1KW全固态发射机的末级功放★
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摘要: 宿迁市广播 电视 总台从2000年开始，为适应 电视 广播向数字化过渡，陆续添置了6台全固态 电视 发射机，完成了设备的固态化改造。
北京北广数字广播 电视 股份有限公司生产的TVU316型UHF 1KW全固态 电视 发射机 ...
宿迁市广播总台从2000年开始，为适应广播向数字化过渡，陆续添置了6台全固态发射机，完成了设备的固态化改造。
北京北广数字广播股份有限公司生产的TVU316型UHF 1KW全固态发射机由于采用新型放大器件，使模块具有较高增益和良好的线性，工作在宽带，性能指标好，稳定可靠，效率高，以适应数字的播出。该发射机的运行成本低，维护量小，噪音低，采用微管理技术，具有广泛的代表性，在中小台得以普遍应用。
LBF861推换动放管
该机末极动放中的LDMOS（Lateraiiy Diffused Metal Oxide Semiconductor横扩散金属氧化物半导体）技术，原应用于数字移动通讯基地站，九十年代后期被成功地应用于UHF波段的全固态发射机中。BLF861是由PHILIPS公司生产的硅N-沟道增强型LDMOS推挽管，采用陶瓷帽封装，其公共源极直接连到安装管脚，导热性能得到改善，提高了器件的耐温性，延长了管子的寿命，被广泛应用于UHF波段。
实际应用BLF861时，为了得到良好的高频性能而使用较低（28-32V）的工作电压，这样使使它的增益降低，结果其甲乙类放大的线性和抗烧毁性能得到显著改善。它在大电流下的负温效应，其漏电流在高结温下有自均流的性能，而不会出现电流集中所致的热点，因而它能够较好的承受负载失配和过激励，可以在高驻波比情况下工作。另外其在高电平区饱和平缓，在功耗限定条件下的可用动态范围较大，适合于数字和合放式发射机使用。在低电平区，其增益随工作电流的变化较缓慢，最佳静态工作点不太临界，偏置电路更加简单，无需复杂的带正【温度wd】补偿的有源低阻抗偏置电路，互调指标有所改善，便于实现非线性校正。
TVU316型1KW全固态发射机的工作原理是这样的：由激励器送出的约160MW射频信号，经过一个约26DB高增益的推动级功放，放大至70W，通过一微带线功率分配器分成三路，由三个约13DB低增益的末级功放进行放大，最后由同轴功率合成器合成至1KW输出。
每个末级功放电路是这样组成的：由推动级来的输入信号经一个3DB耦合器进行功率分配，信号被分成相同的两等分，这两路信号微带线网络，由各自的BLF861组成的放大电路进行放大，该放大电路工作于AB类，工作电压+32V。放大后的功率信号再经微带线网络到达输出端的3DB耦合器进行功率合成，也就是说两个相同的放大电路组成一个功放模块。两个相同的功放模块再经微带线网络进行功率合成，组成一个末级功放单元。所以每个末级功放由四个BLF861电路所组成，可输出图像同步顶功率400S加伴音功率40W。每个末级功放都由一个SPS900VH开关稳压提供+32V。每个末级功放单元功分与功合器上还包括定向耦合器，用于取样实现输出功率指示、射频监测、反射的指示等。功放单元内还有监测显示装置，提供工作状状的监测，如输出及反射功率的测量、电压及BLF861管电流的测量，指示和报警功能等。
【故障】与检修，本文由成都/收集资料
该发射机末级功放的【故障】主要有：（1）没有功率指示；（2）功率下降。
