DX600发射机TCU机柜+24 V非稳压电源组件的技改与应用

2014-10-22崔德刚

科技资讯 2014年20期

崔德刚

摘要：用开关电源替代TCU机柜发射机控制单元电源系统中的+24 V非稳压电源组件，并设计为双路电源并联供电，极大的提升了DX600发射机并机网络供电的安全性能，保证了发射机能够稳定、可靠的运行。

关键词：TCU 开关电源 +24 V非稳压电源组件

中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0112-02

DX600中波发射机是由三个PB200功放单元通过并机网络并机合成后，再送至发射天线的。其中，发射机控制单元（TCU）作为整部发射机的核心控制系统，其功能是为各功放单元分配音频和射频信号，并实现对并机网络的控制以及对功放单元最高级别的控制。如图1所示，发射机控制单元（TCU）机柜主要由：PLC控制器、发射机并机网络单元触摸屏（简称为MMI）、发射机控制单元子机柜（TCU-SUB机柜）、并机网络控制单元（CCU）子机柜、钥匙联锁柜、电源小盒等几部分组成。

TCU机柜的电源供电是由TCU电源小盒及CCU电源小盒来完成的。TCU机柜是DX600发射机的核心控制部分，一旦发生故障将会导致整部发射机停机。因此保证TCU及CCU电源小盒正常供电是确保TCU机柜乃至整部发射机正常稳定运行的基础。

1 TCU立柜概述

发射机控制单元（TCU）是DX-600发射机的控制系统，其主要功能有：对各PB200功放单元和合成器进行控制，对各PB200功放单元工作状态和合成器工作状态监测，并根据故障条件选择合适的工作模式和功率电平，提供各PB200功放单元和合成器的状态指示。

1.1 PLC

可编程逻辑控制单元，是整个发射机控制的核心部分。主要功能为对各PB200功放单元和合成器进行最高级别的控制和状态监测。PLC主要由：电源、CPU、数字I/O、模拟I/O、通讯、模拟输入等各类模块组成。CPU为PLC的核心部件，各PB200有低一级别的PLC，通过串行通讯线和TCU的PLC连接在一起。

1.2 TCU子机柜

是发射机控制单元分机柜，主要作用为各PB200功放单元和PLC之间的联系的一个接口。它主要由：射源板、音频源板、数字I/O板、控制板、用户接口板、低压电源板、显示板等，还有TCU接口板、背板等多个功能板组成。各功能板上运用了可编程逻辑器件EPLD，可实现组合逻辑和时序逻辑的控制。

1.3 CCU子机柜

CCU子机柜是发射机控制单元PLC和合成器之间的联系的一个接口。它是由：伺服控制板、CCU控制板、模拟I/O板、数字I/O板、CCU接口板、背板、低压电源板等多个功能板组成。其主要功能是对合成器进行控制，对合成器的工作状态进行监测，并提供合成器的状态指示。

1.4 MMI触摸屏

用来对各PB200及合成器进行控制，以及监视整个发射机运行的状态。有一个主菜单和多个子菜单。MMI显示屏是一个人机接口，内部预装了用户的应用程序，可以在MMI上输入一部分指令送至PLC，由PLC对发射机自动进行操作。MMI能反映发射机工作的所有情况，有多个表头指示和多个状态指示或故障信息。

1.5 电源小盒

电源小盒包括：TCU电源小盒和CCU电源小盒两部分。TCU电源小盒，主要给TCU子机柜及PLC提供+24 V非稳压直流电源，为MMI触摸屏提供工作电源。CCU电源小盒，主要给CCU子机柜提供+24 V非稳压直流电源，为伺服机构的+15 V的驱动电源，以及给并机网络中的辅助开关和模式开关提供交流220 VAC（或+24 VDC）操作电源。

2 TCU机柜的供电分析

TCU机柜的电源是由TCU电源小盒和CCU电源小盒共同来供电的。在DX600发射机的并机网络中，MMI触摸屏电源、PLC电源、所有模式、辅助接触器电源、大部分板卡的工作电源以及伺服电源都由它提供。

2.1 CCU电源小盒供电线路

如图2的（A4）所示，从并机网络低压断路器送来的交流220 V电源进入CCU小盒后，先被加至一个“浪涌电压抑制器”上，其作用主要是保护电子设备的敏感部件免受瞬间过电压的损害，共有两路输出。

（1）通过A4CB1空气开关加到一个“+24 V非稳压电源组件”上，输出的+24 V非稳压电源又分别送到：①为CCU子机柜的低压电源板提供+24 V非稳压电源，经低压电源板稳压后为发射机并机网络中的部分板卡提供所需要的+24 V、+15 V、-15 V及+5 V工作电源。②为发射机并机网络中所有模式、辅助接触器提供+24 V工作电源。

