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功率控制電路
功率控制電路
功率控制電路由功率控制電平形成電路(指令電路)和壓控模擬電位器(執(zhí)行電路)兩部分組成。下面首先介紹壓控模擬電位器,然后介紹功率控制電平形成電路。
在TS系列全固態(tài)脈寬調(diào)中波廣播發(fā)射機(jī)中,對(duì)發(fā)射機(jī)輸出功率的控制都是由調(diào)制推動(dòng)器中的功率控制電平形成電路來(lái)下達(dá)指令的,該電路如圖1.4.15所示,其主要功能是完成發(fā)射機(jī)輸出功率等級(jí)的設(shè)置,對(duì)因主電源變化引起的輸出功率變化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,在發(fā)射機(jī)故障時(shí)封鎖調(diào)制推動(dòng)器的輸出。
一、壓控模擬電位器
壓控模擬電位器(簡(jiǎn)稱模擬電位器,說(shuō)明書稱為可變電阻)由運(yùn)放集成電路N10,晶體三級(jí)管V4、V5及相關(guān)元件組成。N10A為電壓跟隨器,其輸入為功率控制信號(hào),輸出接到V5的基極,用于控制調(diào)整V5的基極電位,N10B也組成一個(gè)電壓跟隨器,其反饋回路中,串接了一個(gè)二極管(三極管V4基極與集電極短接構(gòu)成二極管),其輸入由R154提供一個(gè)恒定的直流電平,輸出電壓通過(guò)三極管V5送到脈寬調(diào)制器反相端,與N5B輸出的“音頻+直流”信號(hào)一起用于調(diào)制72kHz的鋸齒波信號(hào)。下面介紹該電路的工作原理。
為了方便敘述,我們畫出模擬電位器及相關(guān)電路的簡(jiǎn)化圖,如圖1.4.16所示。
1.N10A
N10A構(gòu)成電壓跟隨器,用于給模擬電位器提供一個(gè)控制電平,其輸出端接到V5的基極;在N10A的同相輸入端,有兩個(gè)直流控制電平輸入,其一是來(lái)自功率控制電路的功率控制電平,它由封鎖與禁止電路、低功率控制電路、主整電源變化功率補(bǔ)償電路、升/降功率控制電路及調(diào)試功率控制電路分別提供。除主整電源變化功率補(bǔ)償電平直接送來(lái)之外,其他電平均從一個(gè)由分立元件組成的電路送來(lái),且為最低電壓起作用。其二是由R154提供的一個(gè)直流電平,正常時(shí)該直流電平為8.5V,當(dāng)調(diào)制推動(dòng)器被封鎖或者禁止時(shí),該電平經(jīng)電阻分壓,給N10A-3提供一個(gè)較低電壓,用于控制可變電阻,使調(diào)制推動(dòng)器輸出的電壓脈沖寬度僅為0.2μs,此時(shí)發(fā)射機(jī)輸出功率很小,幾乎為0,這個(gè)0.2ps的脈寬就是由電位器R154調(diào)定的。
2.N10B
N10B的作用就是為模擬電位器提供一個(gè)恒定的電位。它也是一個(gè)電壓跟隨器只是在其負(fù)反回路中,串接了一個(gè)二極管(由三極管V4把b、c極短接構(gòu)成),其目的是為了保證N10B輸出電壓的恒定。N10B的同相端是由R154提供的8.5V直流電平,其輸出為恒定的8.9V電平,當(dāng)溫度升高使N10B輸出電平發(fā)生漂移而產(chǎn)生△U上升時(shí),此時(shí)二極管的正向結(jié)電壓隨溫度升高而下降,使反饋到反相端的電壓升高,從而使N10B的輸出電平降低,二極管在這里正好起到了自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔谩?
