淺析全固態PDM-1kW發射機電源與繼電器控制板的控制與保護邏輯

包志斌

內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心通遼廣播發射中心臺扎魯特751臺 內蒙古 扎魯特旗 029100

全固態PDM-1kW中波廣播發射機的保護與控制功能是在充分考慮發射機的“全固態”特點后采取的一些有特點的保護和控制方式。其中，電源的繼電器控制和繼電器控制板是兩個主要的電路單元。繼電器控制就是當被保護對象出現不能被容許的工作狀況時，通過繼電器的通、斷來控制異態的進行，從而達到保護發射機安全的目的。按照設計要求，該電路單元主要完成：PA盒-72V供電的緩慢建立控制、-72V過流保護控制、駐波比過高保護控制三種控制功能。本文結合一個常用機型，對其電源與繼電器控制板的控制及其保護功能做簡要分析。

1 PA盒-72V供電的緩慢建立控制

在具體分析繼電器控制板如何對PA單元緩慢建立-72V之前，我們參照廠家提供的電源控制和繼電器控制原理圖可知，發射機的整機電源供電控制至PA盒-72V的緩慢建立可稱為在繼電器連鎖控制下“三步走”的邏輯過程。第一步是發射機微機監控系統的電源建立，當空氣開關QF合上后，發射機微機電源的直流電源±12V、+5V的和18V、8V交流電源將先于其它電源建立，發射機的一些預設狀態和未運行狀態可以在發射機開機前，預先在界面上顯示出來，我們就可以對發射機開機前的狀態有個預判。一般在QF合上后，先不要急于啟動發射機的開機按鈕，應當仔細觀察發射機監控系統界面顯示的工作狀態，當確認無誤后再執行下一步的開機操作。第二步是基于交流接觸器KF閉合的開機操作，如圖1所示：在-72V緩慢建立前，發射機-72V的建立也有一個相應的繼電器連鎖控制過程。當空氣開關QF合上后，按下開機按鈕AN1后，電源控制板上的繼電器KA得電動作，KA動作的結果：一個是使交流接觸器KF動作，接通三相交流電源到主整變壓器和整流、濾波電路并輸出-72V到繼電器控制板的-72V緩慢建立電路，并接通去繼電器控制板+24V電源（事實上此時功率控制、調制器板、激勵前級的±15V、+5V、-18V等單元電路供電電源也已建立）。另一個則是接通去繼電器控制板+24V電源。第三步是基于PA盒-72V電源緩慢建立的控制過程。如圖2所示：由于KA動作，一路去繼電器控制板的+24V使設在該板的一個繼電器J1動作的1—3接通，此時經整流輸出的-72V便通過一個68Ω的電阻向設在PA盒的三只2200μF的電解電容充電，當經過6秒左右，電容兩端電壓充至-60V時，由R12、R13及W3構成的分壓取樣電路產生一個-3.6V多一點的取樣電壓，該取樣電壓經LF353放大后，送入一個由LM339構成電壓比較器的反相輸入端且與其正相輸入端為3.3V的基準電壓進行電壓比較，而后比較器輸出一個低電平，該低電平加至RS觸發器后如圖3所示，觸發器輸出高電平并使V1導通，V1導通后J2動作，J2動作后將-72V加至PA盒，發射機開始工作。實際上PA盒采用分段加壓是有其實際考慮的，因為IRF140功放管在VGS=0的測試條件下，其漏源間的擊穿電壓僅為100V。

圖1 全固態PDM-1KW中波發射機電源控制系統電路工作原理示意圖

圖2 繼電器控制板-72緩慢建立原理示意圖

2 發射機的過流保護與駐波比過高保護控制

對于中波廣播發射機而言，發射機功放器件在過流和反射電壓過大狀態下運行，其后果會非常嚴重，輕則損壞功放原件，重則引起火災。因此，對發射機的過流和駐波比過大的保護控制始終是發射機保護電路的設計重點。本文所述發射機在對過流和駐波比過大保護控制電路的設計上采用了較為直接且比較有效的保護與控制方式，即在發射機功放電路出現過流時直接斷掉功放-72V電源和通過封鎖調制信號來保護發射機的功放電路。其過流保護信號采樣信號取自圖2所示分流器IAH，其原理是：當電流流過分流器時，會在分流器兩端產生一個隨電流變化的電壓降，本文所述發射機的過流保護電流設為27A，即當被保護電路電流超過27A時，分流器的一端將產生一個+15V左右的電壓降，作為取樣信號，該信號經LF353放大、調整后與正相輸入端基準電壓為4.3V的比較器LM339進行比較，當比較器反相輸入端輸入電壓大于基準電壓時，比較器輸出低電平，該低電平將RS觸發器輸出低電平，V1截止，J2動作斷開去PA盒的-72V電源，同時該低電平讓U4B輸出高電平使V2導通，將調制信號接地，完成對去PA盒調制信號的封鎖。至于高駐波比保護，如圖3所示，由槽路箱定向耦合器取樣，用于高駐波保護控制的取樣電壓，經一個LF353放大。同樣，該反射電壓經一個LF353放大后輸入一個由LM339構成的電壓比較器反向輸入端與其正相輸入端為3.9V的基準電壓進行比較，當駐波比大于1.5時，U4B輸出一個高電平將V2導通將調制信號接地，切斷去PA盒的調制信號，實現對調制信號的封鎖。

圖3 繼電器控制板-72V緩建、過流、反射控制電路示意圖

在實際工作中，我們經常遇到所謂發射機“掉高壓”或“調制告警”的情況，那么僅就本文所述發射機的繼電器控制板的保護與控制而言，不外乎發射機功放盒過流或反射過大而引起的發射機自保。因此，進一步加強對此類發射機的保護與控制對提高現場的應急判斷與故障處置有一定現實意義。