DX型中波发射机电源控制板上Q3场效应管的重要作用

摘 要 文章主要讲述的对象是DX中波发射机电源控制板上Q3场效应管，它在发射机的电源监测和控制上起着桥梁的作用，是决定发射机是否能开启的电源信息收集器和控制开关。

【关键词】DX中波发射机 电源控制板 Q3场效应管 K3继电器 电源设备

1 引言

DX型中波发射机的电源控制板上有个场相应管为Q3，它是一个独立元器件，一般情况下DX型中波发射机都存在一个场相应管即Q3，且Q3附着于电源控制板上，独立存在。

但是在线路中起到非常重要的作用。光电继电器K3的发光继电器线路转接在Q3结构较为特殊，其中漏源极承载了监测信号的作用，由此可对故障进行判别。Q3场效应管是否能导通决定于栅极所连接的信号状态，Q3的通断直接决定着继电器K3的通断，K3继电器的通断，决定着发射机功放单元的驱动电源是否能被接通，这直接影响着发射机能否正常开机。在这篇文章里，我们将详述这部分的内容，希望和大家分享。

2 场效应管Q3的连接线路图

为了能更好地说明问题，请参考场效应管Q3的连接线路简略图，图1如下：

从图1我们可以看出，发射机故障状态监测信号连接在场效应管Q3的栅极上，继电器K3的发光二极管上串联着Q3场效应管的漏源极。

3 场效应管Q3导通的条件

通常情况下Q3栅极与检测信号相连接，主要用于故障检测。信号均保持低电平状态。但是可利用反向转换作用将其转变为高电平。当数个信号当中某个处于高电平状态时，反相器则转换为低电平，另外与之并联的信号因为并联线路的关系都会被拉为低电平，那么场效应管栅极输入的就将是低电平信号，这样就不满足场效应管的导通条件，Q3将无法开通。那么，场效应管Q3栅极上输入的信号是否表现为高电平，是由哪些因素决定的呢？下面我们将根据每个状态信号代表的内容，分别进行具体的理论分析，详细的线路请参考DX200中波发射机图纸。

3.1 联锁开关信号状态

联锁开关故障信号由联锁开关状态形成，从整流柜后行程开关的常开触点（S4），它代表的内容是整流柜开关状态的开关状态。在整流柜后门在常闭状态，门内的行程开关（S4）的作用机理，常开触点将被关闭，场效应晶体管Q3反馈的为高电平信号，接触状态，与Q3传导条件符合性。整流器的功率放大器单元的电源单元，内部设备有205VDC电压，是一个危险的地区，若不将其关闭，将无法使其处于隔离态，这将对发射机实际操作带来影响，并且对人身安全及设备安全会带来制约。

3.2 温度状态信号

在设备运行过程中温度监控也是一个十分重要的环节，温度故障信号主要通过温度状态进行判别并收集，而这个过程则通过温度传感器实现。基于热电效应温度传感器可灵敏地探查到温度变化情况，其中热电偶发挥了主要作用。当温度梯度从高温区域向低温区域过渡时将会产生电荷堆积或出现电流，这主要是由电子逆向运动导致。若以电阻与温度来体现该过程即电阻将受到温度影响，温度愈高这电阻愈大，电阻增大必然会导致电流量下降。当电流量逐渐下降超过某临界值时，也就是说电流量几乎小到可忽略不计时可将电路视作为短路状态，因此在图纸设计过程中可通过开关的形式对温度传感器进行表达。当发射机处于工作态时若发现可控硅工作温度处于较高水平时，此时温度传感器将会发出电信号使线路被隔断，且得到的反馈信号为低电平，也就是说与Q3导通条件相违背，若温度恢复正常态，所得到的反馈信号为高电平及保持导通状态。

与可控硅温度检测方法趋同，阻流电感线圈温度状态信号转化为电感线圈温度故障信号，而变压器冷却状态信号转化为变压器温度故障信号。对阻流电感线线圈的温度感应主要由谓语整流柜中的L2线圈实现，在整流电路中L2电路与250VDC电源三相可控整流桥共同组成整流电路的故障检测部分，主要起到电源的滤波作用。变压器的温度故障信号主要由发射机的高压整流变压器发出，这一机构是系统发射机之外的最大变压器，为系统内部250VDC发射机提供功放电源，并为125VDC驱动及电源和125VDC二进制功率发达模块提供电源支持。当上述系统的温度超过各自的预设温度界限时，高压整流变压器会将故障信息反馈给Q3场效应管栅低电平信号。