检修，本文由成都家电维修/收集资料时首先应分清是问题还是末级功放问题，判断的依据是与之相对应的的电压（+32V）、电流（输出功率1KW时，12~22A）是否正常，以及功放模块前面板上的状态测试口“23”脚电压是否由低电平变为高电平，依此确定前级是否封锁激励信号。然后进一步检查，可以用原厂提供的监测小盒测量状态测试口1脚（输出功率）、6-7脚、18-19脚（BLF861电流）以及10脚（+32V）11脚（+12V）、23脚（-5V）、14脚（发射功率）等，通过测量、查看所得到的与自己保存的原始记录相比较，即可发现【故障】所在。末级功放又可以直接查看显示屏页面，通过对键盘上菜单的操作进入功放模块界面，查看各管的电流参数、【温度wd】参数以及工作状态判断【故障】发生的位置。
该机功放的【故障】主要有：整流桥短路同时三相保险线爆破，滤波电容容量变小，电流指示为零（输出正常），过压、欠压保护等。
末级功放单元的检修，本文由成都家电维修/收集资料必须格外小心，在关闭和开启之前，应确定功放输出口要接上合适的负载。在打开末级功放单元之前，应确定功放是关闭的。
现在说说检修，本文由成都家电维修/收集资料步骤
（1）关闭发射机：按面板上的“关机”按键、切断发射机总QT，将功放单元的所有进出电缆小心取下，拧开螺丝，从机架中取出功放。
（2）松开功放单元侧面板的所有螺丝，打开盖子。
（3）断开激励至功分器的连线，打一只2W、50Ω负载接在激励器输出端口，防止激励器空载。
（4）用万用表的欧姆档直接测量被怀疑有【故障】的LDMOS管的栅极对地电阻，如果明显低于6KΩ，则可以是管子或者电位器坏了。一般情况下，只要管子坏了，与之对应的熔断器肯定已经熔断。
（5）移去两个100Ω的偏置电阻，再次测量管子的栅极对地电阻，如果在移去电阻后测得zuzhi阻值很高（MΩXE ），则管子是好的，在这种情况下，应更换1KΩ电位器。
（6）若确实是管子坏了，更换新管。此时应着重考虑是否具备相应的工作条件。如防静电工作台、防静电手套等。如具备以上条件，可拧松两颗固定管子的螺丝，用两把电烙铁同时，焊开各电极，取下管子。清除冷却表面并将连接处的焊锡去除，检查管子表面和散热器是否有污染或不平。给新管子均匀地涂上一层薄薄的导热胶，将管子放入位置并来回移动使导热胶散开压平，交替将管子的固定螺丝拧紧，拔掉电烙铁插头，在板上子焊接管子（每次时间最好不超过5秒钟）。
除了管子损坏以外，我们还遇到过像输入分配3DB耦合器旁一只3.9Ω电阻烧开路造成管子工作电流下降、L，358比较电位设置不当误报“输出【故障】”、4044集成块不良烧100Ω供电电阻导致红色发光二极管点亮等问题。
需要说明的是，该机是带电测量工作电压很不方便，同时也就不利于对管子工作点的调整。希望厂家能够作一些改进。
discuz x3.2 Comsenz Inc.工控自动化技术文摘：普通铝电解与固态电容比较
普通铝电解与固态电容比较
一、望闻问切&电容问题引起主板&体虚&
　　病征：直观表现为液态电解电容膨胀、过热、漏液。
　　致病缘由：高温、电解电容用料不足。
　　病理分析：主板供电电路设计缺陷，导致电容工作环境温度过高，电容发热，从而使液态电容中的电解液挥发而失效；电容偷工减料，各项参数没有达到电路设计标准而损坏。
　　电容在主板电路中广泛使用，打开机箱观察主板，可以看到星罗棋布、数量众多的电解电容。它是计算机系统供电电路中不可或缺的重要元件，主板上的各类板卡、芯片组需要使用多种类型电压的电源，如+12、-12、+5、-5伏等，要保证主板及板卡的稳定运行需要采用电容器用于过滤电源，确保电压稳定。当然在CPU供电电路中，电容更是起到提高电源质量的关键作用。
