DX型中波发射机电源电磁干扰故障分析

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摘要:本文通过dx-600中波发射机调机中出现的一例电源电磁干扰故障,详细分析故障的原因,最后以对二进制+125V电源进行电磁干扰滤波的直流电磁干扰滤波器为例,介绍直流电磁干扰滤波器的作用以及安装时的注意事项。

关键词:电源电磁干扰直流电源电磁干扰滤波器

1引言

电磁干扰信号对发射机安全稳定运行会造成较大的威胁,为了最大限度地抑制电磁干扰信号,滤波、屏蔽、接地是其中最有效的三个办法。美国Harris公司成功地将电磁干扰滤波器应用于DX型发射机的电源通路中,比如,DX-200发射机中用于对二进制+125V电源进行电磁干扰滤波的直流电磁干扰滤波器;DX-600发射机合成器中用于对+220V电源进行电磁干扰滤波的交流电磁干扰滤波器等。

2故障现象及故障原因

2006年,我们参与了国家广电总局641台DX-600全固态中波水冷发射机的装调机工作。在调机过程中,高功率试机时听到一声来自PB3单元(DX-600中的一个PB200功放单元)整流机柜内交流接触器的吸合、断开声音, PB3掉功率,发射机切换为N-1工作(PB3被甩掉),查看PB3单元电源显示板指示“电源电流故障”。经过仔细排查,发现来自3Φ205VAC电流变换器的电流取样输出线与+125V电源(给二进制功放模块供电)的电磁干扰滤波器输入线和输出线紧紧地缠绕并用扎带捆扎在一起,将其分开(如图1)。高功率开机,PB3单元运行正常,发射机运行正常。

3故障分析

3.110KVAC/205KVAC主变压器次级的中线+125V电源工作原理(如图2)

10KVAC/205KVAC变压器采用“Y”连接方式,次级3Φ205VAC经三相全波整流电路,再经过滤波电路得到+250VDC电源,该电源给功放级射频放大器供电;次级的中线+125V电源经半波整流后,得到+125VDC电源,由于变压器次级3Φ205VAC电源线上的电流非常大,并且电源波形不是理想的正弦波,而是有高次谐波分量存在,这样与3Φ205VAC电源并行的+125V电源线上就会有比较强的电磁干扰存在,为了消除电磁干扰信号对二进制模块产生的电源电磁干扰,Harris公司给+125VDC电源加装了电磁干扰滤波器FL3,再经过滤波阻流圈L1及滤波电容后得到比较理想的+125VDC电源,该电源给二进制射频放大器供电。

3.23Φ205VAC电流变换器的电流取样工作原理(如图3)

变压器次级3Φ205VAC电源经三相1200:5的电流变换器,再经过三相全波整流堆CR1后,将得到的信号送到电源控制板,用于实现对3Φ205VAC电源电流地实时监测。(参看图4)该取样信号送至电源控制板的J1-4与J1-6(在高功率状态下J1-4的数值为4.48VDC,J1-6的数值为4.11VDC),经缓冲放大器U1放大后,一路由U12-1设置的门限电平进行比较,用于检测峰值过电流故障;另一路经过低通滤波电路,由U12-2上的同一组门限电平进行比较,用于检测平均值过电流故障。这两个过电流故障经过或门连在一起,产生电源电流故障(I-FLT)信号。

3.3 故障过程分析

从变压器次级3Φ205VAC电源的中心抽头得到+125V电源,该线路比较长,并且和3Φ205VAC电源线并行送至整流机柜,因为3Φ205VAC电源线上有高次谐波存在,导致+125V电源线上有较强的电磁干扰存在。所以要在+125V电源线送至整流机柜之前加装直流电磁干扰滤波器。但是在实际的线路中,该直流电磁干扰滤波器输入线与输出线用扎带捆扎在一起,使输入线和输出线发生空间耦合,将滤波器旁路掉。由于直流电磁干扰滤波器输入线、输出线和3Φ205VAC电流变换器的电流取样输出线都是用扎带捆扎在一起的,+125V电源线上的电源电磁干扰信号直接进入3Φ205VAC电流变换器的电流取样信号中,引起送到电源控制板J1-4与J1-6的电平发生改变,经过缓冲放大器电路、低通滤波器电路、峰值及平均值电流检测电路后产生一个电源电流故障-低电平信号。这个电源电流故障-低电平信号一路送到电源显示板的J1-13,用于故障的指示;另一路最终送到控制板,产生一个发射机关机信号。

从图3可以看出3Φ205VAC电流变换器的电流取样输出线已经有一根屏蔽线,且与发射机机壳接触良好,为什么还会被电源电磁干扰信号所干扰呢?没有错,使用屏蔽线能够有效地减小传输线的电磁干扰辐射和接收电磁干扰的能力,但是屏蔽线的屏蔽效能对屏蔽层的端接方式依赖很大,并且屏蔽线的屏蔽层由于是金属编织网构成的,在高频时屏蔽效能较差,致使+125V电源线上的电源电磁干扰信号干扰了3Φ205VAC电流变换器的电流取样信号。

4直流电磁干扰滤波器简单介绍

直流电磁干扰滤波器是用在直流电源线上的低通滤波器,其作用是滤除传输导线上所不需要的高频干扰成份。加装直流电磁干扰滤波器是一种解决电源电磁干扰辐射和接收有效的方法,未使用滤波器时脉冲信号的频谱,从图5可以看出,脉冲信号的高频成份很丰富,使用了滤波器以后,脉冲信号频谱发生了很大地变化。从图6可以看出,脉冲信号的高频成份大大减少了。

直流电源电磁干扰滤波器对电磁干扰的抑制作用不仅取决于滤波器本身的设计和它的实际工作条件,而且在很大程度上还取决于滤波器的安装情况。

(1)滤波器引线与安装位置问题。考虑到电源线除了沿电源线的传导时会传输电磁干扰外,还会在传输过程中将电磁干扰辐射出去,对附近的敏感电路或元器件造成辐射耦合。因此必须考虑滤波器的输入线和输出线之间不存在耦合,否则会导致滤波器的性能下降。因此,滤波器的输入线最好不直接引入设备内部,而是经过滤波之后才进入设备内部,利用设备机壳的自然屏蔽作用,把电源产生的辐射场排除在设备外部。

(2)滤波器输入线不要过长,滤波器的引脚或引线均要尽可能的短,同时滤波器输入线和输出线不要靠得太近,避免滤波器性能下降。

(3)滤波器接地要可靠,并且不能单根线接地,要与金属机壳大面积接触。

5 结语

以上是我们在DX-600全固态中波水冷发射机的装调机工作中所遇到的一例故障,相比其它类型的故障,该故障非常隐蔽,查找起来比较困难。因此在实际的工作中,应该熟悉元器件的特性,了解安装时及使用中所应该注意的事项等,同时对发射机中可能存在的高频干扰信号要引起足够的重视,避免上述类似故障的发生,确保发射机安全稳定的运行。愿本文能对同行有所帮助。

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