3DX发射机电缆连锁故障的分析与处理

曾广平（广东省广播电视技术中心522台，广东 广州 510800）

3DX发射机电缆连锁故障的分析与处理

曾广平
（广东省广播电视技术中心522台，广东 广州 510800）

摘要：本文根据3DX发射机仅待机时才出现电缆连锁故障的现象，对3DX发射机低压控制电源以及电缆连锁链路进行分析，排除了故障，并对发射机进行改造，经实践取得良好效果。

关键词：3DX；电缆连锁；低压电源

1　背景

我台已使用10年的3DX-50全固态中波发射机（以下简称3DX发射机）出现过一个奇怪的故障：待机状态下，发射机反复地检测到位于功放柜上方的几块功放模块发生连锁故障，而播音状态下，发射机从未出现过此现象，转到待机状态则故障重现。对这个现象进行分析研究，我发现3DX50发射机的低压控制电源存在设计与选材不当的情况。

2　3DX发射机的改进

3DX发射机作为哈里斯公司的最新产品，与以前的PSM中波发射机、DX全固态中波发射机有三处明显的区别。一是消灭了射频层层放大的环节，改为在功放模块中直接将TTL电平的音频信号和载波信号合成为高电平调幅波；二是改变了以往只有指示灯的人机交互方式，采用字符显示屏将故障和参数用文字显示出来，历次故障位置和详情、详细参数设置也可以文字方式读出，在各个电路板还设置了计算机接口，使用户可以通过计算机对发射机进行监控和参数微调；三是提高对电源波动、驻波保护等检测的敏感性，增加了保证设备链路完整性、可靠性的连锁检测电路。这些改进，简化了发射机结构，提高了发射机效率；增加了操作和维护的直观性、友善性；强化了设备安全和人员安全。为了完成这样的改进，3DX发射机大量采用CPLD、FPGA芯片来处理高速转换和传输的数据，大幅度提高了发射机元器件的集成度，也大大提高了发射机对低压电源的稳定性和安全性要求。

3　3DX发射机的低压控制电源

3DX发射机除了冷却风机采用交流电源，其他所有电路都采用直流电源，直流供电情况如图1所示，分为高压调制电源（300VDC和210VDC）与低压控制电源（+32VDC和±12VDC）。低压控制电源的工作流程如下：从发射机主变压器T1三相输出（相间250VAC）中取出两相，经过低压变压器T2降压为24VAC，送入低压整流滤波板整流为+32VDC，+32VDC一方面送到电源分配板；另一方面送到功放电源变成±12VDC。其中，+12VDC低压控制电源（以下简称+12VDC电源）在电源分配板中分成两路，一路经保险丝F1由针形插座J1送到各控制电路板，另一路经保险丝F2由针形插座J2送到最下方的母板J4接口。

图1　供电简图

4　3DX发射机的电缆连锁电路

3DX发射机的连锁电路，分别有电缆连锁、合成环连锁、内部电缆连锁、门连锁以及安全连锁五种。其中电缆连锁和合成环连锁保证了3DX发射机完成调制任务的各个电路之间可靠连接；内部电缆连锁保证了3DX发射机完成控制命令传输的各个电路板之间的可靠连接；门连锁和安全连锁电路保证了工作人员不发生意外触电事故。本文开篇所述的故障就是3DX发射机的电缆连锁出问题。

50kW的3DX发射机完成调制任务的共有4块顶母板、4块顶滤波板、4块底母板、4块底滤波板以及64个功放模块，这些板块以母板为中介连接在一起，并且均分成两列分布。3DX发射机的电缆连锁电路也分成两路各自检测自己一侧所有的滤波板、母板以及功放模块的连接情况。

