均流技術在廣播電視發射機的應用

易 智 沈龍輝

（作者單位：岳陽電視轉播臺）

隨著廣播電視發射機技術的不斷發展，全固態、數字化、模塊化已是必然趨勢。廣播電視發射設備中采用什么樣的電源方式十分重要，直接關系到廣播電視播出設備的可靠性和穩定性，對廣播電視播出工作強調零秒停播的態勢下，電源供給平均無故障工作時間是考核播出設備性能的關鍵指標。廣電發射設備播出功率大，電力需求大，電力供給電源已經從串聯型穩壓電源逐步過渡至開關電源。不管是激勵器、中間功放、控制處理器和顯示器等獨立單元，到大功率功放部分已經全部采用開關電源進行電力供給。開關電源的設計功率一般情況下，不可能太大，一個開關電源是無法滿足整臺發射機功放工作的。對大功率的全固態發射機而言，要么采用一對一的電源供給方式（即一個開關電源對應一個功放插件），要么采用均流技術形成一個超大電源對發射機進行整體供給。要形成超大電源，就需對開關電源進行組合來滿足實際需要，均流技術就很好地解決了這一問題。

1 均流技術概述

在實際應用中，往往由于一臺直流穩壓電源的輸出參數（電壓、電流、功率）不能滿足要求，故采用同系列規格的模塊化電源按串聯或并聯方式，達到擴展輸出電壓、電流和功率的目的。當需要增大電流負荷時，就要用并聯擴流的方式，大功率開關電源并聯均流方式越來越流行，“均壓”“均流”是首要解決的問題。

第一，均流就是各開關電源在并聯工作時，各組電源的負荷相同，即電流相等。

第二，均流時應具備以下功能：（1）當負載變化時，每組電源的輸出電壓變化相同；（2）具有良好的負載瞬態響應特性；（3）每組電源的輸出電流按功率平均分攤。

第三，開關電源通過采用并聯方式來實現均流，具有以下特點。（1）體積小，功耗小，效率高。由于其工作在高頻開關狀態，效率可達80%- 90%，有利于提高整機效率。（2）穩壓范圍寬。當外電變化較大時，可以通過占空比的調節使輸出電壓始終為穩定值。（3）輸出電壓的紋波小，濾波效果好。（4）保護功能完備。開關電源具有過壓保護、過流保護、溫度保護和防浪涌（防雷擊）保護等。（5）控制功能完善。如電壓、電流的采樣，故障檢測和顯示，并具有遠程控制(測量)接口電路等。

2 均流的實現

第一，要想順利地實現均流，必須滿足下列條件：（1）所有電源模塊單元采用公共總線；（2）整個系統應有良好的均流瞬態響應特性；（3）整個均流系統應有一個完整的控制電路，如電壓、電流的采樣，均流自動調節控制。

第二，均流實現的方法有很多，廣播電視發射設備的均流主要采用的是最大電流法。

最大電流法也叫民主均流法或自動主/從均流法。其是由并聯系統的閉環調節和均流誤差信號處理兩部分組成。在與均流母線相連的電源模塊中，電流最大的是主模塊，其余是從模塊。根據比較各自電流反饋與均流母線之間電壓的差異，通過誤差放大器輸出補償基淮電壓達到均流，如圖1所示。

圖1 最大電流均流法原理圖

圖1中，二極管的正端a接A2的正向端，負端b接A2的反向端。由于單向導電性，只有當N個單元中輸出電流最大的模塊才能使二極管導通，從而影響均流母線的電壓，進而達到該單元均流調節作用。即輸出達到均流時，電流放大器輸出電流I1為零，這時I01處于均流工作狀態。反之，在二極管上產生一個壓降Uab，經A2去控制A1，再由A1控制該單元功率級輸出電流，最終達到均流。

在這種均流方式下，參與調節的單元由N個單元中的最大輸出電流單元決定，一次只有這個最大輸出電流單元工作。這個最大電流模塊是隨機的，即主、從模塊的角色不斷交換，這種方法均流效果較好，易于實現準確均流。由于二極管存在正向壓降，因此主模塊均流總稍有誤差，而從模塊的均流效果總是最好的。相對于其它幾種均流方法而言，均流精度較好，穩定性也較好，因而被廣泛應用。

3 均流的實際應用

目前，廣播電視發射設備已廣泛采用了開關電源，故均流技術得到了廣泛應用，均流時常采用最大電流法，如圖2所示。及相關數據的顯示。

圖2 開關電源采用均流連線示意圖

目前常用的開關電源有2500W/48V、3500W/48V、5500W/48V等不同功率等級。根據發射設備的輸出功率大小來決定使用開關電源的規格和數量,如圖3所示。各功率等級的發射機常用開關電源的規格和數量如下:

3kW發射功率等級：2500W/48V開關電源3個或3500W/48V開關電源2個；

5kW發射功率等級：2500W/48V開關電源4個或3500W/48V開關電源3個或5500W/48V開關電源2個；

10kW發射功率等級：2500W/48V開關電源8個或3500W/48V開關電源6個或5500W/48V開關電源4個。

各組開關電源采用并聯均流的方式為廣播電視設備提供48 V直流電源，而控制命令受控于發射機的控制系統。開關電源的控制電路位于電源內部，采集電源的電壓、電流、故障報警、封鎖等數據，單片機處理后通過RS485接口與主控板傳輸數據，當均流自動調節控制電路或電流采樣電路發出故障信號時，由發射機的控制系統通過各控制接口來完成開關電源的輸出、調整或是關斷電源。圖中各組開關電源輸入電壓大都為380VAC，直流輸出端正極都接在匯流銅排1，直流輸出端負極有的接在機器的外殼“地”，或是也接在匯流銅排2。控制接口負責將數據信息通過RS485在開關電源與微機控制器來回傳送，微機控制器根據采樣信息進行相關命令的執行以

4 均流常見故障

4.1 不均流產生的原因

發射機在運行過程中，有時會產生不均流現象，其表現為：開關電源的電流大小突然發生變化，其電流差值遠超過設備的規定值，導致機器因某路過流而保護。

不均流產生的原因較多，主要有開關電源“接地”不良或幾個電源“地”不在“同一點”，開關電源的輸出端與匯流排接觸不良，均流采樣信號受到高頻干擾，發射設備阻抗匹配不理想或天線反射較大等。

4.2 不均流的解決

針對不均流現象，一要經常檢查大功率發射設備射頻連接的阻抗是否匹配，阻抗發生變化，匹配產生偏差，會導致前級放大器產生反射振蕩而引起不均流。二要經常檢查開關電源輸出端的連接線是否松動，導致“不均流”現象發生。

5 均流技術對安全播出的重要作用

廣播電視發射設備由于功率較大，不同生產廠家采用的供電方式不盡相同。“一對一” 供電方式比較簡單，但一旦某個開關電源出現故障，對應的功放將無法工作，這時會對發射機的功率合成造成較為嚴重的影響，導致發射系統發生其他故障。

均流供電方式相對比較復雜，采用均流技術使多組開關電源并聯使用，但當某個開關電源損壞后，發射機的功率合成不受影響，發射設備仍能正常工作，只是功率有所降低，避免了造成廣播電視停播現象的發生，大大提高了發射系統的安全可靠性能。