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基于Vicor模块的通信开关电源设计【lol外围】

作者:lol外围投注app-官方网站 日期:2020-12-19 点击:40138

lol外围|本电源主要使用了Vicor公司的电源模块作为内核构建,并相结合非常简单的外围电路,整机体积小、轻巧、效率高,保证了长年满负荷运营的稳定性和可靠性。  基本技术指标是输出电压220VAC20%、输入DC+48V/20A、输入电压调整范围+49~+59V、效率80%、电压稳定度<0.5%、阻抗稳定度<1.5%、纹波电压Vp-p<0.5%,具备输入过压、限流、过保守短路维护。  工作原理  开关电源原理框图如图1右图。  图1开关电源原理框图  交流输出  输出220V交流电压后,经过压敏电阻、EMI滤波、桥式整流器,瞬态电压抑制器转变成310V左右的直流电力输出功率因素校正电路。

EMI滤波搭配了Vicor公司设施的电源滤波器,可以有效地减少电网的噪声阻碍。  功率因素校正电路主要由Vicor公司的谐波波动模块VI-HAMD、VI-BAMD以及高压滤波电路构成,其中VI-HAMD是谐波波动驱动器,VI-BAMD是谐波波动倍增器。由于谐波波动模块内部具备功率因素校正电路,因此可以把功率因数提升到0.99,同时将输出的+310V电压提高到+375V,供给后级DC-DC转换电路和辅助电源。  高压滤波电路是由高压电解电容构成,它主要是将直流高压展开光滑滤波为后级转换储能。

前级的压敏电阻器同瞬态电压抑制器一起包含了浪涌电压诱导电路,使模块所忍受的交流输出浪涌电压不多达410V,保证模块会被浪涌电压的冲击所损毁。  DC-DC转换及输入滤波  该部分主要是将+375V的直流高压改变为+48V的直流输入电压。DC-DC转换使用Vicor公司的V375A48C600AL模块两个并联用于来构建。  输入滤波是由高频电感和电容构成,它可以对直流脉动电压展开滤波,使之变为较低杂音、较低电磁干扰、高质量的直流输入。

  辅助电源  将+375V电压改变为+5V的直流电力,给维护电路供电。  维护电路  主要构建输入过流维护、输入过压维护以及电源工作状态的命令。谐波波动模块和DC-DC转换器自身具有部分维护功能,其中谐波波动模块内部就具备输出浪涌电流容许、输出瞬变过电压维护、短路维护、输入过压维护、短路维护等功能,还能在工作不长时间时掌控后级DC-DC转换器的变频器;而DC-DC转换器内部也具备输出、输入过压维护,输出、输入欠压维护,输入过流维护,短路维护等功能。

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这些完善的维护功能尽量的确保了模块的安全性,同时也强化了开关电源的安全性。  尽管模块本身的维护功能很全面,但是有些维护的范围并不合适系统的技术拒绝。例如我们自由选择模块功率时,要考虑到降额用于,因此模块自身设置的过流维护点就不会远超过技术拒绝,若用于模块本身的过流维护功能,很可能会再次发生后级电路已损坏而电源模块过流维护还并未启动的现象。因此根据所必须的明确指标,专门设计了过流维护电路、过压维护电路等。

同时为了很快辨别电源的工作状态以及故障有可能再次发生的部位,我们设置了过压、欠压、过流、电源长时间的指示灯。  关键技术  恒流特性  Vicor公司的DC-DC转换器有一个次级控制插槽SC,这个掌控末端用作调节输入末端+Sense和-Sense之间的受调电压,将电流源添加SC插槽,模块的输入电压就可以构建动态调整。  图2为本开关电源原理图,图中N1和N3为运算放大器CA3140,N2为电压基准TL431,V13为晶体管BC107,它们联合构成了电流源。