3.可變電阻(V5,V4)
當(dāng)晶體管工作于某一靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí),我們把該點(diǎn)的Uceq/Icq稱為導(dǎo)通電阻并用Rce記之。當(dāng)決定該點(diǎn)的Ube發(fā)生變化時(shí),Ib隨之變化,Rce也隨之改變,如圖1.4.17所示。我們知道,當(dāng)電源電壓確定時(shí)負(fù)載線和Uce軸的交點(diǎn)是確定的,而當(dāng)負(fù)載確定時(shí),負(fù)載線的斜率也是確定的,當(dāng)電源電壓和負(fù)載線都確定時(shí),改變Ube從而改變Ib時(shí),靜態(tài)工作點(diǎn)只能在負(fù)載線上變化。
所有的固態(tài)機(jī)都有調(diào)整輸出功率的功能,因此都要求改變表征載波功率的直流分量的同時(shí),使表征調(diào)幅度的音頻信號(hào)作相應(yīng)的變化。數(shù)字式調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)用數(shù)控電位器實(shí)現(xiàn)此功能時(shí),使直流和音頻按相同比例變化。
二、功率等級(jí)控制
發(fā)射機(jī)功率等級(jí)控制電路見(jiàn)圖1.4.20,該電路可以看成最低電平優(yōu)先輸出門,當(dāng)調(diào)試功率、功率等級(jí)、低功率、封鎖禁止等電路沒(méi)有給出控制信號(hào)時(shí),由R154設(shè)定的電平8.3V從O點(diǎn)輸出,這是O點(diǎn)輸出的最高電平值,此時(shí),發(fā)射機(jī)輸出標(biāo)稱功率(對(duì)TS-03C而言為3kW)。當(dāng)調(diào)試功率,功率降級(jí)、低功率,封鎖禁止這幾個(gè)控制電路之中的某一支路給出電平,其電平都低于8.3V,此時(shí),相應(yīng)的二極管導(dǎo)通,最低電平從O點(diǎn)輸出,其余的二極管都截止,其控制電平也不被輸出。功率降級(jí)電路只在10kW及以上功率等級(jí)發(fā)射機(jī)中使用。
TS-03C發(fā)射機(jī)的輸出功率等級(jí)有三種,一是全功率,即發(fā)射機(jī)輸出額定功率(或標(biāo)稱功率);二是低功率,一般情況下將其設(shè)置為額定功率的一半;三是調(diào)試功率,即可在0~全功率之間設(shè)置任意大小的功率等級(jí),不論是在全功率狀態(tài),還是在低功率狀態(tài),均可進(jìn)行調(diào)試功率設(shè)置。
1、全功率狀態(tài)設(shè)置
如圖1.4.15所示,在發(fā)射機(jī)面板上的低功率控制開(kāi)關(guān)沒(méi)合上時(shí),控制器給出的低功率控制信號(hào)為低電平,功率控制電路中的N6B輸出為高電平,VD10不導(dǎo)通;在調(diào)試功率控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),VD12也不導(dǎo)通,此時(shí)功率控制輸出電平為8.3V,發(fā)射機(jī)將工作于全功率狀態(tài)、簡(jiǎn)言之,低功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi),調(diào)試功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi),也沒(méi)有封鎖、禁止和功率降級(jí)信號(hào),則發(fā)射機(jī)被設(shè)置為全功率狀態(tài)。
2、低功率狀態(tài)設(shè)置
當(dāng)合上控制面板上的低功率開(kāi)關(guān),發(fā)射機(jī)即設(shè)置為低功率狀態(tài)。控制器中的功率狀態(tài)鎖存器(U227)相應(yīng)的輸出端將給出一個(gè)高電平,該高電平送到功率控制電路中的電壓比較器N6B的反相輸入端,比較器輸出低電平,這個(gè)低電平通過(guò)導(dǎo)通的VD10使輸出的功率控制電平降低(低于8.3V),從而使發(fā)射機(jī)輸出低功率。功率的大小由電位器R146調(diào)整,調(diào)整R146,可改變電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓值,也即改變了輸出電平值,一般情況下,調(diào)整R146使低功率狀態(tài)時(shí)的輸出功率為全功率的一半。
3、調(diào)試功率狀態(tài)設(shè)置
