怎么对电视发射机进行冗余性改造

设计思路：在正常播出过程中，电视发射机曾经出现失控现象，有的时候是按前面板开机键无法开机，有时按功率升降键失效，直接危及到了安全播出。经过反复研究测量，发现MC14490和MC1458产生的100Hz时钟信号，经过内部的分频器和多谐振荡器产生周期为1毫秒到5秒之间的多种控制脉冲。在实际应用中，由于+5V和±12V电源的波动，会造成控制误差，导致了发射机不能正常运行。仔细研究图纸后，我们进行了冗余性改造，重新设计电路，紧急情况下避开微控制器的逻辑控制，在确保不损坏发射机元器件的前提下，分步启动发射机。

启动整机电源：整机电源受控于主交流接触器K1、控制开关CB1和辅助接触器K2，设计启动电路，就是另外送一个控制信号，让K2带动K1吸合。厂家设计的开机程序是：按下发射机开机按键S101时，低电平的开机命令通过1A12B的J1-1送到主控制板1A3B的U201的1脚。经过U201缓冲后，输入到U401（CY7C342）的49脚。在U401的逻辑运算中，首先必须保证外部交流电源的相序正确，产生一个低电平的AC-MAINS信号，送到U401的1脚；其次，产生低电平的门互锁信号DOOR-INT，送到U401的32脚。具备了这两个条件后，不管是遥控、本地或者是系统产生的开机信号，都可以形成一个3与非门逻辑，在U401的58脚上输出低电平的交流控制信号AC-CNTL。图1是整机泄放电路控制接线图，W52系列接线是接到泄放电路中的；W55系列接线是接到功放柜左侧的1A18接口板上的，这个接口转接了所有控制柜与功放柜之间的线路。

设计电路时，我们从主控制器上的接口电路U311的8脚焊接一根细导线，接在U401的18脚上，同时拔下跳接线JP307和JP310。当微控制器出现异常时，插上JP307，把交流接触器的控制拓展，增加一个手动状态的控制功能。正常状态下，门开关S1的1、2脚闭合，3、4脚断开。+12V控制电压经过W55-19和S1的常闭接点1、2连接到W52-10。这根线由连接到了泄放电路A28中K1的常闭接点8、9，然后返回到主交流接触器的吸合线圈W52-7端，而线圈的另一端就接在了微处理器U401的58脚上。当泄放电路中的R1、R2、R3和S3的工作状态保持不变时，只要微处理器U401的58脚提供一个低电平信号，主交流接触器就会吸合，风机马达启动，完成第一步开机程序。

根据发射机电路图分析，控制逻辑电路中，交流接触器的吸合必须有+12V控制电压和微处理器输出的低电平构成的回路。为了防止+12V电源和微处理器出现故障，必须在拓展控制功能时摆脱这两个方面的约束。为此，我们另外设计了一路+12V控制电压，并且和发射机具有通用的接口。当发射机的控制电源部分出现故障时，拔下主控制板1A3B上的J4，如图2所示，直接插到+12V电源的相同接口上，就可以运行发射机了。设计电源时，±12V和+5V电源的额定电流为2A。既可以用电源模块，也可以自行设计。

启动两块+50V电源：变压器T2的次级，按照交流相序a、b、c输出40V的交流信号。这些交流信号送到了电源控制板上，一方面作为可控硅导通的同步脉冲，另一方面利用整流二极管CR34 ~ CR39和稳压调整三极管Q8，产生控制电路所需要的+24V直流电源。只要主交流接触器吸合，不管+50V整流器是否工作，软启动所需的V+电压始终存在，而Q7控制着+24V直流电压的输出，如图3所示。

