数字调制中波发射机常见故障维修技巧.docx
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数字调制中波发射机常见故障维修技巧
功放板损坏的成因分析
与检修技巧
在DX系列中波发射机故障案例中,功放板故障占有较大的比例。
一般情况下,由于不确定因素造成的烧功放板故障,只要更换好的功放板,问题就能解决,但是由于某些部位的硬性故障和隐性故障导致的烧功放板故障,处理起来就比较麻烦,特别是连续的大面积损坏功放板故障,处理起来更为棘手。
在中波台从事技术维护的同志可能都经历过大面积烧坏功放板故障,当出现一次性烧坏5块甚至10块以上的功放板故障时,会给技术人员造成较大的心理压力,特别是好不容易将损坏的功放板修好后,插入机器,开高压试机,再次出现多块功放板烧坏,会使人有“不寒而栗”的感觉,烧功放板故障不仅造成较大的经济损失,而且还会造成长时间的停播,在故障没有排除之前,技术人员始终被问题困扰着,整日双眉紧皱,真可谓是吃不香、睡不着。
所谓烧功放,指的是功放模块的放大器件MOSFET被击穿。
总结起来,烧功放有一下几种情况:
一是偶发性损坏功放;二是在同一位置连续出现功放损坏;三是不同位置随机性功放连续损坏;四是大面积损坏功放。
对于偶发性的烧功放故障,更换损坏的功放板一般问题就能解决。
对于后几种故障,因为导致的故障原因比较复杂,需要较长时间的观察判断才能确定故障点,而个别情况并不存在确定的故障点。
在对发射机做系统检查时发现多处状态不正常处理之后,问题才有可能解决。
发射机在运行中不允许分别验证,这种情况只能依据对发射机原理图的不同深度的理解去分析,确定所发现的各处不正常点的排序。
这种事后的分析很有益处,既可加深对电路原理的理解,又可杜绝同样故障再次出现。
对于各种形态的烧功放板故障,各种相关书籍也曾做过多种论证,但在维修实践中,还有许多不确定的因素存在,下面就烧功放板故障的多种原因进行分析,并列举出检修思路和故障处理技巧。
1.偶发性功放损坏故障
偶发性功放损坏故障就是不固定位置、不连续、随机性的、损坏功放数量少(一至两块),更换后能长时间工作,不再损坏的故障形态。
一般的原因是:
由于天气原因(风、雨、雷电、雾霾),输出网络短时间阻抗变化,在输出故障检测电路还没有起作用前,造成某些功放板上的场效应管损坏;由于供电设备开关启动,继电器接触产生的脉冲干扰或电压起伏造成的功放损坏;由于灰尘堆积功放板某处或某些部位绝缘度下降改变了电路导电特性,会造成偶发性功放板损坏故障;另外还有功放板本身某些元件性能下降,也会造成功放板损坏故障。
对于偶发性故障,平时要加强设备维护,由于中波机房一般处于偏远郊区,风沙较大,应该经常保持功放的清洁。
可用毛刷除去散热片上的积尘,以便良好散热。
并注意功放板上有无脏污及昆虫等附着物。
在维修实践中,由于昆虫等爬入引起功放损坏的也有发生;检查功放有没有损坏,表面是否有破裂的痕迹,仔细检查绝缘片是否破损;发射机的电源最好采用稳压方式供电,并做到一机一闸刀,在供配电的每一级都加装浪涌保护器,避免浪涌电压产生;经常检查输出网络及负载保护电路的设置是否正常,遇到雷电或恶劣天气到来时,应适当降低发射机功率,时刻观察发射机运行状况,发现问题,及时处理。
2.在同一位置连续出现的功放损坏
这里所说的同一位置,不单单指一个位置,有可能是邻近的几个位置,或者是分散的固定位置。
在同一位置连续出现的功放损坏,应该从DAM中波发射机的本身查找原因。
以下是常见故障原因和处理方法:
(1)射频推动信号幅度和相位不正确
检查推动信号幅度应为23Vp-p左右,低于20Vp-p为欠激励,高于25Vp-p为过激励,都有可能引起功放板故障。
在实际维修工作中,也不能仅仅局限于幅度测量,还要对射频输送电缆进行细致的检查,特别是射频分配电缆的输出输入插排,由于机器长时间使用,热胀冷缩、震动都会引起插排个别插芯接触不良,造成对应的功放故障。
