DAM50kW中波广播发射机联锁工作原理及故障分析

李 健

（作者单位：广东省粤东721转播台）

当前，DAM全固态数字调幅中波广播发射机具有音频性能优越、整机效率较高、运行平稳等优点，有利于广播电视发射台站的安全、高质量播出。

为了保障发射机安全运行，发射机保护控制系统设置了齐全的联锁保护电路。联锁电路能够保障主备发射机倒换及发射机器件模块的安全[1]。根据发射机的故障性质，联锁故障被划分为一类故障，该故障指令被送入“开/关机控制逻辑”电路。如果无法及时排除联锁故障，发射机将无法上高压或者立刻掉高压，直到发射机故障消除，并且手动复位后，才能重新上高压[2]。联锁保护电路一般包括门联锁、外部联锁、联锁串、电缆联锁。其中，门联锁、外部联锁、联锁串主要涉及电源取样板、控制板及其外接联锁设备，如图1所示。

图1 门联锁、外部联锁、联锁串逻辑框图

1 外部联锁

1.1 外部联锁保护工作原理

DAM50kW中波广播发射机设计有延时控制电路，避免控制系统在初始加电时，出现瞬间不稳定的状态，致使发射机误开机。在初始加电（低压）时，延时控制电路（见图2）通过外部联锁电路，切断交流接触器K1、K2电源控制回路；当初始状态完成后，再接通交流接触器K1、K2电源控制回路。

图2 外部联锁延时控制电路

外部联锁正常时（见图3），T2低压变压器的交流24 V输出一端直接引至继电器K3的线包，另一端经F6保险丝，送至电源取样板的X2-3接线口，通过延时控制电路的K1常开接点，经外部联锁后再由X2-6接线口至K3的线包。K3线包通电工作，使触点吸合，电源取样板的X4-4脚获得对地通路，同时X5-17脚送出低电平至控制板（见图4）。控制板的外部故障检测电路不输出外部故障低电平。外部连接部分的应急开关S，在正常情况下，应该接到“天线到位指示”的联锁一侧，以实现天线的同轴开关对主发射机、备用发射机之间互锁；在检修情况下，可以直通，跳过“天线到位指示”即主备机的互锁，以便将故障发射机连接至假负载进行检修维护。电源取样板NE555芯片（见图2）构成了外部连锁的延时控制电路，延时输出高电平，使V6三极管导通，继电器K1线包获得+5 V电压；K1工作，K1常开点4、8脚闭合（见图3），经外部联锁闭合线，从而使K3线包通电工作。

图3 外部联锁交流接触器K3控制电路

图4 门联锁、外部联锁、联锁串故障检测电路

1.2 外部联锁故障检修方法

1.2.1 故障位置

外部联锁属于一类故障，结合外部联锁工作原理，故障部位主要有：

（1）继电器K3故障。外部联锁正常状态下，继电器K3是一直保持在交流24 V电压下工作的，长期使用后的线包容易发热烧坏，或者继电器的触点打火氧化造成接触不良。

（2）三极管故障。控制板上的外部联锁故障检测电路是由三极管组成的高低电平判断电路，三极管的损坏也是常遇到的故障原因。

（3）相关电路故障。相关电路包括延时控制电路、外部连接部分电路。

1.2.2 检修方法

主要检修策略是查看继电器K3线包是否通电，触点是否吸合。

（1）如果继电器K3线包两侧通电，触点不吸合，应该主要检查继电器K3的线包、接点情况、触点吸合情况，必要时更换新的继电器K3。

（2）如果继电器K3线包通电，触点吸合，应该主要检查外部联锁故障检测电路三极管V33的基极、集电极，以及接点是否接触不良。

（3）如果继电器K3线包不通电，应该主要检查与联锁连接的相关电路。检查延时控制电路是否输出高电平，三极管V6的基极即R31对地应有0.8 V电压；三极管V6导通时，集电极对地应该0 V，k1常开点4脚和8脚的阻值应该为0，即接通；检查同轴开关的外部联锁是否正常时，先观察同轴开关状态是否在天线端。确定同轴开关在天线端，再通过应急开关直通电源取样板的X2-4脚和X2-5脚，故障仍存在时可以重点检查同轴开关的外部联锁的接点是否接触不良。

