PSM發(fā)射機功率模塊控制電路一電容失效導(dǎo)致模塊故障引發(fā)的思考

郭興安

（國家新聞出版廣電總局七二五臺，山西 晉中 030600）

摘 要：模塊控制功率板中的電解電容失效后，該模塊會停止工作。因此，對功率控制板中保護管的控制電路、啟動電路和瞬間低電壓保護電路進行了分析。

關(guān)鍵詞：基本R-S觸發(fā)器；保護管啟動電路；瞬間低電壓；保護電路

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.081

PSM發(fā)射機的每個開關(guān)模塊上都有1個功率開關(guān)控制器板，其可控制保護管和開關(guān)管。在保護管控制電路中，啟動電路和瞬間低電壓保護電路是兩大組成部分。

1 保護管啟動電路

圖1為保護管控制電路原理圖。

在圖1中，R1、R2、R3、C4、VR1構(gòu)成了2個分壓器，并與U2組成了瞬間電壓過低保護電路；U4中2個4093B型的與非門組成了基本的R-S觸發(fā)器，并與U5的2個與非門組成了保護管的啟動電路。在U4中，與Q對應(yīng)的8端（ ）為置位端，與Q對應(yīng)的12端（ ）為復(fù)位端。R-S基本觸發(fā)器的特性如表1所示。

保護管啟動電路的工作原理為：在發(fā)射機正常加高壓時，U4的R-S觸發(fā)器的 端比 端先輸入高電平，輸出端Q為低電平，經(jīng)U5與非門輸出高電平輸入到保護管門極，保護管開通。由此可見，要想使保護管正常導(dǎo)通，R-S觸發(fā)器的輸出端Q必須保持低電平，即保證Q的電平值為0（只有在 的電平值為0、 的電平值為1，即在電路啟動的瞬間加到置位端的電平要比復(fù)位端的電平高時，才能確保保護管導(dǎo)通）。置位端高電平速度會受到失步保護電路、瞬間過低電壓保護電路的影響。失步保護電路與U2的連接能隔離光電管，可將其視為開路，影響較?。恢饕绊憗碜杂谒查g低電壓保護電路，由于C4的存在，U2的電平送至置位端時會產(chǎn)生一定的延遲，進而影響了置位端加入高電平的速度。為了使保護管能正常啟動，加入到復(fù)位端高電平的速度應(yīng)比加入到置位端高電平的慢。因此，設(shè)計時，應(yīng)在復(fù)位端的R4上串接1個大容量的電容C8，從而確保保護管的導(dǎo)通。

2 瞬間低電壓保護電路

在圖1中，U2的同相端經(jīng)R1、R2分壓得到6 V；反相端經(jīng)R3、VR1分壓得到5.1 V。因此，U2正常輸出為高電平。當外電壓低于5.1 V時，比較器輸出低電平，經(jīng)過 端的R-S觸發(fā)器后，輸出端為高電平，經(jīng)U5輸出為低電平，將保護管拉開，可以起到保護作用。但在多數(shù)情況下，保護閃電、過載等微秒級的瞬間低電壓是必不可少的。因此，在設(shè)計電路時，R1的兩端并聯(lián)了1個0.1 μF的電容。當外電壓瞬間降低時，電容的儲能可防止U2立即輸出低電平，從而避免拉開保護管。但在加入該電容后，會影響R-S觸發(fā)器 端加入高電平的速度，因此，設(shè)計時，應(yīng)在Rd端的R4上串入10 μF的電容C8，延長RC電路的放電時間t，從而使R4端輸入的高電平速度減慢，提高保護管運行的可靠性。在維護工作中，常遇到電容失效，進而導(dǎo)致模塊不工作的情況。經(jīng)測量，一些電容的容量不足100 PF，導(dǎo)致Rd端的充放電時間短于 端，進而導(dǎo)致保護管拉開，模塊停止運行。

3 、 端充放電時間常數(shù)t的分析

3.1 R1和C4充放電時間的計算

R1和C4充電時間的計算公式為：

計算得出，放電時間t≥0.095 ms。由此可見，U2的輸出在合電0.095 ms后由低電平變?yōu)楦唠娖健?/p>

R1和C4放電時間的計算公式為：

計算得出，放電時間t≥0.008 ms。由此可見，瞬間低電壓在0.008 ms內(nèi)不被保護，保護管正常導(dǎo)通。

3.2 R4和C8充放電時間的計算

R4和C8充電時間的計算公式為：

計算得出，Uc=0 V。由此可見，U2同相端經(jīng)0.095 ms充電至5.1 V后，反相端的電壓為0 V；根據(jù) 的電平值為1、 的電平值為0，可得Q的電平值為0，保護管開通。

R4和C8放電時間的計算公式為：

計算得出，Uc=12 V。由此可見，在0.008 ms后，U2同相端的瞬間低電壓低于5.1 V，反相端為5.1 V；根據(jù) 的電平值為1、 的電平值為0，可得Q的電平值為0，保護管斷開。

電容C8失效后，R4充電時間的計算公式為：

計算得出，Uc=12 V。由此可見，當C8降低至一定值時，加電時加入到Sd端高電平的速度小于Rd端，即在t≤0.095 ms的時間內(nèi)， 的電平值為1、 的電平值為0時，Q的電平值為0，保護管斷開，此模塊停止工作。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，一方面，在開機加高壓時，加入到U2同相端高電壓的速度必須比加入到U5的快，從而確保保護管導(dǎo)通；另一方面，當瞬間電壓過低時，U5的電位必須比U2同相端的電位變化慢，且保持一定的電位差，才能避免拉開保護管。在電路中，當R1的電阻值為1 kΩ、C4的電容值為0.1 μF、R4的電阻值為100 kΩ、C8的電容值為10 μF時，可計算得出兩電位的速度比為1∶10 000，該速度比可大大提高電路的可靠性。

4 結(jié)束語

鋁電解電容中的電解液除了會在正常運行中消耗外，還會隨著時間的推移和環(huán)境溫度的變化自然揮發(fā)。當電解液干涸時，鋁電解電容的壽命會縮短。我臺的DF-100 kW PSM發(fā)射機已運行15年，模塊控制小板中的電解電容會在一定程度上存在失效的情況。因此，在今后的設(shè)備檢修和維護中，一定要特別注意對此電容的檢測。

〔編輯：張思楠〕