崔德剛

摘要：用開關電源替代TCU機柜發(fā)射機控制單元電源系統(tǒng)中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件，并設計為雙路電源并聯(lián)供電，極大的提升了DX600發(fā)射機并機網(wǎng)絡供電的安全性能，保證了發(fā)射機能夠穩(wěn)定、可靠的運行。

關鍵詞：TCU 開關電源 +24 V非穩(wěn)壓電源組件

中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0112-02

DX600中波發(fā)射機是由三個PB200功放單元通過并機網(wǎng)絡并機合成后，再送至發(fā)射天線的。其中，發(fā)射機控制單元（TCU）作為整部發(fā)射機的核心控制系統(tǒng)，其功能是為各功放單元分配音頻和射頻信號，并實現(xiàn)對并機網(wǎng)絡的控制以及對功放單元最高級別的控制。如圖1所示，發(fā)射機控制單元（TCU）機柜主要由：PLC控制器、發(fā)射機并機網(wǎng)絡單元觸摸屏（簡稱為MMI）、發(fā)射機控制單元子機柜（TCU-SUB機柜）、并機網(wǎng)絡控制單元（CCU）子機柜、鑰匙聯(lián)鎖柜、電源小盒等幾部分組成。

TCU機柜的電源供電是由TCU電源小盒及CCU電源小盒來完成的。TCU機柜是DX600發(fā)射機的核心控制部分，一旦發(fā)生故障將會導致整部發(fā)射機停機。因此保證TCU及CCU電源小盒正常供電是確保TCU機柜乃至整部發(fā)射機正常穩(wěn)定運行的基礎。

1 TCU立柜概述

發(fā)射機控制單元（TCU）是DX-600發(fā)射機的控制系統(tǒng)，其主要功能有：對各PB200功放單元和合成器進行控制，對各PB200功放單元工作狀態(tài)和合成器工作狀態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)故障條件選擇合適的工作模式和功率電平，提供各PB200功放單元和合成器的狀態(tài)指示。

1.1 PLC

可編程邏輯控制單元，是整個發(fā)射機控制的核心部分。主要功能為對各PB200功放單元和合成器進行最高級別的控制和狀態(tài)監(jiān)測。PLC主要由：電源、CPU、數(shù)字I/O、模擬I/O、通訊、模擬輸入等各類模塊組成。CPU為PLC的核心部件，各PB200有低一級別的PLC，通過串行通訊線和TCU的PLC連接在一起。

1.2 TCU子機柜

是發(fā)射機控制單元分機柜，主要作用為各PB200功放單元和PLC之間的聯(lián)系的一個接口。它主要由：射源板、音頻源板、數(shù)字I/O板、控制板、用戶接口板、低壓電源板、顯示板等，還有TCU接口板、背板等多個功能板組成。各功能板上運用了可編程邏輯器件EPLD，可實現(xiàn)組合邏輯和時序邏輯的控制。

1.3 CCU子機柜

CCU子機柜是發(fā)射機控制單元PLC和合成器之間的聯(lián)系的一個接口。它是由：伺服控制板、CCU控制板、模擬I/O板、數(shù)字I/O板、CCU接口板、背板、低壓電源板等多個功能板組成。其主要功能是對合成器進行控制，對合成器的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，并提供合成器的狀態(tài)指示。

1.4 MMI觸摸屏

用來對各PB200及合成器進行控制，以及監(jiān)視整個發(fā)射機運行的狀態(tài)。有一個主菜單和多個子菜單。MMI顯示屏是一個人機接口，內(nèi)部預裝了用戶的應用程序，可以在MMI上輸入一部分指令送至PLC，由PLC對發(fā)射機自動進行操作。MMI能反映發(fā)射機工作的所有情況，有多個表頭指示和多個狀態(tài)指示或故障信息。

1.5 電源小盒

電源小盒包括：TCU電源小盒和CCU電源小盒兩部分。TCU電源小盒，主要給TCU子機柜及PLC提供+24 V非穩(wěn)壓直流電源，為MMI觸摸屏提供工作電源。CCU電源小盒，主要給CCU子機柜提供+24 V非穩(wěn)壓直流電源，為伺服機構的+15 V的驅動電源，以及給并機網(wǎng)絡中的輔助開關和模式開關提供交流220 VAC（或+24 VDC）操作電源。

2 TCU機柜的供電分析

TCU機柜的電源是由TCU電源小盒 和CCU電源小盒共同來供電的。在DX600發(fā)射機的并機網(wǎng)絡中，MMI觸摸屏電源、PLC電源、所有模式、輔助接觸器電源、大部分板卡的工作電源以及伺服電源都由它提供。

