DAM50kW中波廣播發(fā)射機(jī)聯(lián)鎖工作原理及故障分析

李 健

（作者單位：廣東省粵東721轉(zhuǎn)播臺）

當(dāng)前，DAM全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)具有音頻性能優(yōu)越、整機(jī)效率較高、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，有利于廣播電視發(fā)射臺站的安全、高質(zhì)量播出。

為了保障發(fā)射機(jī)安全運(yùn)行，發(fā)射機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)置了齊全的聯(lián)鎖保護(hù)電路。聯(lián)鎖電路能夠保障主備發(fā)射機(jī)倒換及發(fā)射機(jī)器件模塊的安全[1]。根據(jù)發(fā)射機(jī)的故障性質(zhì)，聯(lián)鎖故障被劃分為一類故障，該故障指令被送入“開/關(guān)機(jī)控制邏輯”電路。如果無法及時(shí)排除聯(lián)鎖故障，發(fā)射機(jī)將無法上高壓或者立刻掉高壓，直到發(fā)射機(jī)故障消除，并且手動復(fù)位后，才能重新上高壓[2]。聯(lián)鎖保護(hù)電路一般包括門聯(lián)鎖、外部聯(lián)鎖、聯(lián)鎖串、電纜聯(lián)鎖。其中，門聯(lián)鎖、外部聯(lián)鎖、聯(lián)鎖串主要涉及電源取樣板、控制板及其外接聯(lián)鎖設(shè)備，如圖1所示。

圖1 門聯(lián)鎖、外部聯(lián)鎖、聯(lián)鎖串邏輯框圖

1 外部聯(lián)鎖

1.1 外部聯(lián)鎖保護(hù)工作原理

DAM50kW中波廣播發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)有延時(shí)控制電路，避免控制系統(tǒng)在初始加電時(shí)，出現(xiàn)瞬間不穩(wěn)定的狀態(tài)，致使發(fā)射機(jī)誤開機(jī)。在初始加電（低壓）時(shí)，延時(shí)控制電路（見圖2）通過外部聯(lián)鎖電路，切斷交流接觸器K1、K2電源控制回路；當(dāng)初始狀態(tài)完成后，再接通交流接觸器K1、K2電源控制回路。

圖2 外部聯(lián)鎖延時(shí)控制電路

外部聯(lián)鎖正常時(shí)（見圖3），T2低壓變壓器的交流24 V輸出一端直接引至繼電器K3的線包，另一端經(jīng)F6保險(xiǎn)絲，送至電源取樣板的X2-3接線口，通過延時(shí)控制電路的K1常開接點(diǎn)，經(jīng)外部聯(lián)鎖后再由X2-6接線口至K3的線包。K3線包通電工作，使觸點(diǎn)吸合，電源取樣板的X4-4腳獲得對地通路，同時(shí)X5-17腳送出低電平至控制板（見圖4）?？刂瓢宓耐獠抗收蠙z測電路不輸出外部故障低電平。外部連接部分的應(yīng)急開關(guān)S，在正常情況下，應(yīng)該接到“天線到位指示”的聯(lián)鎖一側(cè)，以實(shí)現(xiàn)天線的同軸開關(guān)對主發(fā)射機(jī)、備用發(fā)射機(jī)之間互鎖；在檢修情況下，可以直通，跳過“天線到位指示”即主備機(jī)的互鎖，以便將故障發(fā)射機(jī)連接至假負(fù)載進(jìn)行檢修維護(hù)。電源取樣板NE555芯片（見圖2）構(gòu)成了外部連鎖的延時(shí)控制電路，延時(shí)輸出高電平，使V6三極管導(dǎo)通，繼電器K1線包獲得+5 V電壓；K1工作，K1常開點(diǎn)4、8腳閉合（見圖3），經(jīng)外部聯(lián)鎖閉合線，從而使K3線包通電工作。

圖3 外部聯(lián)鎖交流接觸器K3控制電路

圖4 門聯(lián)鎖、外部聯(lián)鎖、聯(lián)鎖串故障檢測電路

1.2 外部聯(lián)鎖故障檢修方法

1.2.1 故障位置

外部聯(lián)鎖屬于一類故障，結(jié)合外部聯(lián)鎖工作原理，故障部位主要有：

（1）繼電器K3故障。外部聯(lián)鎖正常狀態(tài)下，繼電器K3是一直保持在交流24 V電壓下工作的，長期使用后的線包容易發(fā)熱燒壞，或者繼電器的觸點(diǎn)打火氧化造成接觸不良。

