DF100A型100kW短波發射機馬達電源板的故障分析及改進

李琍

摘 要：DF100A型100 kW短波發射機在發射機自動化改造完成后，采用一塊馬達電源板，為發射機調諧控制系統提供±15 V電源，但該馬達電源板在安全播音中頻繁出現故障。對故障情況進行了深入的分析，并提出了具體的改進措施。

關鍵詞：馬達電源板；電源；設計原理；驅動板

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.069

伴隨著設備自動化、信息化、集成化程度的提高，我臺12部DF100A型100 kW短波發射機先后于2005年和2008年進行了發射機自動化改造工程，改造后的發射機自動化系統采用了一塊馬達電源板，為發射機調諧控制系統提供了精確的±15 V直流穩壓電源，但是，此電源板沒有過流短路保護功能。在實際的應用中，當馬達電源板回路出現過流或短路故障時，容易出現損壞馬達電源板和驅動板等現象，嚴重時，還會出現損壞電容、電感和伺服馬達等器件的情況，為安全傳輸發射播出工作埋下了很大的隱患。針對上述問題，我們進行了認真的調研和分析，并對其進行了改造。

1 改造前馬達電源板的工作原理及問題

1.1 改造前的馬達電源板的工作原理

改造前的馬達電源板是專門為發射機自動化系統設計的輔助電源，將原有的±28 V電源轉換成為±15 V直流電源，改為獨立的±15 V電源。該板產生的±15 V直流穩壓電源給高前、高末調諧、高末負載、平轉、諧波以及三個波段的所有預置和調諧電位器供電。輸入的±24 V直流電源經穩壓后，通過馬達驅動母板提供給各路馬達驅動放大板、調諧電位器和隨動電位器。該穩壓電源還用于馬達緩沖板。馬達電源板還能夠通過對各馬達驅動放大板輸出的狀態進行檢測，判斷各馬達板是否工作正常，并可通過485口將不正常的馬達驅動放大板信息傳送給本地控制單元計算機。

1.2 改造前的馬達電源板引發的故障分析

1.2.1 馬達電源板燒壞

發射機在播音過程中突然掉高壓，重加時也上不去，末前找不到調諧點，手動調諧，情況一樣。仔細觀察，高前、高末等傳動部分均不動作，不能驅動馬達到位。迅速判斷為調諧控制系統的公共部分出現故障，檢查后發現馬達電源板+15 V限流電阻燒黑，測量阻值為無窮大，說明該電源板負載有短路現象，后查到末前隨動電位器焊接線碰到機箱外殼。在以后的維護工作中，凡是更換、焊接隨動電位器時，應注意先拔下組件插頭，防止意外短路而燒壞馬達電源板。

1.2.2 調諧時找不到調諧點，馬達驅動限位

在馬達電源板提供的±15 V兩路電源中，+15 V電源損壞，-15 V電源正常供電。在調諧控制系統中，這樣的情況使馬達驅動板持續輸出+28 V或-28 V電源，伺服馬達一直向一個方向轉動，直到限位。

DF100A短波發射機調諧、調載等各種回路的調整歸根到底是對真空電容和電感的調整，這些器件不可能在一個方向上無限可調，如果調整超過限定，就會損害器件。人在調整時，不可能知道這些器件是否到限位點，這時就由機械限位裝置來保護這些可調器件的安全，當到達限位點時，機械限位裝置會斷開馬達，使放大器的輸出電壓不能加到馬達上，即馬達停止轉動。

1.3 改造前的馬達電源板存在的問題

此馬達電源板沒有過流短路保護功能，從多年發射機的運行情況和故障現象判斷，在實際的應用中，當馬達電源板回路出現過流或短路故障時，會引起以下故障問題：①損壞馬達電源板；②馬達驅動板長時間在大電流輸出狀態下工作，導致馬達驅動板損壞；③馬達電源板提供+15 V和-15 V兩路電源。根據多年的維護經驗，通常馬達電源板損壞情況為只有一路電源損壞，而另一路正常供電。在調諧控制系統中，這樣的情況使馬達驅動板持續輸出+28 V或-28 V電源，伺服馬達一直向一個方向轉動，直到限位。在限位保護失靈時，會損壞電容、電感、伺服馬達等器件。