（2）通过空气开关A4CB2加到“伺服电源”上，“伺服电源”是一个输出为+15VDC的开关电源，其输出为伺服控制板提供+15 VDC的伺服电源。

2.2 TCU电源小盒的供电线路

如图2的（A5）所示，从并机网络低压断路器来的交流220 V电源经浪涌电压抑制器后，送至由“+24 V非稳压电源组件A”和“+24 V非稳压电源组件B”组成的双路电源供电电路，其输出的+24 V非稳压电源：①为PLC提供“A”、“B”两路工作电源；②为触摸屏提供“A”、“B””两路显示电源；③为TCU子机柜的低压电源板提供“A”、“B”两路+24 V非稳压电源，经低压电源板稳压后为发射机并机网络中的部分板卡提供工作电源。

2.3 +24 V非稳压电源组件存在的不足

在TCU电源小盒和CCU电源小盒中，共采用了3个+24 V非稳压电源组件，该电源技术参数为24 VDC@25 ADC，由220 VAC/24 VAC变压器、整流桥、33000 uF电解电容及24 V/25 A直流输出保险构成。

+24 V非稳压电源组件在使用过程中存在以下几点不足：（1）受外电输出不稳定影响，波动幅度大，难以达到理想的稳定的输出电压。不能保证发射机并机网络对电源的要求，开机前和开机后的输出电压相差较大。我台DX-600发射机TCU机柜曾因电源供电不稳定，造成音频控制板电源保护电路动作，导致发射机出现有载无调的停播事故。（2）对输出电压的调整不方便，且不能达到理想效果。该电源需要通过改变初级、次级变压器线圈的抽头来改变输出电压，输出电压的等级有限，且调整十分麻烦。（3）该非稳压电源体积大比较笨重，检修维护不方便，不利于更换电源小盒和处理故障。（4）功率损耗非常大、效率比较低，发热量大，不利于电源小盒散热。endprint

在DX600发射机中，+24 V非稳压电源组件的地位非常重要，它几乎提供了所有板卡的工作电源，以及提供了PLC工作电源、触摸屏工作电源、模式/辅助接触器直流马达的工作电源等等。这个+24 V非稳压电源组件输出电压的不稳定，对发射机设备或者器件造成了比较大的影响，对发射机的安全稳定的工作带来安全隐患。

3 +24 V非稳压电源组件的技改与应用

开关电源是控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源以体积小，重量轻，功耗低，效率高，纹波小，噪声低，智能化程度高，易扩容等优点，逐渐替代线性电源，已经广泛应用于各种电子设备。高可靠性、智能化及数字化是开关电源的发展方向。因此，针对+24 V非稳压电源组件存在的缺陷，经技术维护人员充分的研究论证，决定采用高稳定性的开关电源来替代+24 V非稳压电源组件。

3.1 开关电源的选择

根据实际电路测量并计算出TCU电源小盒+24 V非稳压电源组件最大输出总功率为70 W，CCU电源小盒+24 V非稳压电源组件最大输出总功率为43 W，充分考虑开关电源的带负载能力和冗余度，最终选用台湾明纬开关电源有限公司单组输出导轨型具有PFC功能的开关电源，选用型号为SDR-240-24的开关电源代替TCU电源小盒中的+24 V非稳压电源组件，选用型号为SDR-120-24的开关电源代替CCU电源小盒中的+24 V非稳压电源组件。两种型号的开关电源的输出参数如表1所示。

3.2 两种型号开关电源的优点

这两款开关电源均是单组输出导轨型具有PFC功率因素校正功能的开关电源，具有以下优点。

（1）该型号开关电源损耗低，效率高达94%；负荷能力强，峰值功率可达150%额定输出功率；输出电压连续可调且调整范围宽，同时内部含低压保护、过载保护、过压保护、过流保护、过温度保护、短路保护等多种保护电路，当电源负载出现故障时，能自动切断电源，保障其功能安全可靠。

（2）安装简便，替换方便，只需拆除+24 V非稳压电源组件，不需要改动线路。安装时，事先将标准的35 mm铝合金外卡导轨固定在机箱壳体上，然后将这种导轨型开关电源安装在导轨上即可。同时由于相比+24 V非稳压电源组件而言，开关电源的体积大大减小、重量大大减轻，节省了大量的空间。

（3）设计为双路电源并联供电，极大的提升了发射机并机网络工作的安全性能，保证了发射机能够稳定、可靠的运行。

3.3 双路电源供电实现原理

根据设备特点需要零延时切换和保持持续供电的要求，可采用二极管来实现双路电源供电。其原理如图3所示。

在开关电源A、B均正常工作的情况下，（1）当开关电源输出电压UA>UB时，CR1优先导通，从而使得CR2反向截止，此时由开关电源A给负载供电。（2）当开关电源输出电压UA

4 结语

开关电源属于免维护器件，并且具有稳定、高效、可靠的特点。技术维护人员在实际应用中大胆创新，成功用开关电源替代+24 V非稳压电源组件，并据需要实现了双电源并联供电，提高了发射机供电设备的保障等级，进一步确保了发射机的安全稳定高效运行。

参考文献

[1] 广播电视发送与传输维护手册10-4[M].北京：国家广电总局无线电台管理局，2000：99-100.