（2）三極管故障。控制板上的外部聯(lián)鎖故障檢測電路是由三極管組成的高低電平判斷電路，三極管的損壞也是常遇到的故障原因。

（3）相關(guān)電路故障。相關(guān)電路包括延時(shí)控制電路、外部連接部分電路。

1.2.2 檢修方法

主要檢修策略是查看繼電器K3線包是否通電，觸點(diǎn)是否吸合。

（1）如果繼電器K3線包兩側(cè)通電，觸點(diǎn)不吸合，應(yīng)該主要檢查繼電器K3的線包、接點(diǎn)情況、觸點(diǎn)吸合情況，必要時(shí)更換新的繼電器K3。

（2）如果繼電器K3線包通電，觸點(diǎn)吸合，應(yīng)該主要檢查外部聯(lián)鎖故障檢測電路三極管V33的基極、集電極，以及接點(diǎn)是否接觸不良。

（3）如果繼電器K3線包不通電，應(yīng)該主要檢查與聯(lián)鎖連接的相關(guān)電路。檢查延時(shí)控制電路是否輸出高電平，三極管V6的基極即R31對地應(yīng)有0.8 V電壓；三極管V6導(dǎo)通時(shí)，集電極對地應(yīng)該0 V，k1常開點(diǎn)4腳和8腳的阻值應(yīng)該為0，即接通；檢查同軸開關(guān)的外部聯(lián)鎖是否正常時(shí)，先觀察同軸開關(guān)狀態(tài)是否在天線端。確定同軸開關(guān)在天線端，再通過應(yīng)急開關(guān)直通電源取樣板的X2-4腳和X2-5腳，故障仍存在時(shí)可以重點(diǎn)檢查同軸開關(guān)的外部聯(lián)鎖的接點(diǎn)是否接觸不良。

2 門聯(lián)鎖

2.1 門聯(lián)鎖保護(hù)工作原理

門聯(lián)鎖電路包括開關(guān)S1、S3、S4，電源取樣板的限流電阻，以及控制板的門聯(lián)鎖故障檢測電路。具體原理如圖4、圖5所示。門聯(lián)鎖開關(guān)S1、S3、S4安裝在發(fā)射機(jī)3個(gè)功放箱后門。當(dāng)門聯(lián)鎖正常，3個(gè)功放箱機(jī)柜門完全合上時(shí)，開關(guān)S1、S3、S4閉合接通，電源取樣板X4-5接地，即電源取樣板X5-15接地，輸出一個(gè)門聯(lián)鎖低電平信號至控制板的門聯(lián)鎖故障檢測電路。三極管V31截止，集電極輸出門聯(lián)鎖正常的高電平；當(dāng)門聯(lián)鎖故障時(shí)，3個(gè)功放箱機(jī)柜門至少有1個(gè)斷路時(shí)，開關(guān)S1、S3、S4未能連串閉合接通，電源取樣板X4-5不接地，即電源取樣板X5-15輸出一個(gè)+30 V直流信號至控制板的門聯(lián)鎖故障檢測電路，三極管V31導(dǎo)通，集電極輸出門聯(lián)鎖故障的低電平。

圖5 門聯(lián)鎖電路

2.2 門聯(lián)鎖故障原因及檢修策略

門聯(lián)鎖故障屬于一類故障。主要故障原因是+30 V信號不正常，可以重點(diǎn)檢查電源取樣板的X4-5腳是否接觸良好，機(jī)柜門開關(guān)S1、S3、S4是否有損壞，各開關(guān)之間的連接線是否接觸良好[3]。