　　计算机主板和显卡等板卡上主要使用两类电解电容：铝电解电容和钽电解电容。铝电解电容价廉且容量较大，主要用于电源滤波部分。钽电解电容各项性能均优于铝电解电容，但价格较高。一直以来，诸如系统运行不稳定，花屏、无法开机，超频后易死机以及主板的诸多问题都与液态电解电容有着千丝万缕的联系。而液态铝电解电容的漏液、寿命短等缺陷也为电脑玩家所诟病。要想使主板稳定、高效运行，采用固态铝电解电容通常起着关键作用，对于一些先天不足的主板更是可以起到大补功效。
　　在各类电容中，唯有铝电解电容存在寿命问题。在确保电容质量的前提下，高温、超压是导致液态电解电容失效的重要因素。液态电解电容的工作温度每上升十摄氏度其使用寿命就会缩短一半以上。电容的热量一方面来自主板和其他板卡散热排出的热量，这是工作环境造成的，可以通过改善散热措施减少这种热量传递。另一方面则是因电容的电解质存在电阻，电流流过电容时在其内部产生的，要减少这种情况引起的发热只有通过电解质的技术创新来实现。
　　那么主板上电容接受的热量究竟从何而来的呢？主板上的许多部件在工作中都会发热，但发热量最大的有三个部分：CPU、北桥芯片、场效应管。
　　通常CPU和北桥芯片都会使用专用的散热装置降低温度，但是用于CPU供电的场效应管却没有任何的散热措施。PWM(脉宽调制)电路是CPU电源供给电路中的核心组成部分，其核心器件MOSFET在工作中会释放大量热能，而这区域也是电子器件最为密集的部分。通常情况下，MOSFET紧贴主板装配，借助主板进行散热，从而直接将热量传递给其周围的电容(图1)。
图1 备受&煎熬&的电容
　　CPU电压调节模块的电路位于CPU附近，由于CPU工作中消耗的能源并不恒定，导致电压发生波动，从而需要电容来稳定电压。由于CPU的频率越来越高，更多的电脑玩家乐于超频，电脑长时间连续工作，这些都直接导致整个主板发热量直线上升，如果散热措施不到位，热量在电容周围积聚从而导致液态电解电容漏液和提前失效。
　　二、固态电容原理揭示
　　鉴于液态电解电容的诸多问题，固态铝电解电容应运而生。20世纪90年代以来，铝电解电容采用固态导电高分子材料取代电解液作为阴极，取得了革新性发展。导电高分子材料的导电能力通常要比电解液高2～3个数量级，应用于铝电解电容可以大大降低ESR、改善温度频率特性；并且由于高分子材料的可加工性能良好，易于包封，极大地促进了铝电解电容的片式化发展。目前商品化的固态铝电解电容主要有两类：有机半导体铝电解电容(OS-CON)和聚合物导体铝电解电容(PC-CON)。
　　有机半导体铝电解电容的结构与液态铝电解电容相似，多采用直插立式封装方式(图2)。不同之处在于固态铝聚合物电解电容的阴极材料用固态的有机半导体浸膏替代电解液，在提高各项电气性能的同时有效解决了电解液蒸发、泄漏、易燃等难题。
图2 有机半导体铝电解电容构造图
　　固态铝聚合物贴片电容则是结合了铝电解电容和钽电容的特点而形成的一种独特结构。同液态铝电解电容一样，固态铝聚合物多采用贴片形式。高导电率的聚合物电极薄膜沉积在氧化铝上，作为阴极，炭和银为阴极的引出电极，这一点与固态钽电解电容结构相似(图3)。
图3 钽电容的构造
三、真是主板的&治病良药&？&固态电解电容特性详解
　　由于采用了新型的固态电解质，固态电解电容具有液态电解电容无法企及的优良特性。这些电气性能对于提高计算机系统中以高频为特征的应用显得尤为重要。固态电解电容的多种优良特性可以为主板提供进补疗效，固态电解电容比液态电解电容的优势主要有三点。