主控制器上的微处理器发出开机命令后，电源控制板上的J1-1接收到了低电平的控制信号。光电耦合器U4导通，随之而来的是U4控制着Q16、Q17和Q18截止，过压指示灯DS1、过流指示灯DS2和过温指示灯DS3都熄灭。同时，场效应管Q7关闭，稳压管Q8输出+24V直流电压，控制电路开始工作。电压比较放大器U1和U2、场效应管Q1 ~ Q6、三极管Q10 ~ Q15和变压器T1 ~ T6，构成了顺序同步电路。它们把整流板上的变压器T2输出的相电压，分别通过二极管CR1 ~ CR5和电容C38 ~ C43整流滤波，作为各自的同步信号。如果风压正常，控制电源+12V通过FB1、R51、CR31、U4和FB2，使光电耦合器U4导通。Q16、Q17和Q18截止，过压指示灯PS1、过流指示灯PS2和过温指示灯PS3熄灭，场效应管Q7关断，允许+24V电压输出到可控硅控制电路上，整个电源快速地上升到+50V。根据上面的分析可知，主交流接触器吸合500毫秒后，在U401的47脚和48脚输出低电平的电源控制信号。经过接口电路U311，接到J4-1和J4-2上。设计电路时，一方面把U311的9脚接到U311的13脚上；把U311的11脚接到U311的19脚上，拔下跳接线JP305、JP306、JP308和JP309。微控制器出现异常时，插上JP305和JP306，就可以手动启动PS1和PS2了。另一方面，通过转接板，直接送+12V控制信号，用钮子开关直接启动电源。

启动功放模块：不管是驱动模块还是功放模块，内部控制电路完全一样。在模块控制电路中，有两种+15V电压：一种是从J1-23脚连接的+50V电压，经过电阻R80和稳压块U11降压后得到，这个电压用于监测控制电路的所有工作。另一种+15V电压，在图纸上标记为+15V-SW。当开关场效应管导通后，从源极输出的+50V电压连接到P1-25，在连接J1-25。场效应管输出的+50V电压，经过电阻R39和稳压块U10降压后得到的+15V-SW，送到每一个1 / 4模块，用于栅极偏置和温度监测取样。另外，场效应管输出的+50V电压，连接到U7的11脚，与10脚的电压进行比较。一旦11脚上有电压，U7的13脚就输出高电平的开关管已经导通的信号FET-ON，送到PAL电路中进行逻辑运算，如图4所示。通过一个公用系统，对四个1 / 4模块进行保护。它采集各种电压取样，监测运行参数，对不利于模块正常工作的异常状态纪录下来，并将取样电压和基准电压作比较。电压比较放大器U4、U6、U7和U13，将取样电压和基准电压比较后，输出数字信号，送到模块前面板或者发射机的主控制器，指示模块当前处于正常运行状态还是存在故障。两个驱动模块和十六个功放模块都是由U402控制着，当这十八个输出端变成低电平时，模块就开始工作。在原来的电路中，模块启动信号通过接口电路A18的J13连接到了机柜顶部的J11B，然后接到主控制器1A3B的J3上。在J3中，1-18脚是模块启动信号MODENABLE。

现在，我们把J3从主控制板上拔下，外接26插针的带状电缆，末端接18路的DIP开关，开关的另一端全部连接在一起作为公共接地端。当DIP开关接通时，低电平信号送到模块接口的J2-6上，通过转接插件J1-12和电阻R30，加到U5的5脚，经过U1、U2、U3和R59，加到比较放大器U7和U4上。这样，场效应管控制信号通过J1-24加到栅极上，使场效应管开关接通，+50V电源就加到了每个1/4模块中，整个模块开始工作。

我们对发射机进行冗余性改造后，虽然增加了电路，但并没有改变发射机原来的物理结构和逻辑运算，对发射机的正常运行不会造成任何影响。我们模拟了实际应用中可能出现的故障，对拓展后的系统进行了测试，各种工作状态都稳定可靠。在设计时，我们考虑到了电源的冗余性和各种接口的通用性，保证了在最短的时间内切换到手动控制状态，提高了发射机的安全性能。
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