均流技術(shù)在廣播電視發(fā)射機(jī)的應(yīng)用

易 智 沈龍輝

（作者單位：岳陽電視轉(zhuǎn)播臺）

隨著廣播電視發(fā)射機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，全固態(tài)、數(shù)字化、模塊化已是必然趨勢。廣播電視發(fā)射設(shè)備中采用什么樣的電源方式十分重要，直接關(guān)系到廣播電視播出設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，對廣播電視播出工作強(qiáng)調(diào)零秒停播的態(tài)勢下，電源供給平均無故障工作時(shí)間是考核播出設(shè)備性能的關(guān)鍵指標(biāo)。廣電發(fā)射設(shè)備播出功率大，電力需求大，電力供給電源已經(jīng)從串聯(lián)型穩(wěn)壓電源逐步過渡至開關(guān)電源。不管是激勵(lì)器、中間功放、控制處理器和顯示器等獨(dú)立單元，到大功率功放部分已經(jīng)全部采用開關(guān)電源進(jìn)行電力供給。開關(guān)電源的設(shè)計(jì)功率一般情況下，不可能太大，一個(gè)開關(guān)電源是無法滿足整臺發(fā)射機(jī)功放工作的。對大功率的全固態(tài)發(fā)射機(jī)而言，要么采用一對一的電源供給方式（即一個(gè)開關(guān)電源對應(yīng)一個(gè)功放插件），要么采用均流技術(shù)形成一個(gè)超大電源對發(fā)射機(jī)進(jìn)行整體供給。要形成超大電源，就需對開關(guān)電源進(jìn)行組合來滿足實(shí)際需要，均流技術(shù)就很好地解決了這一問題。

1 均流技術(shù)概述

在實(shí)際應(yīng)用中，往往由于一臺直流穩(wěn)壓電源的輸出參數(shù)（電壓、電流、功率）不能滿足要求，故采用同系列規(guī)格的模塊化電源按串聯(lián)或并聯(lián)方式，達(dá)到擴(kuò)展輸出電壓、電流和功率的目的。當(dāng)需要增大電流負(fù)荷時(shí)，就要用并聯(lián)擴(kuò)流的方式，大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流方式越來越流行，“均壓”“均流”是首要解決的問題。

第一，均流就是各開關(guān)電源在并聯(lián)工作時(shí)，各組電源的負(fù)荷相同，即電流相等。

第二，均流時(shí)應(yīng)具備以下功能：（1）當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，每組電源的輸出電壓變化相同；（2）具有良好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性；（3）每組電源的輸出電流按功率平均分?jǐn)偂?/p>

第三，開關(guān)電源通過采用并聯(lián)方式來實(shí)現(xiàn)均流，具有以下特點(diǎn)。（1）體積小，功耗小，效率高。由于其工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，效率可達(dá)80%- 90%，有利于提高整機(jī)效率。（2）穩(wěn)壓范圍寬。當(dāng)外電變化較大時(shí)，可以通過占空比的調(diào)節(jié)使輸出電壓始終為穩(wěn)定值。（3）輸出電壓的紋波小，濾波效果好。（4）保護(hù)功能完備。開關(guān)電源具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、溫度保護(hù)和防浪涌（防雷擊）保護(hù)等。（5）控制功能完善。如電壓、電流的采樣，故障檢測和顯示，并具有遠(yuǎn)程控制(測量)接口電路等。

2 均流的實(shí)現(xiàn)

第一，要想順利地實(shí)現(xiàn)均流，必須滿足下列條件：（1）所有電源模塊單元采用公共總線；（2）整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)有良好的均流瞬態(tài)響應(yīng)特性；（3）整個(gè)均流系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)完整的控制電路，如電壓、電流的采樣，均流自動調(diào)節(jié)控制。

第二，均流實(shí)現(xiàn)的方法有很多，廣播電視發(fā)射設(shè)備的均流主要采用的是最大電流法。

最大電流法也叫民主均流法或自動主/從均流法。其是由并聯(lián)系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)和均流誤差信號處理兩部分組成。在與均流母線相連的電源模塊中，電流最大的是主模塊，其余是從模塊。根據(jù)比較各自電流反饋與均流母線之間電壓的差異，通過誤差放大器輸出補(bǔ)償基淮電壓達(dá)到均流，如圖1所示。

圖1 最大電流均流法原理圖

圖1中，二極管的正端a接A2的正向端，負(fù)端b接A2的反向端。由于單向?qū)щ娦?，只有?dāng)N個(gè)單元中輸出電流最大的模塊才能使二極管導(dǎo)通，從而影響均流母線的電壓，進(jìn)而達(dá)到該單元均流調(diào)節(jié)作用。即輸出達(dá)到均流時(shí)，電流放大器輸出電流I1為零，這時(shí)I01處于均流工作狀態(tài)。反之，在二極管上產(chǎn)生一個(gè)壓降Uab，經(jīng)A2去控制A1，再由A1控制該單元功率級輸出電流，最終達(dá)到均流。

