DF100A發(fā)射機(jī)功率模塊控制的改進(jìn)

云曉春

摘 要：播音中DF100A發(fā)射機(jī)遇外電閃落后，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)制器單元多塊功率模塊關(guān)斷造成的發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)不符合安全播出要求的現(xiàn)象。本文介紹了這一故障產(chǎn)生的現(xiàn)象，以及其給安全播出帶來的危害，并從功率模塊開關(guān)IGBT的控制做了分析，針對此故障進(jìn)行了功率模塊控制板的改進(jìn)，闡述了結(jié)構(gòu)和原理，以及實(shí)際使用情況。

關(guān)鍵詞：外電閃落；功率模塊；功率模塊控制板；改造

中圖分類號：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0034-02

1 故障現(xiàn)象

DF100A短波發(fā)射機(jī)在播音中遇到外電閃落后，經(jīng)常會出現(xiàn)調(diào)制器單元多個(gè)功率模塊被關(guān)斷的情況，發(fā)射機(jī)不能正常工作，落高壓后重新加，仍有幾個(gè)功率模塊被停用。此時(shí)從發(fā)射機(jī)的表值可看到屏壓升高，屏流也升高，而簾柵流降低，工作狀態(tài)大大改變，發(fā)射機(jī)運(yùn)行既不穩(wěn)定也達(dá)不到“三滿”播出的要求。此時(shí)，必須對發(fā)射機(jī)狀態(tài)進(jìn)行人工調(diào)整，但調(diào)整后也不會達(dá)到額定的功率輸出。

2 現(xiàn)象成因分析

功率模塊的狀態(tài)由發(fā)射機(jī)調(diào)制器控制器單元（9單元）控制，所以，分析此故障現(xiàn)象需從9單元入手。控制功率模塊開合的信號為9單元開關(guān)狀態(tài)板（9A8、9A9）上的狀態(tài)總線（48路合成）提供的約10V的基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓從開關(guān)狀態(tài)板經(jīng)由音頻通路板（9A4）加至A/D轉(zhuǎn)換器（9A6）的48個(gè)分壓電阻上。當(dāng)狀態(tài)總線上的48各分路電壓變化時(shí)，這個(gè)基準(zhǔn)電壓也隨著變化，最終使得調(diào)制器的總輸出電壓具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，末級電子管屏壓保持在正常工作范圍內(nèi)。

當(dāng)有n個(gè)功率模塊停用時(shí)，依基準(zhǔn)電壓構(gòu)成公式推導(dǎo)：

基準(zhǔn)電壓降為

被調(diào)級直流屏壓Eat則按降低的相反比值升高為：

為變化后的屏壓。

屏壓額定值為Eat=14000V，設(shè)n=1，則變化后的屏壓為：

=48/（48-1）×14000V=14300V

即自動(dòng)調(diào)壓過頭，約超過額定值300V。同理，當(dāng)n=3時(shí)，則屏壓=14930V，就是說原來直流屏壓為14KV，由于3個(gè)模塊停用，現(xiàn)在直流屏壓已將近15KV，超過額定值約930V。由上面的分析可知，停用的功率模塊越多，直流屏壓升高的越多，造成前述現(xiàn)象。這樣就導(dǎo)致高末電子管工作狀態(tài)的改變和調(diào)制器的超負(fù)荷運(yùn)行。事實(shí)上這些停用的功率模塊并沒有損壞，只是模塊開關(guān)IGBT（絕緣門雙極晶體管）停止工作而已，因?yàn)橹匦录痈邏耗K就又被調(diào)制器控制器啟用（模塊關(guān)斷的分析略去）。

實(shí)際中遇到此故障都在播音中，手動(dòng)調(diào)整，不能達(dá)到最佳工作狀態(tài)，如果反復(fù)落高壓重加，即使模塊全部打開也會造成停播，影響安全播出任務(wù)。

3 問題的分析、解決思路

當(dāng)模塊因外電閃落而關(guān)斷時(shí)，如果不用落高壓而重新將其開啟，這樣就會解決上述問題。9單元對功率模塊的控制通過功率模塊控制板實(shí)現(xiàn)，其控制流程簡述如圖1。

加高壓后，當(dāng)模塊控制板的電壓檢測電路（U2/LM393）檢測到供電電壓正常，則U4輸出端Q點(diǎn)被拴鎖在低電平0上，后經(jīng)反相器U5反相為高電平1，即把一個(gè)12V電壓送至模塊IGBT中AC管（保護(hù)管）的柵極，AC管導(dǎo)通。AC管導(dǎo)通后使得（過程略）U3（AD654JN）組成的壓控振蕩器單元產(chǎn)生約37MHz的方波信號，經(jīng)DS1轉(zhuǎn)換成光信號通過光纜送到9單元，表示該功率模塊AC管正常工作。此信號經(jīng)一系列變換后（過程略）送到循環(huán)調(diào)制器（9A7），循環(huán)調(diào)制器收到相應(yīng)信號后發(fā)出閉合該模塊DC管（開關(guān)管）的指令，模塊控制板接收到閉合DC管指令后，DC管將導(dǎo)通，輸出700V的脈沖電壓。同步檢測保護(hù)電路的作用是，當(dāng)檢測到功率模塊或光纜故障時(shí)，輸出一個(gè)低電平（正常時(shí)為高電平）加至C點(diǎn)，使Q點(diǎn)輸出高點(diǎn)平1，從而關(guān)斷AC管，停用該級IGBT開關(guān)，模塊停止工作直到下次重新加高壓才重新啟動(dòng)。

