一起PB200单元功放电流关机软故障引发的思考
刘博 崔丽艳
（国家广电总局953台）
刘艳
（国家广电总局916台）
[摘 要] 本文以调机期间侥幸处理PB200单元射频功放电流软故障为出发点，通过逐步熟悉设备，运用逻辑推理、理论推导、试验验证，确定故障原因，并对设备维护提出一些建议。 [关键词] 电源控制板 点火板 功放电流故障 电压跟随器
1 前 言 953台DX-400中波发射机系Harris公司DX-600水冷式数字调幅中波发射机，拆出一部PB200单元，剩两部PB200单元，即PB1和PB2，外加单机/并机切换系统的改型机。经并机网络和外加单机/并机切换系统，可实现两并机或单机工作，输出低、中、高等级功率。DX-400中波发射机调机期间，PB1多次出现功放电流关机软故障，给工程验收和试播工作带来一定难度。当时对DX型发射机只是初步认识，缺乏维护经验，经多方查找故障，最终将故障彻底处理；但故障具体原因却不清楚，通过逐步熟悉设备，发现电源控制板和点火板原理图上插接件序号不同，经过分析、逻辑推理、理论推导、试验验证，最终确定故障原因。
2 PB200单元功放电流关机软故障查找与处理
2.1 故障现象 DX-400中波发射机调机加功率负荷试验中，PB1发光二极管(LED)板出现“射频功放电流故障”关机，有时开机，发射机恢复正常，有时故障依存。
2.2故障查找 功放电源主要为220块射频放大器供电，其工作电流可达1000多安培。图1所示PB200单元功放电流故障通路图。功放电流故障检测分为两种： 1.交流电流故障检测，通过电流互感器T1拾取3相205V交流电源的电流取样信号，送到三相电流取样整流块CR1整流后送到电源控制板交流故障检测电路中，对交流电流信号检测，如果取样信号超过故障门限值，输出低电平信号，一路送到电源显示板显示电流故障；另一路经PB接口板、模拟输入板送到控制板进行过载处理及送到LED板显示电流故障。 2.直流过流故障检测，+250V功放电源负载回路串接1SH1分流器，分流器两端拾取微弱的电压信号，一路送到1M2电流表显示电流值，一路经控制板送到模拟输入板直流故障检测电路中，信号超过故障门限值，输出低电平信号，送到控制板，一路进行过载处理，另一路送LED板显示电流故障。 电流故障仅在LED板显示，也就是+250V直流电源出现过流。因故障时好时坏，无规律可言，所以为软故障。为查找故障，缩小故障范围，把可能引起功放电流故障的有关器件，基本都检测一遍，并用替代法逐一排除。处理过程如下： 1.互换PB1、PB2 PB接口板，开 PB1低功率50kW，PB1电流故障依然存在。 2.互换PB1、PB2模拟输入板，开 PB1低功率50kW，PB1电流故障依然存在。 3.互换PB1、PB2电源控制板，开PB2低功率50kW，无电流故障。 4.互换PB1、PB2点火板，开 PB2低功率50kW，无电流故障。 证明PB1功放电流故障与上述四块电路板无关。 由于PB1在低功率时，仍然出现电流故障，所以从以下几个方面继续查找“电流故障”。 1.将PB1控制板射频封锁开关S1置封锁位置，即所有射频放大器均不开通，开PB1低功率，PB1电流故障依存。由此可见，没有功率负荷，仍会出现电流故障。 2.拆除PB1功放电流表电流取样线，使模拟输入板电流故障监测电路不起作用，开PB1低功率，功放电压表打到头。测阻流圈L2输出端电压为+285V，及时手动关机，恢复安装功放电流表取样线。 3.拆除PB1单元保险板上55只35A保险，即甩掉55只+250V电源滤波电容及220块射频放大器，开PB1低功率，测阻流圈L2输出端电压为+248V。 4.在一次查找功放电流故障时，用手按压电源控制板插接件P4，重新开机，PB1正常工作，断定故障可能与P4插接件接触不良有关。关机断电，拆PB1电源控制板P4至点火板上P6带状电缆，与PB2带状电缆互换，合电，开并机低功率，PB2出现电流故障关机，PB1工作正常。功放电流故障转移到PB2上，可见故障是P4插接件接触不良造成的。
2.3 故障处理 制作两端为20芯插接件的带状电缆，更换故障带状电缆，开机一切正常，播出至今故障再未出现。
