无绳电话修理之雷击故障篇

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无绳电话的主机与普通电话机一样通过电话外线与市话网相连接,在当地雷电多发季节到来时,除了高悬于室外的电话线易受雷电直接影响外,在建筑物内的电话线,由于有较长的金属导线回路,只要附近有雷电产生的强电磁脉冲,导线回路中就会产生高压感应电脉冲,轻则在避雷装置的火花隙中跳过火花,重则烧毁元器件及印制板。

在雷击过程中,由于无绳电话的随机天线在室内,一般不会受到雷电影响;主机的电源线由于市电防雷措施较为完善,很少发生被雷击损坏的;由于变压器电感的作用,雷电很少由此波及主机内部。但值得重视的是,电话线路导入的感应雷是无绳电话被雷击损坏的主要原因。下面从防护和故障修理几方面分别加以介绍:

一、 常用雷击防护措施

在无绳电话乃至普通电话机内部都针对电话线路的电压瞬变(雷击和高压交流电)而采取了各种防护措施,主要有下列几种:


1.火花隙:
火花隙是在印制电路板的铜箔上腐蚀出一对锯齿状电极,为雷击时提供火花放电间隙,其电路符号如图1(b)所示。


2.压敏电阻:
压敏电阻的符号如图1(a)所示,它与火花隙一样并联在电话进线上,能对过电压起瞬态保护作用,在扁平圆形外壳上标印有额定工作电压(如180V、220V),当压敏电阻两端电压低于工作电压则处于高阻状态(>5MΩ),当大于或等于标称工作电压时自行导通,过后又能自动恢复为高阻状态。在摘机叉簧前或无绳电话启动继电器接点前采用≥180V的压敏电阻,不可用≤120V的压敏电阻,否则在铃流信号到来时,25Hz/90V的铃流峰值电压将会使压敏电阻导通而无法听到铃声。压敏电阻大多用氧化锌等材料制成。

图1
图1 🔍原图 (567×221)

3.瞬态电压抑制二极管和陶瓷放电管:
瞬态电压抑制器(TVS、TVP和TOVP)能吸收较大功率的浪涌电压,陶瓷放电管也是避雷和过电压保护元件,这些新款器件已较多地应用于无绳电话中。它们在电路图中的符号如图1中(d)、(e)、(f)所示。图1(c)为避雷器的图示。

由于器件功率的限制,强大的高压大能量电磁脉冲到来时,一些保护器件也难以阻挡其入侵,使元器件的破坏逐步深入,下面介绍几种雷击后的损坏情况。

二、 雷击造成的损坏情况

为分析方便,现以TL6901型无绳电话主机为例,其中有关电路如图2所示,整机电路可参阅《无线电》2000年合订本附录152页。

图2
图2 🔍原图 (567×435)

1.无振铃:
当电话处于挂机状态时,大部分电路由继电器接点K隔离,但振铃电路始终与外线并联,如图2中IC5(LS1240),它与CS8204、KA2410及ML8205等振铃电路不同之处是内含整流桥和稳压电路,可直接用25Hz/90V振铃信号启动振铃,而上述其他电路则需另加整流桥和27V稳压电路才能有效启动。由于电路无防雷措施,较强的感应雷极易使IC5损坏而造成无铃故障。所以雷电过后主机无振铃,即可拆下IC5,用万用表电阻挡测其①、⑧两引脚间电阻,若已短路导通,更换新品后,故障排除。光电耦合器IC10出现故障的机会较少,如发现手机等待状态时,手机无振铃,而手机又能呼叫主机时,可检查IC10的发光管是否有损。为防止今后再发生类似故障,建议在电话进线处附加一压敏电阻RV,如图2虚线所示,额定工作电压可选220V的氧化锌压敏电阻。


2.常通短路:
雷击后造成主机内部有关器件短路,使外线通过短路器件处于常通状态,造成摘机的假象,外部电话打不进来,一直是忙音,手机和主机也不能拨打电话。这是雷击后无绳电话的常见故障。可采取逐级排除法判定短路故障点,由图2可知,首先检查整流桥VD16~VD19是否击穿,再检查高反压三极管VT12、VT13及后面的稳压二极管有无短路。许多故障机被打开后,可在机内发现被雷击后爆裂的器件,如VT12(2N5401或MPSA92/94)等高反压三极管、压敏电阻和其他瞬变电压保护器。拆除已损器件后,再检查这些器件在电路中的相关器件,如保险电阻、电感器和稳压二极管,有些长驱直入的雷电脉冲还会袭击通话电路TEA1062和MC34118及相关的9~12V稳压二极管。

