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M2W100KW发射机射频功放模板的维护修复

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m2w100kw模块式中波发射机(Modular Medium Wave Transmitter)简称M2W机,它是瑞士汤姆孙斯特公司最新生产的全固态数字化调幅发射机。其射频功放的特点是:全机80个功放模板只用了一种功放模板,其线路设计技术先进,大规模采用集成线路,内有自己独立的控制系统和保护装置,工作稳定、效率高,同时价格昂贵。

M2W100kW发射机自投入运行以来,曾多次出现一次损坏多个射频功放模板的现象。一度给安全播音工作造成了诸多不良影响。

一、故障的判断

M2W100KW发射机一共用80个射频功放模板,按编号分别置于四个功放机箱内。发射机运行中80个模板是循环导通的。故障时发射机会自动甩脱故障模板,并发出报警信号。在人机接口触摸屏中可查到具体是几号位射频模板有异态。故障射频模板可在停机后更换。

若一次射频模板损坏数超过了最大设定允许甩脱个数,发射机就会自动关机。此时应迅速打开发射机功放机箱门,重新加电开机,查故障模板位置,更换备用射频模板,恢复正常播音。

功放模板故障主要有:(1)FS红灯亮:它反映的是模板电源VDD回路故障;(2)FS、PWR红灯亮:模板H桥中某些场效应管击穿;与模板驱动电源VDR有关的线路如高、低侧电源;削波器;驱动电源控制;电平转换器;门驱动器的故障引起场效应击穿;VDD滤波电容炸造成四路DC/AC转换器的输出电压不平衡引起。(3)PWR红灯亮:驱动电源VDR有关线路的故障引起;(4)PWR、COOR红灯亮:与驱动电源VDR有关的线路;场效应管故障,模板脏引起。 二、模板故障的起因和现象

射频功率模块损坏的原因很多,主要有:

外因(1)如雷电、外接同步激励器异常、外电异常。强雷电天气、外界较大脉冲信号窜入,有时会损坏模板。故障现象主要为电源保险故障,COMS管击穿,PWR驱动故障(FC+、FC-等有关电路元件损坏),CORR相应控制故障等。(2)模板元器件故障。如电源滤波电容击穿、磁环异态、插接件接触不良引起电流增大损坏模块。故障现象有电源保险故障,CMOS管故障,PWR故障,模板印刷电路不同程度的烧坏等。

内因 :模板电路器件如场效应管、集成块、片状元件等运行一段时间后性能发生变化等。

三、器件损坏的原因与更换

据射频功放模板的故障指示,检查对应具体线路可采用:a直观检查法,通过人的视觉、嗅觉、查看连接插针有无异常;连线有无松动或腐蚀;元器件插针有无相碰、烧焦、断脚、变色、破裂、铜箔引线有无断裂、有无虚焊等。b用三用表测量法:检查电源保险是否爆断、场效应管是否短路或开路;c用测试平台加电测试检查故障模板找出故障点及已损器件。

元器件更换的原则是:1 采用与原元器件相同的器件。2 确无相同的器件,可选用材料、参量相同的产品替代。3 根据阻值、电压、电流、功率等技术参量的要求、采用串联和并联替代。

(a) 集成模块――失效的原因。1 元器件承受的电压、电流、功率超过其允许值。2 净电荷放电(ESD):通过接触、空气处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的快速转移或泄放。3 栅氧层击穿:在MOS器件及集成电器栅极下存在一层SO2栅氧化层,栅氧的漏电与栅极氧质量有关,漏电增加到一定程度即构成击穿。4 PN结穿钉:在长期电应力(铝条经过温度循环或高温)或突发的强电流的作用下,在PN结的局部硅熔融生成合金钉,穿透PN结造成PN短路。5 腐蚀失效:水气穿透树脂体和引线到达铝互连线处,由于水气带入的外部杂质或从树脂中溶解的杂质与金属作用,使铝互连线发生化学腐蚀或电化腐蚀等。

现象:1 浪涌烧毁;集成电路有输入无输出。2 过流过热烧毁:部分功能和参数异常。3 电击穿:线间电阻减小或短路失效。4引线焊盘焊接不良:带负载能力差,输出电压不对等。

