DX型中波發(fā)射機(jī)直流型模式開關(guān)控制板工作原理

王華軍 國家廣電總局623臺(tái)

本文對DX型中波發(fā)射機(jī)模式開關(guān)控制板的控制電路的原理進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)對過流監(jiān)測電路，直流電機(jī)的工作過程進(jìn)行了分析，和開關(guān)狀態(tài)信號的輸出進(jìn)行了分析，以及應(yīng)急處理的方法。

DX型中波發(fā)射機(jī)；直流型；過流監(jiān)測電路；工作過程；分析；應(yīng)急處理

前言

在DX中波發(fā)射機(jī)中，當(dāng)一機(jī)故障停用改為N-1模式時(shí)，與停用功率單元相對應(yīng)的并機(jī)模式也由N-0倒N-1模式，切換過程為:將停用功率單元的饋管通地,把對應(yīng)于故障單元的90°相移網(wǎng)絡(luò)輸入端接地，同時(shí)讓對應(yīng)的阻隔電阻的一端開路。根據(jù)90°相移網(wǎng)絡(luò)的特性，相移網(wǎng)絡(luò)的輸入端接地，則輸出端等效開路，從并機(jī)的連接點(diǎn)觀察，故障機(jī)猶如開路，對N-1并機(jī)無影響。而執(zhí)行這一動(dòng)作的正是模式開關(guān)，本文主要闡述了模式開關(guān)控制板的工作原理，并對過流監(jiān)測電路和開關(guān)板對模式開關(guān)的控制過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹。

1 直流型模式開關(guān)控制板的主要功能及原理

我臺(tái)DX1000型中波發(fā)射機(jī)合成器的模式開關(guān)采用直流型的模式開關(guān)控制電路，主要功能有:狀態(tài)“A”位、“B”位檢測電路，“A”位、“B”位狀態(tài)切換控制電路，過流檢測電路。

狀態(tài)信號檢測電路原理圖如圖1所示，K3為繼電器，U2是光耦元件，當(dāng)光耦被擋時(shí)，U2集電極輸出高電平，Q1的柵極輸入為高電平，Q1導(dǎo)通，K3吸合，K3的（4，6）,(7,9)導(dǎo)通，DS5指示燈點(diǎn)亮,“A”位狀態(tài)輸出為低電平。當(dāng)光耦沒被擋時(shí)，K3釋放K3的（4，5）,(7,8)導(dǎo)通, DS5指示燈滅，“A”位狀態(tài)輸出為懸空，此信號送到CCU（合成器控制單元）接口板為開關(guān)狀態(tài)信號。

“B”狀態(tài)信號檢測電路原理和“A”位一樣。

控制電路如圖2所示，假設(shè)開關(guān)狀態(tài)在“B”位,則光耦U2被擋, K3吸合，K3的（4，6）,(7,9)導(dǎo)通。K2釋放，K2的（4,5）,(7,8)導(dǎo)通?？刂七^程為：A位指令，來自CCU的A位狀態(tài)控制為低電平→K1的R端低電平→K1釋放→K1的（4,5）,(7,8)接通，+24V從K1的（4,5）→K2(7,8) →直流電機(jī)M→K1的(7,8)接通→K4的(7,8) →R5→地，形成一個(gè)直流通路，直流電機(jī)動(dòng)作，由于擋板和電機(jī)是聯(lián)動(dòng)的，擋板慢慢將U1遮擋，Q3導(dǎo)通→K2吸合，K2的（4，6）導(dǎo)通,(7,8)斷開→使得直流通路斷開，電機(jī)停止動(dòng)作。此時(shí)U2擋板撤離，K3釋放，K3的（4，5）,(7,8)導(dǎo)通，模式開關(guān)切換到了“A”位，狀態(tài)信號也與上節(jié)分析的“A”位狀態(tài)信號對應(yīng)。同理，B位指令時(shí)，K1的S端低電平→K1吸合→K1的（4,6）,(7,9)接通, +24V從K1的（4,6）→直流電機(jī)M→K3的(7,8)接通→K1的 (7,9)→R5→地，形成一個(gè)直流通路，直流電機(jī)動(dòng)作，因?yàn)閾醢搴碗姍C(jī)聯(lián)動(dòng)，擋板慢慢將U2遮擋，Q1導(dǎo)通→K3吸合，K3的（4，6）導(dǎo)通, (7,8)斷開→使得直流通路斷開，電機(jī)停止動(dòng)作。這樣電機(jī)從A(B)位到B（A）位的過程就完成了，模式開關(guān)可以由在線狀態(tài)切換到離線狀態(tài)，也可以由離線狀態(tài)切換到在線狀態(tài)了。

2 比較器LM339工作原理及實(shí)現(xiàn)功能

LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是:(1)失調(diào)電壓小,典型值為2MV；(2)電源電壓范圍寬，單電源為2～36V,雙電源電壓為±1V～±18V；(3)對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；(4)共模范圍很大,為0～(Ucc-1.5V)Vo；(5)差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；(6)輸出端電位可靈活方便地選用。

LM339集成塊采用C-14型封裝，圖3為外型及管腳排列圖。

LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端,用“＋”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“－”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓(也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn))，另一端加一個(gè)待比較的信號電壓。當(dāng)“＋”端電壓高于“－”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“－”端電壓高于“＋”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選3～15K)。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。

2.1 單限比較器電路

圖4給出了一個(gè)基本單限比較器.輸入信號Uin,即待比較電壓，它加到同相輸入端,在反相輸入端接一個(gè)參考電壓(門限電平) Ur。當(dāng)輸入電壓Uin>Ur時(shí),輸出為高電平UOH圖4b為其傳輸特性。