无绳电话在被雷击时,对高压静电比较敏感的CMOS集成电路受到的影响较大,下面对无绳电话常用的CMOS电路作一些介绍。


3.CMOS集成电路受损:
CMOS集成电路即互补对称金属氧化物半导体集成电路的简称,因其静态功耗低(微瓦级)、工作电压范围宽(3~18V),故在无绳电话中得到了广泛的应用。CMOS电路中每个门电路控制栅与衬底之间以二氧化硅薄膜为绝缘介质,等效输入电阻大于108Ω,驱动功耗极微。因输入阻抗极高,极易接受静电电荷,100V以上静电电压就会造成栅与衬底击穿,在CMOS电路内部虽有保护网络,但对因摩擦而产生的1kV以上较大能量静电就会造成永久性破坏。因此取用、存放、搬运CMOS电路都要注意防静电保护,焊接CMOS电路时烙铁外壳必须有良好接地线。CMOS门电路在使用时,不用的输出脚可以保持开路,但输入脚绝对不能开路悬空,不用的输入脚要和对逻辑动作没有影响的“1”或“0”逻辑电平相连,或者直接与V\(_{DD}\)或V\(_{SS}\)相连。

无绳电话中常用的CMOS电路见图3,现分别简介如下:

① CD4069:内含6个反相器(非门),输出端电平总与输入端电平相反,可做成多谐振荡器和小信号放大器。

② CD4001:内含4个二输入端或非门,其二个输入端与输出端的逻辑电平关系见真值表,即只有两输入端皆为低电平时输出端才为高电平,在无绳电话中常用于实现逻辑变换功能。

图10
图10 🔍原图 (136×169)

③ CD4011:内含4个二输入端与非门,其两个输入端与输出端逻辑电平关系见真值表,即只有两输入端皆为高电平时输出端才为低电平,在无绳电话中常用作逻辑变换和键控振荡器。

图11
图11 🔍原图 (136×169)

④ CD40106:内含6个施密特触发器,输出与输入反相,但具有滞后功能,无绳电话中常用作振荡器和波形变换。

⑤ CD4066:内含4个双向模拟开关,如①、②脚之间的模拟开关,当控制脚为低电平时,①到②脚间电阻>50MΩ,当脚为高电平时,①、②脚之间电阻为数百欧,它可为模拟小信号提供通断功能,在无绳电话中提供音频信号切换。

在无绳电话遭雷击后,CMOS电路受损概率较大,一般可检查前4种门电路输入与输出端之间电平关系,不符合反相器与真值表所示功能的,即可初步判定电路损坏,应予更换,新器件焊接时烙铁外壳接地不可忽视。

三、 维修实例

1.HW833(12)P/Tsd:雷击后无振铃,电路常通,查高反压管2SA1013及振铃电路LS1240,发现击穿,更换即好。

2.HW8188(3)P/Tsd:雷击后常通,无振铃,更换MPSA92、2SC945、TEA1062后,恢复正常。

3.HW8188(1)P/TdELCD:雷击后常通,损坏元器件较多的有Q305、MPSA94,Q501,2SC945,Q510、2SA733,Q503、MPSA94,Q504、2N5551,IC2、TEA1062,IC8、LD4066、D601、1N4148。

4.CTL360:雷击后损坏器件有Q901(2SD400)、D901(8.2V)、D912(15V)、R909与R910(6.8ΩX2)、Q905(2SC1740)以及继电器电路,换新后故障排除。

5.HW2818(6)P/TSLCD:雷击后常通,保护元件VAR2击碎,更换压敏电阻MY221后工作正常。

6.CLT-X2:雷击后大面积损坏,更换集成电路LM358、LM4558,CD4066,CD4011X2,CD4069,MC3361及部分三极管D750、D852等,故障排除。

7.KX-T9595:雷击后损坏元件有CD4069、S8050、2N5401及发号电路HM91710A,手头有HM91710B,比后缀为A的多两只引脚(⑨、⑩两脚为免提输入输出脚HFI和HFO),将⑨、⑩脚扳起不接入电路,其他16只引脚按顺序插入原印制板孔内即可。

(姜立中)