通信系统电源基本原理.docVIP

第一部分 通信电源系统基本原理 一、通信电源综述 1、概述 通信电源系专指对通信主机直接供电的电源。对通信电源的基本要求是安全、可靠、不间断和低杂音。通信主机设备可概括分为交流供电的通信设备和直流供电的通信设备，因此通信电源也有交流不间断供电和直流不间断供电两大系统，两大系统的不间断供电，是靠蓄电池储备的能源来保证的。程控交换、光通信、微波通信、移动通信设备均属直流供电的通信设备，而卫星地球站设备则属于交流供电的通信设备。目前直流供电的通信设备占大部分。 通信电源系统的这两类电源又可划分为三级：第一级保证能源提供；第二级保证不间断供电；第三级为主机提供多电压多品种的电源。 2、通信整流器的主要性能要求 在通信电源系统两大类中由于整流器处于不同的级上整流器的要求也不同。这里主要对第二级直流不间断电源设备中的整流模块性能要求作一介绍。 2.1直流输出及调节范围 整流器的作用是将交流转换成直流对电池及并在一起的负载供电。其直流输出电压主要应符合电池浮充、均充、初充的要求。 2.2 静态稳压精度 稳压精度是指输入交流电压和负载电流扰动时，在浮充和均充电压范围内，输出电压偏差的百分数。整流器的稳压精度要求也是针对电池的要求来的，因为稳压精度低，无异于浮充电压设置值的不准确。 2.3 整流器输出限流和电池充电限流 整流器输出限流和电池充电限流是两个独立的限流功能，整流器的输出限流是对整流器的保护，而电池充电限流是对电池的保护。 2.4 输出杂音电压 整流器的输出电压中除了直流成分外，还存在一定分量的交流成分，称之为杂音电压噪音电压。它们对通话质量或电子电路的工作有一定的影响。衡量这些杂音电压的影响常采用衡重杂音、峰峰杂音、宽频杂音和离散杂音来表示。 2.5 功率限制 整流器功率限制（恒功率输出特性），有利于以较小设计功率满足实际使用需要。对48V系统，以最大限流值作为额定电流，以57V作为额定电压，以二者的乘积作为额定功率值比较经济合理。 2.6动态响应 输出电压受外界扰动后再回到其稳定值，会有一个超调量和调整恢复时间。由于其接有蓄电池，这一指标对实际使用不会产生大的影响。主要衡量系统的稳定性，即是否会产生震荡。 2.7 EMC要求 EMC是电磁兼容性的缩写，其目的是要在复杂的电磁环境中，保证电气设备互相兼容，正常工作。它可分为骚扰和抗扰，其中骚扰又可以分为传导发射和辐射发射。各国在这方面都有严格的标准。 2.8 软启动 整流器的输出电压如果没有软启动性能，则开机后瞬间陡增的电压对低内阻的电池要产生大的电流冲击，这既对电池不利，又影响到输入电流出现冲击。因此开关整流器都采取了软起电路，一般软起时间在3—8秒。 2.9 并联运行 系统容量大时，要采用多模块并联运行，这样设计灵活、扩容方便，但要注意均流问题和选择性过电压问题。 2.10 效率 无论功率器件，电路拓扑和吸收电路的改进及软开关技术的采用，目的都是为了减少损耗，提高效率。这样即节能，又提高整流器的可靠性。效率的提高始终是整流器设计者追求的目标。 2.11 功率因数 功率因数包括位移因数和畸变因数，对于高频开关整流器而言，功率因数主要受制于畸变因数。为提高功率因数目前采用无源功率因数校正和有源功率因数校正，可分别使功率因数提高到0.94和0.99以上。 关整流器的基本原理 2.1 开关电源概论 开关电源的发展经历了线性电源、相控电源到开关电源的发展历程。开关电源具有功率转换效率高、稳定范围宽、功率密度比大、重量轻等特点，目前，在市场上产品基本上为相控电源和开关电源，而且开关电源将取代相控电源成为新一代通信电源的主体。开关电源向着高频小型化、高效率、高可靠性发展。 广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一种形态的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源。开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，因为它是转换的核心，涉及频率变换。 常见的开关电源分类方法有下列几种： 按激励方式分有它激式和自激式； 按调制方式分有PWM、PFM(谐振式)； 按开关管连接方式划分，有单端反激、双端反激、单端正激、双端正激、推挽式、半桥、全桥等； 从输入输出之间是否有变压器隔离，可以分成隔离型与非隔离型两类；每一类中又有六种拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zeta。 按控制信号的隔离方法，则可分为直接式、光电耦合式、变压器式、磁放大式等。 可见DC-DC基本电路数不胜数，多数电路都有典型应用价值，也有的无实用价值。 2.1.2开关电源主要元件 1．开关 无论哪一种DC-DC变换器，主回路使用的元件只是电子开关、电感和电容。电子开关只是快速地开通、快速地关断这两种状态，并且快速地进行转换。只有