3DX發(fā)射機(jī)電纜連鎖故障的分析與處理

曾廣平（廣東省廣播電視技術(shù)中心522臺，廣東 廣州 510800）

3DX發(fā)射機(jī)電纜連鎖故障的分析與處理

曾廣平
（廣東省廣播電視技術(shù)中心522臺，廣東 廣州 510800）

摘要：本文根據(jù)3DX發(fā)射機(jī)僅待機(jī)時才出現(xiàn)電纜連鎖故障的現(xiàn)象，對3DX發(fā)射機(jī)低壓控制電源以及電纜連鎖鏈路進(jìn)行分析，排除了故障，并對發(fā)射機(jī)進(jìn)行改造，經(jīng)實(shí)踐取得良好效果。

關(guān)鍵詞：3DX；電纜連鎖；低壓電源

1　背景

我臺已使用10年的3DX-50全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)（以下簡稱3DX發(fā)射機(jī)）出現(xiàn)過一個奇怪的故障：待機(jī)狀態(tài)下，發(fā)射機(jī)反復(fù)地檢測到位于功放柜上方的幾塊功放模塊發(fā)生連鎖故障，而播音狀態(tài)下，發(fā)射機(jī)從未出現(xiàn)過此現(xiàn)象，轉(zhuǎn)到待機(jī)狀態(tài)則故障重現(xiàn)。對這個現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，我發(fā)現(xiàn)3DX50發(fā)射機(jī)的低壓控制電源存在設(shè)計(jì)與選材不當(dāng)?shù)那闆r。

2　3DX發(fā)射機(jī)的改進(jìn)

3DX發(fā)射機(jī)作為哈里斯公司的最新產(chǎn)品，與以前的PSM中波發(fā)射機(jī)、DX全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)有三處明顯的區(qū)別。一是消滅了射頻層層放大的環(huán)節(jié)，改為在功放模塊中直接將TTL電平的音頻信號和載波信號合成為高電平調(diào)幅波；二是改變了以往只有指示燈的人機(jī)交互方式，采用字符顯示屏將故障和參數(shù)用文字顯示出來，歷次故障位置和詳情、詳細(xì)參數(shù)設(shè)置也可以文字方式讀出，在各個電路板還設(shè)置了計(jì)算機(jī)接口，使用戶可以通過計(jì)算機(jī)對發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和參數(shù)微調(diào)；三是提高對電源波動、駐波保護(hù)等檢測的敏感性，增加了保證設(shè)備鏈路完整性、可靠性的連鎖檢測電路。這些改進(jìn)，簡化了發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了發(fā)射機(jī)效率；增加了操作和維護(hù)的直觀性、友善性；強(qiáng)化了設(shè)備安全和人員安全。為了完成這樣的改進(jìn)，3DX發(fā)射機(jī)大量采用CPLD、FPGA芯片來處理高速轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，大幅度提高了發(fā)射機(jī)元器件的集成度，也大大提高了發(fā)射機(jī)對低壓電源的穩(wěn)定性和安全性要求。

3　3DX發(fā)射機(jī)的低壓控制電源

3DX發(fā)射機(jī)除了冷卻風(fēng)機(jī)采用交流電源，其他所有電路都采用直流電源，直流供電情況如圖1所示，分為高壓調(diào)制電源（300VDC和210VDC）與低壓控制電源（+32VDC和±12VDC）。低壓控制電源的工作流程如下：從發(fā)射機(jī)主變壓器T1三相輸出（相間250VAC）中取出兩相，經(jīng)過低壓變壓器T2降壓為24VAC，送入低壓整流濾波板整流為+32VDC，+32VDC一方面送到電源分配板；另一方面送到功放電源變成±12VDC。其中，+12VDC低壓控制電源（以下簡稱+12VDC電源）在電源分配板中分成兩路，一路經(jīng)保險絲F1由針形插座J1送到各控制電路板，另一路經(jīng)保險絲F2由針形插座J2送到最下方的母板J4接口。

圖1　供電簡圖

4　3DX發(fā)射機(jī)的電纜連鎖電路

3DX發(fā)射機(jī)的連鎖電路，分別有電纜連鎖、合成環(huán)連鎖、內(nèi)部電纜連鎖、門連鎖以及安全連鎖五種。其中電纜連鎖和合成環(huán)連鎖保證了3DX發(fā)射機(jī)完成調(diào)制任務(wù)的各個電路之間可靠連接；內(nèi)部電纜連鎖保證了3DX發(fā)射機(jī)完成控制命令傳輸?shù)母鱾€電路板之間的可靠連接；門連鎖和安全連鎖電路保證了工作人員不發(fā)生意外觸電事故。本文開篇所述的故障就是3DX發(fā)射機(jī)的電纜連鎖出問題。

50kW的3DX發(fā)射機(jī)完成調(diào)制任務(wù)的共有4塊頂母板、4塊頂濾波板、4塊底母板、4塊底濾波板以及64個功放模塊，這些板塊以母板為中介連接在一起，并且均分成兩列分布。3DX發(fā)射機(jī)的電纜連鎖電路也分成兩路各自檢測自己一側(cè)所有的濾波板、母板以及功放模塊的連接情況。

