DAM50kW中波廣播發射機聯鎖工作原理及故障分析

李 健

（作者單位：廣東省粵東721轉播臺）

當前，DAM全固態數字調幅中波廣播發射機具有音頻性能優越、整機效率較高、運行平穩等優點，有利于廣播電視發射臺站的安全、高質量播出。

為了保障發射機安全運行，發射機保護控制系統設置了齊全的聯鎖保護電路。聯鎖電路能夠保障主備發射機倒換及發射機器件模塊的安全[1]。根據發射機的故障性質，聯鎖故障被劃分為一類故障，該故障指令被送入“開/關機控制邏輯”電路。如果無法及時排除聯鎖故障，發射機將無法上高壓或者立刻掉高壓，直到發射機故障消除，并且手動復位后，才能重新上高壓[2]。聯鎖保護電路一般包括門聯鎖、外部聯鎖、聯鎖串、電纜聯鎖。其中，門聯鎖、外部聯鎖、聯鎖串主要涉及電源取樣板、控制板及其外接聯鎖設備，如圖1所示。

圖1 門聯鎖、外部聯鎖、聯鎖串邏輯框圖

1 外部聯鎖

1.1 外部聯鎖保護工作原理

DAM50kW中波廣播發射機設計有延時控制電路，避免控制系統在初始加電時，出現瞬間不穩定的狀態，致使發射機誤開機。在初始加電（低壓）時，延時控制電路（見圖2）通過外部聯鎖電路，切斷交流接觸器K1、K2電源控制回路；當初始狀態完成后，再接通交流接觸器K1、K2電源控制回路。

圖2 外部聯鎖延時控制電路

外部聯鎖正常時（見圖3），T2低壓變壓器的交流24 V輸出一端直接引至繼電器K3的線包，另一端經F6保險絲，送至電源取樣板的X2-3接線口，通過延時控制電路的K1常開接點，經外部聯鎖后再由X2-6接線口至K3的線包。K3線包通電工作，使觸點吸合，電源取樣板的X4-4腳獲得對地通路，同時X5-17腳送出低電平至控制板（見圖4）。控制板的外部故障檢測電路不輸出外部故障低電平。外部連接部分的應急開關S，在正常情況下，應該接到“天線到位指示”的聯鎖一側，以實現天線的同軸開關對主發射機、備用發射機之間互鎖；在檢修情況下，可以直通，跳過“天線到位指示”即主備機的互鎖，以便將故障發射機連接至假負載進行檢修維護。電源取樣板NE555芯片（見圖2）構成了外部連鎖的延時控制電路，延時輸出高電平，使V6三極管導通，繼電器K1線包獲得+5 V電壓；K1工作，K1常開點4、8腳閉合（見圖3），經外部聯鎖閉合線，從而使K3線包通電工作。

圖3 外部聯鎖交流接觸器K3控制電路

圖4 門聯鎖、外部聯鎖、聯鎖串故障檢測電路

1.2 外部聯鎖故障檢修方法

1.2.1 故障位置

外部聯鎖屬于一類故障，結合外部聯鎖工作原理，故障部位主要有：

（1）繼電器K3故障。外部聯鎖正常狀態下，繼電器K3是一直保持在交流24 V電壓下工作的，長期使用后的線包容易發熱燒壞，或者繼電器的觸點打火氧化造成接觸不良。

（2）三極管故障。控制板上的外部聯鎖故障檢測電路是由三極管組成的高低電平判斷電路，三極管的損壞也是常遇到的故障原因。

（3）相關電路故障。相關電路包括延時控制電路、外部連接部分電路。

1.2.2 檢修方法

主要檢修策略是查看繼電器K3線包是否通電，觸點是否吸合。

（1）如果繼電器K3線包兩側通電，觸點不吸合，應該主要檢查繼電器K3的線包、接點情況、觸點吸合情況，必要時更換新的繼電器K3。

（2）如果繼電器K3線包通電，觸點吸合，應該主要檢查外部聯鎖故障檢測電路三極管V33的基極、集電極，以及接點是否接觸不良。

（3）如果繼電器K3線包不通電，應該主要檢查與聯鎖連接的相關電路。檢查延時控制電路是否輸出高電平，三極管V6的基極即R31對地應有0.8 V電壓；三極管V6導通時，集電極對地應該0 V，k1常開點4腳和8腳的阻值應該為0，即接通；檢查同軸開關的外部聯鎖是否正常時，先觀察同軸開關狀態是否在天線端。確定同軸開關在天線端，再通過應急開關直通電源取樣板的X2-4腳和X2-5腳，故障仍存在時可以重點檢查同軸開關的外部聯鎖的接點是否接觸不良。