场效应管IRF350的栅极-漏极相位差应在40以内。
如果是射频推动信号错误,就要检查双向二向极管或者推动变压器,这些部件比较精细,极有可能损坏,会造成信号的波动异常、相位不正确等故障。
(2)输出变压器故障
检查该功放板位置输出变压器(磁环)和合成母板上对应的效率线圈抽头有无明显异常(效率线圈变形的故障较多见);查输出变压器磁环是否破裂以及是否有打火痕迹;检查输出变压器是否有温升异常(最好用红外测温仪测试);观察输出变压器颜色是否有发黄的现象,如果磁环发黄,必须更换,避免因温升过高而烧坏合成母板的恶性事故发生。
(3)控制信号不正确
测量故障位置对应的编码板(A36)控制信号输出端电压,正常情况下该处电压应该在3-4V之间,如果与其它输出端电压有差异,应重点检查编码板上故障位置的反相器输出到合成母板的插芯插排。
(4)模块插座接触不良
功放模块插座故障较为常见,特别使用有较多年头的发射机,更容易出现模块插座问题。
由于在维护过程中经常插拔功放板,再加上功放板在高电压、大电流下工作,容易因接触不好而在此处产生异常的温升,温度的升高又会造成接触问题,这样形成恶性循环,最后造成功放板损坏故障,更严重的会烧坏功率合成母板(笔者曾多次见过因功放板插座接触不良引起的合成母板烧坏故障)。
检查这一部分时,应仔细观察,经验丰富的技术人员可以做动态观察,方法是:
在发射机工作情况下,对功放板的供电脚、控制信号脚上的电压做动态监视,如果有不稳定的情况存在,证明功放板插座或插排有故障,应查明原因,更换相应的插排、插座。
3.不同位置随机性功放连续损坏
这种故障的成因相对比较复杂,对于此类情况,维修人员若想找到功放损坏的原因,就必须进行全方位的检查,不能遗漏一丝一毫的迹象。
以下是引起不同位置随机性烧坏功放的几种原因和检查方法:
(1)B-电源异常
之所以把B-电源故障原因放在第一位,是因为在多个烧功放板故障案例中,B-电源故障引起的烧功放占有比例最大。
DX系列发射机设有B-电源故障保护电路,按理说当B-电源出故障时,保护电路应该起作用,但由于B-故障检测电路的取样点设计存在缺陷,检测点之后的B-电源故障无法检测,而B-电源又对发射机调制部分的正常工作与否起着至关重要的作用,因此就会出现B-电源故障时无显示,却会造成大面积损坏功放板故障。
调制B-电源用于对功放的开关时间进行补偿,若调制B-电源设置不当就有可能产生随机性功放损坏。
B-电源的工作原理在诸多相关书籍里面都有详细论述,这里就不再介绍。
发射机出厂时B-电源板已经调整在最佳状态,技术维护人员要对B-电源给予充分重视。
B-电压值应该在编码板上测量,要做原始记录并定期测量,当发射机出现烧功放板故障时,首先测量B-电压值,与出厂值进行对比,以确定B-电源是否异常。
正常情况下,在载波功率10kW,调制度为100%时,B-电压在-2V~-6V之间变化,其中-2V对应调制负峰,-6V对应调制正峰。
若怀疑此电压不对,可对照厂家给的预置表,调整电位器R38。
使B-电压达到要求。
应注意的是,R38在发射机出厂前调好,一般情况下,最好不要调整。
(2)激励异常
前面已经提到过,单路激励异常会引起固定位置功放板损坏。
那么如果激励公共部分有故障,同样会造成随机性功放板损坏。
MOSFET工作在开关状态时效率最高,输出电压也最高,为保证功放稳定地工作在深度饱和或截止状态,需要提供相对稳定的激励电压。
以IRF350管为例,激励电压在20~25Vp-p都可正常工作,最佳值为21~23Vp-p,低于20Vp-p为欠激,高于25Vp-p为过激,属二类故障。
DX系列机对二类故障的处理是发射机关高压2.4s,2.4s后再次开机,若故障依然存在,则转为一类故障关机。
欠激励会造成饱和深度不足,使输出方波前后沿变坏,严重时会使功放管在放大区的工作时间长,管耗增加,会使功放管受损,甚至烧毁;而过激励则会使栅源之间击穿。