從以上分析看出功率模塊沒有損壞而被關(guān)斷的主要原因在于AC管被打開，且U4的拴鎖作用使得AC管一旦被打開就無法再自動(dòng)閉合。如果要使AC管在前述現(xiàn)象中恢復(fù)閉合狀態(tài)，只能在U4之后采取措施，使反相器之前的電平改變?yōu)榈碗娖?，AC管恢復(fù)閉合。

4 改進(jìn)后的模塊控制原理

經(jīng)過研究設(shè)計(jì)，對現(xiàn)有功率模塊控制板進(jìn)行了如下改造，以實(shí)現(xiàn)上述目的。圖2中虛線框內(nèi)為模塊控制部分新增加的器件，其中復(fù)位控制板安裝在9單元，其他是在現(xiàn)有模塊控制板上做的改動(dòng)。

復(fù)位控制板（如圖3所示）是由插在母版上的系統(tǒng)板和在系統(tǒng)版面板上的鍵盤顯示板組成。兩者通過排線聯(lián)接，鍵盤板上兩位LED數(shù)碼管用于顯示復(fù)位模塊號碼，3×4鍵盤由0-9個(gè)數(shù)字按鍵和兩個(gè)功能按鍵組成，0-9數(shù)字按鍵用于輸入模塊編號，功能鍵C用于清除錯(cuò)誤編號，E鍵是確認(rèn)復(fù)位鍵。系統(tǒng)板由五部分組成：

（1）單片機(jī)系統(tǒng)：由單片機(jī)（宏晶STC12C5202AD， 12MHz晶振）以及復(fù)位電路組成。把從鍵盤輸入的指令，顯示在數(shù)碼管上，并以串行的方式送到輸出接口電路。

（2）接口電路：使用的是6片串轉(zhuǎn)并集成電路74HC595，把單片機(jī)串行輸出的模塊復(fù)位信號，輸出到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路端口。

（3）光纖模塊驅(qū)動(dòng)電路：使用的是6片型號為UKN2008的大電流達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)集成電路，每片由8個(gè)達(dá)林頓管組成。

（4）模塊執(zhí)行電路：由48個(gè)T1521光纖模塊組成，用光纖和功率模塊連接。

（5）電源：由DC2405 DC/DC模塊，以及濾波電容組成，向系統(tǒng)板提供5V直流工作電源。

當(dāng)功率模塊因外電閃落出現(xiàn)上述現(xiàn)象后，通過復(fù)位控制板小鍵盤輸入故障模塊的編號，驅(qū)動(dòng)光發(fā)射器產(chǎn)生光信號，這個(gè)光信號送到改造后的功率模塊控制板增加的光接收器，產(chǎn)生一個(gè)電信號，送到在功率模塊AC管控制電路部分增加的邏輯門，通過新增的邏輯門來改變功率模塊AC管控制電路邏輯關(guān)系（使用兩個(gè)非門并聯(lián)是為保證對AC管柵極有足夠的推動(dòng)力），實(shí)現(xiàn)不用落高壓即可使得因外電閃落而關(guān)斷的模塊重新工作，且不影響功率模塊控制板原有任何功能。

改造后圖2的邏輯關(guān)系為：

①外電閃落后未重新加高壓且復(fù)位控制板沒產(chǎn)生光信號，因RS觸發(fā)器栓鎖，Q=1、B=1、C=1，推導(dǎo)F=0，AC管打開。

②外電閃落后未重新加高壓且復(fù)位控制板產(chǎn)生光信號，因RS觸發(fā)器栓鎖，Q=1、B=0、C=1，推導(dǎo)F=1，既通過復(fù)位控制板小鍵盤輸入故障模塊的編號，驅(qū)動(dòng)光發(fā)射器產(chǎn)生光信號后可使AC管閉合，本級模塊投入使用。

③外電閃落后未重新加高壓且復(fù)位控制板產(chǎn)生光信號，如DC管或光纜有故障時(shí)，因RS觸發(fā)器栓鎖，Q=1、B=0、C=0，推導(dǎo)F=0，既AC管打開，本級模塊停用，保證整個(gè)調(diào)制器正常工作（不影響原有保護(hù)功能）。

④重新加高壓時(shí)，因復(fù)位控制板產(chǎn)沒生光信號，Q=0、B=1、C=1，推導(dǎo)F=1，既AC管閉合，本級模塊正常投入使用。

5 結(jié)語

本方案在不改變現(xiàn)有功率模塊控制板功能的前提下，對功率模塊控制板的AC管控制部分的電路進(jìn)行了改進(jìn)，改變了原來的AC管控制信號的邏輯關(guān)系，并新增加了一塊復(fù)位控制板板，用來產(chǎn)生外加信號。復(fù)位控制板插在9單元空余的地方，且不與原有其他電路板產(chǎn)生物理連接。

改進(jìn)后的電路在播音中多次遇到因外電閃落功率模塊停用的故障，此時(shí)，不再需播音中落高壓，只要將關(guān)斷模塊所對應(yīng)的編號輸入，就可使該模塊重新工作，處理起來安全、便捷。而且當(dāng)該模塊產(chǎn)生故障后仍可被停用，確保了調(diào)制器的正常運(yùn)行，保障了安全播出和設(shè)備安全。

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