|
高頻開(kāi)關(guān)電源系統具有體積小，重量輕，高效節能，輸出紋波小，輸出雜音電壓小和動(dòng)態(tài)響應性能好等很多優(yōu)點(diǎn)，現已開(kāi)始逐步地取代整流式電源而成為現代通訊設備的新型基礎電源系統。隨著(zhù)電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，高頻開(kāi)關(guān)電源系統的性能也越來(lái)越好。通信用開(kāi)關(guān)電源系統作為開(kāi)關(guān)式穩壓電源的一種形式，它的設計內容和設計方法都具有自己的特殊性。 要設計一套通信用開(kāi)關(guān)電源系統，首先要明白對它的全面要求，然后再設計系統的各個(gè)部分。高頻開(kāi)關(guān)電源主回路和控制回路所用的電路形式，元器件，控制方式都發(fā)展很快。它們的設計具有特殊的內容和方法。 1設計要求和具體電路設計 通信基礎開(kāi)關(guān)電源系統的關(guān)鍵部分是開(kāi)關(guān)電源整流模塊。整流模塊的規格很多，結合在工 作中遇到的實(shí)際情況，提出該模塊設計的硬指標如下： 1) 電網(wǎng)允許的電壓波動(dòng)范圍 單相交流輸入，有效值波動(dòng)范圍：220 V±20%，即176～264 V；頻率：45～65 Hz。 2) 直流輸出電壓，電流 輸出電壓：標稱(chēng)－48V，調節范圍：浮充，43～56?5V；均充，45～58V。 輸出電流：額定值：50A。 3) 保護和告警性能 ①當輸入電壓低到170 VAC或高到270 VAC，或散熱器溫度高到75 ℃時(shí)，自動(dòng)關(guān)機。 ②當模塊直流輸出電壓高到60 V，或輸出電流高到58～60 A時(shí)，自動(dòng)關(guān)機。 ③當輸出電流高到53～55 A時(shí)，自動(dòng)限流，負載繼續加大時(shí)，調低輸出電壓。 4) 效率和功率因數 模塊的效率不低于88％，功率因數不低于0.99。 5) 其他指標 模塊的其他性能指標都要滿(mǎn)足“YD/T731”和“入網(wǎng)檢驗實(shí)施細則”等行業(yè)標準。 由于模塊的輸出功率不大，可采用如下的基本方案來(lái)設計主電路： 1) 單相交流輸入，采用高頻有源功率因數校正技術(shù)，以提高功率因數； 2) 采用雙正激變換電路拓撲形式，工作可靠性高； 3) 主開(kāi)關(guān)管采用 VMOSFET，逆變開(kāi)關(guān)頻率取為50 kHz； 4) 采用復合隔離的逆變壓器，一只變壓器雙端工作； 5) 采用倍流整流電路，便于繞制變壓器。 依照上述方案，即可設計出主電路的基本形式如圖1。 以下即可按照模塊設計的要求來(lái)確定主電路中各元器件的基本參數。 1) 輸出整流管的選擇 輸出整流二極管的工作波形如圖2所示。 由圖可見(jiàn)，二極管D５和D6的峰值電流約為50 A，平均電流為25 A。D５和D6承受的最高反向電壓為： VD＝Vidcmax/n=395V/3≈132V 因此，可以選擇300∶400 V，50∶60 A的超快軟恢復的整流二極管模塊，如ST的STTA12004T(V),260 A等。 2)逆變主開(kāi)關(guān)管的選擇 開(kāi)關(guān)管的電流ICM等于逆變變壓器原邊的電流Ｉ1，即： ICM="I1 "=I2/n=25 A/3≈8.3 A 所以，逆變主開(kāi)關(guān)管T1∶T4可以選擇(550∶600)V，(20∶30)A的VMOSFET，如IR的IRFK3FC50等模塊。 續流二極管D1∶D4可以選擇(550∶600)V，(15∶20)A的快速恢復二極管。 3)濾波電感的計算 直流輸出LC濾波的工作頻率為100 kHz，通信開(kāi)關(guān)電源整流模塊要求在5％的額定負載下，保證雜音滿(mǎn)足指標。額定情況下，最大占空比： 4)濾波電解電容的計算 按照離散雜音的要求，電容上允許的100 kHz下的紋波Δuc=3 mV。通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)電源專(zhuān)用電解電容并和無(wú)極性電容并聯(lián)，將總的ESZ控制在1.5 mΩ以下，則有： C=ΔiLT/(t×ΔVc)≈5 556 μH 2 結語(yǔ) 現代通信設備已開(kāi)始廣泛地采用開(kāi)關(guān)式基礎電源系統。本文結合筆者所在的“通信原理試驗室”建設情況，設計了開(kāi)關(guān)電源系統整流模塊的主電路。該電路已經(jīng)成功應用于試驗室供電系統，完全符合設計要求，達到了預期的目的。 |
