題,55個(gè)濾波電容電容量為55*5100=0.2805F,其相應(yīng)的儲(chǔ)能也很大,大約為1/2CU2 =8765.625J,電感的儲(chǔ)能大約為1/2LI2 =44.376J。正是由于電路中電容電感的儲(chǔ)能過大,所以需要加入放電電路來妥善處理,使得儲(chǔ)能得到快速泄放,保護(hù)機(jī)器及檢修人員的安全。

        2 放電電路的工作原理

        電源的放電電路由一塊放電板及前端相關(guān)控制電路組成,由圖可以知道,發(fā)射機(jī)三種工作電源:+250VDC主電源,+125VDC驅(qū)動(dòng)電源,+125VDC二進(jìn)制電源經(jīng)過三個(gè)二極管(CR5、CR6、CR7)匯總通過TB2接入放電電路中,然后通過四路相同的泄放支路來泄放濾波電容和電感上的殘余電壓。每一個(gè)支路由一只10Ω/100W的放電電阻,一只用于快速泄放的IRFP360場效應(yīng)管,以及控制場效應(yīng)管開啟/關(guān)閉的降壓電阻和1N4740穩(wěn)壓二極管組成[2]。

        圖1 放電電路工作原理圖

        如圖1,當(dāng)發(fā)射機(jī)正常工作時(shí),PS_ENABLE為低電平,經(jīng)過光耦繼電器U4后輸出還是低電平,經(jīng)過反相器U11-10輸出高電平,再經(jīng)緩沖放大器U18送到場效應(yīng)管Q6的柵極上。此時(shí)在沒有故障發(fā)生,即溫度故障,380VAC檢測故障,水流檢測故障,主交流故障,電源故障信號(hào)均為低電平,經(jīng)過反相器反相后變?yōu)楦唠娖?。這樣兩部分高電平匯集在Q6柵極,使Q6飽和導(dǎo)通,使得放電電路中的場效應(yīng)管(Q1-Q4)的柵極輸入低電平,則Q1-Q4截止,放電電路不工作,CR5、CR6、CR7均處于截止?fàn)顟B(tài)。

        當(dāng)發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)時(shí),分兩種情況:

        1)發(fā)射機(jī)正常關(guān)機(jī),這時(shí)PS_ENABLE為高電平,U4繼電器吸合接入5V電源,輸出高電平,經(jīng)過反相器輸出低電平加到場效應(yīng)管Q6的柵極。

        2)發(fā)射機(jī)故障關(guān)機(jī),即溫度故障,380VAC檢測故障,水流檢測故障,主交流故障,電源故障關(guān)機(jī)輸出高電平,經(jīng)過反相器反相后變?yōu)榈碗娖郊拥綀鲂?yīng)管Q6的柵極。

        這兩種情況的結(jié)果都是導(dǎo)致Q6截止。這時(shí)殘留在三種電源濾波電解電容上的電壓通過二極管CR5、CR6、CR7匯集在一起,經(jīng)過R17,R18電阻分壓后,在A點(diǎn)形成一個(gè)高電平電壓,再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管CR4、CR5、CR8、CR9穩(wěn)壓后加到放電電路Q1-Q4的柵極,這時(shí)Q1-Q4飽和導(dǎo)通,殘留的三種電源電解電容上的電壓快速通過放電電阻R13、R14、R15、R16泄放,放電的速度很快,4個(gè)放電電阻在放電過程中是并聯(lián)的,則R=2.5Ω,根據(jù)公式:T=RC可得,+250VDC電源放電時(shí)間T=2.5*0.28=0.7S,有效的保護(hù)了人身和機(jī)器的安全。

        3 放電電路典型故障

        1)故障名稱:放電電阻炸裂導(dǎo)致A02機(jī)甩PB

        2)故障現(xiàn)象:2016年3月24日,16:00檢修結(jié)束,A02機(jī)試機(jī)時(shí),PB2自動(dòng)甩PB,PB2的PB-LED顯示板上DS16(電壓故障指示燈)亮紅燈,PS-LED顯示板上DS13(放電電路故障指示燈)亮紅燈。

        3)故障處理過程:打開整流柜柜門,聞到一股很濃的燒焦味,仔細(xì)觀察放電電路,發(fā)現(xiàn)其中一根放電電阻炸裂,放電板也有損壞。更換炸裂的放電電阻及放電板,清潔整流柜。完成后A02機(jī)加高功率送100%調(diào)幅試機(jī)正常。

        4)故障分析:測量故障放電電阻前的二極管CR6,發(fā)現(xiàn)其正向電阻為158KΩ(正常時(shí)為200KΩ),對拆下的放電板進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)其中穩(wěn)壓管CR10的反向電阻只有0.8MΩ(正常時(shí)為10MΩ),判斷為穩(wěn)壓管性能下降,導(dǎo)致放電板場效應(yīng)管在機(jī)器開啟時(shí)導(dǎo)通,導(dǎo)致電壓加至放電電阻上,引起故障。

        因此,加強(qiáng)對放電電路的日常檢查維護(hù)及測量,不僅僅是對人身安全的一種保護(hù),也是確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的一種方式。

        4 放電電路的日常維護(hù)

        如上所述,整個(gè)放電電路在整部機(jī)器里面只是小小的一部分,可以十分重要,關(guān)系到人身和機(jī)器的安全,因此在日常的檢修工作中我們必須好好維護(hù)[3]。

        1)場效應(yīng)管的檢查。整個(gè)放電電路的核心就是Q1-Q4,Q6這五個(gè)場效應(yīng)管。對于集成電路來說,積塵過多容易造成散熱不良,靜電積存會(huì)降低元件的壽命,尤其是場效應(yīng)管,它具有較高的輸入阻抗和且柵極絕緣,上面的感應(yīng)電荷不易放掉,如果積塵過多容易造成輸入阻抗降低,氧化擊穿等故障,因此一定要定期清潔除塵,用毛刷或者吹風(fēng)機(jī)對這些有場效應(yīng)管的部分除塵,以免靜電損壞這些場效應(yīng)管。

        2)溫控開關(guān)TS4的檢查。在四個(gè)放電電阻上還有一個(gè)溫控開關(guān)(TS4),用來監(jiān)控放電電阻上的溫度,當(dāng)放電電阻的溫度低于溫控開關(guān)預(yù)設(shè)的值時(shí),溫控開關(guān)斷開,當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí),溫控開關(guān)吸合接地,輸出低電平到控制板使發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)保護(hù)放電電阻。因而我們在日常的維護(hù)中也要注意對溫控開關(guān)的檢查,定期用萬用表測量其兩端的電阻是否開路,如果短路立即更換,避免誤報(bào)警關(guān)機(jī)故障。

        3)放電板的檢查。發(fā)射機(jī)電源放電板上有多個(gè)電阻、二極管及穩(wěn)壓二極管組成,在每季度整流柜的檢修過程中,加強(qiáng)對這些元器件正反向電阻的檢查及測量,與正常值相比較,發(fā)現(xiàn)阻值有明顯變化的立即更換,避免再次發(fā)生因元器件性能下降引起放電電阻炸裂,導(dǎo)致發(fā)射機(jī)甩PB的故障。

        5 結(jié)束語

        雖然放電電路在整個(gè)機(jī)器里只是小小的一部分,可是卻是十分重要,我們平常對機(jī)器的維護(hù)不應(yīng)僅對主要電路進(jìn)行檢查,還要特別注意對放電電路進(jìn)行檢查,這是與人身安全、機(jī)器安全息息相關(guān)的一項(xiàng)工作,應(yīng)該引起充分的重視。

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