DAM 中波發(fā)射機(jī)二類故障剖析與處置

趙夢(mèng)奇

（福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心五〇二臺(tái) 福建省漳州市 363300）

我省目前大部分中波臺(tái)使用上海明珠的TSD-10 型10 千瓦DAM 發(fā)射機(jī)，其指標(biāo)良好，高可靠性，高效率，同時(shí)該類發(fā)射機(jī)具有復(fù)雜的控制邏輯及故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳統(tǒng)上我們把故障分六種類型來區(qū)別對(duì)待，其中對(duì)安全播出威脅最大的是一、二類故障。在日常播出過程中，導(dǎo)致無法開機(jī)的一類故障因?yàn)楣收宵c(diǎn)明確，故障狀態(tài)穩(wěn)定，所以便于排查檢測(cè)；而二類故障帶有間歇性，隱蔽性，其可能轉(zhuǎn)換為一類故障而造成停播，因此二類故障的判斷和檢測(cè)成為維護(hù)維修工作中值得高度重視的問題。

二類故障分三種情況:過激勵(lì)、欠激勵(lì)和過流（電流過荷），三種情況邏輯電路判斷方式一致，我們以最常見的過流故障來剖析其主要發(fā)生原理和處置方法。

1 二類故障的邏輯電路分析

二類故障主要用來監(jiān)測(cè)一些不直接影響發(fā)射機(jī)安全工作的動(dòng)態(tài)參數(shù)，具有自我容錯(cuò)能力，持續(xù)性出現(xiàn)的二類故障會(huì)轉(zhuǎn)化為一類故障導(dǎo)致關(guān)機(jī)，比如射頻驅(qū)動(dòng)的電壓幅度太高導(dǎo)致的“過激”故障，射頻驅(qū)動(dòng)電壓幅度太低導(dǎo)致的“欠激”故障，主電源電壓的大電流導(dǎo)致的“過流”故障。分析這三個(gè)故障類型，必須清楚其輸入的取樣點(diǎn)在全機(jī)中的位置及各故障監(jiān)測(cè)流程，這樣才能更準(zhǔn)確判斷故障部位。圖1 為二類故障的監(jiān)測(cè)原理框圖。

從圖1 看出，二類故障監(jiān)測(cè)電路分成取樣、越限比較、邏輯處理、輸出四個(gè)功能電路。三種二類故障的電路形式相同，都是先經(jīng)過取樣電路來的取樣信號(hào)，輸入監(jiān)測(cè)顯示板，由各自的運(yùn)算放大電路組成的比較器進(jìn)行比較，產(chǎn)生超限脈沖，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行二類故障的邏輯處理。

圖1： 二類故障發(fā)生原理框圖

圖2 是TSD-10 發(fā)射機(jī)二類故障的邏輯簡化圖。此時(shí)故障脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生高電平，作為第一次故障電平，此故障電平同時(shí)輸入控制板A38 去關(guān)發(fā)射機(jī)主電源，一次單穩(wěn)態(tài)電路經(jīng)過脈沖展寬延時(shí)后，重啟主電源，同時(shí)觸發(fā)二次單穩(wěn)態(tài)電路，此時(shí)二次單穩(wěn)態(tài)電路也產(chǎn)生一個(gè)展寬的脈沖，如果關(guān)高壓后再次重啟主電源，故障依然存在，此時(shí)一次單穩(wěn)再次觸發(fā)，兩個(gè)單穩(wěn)電路產(chǎn)生的脈沖同時(shí)輸入重復(fù)故障與門電路，這一電平作為一類故障的關(guān)機(jī)信號(hào)去控制板產(chǎn)生關(guān)機(jī)指令，同時(shí)觸發(fā)故障指示鎖存電路，令故障指示燈常亮。

圖2： 二類故障邏輯圖

2 二類故障的過流檢測(cè)原理

發(fā)射機(jī)的主電源故障監(jiān)測(cè)分別有“過壓”、“過流”和“缺相”三種，其中的“過流”故障在播出過程最常出現(xiàn)，也就是我們稱為的“二類故障”。主電源的電流隨調(diào)幅度和發(fā)射機(jī)載波功率的變化而變化，DAM 發(fā)射機(jī)主電源電流取樣采用FL-2 型100A 75mV 分流器，如圖3 所示的SH1，它既作為面板電流表指示分流器，同時(shí)也是監(jiān)測(cè)顯示電路的電流取樣標(biāo)準(zhǔn)電阻，此電流取樣電平通過開關(guān)電表板A31 輸入控制板，再由控制板直通輸入到監(jiān)測(cè)顯示板A32。

