基于控制监测器的全固态PDM发射机故障分析与维护

文丨林 铮

随着半导体器件的发展，大功率场效应管的出现，射频功率合成技术的成熟和保护电路的不断完善，全固态PDM发射机应运而生。TS-03C全固态PDM中波广播发射机主要由高频部分、低频部分、电源部分、控制监测器四部分构成。

控制监测器作为发射机的核心部分，它的基本任务是控制发射机正常运行，确保设备安全和人身安全。

1 控制监测系统工作流程

TS-03C中波发射机的开机步骤为：合低压电源开关；合主电源开关；合播出开关。

1.1 合低压电源开关

外电正常送入后控制监测器首先进行功放、机柜门、天线（或假负载）连接监测。当功放联锁门（开关1）未合时，则-140V高压开不上，同时，封锁发射机输出，且面板上“门开关1”亮红灯LED指示；当机柜门（开关2）未合，面板“开关2”指示灯亮红色，但-140V高压仍能开上；当天线和假负载都未接上时，则面板上“外部联锁”亮红灯指示；发射机均不能正常工作。只有当“开关门1”、“开关门2”、“外部联锁”指示灯均为绿色时，发射机才能正常工作。

合“低压电源”开关若低压整流模块工作正常控制面板上的+24V、+18V、+12V、-18V指示灯为绿色。当+24V、+18V、+12V、-18V某一绝对值低于门限值，则表示低压异常，对应的红色灯亮。如果低压不正常，则发射机开不出。

1.2 合主电源开关

由相邻两相（380V）线电压采样，用以检测交流电源（AC）是否在380（1±15%）V之内，在此之内，控制面板上绿灯亮（表示正常），若检测时发现超过380（1±15%）V，则交流报警，“交流380V”电压指示灯为红色（面板上报警，同时向机房报警）且只有当交流电源回落到380（1±15%）V之内，检测确定后，才算交流电源正常（指示灯转绿灯）。

在没有外电越限、低压越限且功放及主机门联锁正常的情况下，主整电源控制禁止门打开，启动两个交流接触器（K1、K2），主整电源分两步接通。第一步：闭合K1提供信号给风扇电源，启动风扇。第二步：闭合K2产生两个低电平信号（一个低电平送到控制监测器A19、B15端：由A19解除主电源报警禁止同时打开主机故障禁止门，由B15解除高频推动检测禁止同时启动了禁止调制推动器主备交换电路。另一个低电平送到两个中间放大器小盒，用于解除激励封锁。）若两个低电平信号中任意一个为高电平则对应的禁止调制推动器、禁止中放小盒电路启动。

主整电源接通后，主电源监测电路开始工作，主电源-140VDC正常，控制面板上的“主电源”指示灯为绿色，监测电路输出高电平（H）；同时中间放大器开始工作（中放电源-132VDC由主电源提供），若中放正常，则中放使能信号为高电平。在这两个都是高电平（缺一不可）后，点亮面板上的“准备”绿灯。

1.3 合播出开关

合“播出”开关，监控电路就会提供一个“调制推动控制”高电平信号，到调制推动控制电路，解除对调制推动器主、备两小盒的禁止，此时，两个调制推动小盒均有检测小号到推动器的主、备交换控制电路，若两小盒都正常，则主、备交换控制继电器的主用继电器接通，若主用小盒不正常，则备用继电器接通，输出的调宽脉冲送到4个调制/功放小盒，控制面板上的“准备”灯熄灭，点亮“播出”绿灯。

当主、备调制推动器都故障时，“调制推动使能”信号为低电平；正向输出功率不正常（正常全功率3KW，低功率1.5KW）即全功率低于1KW，低功率低于0.5KW时“正向功率正常”信号也为低电平。只要两者任意一个为低电平使故障封锁电路均输出“主机故障”封锁信号，封锁主机输出，“播出”绿指示灯闪烁，提示此时已发生了主机故障封锁。

