中心議題：

• 全固態電視發射機中的高性能開關電源設計

解決方案：

• 通過調節脈衝寬度來改變占空比
• 通過接入源極， 反饋電阻Rs 去控製電流檢測比較器

為了建設低碳可持續型社會，人們對環保節能低耗綠色能源提出了更高的要求。隨著各種功率開關元件的研製
、應用，隨著各種類型專用集成電路、磁性元件、高頻電容研製成功，應用功率電子學技術理論研究不斷深化
，功率變換器拓撲及其對偶理論日益完善。如今開關電源的工作頻率從20KHz 提高到500KHz 甚至到1MHz ,功率也從最初的幾瓦、幾十瓦提高到了幾千瓦、幾十千瓦甚至更高，效率可以達到90%以上。完全適應當今高效率、小型輕型化、低功耗的技術要求
，從而取代了笨重的工頻變壓器。在現階段各種輸入輸出設備有90%以yi上shang都dou采cai用yong開kai關guan電dian源yuan方fang式shi供gong電dian
，隻zhi有you少shao數shu音yin響xiang功gong放fang為wei了le追zhui求qiu更geng高gao的de音yin質zhi而er采cai用yong環huan形xing變bian壓ya器qi供gong電dian方fang式shi。開kai關guan電dian源yuan是shi實shi現xian綠lv色se能neng源yuan的de重zhong要yao手shou段duan，也ye是shi今jin後hou相xiang當dang長chang一yi段duan時shi間jian綠lv色se能neng源yuan發fa展zhan方fang向xiang。

全固態發射機，除了信號指標的提升外，體小量輕、高效低耗
、積木式結構維護簡單是它的顯著優點，其供電方式采用六隻26V/100A 開關電源分別為六路末級功放供電。開關電源是整個發射係統的能量保障

，本文介紹開關電源分類、工作原理、優缺點以及維修方法等。

一、開關電源按照控製原理可以分為四類

1、脈衝寬度調製（簡稱PWM、即脈寬調製）式：工作方式為開關周期為恒定值，通過調節脈衝寬度來改變占空比，實現穩壓的目的。

2、脈衝頻率調製（簡稱PFM, 即脈頻調製）式：工作方式為脈衝寬度為恒定，通過調節開關頻率來改變占空比。

3、脈衝密度調製（簡稱PDM,即調密製）式：其qi特te點dian工gong作zuo方fang式shi是shi脈mai衝chong寬kuan度du為wei恒heng定ding，通tong過guo調tiao節jie脈mai衝chong數shu實shi現xian穩wen壓ya的de目mu的de。這zhe種zhong調tiao製zhi方fang式shi需xu采cai用yong零ling電dian壓ya技ji術shu，能neng顯xian著zhe降jiang低di功gong率lv開kai關guan管guan的de功gong耗hao。

4、混合調製式（即脈衝寬度調製和脈衝頻率調製兩種方式相結合）開關周期和脈衝寬度都不固定，均可調節。

以上四種方式統稱為"時間比率調製"（即TRC 方式）。其中脈衝寬度調製方式技術最為成熟，應用也最為廣泛。如早期產品CW1525A
、1527A, 近期產品T494
、UC3842 等均為脈衝寬度調製。

二、開關電源的工作原理及其性能

以上四種調製方式以脈衝調寬開關電源在實際應用中最為廣泛。基本構成如圖1- 1 所示，主要由以下6 部分組成。
 
接入交流電網（50Hz ,220V AC 或者115VAC）經EMI 防電磁幹擾電源線濾波器，直接整流濾波變成直流，再經變換器將直流電壓（275V 或172V） 變換為數十KHz 或數百KHz的高頻方波或準方波電壓控製功率開關管，經高頻率變壓器隔離、降壓（或升壓），再經高頻整流濾波後輸出直流電壓，經取樣、比較、放大控製PWM 調製器驅動功率開關管的占空比。從而可以得到穩定的輸出電壓。

通過以上介紹我們基本了解了開關電源的分類及其脈衝寬度調製類型的基本構成。但在實際運用中，PWM 製(zhi)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)有(you)兩(liang)種(zhong)控(kong)製(zhi)類(lei)型(xing)，一(yi)種(zhong)是(shi)電(dian)壓(ya)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，一(yi)種(zhong)是(shi)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)。電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)是(shi)在(zai)電(dian)壓(ya)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)基(ji)礎(chu)上(shang)又(you)增(zeng)加(jia)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)。基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)如(ru)圖(tu)1- 2（a , b）所示：

