DAM10KW 發射機+5V后備電源故障分析與處理

甘肅省廣播電視局白銀廣播轉播臺 趙淑蘭

本文介紹了DAM 10kW數字調幅發射機+5V后備電源的工作原理、作用、相關電路及改進后的優點，并對+5VB電路故障處理過程及故障原因進行了分析，能夠使大家對+5VB電路有更深入的了解。

1 故障現象

DAM 10kW數字調幅發射機在自動正常關機后，沒有進行任何的檢修與其它操作，在發射機指標測試時，首先用遙控方式開機無法正常開機，然后在機器面板直接手動開機，前提條件發射機前面板指示燈均顯示正常，按高壓開機鍵（低、中、高功率等級按鈕）開機，聽不到機器工作的任何聲音，發射機不能正常啟動。

2 故障處理過程

發射機開機程序：當高、中或低功率等級開機按鈕按下時，按鈕組件內的指示燈亮，并且交流接觸器K1得電吸合，約1.1s延時，交流接觸器K2得電吸合，在有備用電源的情況下，預置的功率等級數據將被保存，此時發射機功率輸出到預置的等級上，大約0.5s后，交流接觸器K1釋電斷開，開機過程結束。

由于發射機前面板指示燈顯示均正常，按下高、中或低功率等級開機按鈕，功放電源的交流接觸器K1、K2不吸合，我們根據以前檢修經驗，發射機斷開自動化系統，合發射機低壓開關，將控制板上晶體管V5的集電極7腳人為對地短路，開關管V5導通，光電耦合器N2（MOC3020）導通，這時K1（高壓一檔交流接觸器）吸合，接著K2（高壓二擋交流接觸器）也吸合，發射機正常工作。以此判斷V5之后的電路是正常的。

我們用倒推法繼續進行檢查，當給緩沖器N43的2腳、5腳、9腳分別用模擬萬用表感應一電壓時，也就是送高、中、低功率等級開機指令到顯示驅動電路，K1、K2吸合，發射機也能正常工作。而N43的2腳、5腳、9腳的輸入信號來自功率等級指令鎖存器N42的輸出15腳、7腳、10腳（D觸發器的Q端）應為高電平，實測為低電平，這說明功率指令鎖存器N42或N42前面的電路有問題，更換新的N42試機，故障依然存在。用萬用表測N42-1腳電壓為1.8V，低于正常值。

下面介紹一下功率等級指令鎖存器N42的工作原理：N42是74HC175四D觸發器，N42-1端CLR為數據清零端，CLK端為時鐘端，Dn為輸入控制端，Qn為輸出端。當CLR端為“低電平”時，無論D端輸入什么信號，Q端始終輸出“低電平”，也就是處在禁止狀態，符合前面的測量結果。當CLR端為高電平，CLK上升沿觸發，Qn輸出端鎖存輸出此刻相對應輸入的Dn開、關機高電平。也就是當N42的Dn端輸入高電平時，在CLK時鐘端上升沿觸發下，輸出端Qn鎖存輸出高電平，輸入端Dn輸入低電平時，在時鐘端上升沿的觸發下，輸出端鎖存輸出低電平。當時鐘端輸入的上升沿過后時鐘端為高電平、低電平或下降沿時，N42輸出保持原來上升沿觸發輸出的狀態。即只要指令鎖存器N42的數據清零端為高電平，在時鐘端上升沿的觸發下，哪個D輸入端輸入高電平，對應的Q輸出端鎖存輸出相對應的高電平進行開關機控制，哪個D輸入端輸入低電平，對應的Q輸出端鎖存輸出相應的低電平。時鐘端上升沿過后N42的輸出端保持在鎖存輸出狀態，直到下一個上升沿觸發時輸出狀態才會改變，鎖存器鎖存輸出對應的輸入電平。當N42的CLR數據清零端為低電平時，無論輸入端輸入高電平還是低電平，時鐘端輸入上升沿觸發，還是高電平、低電平或下降沿輸入，指令鎖存器N42均被復位，清除N42中鎖存的數據，輸出低電平。

由于發射機發生故障之前是自動正常關機，沒有進行任何維修，N42的CLR數據清零端接+5V備份電源，推斷故障與+5V備份電源有關。在我們查找故障的過程中，去掉+5VB的UPS供電電源，試開機，發射機能正常開機工作。之后又將+5VB不間斷供電電源接好開機，發射機工作正常，重復多次試機，一切正常，故障排除。

3 故障原因分析

3.1 +5V備用電源電路工作原理及作用

+5V備用電源電路由VD5、R83、C94、R84、VD3及三節5號電池組成。C94是一個1F的低耐壓儲能電容，關機狀態時由三節5號電池通過二極管VD3及限流電阻R84給C94充電產生+5B電源，在發射機所有電源中斷的狀態下，C94給發射機所有顯示鎖存器、操作指令鎖存器、高、中、低功率計數器等有關信息記憶部件提供+5V的供電電壓，以保存機器關機前的狀態數據；機器在工作狀態時VD5和R83也給C94充電，容量1F的電解電容C94的儲存與使用因機而不同，一般只靠C94的儲能，信息保存時間很短，有些發射機來不及重開機信息就已經丟失，所以為了保證信息不丟失，設備恢復快，降低停播率，又從經濟實惠、安全的角度考慮，電池盒改用獨立+5V供電或采用自動化UPS供電。

