Mit der kontinuierlichen Reife der Schaltnetzteiltechnologie wurden ihre Anwendungsbereiche weiter erweitert. Im Vergleich zur herkömmlichen kontinuierlich geregelten Serienstromversorgung wurde die Schaltstromversorgung hinsichtlich Effizienz, elektromagnetischer Verschmutzung, Volumen und Zuverlässigkeit erheblich verbessert. Andererseits stellen die neuesten Festkörper-FM-Rundfunksender immer höhere Anforderungen an die Stromversorgung, während die Reife der Schaltnetzteiltechnologie, die kontinuierliche Aktualisierung von Komponenten und die Anwendung hochzuverlässiger Steuerchips die Anforderungen voll erfüllen können Anforderungen an FM-Sender. Gegenwärtig verwenden Komponenten wie Erreger und Leistungsverstärker in Festkörper-FM-Rundfunksendern im Allgemeinen Schaltnetzteile als Energieunterstützung. Die zukünftige digitale Steuerung und Verwaltung stellt höhere Anforderungen an das Schalten von Netzteilen. Intelligent, digital, klein und hochzuverlässig wird die Entwicklungsrichtung für Schaltnetzteile für FM-Rundfunksender sein.
Schaltnetzteil
Die Stromquelle ist das Energieherz des gesamten FM-Senders. Angesichts der elektromagnetischen Verträglichkeit zwischen den verschiedenen Geräten im Senderraum, der Gesamteffizienz des Senders, der Zuverlässigkeit der Stromversorgung und der täglichen Wartung sind Schaltnetzteile zweifellos die beste Wahl für die Stromversorgung von Festkörper-FM-Sendungen Sender. Die hervorragenden Eigenschaften der Schaltstromversorgung spiegeln sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider. Erstens: kleinere Größe. Es kann in den Leistungsverstärker integriert und zusammengebaut werden. Die Schaltfrequenz von mehreren hundert kHz minimiert das Volumen der Filterimpedanzkomponente, wodurch das Gewicht und das Volumen des Senders reduziert werden, und ist für den Transport und die tägliche Wartung geeignet. Zweitens: höhere Effizienz. Einschließlich der Anwendung neuer Geräte wie des Leistungsschaltröhren-MOSFET ist die Schalttechnologie der Schaltstromversorgungstopologien mit mehreren Schaltkreisen eine wichtige Garantie für die Reduzierung von Verlusten und die Verbesserung der Effizienz des Stromversorgungssystems. Drittens: Weniger elektromagnetische Verschmutzung. Die Filterschaltung für elektromagnetische Interferenzen (EMI) und die zugehörige Hochspitzen-Absorptionsschaltung in der Senderstromversorgung sind wichtige Garantien dafür, dass die Stromoberwellen der Stromversorgung die Anforderungen erfüllen. Dies kann nicht nur die Lastcharakteristik der Stromversorgung des Stromnetzes verbessern, sondern auch die schwerwiegenden Auswirkungen auf das Stromnetz verringern. Durch Verschmutzung können auch harmonische Störungen anderer Netzwerkgeräte verringert werden. Viertens: Die Zuverlässigkeit wurde weiter verbessert. Eine Vielzahl von Schutzmaßnahmen gegen Blitzschlag, Induktion oder Gegenspannung sowie die Verwendung von Leiterplatten, die mit drei Antifarben (Feuchtigkeitsschutz, Salzschutz und Mehltauschutz) beschichtet sind, können die Ausfallwahrscheinlichkeit minimieren.