圖3： 二類故障中的過流檢測(cè)流程

在監(jiān)測(cè)顯示板A32 上進(jìn)行完成峰值與均值電流檢測(cè)、越限邏輯判斷、發(fā)射機(jī)面板的“過流”指示燈正常/故障指示，同時(shí)將二類故障信號(hào)回送到控制板A38 控制主電源的關(guān)斷和重啟。

2.1 過流越限比較電路

主電源過流越限比較電路如圖4，來自分流器的取樣信號(hào)經(jīng)運(yùn)放N27B 共?？垢蓴_抑制和放大，其輸出一路經(jīng)N28C 及外圍元件R97、R98 組成的比較器，進(jìn)行“峰值電流檢測(cè)”。另一路經(jīng)排阻R76C 及C35 組成的RC 低通濾波器得到取樣電流的平均值，經(jīng)N27A 同相電壓跟隨器隔離后，輸入N28D 及外圍元件R101、R102 組成的比較器，進(jìn)行“均值電流檢測(cè)”。調(diào)整R98 和R102 均可設(shè)置門限電壓。這兩路電流檢測(cè)中任一路在故障時(shí)輸出為高電平，也就是電流超限，送到或門D24B 使之輸出高電平。D24B 的6 腳產(chǎn)生的高電平輸入D32A 單穩(wěn)態(tài)電路的B 觸發(fā)端，單穩(wěn)態(tài)電路輸出的電流過荷脈沖進(jìn)入過流故障邏輯判斷電路。

圖4： 過流越限比較電路

2.2 過流監(jiān)測(cè)邏輯處理

電流過荷邏輯處理電路如圖5。當(dāng)檢測(cè)到電流過荷后，在監(jiān)測(cè)顯示板A32 上，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D32A，型號(hào)為74HC423 可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)集成電路，觸發(fā)產(chǎn)生的脈沖寬度Tw 由外接的R 和C 元件值決定，計(jì)算公式如下：

圖5： 過流邏輯判斷電路

D32A 的第13 腳輸出一個(gè)持續(xù)2.4 秒的高電平，經(jīng)二輸入或門D39A 和D39B 邏輯運(yùn)算后作為二類故障信號(hào)之一的“過流”，產(chǎn)生一次關(guān)高壓動(dòng)作。同時(shí)D32A 的第4 腳產(chǎn)生一個(gè)低電平D40A、D38A 使雙色燈VDS12 的紅燈亮，而D觸發(fā)器D35B 鎖存的仍是正常狀態(tài)電平，雙色燈的綠燈仍然保持點(diǎn)亮，VDS12 紅綠雙色燈同時(shí)點(diǎn)亮呈現(xiàn)的是黃色。經(jīng)過2.4 秒后D32A 的13 腳輸出電平變低，此時(shí)高壓重上。D32 的第4 腳輸出變?yōu)楦唠娖?，VDS12 的紅燈熄滅，同時(shí)觸發(fā)D32B 的B 輸入端，使得D32B 輸出一個(gè)2.4 秒高電平，經(jīng)D37D 或非門輸出低電平，VDS12 的綠燈熄滅。也就是在重上高壓期間，綠燈短暫不亮。

第一次檢測(cè)到過流2.4 秒后重上高壓，如果再次檢測(cè)到故障，D32 的13 腳端再次輸出2.4 秒高電平，D32 的5 腳端輸出仍為高電平，則故障重復(fù)與門D33D 的輸出將為高電平，二類故障將會(huì)轉(zhuǎn)化為一類故障，永久性關(guān)掉高壓。同時(shí)鎖存器D35B 將故障鎖存并使指示燈變紅。如果重上高壓后未檢測(cè)到故障，D32B 輸出變低電平，指示燈變綠。

至此，我們知道，過流指示燈狀態(tài)有四種，分別是：綠、黃、無色、紅。

3 過流的故障成因及案例分析

過流故障隨機(jī)出現(xiàn)在播出、調(diào)試發(fā)射機(jī)的過程中，弄清楚其中的原理，對(duì)于發(fā)射機(jī)的維護(hù)及廣播電視安全播出都是極其重要的。

