PDM 10 kW中波發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖原理及其故障處理

摘要：全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展是對(duì)原有中波發(fā)射行業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)變革。它具有效率高、安全穩(wěn)定、維修便捷等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)為了保障維修人員的人身安全，設(shè)置了多項(xiàng)聯(lián)鎖，包括外部聯(lián)鎖、門聯(lián)鎖和電纜聯(lián)鎖。文章主要介紹了中波發(fā)射機(jī)聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)原則、外部聯(lián)鎖工作原理及其故障處理方法，幫助工程人員直接、快速、準(zhǔn)確地處理相關(guān)問題，降低了人工和時(shí)間成本，提高了發(fā)射機(jī)播出的穩(wěn)定性和高效性。

關(guān)鍵詞：外部聯(lián)鎖；繼電器；檢測(cè)取樣電路；故障處理

中圖分類號(hào)：TN838

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和通信行業(yè)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品正在悄無聲息地改變著人們的工作和生活。中波發(fā)射機(jī)技術(shù)的迭代速度也逐漸加快。20世紀(jì)80年代以來，盛行的電子管發(fā)射機(jī)已陸續(xù)更新為如今的全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)。PDM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)主要由4大件組成，包括電源系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。筆者以廣東省廣播電視技術(shù)中心揭陽中波轉(zhuǎn)播臺(tái)（以下簡稱“本臺(tái)”）采用的哈廣PDM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)為例，簡述了發(fā)射機(jī)的外部聯(lián)鎖工作原理及其注意事項(xiàng)，并且有針對(duì)性地對(duì)典型故障案例進(jìn)行分析研究，提供一系列故障排除步驟，深度剖析問題，形成解決方案，保障發(fā)射機(jī)安全播出。

1 中波發(fā)射機(jī)聯(lián)鎖的組成

中波發(fā)射機(jī)的聯(lián)鎖問題主要可以總結(jié)為3種故障，主要分為電纜聯(lián)鎖故障、門聯(lián)鎖故障和外部聯(lián)鎖故障。

1.1 電纜聯(lián)鎖

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的電纜聯(lián)鎖主要組成部分有主功率合成板、推動(dòng)級(jí)功率合成板、控制板、調(diào)制編碼板。PDM 10 kW中波發(fā)射機(jī)總共有52塊功放模塊板。其中，有4塊推動(dòng)板，插在推動(dòng)級(jí)功率合成板之上；另外，還有48塊功放板，插在主功率合成板上。發(fā)射機(jī)上總共有13組電纜線，每組線分別控制4塊功放模塊。其中，1組線控制4塊推動(dòng)板，剩余12組線控制48塊功放板。

1.1.1 主功率合成板電纜聯(lián)鎖

功率合成器母板上有6塊小臺(tái)階功率放大器模塊和42塊大臺(tái)階功率放大器模塊與調(diào)制編碼板上的聯(lián)鎖檢測(cè)電路一起構(gòu)成回路。聯(lián)鎖檢測(cè)電路由上拉電阻和FPGA器件構(gòu)成^［1］，如圖1所示。

1.1.2 推動(dòng)級(jí)功率合成板電纜聯(lián)鎖

推動(dòng)級(jí)功率合成板由1組電纜控制線和檢測(cè)電路組成，如圖2所示。機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)電路中的比較器同向端電平為+16 V，而反向端輸出電平為+14 V。比較器輸出高電平，無故障報(bào)警，故障燈不亮。

1.2 門聯(lián)鎖

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的門聯(lián)鎖主要組成部分有電源機(jī)柜門聯(lián)鎖和網(wǎng)絡(luò)柜接地棒聯(lián)鎖。通過對(duì)電源機(jī)柜門以及接地棒觸點(diǎn)的開閉，從而實(shí)現(xiàn)門聯(lián)鎖的控制。

哈廣發(fā)射機(jī)門聯(lián)鎖電路如圖3所示。在正常工作狀態(tài)下，電源機(jī)柜門和網(wǎng)絡(luò)接地棒處于到位狀態(tài)。此時(shí)，位置開關(guān)為閉合。機(jī)柜門開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)柜開關(guān)的閉合使電源取樣板上的X4-5和X5-15接地，并由X5-15的低電平激勵(lì)控制板A38，使X7-15工作。反之，若門未關(guān)閉或者接地棒放置不到位，+30 V經(jīng)過R41/R44分壓后產(chǎn)生一個(gè)正的直流電壓送入控制板上的聯(lián)鎖狀態(tài)電路，發(fā)射機(jī)面板顯示器故障監(jiān)測(cè)界面“門狀態(tài)”顯示“故障”^［2］。

