DX-600发射机FCOG6100控制板的原理与应用

关 芳

（作者单位：国家新闻出版广电总局554台）

DX-600发射机FCOG6100控制板的原理与应用

关 芳

（作者单位：国家新闻出版广电总局554台）

DX600发射机FCOG6100控制板用于控制发射机主电源可控硅的导通角度，实现对输出整流电源大小的控制。基于此，主要对DX-600发射机主电源供电通路中采用的FCOG6100控制板方框图及主要组成部分原理进行分析，并对其在发射机中的实际应用进行阐述，希望可以给广大DX600发射机维护者提供借鉴。

DX-600发射机；电源；控制板

FCOG6100可控硅控制板上市已有10年以上，为标准工业产品，采用数字技术、大规模集成电路，用户使用FCOG6100可控硅控制板可以方便地设计一套价廉高效、运行可靠的整流电路。FCOG6100可控硅控制板用于3个或6个可控硅变流器，控制3个或6个门极脉冲，2象限或4象限运行。DX-600全固态中波发射机主电源电路为三相六路桥式整流电路，通过控制可控硅导通角的大小来达到控制250VDC主电源电压大小的目的。

1　FCOG6100控制板工作原理

1.1FCOG6100控制板方框图

在DX600系列发射机中，控制板是电源控制板和大功率可控硅（1-6）之间的缓冲电路，主要作用是在电源控制板失效时，保证整个系统的安全。

图1为控制板方框图。控制板由缓冲电路、基准相位电路、锁相环电路、软起停电路、延时电路、脉冲放大器等几部分电路组成。基准相位电路主要作用为：为直流变换器提供30°滞后基准信号、为正负顺序提供正确的基准相位、为交流控制器提供同相位基准逻辑信号、提供主电源谐波滤波器、取消基准信号传感变压器。

图1　控制板方框图

1.2缓冲放大器和软启动停止电路

缓冲放大器电路和软启动停止电路同时启动，控制可控硅平缓地进入导通状态，减少较大电流对可控硅的冲击，起到缓冲作用。缓冲放大电路将0～5V的延迟输入电压转换为10.6～0.6V的输出电压，向相位锁相环的加法放大电路提供信号。软启动停止电路的启动停止开关输出电压，从0～12V开关过程是由电阻R44和二极管DN1向电容C3充电得到的。同理，从12～0V开关过程是由电容C3经电阻R45和CR2放电得到的，上升和下降时间分别由R44与R45确定。C3上的电压经U6同相放大器1端输出缓冲后送到U6比较放大器的14端。U6放大器的14端输出至集成电路U4为其提供禁止输入信号。当C3两端的电压达到1.2V时，禁止信号改变，从低电平变为高电平，送至集成电路U4，控制可控硅门极脉冲。启动时间为：（1.5+R44）×0.579·C3，停止时间为R45×1.84·C3，DX600发射机现采用值为：R44=100K，R45=10K，即：软启动停止时间分别为1293ms和4.5ms。

开机过程为，PB控制板经PB接口板送来电源允许信号（低电平），使电源控制板光耦U4-10输出低电平信号，Q7截止，送出可控硅启动高电平信号给控制板的J6-16，此信号经DN1的11-4二极管送到R44、C3软启动电路。因为C3的正端通过DN1的9-6二极管接+5V电源，使电容C3上电压钳位在+5.7V，使电压跟随器U6-1输出高电平，并通过R48送到比较器U6-12，+12V电源经过处理后，加在U6-13上的电压为1.2V，使U6-14输出高电平，PD2禁止红灯灭，并将高电平信号送到U4-38上，控制板控制电路开始工作。发射机的电源控制板得来的可控硅控制电压信号，送至控制板的J6-5，经R49送到反相加法器U6-6，+5V电源接到U6-5，R50为反馈电阻，U6-7的输出电压经R51和R42送到反相放大器U6-9，其中，R42决定控制角的调整范围，R43决定最大与最小控制角的大小，DA、DB、DC为三相电源相位检测信号输出，通过排电阻RN4送到U6-9，+5V电源接U6-10，RN4的3只电阻并联跨接在U6-8、U6-9两端，为反馈电阻，构成锁相环（PLL）电路的鉴相器，U6-8的输出信号送回到U4-4端，即VC，对控制角大小进行控制。延迟命令J6-5是250VDC电源电压与电流取样信号处理后产生的信号，用于可控硅的相位控制，补偿可控硅整流器桥式输出电压与导通角之间的正弦关系。