3.3 电流故障信号

电流故障信号，源于电流互感器TI的电流取样，检测的是整流柜的205VAC三相输入电源。205VAC三相电源由发射机高压变压器从10KV电源变压获得。电流互感器T1对205VAC电源进行电流取样，取样信号经过CR1整流桥整流，经过滤波电路滤波，与由电阻R105（100K）设置的门限值进行比较（门限值大小依据设备自身状态调整），比较电路用电压比较器LM339芯片构建。当205VAC电源出现缺相、电压过低或电源不平衡，取样电流低于门限值时，电流故障信号就会反馈给Q3场效应管栅极一个低电平信号关断Q3 。

3.4 380VAC电源故障信号

380VAC电源故障检测信号主要的监测对象是DX200发射机单元冷却系统的电源供应。在监测的过程中能够发现三相电源中存在的过压、欠压、过流、缺相和是否相序错误，确保发射机的冷却系统能够正常运转，当冷却系统发生上述问题的时候，故障信号就会将低电平信号反馈给Q3场效应管栅极，使Q3截止以保护发射机的安全。

3.5 电源允许信号

从系统构成角度来看，电源允许信号是发射机工作的重要控制信号，将会直接影响发射机的工作状态。其内部融合了联锁开关信号、可控硅温度信号和阻流电感线圈温度信号等多项信号内容，由系统中的PB接口板U37芯片对这些信号进行综合处理，当电源允许信号包含的信号内容全部处于正常状态时，U37芯片会将系统综合信号正常的信息传递到电源控制面板，进而形成电源允许的高电平信号，同时也将电平信号反馈给Q3场效应管栅极高电平。按照控制规则如果电源允许信号中的任意信号出现异常情况，U37芯片就会将系统综合信号异常的信息，传递到电源控制面板转化为电源允许信号的低电平，由电源控制面板根据情况执行发射机射频封锁、可控硅截止、场效应管Q3截止等操作，导致发射机无法运行。

3.6 放电开关状态信号

电故障信号实际上系统内部放电开关的运行状态信号，具体数值由放电电阻R13、R14、R15、R16的的温度检测信号决定，而这一温度检测信号取决于温度传感器TS4、TS5、TS6和TS7的常开触点状态。当系统电路处于通畅状态的时候，温度传感器的触电处于断开状态。而一旦放电电路出现异常，异常电路对应的温度传感器触电状态就会改变，温度传感器的触点闭合会进一步导致与电源放电板相连的+5V电源通过电阻R26接地，这时场效应管Q3的栅极也会转变为低电平，表现为Q3截止，使得系统的故障状态显示为放电故障。

放电故障信号正常状态表现为高电平，经过两个反相器再接一个二极管CR10后与Q3的栅极相接。二极管CR10的正极接Q3的栅极，也就是说放电故障信号不直接作用于Q3的栅极，而是当放电开关状态信号表现为低电平时，Q3栅极连接的其它高电平信号将通过二极管被拉为低电平。

3.7 交流电流故障信号

250VDC功放电源可控硅整流器门极触发电流是交流电故障信号检测的主要目标，检测的目的是判断门极电流是否满足可控硅整流器的开关条件，可控硅整流器又被成为可控硅是一种可控的晶闸管。当前应用的晶闸管主要分为螺旋式和平板式两种结构，但是系统整体均包含有阳极A、阴极K和门极G三个连接端。DX中波发射机上使用的是平板型单向晶闸管，为保证晶闸管的散热效果，大多数平板型晶闸管都在两侧设置散热器，平板的两个平面分别是晶闸管的阳极和阴极，而中间凸出的细长端子则为门极。

单向晶闸管是一种单向可控的电子整流元件，其可控性主要表现在由断开向导通状态上，而从导通向断开状态的转变却是不能直接控制的，只能通过去除晶闸管负载、降低晶闸管两端电压的方式使其自动断开。所以被称为单向可控元件从组成结构来看三个PN结PNPN构成的四层三端结构成成了单向晶闸管，内部的四层结构分别命名为P1、N1、P2、N2。其中P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，P2区引出门极G。四个区形成J1、J2、J3三个PN结。（如图3）与二极管相比，单向晶闸管拥有更多的PN结，能够实现对正向导通的直接控制；与三极管相比，因为PN结的数量角度，无法放大控制极电流。

