DX-600發(fā)射機(jī)FCOG6100控制板的原理與應(yīng)用

關(guān) 芳

（作者單位：國家新聞出版廣電總局554臺(tái)）

DX-600發(fā)射機(jī)FCOG6100控制板的原理與應(yīng)用

關(guān) 芳

（作者單位：國家新聞出版廣電總局554臺(tái)）

DX600發(fā)射機(jī)FCOG6100控制板用于控制發(fā)射機(jī)主電源可控硅的導(dǎo)通角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出整流電源大小的控制。基于此，主要對(duì)DX-600發(fā)射機(jī)主電源供電通路中采用的FCOG6100控制板方框圖及主要組成部分原理進(jìn)行分析，并對(duì)其在發(fā)射機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行闡述，希望可以給廣大DX600發(fā)射機(jī)維護(hù)者提供借鑒。

DX-600發(fā)射機(jī)；電源；控制板

FCOG6100可控硅控制板上市已有10年以上，為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)產(chǎn)品，采用數(shù)字技術(shù)、大規(guī)模集成電路，用戶使用FCOG6100可控硅控制板可以方便地設(shè)計(jì)一套價(jià)廉高效、運(yùn)行可靠的整流電路。FCOG6100可控硅控制板用于3個(gè)或6個(gè)可控硅變流器，控制3個(gè)或6個(gè)門極脈沖，2象限或4象限運(yùn)行。DX-600全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)主電源電路為三相六路橋式整流電路，通過控制可控硅導(dǎo)通角的大小來達(dá)到控制250VDC主電源電壓大小的目的。

1　FCOG6100控制板工作原理

1.1FCOG6100控制板方框圖

在DX600系列發(fā)射機(jī)中，控制板是電源控制板和大功率可控硅（1-6）之間的緩沖電路，主要作用是在電源控制板失效時(shí)，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

圖1為控制板方框圖?？刂瓢逵删彌_電路、基準(zhǔn)相位電路、鎖相環(huán)電路、軟起停電路、延時(shí)電路、脈沖放大器等幾部分電路組成。基準(zhǔn)相位電路主要作用為：為直流變換器提供30°滯后基準(zhǔn)信號(hào)、為正負(fù)順序提供正確的基準(zhǔn)相位、為交流控制器提供同相位基準(zhǔn)邏輯信號(hào)、提供主電源諧波濾波器、取消基準(zhǔn)信號(hào)傳感變壓器。

圖1　控制板方框圖

1.2緩沖放大器和軟啟動(dòng)停止電路

緩沖放大器電路和軟啟動(dòng)停止電路同時(shí)啟動(dòng)，控制可控硅平緩地進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，減少較大電流對(duì)可控硅的沖擊，起到緩沖作用。緩沖放大電路將0～5V的延遲輸入電壓轉(zhuǎn)換為10.6～0.6V的輸出電壓，向相位鎖相環(huán)的加法放大電路提供信號(hào)。軟啟動(dòng)停止電路的啟動(dòng)停止開關(guān)輸出電壓，從0～12V開關(guān)過程是由電阻R44和二極管DN1向電容C3充電得到的。同理，從12～0V開關(guān)過程是由電容C3經(jīng)電阻R45和CR2放電得到的，上升和下降時(shí)間分別由R44與R45確定。C3上的電壓經(jīng)U6同相放大器1端輸出緩沖后送到U6比較放大器的14端。U6放大器的14端輸出至集成電路U4為其提供禁止輸入信號(hào)。當(dāng)C3兩端的電壓達(dá)到1.2V時(shí)，禁止信號(hào)改變，從低電平變?yōu)楦唠娖?，送至集成電路U4，控制可控硅門極脈沖。啟動(dòng)時(shí)間為：（1.5+R44）×0.579·C3，停止時(shí)間為R45×1.84·C3，DX600發(fā)射機(jī)現(xiàn)采用值為：R44=100K，R45=10K，即：軟啟動(dòng)停止時(shí)間分別為1293ms和4.5ms。