Schaltnetzteilanwendung
Die Schaltstromversorgung ist eine Form der Stromversorgung, bei der die Leistungsschaltröhre für den Ein- und Ausschaltbetrieb kontinuierlich mit einer bestimmten Frequenz gesteuert wird, damit sie den Wandler oder die Last über Energiespeicherelemente (wie Induktivitäten und Kondensatoren) mit Strom versorgen kann. . Solange das Tastverhältnis, die Schaltfrequenz oder die relative Phase geändert werden, kann die durchschnittliche Ausgangsspannung oder der durchschnittliche Ausgangsstrom gesteuert werden. Die Schaltfrequenz des Schaltnetzteils reicht von 20 kHz bis zu mehreren MHz. Bei Arbeitsanlässen, bei denen die Leistung des Netzteils größer als 90 W ist, verwendet das Schaltnetzteil normalerweise ein zweistufiges Umwandlungsverfahren. Das heißt, die Leistungsfaktorkorrektur (PFC) steuert den Wandler und den DC / DC-Wandler. Insbesondere sollte hier die Leistungsfaktorkorrekturschaltung erwähnt werden. Es soll sicherstellen, dass Eingangsspannung und -strom in derselben Phase arbeiten. Infolgedessen liegt der Leistungsfaktor nahe bei 1, die Scheinleistung wird alle in Wirkleistung umgewandelt und die Systemeffizienz wird verbessert. Wenn keine PFC-Korrekturschaltung vorhanden ist, wird der Eingangsstrom in Form einer schmalen Impulsbreite und eines Impulses mit hohem Spitzenwert in die Schaltstromversorgung eingegeben, was schwerwiegende harmonische Interferenzkomponenten verursacht. Diese harmonischen Komponenten versorgen die Last nicht nur nicht mit Energie, sondern verursachen auch eine Erwärmung des Transformators und anderer Geräte. Leistungsfaktorkorrekturschaltungen werden in zwei Typen unterteilt, aktiv und passiv. Die meisten Schaltnetzteile von FM-Rundfunksendern verwenden Schaltkreise zur Korrektur des aktiven Leistungsfaktors, die aus einem AC / DC-Wandler mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur und einem unabhängigen DC / DC-Wandler bestehen. Der AC / DC-Wandler umfasst hauptsächlich: EMI-Filter, langsame Startschaltung, Brückengleichrichter, PFC-Controller, Leistungsansteuerschaltung und Wandlerschaltung (bestehend aus Leistungsschalter-MOSFET, Energiespeicherinduktor L, Gleichrichterdiode mit schneller Wiederherstellung und Filterkondensator und anderer Zusammensetzung.
Der Wechselstromeingang wird durch die EMI-Filterschaltung geleitet, um die differentiellen und gemeinsamen elektromagnetischen Interferenzsignale herauszufiltern, und dann in die langsame Startschaltung eingegeben, und nach einer Verzögerung wird die volle Spannung zur Brückengleichrichterschaltung und zum Ausgangsgleichstrom addiert Der Leistungs-MOSFET wird mit Spannung versorgt. Ablassen. Der PFC-Controller ist eine Schaltung, die aus einem 8-poligen LT1249-Leistungsfaktor-Steuerchip und weniger Peripheriekomponenten besteht. Der 8. Pin gibt ein Ansteuersignal mit einer Schaltfrequenz von 100 kHz aus, das über die Ansteuerschaltung zum Gate des MOSFET-Leistungsschalters hinzugefügt wird, und der MOSFET-Wandler beginnt mit einem bestimmten Arbeitszyklus ein- und auszuschalten und gibt das erforderliche aus Gleichspannung. Der von Linear Technology hergestellte integrierte LT1249-Chip verfügt über integrierte Oszillatoren, Stromvervielfacher, Stromverstärker, Fehlerspannungsverstärker, Spannungskomparatoren und Referenzspannungsquellen. Durch Mitteln des eingestellten Hochfrequenz-Pulsweitenmodulationsstroms kann der LT1249 die geringstmögliche Stromverzerrung erzielen und in kontinuierlichen und diskontinuierlichen Betriebsmodi arbeiten. Zusätzlich kann der eingebaute Strommultiplikator, der den Strom vom Fehlerspannungsverstärker quadriert, die Wechselstromverstärkung bei geringer Last reduzieren, wodurch eine geringe Stromverzerrung und eine hohe Systemstabilität aufrechterhalten werden. Der PFC-Controller extrahiert Erfassungssignale vom Brückengleichrichter, vom Wandler und vom Erfassungswiderstand zwischen ihnen, um mehrere Schutzfunktionen wie Spitzenstrombegrenzung und Überspannungsschutz zu implementieren.