2 基于控制监测器的故障分析实例

2.1 故障现象

开主电源，发射机不上电。控制监测器面板上主电源灯不亮，380V交流电源指示灯为红色，同时封锁主电源控制电路。

2.2 应急处理

甩开控制监测器模块后开主电源，发射机正常工作。

2.3 故障查找与分析

根据故障现象及应急处理的结果可以大致判断故障可能出在控制监测器模块中的主电源控制电路或三相交流采样电路中。

经分析交流配电模块中的TXB1-1端用于控制开主电源并与控制监测器模块的A27端（主电源启动控制）相连，在正常工作情况下A27端口应为低电平→U108（U108是由1412构成的反相器）的12、13脚也应低电平，则它的输入4、5脚就要为高电平→U 120B（ U 120B是由4073构成的三3输入的与门电路）的6脚输出应为高电平，则它的三个输入端3、4、5脚都应为高电平→U120C（U 120C与U120B共同集成在4073上）的10脚输出为高电平，则它的三个输入端11，12、13脚的输入也应为高电平→U120C的11脚外接两路信号：一路连到U111的3脚输出给交流指示电路，与该故障无关；另一路连接到U116A（4081，四2输入与门电路）的3脚也为高电平，则对应的1、2脚输入都应为高电平→三相交流电源控制电路。如图1所示。

图1

三相交流电源控制电路是由三相交流电 源采样电路和监测电路构成。如图2所示。

图2

U116A的1、2脚分别接到U101A的2脚和U101C的14脚。U101A和U101C共同集成在低功耗电压比较强LM339上与其外围电路共同构成了反馈通路具有方向性的迟滞电压比较器。其中U101A 用于上限监测，同相端(5脚）参考电压设为6.9V；U101C用于下限监测，反相端（8脚）参考电压设为5.1V。

（注：理论上U101A 的2脚为15V，4脚为6V，5脚为6.9V。U101AC的8脚为5.1V，9脚为5V，14脚为15V。）

交流380电压经三相电源采样电路后输出9V的直流电压，供给A22、A23、A24经隔离二极管D101、D102、D103供给LM339电压比较器（即U101A的4脚和U101C的8脚）。如图3所示。

2.4 故障维修

实际检测A27端电压为15V（高电平，工作不正常）。

U108的9脚的供电电压+24V（正常），4脚、5脚为0V（低电平），12和13脚为15V（高电平）。由此判断U108芯片正常，故障应出在给其提供输入信号的4脚和5脚上。

U108的4脚和5脚与U120B的6脚相连实际检测U120B的3、4脚为15V（高电平），5脚为0V（低电平）。可以判断U120B正常，是U120B的5脚输入信号出故障。

U120B的5脚与U120C的10脚相连。实际检测的U120C的10脚输出为0V（低电平），11脚输入为0V（低电平），12、13脚的输入均为15V（高电平）。据此判断U120C正常，故障应出在U120C的11脚输入信号上。

U120C的11脚的连接到U116A。实际测得U116A的3脚输出为0V（低电平），1脚的输入为15V（高电平），2脚的输入为0V（低电平），据此判断U116A正常。故障出在U116A的1、2脚的输入信号上。

U116A的1、2脚与三相交流电源采样及监测电路相连。实际测得U101A的2脚为15V，4脚为0V，5脚为15V。U101AC的8脚为5.3V，9脚为0V，14脚为0V。与上述理论值相比可推测故障可能在LM339。

故障处理：首先拔除LM339开主电源试机，播出正常。怀疑LM339故障，更换LM339后开主电源试机，仍出现原故障现象，说明LM339正常。将整个控制监测器模块移到正常的发射机上试机，播出正常。

再测得A22、A23、A24端均为0V，说明故障是出在给控制监测器模块的A22、A23、A24端提供9V直流电压的三相交流采样电路上。

故障处理：由于交流采样电路三相输入端ab、bc、ca并联。首先将输入的三相各断开一脚，测得T1、T3变压器（ab、ca端）380v供电正常，T2（bc端）输入为0v，说明T2初级开路。更换变压器T2及其对应的保险丝后试机，发射机正常工作，故障成功排除。

3 小 结

图3

在值机或维护过程中若发现发射机故障报警，应首先观察控制检测器的故障现象进而判断故障发生的大体模块，然后就故障进行详细的分析找出确切的

故障位置加以排除。从而确保发射机优质安全播出。

[1] 张丕灶.全固态PDM中波发射系统原理与维护[M].北京：中国广播电视出版社，1999.145-146.

[2] 张丕灶.全固态脉宽调制中波发射机[M].厦门大学出版社，2005.88-90.

[3] 上海明珠广播电视科技有限公司.TS-03C 3kW全固态PDM中波发射机技术说明书[M]，2003.18-24，附录：电原理图SBL5.908.000DL.

[4] 郭先斌.TS-03C 控制鉴测器的逻辑控制及其故障的应急处理[J].东南传播，2008（10)：161-163.