　　1.高稳定性
　　固体铝电解电容可以持续在高温环境中稳定工作，使用固态铝电解电容可以直接提升主板性能。同时，由于其宽温度范围的稳定阻抗，适于电源滤波。它可以有效地提供稳定充沛的电源，在超频中尤为重要。
　　固态电容在高温环境中仍然能正常工作，保持各种电气性能。其电容量在全温度范围变化不超过15％，明显优于液态电解电容。同时固态电解电容的电容量与其工作电压基本无关，从而保证其在电压波动环境中稳定工作。
　　2.寿命长
　　固态铝电解电容具有极长的使用寿命(使用寿命超过50年)。与液态铝电解电容相比，可以算作&长命百岁&了。它不会被击穿，也不必担心液态电解质干涸以及外泄影响主板稳定性。由于没有液态电解质诸多问题的困扰，固态铝电解电容使主板更加稳定可靠。
　　固态的电解质在高热环境下不会像液态电解质那样蒸发膨胀，甚至燃烧。即使电容的温度超过其耐受极限，固态电解质仅仅是熔化，这样不会引发电容金属外壳爆裂，因而十分安全。
　　工作温度直接影响到电解电容的寿命，固态电解电容与液态电解电容在不同温度环境下寿命明显较长。
　　3.低ESR和高额定纹波电流
　　ESR(Equivalent Series Resistance)指串联等效电阻，是电容非常重要的指标。ESR越低，电容充放电的速度越快，这个性能直接影响到微处理器供电电路的退藕性能，在高频电路中固态电解电容的低ESR特性的优势更加明显。可以说，高频下低ESR特性是固态电解电容与液态电容性能差别的分水岭。固态铝电解电容的ESR非常低，同时具有非常小的能量耗散。在高温、高频和高功率工作条件下固态电容的极低ESR特性可以充分吸收电路中电源线间产生的高幅值电压，防止其对系统的干扰。
　　目前CPU的功耗非常大，主频已远远超出1GHz，同时CPU的峰值电流达到80A或更多，输出滤波电容已经接近工作临界点。另一方面，CPU采用多种工作模式，大部分时间处于工作模式的转换过程。当CPU由低功耗状态转为全负荷状态时,这种CPU的瞬间(一般小于5毫秒)切换需要的大量能量均来自CPU供电电路中的电容，此时固态电容高速充放电特性可以在瞬间输出高峰值电流，保证充足的电源供应，确保CPU稳定工作。
图4 固态电解电容与液态电解电容综合对比图
　　四、固态电解电容的鉴别指南
　　由于各固态电容厂家采用各自的产品标识标准，所用要鉴别电解电容需要根据具体的生产厂家提供产品手册进行查阅。对于国产电容，其产品标识一般由四部分组成，第一部分为产品名称用字母C表示电容。第二部分一般用于标识材料，钽材料为A，铝材料为D。后面则标识容量和耐压值，如容量47&F，电容耐压25V。
　　区分固态电解电容和液态电解电容直观的方法是查看电容顶部是否有&K&或&十&字形的防爆凹槽，固态电解电容顶部平整，没有防爆凹槽。还有一种固态和液态混合型的电解电容，其顶部的防爆凹槽较浅。另外，液态电解电容一般有各种颜色的塑料外皮。
么如何分辨电容的外形呢？电解电容采用两种封装形式。
　　常见的是直插式封装，其外形为圆柱形，下方有两根金属引线作为电极，垂直安装在电路板上(图5)。
图5 SMT贴片式(Surface MounT)电容，一种是矩形颗粒平贴主板焊接
图6 带橡胶底座的电容
图7 我们可以通过电容下端的底座来分辨SMT贴片式与直插式电容
　　另外一种采取带橡胶底座的垂直主板安装方式(图6)，这种SMT贴片式电容方便使用贴片机大规模、高密度生产，可以实现高效快速焊接，同时在主板上占用的面积很小。区分SMT贴片式与直插式电容的主要依据是电容下端的塑料底座(图7)。