1.3 外部聯(lián)鎖

外部聯(lián)鎖故障屬于發(fā)射機(jī)的第1類故障。技術(shù)人員在故障處理過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，運(yùn)用相關(guān)工具和儀器進(jìn)行測(cè)試排查，從而快速有效地辨別聯(lián)鎖故障類型，并對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

外部聯(lián)鎖模塊在發(fā)射機(jī)機(jī)柜的側(cè)上方，該聯(lián)鎖是為了發(fā)射機(jī)安全播出和維修人員人身安全而專門設(shè)置的電氣聯(lián)鎖。發(fā)射機(jī)內(nèi)部的聯(lián)鎖板上有兩個(gè)接線口。技術(shù)人員把兩個(gè)端口對(duì)接上時(shí)，發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖沒有問題，顯示板上為綠燈。在故障處理中，需要用到外部聯(lián)鎖時(shí)，技術(shù)人員只需將相應(yīng)的兩個(gè)接線端接上外部的監(jiān)控器件即可。

2 PDM中波發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖電路的工作原理

哈廣中波發(fā)射機(jī)的外部聯(lián)鎖保護(hù)電路如圖4所示。當(dāng)中波發(fā)射機(jī)出現(xiàn)外部聯(lián)鎖故障時(shí)，發(fā)射機(jī)會(huì)產(chǎn)生一串指令代碼。該代碼會(huì)通過“開/關(guān)機(jī)控制邏輯電路”對(duì)發(fā)射機(jī)輸入強(qiáng)制執(zhí)行指令。發(fā)射機(jī)收到指令后，會(huì)在高壓位緊急制止發(fā)射機(jī)工作，在低電位時(shí)阻止發(fā)射機(jī)啟動(dòng)。這個(gè)過程會(huì)一直持續(xù)到發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常工作。當(dāng)故障排除，發(fā)射機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)正常后，外部聯(lián)鎖關(guān)停，發(fā)射機(jī)重新恢復(fù)開機(jī)，正常播出任務(wù)。

外部聯(lián)鎖保護(hù)電路主要構(gòu)成部分有集成電路FPGA模塊、功率合成器、繼電器控制板、開關(guān)電源和電源取樣板。

發(fā)射機(jī)大部分電路集成在FPGA中，正常運(yùn)行狀態(tài)下的開機(jī)程序?yàn)椋喊l(fā)射機(jī)接到一個(gè)開機(jī)信號(hào)后，F(xiàn)PGA向繼電器控制板和交流接觸器JK1、JK2驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送開機(jī)請(qǐng)求^［3］。當(dāng)JK1閉合時(shí)，因?yàn)殡娙莸膬?chǔ)能作用，380 V AC電源通過限流電阻給高壓器初級(jí)加壓，開始限流輸入，再通過1.2 s后，JK4閉合，電源通過JK4短接阻止限流電阻的輸出，380 V電源開始全功率輸出。經(jīng)過T2變壓為+24 V，交流觸發(fā)器JK1和JK2是通過+24 V電源驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電源由+30 V和+60 V電壓的次級(jí)中心值并經(jīng)過JK3和JK4的常開點(diǎn)接入。接觸器驅(qū)動(dòng)到導(dǎo)通后，會(huì)通過光電隔離器N5和N6，發(fā)送信號(hào)激勵(lì)V11和V12導(dǎo)通，從而使JK1和JK2通電。此時(shí)，JK1和JK2一端接入+30 V，另一端接入+24 V，使其產(chǎn)生交流電壓，驅(qū)動(dòng)JK1和JK2吸合，繼而通過熔斷器F6和繼電器K6與外部串聯(lián)。JK1和JK2主要負(fù)責(zé)門聯(lián)鎖的啟動(dòng)閉合，而JK3則更多地反映為外部聯(lián)鎖故障的有效保護(hù)。全程XS2-4和XS2-5的開合對(duì)應(yīng)JK3的開關(guān)。