3 PB200单元功放过流关机软故障分析
3.1理论上分析故障原因 故障是P4插接件接触不良造成的，具体哪根芯线还需进一步确定。点火板是美国Enerpro公司生产的，原理图上插接件芯线排列序号与Harris公司生产的电源控制板不同，给熟悉和维护设备带来困难。参照点火板和电源控制板电路原理图，用万用表测P4插接件电缆所接两电路板相关元件，绘出电源控制板与点火板带状电缆通路图如图2所示： 从图2中可见电源控制板与点火板带状电缆实际有7条线（带圈符号）关联，下面结合电路原理,逐线分析，确定故障点。 1.点火板缺相故障检测电路检测出缺相故障（低电平）信号，经①（P4-16与P6-3）连线送至电源控制板场效应管Q5栅极，Q5截止，漏极由地电位变为高电平，反相器U11-12输出低电平，经J8-4送电源显示板显示交流故障。①线接触不良，缺相故障在电源显示板不显示。 2.PB送电源控制板J6-13上的电源允许（低电平）信号，经光耦U4输出低电平，场效应管Q7截止，经②(P4-9与P6-16)连线使Q7漏极电位由地电位变为高电平，+12V通过电阻、二极管和电阻R44向电容器C3充电，整流电源软启动。当电源允许信号变为高电平时，Q7导通，漏极电位变为地电位，C3电压经CR2和R45放电，整流电源软停止。②线接触不良，导致整流电源软启动。 3.PB送电源控制板上J6-16的射频封锁（低电平）信号，经过光耦U22输出低电平，三极管Q9（NPN）截止，③（P4-4与P6-9）连线接点火板+12V电源，三极管Q10（PNP）截止，（可控硅抑制）变为地电平，④（P4-6与P6-8）连线接点火板比较器U6-12同相输入端，U6-14输出低电平,送大规模集成电路U4-38，快速抑制可控硅门极脉冲输出，保护+250V整流电源；信号变为高电平时，解除抑制，门极脉冲输出。③线或④线接触不良，均会造成可控硅抑制。 4.PB送到电源控制板上J6-9、J6-10、J6-11的BIT1、BIT2、BIT3（低电平）信号，在3BIT电压控制电路中输出5V电压送到运放U1-13反相输入端，放大后的TP7参考电压为+9.5V,经R104电位器送入电压电流反馈电路，再经两级运放输出（TP5）可控硅控制电压(0～5V)门延电平，经⑤P4-12与P6-5连线接点火板缓冲放大器(反相加法放大器)U6-6反相输入端，U6-7输出10.6～0.6V电压，与U4-22、21、20鉴相器输出相位差值DA、DB、DC信号在反相加法放大器U6-9反相输入端上叠加，U6-8输出信号作为控制电压送到U4-4（压控振荡器）VCO输入端，VCO输出信号频率锁定在电源频率384倍的固定频率上，VCO控制电压保持一个恒定值，即相位差值信号与缓冲后的门延电平之和为一个恒定电压值。这样，当门延电压值上升时，缓冲后的电压下降，为保持频率锁定及VCO 控制电压的恒定，相位差值信号平均电压值要上升，因而电源基准与延迟基准信号间的相位差值减少，门脉冲控制角变小，从而实现可控硅移相控制。⑤线接触不良，门延电平为0V，缓冲放大电压为10.6V，相位差值信号平均电压值最小，门脉冲控制角最大，功放电压为0V。 5.点火板上+30V电压经R1电阻和CR1稳压管（+18V）钳位为+18V，再经三端电压稳压块U2输出+12V，+12V电压经R62（14k）和R63（10k）分压，电压跟随器U7-6同相输入端为+5V，增益为1，输出电压为+5V，经⑥（P6-6与P4-10）连线接电源控制器板上电压跟随器U6-10同相输入端，U6-8输出电压为+5V，供电源控制板电流故障检测电路和电压控制电路使用。⑦（P4-8与P6-7)连线将电源控制板和点火板地相连。当⑥线接触不良，导致电源控制板U6-10同相输入端无输入，U6-8输出近+12V电压，电流故障检测电路和电压控制电路异常，造成该故障发生。
