罗 胜

（贵州省广播电影电视局 七六一台，贵州 贵阳 550002）

0 概述

随着射频半导体技术和电子科技的不断发展，大功率场效应管在制造技术上的突破，固态功率放大器技术的成熟，固态功率放大器具有技术指标优良、稳定性高、运行稳定可靠、故障率低、维护量小等特点，因此，以固态功率放大器为主的发射机已成为当今市场的主流设备。

1 工作原理

10kW 全固态发射机都是采用多个固态功率放大器并联进行功率合成达到所需的输出功率，其固态功率放大器都采用大功率场效应管作固态功率放大，而场效应管的最大输出功率一般不超过300W，受大功率场效应管最大输出功率的限制，为了达到发射机额定的输出功率，必须通过N 个场效应管的并联进行功率合成，从而达到发射机所需的输出功率，实现播出任务。

在全固态调频发射机和米波段全固态电视发射机中，其场效应管基本采用BLF278 作功率放大，而在分米波段全固态电视发射机中，其场效应管基本采用BLF861A 作功率放大。因此，BLF278 场效应管是全固态调频发射机和米波段全固态电视发射机的主要功率放大器件，只要掌握了BLF278 场效应管的性能和其组成的固态功率放大器的原理，由其它场效应管组成的固态功率放大器的原理也同时得到了解决。

1.1 BLF278 场效应管的外形结构和电路符号

BLF278 场效应管的外形结构和电路符号如图1 所示，1、2 脚为漏极D1、D2，3、4 脚为栅极G1、G2，5 脚为源极S。它是一个双推挽N 沟道增强型的V-MOSFET 场效应功放管。把特性完全相同的两个管芯封装在同一个底座上，专门用作推挽功率放大提高其输出功率，两个管子的源极是通过底座连接在一起的，广泛地应用于全固态广播和电视发射设备中作功率放大。其特点如下：①它为电压控制器件，功率增益高；②具有负的温度系数，温度稳定性好；③栅-漏极的反馈电容小，设计和调整方便；④输人、输出阻抗高，容易实现宽带匹配；⑤效率高达80%；⑥镀金层的电极，保证安全可靠。

图1 BLF278 场效应管的外形顶视图和电路符号

1.2 BLF278 场效应管的使用

BLF278 场效应管的特点具有热稳定性好、抗负载失配能力强，为电压控制器件，以栅极电压VGS控制漏极电流，正向跨导大，控制能力较强。由于输入阻抗高，栅极的电流很小，所以要求激励功率小，功率增益高；但也由于输入阻抗很高，使得栅极感应的电荷不易泄放，由此而产生较高的感应电压，很容易造成栅极的绝缘层被击穿而损坏，所以在使用和保存上述器件时应特别注意。

1.2.1 存放和使用

由于场效应管的栅极极易受静电而损坏，所以应存放在防静电的包装盒内，或在各极短路的情况下保存。在取用和安装过程中，需要用手去拿器件时，必须带上手套和静电泄放腕带，没有条件的可先用手摸一下地线，把人体上积聚的静电放掉，以免静电损坏管子，尤其在冬天干燥的季节，衣着物因摩擦极易感应静电，应特别注意，如没有防静电包装，可把管子各极短路保存。

安装新管子或是更换时，应先把器件安装在散热器上，将源极与地良好接触，然后用防静电烙铁或者拔掉电烙铁的电源插头焊接，每次焊接的时间最好不超过5 秒，以保证安装的新管子不被损坏。

还有一点应注意，场效应管内部都含有氧化铍陶瓷，由于这种材料的散热效果特别好而被采用，但氧化铍本身是一种剧毒物质，使用者应特别注意，切勿用手直接触摸，更换下的坏管子也不可随意丢弃，应妥善地保管和处理，以防发生人身意外。

1.2.2 简单的测量方法

BLF278 场效应管的栅源门限电压在2～4.5V 之间，而栅源的极限电压±20V，漏源之间在导通状态下的直流电阻RDS=0.2～0.3Ω，接近于0Ω。利用这一特点，在测量管子时选用MF500型万用表，它的×10k 电阻档内部接有9V 电池，正端为红表笔与电池的负极连接，负端为黑表笔接电池的正极，测量时应先检查表笔是否在正确位置。下面介绍测量方法：

（1）正向导通测量：首先将红表笔接在源极S 上，黑表笔接栅极G上，此时栅源间的电阻很大，表头指示不动，栅、源间的输入电容被正向充电，栅极为正电压，漏一源应该导通，这时红表笔不动，将黑表笔接在漏极D 上，表头指示为0Ω，说明漏一源导通。