2 門聯鎖

2.1 門聯鎖保護工作原理

門聯鎖電路包括開關S1、S3、S4，電源取樣板的限流電阻，以及控制板的門聯鎖故障檢測電路。具體原理如圖4、圖5所示。門聯鎖開關S1、S3、S4安裝在發射機3個功放箱后門。當門聯鎖正常，3個功放箱機柜門完全合上時，開關S1、S3、S4閉合接通，電源取樣板X4-5接地，即電源取樣板X5-15接地，輸出一個門聯鎖低電平信號至控制板的門聯鎖故障檢測電路。三極管V31截止，集電極輸出門聯鎖正常的高電平；當門聯鎖故障時，3個功放箱機柜門至少有1個斷路時，開關S1、S3、S4未能連串閉合接通，電源取樣板X4-5不接地，即電源取樣板X5-15輸出一個+30 V直流信號至控制板的門聯鎖故障檢測電路，三極管V31導通，集電極輸出門聯鎖故障的低電平。

圖5 門聯鎖電路

2.2 門聯鎖故障原因及檢修策略

門聯鎖故障屬于一類故障。主要故障原因是+30 V信號不正常，可以重點檢查電源取樣板的X4-5腳是否接觸良好，機柜門開關S1、S3、S4是否有損壞，各開關之間的連接線是否接觸良好[3]。

3 聯鎖串

3.1 聯鎖串工作原理

聯鎖串的作用是確保外部聯鎖和門聯鎖的+30 V信號處在正常供電的狀態。從圖4可以看出，外部聯鎖和門聯鎖的故障檢測電路要想正常工作，首先要保證+30 V信號低壓電源正常。如果+30 V信號的低壓電源出現異常，外部聯鎖和門聯鎖的故障檢測電路將無法正確輸出故障信號，而聯鎖串可以檢測+30 V信號是否正常。聯鎖串具體原理（見圖3、圖4）：T2變壓器經整流濾波輸出+30 V至電源取樣板的X4-2腳后，作為外部聯鎖、門聯鎖、聯鎖串的故障檢測電路輸入信號，即可以控制三極管V31、V32、V33開通或截止的基極信號。去往聯鎖串的一路，經電源取樣板的X5-17腳去往控制板的聯鎖串故障檢測電路。當正常輸入+30 V信號時，聯鎖串故障檢測電路的三極管V32導通，輸出低電平，聯鎖串正常；當+30 V信號故障時，聯鎖串故障檢測電路的三極管V32不導通，輸出高電平，聯鎖串故障。

3.2 聯鎖串故障原因及檢修策略

聯鎖串故障屬于一類故障。故障原因主要是+30 V信號不正常。可以重點檢查電源取樣板的X4-2腳是否電壓正常、接觸是否良好，整流橋VD3輸出電壓是否正常。在電壓異常波動時，整流橋VD3容易燒毀，造成+30 V信號輸出故障。

4 電纜聯鎖

4.1 電纜聯鎖工作原理

電纜聯鎖由功放模塊、功率合成板、調制編碼板、轉接板、驅動編碼板、控制板的相關電路組成，如圖6所示。電纜聯鎖確保了所有功放模塊全部到位插入功率合成板，保證功率合成順利進行。這和功放模塊與功率合成板工作模式直接相關。DAM中波發射機正常工作時，DAM技術要求每一時刻必須開通一定數量的功放模塊，功率合成板再合成該瞬時音頻調制信號所對應的射頻電壓，即功放模塊有的處于開通狀態，有的處于關斷狀態。在實際中，處于開通狀態的功放模塊會輸出電流，在次級銅棒中會感應合成出高頻電流，合成電流會在已經關斷的功放模塊的合成變壓器初級線圈中產生射頻高電壓。如果射頻變壓器的初級沒有接負載，感應的射頻電壓產生電弧，會導致射頻變壓器的磁環爆裂[4]。電纜聯鎖可以檢測功放模塊插入功率合成板的到位情況，確保射頻變壓器的初級不會開路，避免射頻變壓器的磁環爆裂。