3 聯(lián)鎖串

3.1 聯(lián)鎖串工作原理

聯(lián)鎖串的作用是確保外部聯(lián)鎖和門聯(lián)鎖的+30 V信號處在正常供電的狀態(tài)。從圖4可以看出，外部聯(lián)鎖和門聯(lián)鎖的故障檢測電路要想正常工作，首先要保證+30 V信號低壓電源正常。如果+30 V信號的低壓電源出現(xiàn)異常，外部聯(lián)鎖和門聯(lián)鎖的故障檢測電路將無法正確輸出故障信號，而聯(lián)鎖串可以檢測+30 V信號是否正常。聯(lián)鎖串具體原理（見圖3、圖4）：T2變壓器經(jīng)整流濾波輸出+30 V至電源取樣板的X4-2腳后，作為外部聯(lián)鎖、門聯(lián)鎖、聯(lián)鎖串的故障檢測電路輸入信號，即可以控制三極管V31、V32、V33開通或截止的基極信號。去往聯(lián)鎖串的一路，經(jīng)電源取樣板的X5-17腳去往控制板的聯(lián)鎖串故障檢測電路。當(dāng)正常輸入+30 V信號時(shí)，聯(lián)鎖串故障檢測電路的三極管V32導(dǎo)通，輸出低電平，聯(lián)鎖串正常；當(dāng)+30 V信號故障時(shí)，聯(lián)鎖串故障檢測電路的三極管V32不導(dǎo)通，輸出高電平，聯(lián)鎖串故障。

3.2 聯(lián)鎖串故障原因及檢修策略

聯(lián)鎖串故障屬于一類故障。故障原因主要是+30 V信號不正常。可以重點(diǎn)檢查電源取樣板的X4-2腳是否電壓正常、接觸是否良好，整流橋VD3輸出電壓是否正常。在電壓異常波動時(shí)，整流橋VD3容易燒毀，造成+30 V信號輸出故障。

4 電纜聯(lián)鎖

4.1 電纜聯(lián)鎖工作原理

電纜聯(lián)鎖由功放模塊、功率合成板、調(diào)制編碼板、轉(zhuǎn)接板、驅(qū)動編碼板、控制板的相關(guān)電路組成，如圖6所示。電纜聯(lián)鎖確保了所有功放模塊全部到位插入功率合成板，保證功率合成順利進(jìn)行。這和功放模塊與功率合成板工作模式直接相關(guān)。DAM中波發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，DAM技術(shù)要求每一時(shí)刻必須開通一定數(shù)量的功放模塊，功率合成板再合成該瞬時(shí)音頻調(diào)制信號所對應(yīng)的射頻電壓，即功放模塊有的處于開通狀態(tài)，有的處于關(guān)斷狀態(tài)。在實(shí)際中，處于開通狀態(tài)的功放模塊會輸出電流，在次級銅棒中會感應(yīng)合成出高頻電流，合成電流會在已經(jīng)關(guān)斷的功放模塊的合成變壓器初級線圈中產(chǎn)生射頻高電壓。如果射頻變壓器的初級沒有接負(fù)載，感應(yīng)的射頻電壓產(chǎn)生電弧，會導(dǎo)致射頻變壓器的磁環(huán)爆裂[4]。電纜聯(lián)鎖可以檢測功放模塊插入功率合成板的到位情況，確保射頻變壓器的初級不會開路，避免射頻變壓器的磁環(huán)爆裂。

圖6 電纜聯(lián)鎖框圖

兩塊調(diào)制編碼板的電纜聯(lián)鎖電路可以檢測119塊大臺階功放模塊和5塊小臺階功放模塊（共計(jì)124塊功放模塊）是否到位插入功率合成板。調(diào)制編碼板的8束電纜的每一根分別傳送開關(guān)信號到相對應(yīng)的功放模塊。如圖7所示，每束電纜都有一個(gè)獨(dú)立的聯(lián)鎖線，每個(gè)互鎖支路與功放模塊的電路構(gòu)成一個(gè)短路支路，由調(diào)制編碼板的上拉電阻經(jīng)過電纜和功放合成母板上所有4只功放模塊再通過電纜送回調(diào)制編碼板上的地端。當(dāng)所有4只功放模塊全部到位插入功率合成板后，反相器獲得低電平輸入，并輸出高電平[5]。當(dāng)124塊功放模塊全部到位插入時(shí)，所有反相器輸出高電平。每塊調(diào)制編碼板的16個(gè)聯(lián)鎖信號分別送入兩個(gè)8輸入與非門，集成在現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中。轉(zhuǎn)接板將兩塊調(diào)制編碼板的“電纜聯(lián)鎖-H”故障信號合并為1路信號后，再送至控制板的電纜聯(lián)鎖檢測電路。

