均流技术在广播电视发射机的应用

易 智 沈龙辉

（作者单位：岳阳电视转播台）

随着广播电视发射机技术的不断发展，全固态、数字化、模块化已是必然趋势。广播电视发射设备中采用什么样的电源方式十分重要，直接关系到广播电视播出设备的可靠性和稳定性，对广播电视播出工作强调零秒停播的态势下，电源供给平均无故障工作时间是考核播出设备性能的关键指标。广电发射设备播出功率大，电力需求大，电力供给电源已经从串联型稳压电源逐步过渡至开关电源。不管是激励器、中间功放、控制处理器和显示器等独立单元，到大功率功放部分已经全部采用开关电源进行电力供给。开关电源的设计功率一般情况下，不可能太大，一个开关电源是无法满足整台发射机功放工作的。对大功率的全固态发射机而言，要么采用一对一的电源供给方式（即一个开关电源对应一个功放插件），要么采用均流技术形成一个超大电源对发射机进行整体供给。要形成超大电源，就需对开关电源进行组合来满足实际需要，均流技术就很好地解决了这一问题。

1 均流技术概述

在实际应用中，往往由于一台直流稳压电源的输出参数（电压、电流、功率）不能满足要求，故采用同系列规格的模块化电源按串联或并联方式，达到扩展输出电压、电流和功率的目的。当需要增大电流负荷时，就要用并联扩流的方式，大功率开关电源并联均流方式越来越流行，“均压”“均流”是首要解决的问题。

第一，均流就是各开关电源在并联工作时，各组电源的负荷相同，即电流相等。

第二，均流时应具备以下功能：（1）当负载变化时，每组电源的输出电压变化相同；（2）具有良好的负载瞬态响应特性；（3）每组电源的输出电流按功率平均分摊。

第三，开关电源通过采用并联方式来实现均流，具有以下特点。（1）体积小，功耗小，效率高。由于其工作在高频开关状态，效率可达80%- 90%，有利于提高整机效率。（2）稳压范围宽。当外电变化较大时，可以通过占空比的调节使输出电压始终为稳定值。（3）输出电压的纹波小，滤波效果好。（4）保护功能完备。开关电源具有过压保护、过流保护、温度保护和防浪涌（防雷击）保护等。（5）控制功能完善。如电压、电流的采样，故障检测和显示，并具有远程控制(测量)接口电路等。

2 均流的实现

第一，要想顺利地实现均流，必须满足下列条件：（1）所有电源模块单元采用公共总线；（2）整个系统应有良好的均流瞬态响应特性；（3）整个均流系统应有一个完整的控制电路，如电压、电流的采样，均流自动调节控制。

第二，均流实现的方法有很多，广播电视发射设备的均流主要采用的是最大电流法。

最大电流法也叫民主均流法或自动主/从均流法。其是由并联系统的闭环调节和均流误差信号处理两部分组成。在与均流母线相连的电源模块中，电流最大的是主模块，其余是从模块。根据比较各自电流反馈与均流母线之间电压的差异，通过误差放大器输出补偿基淮电压达到均流，如图1所示。

图1 最大电流均流法原理图

图1中，二极管的正端a接A2的正向端，负端b接A2的反向端。由于单向导电性，只有当N个单元中输出电流最大的模块才能使二极管导通，从而影响均流母线的电压，进而达到该单元均流调节作用。即输出达到均流时，电流放大器输出电流I1为零，这时I01处于均流工作状态。反之，在二极管上产生一个压降Uab，经A2去控制A1，再由A1控制该单元功率级输出电流，最终达到均流。

在这种均流方式下，参与调节的单元由N个单元中的最大输出电流单元决定，一次只有这个最大输出电流单元工作。这个最大电流模块是随机的，即主、从模块的角色不断交换，这种方法均流效果较好，易于实现准确均流。由于二极管存在正向压降，因此主模块均流总稍有误差，而从模块的均流效果总是最好的。相对于其它几种均流方法而言，均流精度较好，稳定性也较好，因而被广泛应用。

3 均流的实际应用

目前，广播电视发射设备已广泛采用了开关电源，故均流技术得到了广泛应用，均流时常采用最大电流法，如图2所示。及相关数据的显示。

图2 开关电源采用均流连线示意图

目前常用的开关电源有2500W/48V、3500W/48V、5500W/48V等不同功率等级。根据发射设备的输出功率大小来决定使用开关电源的规格和数量,如图3所示。各功率等级的发射机常用开关电源的规格和数量如下:

3kW发射功率等级：2500W/48V开关电源3个或3500W/48V开关电源2个；

5kW发射功率等级：2500W/48V开关电源4个或3500W/48V开关电源3个或5500W/48V开关电源2个；

10kW发射功率等级：2500W/48V开关电源8个或3500W/48V开关电源6个或5500W/48V开关电源4个。

各组开关电源采用并联均流的方式为广播电视设备提供48 V直流电源，而控制命令受控于发射机的控制系统。开关电源的控制电路位于电源内部，采集电源的电压、电流、故障报警、封锁等数据，单片机处理后通过RS485接口与主控板传输数据，当均流自动调节控制电路或电流采样电路发出故障信号时，由发射机的控制系统通过各控制接口来完成开关电源的输出、调整或是关断电源。图中各组开关电源输入电压大都为380VAC，直流输出端正极都接在汇流铜排1，直流输出端负极有的接在机器的外壳“地”，或是也接在汇流铜排2。控制接口负责将数据信息通过RS485在开关电源与微机控制器来回传送，微机控制器根据采样信息进行相关命令的执行以

4 均流常见故障

4.1 不均流产生的原因

发射机在运行过程中，有时会产生不均流现象，其表现为：开关电源的电流大小突然发生变化，其电流差值远超过设备的规定值，导致机器因某路过流而保护。

不均流产生的原因较多，主要有开关电源“接地”不良或几个电源“地”不在“同一点”，开关电源的输出端与汇流排接触不良，均流采样信号受到高频干扰，发射设备阻抗匹配不理想或天线反射较大等。

4.2 不均流的解决

针对不均流现象，一要经常检查大功率发射设备射频连接的阻抗是否匹配，阻抗发生变化，匹配产生偏差，会导致前级放大器产生反射振荡而引起不均流。二要经常检查开关电源输出端的连接线是否松动，导致“不均流”现象发生。

5 均流技术对安全播出的重要作用

广播电视发射设备由于功率较大，不同生产厂家采用的供电方式不尽相同。“一对一” 供电方式比较简单，但一旦某个开关电源出现故障，对应的功放将无法工作，这时会对发射机的功率合成造成较为严重的影响，导致发射系统发生其他故障。

均流供电方式相对比较复杂，采用均流技术使多组开关电源并联使用，但当某个开关电源损坏后，发射机的功率合成不受影响，发射设备仍能正常工作，只是功率有所降低，避免了造成广播电视停播现象的发生，大大提高了发射系统的安全可靠性能。