引言

通過廣東佛山創思特電器有限公司生產的MTC-02智能廣播系統，可使一個單位員工的起床、開飯、上下班、操課、洗漱、就寢等號聲均

由該系統定時播放。其中打鈴的區域為辦公樓和公寓樓，共配備揚聲器20只，其中辦公樓揚聲器10只，公寓樓公樓揚聲器10只。所用揚聲器為菲利浦吸頂式揚聲器，此揚聲器帶100V變壓器，可輸出3W、6W的功率。這些揚聲器按樓層分區進行控制，為此又配備了兩臺功放。2009年，由于各分區音量只能統調，公共廣播系統功放改用合并式定壓功放，它具有六分區，每分區音量可獨自調整。

從使用情況來看，公共廣播系統功放故障頻繁，維修成本較高。新更換的功放工作一個月就可能出現故障，而不得不以原功放代用。當時以為是設備質量問題，與廠商聯系，答復功放不能連續工作，當時筆者還很不以為然。一個多月后，原功放也發生故障，還好功放已修好返回，同時還有一個備用功放。那么，是什么原因使得功放頻繁故障？通過現場查看線路情況，發現功放設備直接接入220V交流電源并全天24小時工作，長年如此，功放故障率自然很高，同時電能浪費也非常嚴重。

1 、功放電源控制器的設計思想

如何才能有效地解決上述問題呢？其實，MTC-02智能廣播系統雖然是廣東佛山創思特電器有限公司的早期產品，但還是具有一定的節電

功能，它可以通過編制程序控制后續的功放何時工作何時關閉，當然，還需要在其公司產品時序電源控制器支持下才能實現。單位在公共廣播系統建設時，不知何原因未考慮時序電源控制器，而是讓MTC-02后續功放設備各自直接接入220V交流電源，全天24小時加電工作，這就是造成設備故障率高、電源浪費現象嚴重等問題之所在。

由于沒有配套時序電源控制器的支持，單位公共廣播系統不能實現功放電源的定時開關。系統設備只能全天開著，這對設備的安全運行和節約能源都極為不利。按功放耗電功率為320瓦，每天播音2小時，待機20小時計，每天待機耗電6．4度，以每度0．5元計，每天待機費用3．2元，一年下來只待機耗電費用就達1000多元。特別是在夏秋季氣溫較高，這些設備整天開著會造成機器溫度升高，加速元器件的老化，因此，夏季經常有設備損壞，維修成本更高。另外，由于號聲是按作息時間表定時響起的，每次持續時間不過幾十秒鐘，因此，設計一套功放電源控制器實現定時控制功放電源開關，在降低設備的運行成本和節約能源等方面都是十分必要的。

經查閱MTC-02相關技術資料，MTC廣播系統有兩個接口提供給時序電源控制器使用。1路是系統供電（SYS．P AC220V）；1路是SYS．P同步電平外控口。SYS．P系統供電作為時序電源控制器的電源，SYS．P同步電平送給時序電源控制器作為控制信號以控制時序電源控制器的電源輸出。SYS．P同步信號為5V直流電平（TTL電平）。經實地檢測，編制程序設定“電源開”時，此信號為4．5V（DC）；設定“電源關”時，此信號為0V。

因此，設計功放電源控制器時，可利用MTC-02系統供電（SYS．P AC220V）輸出接口及SYS．P同步電平外控口，并以固態繼電器作為主控元件，輔以抗干擾電路和保護電路。通過功放電源控制器可實現對公共廣播系統中所有音頻功率放大器的定時開關，使所有音頻功放僅在打鈴點前后較短時間內通電工作，而在其它時間處于關機狀態，這樣就可達到節約用電、延長設備使用壽命、降低運行費用的目的。

2 、功放電源控制器的設計

功放電源控制器的基本原理是實現以直流控制交流。具體來說就是用MTC-02廣播系統的同步電平信號SYS．P控制功放電源控制器輸出交流電源。

用直流控制交流，常見的電子器件有電磁式繼電器和固態繼電器兩種。電磁式繼電器使用簡便，但安全性差、閉合時會產生電弧、通斷時間長、使用壽命短。固態繼電器有著電磁式繼電器無可比擬的優點，它靈敏度高、轉換快速、壽命長、電磁干擾小。

2．1 功放電源控制器的組成

功放電源控制器主要由主控元件（固態繼電器）、抗干擾電路及過壓保護電路組成。其組成框圖如圖1所示。

固態繼電器是功放電源控制器的核心元件，用于實現直流控制交流輸出；抗干擾電路用以消除干擾信號串入SYS．OK，防止誤觸發固態繼電器，造成功放電源控制器功能紊亂；過壓保護電路是防止電源接通與斷開瞬間產生較高浪涌電壓而損壞固態繼電器內部雙向可控硅元件的電路。SYS．OK是MTC廣播系統輸出的同步信號（5V直流電平），用于控制固態繼電器動作。SYS．P（AC220V）是MTC廣播系統輸出的系統電源，可作為功放控制器的電源。圖2所示是該功放電源控制器的電原理圖。