通過接入源極， 反饋電阻Rs 去控製電流檢測比較器。Us 為電流檢測電阻壓降， 此時PWM bijiaoqiweidianliujiancebijiaoqi。dianliukongzhixingtongguojiancedianzulaijiancedianliu，bingqiekezhugezhouqidexianzhidianliu
，bianyushixianguoliubaohu。gudingpinlvdeshizhongmaichongjiangPWM 鎖存器置位，從Q 端輸出的驅動信號為高電平
，使功率開關管VT 導通
，高頻變壓器一側電流線性地增大。當電流檢測電阻Rs 上的壓降達到並超過Us 時，電流檢測比較器翻轉，輸出的高電平將鎖存器複位。從Q端輸出的驅動信號變為低電平，令開關管關斷直到下一個時鍾脈衝使PWM 所存器置位。電流控製型開關電源具有以下優點：

（1）它(ta)屬(shu)於(yu)雙(shuang)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，外(wai)環(huan)由(you)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)構(gou)成(cheng)，內(nei)環(huan)由(you)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)組(zu)成(cheng)，並(bing)且(qie)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)受(shou)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)的(de)控(kong)製(zhi)。與(yu)純(chun)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)相(xiang)比(bi)
，電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)的(de)增(zeng)益(yi)帶(dai)寬(kuan)更(geng)大(da)。

（2）對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)瞬(shun)時(shi)變(bian)化(hua)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)快(kuai)，當(dang)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)能(neng)迅(xun)速(su)調(tiao)整(zheng)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)以(yi)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)值(zhi)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)會(hui)導(dao)致(zhi)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)一(yi)側(ce)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，進(jin)而(er)使(shi)Us 改變，無須經過誤差放大器
，直接通過電流檢測比較器就能改變輸出脈衝的占空比。

（3） 電壓控製環和電流控製環雙重控製下，可提高電壓調節技術指標。簡化誤差放大器補償網絡的設計。

（4） 隻要電流保護設定閥值，PWM 電流比較器就會動作，使功率開關管關斷，維持輸出電壓穩定。電流控製型本身帶有限電流保護，隻需改變Rs 值，即可精確設定限電流閥值。

此電流控製型電路也存在許多不足的地方：如電路較電壓控製型複雜
，給電路問題分析帶來了困難。當占空比超過50%shi
，gaopinbianyaqiyicediangangongzuozailianxuchunengmoshi
，kaiguandianliuxinhaodeshangshengxielvjiaoxiao，kenengzaochengkongzhidianlugongzuobuwending，xujiaxielvbuchang。duizaoshengyizhinenglijiaocha，zhiyaozaidianliuxinhaoshangdiejiajiaoxiaozaosheng，jiurongyidaozhiPWM 控製器誤動作，需增加噪聲抑製電路等。
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 三、固態發射機中開關電源原理及維修

yishangshikaiguandianyuanjibenyuanlihekongzhifangshidejieshao，jiehewomenshijigongzuozhonggutaifashejikaiguandianyuankongzhifangshiyijililunlijie，shiwoduidagonglvkaiguandianyuanyuanli、整體控製方式有了進一步的認識。現以5kW- 14CH 大功率合放式全固態電視發射機直流26V/100A 正激開關電源變換器的工作原理和維修方法來簡單介紹一下，如圖1- 3 所示：
 
輸入電壓220V AC 經過輸入防電磁幹擾濾波器，經過整流電路
、開機浪湧電流啟動保護電路和濾波電路，產生280V 左右的直流電壓
，供給變換器單元。控製單元包括電壓、電流比較放大器，PWM 比較器，輔助電源等，它控製一個雙晶體管正激變換器，從而達到穩定輸出電壓目的，經變壓器耦合向負載傳輸能量。

對於大功率輸出開關電源變換器，常用還有全橋變換器、半橋變換器等。雙晶體管正激變換器也是一種單端變換電路，它不像半橋
、全橋變換器等雙端電路，其變壓器不易飽和，同時驅動簡單，是大功率開關電源較為理想電路之一。

