摘要：用開關電源替代TCU機柜發射機控制單元電源系統中的+24 V非穩壓電源組件，并設計為雙路電源并聯供電，極大的提升了DX600發射機并機網絡供電的安全性能，保證了發射機能夠穩定、可靠的運行。
關鍵詞：TCU 開關電源 +24 V非穩壓電源組件
中圖分類號：TU991.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0112-02
DX600中波發射機是由三個PB200功放單元通過并機網絡并機合成后，再送至發射天線的。其中，發射機控制單元（TCU）作為整部發射機的核心控制系統，其功能是為各功放單元分配音頻和射頻信號，并實現對并機網絡的控制以及對功放單元最高級別的控制。如圖1所示，發射機控制單元（TCU）機柜主要由：PLC控制器、發射機并機網絡單元觸摸屏（簡稱為MMI）、發射機控制單元子機柜（TCU-SUB機柜）、并機網絡控制單元（CCU）子機柜、鑰匙聯鎖柜、電源小盒等幾部分組成。
TCU機柜的電源供電是由TCU電源小盒及CCU電源小盒來完成的。TCU機柜是DX600發射機的核心控制部分，一旦發生故障將會導致整部發射機停機。因此保證TCU及CCU電源小盒正常供電是確保TCU機柜乃至整部發射機正常穩定運行的基礎。
1 TCU立柜概述
發射機控制單元（TCU）是DX-600發射機的控制系統，其主要功能有：對各PB200功放單元和合成器進行控制，對各PB200功放單元工作狀態和合成器工作狀態監測，并根據故障條件選擇合適的工作模式和功率電平，提供各PB200功放單元和合成器的狀態指示。
1.1 PLC
可編程邏輯控制單元，是整個發射機控制的核心部分。主要功能為對各PB200功放單元和合成器進行最高級別的控制和狀態監測。PLC主要由：電源、CPU、數字I/O、模擬I/O、通訊、模擬輸入等各類模塊組成。CPU為PLC的核心部件，各PB200有低一級別的PLC，通過串行通訊線和TCU的PLC連接在一起。
1.2 TCU子機柜
是發射機控制單元分機柜，主要作用為各PB200功放單元和PLC之間的聯系的一個接口。它主要由：射源板、音頻源板、數字I/O板、控制板、用戶接口板、低壓電源板、顯示板等，還有TCU接口板、背板等多個功能板組成。各功能板上運用了可編程邏輯器件EPLD，可實現組合邏輯和時序邏輯的控制。
1.3 CCU子機柜
CCU子機柜是發射機控制單元PLC和合成器之間的聯系的一個接口。它是由：伺服控制板、CCU控制板、模擬I/O板、數字I/O板、CCU接口板、背板、低壓電源板等多個功能板組成。其主要功能是對合成器進行控制，對合成器的工作狀態進行監測，并提供合成器的狀態指示。
1.4 MMI觸摸屏
用來對各PB200及合成器進行控制，以及監視整個發射機運行的狀態。有一個主菜單和多個子菜單。MMI顯示屏是一個人機接口，內部預裝了用戶的應用程序，可以在MMI上輸入一部分指令送至PLC，由PLC對發射機自動進行操作。MMI能反映發射機工作的所有情況，有多個表頭指示和多個狀態指示或故障信息。
1.5 電源小盒
電源小盒包括：TCU電源小盒和CCU電源小盒兩部分。TCU電源小盒，主要給TCU子機柜及PLC提供+24 V非穩壓直流電源，為MMI觸摸屏提供工作電源。CCU電源小盒，主要給CCU子機柜提供+24 V非穩壓直流電源，為伺服機構的+15 V的驅動電源，以及給并機網絡中的輔助開關和模式開關提供交流220 VAC（或+24 VDC）操作電源。
2 TCU機柜的供電分析
TCU機柜的電源是由TCU電源小盒 和CCU電源小盒共同來供電的。在DX600發射機的并機網絡中，MMI觸摸屏電源、PLC電源、所有模式、輔助接觸器電源、大部分板卡的工作電源以及伺服電源都由它提供。
2.1 CCU電源小盒供電線路
如圖2的（A4）所示，從并機網絡低壓斷路器送來的交流220 V電源進入CCU小盒后，先被加至一個“浪涌電壓抑制器”上，其作用主要是保護電子設備的敏感部件免受瞬間過電壓的損害，共有兩路輸出。
（1）通過A4CB1空氣開關加到一個“+24 V非穩壓電源組件”上，輸出的+24 V非穩壓電源又分別送到：①為CCU子機柜的低壓電源板提供+24 V非穩壓電源，經低壓電源板穩壓后為發射機并機網絡中的部分板卡提供所需要的+24 V、+15 V、-15 V及+5 V工作電源。②為發射機并機網絡中所有模式、輔助接觸器提供+24 V工作電源。
（2）通過空氣開關A4CB2加到“伺服電源”上，“伺服電源”是一個輸出為+15VDC的開關電源，其輸出為伺服控制板提供+15 VDC的伺服電源。
2.2 TCU電源小盒的供電線路
