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50W便携式宽频/多段射频功放修理

2021年底时BG1IWK老哥联系说朋友的一台外军小功放有故障不开机,希望能帮助修理一下。找周末时间聚会后拿到这个功放,乍看这货感觉就是一块铝散热片,捏在手里分量实足。机器有明显撞击凹坑和跌落损伤,可见其经历非凡。功放型号TCR-MBA-50-WB Ext是TRICOM公司出品,同时支持VHF/UHF(30-512 MHz),最大输出可达50W的便携式射频功率放大器。

在网上只能找到简单的功能介绍和操作手册。原本希望能有维修手册或电路图之类的以利维修,但遍寻网络无果。好在操作手册上有清晰的接线方法介绍,才不至于为加电都要摸索。当年在《HARRIS RT-1446无线电收发机修理》上加电环节可是吃过亏的。

机器的拆解在《便携式宽频/多段射频功率放大器》中有介绍。由于该机外接DC供电接口特殊只能自制插针方便应急加电处理。

分别使用12V和24V的供电方式加电测试,按开机钮PWR机器确无反应。当用12V供电时维修电源始终显示电流为零,初步判断此时机器耗电应小于5mA(因为用的维修电源电流指示分辨最小值是0.01A)。当用24V供电时按PWR钮机器面板也无反应,但电流显示由0.00 变为0.01A,估计此时机器静态耗电在5-15mA之间。

加电机器虽不开机,但按PWR键时电流的变化说明机器还是有响应的。

拆开外壳固定的28颗螺丝,检查机器内部没有发现过热或烧毁痕迹。机内除功放模块外还带接收预放大、输入/输出滤波器。排列整齐的元件中大量采用贴片和可编程器件,这对维修带来较大的困难。特别还是现在没有图纸的情况下盲修!

不开机的故障通常原因是电源模块引起,所以先从电源部分查起。根据外部电源接口A脚是电源正极引入到功放模块盖板上的部分。开始以为这是稳压部分,后来分析才知应是由N-MOSFET (IRFB4227)和U1组成的过压与电源极性保护电路。用细引线接入P3(OUT)后合盖加电测试,电压输出与接入相差无几,应属正常。为方便叙述将此路电压标记为Vcc。通过摸查这个Vcc电压有两个触点(16、18)引入到盖板屏蔽层的主控板中。

继续检查主控板发现其上有两组稳压电路的电源不是来自Vcc,而是另外有触点2。沿路追溯查到功放屏蔽盖边沿的R4是输出,这是由Q1(P-MOS 50P04)CR6(KZ5 6.8V)组成的稳压电路输出(后经分析这应是开机控制电路,将这路电压标记为VD)。它是通过接点E2到触点2供给主控板,另外还通过电感L1供给功放模块,通过接点E11供给滤波器部分电源。

同样用细引线接入R4输出端,合盖加电开机测试此路始终没有电压输出。估计这应该就是导致机器不开机的原因。按面板PWR钮后可测得VD出现有0.6V左右的电压变化,遂怀疑场管Q1或稳压管CR6损坏?若真是这两元件损坏到也省事,进淘宝搜索都有现售,拍下来备着。

继续用万用表在线检测Q1、CR6,这两元件反应还基本正常,估计没有损坏。但发现另一现象:稳压二极管CR6的限流电阻R2(10KΩ)未能有效接地(把这点电压标记为Vt),它导致P-MOS的Q1始终处于截止状态进而VD才没电压输出?!