3.1 電流過荷的原因歸類

3.1.1 瞬間高頻調(diào)制信號(hào)引起

信號(hào)源中的高音瞬時(shí)幅度過大，主要表現(xiàn)在峰值過流，這種情況比較少出現(xiàn)，多數(shù)由于音頻處理器性能不良引起的，一般不容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)成一類故障

3.1.2 連續(xù)大幅度低頻信號(hào)

當(dāng)調(diào)制信號(hào)出現(xiàn)大幅度低頻信號(hào)且連續(xù)高調(diào)幅時(shí)，一般出現(xiàn)在指標(biāo)測(cè)試或者試機(jī)信號(hào)調(diào)整不當(dāng)時(shí)出現(xiàn)，主要是均值過流，通過減小輸入信號(hào)能解決。

3.1.3 開機(jī)上高壓瞬間過流

發(fā)射機(jī)上高壓時(shí)出現(xiàn)“過流”故障，首先考慮主電源整流部分是否存在短路性故障，其次是電源控制電路是否存在異常動(dòng)作導(dǎo)致瞬間持續(xù)性開關(guān)高壓造成的沖擊，再次考慮音頻幅度過大或功放模塊異常開通造成的過流現(xiàn)象導(dǎo)致無法開機(jī)。這時(shí)可將控制板A38 上的功放關(guān)閉開關(guān)S5 扳至“PA OFF”位置，來判斷是電源及控制部分還是功放模塊及網(wǎng)絡(luò)輸出部分的問題。除上述硬件問題外，主電源啟動(dòng)邏輯不正常，也會(huì)造成電流過荷。

3.1.4 高壓泄放電路故障

主電源輸出端設(shè)置了高壓泄放電路，關(guān)機(jī)后該電路通過大功率電阻對(duì)主電源的儲(chǔ)能元件電壓進(jìn)行對(duì)地放電，避免殘留電荷造成累積。極端情況下泄放電路不能及時(shí)斷開，導(dǎo)致重上高壓后產(chǎn)生過流。

3.1.5 監(jiān)測(cè)比較電路整定

過流檢測(cè)比較電路的均值和峰值比較器有基準(zhǔn)電平，其因參數(shù)變化導(dǎo)致基準(zhǔn)電平偏離標(biāo)準(zhǔn)整定值，也會(huì)產(chǎn)生誤觸發(fā)而發(fā)生過流故障。

3.2 過流的故障實(shí)例分析

3.2.1 故障現(xiàn)象一

發(fā)射機(jī)后出現(xiàn)2 次電流過荷指示燈亮紅燈，自動(dòng)關(guān)高壓后又自動(dòng)上高壓，之后機(jī)器內(nèi)部傳來連續(xù)的繼電器“滋滋咔咔”聲，機(jī)器自動(dòng)關(guān)機(jī)。

故障排查：此故障為繼電器的機(jī)械動(dòng)作異響，完成開機(jī)上高壓過程涉及6 個(gè)繼電器，分別是外部聯(lián)鎖繼電器、門聯(lián)鎖繼電器、高壓一檔中間繼電器、高壓二檔中間繼電器、高壓一檔交流接觸器、高壓二檔交流接觸器。外部聯(lián)鎖和門聯(lián)鎖在開低壓狀態(tài)就可以判斷是否存在故障。根據(jù)主電源啟動(dòng)邏輯：高壓一檔中間繼電器K5 閉合時(shí)高壓一檔交流接觸器K1 就吸合，K1 吸合1.6 秒后就自動(dòng)斷開，而高壓二檔中間繼電器K6 閉合后，高壓二檔交流接觸器K2 吸合且一直保持吸合狀態(tài)。開機(jī)上高壓過程仔細(xì)觀察高壓一檔二檔的動(dòng)作過程，發(fā)現(xiàn)一檔已經(jīng)完成動(dòng)作，在高壓二檔吸合過程出現(xiàn)交流接觸器反復(fù)動(dòng)作現(xiàn)象，進(jìn)一步觀察二檔中間繼電器K6 也出現(xiàn)反復(fù)吸合現(xiàn)象，且高壓泄放電阻R16 因?yàn)榉磸?fù)泄放高壓導(dǎo)致高溫碳化，更換K6 中間繼電器和R16，故障排除。