2 门联锁

2.1 门联锁保护工作原理

门联锁电路包括开关S1、S3、S4，电源取样板的限流电阻，以及控制板的门联锁故障检测电路。具体原理如图4、图5所示。门联锁开关S1、S3、S4安装在发射机3个功放箱后门。当门联锁正常，3个功放箱机柜门完全合上时，开关S1、S3、S4闭合接通，电源取样板X4-5接地，即电源取样板X5-15接地，输出一个门联锁低电平信号至控制板的门联锁故障检测电路。三极管V31截止，集电极输出门联锁正常的高电平；当门联锁故障时，3个功放箱机柜门至少有1个断路时，开关S1、S3、S4未能连串闭合接通，电源取样板X4-5不接地，即电源取样板X5-15输出一个+30 V直流信号至控制板的门联锁故障检测电路，三极管V31导通，集电极输出门联锁故障的低电平。

图5 门联锁电路

2.2 门联锁故障原因及检修策略

门联锁故障属于一类故障。主要故障原因是+30 V信号不正常，可以重点检查电源取样板的X4-5脚是否接触良好，机柜门开关S1、S3、S4是否有损坏，各开关之间的连接线是否接触良好[3]。

3 联锁串

3.1 联锁串工作原理

联锁串的作用是确保外部联锁和门联锁的+30 V信号处在正常供电的状态。从图4可以看出，外部联锁和门联锁的故障检测电路要想正常工作，首先要保证+30 V信号低压电源正常。如果+30 V信号的低压电源出现异常，外部联锁和门联锁的故障检测电路将无法正确输出故障信号，而联锁串可以检测+30 V信号是否正常。联锁串具体原理（见图3、图4）：T2变压器经整流滤波输出+30 V至电源取样板的X4-2脚后，作为外部联锁、门联锁、联锁串的故障检测电路输入信号，即可以控制三极管V31、V32、V33开通或截止的基极信号。去往联锁串的一路，经电源取样板的X5-17脚去往控制板的联锁串故障检测电路。当正常输入+30 V信号时，联锁串故障检测电路的三极管V32导通，输出低电平，联锁串正常；当+30 V信号故障时，联锁串故障检测电路的三极管V32不导通，输出高电平，联锁串故障。

3.2 联锁串故障原因及检修策略

联锁串故障属于一类故障。故障原因主要是+30 V信号不正常。可以重点检查电源取样板的X4-2脚是否电压正常、接触是否良好，整流桥VD3输出电压是否正常。在电压异常波动时，整流桥VD3容易烧毁，造成+30 V信号输出故障。

4 电缆联锁

4.1 电缆联锁工作原理

电缆联锁由功放模块、功率合成板、调制编码板、转接板、驱动编码板、控制板的相关电路组成，如图6所示。电缆联锁确保了所有功放模块全部到位插入功率合成板，保证功率合成顺利进行。这和功放模块与功率合成板工作模式直接相关。DAM中波发射机正常工作时，DAM技术要求每一时刻必须开通一定数量的功放模块，功率合成板再合成该瞬时音频调制信号所对应的射频电压，即功放模块有的处于开通状态，有的处于关断状态。在实际中，处于开通状态的功放模块会输出电流，在次级铜棒中会感应合成出高频电流，合成电流会在已经关断的功放模块的合成变压器初级线圈中产生射频高电压。如果射频变压器的初级没有接负载，感应的射频电压产生电弧，会导致射频变压器的磁环爆裂[4]。电缆联锁可以检测功放模块插入功率合成板的到位情况，确保射频变压器的初级不会开路，避免射频变压器的磁环爆裂。