Es besteht hauptsächlich aus einem Schalttransformator, einer MOSFET-Leistungsschalterröhre, Gleichrichterkomponenten, einer Erfassungsschaltung (einschließlich Spannungs-, Strom- und Temperaturabtastung), einer Hilfsstromversorgung, einem UC3843PWM-Controller und einer zugehörigen Ansteuerschaltung. Der Gleichspannungseingang von der vorherigen Stufe wird zum Drain des parallelen Leistungsschalter-MOSFET hinzugefügt, und sein Gate-Eingang wird von der Ansteuerschaltung durch das eingestellte Frequenzschaltsignal im UC3843-Steuerchip bereitgestellt. Nachdem die Spannung durch den Schalttransformator erhöht wurde, wird die erforderliche Gleichspannung durch Gleichrichtung und Filterung erhalten. Der UC3843-Steuerchip ist ein PWM-Steuerregler im aktuellen Modus. Es verfügt über die Eigenschaften eines optimierten DC / DC-Wandlers, eines niedrigen Anlaufstroms, einer automatischen Vorwärtskompensation, einer Strombegrenzung, einer Niederspannungssperre, einer Impulsunterdrückung, eines Hochstromantriebs und einer Schaltfrequenz von bis zu 500 kHz. Aus der Analyse des internen Schaltkreises von UC3843 werden das interne Referenzsignal und der Spannungsabtastwert des Transformatorsekundärs nach Gleichrichtung und Filterung im Fehlerverstärker verarbeitet. Die verarbeitete Fehlerspannung und die durch den Erfassungswiderstand gebildete Spannung werden in den PWM-Komparator eingegeben, und sein Ausgang erfolgt auf die gleiche Weise wie das Taktsignal. Die Wellenformverarbeitung wird in der Triggerschaltung durchgeführt, und schließlich wird ein Schaltfrequenzsignal mit derselben Frequenz wie die Taktfrequenz ausgegeben.
Diskussion verwandter Themen in praktischen Anwendungen
Das Schalten der Stromversorgung hat aus verschiedenen Gründen eine größere Ausfallwahrscheinlichkeit bei der Verwendung von FM-Rundfunksendern. Umgebungsfaktoren (wie Belüftung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit) im Senderraum, Blitzschutzprobleme im Schaltschrank, Probleme mit dem Design des Schaltnetzteils selbst und Geräteprobleme sowie Probleme mit der Fehlbedienung des Personals sind versteckte Ausfallgefahren. Wenn Sie möchten, dass die Geräte normal funktionieren, ist neben der Beherrschung des erforderlichen Fachwissens auch ein kontinuierlicher Erfahrungsschatz erforderlich. Die Ausfallrate kann häufig minimiert werden, indem die Fehleranzeige der in der Schaltstromversorgung eingebauten Hilfsschutzschaltung beobachtet und analysiert wird. Das Schaltnetzteil verwendet einen Energiespeicherkondensator mit großer Kapazität, der während des Betriebs einen relativ großen Stoßstrom erzeugt, so dass die Schaltröhre ausgeschaltet wird, wenn die Wechselspannung nahe am Spitzenwert liegt. Die sofortige Änderung der Eingangswechselspannung selbst kann ebenfalls das gleiche Ergebnis verursachen. Daher wird in der eigentlichen Schaltung der Schaltstromversorgung häufig ein Thermistor mit negativen Temperatureigenschaften in Reihe vor dem Brückengleichrichterblock verwendet. Wenn der Netzschalter geschlossen ist, hat der Thermistor eine niedrige Temperatur und einen hohen Widerstandszustand, und der Stoßstrom wird unterdrückt. Wenn die Temperatur des Thermistors steigt, während der Strom fließt, fällt der Widerstand auf Null und die volle Eingangsspannung wird zur Last addiert. Dieser grundlegende Schutzmechanismus ist jedoch im tatsächlichen Gebrauch etwas unzureichend. Wenn der Netzschalter einige Sekunden lang ausgeschaltet und dann wieder geschlossen wird, hat der Thermistor nicht genügend Zeit zum Abkühlen. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Eingangswechselspannung mit einer Amplitude nahe dem Spitzenwert einen größeren Stoßstrom als normal. Der Strom erzeugt am Erfassungswiderstand eine Spannung von mehr als 6 V, und da der LT1249-Chip nicht eingeschaltet wurde, kann er keine Schutzfunktion spielen. Dies ist die direkte Ursache für den Ausfall und den Kurzschluss des Leistungsschalter-MOSFET. Dies wurde durch die Stromausfälle vieler UKW-Radiosender bestätigt, die zu Beginn des Jahres durch starke Stürme und Regenkatastrophen in Dalian verursacht wurden.
Varistor, der an beiden Enden des Wechselstromeingangs parallel geschaltet ist, kann auch elektrische Überspannungen absorbieren. Unter der Bedingung, dass sich die Umgebungstemperatur nicht ändert, nimmt der Widerstand des Varistors mit zunehmender angelegter Spannung stark ab. Daher hat es eine überlegene Wirkung auf die Absorption von Überspannungen. Um die durch das Schalten der Stromversorgung des Leistungsverstärkers verursachte Stoßspannung zu verhindern, ist zwischen den Stromleitungen ein Varistor angeschlossen, um die Stromversorgungsgeräte zu schützen.
Das Erdungskabel ist die einfachste und einfachste Sicherheitsmaßnahme. Das Gehäuse, das Gehäuse des Leistungsverstärkers, das Gehäuse des Netzteils, das Bedienfeld und die Tür des Senders wurden miteinander verbunden und mit der Erdungsklemme des Senders verbunden. Nach der Installation des Senders sollte die Erdungsklemme des Geräts (im Netzteil des Senders) miteinander verbunden werden. Die Ecken der Bodenplatte sind zuverlässig mit dem Boden des Maschinenraums verbunden, um das Auftreten unglücklicher Ereignisse aufgrund von Stromleckagen zu vermeiden. Gleichzeitig ist es auch erforderlich, jeden Punkt in der Schaltung zu erden, der geerdet werden muss, um sicherzustellen, dass der zu erdende Strom und der vom Sender ausgetretene Hochfrequenzstrom reibungslos in die Erde fließen können.
Zusammenfassung
Obwohl das Schaltnetzteil eine Vielzahl von Schaltkreistopologiekombinationen aufweist, gibt es aufgrund unterschiedlicher Anlässe wie Lasttypen, Leistungsanforderungen, Steuermethoden usw. unterschiedliche Optionen, jedoch das PFC-Steuergerät und das PWM-Steuergerät im Schaltnetzteil der Kern, der der Frequenzmodulations-Rundfunksender ist. Eine wichtige Garantie für eine qualitativ hochwertige Signalübertragung und -emission. Darüber hinaus ist es während des Gebrauchs der Ausrüstung erforderlich, den Arbeitsstatus und die Ausfallphänomene der Ausrüstung vollständig zu verstehen und kontinuierlich Erfahrungen und Lektionen zu sammeln. Dies hilft dabei, die Fehlereigenschaften des Schaltnetzteils zu erfassen, das Wartungsniveau des FM-Radiosenders zu verbessern und sicherzustellen, dass sich das Gerät in einem normalen Betriebszustand befindet. .
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