3.2为什么会出现电流故障？ PB1高功率200kW工作时，TP5可控硅控制信号为+4.56V。当电源控制板P4-10接触不良，U6-8输出近+12V电压，运放U3-5同相输入端所接+5V变为+12V，经计算U3-7输出+5.45V，此电压送到运放U3-10同相输入端，反相输入端U3-9也为+5.45V，CR8和Q2导通，使得R51接地，经计算U3-8（TP5）输出+10.9V，通过带状电缆接点火板R49送反相加法放大器U6-6反相输入端，+12V经R52送到U6-6，+5V接U6-5同相输入端，反馈电阻R50跨接U6-6、U6-7两端，经计算U6-7输出负电压，但U6为单电源运放，没有负电源，所以U6-7输出0V，为保持频率锁定及VCO 控制电压的恒定，相位差值信号平均电压值上升最大，门脉冲控制角为0度。
α=0度，六只可控硅全导通，相当于三相桥式整流，整流电压过高引起过流。
3.3 为什么功放电流故障只在LED板上显示，在电源显示板上不显示？
图3所示电源控制板电流故障通路原理图。+250V电流取样信号一个用来检测峰值过流，一个用来检测平均值过流，通过R105电位器设置，TP2阈值一般设置为+2.5V，两种电流故障合在一起为功放电源交流电流故障。
电源控制板P4-10接触不良，U6-10无输入电压，U6-8输出近+12V，过流故障检测电路的+5V变为+12V，平均电流和峰值电流检测阈值由原来+2.5V上升到近+6V，电流检测电路不起作用，所以功放电流故障仅在PB单元LED板上显示。
3.4 在射频封锁条件下开机，为什么PB1出现功放电流故障关机？ P4-10接触不良，电源控制板U6-10无输入电源，U6-8输出近+12V，可控硅控制电压TP5为+10.9V左右，点火板反相加法放大器U6-7输出0V。开机指令（电源允许）下达时，软启动电路C3电容充电超过+1.5V时，点火板控制电路工作，门脉冲控制角为0°，三相全控桥式整流器瞬间全导通，整流电压不是从0～+250V缓慢增长，而是直接输出+280.8V，55只功放电源滤波电容瞬间充电，电流非常大，引起直流电流故障关机。
4 PB200单元功放电流关机软故障试验论证 为证明理论分析的结论，可在发射机上重新做试验来验证，但为保持发射机正常工作，没必要在机上做试验。用单相自耦调压器、直流稳压电源、电源控制板等材料，模拟电源控制板处于关机状态时，测量P4-10插接件在正常和接触不良时，有关测试点的电压变化。 试验步骤如下： 1.调整单相自耦调压器输出24V，接到电源控制板J7-1、J7-2。 2.调整直流稳压电源输出+5V，电源控制板J4-10接+5V， J4-8接直流稳压电源负端。 3.J6-14（+5VA）接直流稳压电源+5V，J6-9（BIT1）、J6-10（BIT2）、J6-11（BIT3）、J6-12（返回）、电源控制板固定孔接直流稳压电源负端。 用数字万用表测电源控制板接线正常及断开P4-10（+5V）两种情况，表1所示电源控制板相关测试点数据。 表1电源控制板相关测试点数据
| 序号 | 测试点 | 接线正常 | 断开P4-10 |
| 1 | J7-1、2（24Vac） | 24Vac | 24Vac |
| 2 | U14-1（+30V） | +30V | +30V |
| 3 | U6-8 | +5V | +10.76V |
| 4 | TP2（电流阈值） | +2.51V | +5.39V |
| 5 | TP5（SCR控制电压） | +1.10V | +10.42V |
| 6 | TP7（参考电压） | +9.55V | +9.57V |
断P4-10后，U6-8、TP2、TP5上电压缓慢升高，几秒后达到稳定，与前面理论分析的数据基本一致，进一步故障原因是P4-10接触良引起。 5结束语 通过对这起功放电流关机软故障的查找、处理及分析，我们深深地感到在关机和开机状态下，测试发射机电路板上主要测试点电压和波形，作为发射机工作状态技术资料，对维护和故障抢修很有作用。在设备检修和维护中，要特别注意电路板上插接件是否插接牢靠，对于安装在柜门上的电路板尤为注意，这样可避免许多故障的发生。 参考文献： 1.刘博，刘辉.大功率DX型中波发射机点火板的工作原理及应用[J].广播电视信息下半月刊，2007.6，46-53
2.曲永印.电力电子变流技术[M].北京：冶金工业出版社，2002.8，73-78
评论 点击评论