对于双面装配的铜箔线路和扁平封装的集成电路(判断已坏),采用一般吸锡、针头法是无济于事的。应采用特殊的方法即切割集成电路的方法来拆装。即用刀片沿引脚将引线与集成线路芯片切断,然后用吸锡泵将印刷板背面引脚的焊锡吸光,再用烙铁熔解一根根正面的焊锡,待溶解后用镊子将引脚一一拔走。然后清洁脚孔。安装集成模块时,引脚方向要正确,并于同箔线路对齐先焊背面引线,再焊正面焊点。

(2) 贴片元器件――的种类很多,如电阻器、排阻、电容、电感、集成电路、二极管、三极管等。失效原因于一般器件类同(如过压、过流、过热等)。不同的是它采用的是表面焊接技术――波峰焊和再流焊。波峰焊是利用融化的焊锡产生的波峰,让黏有表面元器件的PCB通过波峰峰面进行焊接。由于波峰焊在焊接高密度的产品中易产生桥接、漏焊。因此对高密度、细间距的SMC/SMD片状元器件采用再流焊,就可以消除波峰焊存在的缺点。波峰焊是预先在PCB焊接部位施放适量和适当形式的焊料,然后贴放表面组装元件,经固化后,再利用外部热源使焊料再流动达到接触目的――即再流焊。

(3)MOS场效应管――多个模板同时出现异态,其原因之一是幅度过高的脉冲电压串于了模板MOS管的栅极回路击穿了管子。一般一个模板中坏一个或两个MOS场效应管,则应把一个模板中坏的一半的四只MOS场效应管子全部换下来。这是因为这四只管子中虽然只有一只或两个管是短路的,但其余的管子内部也受了伤,只换下受伤的管子,修理的过程可能会失败。

a、把所有的螺丝从散热片和晶体管拆下来,使散热片与模板分离;

b、检查绝缘垫,有损伤的应及时更换确保绝缘;

c、恢复管脚磁环;

d、由于MOS场效应的门极有易击穿的特点。焊接管子时电烙铁应有良好的接地,最好是拔掉电源后再焊接。焊接顺序为S、D、G,拆下时顺序相反;

e、恢复散热片时要上紧螺丝,确保绝缘垫和MOS管的牢固接触。

f、更换烧断的电源保险。

维护检修

M2W发射机的射频功放模板线路复杂、结构紧凑、器件密集,大量采用了集成线路模块、贴片元件(SMD/SMC)。灰尘的堆积很容易造成器件之间的短路。所以日常检修主要以清洁为主。(为了防止晶体管元器件被以外击穿,检修射频模板前,应先将人身体堆积的净电荷泄放掉。方法:人双手触摸机箱面板)。

1 吹风机清洁――用吹风机进行模块的清洁,可根据所需风量的大小灵活调整吹风机与模板的距离与方向。即可不触动设备器件及线路,又可提高隔离度。

2 酒精清洁――酒精(工业酒精―无水乙醇)去污效果强、挥发快,是较好的清洁剂。

对于因潮湿灰粘度强,有熏烧烟渍的射频模板用酒精棉球清洗,可彻底地除污物。(使用镊子不能太尖,以免划伤线路板。)。

清洁后,要用静电刷子将仍残留下的细小灰尘去除。并检查元器件有无变色、破裂,接线有无松动,焊点腐蚀等。发现问题及时处理。

六结束语

发射机射频功放模板的损坏,一是模板自身器件和器件的异常;二是外来较大脉冲信号的窜入。直接威胁安全播音的是来外来较大脉冲信号的窜入。为解决这一问题,增加了天线120度保护地线;增强了发射机、馈线高频保护;匹配室和馈线同一个高频地,加大了铜带宽度;同步激励器进行了技术升级,提高了稳定度;更换了电源变压器等。采取了这措施后基本上消除了这一隐患。同时,经过修复工作多数被损坏的射频模板再次投入使用,也缓解了射频模板备用不足的问题。

(国家广电总局五五四)