1.3失相禁止

当三相电路中有一相爆保险或者其他原因造成失相，失相禁止电路马上启动，可控硅控制型号被禁止，可控硅不开通。当三相电路恢复正常时，软启动电路工作，控制板输出正常信号至可控硅。三相电路电压初始加至可控硅时，失相禁止电路同时也工作，当电压稳定后，失相禁止电路才允许控制板输出可控硅触发信号。A-B-C，相位基准逻辑信号由RN3的三只电阻相加，电容C28和其并联电阻形成低通滤波器，当电源为60Hz时，将方波变换为180Hz三角波。正常情况下，180Hz的三角波基于上门限电压6.66V和下门限电压4.73V之间，将比较器U5-2和U5-1的输出信号集成为PL信号，并由电阻R57和相位遗失发光二极管PD1拉到逻辑“1”值，此时A、B、C相逻辑信号有正常的180°宽度及120°相差。电源失相后，经过滤波的A、B、C逻辑信号包含电源频率分量，当电源频率分量超越门限电压时，PL信号达到逻辑“0”，比较器U5-13输出端变为电流流入状态，使软启动/停止电容器C3放电。

1.4相位锁相环电路

相位锁相环门延角发生器电路是整个控制电路的核心，包括压控振荡器（VCO）、加法放大器、三异或门电路、分频器，由压控振荡器和相位检测器组成三相锁相环。另外，相位锁相环电路具有很高的频率响应，可以在一个电源频率周期内达到锁相，为电源的稳定提供保障。

2　FCOG6100控制板在DX600发射机的应用

DX600发射机的主电源由三相六路可控硅电路、滤波电路和可控硅控制电路组成。主电源的启动停止都是通过FCOG6100控制板控制，输出电压的大小通过控制板控制可控硅的导通角大小，控制板通过取样电路调节可控硅的导通角达到控制输出电压的高低。DX600发射机主电源原理图如图2所示。PH1、PH2、PH3为到PB单元的三相197V交流电源，C450PB为由6只大功率水冷可控硅组成的桥式三相整流电路，三相197V交流电源C450PB后输出250V直流电压，经过120uH的水冷滤波电感后分别送到发射机各个模块机柜，供给大台阶模块使用。其中，C450PB为POWEREX公司生产的高电压大电流可控硅，可通过1400A电流，L2为120uH的水冷滤波电感。FCOG6100控制板输出的电源控制信号通过电缆送到可控硅控制板上，可控硅控制板输出的可控硅开通控制信号经J1、J2送到6只三相桥式全波整流可控硅门极，对三相197V交流主电源进行调相整流。整流后的脉动直流电源，经水冷滤波电感L2和55只并联5100μF电解电容进行滤波，输出稳定的250VDC电源。

图2　DX600发射机主电源原理图

DX600发射机主电源的工作原理是FCOG6100控制板接到PB接口板送来允许信号，在发射机无任何故障提示的情况下，发射机电源控制板向FCOG6100控制板输出软启动信号和门延迟电压，使控制板工作，交流主电源经过C450PB三相桥式整流电路整流，电流取样电路输出一个直流电压信号到电源控制板，电源控制板根据电压信号的大小，控制可控硅的门延时角，当负载电流增大时，电压信号也随之变大，电源控制板中的相关电路动作，使门延迟电压增大，降低控制角，可控硅输出电压升高，确保电源稳定，起到稳压作用；另外，电流反馈信号也被送到电源控制板的过流监测电路，对电路起到过流保护作用。应用中需要注意的问题如下。

（1）FCOG6100控制板工作在一个高电压、高温度、强电子干扰的环境中，其稳定性容易受到影响，要经常检查控制板的功能好坏，确保其能够正常工作。控制板的供电电源电路滤波效果一定要好，确保不会受到发射机的谐波干扰，影响其正常工作。同时，要保证控制板的接地电路完好，必要时最好对其做屏蔽处理。

（2）为了确保C450PB可控硅的可靠导通，必须保证FCOG6100控制板输出的控制方波信号有足够的电压，控制板输出到可控硅C450PB控制端的电压和电流必须大于其规定的触发信号的最小值，并保持触发电压达到一定的宽度，只有这样才能保证C450PB可靠触发开通。

（3）对FCOG6100控制板要做定期检查，查看是否有元器件过热变色等，检修发射机的同时要对其进行除尘，保持电路元件的清洁度。

3　结语

FCOG6100控制板广泛应用于电源控制电路中，在DX发射机被广泛使用，是DX600发射机的重要控制电路，是发射机电源电路不可或缺的部分，在整个发射机的正常运转中起着至关重要的作用。其控制原理值得我们去认真分析、学习和研究，只有掌握了FCOG6100控制板的工作原理和方式才能更好地维护好发射机，为安全播出提供保障。

［1］翟领博.统调幅发射机的数字化改造［J］.黑龙江科技信息，2013（6）.

关芳（1982-），河南郑州人，。研究方向：广播发射、节目传输。