接下来就是找出R2未能接地的原因。设想如果找不到原因直接把R2强制接地,也应该可以让机器强行通电,但这样也许开机后就无法关机了。这个操作只能是没有办法时的应急处理方式,是否还会引起其它故障也不得而知,稳妥起见暂不实施。

不接地的原因无外乎两种:一是设计就没有,二是线路烧毁后被弄断。这个位置通常都是小电流工作,出现过流烧毁的可能性不大。

经过认真查找又才发现R2通过E3到达接口触点3再通到主控板上,再在主控板上与贴片三极管Q1(BC846A)的C极相连、Q1的E极接地,Q1基极则是由U17(PIC16LF1826)第27脚通过电阻R41(10K)输出控制。

面板按钮PWR接入到U17的第8脚(实测其上有电压约3.0V),理论上按下PWR(即将第8脚接地)后送低电平给U17开机信号,U17第28脚就应输出高电平使Q1导通(相当于将稳压二极管CR6通过R2到Q1的C-E极接地),从而将VD送给功放、滤波天调和主控板实现开机。当然此时U17也会同时结合判断其他可能的条件要都符合后才能送开机信号。现在显然是有不满足的条件存在,U17就始终不开机!

U17电源来自U35(39X0)对VCC的稳压输出,实测为3.3V。

先不管什么原因造成U17不送开机信号。伪造一个开机信号送给Q1,即在Q1的B、C极接入10K贴片电阻(这样处理比将R2直接接地开机更为稳妥)。合盖后再通过DC接口给以12电压供电。事先将维修电源CC限流保护值设定在0.5A,加电就听见继电器动作,CC保护灯亮起,输出电压降到5V以下,然后逐渐加大限流值达1.5A时仍然是CC保护灯亮起,输出电压在5.8V左右。

没敢再继续加大电流,深怕引起额外故障。此状态下能听见内部继电器吸合声音,按面板LOS、SAT钮均能听到继电器切换声音。基本可以判断机器内部控制电路正常,但有存在短路可能。

继续分析短路存在何方?①断开VD到功放模块电路的电感L1,加电测试维修电源CC过流保护继续存在,初步排除故障在功放模块部分可能;②断开VD到滤波天调电路供电E11,加电测试仍然CC过流保护,这再排除故障在滤波天调电路可能;③断开VD到主控板供电E2,加电测试依然有CC过流保护,这又排除故障出现在主控板电路可能。由此判断过流短路情况应出在稳压电路部分,如U2、C2、C4等。④断开保险电阻R4,加电测试CC过流保护情况消失。

最后综合锁定钽电容C2是过流故障原因。

断开钽电容C2正极,过流问题顺利解决。拆除主控板Q1上增加的10K电阻,合盖装机加电,按PWR钮可以开机,面板有绿色LED指示灯点亮,再长按PWR钮也能正常关机。

原想将C2(10μF/25V)进行更换,但其所处的位置实在不好用铬铁或热风枪。所以只是将其正极用绝缘胶布与电路断开。C2是电源VD回路上的滤波电容,10μF的容量可有可无,弃用不会影响机器的任何性能。

处理完毕将机器装配回原,拧紧28颗螺丝,加电测试居然又出现不开机!重新拆盖加电检查,发现接口触点3的Vt电压有些不正常,测量时有时无。万用表分别检测R2到E3、E3到触点3均是导通,但往往直接测试R2到触点3却出现时通时不通情况。认真仔细检查才发现E3存在虚焊。当表笔接触到E3测试时会自然压紧触点,那它分别到R2及触点3的导通就正常了。而离开E3直接测试R2到触点3就有可能因E3虚接不导通情况。这种情况在最开始的检测过程中出现过,没有引起重视,重新加焊E3这个隐形故障得以排除。

在接通电源开机状态下逐个拧紧外壳螺丝,机器开机故障彻底修复。开机LOS模式的静态电流约180mA,SAT模式下耗电约410mA。

总结一下本次修理历经3个月,期间断断续续。最终故障原因还是电源通路上钽电容损坏,短路引起过流让机器自我保护从而不开机。这说明此机的保护功能设计比较完善,可以较好的让本机在出现异常后进行自我保护。

本次故障仅出现在供电部分算是幸运,如果其中的可编程器件出现问题估计就没法搞定。比如U17、U2这两个闪存微处理芯片,即使能搞来硬件若没有相应编程写入也是白搭。另外维修中采用强制开机检测也冒有一定的风险,能如此修好机器有运气成分,切勿单纯效仿!

BG1QPO        2022年2月1日

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