CD1和CD2为分流电阻,通过分流电阻对输入电流取样,将电流值切换为电压值,由于该电压值很低,所以需经过差分放大器N3展开缩放,将这个缩放的电压值送到运放N1的相位差末端,和由电压基准N2压强获得的基准电压展开较为,通过运放N1的输入来掌控晶体管V13的工作状态,从而掌控SC插槽。长时间工作时,运放N1输入低电平,晶体管V13正处于累计状态;当输入电流小于额定值超过恒流点时,运放N1输入高电平,晶体管V13正处于饱和状态导致输入电压上升,维护电源,从而超过输入电流恒定。同时运放N1输入的高电平被送往较为器N6的3脚,与基准电压较为后输入高电平,照亮过流指示灯。在这里,N4、N5、N6型号完全相同,搭配的是自带基准电压的较为器LTC1440CN8,电位器RP3用作调节恒流点的值。

  过压维护  如图2右图,输入取样电压经过电阻R25,电位器RP6终端较为器N5的3脚,将基准电压终端较为器N5的4脚。当输入电压低于仅次于输入电压时,较为器N5的8脚输入高电平,使得光耦N8的4脚和6脚导通,将功率模块的PC末端短路,关闭电源输入,同时照亮过压指示灯。

二极管V14用作在过压状态时将电源永久重开,否则,电源不会正处于打嗝状态。  图2开关电源原理图  欠压命令  输入取样电压经过电阻R24,电位器RP5终端较为器N4的4脚,基准电压终端较为器N4的3脚。

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当输入电压高于大于输入电压时,较为器N4的8脚输入高电平照亮欠压指示灯。在这里,电源正处于欠压状态时仅有通过指示灯来命令。

  电磁兼容  电路传输线间的传导阻碍、电源噪声、电磁辐射噪声、阻抗的怀感性等等问题都会产生电磁干扰。就阻碍本身来说,它不可或缺三个条件:干扰源、耦合路径和脆弱源。

在电磁兼容设计过程中,主要从增大干扰源、切断阻碍路径和强化电源自身抗干扰能力这三个方面著手。  在结构方面,我们将电源机箱设计为一个比较密封的屏蔽腔体。

腔体底部设计为独立国家风道,风道后部加装轴流风机,风道、轴流风机与屏蔽腔体隔绝,这样既强化了风扇又强化了开关电源的屏蔽效果。  在电路方面采行了如下几项措施:  1、为了防止传导阻碍,在输出末端搭配了Vicor公司设施的EMI滤波器,并且使交流输出末端和滤波器端子尽量附近,连线尽可能较短,滤波器的外壳和机壳密切连接,较好短路,这样防止了外部的阻碍通过输出线传导至电源内部。

  2、在PCB布线上:通过大面积铺设地线网,增大地线电感来减少噪声;尽可能延长信号线、电源线和功率线,电流环路也尽量小,从而增大印制板对干扰信号的耦合;所有芯片的电源管脚都接有滤波电容,并使芯片的供电线路尽量较短;输出电路、高频电路、输入电路分别分开短路,然后再行相连到公共地上,也就是一点短路原则。  3、电源模块本身用于了高频ZCS电源技术,ZCS大大降低了转换过程中电源管的导通和变频器时的dv/dt与di/dt,使模块本身的电源噪声和电磁辐射噪声阻碍逆的较小;同时模块本身的抗干扰能力就较为强劲,因此在作为干扰源和脆弱源方面,电源模块都展现了较好的电磁屏蔽功能。另外,在模块和机壳之间用于Y电容来增大共模电流,并在输入末端使用共模电感,重新加入LC滤波器。

  结论  本电源几乎符合技术拒绝并且成功通过了电磁兼容的传导和电磁辐射测试。利用Vicor模块设计的通信基础开关电源和分立元件的设计比起,电源模块集成度低、体积小、功率密度大,从而可靠性、稳定度比较较高,并且加装便利,故障辨别和修理也比较更容易。:lol外围。

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