　　液态电容一般均采取立式封装方式，但是电解电容的封装形式与电容种类并无绝对联系，所以不能仅从封装外形来判断电解电容的类型。液态和固态铝电解电容都有SMT贴片式的产品，钽电容和铝电容都能做成贴片式颗粒状的产品。
　　五、更换电容，请慎重考虑！
　　了解了固态电解电容的种种优良特性后，你可能已经迫不及待地想给主板进行&大补&了吧？不过，在此我们要特别提醒：如果你有板卡焊接经验，懂得挑选电子元器件的方法，同时又是超频DIY的铁杆发烧友，那么为你的主板更换固态电容的确是主板进补的不二之选；但是如果你没有电子制作的经历，最好不要动自己更换电容的念头，还是选用使用固态电容的成品主板较为稳妥。
　　由于更换电容将直接在主板上&动刀&，对主板安全有着很大影响，在此之前应确保主板的&健康状况&。如果你的主板已经发生故障或处于不稳定工作状态，首先应排除其他故障隐患再更换固态电容。在发生了电容漏液、失效的情况时，首先应该修复电路中导致电容失效的器件才能更换电容，否则并不能彻底解决问题。在更换电容前应排除：开关电路是否短路，开关管是否损坏，机箱电源输入的电源质量是否稳定，主板是否散热不良等。在确定了的确是由于电容自身品质或者电容老化导致的漏液后，更换电容才有实际的意义。
　　在进行替换前，必须先确定替换电容的相关参数，否则无法保证系统实现正常功能，甚至会导致主板损坏！
　　直径：应确保替换品与原液态电解电容直径相同，这样才能确保电容引脚与电路板上原引脚孔一一对应。替换品尺寸过大，不但无法安装，同时会因元件过密导致散热性能下降，影响器件性能。替换品尺寸过小，电容引脚在插入元件孔焊接时发生弯曲，无法正常焊接或虚焊，导致电路运行不稳定(图8)。
　　极性：电解电容均有极性，如果在焊接时接错极性，会在使用时增加漏电流而缩短寿命。因此在替换时应按照电路板上标示的极性安装电容。
　　确认额定性能：在选择替换固态电容时应严格依照被替换的电解电容的额定性能。如应用的环境温度应一致，包括最高温度和最低温度；不能超过额定纹波电流，否则电容内部将因ESR上的电流过大而过度发热。
　　故障处理：如果不合理焊接导致电容发生短路故障，电容内部会急剧发热，当短路电流过大，电容内部的阴极物质会熔融并产生大量气体，内部压力升高，密封的橡胶或塑料材料将发生卷曲，此时如果有气味或电解液外溢，切勿触摸。如果发生气体进入眼睛或吸入口中应及时用清水冲洗。
图8 错误的安装方式
　　最后需要强调的是，不能仅从电容来判断主板质量的优劣，如果厂商没有良好的设计和试验环境，最终产品没有做老化检验，元件也没有做搭配测试，即使选用的全是名牌元件，也不能确保拼凑出来的产品的性能。
　　六、前瞻
　　液态铝电解电容由于自身的特性，面临着前所未有的压力和挑战．必定要退出历史舞台。新技术、新材料的发展，在创造出固态电解电容的同时，也为铝电解电容的创新突破打开希望之门。将有机半导体材料、导电高分子材料用作铝电解电容阴极的尝试，得到的频率特性、温度特性可以和片式陶瓷电容媲美，甚至高出固态铝电解电容，比如松下公司2006年推出的TS-EE系列铝电解电容具有400～450V的额定电压范围，将额定纹波电流增加了大约1.5倍，有效控制了自身发热，同时体积却缩小了三分之一，寿命可达到10年，而价格却很低。
　　谁是电解电容世界中最终霸主还需时间来衡量！