DX系列机功放模块的激励电压供给电路的设计非常严谨,其补偿过程也是非常细腻的。
整个电路的调整设置在各个生产厂家的调试规程中都有明确的规定。
发射机在维护过程中要对相关点电压数值进行原始记录,并经常检查测量、及时修正(调整相关电位器即可)。
相关电路设置在推动级电源调压器板上。
推动级电路如脱离正常工作状态,会影响正常的补偿过程,有可能导致激励跳变、欠激或过激等激励异常情况,使功放管受损。
在进行故障排除时,首先应测量输入到损坏功放板的射频推动信号是否正确。
应仔细检查功放外部电路的射频推动电缆,射频分配板或合成母板上的插头等。
射频推动信号不正确包含两层含义,一是电平幅度,二是相位。
对所有的功放模块,其推动电平在23VP-P左右,各模块之间推动信号的相位差也应在40度以内,在这里,仅存在于模块外部电路,如射频推动电缆故障,射频分配板或者合成母板上的插头连接不良等。
另外每个模块场效应管的漏极转换波形的相位差也应在40以内。
即使驱动信号是正常的,其他原因也能产生漏极相位超标。
在这里,主要原因是模块插接不良,射频功放补偿线圈抽头错误,或者是射频输出环形变压器存在问题,在有上述原因时,模块在损坏前会工作一段较短时间,但其工作温度较之其它模块要明显偏高。
(3)过电压故障
MOSFET器件的结构决定它属于电压敏感器件,事实上,绝大多数烧毁的功放管都是过电压击穿。
这里所说的过电压是指电压异常,若此时保护电路响应速度不够快,就会对发射机造成破坏。
产生过电压的因素很多,常见的有雷电、故障点打火、器件老化、器件耐压系数降低、外电异常、开关机启动过渡等原因。
其中破坏力量最强的是雷击,尽管我们已在整个发射系统中采用了多项防雷保护措施,这些措施也是行之有效的,但是却不能保证百分百地杜绝雷电的破坏。
也可以说,发射机防雷的问题在世界上也是一个尖端课题。
合成变压器的打火是电压串联成的固态机的一个特殊问题,会直接烧毁打火点附近的功放板,甚至烧毁母板,破坏性很强。
在维护工作中拆卸时要认真操作,不能破坏次级铜棒的平直度,安装时要注意不能磨擦合成变压器初级绕组的绝缘层。
次级铜棒与初级绕组间的绝缘是由装配工艺来保证的。
因为运输途中以及在机房内定位时会有震动,所以重新开机时要首先检查功放机箱内全部合成变压器绕组的同心度是否变坏,发现异常要修正。
合成变压器打火的另一个重要原因是积尘。
要注意机房内保持清洁,检修机器时要对合成变压器做除尘处理。
可用吸尘器,皮老虎或气泵除尘。
确认发现了合成变压器打火,先要了解拆卸和安装程序,按规定程序细心拆装。
铜棒上的打火点、灰渍要用酒精擦拭干净,并认真检查母板是否有损伤.并做相应处理。
把擦拭干净的次级铜棒套上热塑管,加热使之抱紧。
重新装配时,可拆除与合成变压器磁环串在一起的固定架,以便铜棒顺利插入。
(4)+5V电源异常
当+5V电源出故障时,保护电路动作,发射机无法开高压。
但和B-电源一样,其故障检测点也是在直流稳压板上,而+5V是为调制编码板供电的,调制编码板上有几十块反相器(DS0026),工作时需要很大的电流。
由于负载重,+5V电源从直流稳压板到调制编码板反相器上要经过插接件、保险丝等器件,发射机使用一定年限后,由于插接件、保险丝座氧化接触不良,在其上面产生较大的压降,造成反相器工作电压达不到+5V,反相器输出电压相应降低,当反相器输出到功放板开关控制管的电压低于3V时,控制管不能可靠开通或关闭场效应管,也就是说该闭合的不能完全闭合,该开通的不能完全开通,在一定的时间内,功放管会工作在放大状态,我们都知道,场效应管工作在开关状态时,其效率最高,损耗也最小,如果工作在放大状态,当输入激励电压达不到开关状态要求时,功放管相当于欠激励工作,损耗增加,时间长了,就会烧坏场效应管。
