高效率、低應力、低污染、低輸出紋波通信開關電源的研制

圖5

5低污染電源變換技術(shù)

　　低頻諧波干擾及高頻電磁干擾是開關電源污染的主要形式，低頻諧波干擾主要來源于開關電源輸入的非線性。目前減少低頻諧波干擾的主要措施有：無源校正措施和有源校正措施。新型電源采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，即采用有源功率變換使開關電源輸入線性化的技術(shù)，原理如圖6所示。其工作原理是通過電壓、電流閉環(huán)控制和功率變換電路使輸入電流跟蹤輸入電壓，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減少低頻諧波。

圖6

　　高頻電磁干擾是開關電源的另一種污染，指150kHz～30MHz的高頻傳導干擾。主要包含兩類干擾：常模干擾，即高頻器件開關引起的輸入線之間的干擾；共模干擾，即功率器件、變壓器與機殼地之間的漏電流引起的輸入線與機殼地之間的干擾。電源中采用了常模共模濾波網(wǎng)絡，濾除電源高頻干擾。另外，在功率器件、變壓器與機殼地之間采用法拉地屏蔽器、主功率變換采用軟開關技術(shù)及優(yōu)化輸入電感濾波網(wǎng)絡設計，也可以顯著增強電源的抗高頻干擾性能。

6輸出紋波抑制措施

　　開關電源輸出紋波主要來源于四個方面，即輸入交流電源噪聲，高頻差模噪聲，寄生參數(shù)引起的共模噪聲和功率器件開關過程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲。

　　交流電源噪聲主要來源于輸入工頻交流分量，可采用前級預穩(wěn)壓和增大DC/DC變換器閉環(huán)增益來消除。

　　高頻差模噪聲來源于高頻功率開關變換電路，其大小主要和開關電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關，設計中盡量提高功率變換頻率，以減少高頻開關噪聲。

　　共模噪聲主要來源于功率器件、變壓器與機殼地之間的漏電流，盡量減少功率器件、變壓器與機殼地之間的寄生電容，并在輸出側(cè)加共模電感及共模電容，可減小輸出共模噪聲。

　　超高頻諧振噪聲，主要來源于高頻整流二極管反向恢復時二極管結(jié)電容、功率器件開關時功率器件結(jié)

電容與線路寄生電感的諧振，頻率一般為1～10MHz，

通過選用軟恢復特性二極管、結(jié)電容小的開關管和減少布線長度等措施可以減少超高頻諧振噪聲。

7新型電源技術(shù)指標

輸入電壓范圍：AC154～286V（單相）

輸出電壓范圍：均充57.6V

浮充43.2—56.2V

額定輸出電流：50A

效率：90％

輸入功率因數(shù)：0.98

負載效應：±0.08％

源效應：±0.02％

負載響應：200μ s

起動電流：≤130％

端子干擾電壓：0.15～0.5MHz75dBUV

0.5～30MHz70dBUV

輸出紋波（峰－峰值）：150mV

8結(jié)論

　　在滿足客戶需求的前提下，系統(tǒng)地分析實現(xiàn)高可靠性、低污染、低輸出紋波的技術(shù)措施，并在此基礎上研制成功新型高效率、低污染，低輸出紋波開關電源，達到原郵電部入網(wǎng)要求，滿足市場需求。