3 發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖故障處理案例一

3.1 故障現(xiàn)象

在巡機(jī)過程中，本臺(tái)一部PDM 10 kW發(fā)射機(jī)突然異常報(bào)警，發(fā)射機(jī)落高壓，無功率輸出，隨即發(fā)射機(jī)顯示屏上彈出故障現(xiàn)象：外部聯(lián)鎖故障。緊急按下復(fù)位鍵，靜待20 s，觀察發(fā)射機(jī)故障依然存在。關(guān)機(jī)后重啟，未見變化。隨即倒換備機(jī)，保證節(jié)目正常播出，開始修機(jī)。

3.2 故障分析

從故障情況上看，該故障可能源于多方面的原因，諸如電源供電不足、元器件虛焊假焊、繼電器K3老化打火現(xiàn)象、繼電器受天氣影響造成吸合力不足以及熔斷器F6開路等。此類故障均為發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過程中呈現(xiàn)出來的軟故障，故技術(shù)人員在故障檢修中應(yīng)根據(jù)發(fā)射機(jī)原理圖對(duì)照實(shí)際情況，觀察元器件是否損壞、工作過程中是否異常、是否有出現(xiàn)異味、鏈路鏈接是否正常等，從而全面地分析外部聯(lián)鎖故障，針對(duì)性地檢修、處理。

3.3 故障處理

（1）在保障節(jié)目安全播出的情況下，試驗(yàn)一臺(tái)功能正常的發(fā)射機(jī)，同時(shí)將故障機(jī)（備機(jī)）接上假負(fù)載，以此來參考故障機(jī)存在的問題。

（2）打開發(fā)射機(jī)開關(guān)按鈕，此時(shí)聽到發(fā)射機(jī)內(nèi)部傳來“咚”一聲，隨后顯示屏仍然顯示“外部聯(lián)鎖故障”。在正常情況下，由于發(fā)射機(jī)啟動(dòng)過程中繼電器K3和K4吸合動(dòng)作，應(yīng)聽到“咚”“咚”兩聲，故初步判斷為繼電器損壞或接觸不良。

（3）關(guān)閉發(fā)射機(jī)開關(guān)按鈕，打開機(jī)柜門，聞到機(jī)箱內(nèi)有燒焦異味，同時(shí)觀察到繼電器K3-1處開路。將斷開處連接上，重新開機(jī)，此時(shí)故障情況仍然不變。繼續(xù)排查發(fā)現(xiàn)，繼電器K3下方接線角有黑塊，由此判斷K3是由于老化打火而燒壞，更換新的繼電器，依次焊上6個(gè)連接腳，檢查無誤，重新開機(jī)。故障現(xiàn)象仍然不變。

（4）關(guān)閉發(fā)射機(jī)，用萬用表電阻擋測(cè)量繼電器K3-1和直流穩(wěn)壓電源模塊X4-6、X4-7，測(cè)試為導(dǎo)通狀態(tài)，說明線路傳輸正常。打開發(fā)射機(jī)，測(cè)量開關(guān)電源供電電壓為36.2 V，數(shù)據(jù)正常；X4-6、X4-7電壓為35.8 V，也正常。此時(shí)，可以確定，發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖異常情況與直流穩(wěn)壓電源和繼電器無關(guān)。

（5）觀察電源取樣板，發(fā)現(xiàn)上邊的元器件和線路連接均良好。

（6）打開發(fā)射機(jī)柜后門，檢查發(fā)射機(jī)風(fēng)扇，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇狀態(tài)良好，撥動(dòng)風(fēng)扇葉片，能正常旋轉(zhuǎn)不卡頓。

（7）檢查熔斷器，撬開熔斷器上6個(gè)保險(xiǎn)絲，用萬用表電阻擋挨個(gè)測(cè)量，保險(xiǎn)絲均正常無斷開。

（8）繼續(xù)排查，發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)內(nèi)部F6/1A保險(xiǎn)絲燒斷，更換新的保險(xiǎn)絲。