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固态高频焊机与电子管高频焊机的主要区别是：固态高频焊机感应圈上流过的是低电压大电流, 而电子管高频焊机感应圈上流过的是高电压小电流，所以感应圈的阻抗大小对固态高频焊机效率的影响远大于对电子管高频焊机效率的影响，感应圈材质及形状对固态高频而言不容忽视，避免感应圈大阻抗对固态高频焊机输出效率的影响。
目前，感应圈主要有三种样式，第一种是铜管直接绕制成感应圈，一般用于小口径钢管焊接；第二种是铜带（铜板）上焊接铜管，绕制成感应圈，一般用于中大口径钢管的焊接；第三种是单匝感应圈，一般用于大口径管，400kw以上高频。
高频焊管的划伤主要由导向辊和挤压辊造成。
1、 由导向辊造成的划伤一般发生在钢管的两侧，划伤的特点为创面比较大,连续性较强。主要原因是导向套的高度位置不正确，如导向辊轴承损坏，导向辊不能很好的控制钢管,使之与导向套产生磨擦造成划伤。另一个原因是：当导向辊偏离高频焊管生产线轧制中心线太大时,导向套和导向辊的轴线相对差太大，造成高频焊管两侧划伤。
我们经常遇到这样的情况，同样的管径厚度，同样的高频输出功率，现场的焊管速度有快有慢，有时速度甚至相差30 %，为什么呢？好多用户直观地认为是高频设备有问题，其实不然，影响高频焊管速度的 因素除了高频设备本身的功率与效率外，还与焊接工艺与带钢有关，在高频设备与带钢一样的情况下，影响焊接速度的因素主要是焊接工艺，挤压辊直径，磁棒的大小及位置、开口角，感应圈大小及放置位置、冷却水压力、流量都影响高频焊接的效率。
1、感应器的大小与位置：前端至挤压辊中心线1～1.5倍管径；内径为1.2～1.5倍管外径。在满足工艺的情况下，感应圈尽可能小，靠近挤压辊。
2、磁棒的大小与位置：磁棒（阻抗器）前端和挤压辊中心线对齐，截面积>70%管内径，最小长度大于挤压辊直径加感应器长度，在满足工艺的情况下，磁棒尽可能大或用空芯磁棒。
3、V型开口角：炭钢3°～4°，
不锈钢和有色金属5°～8°。
高频设备应保持清洁、干燥和无尘土，工作中发现异常现象，首先应切断高压电，再检查排除故障。必须有专人检修高频设备，打开机门后，首先用电棒对阳极、栅极、电容器等放电，然后再开始检修，严禁带电抢修。
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生产工艺流程主要取决于产品品种，从原料到成品需要经过一系列工序，完成这些工艺过程需要相应的各种机械设备和焊接、电气控制、检测装置，这些设备和装置按照不同的工艺流程要求有多种合理布置,高频焊管典型流程：纵剪―开卷―带钢矫平―头尾剪切―带钢对焊―活套储料―成型―焊接―清除毛刺―定径―探伤―飞切―初检―钢管矫直―管段加工―水压试验―探伤检测―打印和涂层―成品。
主要产品有高频感应加热设备，焊管机组，高频焊管机组，固态高频设备，冷切锯，二手焊管机组。
可快速加热：与其它方法相比，以秒为单位即可加热到所要求的目标温度；可局部加热：仅加热钢带，通过钢带产生热量熔化表面聚酯膜，对光缆内其他部件无任何伤害；节省能源：除工作时间以外，仅待机电力就可以，很合理省电。
高频焊管生产过程中，成型和焊接等工序会在管子中形成残余应力，使焊缝和母体金属的金相组织不均匀，机械性能不一致。为了消除残余应力，使焊缝和母体金属的金相组织均匀，改善成品管的各种性能，需要对各种材质和用途的高频焊管进行必要的热处理。
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