全固态电视发射机功率放大器的维修

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摘要：本文阐述了现代电子技术对固态功率放大器的影响，以及固态功率放大器在广播电视等领域的应用，并根据本人的实际工作经验，提出了固态功率放大器的检测和维修建议。

关键词：固态功率放大器；电视发射机；维修

随着电子科技技术和射频半导体技术的不断发展，大功率场效应管在制造技术的不断突破，固态功率放大器技术不断日趋完善和成熟。其具有性能、线性、结构、供电，维护等方面具有明显的优势，因此，固态功率放大器已成为当今发射机为主的主流发射设备，在广播、电视、通讯等相关发射领域中得到了广泛应用。

近年来，许多电视发射台已完成全固态发射机替代电子管发射机的更新换代工作。全固态发射机的广泛使用，给发射设备的检修与维护提出了新的要求。由于全固态电视发射机功放单元和供电单元采用了积木化、冗余化设计，当某个电源或功放出现故障时，其他功放仍能正常工作，不会造成停播；双激励器配置，可实现主/备激励器的自动和人工切换；状态指示、故障告警保护功能完善，工作稳定可靠等优点，使得全固态电视发射机已成为无线覆盖工程的主导机型。这就决定了电视发射机的维护理念和维护方式发生了改变，使得发射机功率放大模块成为发射机主要的维护对象。固态功放的结构和特点随着射频半导体技术的发展，固态功放技术日趋成熟。与真空管放大器比较，固态放大器具有稳定性好、可靠性高、寿命长、能耗低、维护便利等优点。因此，固态放大器在电子传输领域得到了广泛应用，并成为一种新的发展趋势。固态高功率放大器通常由输入单元、输出单元、功放模块、微处理器监控系统、电源组件和冷却系统等电路构成。功率放大器的主要部件“功放模块”则由多个 LDMOS 或 VDMOS 场效应管并联组成， 该类场效应管采用横向或（纵向）扩散金属氧化半导体技术，属电压控制器件，热稳定性好，但热传导性差，击穿电压较低，因此输出功率受到一定的限制，使用中为使功放获得较大输出功率，通常采用功率合成技术。由多个功放管进行功率合成达到所需输出功率、其中个别功放管的损坏，输出功率会减少，但不影响放大器继续工作。衡量一个高功率放大器的性能，主要有线性、非线性、增益、效率和可靠性等指标。其中非线性将产生载波频率的谐波，导致信道内外出现互调干扰，引起信号畸变，因此，提高固态功放的线性尤为重要。固态高功放中采用的晶体管通常有三种形式，即双极性晶体管、 MOSFET场效应管和LDMOS场效应管。双极性晶体管技术相对成熟，但温度稳定性差， 难以承受数字电视广播的高线性要求。MOSFET场效应管具有负温度系数特性，无须另加温补电路，但易引发载波寄生相位调制。为求得效率和线性的平衡，晶体管通常工作在 AB 类， 其非线性是不可避免的。随着电子科技技术和射频半导体技术的不断发展，大功率场效应管在制造技术的不断突破，近年来，飞利浦等公司相继开发出横向扩散金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS） ，经 UHF 电视发射机使用证实，其线性和效率优于双极性晶体管、MOSFET 管，特别适合数字电视放大。即使被偏置在 AB 类，其性能仍接近 A 类放大特性，由于 LDMOS 场效应管的优异性能，使其成为 UHF 波段新型固态发射机的基础。VHF 波段功放单元功放管一般采用 VDMOS 场效应管 BLF278，UHF 波段功放单元采用横向扩散金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS）BLF861A。

MOS 管的更换方法和注意事项 ：

由于 MOS 型场效应管制造工艺中绝缘层很薄，所以栅极和衬底易感应电荷，由栅极、绝缘层和衬底组成的电容器容量很小，感应电荷将在绝缘层上产生很大的电压，易导致场效应管绝缘层被击穿，以致损坏管子，所以在使用、保存，更换 MOS 管时必须采取防静电措施。因为大功率 MOS 管目前仍是一种较昂贵的器件，每只管子的价格在一千元左右，因此，掌握大功率场效应管的维护和更换，避免场 效应管的人为损坏，对缩短维修时间，降低维护成本都有积极、现实的意义。

操作规程如下： （1）在焊接 MOS 管时必须在防静电工作台上进行，操作人员应通过接地将自身静电放掉并带橡胶手套或佩戴接地的金属手环。（2）手拿 MOS 管时不得接触 MOS 管的极片，可拿 MOS 管的陶瓷部分。（3）焊接 MOS 管的烙铁一定要接地，如无良好接地，可以拔掉烙铁电源插头后进行焊接。（4）拆卸 MOS 管时，先拆除固定螺钉，再用 50W 接地烙铁或吸锡器吸掉极片周围的焊锡，烙铁与管极的接触时间每次应小于 5S。（5）拆卸和安装时管脚的焊接顺序为：拆卸时，按先 D（漏）极再 G（栅）极后 S（源）极顺序焊开，安装时按先 S 极再 G 极后 D 极顺序焊接。（6）安装 MOS 管前先用干酒精棉球擦干净安装面。在 MOS 管的法兰底面加上薄薄一层导热硅脂，以改善散热效果。导热硅脂不能多， 多了反而会降低散热效果。管子放平整后，安装紧固螺钉。（7）场效应管更换焊接完成后，再用三用表测量管子的 GD 和 GS 极间电阻，确认功放模块上的两对管子各极间阻值彼此接近，数值正常。至此 MOS 管更换基本成功，可以接到发射机上通电，试机时要逐渐加大功率，直至正常。4、大功率场效应管好坏的判定 （1）在没有专用检测仪器的情况下，准确判定较为困难，但是可以用电阻法对其各极对地电阻进行测试， 并与正常值进行比较来做大致的判断，上机后再用电压法做进一步的判断，就比较准确了。如果测试可疑组件管脚对地电阻时，差值明显，可将该器件拆下来检查判断其好坏。电阻法是维修工作的常用方法，只要根据检测原理灵活运用，许多故障是完全可以通过这种方式来判定清楚的。图 1、图 2 分别是 BLF861A 与 BLF278 的外形图。表 1 列出了管脚与电极的对应关系。（2）用 MF500-B 型万用表测量电阻时，黑表笔接源极 S（地），红表笔分别接各管脚，三用表置于 10Ω 档，表2和表3列出来 BLF861A 与 BLF278 管的参考值。（3）值得指出的是：BLF861A 的漏极 1 与漏极 2 之间本身是短路的。不要误以为它们之间短路了，就认为管子已经损坏了。BLF278 的漏极 1 与漏极 2 之间是开路的，它们之间短路了，则表明管子内部已经存在问题。通常情况下，用三用表测试场效应管的栅极与源极之间的电阻为 0 时，该管的 G-S（栅源极间）极间内部已击穿。

通过上述测量，我们可以判断功放管是否良好，在维修功放时就可以以此为判断功放管的好坏了。

在检查发射机故障时，一般来说硬故障容易判断，软故障不易判断。硬故障主要是指组件、器件、线路损坏，故障部位有明显功能缺陷特征。软故障是指元器件、线路都是好的，故障部位无明显的功能缺陷特征，故障现象时有时无。这类故障的分析处理难度较大，需借助必要的仪器检测和工作经验来判断处理。