（9）再次打開發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)“咚”“咚”兩聲后，開始啟動(dòng)。發(fā)射機(jī)上高壓，功率10 kW正常，電流50 A也正常?？刂婆_(tái)監(jiān)聽播出信號(hào)，效果良好。觀察發(fā)射機(jī)運(yùn)行0.5 h，各項(xiàng)參數(shù)均正常，故障排除處理完成。

4 發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖故障處理案例二

4.1 故障現(xiàn)象

在日常工作中，本臺(tái)一部1 017 kHz中波發(fā)射機(jī)出現(xiàn)異常報(bào)警，立即按下復(fù)位鍵，仍出現(xiàn)故障現(xiàn)象。重新開機(jī)，依然出現(xiàn)“外部聯(lián)鎖故障”。隨即倒換備機(jī)，保證節(jié)目正常播出的前提下，開始修機(jī)。

4.2 故障分析

出現(xiàn)外部聯(lián)鎖故障，一般要結(jié)合實(shí)際情況檢查，逐步排除。首先應(yīng)將電源取樣板上的X2-4與X2-5短接，若顯示正常，則故障出在天線切換器內(nèi)部電路或其連接線上。若還是顯示不正常，則繼續(xù)按以下步驟檢查^［4］。初步判定為外部聯(lián)鎖線路故障。結(jié)合檢修經(jīng)驗(yàn)，外部連鎖線路為：保險(xiǎn)絲F6/1A→繼電器K5→A24熔斷器（X4-1～X4-4）→繼電器K3。

4.3 故障處理

（1）用萬用表對(duì)整條線路進(jìn)行分段式檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外部聯(lián)鎖線路所涉及的元器件F6、K5、A24、K3均正常。

（2）檢查檢測(cè)取樣板，如果外部聯(lián)鎖檢測(cè)電路不能正常工作，芯片N1-80C196KC就會(huì)通過程序阻止發(fā)射機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)，如圖5所示。

（3）取樣檢測(cè)電路有兩路檢測(cè)信號(hào)，一路通過R11、R12和V4提供K3輔助控制，一路通過R13、R14提供門聯(lián)鎖檢測(cè)，而檢測(cè)取樣電路則由第一路構(gòu)成。在日常運(yùn)行中，V4的基極和集電極應(yīng)該均為高電平，此時(shí)N8-1也為高電平，N1-80C196KC發(fā)送啟動(dòng)命令。用萬用表測(cè)量控制器板三極管V4，b極為高電平，c極輸出為低電平。根據(jù)三極管工作原理，當(dāng)b

極為高電平時(shí)，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，c極輸出應(yīng)為高電平^［5］。當(dāng)c極為低電平時(shí)，N8-1也輸出低電平，N1-80C196KC就會(huì)通過程序阻止發(fā)射機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)。

（4）更換新的V4，檢查發(fā)射機(jī)元器件和線路連接無誤后，開啟發(fā)射機(jī)，顯示屏各項(xiàng)參數(shù)正常，升高壓，發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

本文通過講解發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖原理及其故障處理實(shí)例，深入探討了發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖的功能構(gòu)造和注意要點(diǎn)。發(fā)射機(jī)外部聯(lián)鎖是發(fā)射機(jī)4大聯(lián)鎖之一，其功能模塊雖簡單，但卻是發(fā)射機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)。該部件能夠有效地為檢修人員的安全提供保障，因此技術(shù)人員在開機(jī)過程中，要時(shí)刻留心發(fā)射機(jī)的微小異常，保證萬無一失。

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（編輯 王永超）

Principle of external interlocking of PDM 10 kW medium wave transmitter and its troubleshooting

Zheng Xixun

（Jieyang Medium Wave Rebroadcasting Station of Guangdong Province， Jieyang 522000， China）

Abstract： The innovation and development of all solid state MW transmitter is a technological change to the original MW transmitter industry. It has the characteristics of high efficiency， safety， stability and convenient maintenance. In the actual application process， in order to ensure the personal safety of maintenance personnel， all solid state MW transmitter has set up a number of interlocks， including external interlocking， door interlocking and cable interlocking. This paper mainly introduces the design principle of MW transmitter interlocking， the working principle of external interlocking and the troubleshooting method， which help engineers directly， quickly and accurately deal with relevant problems， reduce labor and time costs， and improve the stability and efficiency of transmitter broadcasting.

Key words： external interlock; relay; detection sampling circuit; fault handling