借助双晶体管模型可以实现对晶闸管导通工作原理的有效解释，如图3所示，在晶闸管上取一个倾斜的斜面，则晶闸管可以看作由P1N1P2和N1P2N2构成的两个晶闸管V1和V2组合而成。当外部点流向的门极有电流注入时候，也就是注入驱动电流，则IG流入晶闸管V2的基极，即产生集电极电流Ic2，它构成晶体管V1的基极电流，放大成集电极电流Ic1，又进一步增大了V2 的基极电流，就会在系统内部形成强烈的正反馈，并使得V1和V2相继进入到饱和状态，形成晶闸管的导通状态。在这时即使撤掉注入门极的电流，因为晶闸管中已经形成了强烈的正反馈，所以线路仍然会维持导通状态。要想将晶闸管断开，必须让系统失去阳极的正向电压，或者让晶闸管两端的电压趋近于零，晶闸管中的正反馈才会出现下降，进而关断晶闸管。

当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能导通，晶闸管的工作特性参见图4。如果在晶闸管阳极和阴极上施加正向电压，当IG=0时，则晶闸管处于正向阻断状态；当IG增大到一定值时，晶闸管就会导通。

来自高压变压器的三相205VAC电压是可控硅整流器的整流电源提供主体，主要用于250VDC功放电源的全波整流桥。如前文所述，晶闸管的状态主要取决于晶闸管两端的电压和阳极的正向电压，所以在晶闸管正向电压不变的情况下，晶闸管的闭合取决于晶闸管两端的电压，而这种电压又可以以电流强度来表示。当电流的强度降低到一定水平的时候，就会导致晶闸管的自动关闭，交流电源馆长信号监测的主要呢哦荣就是可控硅的门极触发电流。当系统中的触发电流不能达到晶闸管开通的电流要求时，故障信号就会发出警报信号，并直接控制Q3场效应管栅极一个低电平信号。

在DX中波发射机中的九个关键信号都处在正常工作状态是，可控硅整流器就会分别向Q3栅极反馈高电平信号，这时Q3场效应管就会开通，系统就能够正常运行，反之如果九大关键信号中有一个信号监测反映其处于异常状态，那么可控硅整流器就会向Q3场效应管栅极一个低电平信号，Q3场效应管就会截止。

4 场效应管Q3的重要作用

从上一部分的讲述我们可以看出，Q3场效应管就像一个线路总开关一样，接受来自不同设备的状态信息，控制着继电器K3的通断。从图上我们可以看出，光电继电器K3触点是否能接通取定于Q3能否开通。继电器K3的常开触点控制着接触器K1的吸合与释放，而K1接触器控制着驱动电源线路的通断。接触器K1的线包如果不能得电，K1接触器就无法吸合，驱动级电源线路将无法接通，发射机就会因得不到驱动级电源而不能正常开机工作。

另外，我们也可以看出，连接到Q3栅极上的信号有一个共同的特征，它们都与电源有关。它涵盖的内容涉及发射机功放单元高低压电源的各个部分，包括冷却风机电源、整流柜205VAC三相输入电源、250VDC功放电源、125VDC驱动级电源、放电线路器件以及整流柜的门联锁开关。像这样把和电源有关的信息综合在一起，有利于实现电源设备的自我保护和整体监测。因为发射机的高低压电源之间是相互关联的，一部分出现问题就会影响到其它部分，为了保护发射机，保证其安全稳定地运行，把各部分的监测信息也关联起来，从而实现了联合控制。这部分电路的这种设计方式也为我们判断线路故障提供了较为清晰的思路，一旦线路某部分出现故障，我们便可以依据总的故障状态首先从大的方面确定方向，然后再着手局部。

5 总结

电源控制板上的场效应管Q3在电源监测和控制上起着桥梁的作用，是决定发射机是否能开启的电源信息收集器和控制开关。

作者单位

国家新闻出版广电总局2022台 新疆维吾尔自治区喀什地区 844000