HARRIS Z10调频发射机的电源原理和故障分析

广东省九0三电视调频台 卢剑锋

中山广播电视台 李伟进

1.引言

广东省九0三电视调频台现有7台HARRIS调频发射机，其中1部PT10，6部Z10，7部调频发射机都采用3相4线制（342-432VAC）供电方式。PT10的主功放电源是可控硅调压，通过调整导通角来调整输出电压，从而改变输出功率；Z10的主功放电源是固定电压输出（48V，50V，52V，54V其中一种）。本文对Z10发射机的电源进行分析，从而更好了解该调频发射机的电源。

2.供电方框图介绍

发射机中有两个不同的供电系统，一个是功放模块供电系统，一个是低压供电系统。

3.低压供电系统（见图1）

低压供电系统是一块PC板，安装在发射机的后面，靠近主电流接触器，标为A19。但无论三相还是单相，低压供电电路板都是一样的。只有接到该板上的交流接线（AC）不同。从而提供了本机所有电路需要的直流电压。包括有：+20VDC -20VDC +10VDC

这些电压先送入整流板处理后再送入主控制器电路板，该板上有三个继电器：A19K1，A19K2及A19K3。开机时，LIFE SUPPORT板通过W22的J2—1（低电平启动）使A19K1接通（零线）主电流接触器（简称为K1），将三相电源送入PA供电系统，与此同时，A19K2吸合通过交流电（火线），使双激励器正常工作。A19K3启动风速选择继电器K2，对风速进行选择（开机时高速，运行正常后低速）。K2装在主AC电流接触器附近。

图1

4.PA功放模块供电系统

本机有四个主供电变压器,为PS1,PS2,PS3及PS4，分为二组进行工作。图4-1上标明了此四个供电变压器的位置及来电接口，图4-1是其中一个电源的位置图和供安装和拆卸的连接图。图4-2是供功放用的其中一个三相电源变压器的简化图（如果是三相四线制，则初级绕组应接成WYE形）。两个次级绕组的输出经由扼流圈合成，再经一个120000uF的电容进行滤波。主绕组及两个次级绕组（相角不同）的组合产生了一个600/720Hz的纹波输出信号（对输入为50/60Hz而言）。每个次级绕组都有四个可供选择的电压抽头。每个抽头经过SCR（晶闸管）接至地，SCR在这里用作一个抽头开关，将输出适当直流电压的抽头接通，等效一个半波整流器。每个次级绕组有12个SCR（每组绕线有4个），但绕组中在同一时刻只有三个SCR导通，通过改变变压器的线圈匝数比，可以控制输出的直流电压。通过改变初次级绕组的匝数比，次级绕组的四个抽头分别可输出直流48V，50V，52V及54V。抽头开关由供电控制器板控制。有4个独立的供电模块，为PS1，PS2，PS3及PS4。每个模块为PA中32个放大器中的8个供电。PS1，PS2为Z-Plane A和B及IPA-AB供电，PS3，PS4为Z-Plane C和D及IPA-CD供电。

注意：

每个供电模块都有与它相对应的功放模块。例如：PS1电源给受PA控制器1控制的功放供电。

4.1 3相PA供电

发射机的3相AC输入直接接到主AC接触器K1上。接触器的变压器一端并行连接到位于发射机的底部T1、T2、T3、T4变压器的初级。变压器的初级根据AC输入的方式依据输入电压连接档位和使用3或4线连接。在整体系统方框图可找到档位表。

每个变压器有2个WYE 次级，用中心接线整流输出52VDC（标称）。注意，无论AC输入电压和设置如何，次级是一样的。两个次级的输出经过大扼流圈L1-L8汇合。C1、C2、C5和C6（120，000uf）滤波电容，提供最后的滤波。

每个变压器的次级档位连接到整流器板。次级用唯一的档位开关设计，提供粗略的稳压小阶梯，从48V—52VDC（每档改变约为2VDC），以补偿3相AC的变化。

4.2 整流器板

整流器板有SCR（可控硅），用于档位切换、3相AC的整流和供电的开关。每个次级绕组有四档，参考图4-3。每个档位有一个SCR接地。电源控制器可以在每个绕组和确定的时间打开四个SCR中的任何一个。在DC的输出不够高时，PS控制器通过打开不同的SCR改变变压器的变比，使用另外的次级档位。最靠近中间的档提供最少的次级圈数，因而提供最低的电压。这也意味着，因为次级有用的圈数更多，离中间最远的档提供最高的DC输出。

在每个变压器的顶端安装了2个整流器。有A面和B面，两者都显示在同一电路图上。图的左边是A，右边是B（除了图3只有B面）。两个板也只有一个部件编号。整流器板A用于变压器次级A，而整流器板B用于变压器次级B。整流器板工作在并行状态并由一橡胶电缆J3连接，在图的中间连接A和B 面。