開機(jī)過程為，PB控制板經(jīng)PB接口板送來電源允許信號(hào)（低電平），使電源控制板光耦U4-10輸出低電平信號(hào)，Q7截止，送出可控硅啟動(dòng)高電平信號(hào)給控制板的J6-16，此信號(hào)經(jīng)DN1的11-4二極管送到R44、C3軟啟動(dòng)電路。因?yàn)镃3的正端通過DN1的9-6二極管接+5V電源，使電容C3上電壓鉗位在+5.7V，使電壓跟隨器U6-1輸出高電平，并通過R48送到比較器U6-12，+12V電源經(jīng)過處理后，加在U6-13上的電壓為1.2V，使U6-14輸出高電平，PD2禁止紅燈滅，并將高電平信號(hào)送到U4-38上，控制板控制電路開始工作。發(fā)射機(jī)的電源控制板得來的可控硅控制電壓信號(hào)，送至控制板的J6-5，經(jīng)R49送到反相加法器U6-6，+5V電源接到U6-5，R50為反饋電阻，U6-7的輸出電壓經(jīng)R51和R42送到反相放大器U6-9，其中，R42決定控制角的調(diào)整范圍，R43決定最大與最小控制角的大小，DA、DB、DC為三相電源相位檢測(cè)信號(hào)輸出，通過排電阻RN4送到U6-9，+5V電源接U6-10，RN4的3只電阻并聯(lián)跨接在U6-8、U6-9兩端，為反饋電阻，構(gòu)成鎖相環(huán)（PLL）電路的鑒相器，U6-8的輸出信號(hào)送回到U4-4端，即VC，對(duì)控制角大小進(jìn)行控制。延遲命令J6-5是250VDC電源電壓與電流取樣信號(hào)處理后產(chǎn)生的信號(hào)，用于可控硅的相位控制，補(bǔ)償可控硅整流器橋式輸出電壓與導(dǎo)通角之間的正弦關(guān)系。

1.3失相禁止

當(dāng)三相電路中有一相爆保險(xiǎn)或者其他原因造成失相，失相禁止電路馬上啟動(dòng)，可控硅控制型號(hào)被禁止，可控硅不開通。當(dāng)三相電路恢復(fù)正常時(shí)，軟啟動(dòng)電路工作，控制板輸出正常信號(hào)至可控硅。三相電路電壓初始加至可控硅時(shí)，失相禁止電路同時(shí)也工作，當(dāng)電壓穩(wěn)定后，失相禁止電路才允許控制板輸出可控硅觸發(fā)信號(hào)。A-B-C，相位基準(zhǔn)邏輯信號(hào)由RN3的三只電阻相加，電容C28和其并聯(lián)電阻形成低通濾波器，當(dāng)電源為60Hz時(shí)，將方波變換為180Hz三角波。正常情況下，180Hz的三角波基于上門限電壓6.66V和下門限電壓4.73V之間，將比較器U5-2和U5-1的輸出信號(hào)集成為PL信號(hào)，并由電阻R57和相位遺失發(fā)光二極管PD1拉到邏輯“1”值，此時(shí)A、B、C相邏輯信號(hào)有正常的180°寬度及120°相差。電源失相后，經(jīng)過濾波的A、B、C邏輯信號(hào)包含電源頻率分量，當(dāng)電源頻率分量超越門限電壓時(shí)，PL信號(hào)達(dá)到邏輯“0”，比較器U5-13輸出端變?yōu)殡娏髁魅霠顟B(tài)，使軟啟動(dòng)/停止電容器C3放電。

1.4相位鎖相環(huán)電路

相位鎖相環(huán)門延角發(fā)生器電路是整個(gè)控制電路的核心，包括壓控振蕩器（VCO）、加法放大器、三異或門電路、分頻器，由壓控振蕩器和相位檢測(cè)器組成三相鎖相環(huán)。另外，相位鎖相環(huán)電路具有很高的頻率響應(yīng)，可以在一個(gè)電源頻率周期內(nèi)達(dá)到鎖相，為電源的穩(wěn)定提供保障。