該功率狀態(tài)的設(shè)置由調(diào)制推動(dòng)器面板上的脈寬調(diào)試電位器完成,該電位器帶有一個(gè)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)K,旋動(dòng)電位器,使開(kāi)關(guān)合上,發(fā)射機(jī)即為調(diào)試功率狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于全功率或者半功率時(shí),只要合上這個(gè)開(kāi)關(guān)K,即可對(duì)輸出功率進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)調(diào)整,可監(jiān)視機(jī)器面板上的入射功率表,使發(fā)射機(jī)工作于我們需要的任意功率等級(jí)。
圖1.4.15中,電容器C14用于消除開(kāi)關(guān)K合斷時(shí)的暫態(tài)沖擊影響,D13E用于給出調(diào)試功率狀態(tài)指示電平輸出,在調(diào)試功率狀態(tài)下,控制/監(jiān)測(cè)器面板上的低功率指示綠燈將不停地閃爍。
三、功率自動(dòng)補(bǔ)償(APC)電路
功率自動(dòng)補(bǔ)償電路由V10、V11及相關(guān)元件組成。由于發(fā)射機(jī)的主電源電流很大,難以采用穩(wěn)壓電路對(duì)主電源進(jìn)行穩(wěn)壓,所以,當(dāng)主電源電壓(以下簡(jiǎn)稱主電壓)隨著外電發(fā)生變化時(shí),發(fā)射機(jī)的輸出功率也要發(fā)生變化,補(bǔ)償電路的作用,就在于解決這個(gè)問(wèn)題。
補(bǔ)償?shù)幕驹硎?當(dāng)主電壓隨外電升高時(shí),功率控制電路輸出的直流電平降低,調(diào)制推動(dòng)器輸出的調(diào)寬脈沖寬度變窄,抑制輸出功率因主電壓的升高而增大。當(dāng)主電壓隨外電降低時(shí),則功率控制電路輸出的直流電平升高,調(diào)制推動(dòng)器輸出的脈沖寬度變寬,抑制輸出功率因主電壓降低而減小。
如圖1.4.15所示,主電壓采樣的樣值電壓由小盒的15腳輸入,主電壓為標(biāo)稱值時(shí),其值為-14V。晶體三極管V10接成共基電路,這樣R71、V10、R56構(gòu)成了對(duì)-14V、+15V兩個(gè)電壓的分壓電路,正常情況下,V10的集電極電壓為9.6V,發(fā)射極電壓為0.6V。當(dāng)主電壓絕對(duì)值增大時(shí),V10-C極電位降低;當(dāng)主電壓絕對(duì)值減小時(shí),則V10-C極電位上升。晶體三極管V11為射極輸出器(共集電極電路),在主電壓絕對(duì)值增大時(shí),V11基極電位降低,發(fā)射極電位也跟著降低,使輸出的功率控制電平降低;當(dāng)主電壓絕對(duì)值減小時(shí),則V11輸出電平上升,使功率控制電平上升,從而達(dá)到在主電壓變化時(shí),自動(dòng)調(diào)整輸出功率的目的。在主電壓正常的情況下,適當(dāng)調(diào)整V11基極的電位器R150,使功率控制電路輸出的直流電平為8.3V。VD14為箝位二極管,用于防止V11輸出的直流電平過(guò)高而使輸出功率超過(guò)額定值。
四、封鎖、禁止電路
如圖1.4.15所示,該電路由電壓比較器N6C、N6D、三極管V8及相關(guān)元件組成。封鎖信號(hào)來(lái)自控制/監(jiān)測(cè)器的封鎖電路,禁止信號(hào)來(lái)自控制/監(jiān)測(cè)器的調(diào)制推動(dòng)器監(jiān)測(cè)及主、備切換控制電路。這兩個(gè)信號(hào)均為高電平有效,即發(fā)生調(diào)制推動(dòng)封鎖(或禁止)時(shí),信號(hào)為高電平,否則為低電平。這兩個(gè)信號(hào)均送到比較器的反相輸入端,其同相端接參考電平,由R45、R46分壓提供,其值為7.5V。比較器的輸出端接三極管V8,V8相當(dāng)于一個(gè)可控開(kāi)關(guān),當(dāng)V8-b為高電平時(shí),V8關(guān)斷;當(dāng)V8-b為低電平時(shí),V8導(dǎo)通。
電容器C27的作用是:當(dāng)電位器R154接觸不良時(shí),防止因電阻的跳變,造成輸出脈沖寬度的瞬時(shí)波動(dòng),同樣是為了防止功放場(chǎng)效應(yīng)管損壞。
五、保護(hù)電路
由高頻電流過(guò)大音頻限幅電路、-15V電源失缺音頻封鎮(zhèn)電路組成保護(hù)電路。該電路的作用非常明確,當(dāng)功率合成器輸出電流過(guò)大時(shí),對(duì)音頻調(diào)信號(hào)的正半周(即調(diào)制正峰)進(jìn)行切削;當(dāng)-15V供電丟失時(shí),封鎖調(diào)制推動(dòng)器的音頻輸入信號(hào)。保護(hù)電路如圖1.4.21所示。
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