電纜連鎖的連接方式如圖2所示，電纜連鎖線路經(jīng)由母板，貫穿了對應(yīng)濾波板電纜連鎖的導(dǎo)線以及跳線，回到母板后串接了所有的功放模塊的電纜連鎖檢測腳，然后連接到下一個母板。電纜連鎖鏈路一端通過最上方母板的J3-1腳送到功放控制分配板中進(jìn)行檢測，另一端則在最下方的母板內(nèi)通過跳線JP19接地。若其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會使得整條鏈路斷開，功放控制分配板立刻鎮(zhèn)噪發(fā)射機(jī)。

電纜連鎖鏈路在濾波板內(nèi)部、母板內(nèi)部以及各電路板之間都是通過導(dǎo)線直接連接，而在功放模塊，是通過一個型號為IRLML2803的場效應(yīng)管來進(jìn)行連接。如圖3所示，發(fā)射機(jī)待機(jī)時，在+12VDC電源的驅(qū)動下，在場效應(yīng)管Q13的GS間產(chǎn)生約3VDC的電壓，導(dǎo)通Q13的DS端，并接通功放模塊上兩個電纜連鎖引腳39、41。（Q13的導(dǎo)通電壓為1V）；發(fā)射機(jī)播音時，+210VDC電源輸入到功放模塊，經(jīng)過逆變、降壓、整流濾波后輸出約+13VDC，正向通過穩(wěn)壓二極管CR32連接到+12VDC電源的輸入腳上，在功放模塊內(nèi)部取代了+12VDC，Q13仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)。

5　3DX發(fā)射機(jī)產(chǎn)生電纜連鎖故障的原因

通過上面對發(fā)射機(jī)低壓控制電源以及電纜連鎖電路的分析，可以判斷發(fā)射機(jī)僅在待機(jī)時發(fā)生電纜連鎖故障，播音時正常的情況是發(fā)射機(jī)低壓控制電源有異常所致。

3DX發(fā)射機(jī)在加上電源之后，低壓電源立刻工作，+32VDC和±12VDC電源為各電路板供電，各電路板上的芯片按照燒錄的程序開機(jī)自檢，并檢查發(fā)射機(jī)的各種人機(jī)保護(hù)，這個過程需要等待十來秒，一切正常才允許用戶開機(jī)播音。

圖2　電纜連鎖及+12VDC電源連線簡圖

經(jīng)實(shí)際測量，在發(fā)射機(jī)加電的頭2秒，電源分配板上+12VDC電源的J2輸出端電流高達(dá)15A，之后緩慢降到3A，而發(fā)射機(jī)播音狀態(tài)下，僅為0.5A。這是由于3DX發(fā)射機(jī)中以+12V電源供電的電路板使用了大量電容進(jìn)行穩(wěn)壓濾波，加電瞬間需要對電容進(jìn)行充電，電流非常大；充電完成后，+12VDC電源的輸出電流仍有3A；在發(fā)射機(jī)播音的情況下，64塊功放模塊不再使用+12VDC電源，使其輸出電流下降到0.5A。這樣的供電情況，對保險絲和接插件的額定電流都有比較高的要求。但是電源分配板上J2采用的是額定電流只有5A的插針式接插件，J2對應(yīng)的保險絲F2雖然額定電流30A，但其尺寸是Φ6*32mm，散熱效果不佳。這樣的設(shè)計(jì)和選材只適合于發(fā)射機(jī)長時間不關(guān)機(jī)的情況；否則待機(jī)時，冷卻風(fēng)機(jī)沒有啟動，J2和F2都沒有得到有效冷卻。在我臺，每天都會對發(fā)射機(jī)進(jìn)行開、關(guān)機(jī)，長期發(fā)熱導(dǎo)致J2和F2已經(jīng)出現(xiàn)氧化發(fā)黑的現(xiàn)象。

圖3　功放模塊連鎖簡圖

另外，我測量到位于最下方的功放模塊+12VDC電源輸入電壓為11.4VDC，位于最上方的功放模塊輸入電壓為10.5VDC，這是導(dǎo)致電纜連鎖故障發(fā)生的直接原因。+12VDC電源電壓不足，一方面是因?yàn)镴2的長期發(fā)熱氧化導(dǎo)致接觸電阻增大，另一方面是+12VDC電源通過多個母板接力的方式送到各個母板（如圖2所示），這些接插件經(jīng)過長時間使用后氧化，接觸電阻也為之增大，進(jìn)一步降低了電壓，導(dǎo)致了故障的發(fā)生。

6 故障處理和發(fā)射機(jī)的改造

針對故障發(fā)生的原因，我臺對3DX發(fā)射機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，第一是將原+12V電源保險絲和保險絲座用Φ10*38mm，30A的產(chǎn)品予以更換，這樣避免了待機(jī)時保險絲散熱不良的情況；第二是將原+12V電源采用多個接插件接力供電的方式，改為廢棄J2，并用導(dǎo)線直接為各個母板供電，這樣既避免了待機(jī)時J2發(fā)熱，又避免了某些母板+12V電源電壓不足的情況。改進(jìn)后發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況良好，檢查各個元器件的散熱情況以及各個母板的電壓情況，均表現(xiàn)良好，有效地降低了故障風(fēng)險，而且這個方法容易實(shí)現(xiàn)，可供使用3DX系列發(fā)射機(jī)的同行參考。

參考文獻(xiàn)

[1]3DX-50 TECHNICAL MANUAL （3DX-50中波發(fā)射機(jī)技術(shù)手冊）[Z]．

中圖分類號：TN83

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A