DAM 50 kW 中波发射机电缆联锁探讨

2022-09-23梁志明

电声技术 2022年7期

梁志明

（广东省广播电视技术中心，广东广州 510800）

0 引言

DAM 50 kW 是哈尔滨广播器材厂（以下简称哈广）生产的一款中波发射机。电缆联锁保护是哈广DAM 50 kW 中波发射机故障保护电路中的一种，其反映了发射机各功放模块与母板插槽接触是否良好，是模块与插槽物理连接情况的表现。当一个放大模块截止时，就没有电流流过功率合成变压器的初级，模块不提供任何功率给功率合成器，然而电流仍然流过功率合成器的次级（另外的放大模块工作），这个功率合成器电流将在环形变压器初级绕组感应出射频电压。功放模块的全桥结构和MOSFET 的双向二极管为感应电压提供了一个射频电流通路。若功放模块未到位，初级线圈在无负载的情况下，高射频电压能产生电弧而损坏磁环［1］。如果功放模块与插槽接触不良，将会导致触点电阻大大增加，模块工作时输出的数百伏电压在接触点上产生的热量增大，严重时可导致模块和插槽烧毁。因此，电缆联锁是保证发射机能安全工作的重要保护措施。

1 联锁电路原理

哈广DAM 50 kW 中波发射机共使用139 块射频放大器模块。其中1 块用于前置放大器，14块用于射频推动级，均安装在推动合成母板中，由驱动编码板上的检测电路进行联锁保护。剩余的124 块射频（RF）功率放大器插在8 块功率合成母板中，由两块调制编码器上的检测电路进行联锁保护［2］。

1.1 驱动编码板电缆联锁

驱动编码板的电缆联锁电路如图1 所示。

图1 驱动编码板联锁电路

推动放大模块上的35/36，37/38 金手指为短接线，当推动模块全部插入推动合成母板后，电缆联锁线才能构成回路。驱动编码板上+22 V 经R54，XP1-9 和推动合成母板上推动放大模块联锁链路回送至XP1-19，经分压电阻加至比较器N9：D-7 上。当联锁链路正常时，V23 阴极与R54 低电位端的电压值相等，根据电阻分压关系可知N9：D-7 电压高于6 脚电压，1 脚输出高电平，N1：C-3为低电平。反之，如果联锁链路中断，由于V23 上的压降，N9：D-7 电压低于6 脚电压，1 脚输出低电平，N1：C-3 为高电平，指示灯H4 红灯亮，三极管V24 导通，XP3-12 输出的电缆联锁故障-L信号将控制板上N25D-11 脚高电平拉低，控制板将产生一个关机指令，通过去除功放电源交流接触器的驱动而切断+230 V 直流，并在LED 屏上显示电缆联锁故障。剩余7 块推动放大级与前置放大器组成的联锁链路和检测电路与上述一致，不再赘述。

1.2 调制编码器电缆联锁

发射机上有两块调制编码器，共有16 束电缆连接至8 块功率合成母板上，每束电缆都有两条独立的联锁链路，每条链路对应3 块或4 块功放模块。调制编码器的联锁电路简图如图2 所示。

图2 调制编码器联锁电路

当所有功放模块良好地插入插槽中时，调制编码器上的光电耦合器内发光二极管负极通过联锁线接地，其正极通过上拉电阻接+5 V 电源，此时光电耦合器将输出低电平至FPGA（N42）上的83～92 及95～100 端口［3］。反之，如果联锁链路断开，N42 将接收到高电平，在N42 内部将产生三路输出，一路使指示灯V68（红灯）亮，显示联锁已打开；一路送到“关功放”电路；另外一路输出位于N42-28 脚上。联锁正常时，转接板上+5 V 经电阻R14，R15（10K 电阻）接至XS4-8 脚或XS5-8 脚，经调制编码板XS13-10 后在N42 内部接地。若联锁故障，N42-18 内接地中断，转接板上+5 V 将通过V2，V3 输出电缆联锁故障-H 信号至控制板XS8-7 上，控制板将执行电缆联锁故障程序，从而关闭发射机。

每块调制编码器上装有4 片光电耦合器芯片（型号为ISQ74）。每个芯片含有4 个光耦单元，共监测16 路联锁链路，芯片结构如图3 所示。

图3 ISQ74 光电耦合器芯片结构

在调制编码器上，光电耦合器芯片的1，4，5，8 脚经上拉电阻接至+5 V 上，若联锁正常，2，3，6，7 脚将接地，则10，11，14，15 脚被拉至低电平。当发射机发生电缆联锁故障且调制编码器上V68亮红灯时，可测量每块芯片的2，3，6，7 脚接地是否正常，若对地电阻偏大，应检查对应链路上的模块是否插牢，排线与插座是否接触良好；若各芯片2，3，6，7 脚接地正常，可能是光电耦合器故障。此时可测量10，11，14，15 脚的电压，若有管脚为高电平，将该光耦芯片更换。

2 电缆联锁故障处理实例

2.1 故障实例1——发射机无法开机

一部哈广DAM 50 kW 中波发射机在某次早班试机时，LED 屏上显示“电缆联锁故障”，无法开机。开柜门检查发现，驱动编码板上H4 红灯亮。按压所有推动模块，确认均已到位后，故障依旧。用万用表测量推动合成母板XS21～XS24 上9，10 脚间电阻，测得XS22 上9，10 脚间电阻为“∞”，其他插座上9，10 脚间电阻仅为2.3 Ω 左右，说明推动级D5～D8 联锁链路开路。拔出模块检查，发现D5 插槽内弹簧片已严重变色。将母板拆下后更换插座，检查母板完好，上机试验，故障消除。

发射机现已普遍采用风冷方式降温，大流量的空气流过发射机内部时，灰尘很容易附着在模块及插槽上，造成接触电阻变大，不规范地拔插模块或者频繁拔插模块，容易导致插槽内弹簧片变形，以致接触不良。因此，规范地做好模块及母板的日常维护工作，非常有必要［4］。

2.2 故障实例2——发射机无法上高压

一部哈广DAM 50 kW 中波发射机在某次播音过程中突然出现“电缆联锁故障”，发射机无法上高压。开柜门检查调制编码器及驱动编码板，发现联锁指示灯均正常，怀疑控制板上的比较电路存在故障。其电路如图4 所示。

图4 控制板比较电路

发射机正常工作时，控制板上XS8-6 收到驱动编码器来的高电平信号，XS8-7 收到经转接板来的低电平信号，并在N25 上与+2 V 基准电压进行比较。正常时，N25-13 为高电平，N25-14 为低电平［5］。用万用表测得控制板上XS8-6 电压为4.99 V，XS8-7 电压为0.02 V，均正常。说明调制编码器及驱动编码板并未产生联锁故障信号至控制板上，故障应为控制板上元器件故障引起。测得比较器N25 上11 脚电压为4.98 V，10 脚电压为2.0 V，而13 脚电压仅为0.034 V（正常应为+5 V 左右），导致控制板上N2-15 脚接收到低电平从而执行了电缆联锁故障程序。用集成块专用工具将比较器N25 取下，检查插座未见异常，将比较器N25 更换后试机正常。

另外，联锁信号传输电缆插接不良，也是比较容易出现的故障原因。若调制编码器及驱动编码板上的联锁指示灯正常而控制板上XS8-6 或XS8-7 电压异常，需检查联锁信号所经电缆连接是否可靠。