以下的讨论要参考整流器电路图和图4-3。整流器板执行以下3个主要功能：

（1）利用SCR动态切换次级档位，以维持相对稳定的供电电压，这样不管3相AC电压的波动也维持发射机恒定的功率输出。也允许控制器通过在约6V的范围内选择最好的电源电压来优化发射机效率。注意，在正常的运行状态，最优的发射机最可能是运行在48V档，标示为TAP1。

（2）PA（功放）电源软启动。（3）PA（功放）电源放电

表1 哈里斯调频发射机故障列表归纳分析

4.3 档位切换电路操作

SCR的控制信号高电平有效，直接从PS控制器板来。在以下位置进入各电源的B整流器板：

● J4-1——DRIVER1=TAP1（有效时为48V档）

● J4-3——DRIVER2=TAP2（有效时为50V档）

● J4-5——DRIVER3=TAP3（有效时为52V档）

● J4-7——DRIVER4=TAP4（有效时为54V档）

注意：

48V档位的电路在此解释，另3个是同样的，但附在不同变压器的次级绕组档上。

DRIVER1 信号用来启用48VDC的次级档。该档在诊断显示上设定为TAP 1。当有效时（高），导致U2-17的输出变低。这样打开Q28，Q28使用10VB-SS，此时称为DRIVER-1，到达R12，R12在48V部分的B面。连接电缆J3连接同一信号到在48V整流器部分A面的R25上。

10VB-SS（SS=软启动）只有在J4-6上的DISCHARGE信号有效时才存在。10VB-SS偏置在B面的二极管CR4、CR8和CR12和A面的CR13、CR17和CR21。这样打开相应的SCR，B面的Q4、Q8和Q12，A面的Q13、Q17和Q21。每个SCR正极接地，阴极通过30A的保险丝到A面的L5、M5和N5，B面的L4、M4和N4。（这些连接可参考整体系统方框图）。注意，在2变压器次级，无论A、B面的SCR都选相同的档位（最低电压）

4.4 软启动

在启动发射机的同时，激活了一套第五组的SCR，如图4-4所示。这些SCR连接到变压器次级绕组的低压输出抽头“B”（所谓低压抽头，即在次级绕组上的线圈匝数几乎为0）。这些软启动SCR通过一个浪涌电流吸收电阻接至地，而不象其它SCR那样直接接地。使用软启动技术抑制了开机供电霎间产生的浪涌电流。软启动提供了三秒的开机保护时间，三秒过后，吸收电阻被导通的SCR旁路，这些SCR一端接至低压输出抽头部分，一端接至地，使机器的供电处于额定状态下。如果电压不够高，供电控制器将会激活下一个高电压输出抽头，直至输出直流电压为+52V，或变压器已切换到输出电压为最大值的抽头止。

3功放的52V直流供电部分也采用软开关电阻进行放电。放电电路在整流板上，当发射机关闭时放电电路开始作用，断切SCR并保护电源，避免放电时再次误导通发射机。

当发射机关闭时，PA放电电路利用R48释放电荷。DISCHARGE信号低有效，来自PS控制器板。变低后，引起U2-14输出变高。完成以下2件事：

a.首先，保持CR31的偏压，它允许栅极Q33通过R54拉高，关闭Q33。去掉启动变压器档位的10VB-SS。防止PA电源（以及软启动）因DISCHARGE信号有效而启动。

b.其次，Q37的基极拉高，将其关闭。R62拉低Q29、Q31的栅极，使之打开。Q29、Q31连接R48到52VDC的开关，电源被放电。

4.6 电压取样

用301K欧姆（R6，R4，R19，R24，R33，R38）的电阻从48V档取样2个AC电压。一个来自A次级在J4-14，一个来自B次级在J4-13。取样是频率为360Hz抖动的DC，相当于DC电源输出的平均大小。送到PS控制器，并根据脉冲的平均大小（DC）控制档位开关。信号也用60Hz的带通滤波检测SCR保险丝熔断和120Hz的检测AC输入缺相。

判断是否档故障（熔断保险丝），参考诊断显示。例如，要检查电源1（PS1）上档位的状态，按[STATUS，D，A，A，D]。图4-5显示在屏幕上。

4.7 IPA（中间功率放大器） 供电电压

Z10中，每个IPA由2个电压供电。IPA-AB来自PS1和PS2而IPA-CD来自PS3和PS4。IPA供电线在送往IPA前，在整流器板上二极管并合起来。这意味着，失去一个电源不会失去一个IPA，使发射机继续播出。

5.如表1是我台多年来出现的故障现象及处理的情况表

以上是我们在实际维护哈里斯发射机电源系统中碰到的一些常见的故障及基本分析，希望本文能对有相关发射机的台站在今后的维护检修工作有所帮助。

[1]廖建华,刘刚,叶伟明,廖德杰等.调频发射机运行维护手册.

[2]HARRIS PLATINUM Z10.整机技术手册.

[3]赵伟.全固态调频立体声广播发射机操作、维护与测试[M].中国广播电视出版社.

[4]广东省九0三电视调频台.设备常见故障处理方法.