用于通信基站采集器的400 W高頻節(jié)能開(kāi)關(guān)電源
現(xiàn)代通信業(yè)日趨繁榮，但是他離不開(kāi)高可靠性的核心動(dòng)力源——穩(wěn)壓電源。其中通信用二次電源是通信領(lǐng)域中使用的一種高可靠性、高性能的穩(wěn)壓電源，使用時(shí)一般安裝在通信數(shù)字板附近或控制驅(qū)動(dòng)板附近，其投入與使用不得影響通信系統(tǒng)的質(zhì)量。這就要求其結(jié)構(gòu)合理、維護(hù)方便、體積小、效率高、噪聲小、可靠性高。目前通信二次電源的主體電路結(jié)構(gòu)形式一般多采用正激式，反激式，半橋結(jié)構(gòu)。本文介紹用于移動(dòng)通信基站采集器的GY-400型高頻節(jié)能開(kāi)關(guān)電源，他具有特殊要求：將基站電源電壓48 V DC(變化范圍：36～72 V DC)升至為直流高壓230 V DC(可調(diào)范圍：220～300 V DC)，且要求具有高的峰值功率，多種保護(hù)檢測(cè)遠(yuǎn)方控制信號(hào)，且具有漏電檢測(cè)保護(hù)功能。基于上述要求，該原理方案采用一種先進(jìn)的高效的前置變換升壓原理及采用有源鉗位軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)DC-DC隔離變換電源。
1 GY-400型開(kāi)關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)
直流輸入電壓范圍：36～72 V DC;輸入電流：<10 A(48 V DC);輸入沖擊電流：<4 A(48 V DC冷啟動(dòng));直流輸出電壓：230 V DC，可調(diào)范圍：220～300 V DC;直流輸出電流：1.7 A;輸出紋波電壓：<1 000 mVp-p;額定功率：400 W;峰值功率：500 W;電源效率：>80%(滿(mǎn)負(fù)載);保護(hù)型式：功率保護(hù);輸出過(guò)流保護(hù)：<1.8 A;輸出過(guò)壓保護(hù)：340 V DC～360 V DC，間歇型;漏電保護(hù)：對(duì)地漏電流≤3.5 mA;遠(yuǎn)方信號(hào)：遙控端子;安規(guī)及EMC符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);高可靠性MTBF>100 000 h;外型及尺寸：基板式，237*100*52 mm。
2 GY-400型變換器的原理構(gòu)成
2.1 電氣原理
電氣原理簡(jiǎn)圖如圖1所示。
由圖1可以看出，該變換器主要有：以UC2846為核心的控制IC調(diào)節(jié)器，驅(qū)動(dòng)控制推挽變換器，主電路隔離變換器，輸入及輸出濾波器，以L(fǎng)M324為核心構(gòu)成的反饋控制，檢測(cè)保護(hù)等幾個(gè)部分。
2.2 以UC2846為核心的推挽隔離變換器
2.2.1 UC2846原理
UC2846原理框圖如圖2所示。UC2846是TI公司生產(chǎn)的一種高性能電流控制型脈寬調(diào)制器，主要用于推挽式變換器中。UC2846內(nèi)部電路主要包括：振蕩器電路、電流測(cè)定放大器、誤差反饋放大器、基準(zhǔn)電壓源、過(guò)壓保護(hù)電路和欠壓鎖定等電路。他的主要特點(diǎn)是：可編程逐周脈沖電流限制，很強(qiáng)的限制峰值電流的能力，外同步控制，軟起動(dòng)功能，雙路脈沖PUSH-PULL推挽能力，脈沖頻率500 kHz，是推挽式變換器的理想選擇。
2.2.2 輔助電源及輸入濾波主電路原理簡(jiǎn)述
如圖3所示，輸入濾波主回路中L1共模電感，X電容C1，C2，Y電容C3，C4共同完成EMI功能，RT為熱敏電阻限制啟動(dòng)沖擊電流，為了減少電路損耗，啟動(dòng)后由MOS-FET Q1短接RT。U1(UC3842)為輔助電源的PWM發(fā)生器，驅(qū)動(dòng)MOSFET Q2，同時(shí)驅(qū)動(dòng)Q1，通過(guò)變壓器TI得到輔助電壓+15 V1，+15 V2，再通過(guò)ZD14穩(wěn)壓得到+12 V電壓供給相應(yīng)的控制回路使用。反激式變壓器T1采用EEL16鐵氧體磁芯，初級(jí)80匝，輔助及二次均42匝，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾姼辛考纯晒ぷ鳌?/P>
2.3 以UC2846為核心的推挽主電路原理
如圖4所示，由MOSFET Q33，Q34，主變壓器T2，整流二極管D6，D7，D8，D9及濾波電感L4構(gòu)成推挽變換器主電路。U2(UC2846)電流型PWM芯片完成推挽脈沖，生成相差180°且可控死區(qū)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖。同時(shí)完成電流反饋及電壓反饋，其中電流反饋電路由R25，R26，R27，R17，C19等元件構(gòu)成，通過(guò)檢測(cè)主回路工作電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬，使通過(guò)變壓器的電感電流跟隨誤差電壓而變化。電壓反饋由圖5所示反饋回路通過(guò)U3光耦隔離實(shí)現(xiàn)。U2實(shí)現(xiàn)了電壓，電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，同時(shí)，由于采用了電流型控制芯片，消除了推挽式變壓器偏磁問(wèn)題。主變壓器T2選用EC40鐵氧體磁芯，初級(jí)8匝，次級(jí)60匝，中間屏蔽，緊密繞制，浸漆絕緣處理。關(guān)鍵部分是由T3，Q35，Q36，C66，R102，L5，D10等元件實(shí)現(xiàn)的有源鉗位技術(shù)，可以使二次高壓整流回路減少損耗，實(shí)現(xiàn)高效率。L4，C96組成輸出濾波，R100為電流取樣電阻，D11，D12為防止調(diào)試輸出短路保護(hù)而設(shè)置的。
2.4 反饋控制及保護(hù)檢測(cè)部分
如圖5所示該環(huán)節(jié)以L(fǎng)M324為核心，主要構(gòu)成電壓電流反饋控制調(diào)整環(huán)節(jié)，對(duì)輸出電壓，輕載啟動(dòng)電流限制，對(duì)空載、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓進(jìn)行保護(hù)，以及由LM324 U11，U12等構(gòu)成的漏電保護(hù)電路，該電路具有燈光指示，遠(yuǎn)方信號(hào)遙控功能。該電路基本上采用GY-238的原理。
3 結(jié)語(yǔ)
GY-400型DC-DC變換器是專(zhuān)為通信基站特殊設(shè)計(jì)的通信二次電源，經(jīng)投入使用后，通過(guò)用戶(hù)反饋信息，在GY-238的基礎(chǔ)上經(jīng)不斷改進(jìn)，已逐漸成熟，得到推廣應(yīng)用。實(shí)踐證明，該DC-DC電源原理先進(jìn)，效率高，性能指標(biāo)好，保護(hù)功能齊全，是通信基站中首選配置產(chǎn)品，同時(shí)也可以用于其他控制設(shè)備中。
