一種PDM中波發(fā)射機(jī)“主電源異?！避浌收戏治?/h1>
2018-05-09 07:49:30
視聽 2018年4期
（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）
1 引言
綜合統(tǒng)計(jì)、分析全區(qū)各臺站發(fā)射機(jī)的故障情況，PDM中波發(fā)射機(jī)“主電源異常”故障造成停機(jī)事故普遍存在，且故障頻率比較高，但在搶修過程中，多數(shù)未能查出具體的故障起因，往是自然恢復(fù)的比較多。所以，該類型故障的存在，給值班員帶來很大的心理壓力，對安全播出是一個(gè)潛在的隱患。
2 主電源異常故障的特點(diǎn)和危害
通過查閱行業(yè)內(nèi)相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)在PDM中波發(fā)射機(jī)里，“主電源異常”故障是個(gè)比較常見的故障類型之一，而這個(gè)主電源又是發(fā)射機(jī)設(shè)備不可替代的重要單元，它關(guān)系到設(shè)備能否順利開啟，直接影響到設(shè)備安全運(yùn)行和停播率指標(biāo)。在PDM中波發(fā)射機(jī)構(gòu)成中，真正造成主電源故障原因的原因有很多，幾乎單元內(nèi)每個(gè)元器件的損壞都可以促使主電源故障發(fā)生，而導(dǎo)致無法開啟發(fā)射機(jī)。只是在實(shí)際應(yīng)用中，正常運(yùn)行的元器件直接損壞造成主電源故障發(fā)生的機(jī)率并不多，而且一般元器件直接損壞造成的故障，故障點(diǎn)目標(biāo)目確，都比較直觀，處理難度小很多，此處不再贅敘。而在這里要分析的是那種顯示“主電源異?！?，而又查無出處的軟故障。這類故障的特點(diǎn)是只造成發(fā)射機(jī)停播，對發(fā)射本身并沒造成直接的損壞，常常令維修人員無從下手，致使發(fā)射機(jī)帶“病”工作，除了對安全播出留下隱患外，還給值班人員帶來巨大的心理壓力。
3 主電源異常故障的起因分析
這類“主電源異常”顯示的故障，其實(shí)引發(fā)部位并不在主電源單元本身，而是在控制電路板里。這種常常出現(xiàn)卻又能自行恢復(fù)的故障，造成維修時(shí)讓人無從下手。那么不是主電源單元造成的故障為什么監(jiān)控會發(fā)出“主電源異?！敝噶钅?？我認(rèn)為是取樣與監(jiān)控檢測單元有問題。請看下圖，圖1是陜西762廠(如意公司)1kwPDM中波發(fā)射機(jī)典型應(yīng)用的主電源故障取樣監(jiān)控檢測電路圖(其它公司以及各類機(jī)型都大同小異)。
說明:
①主整電源輸出的高壓各廠、各機(jī)型不盡相同，但都是負(fù)壓，而取樣電壓一般都是－10Ⅴ，為線性取樣。
②LM339為非常常用的四比較器，該集成電路失調(diào)電壓小，共模范圍大，當(dāng)兩個(gè)輸入電壓差大于10mⅤ就能可靠翻轉(zhuǎn)。
③主電源異常除單元本身故障外，一般都是指外電波動范圍大于標(biāo)稱輸入交流380V的10%(l±10%)。
從圖2中，我們可以計(jì)算一下正常情況下靜態(tài)時(shí)О點(diǎn)電位：
Ⅴo=ⅤA -ⅤAo=ⅤA - Io*RA
其中:
回路電壓 ⅤAB =ⅤA-ⅤB=15-(-10)=25(Ⅴ)
回路電流 Io= Ⅴ AB/（RA+RB） =25/（5.1*103+10*103）=1.65566*10-3(A)
Ⅴo=15-1.65566*10-3*5.1*103=6.5566(Ⅴ)
圖1 1kwPDM中波機(jī)控制板主電源監(jiān)控檢測部分原圖
圖2 與圖1對應(yīng)的等效簡化電路
那么，當(dāng)外電波動至過壓380(1+10%)Ⅴ或欠壓380(1-10%)Ⅴ門限時(shí)，我們來看看О點(diǎn)的電位變化情況。在AB回路中，當(dāng)外電變化時(shí)，只有ⅤB是變化的，而ⅤA由+15Ⅴ穩(wěn)壓源提供是不變的，也就是說，外電變化的±10%反饋到AB回路中，對О點(diǎn)的變化影響比我們原先想象的要小得多。
如，當(dāng)外電上升10%時(shí)，主整電源輸出也會提升10%，因?yàn)槭蔷€性取樣，故取樣電平也將同步上升10%，變?yōu)?/p>
ⅤB過 = -10(1+10%)= -11(Ⅴ)
此時(shí)電路AB的回路電壓：
ⅤAB過=ⅤA-ⅤB過=15-(-11)=26(Ⅴ)
回路電流：
Io過 = Ⅴ AB過 /（RA+RB）=26/15.1*103=1.72185*10-3(A)
О點(diǎn)電位Ⅴo過 =ⅤA -ⅤAo過=ⅤA - Io過*RA= 6.2185(Ⅴ)
也就是說，按設(shè)計(jì)要求，當(dāng)外電電壓上升超過10%時(shí)，也即是