2.1 CCU電源小盒供電線路

如圖2的（A4）所示，從并機網(wǎng)絡低壓斷路器送來的交流220 V電源進入CCU小盒后，先被加至一個“浪涌電壓抑制器”上，其作用主要是保護電子設備的敏感部件免受瞬間過電壓的損害，共有兩路輸出。

（1）通過A4CB1空氣開關加到一個“+24 V非穩(wěn)壓電源組件”上，輸出的+24 V非穩(wěn)壓電源又分別送到：①為CCU子機柜的低壓電源板提供+24 V非穩(wěn)壓電源，經(jīng)低壓電源板穩(wěn)壓后為發(fā)射機并機網(wǎng)絡中的部分板卡提供所需要的+24 V、+15 V、-15 V及+5 V工作電源。②為發(fā)射機并機網(wǎng)絡中所有模式、輔助接觸器提供+24 V工作電源。

（2）通過空氣開關A4CB2加到“伺服電源”上，“伺服電源”是一個輸出為+15VDC的開關電源，其輸出為伺服控制板提供+15 VDC的伺服電源。

2.2 TCU電源小盒的供電線路

如圖2的（A5）所示，從并機網(wǎng)絡低壓斷路器來的交流220 V電源經(jīng)浪涌電壓抑制器后，送至由“+24 V非穩(wěn)壓電源組件A”和“+24 V非穩(wěn)壓電源組件B”組成的雙路電源供電電路，其輸出的+24 V非穩(wěn)壓電源：①為PLC提供“A”、“B”兩路工作電源；②為觸摸屏提供“A”、“B””兩路顯示電源；③為TCU子機柜的低壓電源板提供“A”、“B”兩路+24 V非穩(wěn)壓電源，經(jīng)低壓電源板穩(wěn)壓后為發(fā)射機并機網(wǎng)絡中的部分板卡提供工作電源。

2.3 +24 V非穩(wěn)壓電源組件存在的不足

在TCU電源小盒和CCU電源小盒中，共采用了3個+24 V非穩(wěn)壓電源組件，該電源技術參數(shù)為24 VDC@25 ADC，由220 VAC/24 VAC變壓器、整流橋、33000 uF電解電容及24 V/25 A直流輸出保險構成。

+24 V非穩(wěn)壓電源組件在使用過程中存在以下幾點不足：（1）受外電輸出不穩(wěn)定影響，波動幅度大，難以達到理想的穩(wěn)定的輸出電壓。不能保證發(fā)射機并機網(wǎng)絡對電源的要求，開機前和開機后的輸出電壓相差較大。我臺DX-600發(fā)射機TCU機柜曾因電源供電不穩(wěn)定，造成音頻控制板電源保護電路動作，導致發(fā)射機出現(xiàn)有載無調的停播事故。（2）對輸出電壓的調整不方便，且不能達到理想效果。該電源需要通過改變初級、次級變壓器線圈的抽頭來改變輸出電壓，輸出電壓的等級有限，且調整十分麻煩。（3）該非穩(wěn)壓電源體積大比較笨重，檢修維護不方便，不利于更換電源小盒和處理故障。（4）功率損耗非常大、效率比較低，發(fā)熱量大，不利于電源小盒散熱。endprint

在DX600發(fā)射機中，+24 V非穩(wěn)壓電源組件的地位非常重要，它幾乎提供了所有板卡的工作電源，以及提供了PLC工作電源、觸摸屏工作電源、模式/輔助接觸器直流馬達的工作電源等等。這個+24 V非穩(wěn)壓電源組件輸出電壓的不穩(wěn)定，對發(fā)射機設備或者器件造成了比較大的影響，對發(fā)射機的安全穩(wěn)定的工作帶來安全隱患。

3 +24 V非穩(wěn)壓電源組件的技改與應用

開關電源是控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關電源以體積小，重量輕，功耗低，效率高，紋波小，噪聲低，智能化程度高，易擴容等優(yōu)點，逐漸替代線性電源，已經(jīng)廣泛應用于各種電子設備。高可靠性、智能化及數(shù)字化是開關電源的發(fā)展方向。因此，針對+24 V非穩(wěn)壓電源組件存在的缺陷，經(jīng)技術維護人員充分的研究論證，決定采用高穩(wěn)定性的開關電源來替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件。

3.1 開關電源的選擇

根據(jù)實際電路測量并計算出TCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為70 W，CCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為43 W，充分考慮開關電源的帶負載能力和冗余度，最終選用臺灣明緯開關電源有限公司單組輸出導軌型具有PFC功能的開關電源，選用型號為SDR-240-24的開關電源代替TCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件，選用型號為SDR-120-24的開關電源代替CCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件。兩種型號的開關電源的輸出參數(shù)如表1所示。