如圖2的（A5）所示，從并機網絡低壓斷路器來的交流220 V電源經浪涌電壓抑制器后，送至由“+24 V非穩壓電源組件A”和“+24 V非穩壓電源組件B”組成的雙路電源供電電路，其輸出的+24 V非穩壓電源：①為PLC提供“A”、“B”兩路工作電源；②為觸摸屏提供“A”、“B””兩路顯示電源；③為TCU子機柜的低壓電源板提供“A”、“B”兩路+24 V非穩壓電源，經低壓電源板穩壓后為發射機并機網絡中的部分板卡提供工作電源。
2.3 +24 V非穩壓電源組件存在的不足
在TCU電源小盒和CCU電源小盒中，共采用了3個+24 V非穩壓電源組件，該電源技術參數為24 VDC@25 ADC，由220 VAC/24 VAC變壓器、整流橋、33000 uF電解電容及24 V/25 A直流輸出保險構成。
+24 V非穩壓電源組件在使用過程中存在以下幾點不足：（1）受外電輸出不穩定影響，波動幅度大，難以達到理想的穩定的輸出電壓。不能保證發射機并機網絡對電源的要求，開機前和開機后的輸出電壓相差較大。我臺DX-600發射機TCU機柜曾因電源供電不穩定，造成音頻控制板電源保護電路動作，導致發射機出現有載無調的停播事故。（2）對輸出電壓的調整不方便，且不能達到理想效果。該電源需要通過改變初級、次級變壓器線圈的抽頭來改變輸出電壓，輸出電壓的等級有限，且調整十分麻煩。（3）該非穩壓電源體積大比較笨重，檢修維護不方便，不利于更換電源小盒和處理故障。（4）功率損耗非常大、效率比較低，發熱量大，不利于電源小盒散熱。
在DX600發射機中，+24 V非穩壓電源組件的地位非常重要，它幾乎提供了所有板卡的工作電源，以及提供了PLC工作電源、觸摸屏工作電源、模式/輔助接觸器直流馬達的工作電源等等。這個+24 V非穩壓電源組件輸出電壓的不穩定，對發射機設備或者器件造成了比較大的影響，對發射機的安全穩定的工作帶來安全隱患。
3 +24 V非穩壓電源組件的技改與應用
開關電源是控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源以體積小，重量輕，功耗低，效率高，紋波小，噪聲低，智能化程度高，易擴容等優點，逐漸替代線性電源，已經廣泛應用于各種電子設備。高可靠性、智能化及數字化是開關電源的發展方向。因此，針對+24 V非穩壓電源組件存在的缺陷，經技術維護人員充分的研究論證，決定采用高穩定性的開關電源來替代+24 V非穩壓電源組件。
3.1 開關電源的選擇
根據實際電路測量并計算出TCU電源小盒+24 V非穩壓電源組件最大輸出總功率為70 W，CCU電源小盒+24 V非穩壓電源組件最大輸出總功率為43 W，充分考慮開關電源的帶負載能力和冗余度，最終選用臺灣明緯開關電源有限公司單組輸出導軌型具有PFC功能的開關電源，選用型號為SDR-240-24的開關電源代替TCU電源小盒中的+24 V非穩壓電源組件，選用型號為SDR-120-24的開關電源代替CCU電源小盒中的+24 V非穩壓電源組件。兩種型號的開關電源的輸出參數如表1所示。
3.2 兩種型號開關電源的優點
這兩款開關電源均是單組輸出導軌型具有PFC功率因素校正功能的開關電源，具有以下優點。
（1）該型號開關電源損耗低，效率高達94%；負荷能力強，峰值功率可達150%額定輸出功率；輸出電壓連續可調且調整范圍寬，同時內部含低壓保護、過載保護、過壓保護、過流保護、過溫度保護、短路保護等多種保護電路，當電源負載出現故障時，能自動切斷電源，保障其功能安全可靠。
（2）安裝簡便，替換方便，只需拆除+24 V非穩壓電源組件，不需要改動線路。安裝時，事先將標準的35 mm鋁合金外卡導軌固定在機箱殼體上，然后將這種導軌型開關電源安裝在導軌上即可。同時由于相比+24 V非穩壓電源組件而言，開關電源的體積大大減小、重量大大減輕，節省了大量的空間。
（3）設計為雙路電源并聯供電，極大的提升了發射機并機網絡工作的安全性能，保證了發射機能夠穩定、可靠的運行。
3.3 雙路電源供電實現原理
根據設備特點需要零延時切換和保持持續供電的要求，可采用二極管來實現雙路電源供電。其原理如圖3所示。
在開關電源A、B均正常工作的情況下，（1）當開關電源輸出電壓UA>UB時，CR1優先導通，從而使得CR2反向截止，此時由開關電源A給負載供電。（2）當開關電源輸出電壓UA 4 結語 開關電源屬于免維護器件，并且具有穩定、高效、可靠的特點。技術維護人員在實際應用中大膽創新，成功用開關電源替代+24 V非穩壓電源組件，并據需要實現了雙電源并聯供電，提高了發射機供電設備的保障等級，進一步確保了發射機的安全穩定高效運行。 參考文獻 [1]廣播電視發送與傳輸維護手冊10-4[M].北京：國家廣電總局無線電臺管理局，2000：99-100. [2]辛伊波，陳文清.開關電源基礎與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009：2. [3]魏瑞發.數字化調幅發射機[M].北京：國家廣電總局無線電臺管理局，1999：60-68.