2．2 固態繼電器的選用

固態繼電器是一種全部由固態電子元件組成的新型無觸點開關器件，它利用電子元件（如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件）的開關特性，可以無觸點、無火花的接通和斷開電路，因此，又被稱為“無觸點開關”。

圖3所示是固態繼電器的工作原理圖，其中部件①～④構成交流SSR的主體。從整體上看，SSR只有兩個輸入端（A和B）及兩個輸出端（C和D），是一種四端器件。工作時只要在A、B加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，從而實現“開關”的功能。其中

耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入、輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的（電）聯系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應速度高、輸入／輸出端之間的絕緣（耐壓）等級很高。由于輸入端的負載是發光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，故在使用中可直接與計算機的輸出接口相連，即受“1 ”與“0”的邏輯電平控制。觸發電路的功能是產生合乎要求的觸發信號，驅動開關電路④工作，但是，由于開關電路在不加特殊控制電路時，將產生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等信號污染電網，為此特設了“過零控制電路”。所謂“過零”，是指在加入控制信號且交流電壓過零時，SSR即為通態；而當斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點（零電位）時，SSR才為斷態。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌（電壓）對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾（甚至誤動作）而設計的，一般選用“R-C”串聯吸收電路或非線性電阻（壓敏電阻器）。

本系統所用功放的功率為320W，以兩臺計，負載總功率為640W，考慮到余量，可選用負載電流5A的SSR-5DA固態繼電器。SSR-5DA固態繼電器采用雙向可控硅輸出，零電壓開啟，零電流關閉；輸入回路與輸出回路用光隔離；輸入輸出端的隔離耐壓為2500V。

2．3 抗干擾電路的設計

為了防止串入干擾信號而造成固態繼電器的誤動作，本設計加入了抗干擾電路。抗干擾電路主要由電感元件組成，因為電感元件有通直流信號而阻交流信號的作用，其作用主要是濾除高頻及交流電的干擾。

2．4 過壓保護電路的設計

快速熔斷器和空氣開關是一種通用的過電流保護方法。快速熔斷器可按額定工作電流的1．2倍來選擇，一般小容量可選用保險絲。特別要注意負載短路，這是造成SSR產品損壞的主要原因。除用RC電路保護外，建議采用壓敏電阻并聯在輸出端以作為組合保護。金屬氧化鋅壓敏電阻（MOV）面積的大小可決定吸收功率，厚度則決定保護電壓值。交流220V的SSR可選用MYH12／430V的壓敏電阻。

設計時，在輸出回路中還應附加一個瞬態抑制電路，其目的是保護固態繼電器。通常的措施是在繼電器輸出端加裝RC吸收回路（例如：R=150 Ω，C=0．5μF或R=39Ω，C=0．1μF），以有效抑制加至繼電器的瞬態電壓和電壓指數上升率dV／dt。另一個措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩壓二極管或壓敏電阻（MOV）。壓敏電阻的電流值應按下式計算：

其中Zs為負載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和，Vmax、Vmov分別為最高瞬態電壓和壓敏電阻的標稱電壓，對于常規的220V和380V的交流電源，推薦的壓敏電阻的標稱電壓值分別為440～470V和760～810V。

3 、實際應用

在MTC-02廣播系統加入功放電源控制器后，通過人工編制程序，可使此系統具有自動關閉后續功放設備電源的功能。人工對MTC-02編制程序，每一打鈴前1分鐘啟動功放電源，使功放提前進入工作狀態，打鈴結束后2分鐘關閉功放電源，以使功放有時間盡可能散熱。而在其他時間，功放處于關機狀態，這樣便可達到節約用電、延長設備使用壽命，降低運行費用之目的。如系統時鐘出現偏差，只需校準MTC-02時鐘即可，因而操作非常簡單方便。

4、 結束語

使用功放電源控制器可對單位公共廣播系統的音頻功放進行定時控制。經過測算，每天至少可以節約3度電。本設計的整套功放電源控制器所用的器件數量相當少，控制流程也相當簡單，關鍵是創新地利用了MTC-02廣播系統的接口，并借助SSR-10DA固態繼電器來實現功放電源控制的設計與制作。該控制器無須進行任何相關操作，只要對MTC-02編制程序即可。另外，該方案稍加補充修改，也可實現單位熱水器的電源定時控制，同樣也可達到降低故障率、節約能源之目的。

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