HARRIS Z10調頻發射機的電源原理和故障分析

廣東省九0三電視調頻臺 盧劍鋒

中山廣播電視臺 李偉進

1.引言

廣東省九0三電視調頻臺現有7臺HARRIS調頻發射機，其中1部PT10，6部Z10，7部調頻發射機都采用3相4線制（342-432VAC）供電方式。PT10的主功放電源是可控硅調壓，通過調整導通角來調整輸出電壓，從而改變輸出功率；Z10的主功放電源是固定電壓輸出（48V，50V，52V，54V其中一種）。本文對Z10發射機的電源進行分析，從而更好了解該調頻發射機的電源。

2.供電方框圖介紹

發射機中有兩個不同的供電系統，一個是功放模塊供電系統，一個是低壓供電系統。

3.低壓供電系統（見圖1）

低壓供電系統是一塊PC板，安裝在發射機的后面，靠近主電流接觸器，標為A19。但無論三相還是單相，低壓供電電路板都是一樣的。只有接到該板上的交流接線（AC）不同。從而提供了本機所有電路需要的直流電壓。包括有：+20VDC -20VDC +10VDC

這些電壓先送入整流板處理后再送入主控制器電路板，該板上有三個繼電器：A19K1，A19K2及A19K3。開機時，LIFE SUPPORT板通過W22的J2—1（低電平啟動）使A19K1接通（零線）主電流接觸器（簡稱為K1），將三相電源送入PA供電系統，與此同時，A19K2吸合通過交流電（火線），使雙激勵器正常工作。A19K3啟動風速選擇繼電器K2，對風速進行選擇（開機時高速，運行正常后低速）。K2裝在主AC電流接觸器附近。

圖1

4.PA功放模塊供電系統

本機有四個主供電變壓器,為PS1,PS2,PS3及PS4，分為二組進行工作。圖4-1上標明了此四個供電變壓器的位置及來電接口，圖4-1是其中一個電源的位置圖和供安裝和拆卸的連接圖。圖4-2是供功放用的其中一個三相電源變壓器的簡化圖（如果是三相四線制，則初級繞組應接成WYE形）。兩個次級繞組的輸出經由扼流圈合成，再經一個120000uF的電容進行濾波。主繞組及兩個次級繞組（相角不同）的組合產生了一個600/720Hz的紋波輸出信號（對輸入為50/60Hz而言）。每個次級繞組都有四個可供選擇的電壓抽頭。每個抽頭經過SCR（晶閘管）接至地，SCR在這里用作一個抽頭開關，將輸出適當直流電壓的抽頭接通，等效一個半波整流器。每個次級繞組有12個SCR（每組繞線有4個），但繞組中在同一時刻只有三個SCR導通，通過改變變壓器的線圈匝數比，可以控制輸出的直流電壓。通過改變初次級繞組的匝數比，次級繞組的四個抽頭分別可輸出直流48V，50V，52V及54V。抽頭開關由供電控制器板控制。有4個獨立的供電模塊，為PS1，PS2，PS3及PS4。每個模塊為PA中32個放大器中的8個供電。PS1，PS2為Z-Plane A和B及IPA-AB供電，PS3，PS4為Z-Plane C和D及IPA-CD供電。

注意：

每個供電模塊都有與它相對應的功放模塊。例如：PS1電源給受PA控制器1控制的功放供電。

4.1 3相PA供電

發射機的3相AC輸入直接接到主AC接觸器K1上。接觸器的變壓器一端并行連接到位于發射機的底部T1、T2、T3、T4變壓器的初級。變壓器的初級根據AC輸入的方式依據輸入電壓連接檔位和使用3或4線連接。在整體系統方框圖可找到檔位表。

每個變壓器有2個WYE 次級，用中心接線整流輸出52VDC（標稱）。注意，無論AC輸入電壓和設置如何，次級是一樣的。兩個次級的輸出經過大扼流圈L1-L8匯合。C1、C2、C5和C6（120，000uf）濾波電容，提供最后的濾波。

每個變壓器的次級檔位連接到整流器板。次級用唯一的檔位開關設計，提供粗略的穩壓小階梯，從48V—52VDC（每檔改變約為2VDC），以補償3相AC的變化。

4.2 整流器板

整流器板有SCR（可控硅），用于檔位切換、3相AC的整流和供電的開關。每個次級繞組有四檔，參考圖4-3。每個檔位有一個SCR接地。電源控制器可以在每個繞組和確定的時間打開四個SCR中的任何一個。在DC的輸出不夠高時，PS控制器通過打開不同的SCR改變變壓器的變比，使用另外的次級檔位。最靠近中間的檔提供最少的次級圈數，因而提供最低的電壓。這也意味著，因為次級有用的圈數更多，離中間最遠的檔提供最高的DC輸出。

在每個變壓器的頂端安裝了2個整流器。有A面和B面，兩者都顯示在同一電路圖上。圖的左邊是A，右邊是B（除了圖3只有B面）。兩個板也只有一個部件編號。整流器板A用于變壓器次級A，而整流器板B用于變壓器次級B。整流器板工作在并行狀態并由一橡膠電纜J3連接，在圖的中間連接A和B 面。