2　FCOG6100控制板在DX600發(fā)射機(jī)的應(yīng)用

DX600發(fā)射機(jī)的主電源由三相六路可控硅電路、濾波電路和可控硅控制電路組成。主電源的啟動(dòng)停止都是通過FCOG6100控制板控制，輸出電壓的大小通過控制板控制可控硅的導(dǎo)通角大小，控制板通過取樣電路調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角達(dá)到控制輸出電壓的高低。DX600發(fā)射機(jī)主電源原理圖如圖2所示。PH1、PH2、PH3為到PB單元的三相197V交流電源，C450PB為由6只大功率水冷可控硅組成的橋式三相整流電路，三相197V交流電源C450PB后輸出250V直流電壓，經(jīng)過120uH的水冷濾波電感后分別送到發(fā)射機(jī)各個(gè)模塊機(jī)柜，供給大臺(tái)階模塊使用。其中，C450PB為POWEREX公司生產(chǎn)的高電壓大電流可控硅，可通過1400A電流，L2為120uH的水冷濾波電感。FCOG6100控制板輸出的電源控制信號(hào)通過電纜送到可控硅控制板上，可控硅控制板輸出的可控硅開通控制信號(hào)經(jīng)J1、J2送到6只三相橋式全波整流可控硅門極，對(duì)三相197V交流主電源進(jìn)行調(diào)相整流。整流后的脈動(dòng)直流電源，經(jīng)水冷濾波電感L2和55只并聯(lián)5100μF電解電容進(jìn)行濾波，輸出穩(wěn)定的250VDC電源。

圖2　DX600發(fā)射機(jī)主電源原理圖

DX600發(fā)射機(jī)主電源的工作原理是FCOG6100控制板接到PB接口板送來允許信號(hào)，在發(fā)射機(jī)無任何故障提示的情況下，發(fā)射機(jī)電源控制板向FCOG6100控制板輸出軟啟動(dòng)信號(hào)和門延遲電壓，使控制板工作，交流主電源經(jīng)過C450PB三相橋式整流電路整流，電流取樣電路輸出一個(gè)直流電壓信號(hào)到電源控制板，電源控制板根據(jù)電壓信號(hào)的大小，控制可控硅的門延時(shí)角，當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，電壓信號(hào)也隨之變大，電源控制板中的相關(guān)電路動(dòng)作，使門延遲電壓增大，降低控制角，可控硅輸出電壓升高，確保電源穩(wěn)定，起到穩(wěn)壓作用；另外，電流反饋信號(hào)也被送到電源控制板的過流監(jiān)測(cè)電路，對(duì)電路起到過流保護(hù)作用。應(yīng)用中需要注意的問題如下。

（1）FCOG6100控制板工作在一個(gè)高電壓、高溫度、強(qiáng)電子干擾的環(huán)境中，其穩(wěn)定性容易受到影響，要經(jīng)常檢查控制板的功能好壞，確保其能夠正常工作?？刂瓢宓墓╇婋娫措娐窞V波效果一定要好，確保不會(huì)受到發(fā)射機(jī)的諧波干擾，影響其正常工作。同時(shí)，要保證控制板的接地電路完好，必要時(shí)最好對(duì)其做屏蔽處理。

（2）為了確保C450PB可控硅的可靠導(dǎo)通，必須保證FCOG6100控制板輸出的控制方波信號(hào)有足夠的電壓，控制板輸出到可控硅C450PB控制端的電壓和電流必須大于其規(guī)定的觸發(fā)信號(hào)的最小值，并保持觸發(fā)電壓達(dá)到一定的寬度，只有這樣才能保證C450PB可靠觸發(fā)開通。

（3）對(duì)FCOG6100控制板要做定期檢查，查看是否有元器件過熱變色等，檢修發(fā)射機(jī)的同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行除塵，保持電路元件的清潔度。

3　結(jié)語

FCOG6100控制板廣泛應(yīng)用于電源控制電路中，在DX發(fā)射機(jī)被廣泛使用，是DX600發(fā)射機(jī)的重要控制電路，是發(fā)射機(jī)電源電路不可或缺的部分，在整個(gè)發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中起著至關(guān)重要的作用。其控制原理值得我們?nèi)フJ(rèn)真分析、學(xué)習(xí)和研究，只有掌握了FCOG6100控制板的工作原理和方式才能更好地維護(hù)好發(fā)射機(jī)，為安全播出提供保障。

［1］翟領(lǐng)博.統(tǒng)調(diào)幅發(fā)射機(jī)的數(shù)字化改造［J］.黑龍江科技信息，2013（6）.

關(guān)芳（1982-），河南鄭州人，。研究方向：廣播發(fā)射、節(jié)目傳輸。