2 改造后的馬達電源板結構圖及設計原理

2.1 改造前后的馬達電源板

2.2 改進后的馬達電源板結構

改進后的馬達電源板結構如圖2所示。

如圖2所示，改進后的馬達電源板增加了過流取樣電路、過流判斷電路、過流保護電路和過流指示電路四個部分。過流取樣電路負責對電源板工作時的電流情況進行取樣；過流判斷電路負責判斷電源板工作電流是否大于設定值，當大于設定值時，發出過流信號；過流保護切斷執行電路在接收到過流信號后，同時切斷兩路電源供給，馬達電源板輸出電壓為0，能有效避免電源板燒毀以及+15 V和-15 V兩路電源中，有一路過流短路損壞，而另一路供電導致的發射機調諧控制系統問題；指示電路完成馬達電源板的正常工作指示以及過流切斷指示。

2.3 改造后的馬達電源板的設計原理分析

改造后的馬達電源板的設計原理如圖3所示。在電路中，R1、R2用來進行過流取樣，R2、R3、R7、U2組成過流判斷電路，K1、Q1、D2、D4組成過流保護電路，在過流時，執行切斷功能。在工作時，+24 V電壓通過R1、K1-13，11接點送到U1，U1輸出+15 V電壓，為調諧控制系統提供+15 V電源。對過流信號的取樣是通過R1、R2完成的。當電流變化時，電流在R1兩端形成的壓降也隨著變化，R2中心端的電壓也會發生變化。這樣就把電流的變化轉化為電壓的變化，方便進行取樣。R3、R7組成分壓電路，R7上端的電壓經R11送到比較器U2-3腳。R2中心端電壓通過R4送到比較器U2-2腳。U2-3腳處的電壓是固定的。當電路電流增大時，R1端壓降增大，K1-11腳處的電壓降低，進而導致R2中心端電壓和U2-2腳電壓降低。電流增大到一定程度時，會導致U2-2腳電壓低于U2-3腳電壓，U2-1腳輸出高電位+24 V。這時，Q1、D4導通，K1線圈得電，K1動作，K1-13，11腳斷開，切斷了U1的電源供給，同時U1輸出電壓為0，停止向外供電。在K1-13，11斷開后，U2-2腳電壓通過R2拉到0.低于U2-3腳電壓，U2-1腳保持輸出高電位+24 V，使得Q1、D4保持導通，繼電器K1線圈保持得電。當K1動作時，K1-4，8腳接通。因為K1-4接地，K2-1腳接-24 V，這樣，D6導通，繼電器K2線圈得電動作，U2-4，6腳斷開，切斷-24V電壓到U3的通路，U3輸入電壓為0，所以輸出電壓為0，不能向外部提供-15 V電壓，停止供電。

電流過流值的設置，調節電位器R2可以設置+15 V電源的過流保護電流值，調節電位器R13可以設置-15 V電源的過流保護電流值。

在電源正常工作時，LED1為紅色發光二極管，發光時，指示+15 V電源工作正常。LED2為綠色發光二極管，發光時，指示-15 V電源工作正常。當出現過流或者短路時，電路進行保護，此時，繼電器K1、K2同時動作，K1-9，11閉合，點亮黃色發光二極管LED3，指示電路過流。在過流短路切斷保護時，因停止+15 V和-15 V供電，LED1、LED2滅。

-15 V電源的工作原理同過流切斷保護和+15 V電源部分工作原理相同。

3 改造后的效果

改進后的馬達電源板實現了過流保護切斷功能，當+15 V或-15 V有任一部分過流或短路時，+15 V和-15 V兩路同時切斷，并增加過流短路切斷指示；電流過流值根據發射機具體播出情況可以調節設置；最為突出的特點是過流保護響應快，為毫秒級。

改進后的馬達電源板投入運行已兩年有余，運行穩定，發射機很少再出現馬達驅動電源等引發的停劣播事故，保證了馬達電源板、馬達驅動板和電容電感等器件的安全，為安全傳輸發射工作提供了強有力的保障。

〔編輯：王霞〕

Abstract： DF100A type 100 kW shortwave transmitters in the automation of the complete transmitter， uses a motor power board provides ± 15 V power supply for the transmitter control system tuning， but the motor power supply board often fails in safe broadcasting. For failure to conduct a thorough analysis and proposes concrete measures for improvement.

Key words： Motor Power board； power； design principles； drive plate