以下的討論要參考整流器電路圖和圖4-3。整流器板執行以下3個主要功能：

（1）利用SCR動態切換次級檔位，以維持相對穩定的供電電壓，這樣不管3相AC電壓的波動也維持發射機恒定的功率輸出。也允許控制器通過在約6V的范圍內選擇最好的電源電壓來優化發射機效率。注意，在正常的運行狀態，最優的發射機最可能是運行在48V檔，標示為TAP1。

（2）PA（功放）電源軟啟動。（3）PA（功放）電源放電

表1 哈里斯調頻發射機故障列表歸納分析

4.3 檔位切換電路操作

SCR的控制信號高電平有效，直接從PS控制器板來。在以下位置進入各電源的B整流器板：

● J4-1——DRIVER1=TAP1（有效時為48V檔）

● J4-3——DRIVER2=TAP2（有效時為50V檔）

● J4-5——DRIVER3=TAP3（有效時為52V檔）

● J4-7——DRIVER4=TAP4（有效時為54V檔）

注意：

48V檔位的電路在此解釋，另3個是同樣的，但附在不同變壓器的次級繞組檔上。

DRIVER1 信號用來啟用48VDC的次級檔。該檔在診斷顯示上設定為TAP 1。當有效時（高），導致U2-17的輸出變低。這樣打開Q28，Q28使用10VB-SS，此時稱為DRIVER-1，到達R12，R12在48V部分的B面。連接電纜J3連接同一信號到在48V整流器部分A面的R25上。

10VB-SS（SS=軟啟動）只有在J4-6上的DISCHARGE信號有效時才存在。10VB-SS偏置在B面的二極管CR4、CR8和CR12和A面的CR13、CR17和CR21。這樣打開相應的SCR，B面的Q4、Q8和Q12，A面的Q13、Q17和Q21。每個SCR正極接地，陰極通過30A的保險絲到A面的L5、M5和N5，B面的L4、M4和N4。（這些連接可參考整體系統方框圖）。注意，在2變壓器次級，無論A、B面的SCR都選相同的檔位（最低電壓）

4.4 軟啟動

在啟動發射機的同時，激活了一套第五組的SCR，如圖4-4所示。這些SCR連接到變壓器次級繞組的低壓輸出抽頭“B”（所謂低壓抽頭，即在次級繞組上的線圈匝數幾乎為0）。這些軟啟動SCR通過一個浪涌電流吸收電阻接至地，而不象其它SCR那樣直接接地。使用軟啟動技術抑制了開機供電霎間產生的浪涌電流。軟啟動提供了三秒的開機保護時間，三秒過后，吸收電阻被導通的SCR旁路，這些SCR一端接至低壓輸出抽頭部分，一端接至地，使機器的供電處于額定狀態下。如果電壓不夠高，供電控制器將會激活下一個高電壓輸出抽頭，直至輸出直流電壓為+52V，或變壓器已切換到輸出電壓為最大值的抽頭止。

3功放的52V直流供電部分也采用軟開關電阻進行放電。放電電路在整流板上，當發射機關閉時放電電路開始作用，斷切SCR并保護電源，避免放電時再次誤導通發射機。

當發射機關閉時，PA放電電路利用R48釋放電荷。DISCHARGE信號低有效，來自PS控制器板。變低后，引起U2-14輸出變高。完成以下2件事：

a.首先，保持CR31的偏壓，它允許柵極Q33通過R54拉高，關閉Q33。去掉啟動變壓器檔位的10VB-SS。防止PA電源（以及軟啟動）因DISCHARGE信號有效而啟動。

b.其次，Q37的基極拉高，將其關閉。R62拉低Q29、Q31的柵極，使之打開。Q29、Q31連接R48到52VDC的開關，電源被放電。

4.6 電壓取樣

用301K歐姆（R6，R4，R19，R24，R33，R38）的電阻從48V檔取樣2個AC電壓。一個來自A次級在J4-14，一個來自B次級在J4-13。取樣是頻率為360Hz抖動的DC，相當于DC電源輸出的平均大小。送到PS控制器，并根據脈沖的平均大?。―C）控制檔位開關。信號也用60Hz的帶通濾波檢測SCR保險絲熔斷和120Hz的檢測AC輸入缺相。

判斷是否檔故障（熔斷保險絲），參考診斷顯示。例如，要檢查電源1（PS1）上檔位的狀態，按[STATUS，D，A，A，D]。圖4-5顯示在屏幕上。

4.7 IPA（中間功率放大器） 供電電壓

Z10中，每個IPA由2個電壓供電。IPA-AB來自PS1和PS2而IPA-CD來自PS3和PS4。IPA供電線在送往IPA前，在整流器板上二極管并合起來。這意味著，失去一個電源不會失去一個IPA，使發射機繼續播出。

5.如表1是我臺多年來出現的故障現象及處理的情況表

以上是我們在實際維護哈里斯發射機電源系統中碰到的一些常見的故障及基本分析，希望本文能對有相關發射機的臺站在今后的維護檢修工作有所幫助。

[1]廖建華,劉剛,葉偉明,廖德杰等.調頻發射機運行維護手冊.

[2]HARRIS PLATINUM Z10.整機技術手冊.

[3]趙偉.全固態調頻立體聲廣播發射機操作、維護與測試[M].中國廣播電視出版社.

[4]廣東省九0三電視調頻臺.設備常見故障處理方法.