ⅤB過 = -11Ⅴ時(shí)，設(shè)為О點(diǎn)的過壓門限Ⅴo過= 6.2185(Ⅴ)
同理，當(dāng)外電下降10%時(shí)
圖3 主電源門限取樣及改造電路
ⅤB欠 = -10(1-10%)= -9(Ⅴ)
ⅤAB欠 = 15-(-9) =24(Ⅴ)
Io欠 = ⅤAB欠/RA+RB=1.58940*10-3(A)
Ⅴo欠 = ⅤA -ⅤAo欠=ⅤA - Io欠*RA=6.8940(Ⅴ)
從上述計(jì)算結(jié)果我們可知，“主電源異?！睓z測上下門限動作的電位相差僅0.6715V(Ⅴo欠-Ⅴo過=6.8940-6.2185=0.6715V)，或者是說與標(biāo)稱電位Ⅴo的電位差不足340mv(Ⅴo-Ⅴo過= 6.5566-6.2185=0.3361V；Ⅴo-Ⅴo欠=6.5566-6.8940=-0.3374V)，這么小的電位差，就算本單元的元器件沒有問題，如果設(shè)置略有偏差的話，發(fā)生誤判動作的可能性將會增大很多。
4 主電源異常故障的解決方案
面對這種情況，一般的解決辦法可以適當(dāng)?shù)膶⑶穳浩鹣揠娖?RP10)調(diào)高一點(diǎn)；將過壓的起限電平(RP11)調(diào)低一點(diǎn)。但是，在實(shí)際操作中，請參見圖1 ，15Ⅴ電壓加在一個(gè)10kΩ的電阻上，相當(dāng)于每變化1%即100Ω的阻值變量對應(yīng)150mⅤ的電壓變量，那么不足340mⅤ的電位差調(diào)整也就是2%多一點(diǎn)的范圍，實(shí)在不易。建議解決方案改為分段限制調(diào)整，如下圖3所示。
根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，可知標(biāo)稱電位Ⅴo為6.5566Ⅴ，那么,它的對地阻值位置應(yīng)該在4.371kΩ(分壓原理，計(jì)算過程略)，所以我分別選用了3.9kΩ+1kΩ(可變)+5.1kΩ=10kΩ的組合，這樣，通過調(diào)整中間的1kΩ電位器，就能更方便的調(diào)整到所要求的門限電位，并且上下門限有余量而又不至于嚴(yán)重越限調(diào)整，更安全的保護(hù)設(shè)備。
5 小結(jié)
這個(gè)故障事例，通過分析我們認(rèn)為，也許是設(shè)備生產(chǎn)制造方在設(shè)計(jì)時(shí)為了節(jié)約成本所致，或是生產(chǎn)廠家只根據(jù)實(shí)驗(yàn)室出來的數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)，沒有充分的考慮到用戶的使用外部自然環(huán)境，如外電、氣候、海拔及污染等情況，而這些因素都會對元器件的參數(shù)產(chǎn)生一定的影響。
[1]陜西如意廣播電視設(shè)備有限公司編.AM102S2-Ⅲ型全固態(tài)PDM中波調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)說明書[Z].2014年6月
[2]朱 強(qiáng).廣播電視新技術(shù)[M].浙江大學(xué)出版社出版.2004年02月
[3]李源生，蔣 然.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社出版 .2011 年 1 月
[4]孫立功.電子技術(shù)[M].高等教育出版社出版，2014年12月
[5]張丕灶等.全固態(tài)PDM中波發(fā)送系統(tǒng)原理與維護(hù)[M].中國廣播電視出版社，1999年11月
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2 主電源異常故障的特點(diǎn)和危害
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3 主電源異常故障的起因分析
這類“主電源異常”顯示的故障，其實(shí)引發(fā)部位并不在主電源單元本身，而是在控制電路板里。這種常常出現(xiàn)卻又能自行恢復(fù)的故障，造成維修時(shí)讓人無從下手。那么不是主電源單元造成的故障為什么監(jiān)控會發(fā)出“主電源異?！敝噶钅?？我認(rèn)為是取樣與監(jiān)控檢測單元有問題。請看下圖，圖1是陜西762廠(如意公司)1kwPDM中波發(fā)射機(jī)典型應(yīng)用的主電源故障取樣監(jiān)控檢測電路圖(其它公司以及各類機(jī)型都大同小異)。
說明:
①主整電源輸出的高壓各廠、各機(jī)型不盡相同，但都是負(fù)壓，而取樣電壓一般都是－10Ⅴ，為線性取樣。