由于+5V负载功率大,流经各传输器件上的压降相应也大,因此,检修时,应顺着+5V供电路径进行测量,从直流稳压板输出端到调制编码板输入端,重点检查在传输器件上的电压降,包括接插件是否有接触不良情况,调制编码板保险丝F1是否有超过0.1V以上的压降和严重发热情况,如果有异常,即做相应的处理。
一般情况下,+5V电压应满足调制编码板反相器输出到功放板上的控制电压不低于3V为准,否则应查找原因。
对于接插件,由于不经常拆卸机器,索性将直流稳压板输出端和调制编码板输入端插芯拔出来,直接用焊锡焊在电路板上,这样也就彻思杜绝的因插排接触不良引起的故障。
对于保险丝,应使用温度系数高的焊接式保险,另外如果曾经因为保险丝压降大,发热严重,一定要将保险丝座一并换掉,彻底杜绝故障隐患。
经验表明,+5V电源异常和B-电源异常所造成的功放板损坏表现形式有所不同,B-电源异常一般容易烧坏经常工作的低序号位置的功放模块,一般1-18块容易损坏,最多到第36块(带循环调制的发射机例外);而+5V异常,可能会烧坏任意序号的功放板,因此要根据故障表现形式,具体问题具体分析,先排除主要原因,再找次要原因。
(5)A/D转换器采样脉冲相位设置不当
在A/D转换器的采样脉冲相位设置不当时,会产生随机性的功放损坏故障,尤其是高调幅时,易损坏高台阶功放。
此时应检查A/D转换板上的两个拔码开关S1、S2及跳接线XT10、XT11的位置是否正确,特别是相位补偿开关S1的设置,要重点仔细检查核对预置表,如果S1设置不当,使采样信号的相位不正确,将不能保证调制编码板输出的功放开/关控制信号正好推动信号正负交越相对应,从而增大功放的开关损耗,损坏场效应管。
按照下面所示的预置表设置S1的位置。
实践表明,正确设置S1,MOS场效应管经常损坏的现象大大减少了。
(6)输出保护调整不当
为了避免输出网络或天线阻抗变化时,造成功放损坏,DX系列发射机对这两部分都设置了越限保护电路,当输出网络或天线阻抗变化超过设定值时,保护电路动作,降功率或关闭发射机,及时保护功放部分的安全。
但如果保护电路调整不当,如遇天线或带通网络的驻波冲击时,就会造成功放的随机性损坏。
如果驻波或反射功率大,应仔细调整发射机前面板的“天线”及“负载”线圈,使发射机反射最小。
若驻波比保护电路(包括激励器板A17上的同步振荡器)调整不当,也将起不到保护作用。
按一下发射机面板上的驻波试验按钮,可测试驻波保护电路是否正常。
正常情况下,带通网络和天线驻波LED灯应显示红色,片刻之后转为绿色,否则,说明驻波保护电路有故障。
正常情况下,A17板上的XT4和XT5两点的波形相位应该相同,如不相同,可用双踪示波器检测调整(调S4及L4)。
若过载保护电路调整不当,在发射机出现过载时,有可能损坏功放,若怀疑过载保护电路有问题,可通过调整显示板(A32)上的电位器R23、R98及R102,使其达到规定值。
(7)高频回馈与边带反射过大
边带反射和邻频高频回馈有时也会窜入功放模块输入端,严重时会破坏栅极激励电压波形,造成激励异常,使功放管受损甚至烧毁。
对较强的邻频干扰要做抑制处理。
如干扰自天线进入,需要在天调网络加抑制网络,干扰自馈线或机房内窜入,则要在机内输出网络的相应位置加抑制网络(这种情况不多)。
若邻频干扰来自同一天线场地的另一部发射天线,且两塔距离较近,地网已连接在一起,并且发射功率与本机相当或高于本机功率,则对这种邻频的抑制不宜在天调网络里采用陷波器,应该用阻塞网络。
另外,边带反射会产生与邻频回馈相同的危害作用。
(8)冷却气流不足
散热风机气流不足会引起功放过热,若风接点或热敏继电器失效,可导致功放因过热而过早损坏。
冷却虽有完善的保护电路,但当机房温度高,机房冷却设备没打开,风道堵塞,后门没关严,或者风口灰尘多,也会因散热不好而烧功放,当机房温度超过摄氏400,可能因循环散热不好而导致多个功放模块损坏,因机房制冷系统忘记打开而导致烧坏多块功放板的故障时有发生。
4.大面积损坏功放板故障
大面积损坏功放板故障和不同位置随机性连续损坏功放板故障类似,只不过大面积损坏功放板的故障比前一种严重的多,两者引起故障的原因有很大的关联性。