圖7 功放聯(lián)鎖圖

驅(qū)動編碼板的電纜聯(lián)鎖檢測電路（見圖8）由電壓比較器N 9（L M 3 3 9）、與非門芯片N 1（74HC00）、三極管V24和紅色指示燈H4等組成，可以檢測所有推動級功放模塊（D1-D14）和前置放大器是否到位插入推動合成母板。當(dāng)所有推動級功放模塊（D1-D14）、前置放大器都到位插入推動合成母板時(shí)，驅(qū)動編碼板的XP1-9腳和XP1-19腳連通，XP2-9腳和XP2-19腳連通，使電壓比較器N9的N9-1腳和N9-13腳為高電平“1”，則與非門N1的N1-3腳為低電平“0”（紅色指示燈H4不亮），三極管V24截止，XP3-12腳輸出高電平“1”至控制板，發(fā)射機(jī)正常。當(dāng)所有推動級功放模塊（D1-D14）、前置放大器中有一個(gè)插入不到位，或者XP1、XP2線纜接觸不好時(shí)，N9-1腳或N9-13腳為低電平“0”，與非門N1的N1-3腳為低電平“1”（紅色指示燈H4亮），三極管V24導(dǎo)通，XP3-12腳輸出低電平“0”至控制板，發(fā)射機(jī)不能開機(jī)或者掉高壓。

圖8 驅(qū)動編碼板電纜聯(lián)鎖檢測電路

4.2 電纜聯(lián)鎖故障及檢修策略

電纜聯(lián)鎖故障屬于一類故障，會阻止發(fā)射機(jī)“開機(jī)指令”的產(chǎn)生。電纜聯(lián)鎖故障經(jīng)常發(fā)生在檢修發(fā)射機(jī)時(shí)或者在功放模塊維修后，應(yīng)對動過的模塊進(jìn)行重點(diǎn)檢查。一是通過查看驅(qū)動編碼板的H4紅色指示燈、兩塊調(diào)制編碼板聯(lián)鎖開啟指示燈V68，初步判斷電纜聯(lián)鎖發(fā)生的位置，縮小查找故障范圍。二是檢查功放模塊是否與功率合成母板接插良好。打開功放箱前門，逐一檢查功放模塊，著重檢查新插入的功放模塊，確保所有的功放模塊接插良好。功放模塊插拔有阻力是正?，F(xiàn)象，插入到位時(shí)會有清脆的“噠”聲。三是檢查驅(qū)動編碼板、調(diào)制編碼板的控制信號帶狀電纜。確保帶狀電纜與插頭接觸良好，電纜插頭能全部鎖緊。

5 結(jié)語

聯(lián)鎖故障是發(fā)射機(jī)一種常見的故障，為了能及時(shí)排除故障，保證發(fā)射機(jī)正常工作，工作人員在檢修維護(hù)時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）善于利用器件動作的物理現(xiàn)象，如觸點(diǎn)吸合的聲音、指示燈等。處理外部聯(lián)鎖故障時(shí)，通過發(fā)射機(jī)上電時(shí)的邏輯程序，仔細(xì)聽是否有K3觸點(diǎn)吸合的聲音，從而快速鎖定故障部位，節(jié)省檢修時(shí)間。

（2）在日常工作學(xué)習(xí)中應(yīng)充分了解聯(lián)鎖電路工作原理和故障原因。熟悉應(yīng)用電路圖，按順序逐個(gè)排查，較快地鎖定故障點(diǎn)，提高檢修效率。

（3）值班技術(shù)員應(yīng)該具備高質(zhì)量的接頭焊接制作工藝，避免維護(hù)檢修過程中或者更換聯(lián)鎖電路相關(guān)元器件時(shí)，出現(xiàn)虛焊、脫焊的情況。

（4）必要時(shí)可以在安全前提下，利用短接跳線將可疑故障元器件接點(diǎn)短接，以便通過排除法快速找到故障原因，或者臨時(shí)解除聯(lián)鎖故障，盡快恢復(fù)發(fā)射機(jī)正常工作。