②LM339為非常常用的四比較器，該集成電路失調(diào)電壓小，共模范圍大，當(dāng)兩個(gè)輸入電壓差大于10mⅤ就能可靠翻轉(zhuǎn)。
③主電源異常除單元本身故障外，一般都是指外電波動范圍大于標(biāo)稱輸入交流380V的10%(l±10%)。
從圖2中，我們可以計(jì)算一下正常情況下靜態(tài)時(shí)О點(diǎn)電位：
Ⅴo=ⅤA -ⅤAo=ⅤA - Io*RA
其中:
回路電壓 ⅤAB =ⅤA-ⅤB=15-(-10)=25(Ⅴ)
回路電流 Io= Ⅴ AB/（RA+RB） =25/（5.1*103+10*103）=1.65566*10-3(A)
Ⅴo=15-1.65566*10-3*5.1*103=6.5566(Ⅴ)
圖1 1kwPDM中波機(jī)控制板主電源監(jiān)控檢測部分原圖
圖2 與圖1對應(yīng)的等效簡化電路
那么，當(dāng)外電波動至過壓380(1+10%)Ⅴ或欠壓380(1-10%)Ⅴ門限時(shí)，我們來看看О點(diǎn)的電位變化情況。在AB回路中，當(dāng)外電變化時(shí)，只有ⅤB是變化的，而ⅤA由+15Ⅴ穩(wěn)壓源提供是不變的，也就是說，外電變化的±10%反饋到AB回路中，對О點(diǎn)的變化影響比我們原先想象的要小得多。
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ⅤB過 = -10(1+10%)= -11(Ⅴ)
此時(shí)電路AB的回路電壓：
ⅤAB過=ⅤA-ⅤB過=15-(-11)=26(Ⅴ)
回路電流：
Io過 = Ⅴ AB過 /（RA+RB）=26/15.1*103=1.72185*10-3(A)
О點(diǎn)電位Ⅴo過 =ⅤA -ⅤAo過=ⅤA - Io過*RA= 6.2185(Ⅴ)
也就是說，按設(shè)計(jì)要求，當(dāng)外電電壓上升超過10%時(shí)，也即是
ⅤB過 = -11Ⅴ時(shí)，設(shè)為О點(diǎn)的過壓門限Ⅴo過= 6.2185(Ⅴ)
同理，當(dāng)外電下降10%時(shí)
圖3 主電源門限取樣及改造電路
ⅤB欠 = -10(1-10%)= -9(Ⅴ)
ⅤAB欠 = 15-(-9) =24(Ⅴ)
Io欠 = ⅤAB欠/RA+RB=1.58940*10-3(A)
Ⅴo欠 = ⅤA -ⅤAo欠=ⅤA - Io欠*RA=6.8940(Ⅴ)
從上述計(jì)算結(jié)果我們可知，“主電源異?！睓z測上下門限動作的電位相差僅0.6715V(Ⅴo欠-Ⅴo過=6.8940-6.2185=0.6715V)，或者是說與標(biāo)稱電位Ⅴo的電位差不足340mv(Ⅴo-Ⅴo過= 6.5566-6.2185=0.3361V；Ⅴo-Ⅴo欠=6.5566-6.8940=-0.3374V)，這么小的電位差，就算本單元的元器件沒有問題，如果設(shè)置略有偏差的話，發(fā)生誤判動作的可能性將會增大很多。
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根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，可知標(biāo)稱電位Ⅴo為6.5566Ⅴ，那么,它的對地阻值位置應(yīng)該在4.371kΩ(分壓原理，計(jì)算過程略)，所以我分別選用了3.9kΩ+1kΩ(可變)+5.1kΩ=10kΩ的組合，這樣，通過調(diào)整中間的1kΩ電位器，就能更方便的調(diào)整到所要求的門限電位，并且上下門限有余量而又不至于嚴(yán)重越限調(diào)整，更安全的保護(hù)設(shè)備。
5 小結(jié)
這個(gè)故障事例，通過分析我們認(rèn)為，也許是設(shè)備生產(chǎn)制造方在設(shè)計(jì)時(shí)為了節(jié)約成本所致，或是生產(chǎn)廠家只根據(jù)實(shí)驗(yàn)室出來的數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)，沒有充分的考慮到用戶的使用外部自然環(huán)境，如外電、氣候、海拔及污染等情況，而這些因素都會對元器件的參數(shù)產(chǎn)生一定的影響。
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[2]朱 強(qiáng).廣播電視新技術(shù)[M].浙江大學(xué)出版社出版.2004年02月
[3]李源生，蔣 然.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社出版 .2011 年 1 月
[4]孫立功.電子技術(shù)[M].高等教育出版社出版，2014年12月
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