在处理大面积烧坏功放板故障时,除了对随机性烧坏功放板故障的原因进行
图1常见几种功放板损坏原因及处理方法
排查外,在检查的目标和范围上还要更多、更细致一些,首先要对B-电源、+5V电源、激励信号、输出网络、模数转换电路进行检查,还要检查模拟输入板的功率控制,控制板上的程序控制是否有异常,笔者遇到过功率限制异常而一次性烧坏13块功放板的故障,也见过25kW发射机因控制板程序异常而一次性烧坏30块功放板的“严重事故”。
另外还有因操作不慎引起的大面积损坏功放板的故障。
大面积损坏功放板故障的原因较多,还有许多不确定因素存在,在实际维修中,应将重点原因进行排序,然后再逐一排除,不放过任何蛛丝马迹,不忽略任何可能性,客服思维定势,及时走出检修误区。
图1为烧功放板常见原因和处理方法。
中波技术咨询电话
烧功放故障配套微课
低压电源故障的常见原因
及检修技巧
DX系列中波发射机的低压部分除直流稳压B+、B-外,还有音频输入板±15V、A/D转换板±15V、+5V、输出检测板±5V。
这些电压都是由±22V、±8V经各个功能板上的稳压器稳压后得到的。
另外还有供给预推动的+60V电压,供给缓冲放大和联锁电路的+30V电压,供给继电器线包的交流24V电压。
图2为低压源值和供给方向。
无论那一路低压电源出现故障,都将导致发射机不能正常工作,甚至会导致重要器件损坏。
因此发射机对各类低压电源都设置了故障检测保护电路,一旦电压出现故障,发射机及时采取保护措施,避免出现较大的故障。
图2低压电源分配图
低压电源故障维修配套微课
低压电源工作原理配套微课
一、音频输入板±15V故障
1.故障关联分析
音频输入板±15V故障牵扯的部位较少,常见故障是保险丝F2(+15V)、F3(-15V)熔断,集成电路N1、N2(UC3834)损坏,还有发现稳压二极管VD15、VD16、VD18,稳压调整三极管V5、V6损坏的。
另外还有音频输入板±22V输入插排接触不良故障;音频输入板±15V负载电路元件击穿漏电故障。
2.故障检修
为了快速判定故障部位,首先测量几个主要部位的电压是否正常:
(1)测量音频输入板X5-1、X5-4是否分别有+22V和-22V电压,若有则故障在±15V稳压电路和故障检测电路,若无则故障在插排X5-1、X5-4至A39低压电源分配板之间。
(2)分别测量集成块N1、N2的10脚,若是高电位,故障在±15V稳压电路和±22V供电电路,若是低电位则故障出在检测电路即A38控制板和与之相连的插接件上。
故障检修请参照图3-6(音频输入板+15V产生及故障检测电路原理图和音频输入板-15V产生及故障检测电路原理图)。
图3音频输入板+15V产生电路原理图
图4音频输入板+15V故障检测电路原理图
图5音频输入板-15V稳压电路原理图
图6音频输入板-15V故障检测电路原理图
二、A/D转换板±15V、+5V故障
1.故障关联分析
A/D转换板±15V、+5V故障牵扯的部位较少,常见故障是保险丝F1(+15V)、F3(-15V)、F2(+5V)熔断,集成电路N2(MC7815)、N16(LT1123)、N18(MC7915)损坏,还有发现稳压二极管VD2、VD3、VD7,损坏的。
维修此类故障时首先检查上述元件。
上述元件。
2.故障检修
为了快速判定故障部位,首先测量以下几个主要部位的电压是否正常:
(1)测量音频板X1-1、X1-4、X1-6是否分别有+22V、-22V和+5V电压,若有则故障在±15V、+5V稳压电路和故障检测电路,若无则故障在插排X1-1、X1-4、X1-6至A39低压电源分配板之间。
(2)分别测量集成块XJ13、XJ12和XJ15点是否分别有+22V、-22V和+5V电压,若无,故障在+22V、-22V和+5V稳压电路,若有再分别测量X7-9、X7-7、X7-3是否分别是低电位(X7-7电位是-15V至-20V)若是高电位故障出在N20及其周围元件,若是低电位则检查插排X7和A32板上N57A、N58A、N57D、N59、N60、N61及其外围元件是否损坏。