图6 电缆联锁框图

两块调制编码板的电缆联锁电路可以检测119块大台阶功放模块和5块小台阶功放模块（共计124块功放模块）是否到位插入功率合成板。调制编码板的8束电缆的每一根分别传送开关信号到相对应的功放模块。如图7所示，每束电缆都有一个独立的联锁线，每个互锁支路与功放模块的电路构成一个短路支路，由调制编码板的上拉电阻经过电缆和功放合成母板上所有4只功放模块再通过电缆送回调制编码板上的地端。当所有4只功放模块全部到位插入功率合成板后，反相器获得低电平输入，并输出高电平[5]。当124块功放模块全部到位插入时，所有反相器输出高电平。每块调制编码板的16个联锁信号分别送入两个8输入与非门，集成在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中。转接板将两块调制编码板的“电缆联锁-H”故障信号合并为1路信号后，再送至控制板的电缆联锁检测电路。

图7 功放联锁图

驱动编码板的电缆联锁检测电路（见图8）由电压比较器N 9（L M 3 3 9）、与非门芯片N 1（74HC00）、三极管V24和红色指示灯H4等组成，可以检测所有推动级功放模块（D1-D14）和前置放大器是否到位插入推动合成母板。当所有推动级功放模块（D1-D14）、前置放大器都到位插入推动合成母板时，驱动编码板的XP1-9脚和XP1-19脚连通，XP2-9脚和XP2-19脚连通，使电压比较器N9的N9-1脚和N9-13脚为高电平“1”，则与非门N1的N1-3脚为低电平“0”（红色指示灯H4不亮），三极管V24截止，XP3-12脚输出高电平“1”至控制板，发射机正常。当所有推动级功放模块（D1-D14）、前置放大器中有一个插入不到位，或者XP1、XP2线缆接触不好时，N9-1脚或N9-13脚为低电平“0”，与非门N1的N1-3脚为低电平“1”（红色指示灯H4亮），三极管V24导通，XP3-12脚输出低电平“0”至控制板，发射机不能开机或者掉高压。

图8 驱动编码板电缆联锁检测电路

4.2 电缆联锁故障及检修策略

电缆联锁故障属于一类故障，会阻止发射机“开机指令”的产生。电缆联锁故障经常发生在检修发射机时或者在功放模块维修后，应对动过的模块进行重点检查。一是通过查看驱动编码板的H4红色指示灯、两块调制编码板联锁开启指示灯V68，初步判断电缆联锁发生的位置，缩小查找故障范围。二是检查功放模块是否与功率合成母板接插良好。打开功放箱前门，逐一检查功放模块，着重检查新插入的功放模块，确保所有的功放模块接插良好。功放模块插拔有阻力是正常现象，插入到位时会有清脆的“哒”声。三是检查驱动编码板、调制编码板的控制信号带状电缆。确保带状电缆与插头接触良好，电缆插头能全部锁紧。

5 结语

联锁故障是发射机一种常见的故障，为了能及时排除故障，保证发射机正常工作，工作人员在检修维护时应做到以下几点：

（1）善于利用器件动作的物理现象，如触点吸合的声音、指示灯等。处理外部联锁故障时，通过发射机上电时的逻辑程序，仔细听是否有K3触点吸合的声音，从而快速锁定故障部位，节省检修时间。

（2）在日常工作学习中应充分了解联锁电路工作原理和故障原因。熟悉应用电路图，按顺序逐个排查，较快地锁定故障点，提高检修效率。

（3）值班技术员应该具备高质量的接头焊接制作工艺，避免维护检修过程中或者更换联锁电路相关元器件时，出现虚焊、脱焊的情况。

（4）必要时可以在安全前提下，利用短接跳线将可疑故障元器件接点短接，以便通过排除法快速找到故障原因，或者临时解除联锁故障，尽快恢复发射机正常工作。