电缆连锁的连接方式如图2所示，电缆连锁线路经由母板，贯穿了对应滤波板电缆连锁的导线以及跳线，回到母板后串接了所有的功放模块的电缆连锁检测脚，然后连接到下一个母板。电缆连锁链路一端通过最上方母板的J3-1脚送到功放控制分配板中进行检测，另一端则在最下方的母板内通过跳线JP19接地。若其中某一环节出现问题，就会使得整条链路断开，功放控制分配板立刻镇噪发射机。

电缆连锁链路在滤波板内部、母板内部以及各电路板之间都是通过导线直接连接，而在功放模块，是通过一个型号为IRLML2803的场效应管来进行连接。如图3所示，发射机待机时，在+12VDC电源的驱动下，在场效应管Q13的GS间产生约3VDC的电压，导通Q13的DS端，并接通功放模块上两个电缆连锁引脚39、41。（Q13的导通电压为1V）；发射机播音时，+210VDC电源输入到功放模块，经过逆变、降压、整流滤波后输出约+13VDC，正向通过稳压二极管CR32连接到+12VDC电源的输入脚上，在功放模块内部取代了+12VDC，Q13仍然处于导通状态。

5　3DX发射机产生电缆连锁故障的原因

通过上面对发射机低压控制电源以及电缆连锁电路的分析，可以判断发射机仅在待机时发生电缆连锁故障，播音时正常的情况是发射机低压控制电源有异常所致。

3DX发射机在加上电源之后，低压电源立刻工作，+32VDC和±12VDC电源为各电路板供电，各电路板上的芯片按照烧录的程序开机自检，并检查发射机的各种人机保护，这个过程需要等待十来秒，一切正常才允许用户开机播音。

图2　电缆连锁及+12VDC电源连线简图

经实际测量，在发射机加电的头2秒，电源分配板上+12VDC电源的J2输出端电流高达15A，之后缓慢降到3A，而发射机播音状态下，仅为0.5A。这是由于3DX发射机中以+12V电源供电的电路板使用了大量电容进行稳压滤波，加电瞬间需要对电容进行充电，电流非常大；充电完成后，+12VDC电源的输出电流仍有3A；在发射机播音的情况下，64块功放模块不再使用+12VDC电源，使其输出电流下降到0.5A。这样的供电情况，对保险丝和接插件的额定电流都有比较高的要求。但是电源分配板上J2采用的是额定电流只有5A的插针式接插件，J2对应的保险丝F2虽然额定电流30A，但其尺寸是Φ6*32mm，散热效果不佳。这样的设计和选材只适合于发射机长时间不关机的情况；否则待机时，冷却风机没有启动，J2和F2都没有得到有效冷却。在我台，每天都会对发射机进行开、关机，长期发热导致J2和F2已经出现氧化发黑的现象。

图3　功放模块连锁简图

另外，我测量到位于最下方的功放模块+12VDC电源输入电压为11.4VDC，位于最上方的功放模块输入电压为10.5VDC，这是导致电缆连锁故障发生的直接原因。+12VDC电源电压不足，一方面是因为J2的长期发热氧化导致接触电阻增大，另一方面是+12VDC电源通过多个母板接力的方式送到各个母板（如图2所示），这些接插件经过长时间使用后氧化，接触电阻也为之增大，进一步降低了电压，导致了故障的发生。

6 故障处理和发射机的改造

针对故障发生的原因，我台对3DX发射机进行了改进，第一是将原+12V电源保险丝和保险丝座用Φ10*38mm，30A的产品予以更换，这样避免了待机时保险丝散热不良的情况；第二是将原+12V电源采用多个接插件接力供电的方式，改为废弃J2，并用导线直接为各个母板供电，这样既避免了待机时J2发热，又避免了某些母板+12V电源电压不足的情况。改进后发射机运行情况良好，检查各个元器件的散热情况以及各个母板的电压情况，均表现良好，有效地降低了故障风险，而且这个方法容易实现，可供使用3DX系列发射机的同行参考。

参考文献

[1]3DX-50 TECHNICAL MANUAL （3DX-50中波发射机技术手册）[Z]．

中图分类号：TN83

文献标识码：A