圖6 電纜聯鎖框圖

兩塊調制編碼板的電纜聯鎖電路可以檢測119塊大臺階功放模塊和5塊小臺階功放模塊（共計124塊功放模塊）是否到位插入功率合成板。調制編碼板的8束電纜的每一根分別傳送開關信號到相對應的功放模塊。如圖7所示，每束電纜都有一個獨立的聯鎖線，每個互鎖支路與功放模塊的電路構成一個短路支路，由調制編碼板的上拉電阻經過電纜和功放合成母板上所有4只功放模塊再通過電纜送回調制編碼板上的地端。當所有4只功放模塊全部到位插入功率合成板后，反相器獲得低電平輸入，并輸出高電平[5]。當124塊功放模塊全部到位插入時，所有反相器輸出高電平。每塊調制編碼板的16個聯鎖信號分別送入兩個8輸入與非門，集成在現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中。轉接板將兩塊調制編碼板的“電纜聯鎖-H”故障信號合并為1路信號后，再送至控制板的電纜聯鎖檢測電路。

圖7 功放聯鎖圖

驅動編碼板的電纜聯鎖檢測電路（見圖8）由電壓比較器N 9（L M 3 3 9）、與非門芯片N 1（74HC00）、三極管V24和紅色指示燈H4等組成，可以檢測所有推動級功放模塊（D1-D14）和前置放大器是否到位插入推動合成母板。當所有推動級功放模塊（D1-D14）、前置放大器都到位插入推動合成母板時，驅動編碼板的XP1-9腳和XP1-19腳連通，XP2-9腳和XP2-19腳連通，使電壓比較器N9的N9-1腳和N9-13腳為高電平“1”，則與非門N1的N1-3腳為低電平“0”（紅色指示燈H4不亮），三極管V24截止，XP3-12腳輸出高電平“1”至控制板，發射機正常。當所有推動級功放模塊（D1-D14）、前置放大器中有一個插入不到位，或者XP1、XP2線纜接觸不好時，N9-1腳或N9-13腳為低電平“0”，與非門N1的N1-3腳為低電平“1”（紅色指示燈H4亮），三極管V24導通，XP3-12腳輸出低電平“0”至控制板，發射機不能開機或者掉高壓。

圖8 驅動編碼板電纜聯鎖檢測電路

4.2 電纜聯鎖故障及檢修策略

電纜聯鎖故障屬于一類故障，會阻止發射機“開機指令”的產生。電纜聯鎖故障經常發生在檢修發射機時或者在功放模塊維修后，應對動過的模塊進行重點檢查。一是通過查看驅動編碼板的H4紅色指示燈、兩塊調制編碼板聯鎖開啟指示燈V68，初步判斷電纜聯鎖發生的位置，縮小查找故障范圍。二是檢查功放模塊是否與功率合成母板接插良好。打開功放箱前門，逐一檢查功放模塊，著重檢查新插入的功放模塊，確保所有的功放模塊接插良好。功放模塊插拔有阻力是正常現象，插入到位時會有清脆的“噠”聲。三是檢查驅動編碼板、調制編碼板的控制信號帶狀電纜。確保帶狀電纜與插頭接觸良好，電纜插頭能全部鎖緊。

5 結語

聯鎖故障是發射機一種常見的故障，為了能及時排除故障，保證發射機正常工作，工作人員在檢修維護時應做到以下幾點：

（1）善于利用器件動作的物理現象，如觸點吸合的聲音、指示燈等。處理外部聯鎖故障時，通過發射機上電時的邏輯程序，仔細聽是否有K3觸點吸合的聲音，從而快速鎖定故障部位，節省檢修時間。

（2）在日常工作學習中應充分了解聯鎖電路工作原理和故障原因。熟悉應用電路圖，按順序逐個排查，較快地鎖定故障點，提高檢修效率。

（3）值班技術員應該具備高質量的接頭焊接制作工藝，避免維護檢修過程中或者更換聯鎖電路相關元器件時，出現虛焊、脫焊的情況。

（4）必要時可以在安全前提下，利用短接跳線將可疑故障元器件接點短接，以便通過排除法快速找到故障原因，或者臨時解除聯鎖故障，盡快恢復發射機正常工作。