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通信系統(tǒng)中二次電源電路的濾波與緩啟原理

作者: 時(shí)間:2010-05-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文主要論述了二次中-48V經(jīng)DC/DC變換3.3V模塊中的、保護(hù),以及在采用熱備份集中供電中,拔插采用3.3V的單板時(shí)抑止浪涌電流的電源緩啟。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/180810.htm

引言

現(xiàn)代集成電路工藝已進(jìn)入亞微米階段,數(shù)字信號的上升/下降時(shí)間普遍為亞納秒量級,這使高速數(shù)字的設(shè)計(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)。晶體管尺寸越來越小,使得其工作電壓越來越低,同時(shí)時(shí)鐘頻率不斷上升,微處理器(CPU)和各種專用芯片(ASIC)集成的功能越來越多,其消耗的功率也越來越大,這對電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。

系統(tǒng)設(shè)備中,電源的設(shè)計(jì)通常分一次電源和二次電源兩部分,一次電源系統(tǒng)的輸入是50Hz交流電,電壓根據(jù)國家不同分220V和110V兩種,輸出通常為-48V。二次電源通常指從-48V或-24V轉(zhuǎn)換成5V、3.3V等低電壓以及從低壓到低壓的轉(zhuǎn)換電源。

在采用集中供電的二次電源系統(tǒng)中,板卡插入主機(jī)時(shí),主機(jī)已經(jīng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài),所有容性負(fù)載均已充電。待插的板卡是不帶電的,板卡上的容性負(fù)載沒有充電。在熱插入過程中,待插板卡上的電容瞬間充電。充電過程將在插入的瞬間從系統(tǒng)電源吸納大量的電流,導(dǎo)致系統(tǒng)電壓瞬間跌落,影響其它板卡的正常運(yùn)行。在電源線接觸的瞬間,系統(tǒng)電源的輸出電阻和待插板卡的電容組成RC充電通道,由于電源的輸出電阻很小,浪涌電流非常大。在拔出板卡的過程中,板卡上的旁路電容放電,和背板之間形成一個(gè)低阻通道,也會(huì)產(chǎn)生瞬間大電流。浪涌電流攜帶大量的能量,會(huì)毀壞接口器件、連接器和金屬連線。為了防止上述情況發(fā)生,所以要對電源系統(tǒng)進(jìn)行必要的保護(hù)性設(shè)計(jì)。

1 二次電源的保護(hù)

對于采用-48V輸入電壓供電的系統(tǒng)中,各單板的輸入電路的和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)一般要遵循的原則是:滿足相關(guān)的可靠性和電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)可以參考公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國際通行的標(biāo)準(zhǔn)。通常應(yīng)用如圖1所示的電路。

圖1 典型-48V電源輸入濾波保護(hù)電路

輸入保護(hù)電路一般分防雷擊保護(hù)和輸入電壓反接保護(hù),D1為單極性瞬態(tài)抑制二極管,插件封裝的推薦型號為1.5KE68A,D2為輸入電壓防反接二極管,插件封裝的推薦型號為SB560,D2也可以用保險(xiǎn)絲替代,在單板總功率大于50W時(shí),考慮D2的功率耗散建議使用保險(xiǎn)絲。

濾波電路由一級π形濾波器和一級共模濾波器組成,C2、C3為鋁電解電容,電壓大于100V,建議使用105℃工作范圍的,容量在47~470μF,C1、C4為高頻濾波電容,推薦使用X7R材質(zhì)的瓷片電容,或聚酯薄膜電容,容量0.47~1.5μF,耐壓大于63V。L1選用電感量在100~300μH之間,工作電流根據(jù)單板總功率確定,考慮電感的飽和因素,最好按50%降額。L2選取電感量在100~300μH之間,注意這個(gè)電感要采用間繞方式,減少線間電容,電流選取同L1,C6為輻射噪聲抑制電容,選用時(shí)注意耐壓大于500V,容量大于1000pF。C7、C8為輸出濾波電容,C7選用鉭電容,輸出5V時(shí)選用耐壓10V的,輸出3.3V時(shí)選用耐壓6.3V的,容量均在220μF以上,C8建議選用高頻瓷片電容,容量在10~22μF之間,耐壓一般大于6.3V即可。

圖2及圖3中輸出電壓分別為3.3V和1.5V時(shí)電源紋波大小分別為48.8mV和41.2mV,可以看到電源輸入濾波保護(hù)電路效果明顯。

圖2 輸出電壓3.3V時(shí)的紋波

圖3 輸出電壓1.5V時(shí)的紋波

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