通過以上簡單原理介紹
，我們就可以對開關電源的檢修有一定的幫助。現在我以圖1- 3為參考介紹一下開關電源的幾種簡單維修方法：

1、詢問法：根gen據ju工gong作zuo人ren員yuan在zai現xian場chang發fa現xian的de開kai關guan電dian源yuan的de異yi常chang情qing況kuang的de敘xu述shu加jia以yi分fen析xi，從cong中zhong分fen析xi開kai關guan電dian源yuan的de問wen題ti所suo在zai。例li如ru，開kai關guan電dian源yuan輸shu入ru功gong率lv較jiao大da時shi
，每mei台tai開kai關guan電dian源yuan需xu要yao增zeng加jia風feng冷leng或huo者zhe水shui冷leng，一yi般ban開kai關guan電dian源yuan為wei風feng冷leng
，當dang風feng扇shan出chu現xian故gu障zhang時shi，開kai關guan電dian源yuan內nei部bu熱re量liang劇ju增zeng
，出chu現xian異yi味wei，當dang溫wen度du升sheng至zhi設she定ding保bao護hu值zhi時shi
，開kai關guan電dian源yuan停ting止zhi工gong作zuo，無wu電dian壓ya輸shu出chu，停ting機ji重zhong啟qi一yi段duan時shi間jian後hou又you重zhong複fu出chu現xian故gu障zhang。

此ci時shi我wo們men可ke以yi通tong過guo檢jian查zha熱re保bao護hu功gong率lv管guan散san熱re元yuan件jian，看kan溫wen升sheng情qing況kuang
，同tong時shi檢jian查zha冷leng卻que風feng扇shan就jiu可ke以yi找zhao到dao問wen題ti的de根gen源yuan所suo在zai。反fan之zhi如ru果guo電dian壓ya電dian流liu溫wen升sheng正zheng常chang應ying檢jian查zha溫wen控kong電dian阻zu及jiCW1525 溫控保護電路。

從上我們可以知道通過詢問現場工作人員開關電源的工作狀態，會給我們維修帶來許多珍貴信息
，為維修帶來方便。

2、觀察法：通過觀察開關電源的每一個器件狀態是否正常，特別是功率型器件是否出現短路
、燒爆、及開路狀況，我們可以根據不同異常點來分析判別故障點，從而判斷出開關電源損壞部位。例如圖1- 3 中T1、T2 出現燒爆，我們就可以直觀分析出雙功率MOSFET 燒壞。此時可以判別出有以下幾種原因燒壞此管。（1）：雙功率管自身性能變差。（2）：變壓器初級B1出現短路現象。（3）：RCD 緩衝保護電路損壞。（4）：過流短路保護電路損壞。雙功率管修複時除了檢查保護電路、變(bian)壓(ya)器(qi)外(wai)
，還(hai)應(ying)該(gai)檢(jian)查(zha)雙(shuang)管(guan)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)，因(yin)為(wei)燒(shao)壞(huai)雙(shuang)功(gong)率(lv)管(guan)時(shi)短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)
，還(hai)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)其(qi)輸(shu)入(ru)電(dian)路(lu)的(de)損(sun)壞(huai)，此(ci)時(shi)應(ying)檢(jian)查(zha)輸(shu)入(ru)整(zheng)流(liu)浪(lang)湧(yong)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)是(shi)否(fou)完(wan)好(hao)。通(tong)過(guo)觀(guan)察(cha)可(ke)以(yi)迅(xun)速(su)判(pan)斷(duan)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)損(sun)壞(huai)部(bu)分(fen)，為(wei)快(kuai)速(su)修(xiu)複(fu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)提(ti)供(gong)直(zhi)觀(guan)修(xiu)複(fu)方(fang)法(fa)。