3.2 兩種型號開關電源的優(yōu)點

這兩款開關電源均是單組輸出導軌型具有PFC功率因素校正功能的開關電源，具有以下優(yōu)點。

（1）該型號開關電源損耗低，效率高達94%；負荷能力強，峰值功率可達150%額定輸出功率；輸出電壓連續(xù)可調且調整范圍寬，同時內(nèi)部含低壓保護、過載保護、過壓保護、過流保護、過溫度保護、短路保護等多種保護電路，當電源負載出現(xiàn)故障時，能自動切斷電源，保障其功能安全可靠。

（2）安裝簡便，替換方便，只需拆除+24 V非穩(wěn)壓電源組件，不需要改動線路。安裝時，事先將標準的35 mm鋁合金外卡導軌固定在機箱殼體上，然后將這種導軌型開關電源安裝在導軌上即可。同時由于相比+24 V非穩(wěn)壓電源組件而言，開關電源的體積大大減小、重量大大減輕，節(jié)省了大量的空間。

（3）設計為雙路電源并聯(lián)供電，極大的提升了發(fā)射機并機網(wǎng)絡工作的安全性能，保證了發(fā)射機能夠穩(wěn)定、可靠的運行。

3.3 雙路電源供電實現(xiàn)原理

根據(jù)設備特點需要零延時切換和保持持續(xù)供電的要求，可采用二極管來實現(xiàn)雙路電源供電。其原理如圖3所示。

在開關電源A、B均正常工作的情況下，（1）當開關電源輸出電壓UA>UB時，CR1優(yōu)先導通，從而使得CR2反向截止，此時由開關電源A給負載供電。（2）當開關電源輸出電壓UA

4 結語

開關電源屬于免維護器件，并且具有穩(wěn)定、高效、可靠的特點。技術維護人員在實際應用中大膽創(chuàng)新，成功用開關電源替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件，并據(jù)需要實現(xiàn)了雙電源并聯(lián)供電，提高了發(fā)射機供電設備的保障等級，進一步確保了發(fā)射機的安全穩(wěn)定高效運行。

參考文獻

[1] 廣播電視發(fā)送與傳輸維護手冊10-4[M].北京：國家廣電總局無線電臺管理局，2000：99-100.

[2] 辛伊波，陳文清.開關電源基礎與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009：2.

[3] 魏瑞發(fā).數(shù)字化調幅發(fā)射機[M].北京：國家廣電總局無線電臺管理局，1999：60-68.

在DX600發(fā)射機中，+24 V非穩(wěn)壓電源組件的地位非常重要，它幾乎提供了所有板卡的工作電源，以及提供了PLC工作電源、觸摸屏工作電源、模式/輔助接觸器直流馬達的工作電源等等。這個+24 V非穩(wěn)壓電源組件輸出電壓的不穩(wěn)定，對發(fā)射機設備或者器件造成了比較大的影響，對發(fā)射機的安全穩(wěn)定的工作帶來安全隱患。

3 +24 V非穩(wěn)壓電源組件的技改與應用

開關電源是控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關電源以體積小，重量輕，功耗低，效率高，紋波小，噪聲低，智能化程度高，易擴容等優(yōu)點，逐漸替代線性電源，已經(jīng)廣泛應用于各種電子設備。高可靠性、智能化及數(shù)字化是開關電源的發(fā)展方向。因此，針對+24 V非穩(wěn)壓電源組件存在的缺陷，經(jīng)技術維護人員充分的研究論證，決定采用高穩(wěn)定性的開關電源來替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件。

3.1 開關電源的選擇

根據(jù)實際電路測量并計算出TCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為70 W，CCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為43 W，充分考慮開關電源的帶負載能力和冗余度，最終選用臺灣明緯開關電源有限公司單組輸出導軌型具有PFC功能的開關電源，選用型號為SDR-240-24的開關電源代替TCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件，選用型號為SDR-120-24的開關電源代替CCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件。兩種型號的開關電源的輸出參數(shù)如表1所示。

3.2 兩種型號開關電源的優(yōu)點

這兩款開關電源均是單組輸出導軌型具有PFC功率因素校正功能的開關電源，具有以下優(yōu)點。

（1）該型號開關電源損耗低，效率高達94%；負荷能力強，峰值功率可達150%額定輸出功率；輸出電壓連續(xù)可調且調整范圍寬，同時內(nèi)部含低壓保護、過載保護、過壓保護、過流保護、過溫度保護、短路保護等多種保護電路，當電源負載出現(xiàn)故障時，能自動切斷電源，保障其功能安全可靠。

（2）安裝簡便，替換方便，只需拆除+24 V非穩(wěn)壓電源組件，不需要改動線路。安裝時，事先將標準的35 mm鋁合金外卡導軌固定在機箱殼體上，然后將這種導軌型開關電源安裝在導軌上即可。同時由于相比+24 V非穩(wěn)壓電源組件而言，開關電源的體積大大減小、重量大大減輕，節(jié)省了大量的空間。