（2）反向夹断测量：将黑表笔接源极S 上，红表笔接栅极G 上，由于电阻很大表头指示不动，栅、源间输入电容被反向充电，栅极为负电压，漏一源被截止，这时将红表笔接源极S 上，将黑表笔接漏极D 上，表头指示不动电阻很大，说明管子被夹断。

通过上述的测量，我们可以判断功放管是否良好，在调试和维护功放时，如果要测量管子，可不必焊下来，只将周围影响测量的元件挑开后即可进行。

1.3 固态功率放大器的工作类别

放大器的工作状态根据偏置情况和激励信号幅度可以分为甲类、乙类、丙类等。

场效应管的源极s、栅极g、漏极d 分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c，它们的作用非常相似，因此，晶体管的IC—Ub曲线也可以理解为场效应管的ID—UGS曲线，如图2 所示。对于晶体管(硅管)截止偏压约为0.7V，对于场效应管截止偏压约为3.5V。

图2 场效应管的ID—UGS曲线

一般以正弦波导通角的一半定义为通角θ。对于甲类放大器，由于静态偏置电流大，输入信号小，所以信号的正负半周全部360°都导通，θ=180°，其工作电流不随输入信号而改变。这种工作状态的失真最小、线性最好，增益高、但效率低。

乙类放大器(θ=90°)和丙类放大器(θ＜90°)的静态电流都很小或为0，工作电流大小与输入激励信号有关，虽然它们输出经滤波或是调谐电路以后都是正弦波，但流过功放管的电流只是一个个的余弦脉冲。这种电路的效率最高，但非线性失真大。

介于甲类和乙类放大器（90°＜θ＜180°）之间的还有甲乙类放大器，它兼有甲类和乙类放大器的一些特点。

1.4 BLF278 场效应管组成的固态功率放大器

图3 BLF278 场效应管组成的固态功率放大器原理图

图3 为BLF278 场效应管组成的固态功率放大器原理图，本电路为常用的场效应管推挽功率放大器，也是组成更大功率放大器的基本单元。T1为平衡-不平衡变换变压器，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8都是微带传输线，它们和C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7和R1组成放大管输入匹配电路；输出匹配电路由微带传输线L9、L10、L13、L14、L17、L18、L19、L20和C26、C27、C28、C29、C30、C33、C34组成。L21、L22、L23为输出端不平衡-平衡变换电路，它是一段微带传输线。L11、L12、L15、L16为直流供电电感与C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25和R8、R9组成直流供电电路。R2、R3、R4、R5、R6、R7、R11和C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C35、C36、C37以及IC1组成偏置电路，调整R2和R7可以调节固态功率放大器工作点，也就是调节固态功率放大器的工作类别。由于该大功率管是按推挽电路设计，每半边管子虽然轮流导通，但总输出应该很接近于正弦波。

1.5 调频与电视固态功率放大器的区别

谈到固态功率放大器，有些技术人员会提出图二中的固态功率放大器是用于调频还是用于电视。其实图二中的固态功率放大器受平衡-不平衡变换变压器和场效应管频率的限制，该电路只能用于调频，只要将图中的平衡-不平衡变换变压器T1改成微带线功率分配，就可作为米波段电视信号的固态功率放大器。

调频与电视固态功率放大器在电路上有什么差别呢？其实调频与电视固态功率放大器在电路上无较大差别。取决于功率放大器是用于调频还是用于电视，只要场效应管和其它器件的频率特性满足要求，主要还是要看固态功率放大器的工作类别。其工作类别由场效应管的栅极对地电压进行控制，当固态功率放大器用于调频时，在漏极工作电压VD 为48V时，其BLF278 场效应管的栅极对地电压VGS=2.6～3.2V 之间；当固态功率放大器用于电视时，在漏极工作电压VD为48V时，其BLF278 场效应管的栅极对地电压VGS=3.3～4.5V 之间。

调频和电视信号在调制方式上的差异，固态功率放大器工作类别的选择就有所不同。由于调频信号的调制方式为调频，调频信号容许幅度非线性失真，所以调频固态功率放大器采用了效率最高的丙类放大器；而电视信号的调制方式为调幅，调幅信号不容许幅度非线性失真，所以电视固态功率放大器采用了线性好、增益高、但效率低的甲类或甲乙类放大器。这就是调频和电视固态功率放大器工作类别不同的原因所在。

2 小结

本文通过对组成10kW 全固态发射机最常用的BLF278 场效应管的工作原理、使用方法、注意事项和其组成的最基本的固态功率放大器的性能、原理以及调频与电视固态功率放大器在电路上的差别等等都进行了全面而详细地论述与介绍。因此，需要告诫同行在检修功率放大器和应用场效应管时，一定要严格按照场效应管的参数进行检修和操作，避免造成不必要的损失。