3、測量對比法：通過檢測各點正常電壓加以比較就判別出故障部位。如開關電源無電壓輸出，此時各點測量輸入回路電壓、輔助電源。

當輔助電源無電壓輸出時
，CW1525 驅動電路無法工作，開關電源無電壓輸出，應檢修輔助電源，當輔助電源正常
，應檢查CW1525 驅動輸出電路， 可采用斷開驅動柵極方法辨別CW1525 驅動電路的好壞
，同時采用分段測量方法檢查雙功率管是否開路，重點檢查CW1525 控製電路
、熱保護電路、過guo壓ya保bao護hu電dian路lu等deng
，以yi上shang幾ji種zhong電dian路lu中zhong隻zhi要yao有you一yi種zhong出chu現xian故gu障zhang，均jun會hui出chu現xian無wu電dian壓ya輸shu出chu。又you如ru輸shu入ru電dian壓ya正zheng常chang
，輕qing載zai工gong作zuo正zheng常chang，當dang測ce量liang時shi，加jia載zai電dian流liu達da到dao實shi際ji輸shu出chu電dian流liu的de80%時(shi)

，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)正(zheng)常(chang)無(wu)下(xia)降(jiang)狀(zhuang)況(kuang)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)突(tu)然(ran)關(guan)斷(duan)，無(wu)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)，減(jian)載(zai)開(kai)機(ji)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)正(zheng)常(chang)。對(dui)此(ci)可(ke)判(pan)別(bie)出(chu)是(shi)因(yin)短(duan)路(lu)過(guo)載(zai)取(qu)樣(yang)電(dian)路(lu)電(dian)壓(ya)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)。正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，一(yi)般(ban)取(qu)樣(yang)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)增(zeng)大(da)，使(shi)互(hu)感(gan)器(qi)經(jing)二(er)極(ji)管(guan)D1、D2 兩端電壓升高， 短路保護提前動作所致。合理調整D1、D2 兩端分流電阻R3 阻值就達到修複此故障的目的。

通tong過guo以yi上shang幾ji種zhong處chu理li故gu障zhang維wei修xiu方fang法fa在zai實shi際ji中zhong的de運yun用yong
，就jiu完wan全quan可ke以yi提ti高gao自zi己ji對dui開kai關guan電dian源yuan原yuan理li的de理li解jie，從cong而er在zai加jia深shen原yuan理li理li解jie後hou，運yun用yong原yuan理li去qu指zhi導dao發fa現xian、處理故障的新方法，以提高自己的業務水平。
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四、電視台發射機電源應滿足的技術指標

1
、電視台發射機功率一般都比較大

，少則幾KW,多則幾十KW,選擇開關電源時，應首先考慮其運行的可靠性
，常采用多台並聯均流供電方式。要求開關電源的並聯均流不平衡度≤±3%,電視台用發射機是變量負載，所以選擇開關電源時應選用瞬變負載能力較強的開關電源。

2、開關電源在工作中會產生高次諧波、紋波係數
，它們必須滿足台用發射機的技術要求，否則會影響發射機的發射性能。單台機器的紋波係數應<50mv,對諧波幹擾要求必須滿足歐美EN55022B
、U1950 及我國3C 認證標準。

3、為適應節能環保技術要求，應選用功率因數>0 . 98 ,工作效率>90%的開關電源。

4、單台開關電源負載功率密度≥0.28W/cm3.

5
、單台開關電源輸出最大功率時，疊加在直流電壓上的紋波電壓的峰峰值應<50mV.

6、開關電源在空載開機時，輸出會產生超過額定電壓值的瞬時過衝，此過衝值應<1V.

7
、電源模塊的負載從滿載（指最大輸出電流Io=100A）突然跌落到空載（或接近空載）成為重減載
，此時輸出會產生超出額定電壓值的瞬時過衝，此過衝值應<1V.

8
、電源儲存的環境溫度為- 50℃ ~+65℃ ; 電源工作的環境溫度為- 40℃ ~+55℃。?

五
、結束語。

合理選擇電路技術參數

，可以滿足現代化電視台發射機電源的功率因數
、效率
、體積

、重量等性能要求。良好的開關電源可使電源在惡劣環境下正常工作。雙晶體管正激變換器中，控製電路采用電壓
、電(dian)流(liu)雙(shuang)閉(bi)環(huan)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)，使(shi)電(dian)源(yuan)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)優(you)越(yue)，可(ke)自(zi)動(dong)限(xian)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)
，又(you)能(neng)在(zai)負(fu)載(zai)突(tu)變(bian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)實(shi)現(xian)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)定(ding)，確(que)保(bao)發(fa)射(she)機(ji)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)。