在這種均流方式下，參與調(diào)節(jié)的單元由N個(gè)單元中的最大輸出電流單元決定，一次只有這個(gè)最大輸出電流單元工作。這個(gè)最大電流模塊是隨機(jī)的，即主、從模塊的角色不斷交換，這種方法均流效果較好，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確均流。由于二極管存在正向壓降，因此主模塊均流總稍有誤差，而從模塊的均流效果總是最好的。相對于其它幾種均流方法而言，均流精度較好，穩(wěn)定性也較好，因而被廣泛應(yīng)用。

3 均流的實(shí)際應(yīng)用

目前，廣播電視發(fā)射設(shè)備已廣泛采用了開關(guān)電源，故均流技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，均流時(shí)常采用最大電流法，如圖2所示。及相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示。

圖2 開關(guān)電源采用均流連線示意圖

目前常用的開關(guān)電源有2500W/48V、3500W/48V、5500W/48V等不同功率等級。根據(jù)發(fā)射設(shè)備的輸出功率大小來決定使用開關(guān)電源的規(guī)格和數(shù)量,如圖3所示。各功率等級的發(fā)射機(jī)常用開關(guān)電源的規(guī)格和數(shù)量如下:

3kW發(fā)射功率等級：2500W/48V開關(guān)電源3個(gè)或3500W/48V開關(guān)電源2個(gè)；

5kW發(fā)射功率等級：2500W/48V開關(guān)電源4個(gè)或3500W/48V開關(guān)電源3個(gè)或5500W/48V開關(guān)電源2個(gè)；

10kW發(fā)射功率等級：2500W/48V開關(guān)電源8個(gè)或3500W/48V開關(guān)電源6個(gè)或5500W/48V開關(guān)電源4個(gè)。

各組開關(guān)電源采用并聯(lián)均流的方式為廣播電視設(shè)備提供48 V直流電源，而控制命令受控于發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)。開關(guān)電源的控制電路位于電源內(nèi)部，采集電源的電壓、電流、故障報(bào)警、封鎖等數(shù)據(jù)，單片機(jī)處理后通過RS485接口與主控板傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)均流自動調(diào)節(jié)控制電路或電流采樣電路發(fā)出故障信號時(shí)，由發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)通過各控制接口來完成開關(guān)電源的輸出、調(diào)整或是關(guān)斷電源。圖中各組開關(guān)電源輸入電壓大都為380VAC，直流輸出端正極都接在匯流銅排1，直流輸出端負(fù)極有的接在機(jī)器的外殼“地”，或是也接在匯流銅排2?？刂平涌谪?fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信息通過RS485在開關(guān)電源與微機(jī)控制器來回傳送，微機(jī)控制器根據(jù)采樣信息進(jìn)行相關(guān)命令的執(zhí)行以

4 均流常見故障

4.1 不均流產(chǎn)生的原因

發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過程中，有時(shí)會產(chǎn)生不均流現(xiàn)象，其表現(xiàn)為：開關(guān)電源的電流大小突然發(fā)生變化，其電流差值遠(yuǎn)超過設(shè)備的規(guī)定值，導(dǎo)致機(jī)器因某路過流而保護(hù)。

不均流產(chǎn)生的原因較多，主要有開關(guān)電源“接地”不良或幾個(gè)電源“地”不在“同一點(diǎn)”，開關(guān)電源的輸出端與匯流排接觸不良，均流采樣信號受到高頻干擾，發(fā)射設(shè)備阻抗匹配不理想或天線反射較大等。

4.2 不均流的解決

針對不均流現(xiàn)象，一要經(jīng)常檢查大功率發(fā)射設(shè)備射頻連接的阻抗是否匹配，阻抗發(fā)生變化，匹配產(chǎn)生偏差，會導(dǎo)致前級放大器產(chǎn)生反射振蕩而引起不均流。二要經(jīng)常檢查開關(guān)電源輸出端的連接線是否松動，導(dǎo)致“不均流”現(xiàn)象發(fā)生。

5 均流技術(shù)對安全播出的重要作用

廣播電視發(fā)射設(shè)備由于功率較大，不同生產(chǎn)廠家采用的供電方式不盡相同?！耙粚σ弧?供電方式比較簡單，但一旦某個(gè)開關(guān)電源出現(xiàn)故障，對應(yīng)的功放將無法工作，這時(shí)會對發(fā)射機(jī)的功率合成造成較為嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致發(fā)射系統(tǒng)發(fā)生其他故障。

均流供電方式相對比較復(fù)雜，采用均流技術(shù)使多組開關(guān)電源并聯(lián)使用，但當(dāng)某個(gè)開關(guān)電源損壞后，發(fā)射機(jī)的功率合成不受影響，發(fā)射設(shè)備仍能正常工作，只是功率有所降低，避免了造成廣播電視停播現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了發(fā)射系統(tǒng)的安全可靠性能。