由于本板中應(yīng)用了LM339單限比較功能，下面對LM339其他功能做簡要介紹。

2.2 遲滯比較器

遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。圖5a給出了一個(gè)遲滯比較器,人們所熟悉的“史密特”電路即是有遲滯的比較器。圖5b為遲滯比較器的傳輸特性。不難看出,當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過ΔU之值,輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。

2.3 雙限比較器(窗口比較器)

圖7a電路由兩個(gè)LM339組成一個(gè)窗口比較器。圖6b為雙限比較器輸出特性。當(dāng)被比較的信號電壓Uin位于門限電壓之間時(shí)UR1

3 過流檢測及保護(hù)電路

在模式開關(guān)動(dòng)作過程中，會(huì)由于模式不到位或其他原因使直流電機(jī)回路過流，為了防止直流電機(jī)回路中長時(shí)間過流而損壞直流電機(jī)，在回路中設(shè)置了過流檢測電路和保護(hù)電路。過流檢測電路如圖2所示，從上節(jié)對動(dòng)作過程的分析可以看出無論從A位到B位，還是從B位到A位，直流電機(jī)回路中，電流都是經(jīng)過電阻R5到地，所以叢電阻R5的一端作為電機(jī)電流的采樣值，并經(jīng)過R12送到U4的11腳，U4是一個(gè)LM339比較器，調(diào)整R19可以調(diào)整U4負(fù)端的門限，當(dāng)電流增加時(shí)，R5兩端的電壓升高，U4的正端大于負(fù)端，比較器U4的13腳輸出高電平，場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，K4的S端變成低電平，繼電器K4吸合，K4的（4，6），（7，9）接通。電流過載燈DS3點(diǎn)亮，而直流電機(jī)中因?yàn)镵4的(7,8)不接通，不能形成回路，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)可以按下復(fù)位開關(guān)S1，K4釋放，K4的(7,8)接通，在直流通路沒有再過流的情況下，電機(jī)可以繼續(xù)工作。

4 故障的應(yīng)急處理

下面以PB1(功率單元1)狀態(tài)為例，介紹當(dāng)模式開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)的應(yīng)急處理的辦法，PB1在線狀態(tài)的控制回路如圖7所示。在射頻開關(guān)控制板上J1-10接地，J1-8懸空。所以PB模式接口板上的TP2為0V, TP3為＋24V,經(jīng)過CCU接口板的光耦隔離電路后，J4-A10和J4-A12分別輸出低電平和高電平，送至數(shù)字I/O板的EPLD(可擦寫可編程邏輯器件)，將PB1在線狀態(tài)經(jīng)底板和CCU控制板至PLC(可編程控制器)，并在MMI（人機(jī)接口）觸摸屏上顯示PB1為在線狀態(tài)。離線狀態(tài)與上述情況相反，J1-10懸空，J1-8接地，觸摸屏上顯示PB1為離線狀態(tài)。

在模式開關(guān)上由于長時(shí)間有大電流通過，運(yùn)行一段時(shí)間后開關(guān)刷片會(huì)過熱而接觸不良，模式開關(guān)在動(dòng)作時(shí)因?yàn)樗⑵佑|不良，使開關(guān)不能到位，這樣就引起電機(jī)的直流回路中過流，此時(shí)因?yàn)閾醢宀荒苷趽踝」怦?，使在線和離線狀態(tài)都出錯(cuò)，引起整部發(fā)射機(jī)射頻封鎖故障而無法開機(jī)加功率。如按下復(fù)位開關(guān)S1或外部復(fù)位開關(guān)后，電機(jī)動(dòng)作，故障能恢復(fù)，則故障消失，如按下復(fù)位開關(guān)S1，電機(jī)仍不能動(dòng)作，則必須打開對應(yīng)故障PB的模式開關(guān)的機(jī)柜門，拆下直流電機(jī)，將模式開關(guān)手動(dòng)扳至離線位置，在PB模式接口板上將J4-1脫開，TP3用短路線接地，則狀態(tài)顯示正常。N-1模式工作。

當(dāng)模式開關(guān)實(shí)際位置正常，而由于光耦的原因使模式開關(guān)狀態(tài)出錯(cuò)時(shí)，也同樣引起整部發(fā)射機(jī)處于射頻封鎖狀態(tài)，無法加功率。應(yīng)急處理的方法為：以PB1為例，發(fā)射機(jī)處于封鎖狀態(tài)，MMI顯示PB1模式開關(guān)故障，打開合成器對應(yīng)故障PB1的機(jī)柜門，而模式開關(guān)實(shí)際狀態(tài)為在線狀態(tài)，則可以在PB模式接口板上將J4-2脫開，TP2（測試點(diǎn)2）用短路線接地，MMI顯示正常，可以加功率。反之，模式開關(guān)實(shí)際狀態(tài)為離線狀態(tài)，在PB模式接口板上將J4-1脫開，TP3用短路線接地，狀態(tài)顯示正常。

5 結(jié)語

從上面分析可以看出，模式開關(guān)的正常工作，對發(fā)射機(jī)的正常工作起著至關(guān)重要的作用。平時(shí)檢修中應(yīng)加強(qiáng)對模式開關(guān)刷片和控制電路的檢查，我臺(tái)定為周檢，通過對DX型中波發(fā)射機(jī)模式開關(guān)控制板的電路的分析，可以清晰的掌握模式開關(guān)控制板的控制過程，特別是對過流檢測電路，以及狀態(tài)信號至MMI的鏈路圖，理解了狀態(tài)信號出錯(cuò)對整部發(fā)射機(jī)的影響。有利于提高對DX系列中波發(fā)射機(jī)的維護(hù)能力，提高處理這類故障的能力，對維護(hù)此類發(fā)射機(jī)有參考作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.086