故障分析：因K6 繼電器線圈絕緣下降導(dǎo)致吸合異常動(dòng)作，引起高壓二檔交流接觸器反復(fù)吸合，這一過程同時(shí)使得高壓泄放電阻對(duì)地不斷放電引起主電源過載從而轉(zhuǎn)成一類故障。

3.2.2 故障現(xiàn)象二

發(fā)射機(jī)開機(jī)上高壓時(shí)電流表瞬間指示過大，“過流”紅燈亮起。

故障排查：開機(jī)過程能監(jiān)測(cè)到主電源230VDC，且斷開音頻輸入信號(hào)，故障依舊。接著把控制板上的S5 功放關(guān)閉開關(guān)扳至“PA OFF”位置，暫時(shí)關(guān)閉功放，重上主電源230V 加載正常。首先排查控制板A38 的功放開通的150 毫秒延時(shí)電路正常充放電。進(jìn)一步檢查模擬輸入板A35 的“快關(guān)慢開”電路，其原理就是分步加載“直流分量”，這個(gè)直流分量決定載波功率。正常開機(jī)過程應(yīng)該在上主電源后“關(guān)功放-H”信號(hào)解除，V1 管截止，電容C46 通過R25 反向充電到-15V，數(shù)毫秒結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管V7 截止，功放正常開通，這樣才能做到快關(guān)慢開。測(cè)試發(fā)現(xiàn)C46 電容失效。當(dāng)C46失效沒有經(jīng)過數(shù)毫秒V7 就關(guān)閉，變成快關(guān)快開，電流瞬間變大導(dǎo)致面板指針快速升高，過流亮紅燈。更換C46，故障消失。

故障分析：單純性的過流亮紅燈，可按如下步驟排查：

（1）關(guān)掉音頻或降低調(diào)制電平，按“復(fù)位”鍵后再按“高”鍵開機(jī)，是否過流亮紅燈且立即關(guān)機(jī)？如果不是，檢查輸入的音頻信號(hào)源是否存在①輸入電平過大，產(chǎn)生過調(diào)幅。②A35 的功率限制電路偏置電壓是否異常。③音頻輸入板是否存在低頻強(qiáng)信號(hào)或自激。如果是，那么排查一下步；

（2）將控制板上S5 扳到“PA OFF”位置，面板復(fù)位后重上高壓，觀察電流表數(shù)值是否存在瞬間過大？如果是，檢查①A38 控制板上的150ms 延時(shí)電路等。②模擬輸入板A35 的快關(guān)慢開電路。這兩部分電路多數(shù)是定時(shí)電容失效引起。

（3）通過觀察在低功率狀態(tài)功放開通數(shù)量，估算功放模塊開通數(shù)量與輸出功率的比值，以此判斷是主電源分配故障還是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載阻抗故障引起的過流現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

電流過荷屬于二類故障之一。發(fā)生二類故障時(shí)，面板指示瞬時(shí)亮紅燈，此時(shí)故障紅綠雙色燈同時(shí)指示，呈現(xiàn)黃色；同時(shí)先關(guān)高壓，經(jīng)過2.4 秒后再上高壓，此時(shí)紅綠指示燈皆熄滅，故障指示燈呈現(xiàn)無色；若2.4 秒后未檢測(cè)到故障，指示燈變綠，發(fā)射機(jī)繼續(xù)工作。持續(xù)性的二類故障會(huì)轉(zhuǎn)為一類故障導(dǎo)致無法開機(jī)，這一過程需要判斷準(zhǔn)確開機(jī)的動(dòng)作順序及主要節(jié)點(diǎn)電平的變化，開機(jī)邏輯較為復(fù)雜，故障出現(xiàn)時(shí)間很短，必須熟悉引起二類故障的原因，特別是過流現(xiàn)象。二類故障中的“欠激”和“過激”邏輯處理過程和“過流”故障類似。

通常出現(xiàn)電流過荷時(shí)，可能是音頻信號(hào)源異常、高壓電流過載、監(jiān)測(cè)顯示電路故障等原因引起，可通過觀察相應(yīng)電路板的故障指示燈、檢測(cè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)電平值及分析邏輯轉(zhuǎn)換過程來初步判斷故障部位。二類故障的發(fā)生有時(shí)間歇性發(fā)生，有時(shí)直接威脅安全播出，掌握其中的規(guī)律，對(duì)癥施策，快速定位故障部位是技術(shù)維護(hù)人員必須具備的專業(yè)能力。