故障检修请参照图7-8(A/D转换板±15V、+5V稳压电路原理及状态显示逻辑流程图)。
图7A/D转换板±15V、+5V稳压电路原理图
图8A/D转换板±15V、+5V故障检测原理图
三、输出检测板±5V故障
1.故障关联分析
输出检测板±5V故障牵扯的部位较少,常见故障是保险丝F1(+5V)、F2(-5V)熔断,集成电路N6(UC3834)、N5(UC3834)、损坏,还有发现稳压二极管VD21、VD29损坏的,维修此类故障时首先检查上述元件。
2.故障检修
为了快速判定故障部位,首先测量几个主要部位的电压是否正常:
(1)测量输输出检测板X6-7,X6-2是否分别有+8V和-8V电压,若有则故障在+5V、-5V稳压电路和故障检测电路,若无则故障在插排X6-7、X6-2、至A39低压电源分配板之间。
图9输出监测板±5V稳压电路原理图
图10输出监测板±5V故障检测原理图
(2)测量X2-21、X2-19、是否分别是低电位,若是则故障在+5V、-5V稳压电路,若是高电位。
则检查插排X2至X3和A32板上N4、N5、N6、N8可能失效,检查并更换损坏的器件。
故障检修请参照图9-10(输出检测板+5V、-5V稳压原理图和输出检测板±5V电压逻辑检测及状态显示原理图)
四、24VAC、+30V、+60V电源故障
在维修实践中,24VAC、+30V、+60V电源故障并不多见,常见故障是保险烧坏;供电连接电缆线插头因接触电阻增大而接触不良;整流器VD15、滤波电容C36、C37容量下降;供给预推动的+60V可调电阻调整不当等故障。
一旦24VAC、+30V、+60V出现故障,一般发射机将无法开启,或者开启后立即保护停机。
出现故障时,首先检查各路供电保险,可用多用表检查关键点的电压,在那一级出问题,就检查那一级的相关电路。
五、低压电源易损件和常见故障点
保险丝F4、F5烧坏;低压开关S11接触不良;整流桥VD13、VD14、VD15性能不良;滤波电容C17、C18、C34、C35、C36、C37击穿或容量下降;低压电源分配板输出插接件或到各功能板的接插件受热接触不良;R17、R18、R34、R35、R36、R37某一个开路,造成输出电压不稳定;各功能板上±15V、±5V±稳压供电保险丝熔断;各功能板上低压稳压器UC3834、78××、79××、扩流三极管、输出稳压二极管性能不良。
特别是C17、C18、C34、C35、C36、C37大容量电容,要定期检查其容量变化情况,有许多工作不稳定,甚至工作程序紊乱、输出杂音干扰等故障都是低压整流滤波不好造成的。
六、各路低压供电保险损坏故障特点(包括高压保险)
低压电源部分最常见的故障是保险丝熔断。
由于供电保险比较多,各个部分的保险损坏引起的故障现象也不尽相同,因此了解各个部分保险损坏所造成的故障现象,对快速判断故障,提高维修效率是有很大帮助意义的。
表1所示为功能板供电保险代号、功能及熔断后发射机所表现出来的故障现象。
功能板
保险管
容量/耐压
功能
熔断故障现象
直流稳压板
(A30)
F1
5A/250V
+5V故障时保护+8V电源
+5V亮红灯,无法开机
F2
5A/250V
继电器驱动故障保护电路
无法开机
F3
5A/250V
B-故障时保护-8V电源
B-亮红灯,无法开机
音频输入板
(A35)
F1
0.5A/250V
保护电源采样输入电路
过流红灯亮,保护关机
F2
0.5A/250V
+15V故障时保护+22V电源
+15V亮红灯,无功率
F3
0.5A/250V
-15V故障时保护-22V电源
-15V亮红灯,无功率
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