（3）設計為雙路電源并聯(lián)供電，極大的提升了發(fā)射機并機網(wǎng)絡工作的安全性能，保證了發(fā)射機能夠穩(wěn)定、可靠的運行。

3.3 雙路電源供電實現(xiàn)原理

根據(jù)設備特點需要零延時切換和保持持續(xù)供電的要求，可采用二極管來實現(xiàn)雙路電源供電。其原理如圖3所示。

在開關電源A、B均正常工作的情況下，（1）當開關電源輸出電壓UA>UB時，CR1優(yōu)先導通，從而使得CR2反向截止，此時由開關電源A給負載供電。（2）當開關電源輸出電壓UA

4 結語

開關電源屬于免維護器件，并且具有穩(wěn)定、高效、可靠的特點。技術維護人員在實際應用中大膽創(chuàng)新，成功用開關電源替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件，并據(jù)需要實現(xiàn)了雙電源并聯(lián)供電，提高了發(fā)射機供電設備的保障等級，進一步確保了發(fā)射機的安全穩(wěn)定高效運行。

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在DX600發(fā)射機中，+24 V非穩(wěn)壓電源組件的地位非常重要，它幾乎提供了所有板卡的工作電源，以及提供了PLC工作電源、觸摸屏工作電源、模式/輔助接觸器直流馬達的工作電源等等。這個+24 V非穩(wěn)壓電源組件輸出電壓的不穩(wěn)定，對發(fā)射機設備或者器件造成了比較大的影響，對發(fā)射機的安全穩(wěn)定的工作帶來安全隱患。

3 +24 V非穩(wěn)壓電源組件的技改與應用

開關電源是控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關電源以體積小，重量輕，功耗低，效率高，紋波小，噪聲低，智能化程度高，易擴容等優(yōu)點，逐漸替代線性電源，已經(jīng)廣泛應用于各種電子設備。高可靠性、智能化及數(shù)字化是開關電源的發(fā)展方向。因此，針對+24 V非穩(wěn)壓電源組件存在的缺陷，經(jīng)技術維護人員充分的研究論證，決定采用高穩(wěn)定性的開關電源來替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件。

3.1 開關電源的選擇

根據(jù)實際電路測量并計算出TCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為70 W，CCU電源小盒+24 V非穩(wěn)壓電源組件最大輸出總功率為43 W，充分考慮開關電源的帶負載能力和冗余度，最終選用臺灣明緯開關電源有限公司單組輸出導軌型具有PFC功能的開關電源，選用型號為SDR-240-24的開關電源代替TCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件，選用型號為SDR-120-24的開關電源代替CCU電源小盒中的+24 V非穩(wěn)壓電源組件。兩種型號的開關電源的輸出參數(shù)如表1所示。

3.2 兩種型號開關電源的優(yōu)點

這兩款開關電源均是單組輸出導軌型具有PFC功率因素校正功能的開關電源，具有以下優(yōu)點。

（1）該型號開關電源損耗低，效率高達94%；負荷能力強，峰值功率可達150%額定輸出功率；輸出電壓連續(xù)可調且調整范圍寬，同時內(nèi)部含低壓保護、過載保護、過壓保護、過流保護、過溫度保護、短路保護等多種保護電路，當電源負載出現(xiàn)故障時，能自動切斷電源，保障其功能安全可靠。

（2）安裝簡便，替換方便，只需拆除+24 V非穩(wěn)壓電源組件，不需要改動線路。安裝時，事先將標準的35 mm鋁合金外卡導軌固定在機箱殼體上，然后將這種導軌型開關電源安裝在導軌上即可。同時由于相比+24 V非穩(wěn)壓電源組件而言，開關電源的體積大大減小、重量大大減輕，節(jié)省了大量的空間。

（3）設計為雙路電源并聯(lián)供電，極大的提升了發(fā)射機并機網(wǎng)絡工作的安全性能，保證了發(fā)射機能夠穩(wěn)定、可靠的運行。

3.3 雙路電源供電實現(xiàn)原理

根據(jù)設備特點需要零延時切換和保持持續(xù)供電的要求，可采用二極管來實現(xiàn)雙路電源供電。其原理如圖3所示。

在開關電源A、B均正常工作的情況下，（1）當開關電源輸出電壓UA>UB時，CR1優(yōu)先導通，從而使得CR2反向截止，此時由開關電源A給負載供電。（2）當開關電源輸出電壓UA

4 結語

開關電源屬于免維護器件，并且具有穩(wěn)定、高效、可靠的特點。技術維護人員在實際應用中大膽創(chuàng)新，成功用開關電源替代+24 V非穩(wěn)壓電源組件，并據(jù)需要實現(xiàn)了雙電源并聯(lián)供電，提高了發(fā)射機供電設備的保障等級，進一步確保了發(fā)射機的安全穩(wěn)定高效運行。

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