在2016年自動化系統升級改造時，我臺技術人員對+5VB電源電路進行了改進，將三節5號電池用不間斷電源供電的+5V直流穩壓電源代替，改進之后的電路始終有+5VB獨立電源供電，發射機停機較長時間，重新開機時功率控制邏輯電路能將發射機恢復到停機前的功率等級狀態。

3.2 +5V備用電源的檢測電路

該電路有N66A、N66c兩個模擬集成電路組成低電源電壓比較器。所有的供電為+5V后備電源，N66A是正反饋滯回比較器，復位保護時允許+5VB電壓低一點，恢復工作時需要+5VB電壓高一點。它的反相輸入端和普通比較器N66C的同相輸入端接基準電壓，由R50和穩壓二極管VD12提供，其穩壓值為1.235V，N66A同相輸入端取樣電壓由+5VB經R48和R49分壓供給，分壓系數為R49/R48+R49=0.317，反饋電阻R47引起一些滯后。

發射機正常工作時，N66A同相輸入端的+5VB取樣電壓大于反相輸入端的基準電壓，N66A輸出一個高電平，N66C輸出一個低電平。當+5VB降到3.1V以下時，分壓使得同相輸入端的電壓小于反相輸入端的基準電壓時，比較器輸出低電平，這個低電平送到開關指令鎖存器N42的數據清零端，清除開機（高、中、低功率等級）高電平信號。

法拉電容又稱“超級電容器”、“黃金電容”、“雙電層電容器”，它是一種介于電池和普通電容之間的新型無源儲能元件，既有電容的大電流快速充放電特性，又有電池的儲能特性，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保等特點。法拉電容在其額定電壓范圍內根據需求被充電至任意電位，并可以完全釋放。

對上述故障發生原因的分析：

功率等級指令鎖存器N42由+5V備份電源供電，當“CLR”端始終為“低電平”禁止了“開機”信號對D觸發器的作用，D觸發器Q端不能輸出“高電平”開機信號，因為N42內部的四個D觸發器全部被“CLR”端“低電平”禁止，所以開機低、中、高級別都無法正常啟動。分析引起+5備份電源產生低電壓的原因：由于C94（1F）是一個大容量級別的儲能電容，根據上面介紹其特性它的電位可以充到任意值，當然是在允許的額定電壓范圍內，在正常情況下C94通過VD5、R83和VD3、R84都給電容充電，但是在關機的瞬間VD3、R84仍處在正常的充電狀態，而VD5、R83由于關機斷電處于對C94產生瞬間放電中，由于二極管VD5的反向電阻值很大，一般情況下不會產生負作用，現在初步判斷為在關機的瞬間產生由于充放電使電容電壓降低并且不能自動回復的軟故障，通過徹底斷電才能恢復初始狀態。

4 經驗總結

作為一線值班員、檢修維護設備的技術人員，首先要掌握DAM數字調幅發射機的工作原理，熟悉各元器件在電路中的作用，如大量用于控制板、顯示板的CMOS器件，只有了解它的各管腳功能、輸入輸出邏輯關系，等故障發生了才能科學分析故障發生的原因，高效率排除故障。

在日常的例行檢修中，定期清除發射機浮塵，以防止因浮塵導致的短路故障的發生。

技術人員在平時的值班、檢修維護中要掌握發射機正常運行時的工作狀態、設備參數，在故障發生時仔細觀察處于故障時發射機面板顯示狀態、聞設備有無異味、聽設備有無異常聲音，檢查元器件有無發熱，和發射機正常工作狀態進行對比，為故障排除提供基礎材料。

不斷完善資料。從發射機調試到正常使用，日常故障處理過程及對部分電路的改進過程的技術參數，要有專人進行全面、系統的記錄整理，歸檔留存，特別詳細記錄改進電路的電路圖，工作原理，所用各元器件的型號、參數，在原電路圖中標出，為以后的檢修維護提供參考數據。

季節溫度變換導致天線地阻發生變化，進而造成天調網絡失諧，產生駐波，當天線零位、濾波零位過限，發射機自動降功率造成劣播，因此在季節交替時，要適時用矢量分析儀對天饋線調配網絡、發射機輸出網絡進行調整，即反復調整發射機輸出端阻抗、T型網絡50Ω點阻抗，使天線駐波比、網絡駐波比降到最低。發射機才能穩定運行。我臺用不同顏色的記號筆在匹配網絡線圈上分別標出了夏季、秋季發射機工作在最佳狀態時電感線圈滑動觸頭與短路接點的位置，作為季節變化時，及時對天饋網絡進行調試的參考。