通信電源技術(shù)基礎(chǔ)

1、通信電源技術(shù)基礎(chǔ)讀書筆記第2章 開關(guān)電源產(chǎn)品基礎(chǔ) 直流穩(wěn)壓電源主要有線性電源、相控電源、開關(guān)電源三種 穩(wěn)壓電源可分為三種：線性穩(wěn)壓電源、相控穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源。一、線性電源、相控電源與開關(guān)電源1、 線性穩(wěn)壓電源 線性線性穩(wěn)壓電源通常包括：調(diào)整管、比較放大部分（誤差放大器）、反饋采樣部分以及基準(zhǔn)電壓部分；調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)分壓（分擔(dān)輸入電壓Ui），因此只要將它們之間的分壓比隨時(shí)調(diào)節(jié)到適當(dāng)值，就能保證輸出電壓不變。這個(gè)調(diào)節(jié)過程是通過一個(gè)反饋控制過程來實(shí)現(xiàn)的。反饋采樣部分監(jiān)測(cè)輸出電壓，然后通過比較放大器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較判斷：輸出電壓是偏高了還是偏低了，偏差多少？再把這個(gè)偏差量放大去控制調(diào)整管，如

2、果輸出電壓偏高，則將調(diào)整管上的壓降調(diào)高，使負(fù)載的分壓減?。蝗绻敵鲭妷浩?，則將調(diào)整管上的壓降調(diào)低，使負(fù)載的分壓增大，從而實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。線性穩(wěn)壓電源的線路簡單、干擾小，對(duì)輸入電壓和負(fù)載變化的響應(yīng)非?？欤€(wěn)壓性能非常好。2、 開關(guān)型穩(wěn)壓電源 開關(guān)電源穩(wěn)定輸出電壓的原理可以直觀理解為是通過控制濾波電容的充、放電時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。具體的穩(wěn)壓過程如下：當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源的負(fù)載電流增大或輸入電壓Ui降低時(shí)，輸出電壓Uo輕微下降，控制回路就使高頻變換器輸出的脈沖方波的寬度變寬，即給電容多充點(diǎn)電（充電時(shí)間加長），少放點(diǎn)電（放電時(shí)間減短），從而使電容C上的電壓（即輸出電壓）回升，起到穩(wěn)定輸出電壓的作用。反之，當(dāng)外界因

3、素引起輸出電壓偏高時(shí)，控制電路使高頻變換器輸出脈沖方波的寬度變窄，即給電容少充點(diǎn)電，從而使電容C上的電壓回落，穩(wěn)定輸出電壓。 開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源的主要性能比較項(xiàng)目開關(guān)穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源功率轉(zhuǎn)換效率65%95%20%40%發(fā)熱（損耗）小大體積小大功率體積系數(shù)60100W/dm32030W/dm3重量輕重功率重量系數(shù)60150W/kg2230W/kg對(duì)電網(wǎng)變化的適應(yīng)性強(qiáng)弱輸出電壓保持時(shí)間長（20ms）短（5ms）電路復(fù)雜簡單射頻干擾和電磁干擾（RFI和EMI）大小紋波大（10mV）P-P?。?mV）P-P動(dòng)態(tài)響應(yīng)稍差（2ms）好（100ls)電壓、負(fù)載穩(wěn)定度高低開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源

4、相比，功率轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)65%90%，發(fā)熱少，體積小、重量輕，功率體積系數(shù)可達(dá)60100W/dm3，對(duì)電網(wǎng)電壓大范圍變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，電壓、負(fù)載穩(wěn)定度高，輸出電壓保持時(shí)間長達(dá)20ms。但是線路復(fù)雜，電磁干擾和射頻干擾大。具體性能指標(biāo)對(duì)比如表2-1所示。和相控穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)電源不需要工頻變壓器，工作頻率高，所需的濾波電容、電感小，因而體積小，重量輕，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。開關(guān)電源的開關(guān)頻率都在20kHz以上，超出人耳的聽覺范圍，沒有令人心煩的噪聲。開關(guān)電源可以采用有效的功率因數(shù)較正技術(shù)，使功率因數(shù)達(dá)0.9以上，高的甚至達(dá)到0.99（安圣的HD4850整流模塊）。這些使得開關(guān)電源的性能幾乎全面

5、超過相控電源，在通信電源領(lǐng)域已大量取代相控電源。二、高頻開關(guān)電源的基本原理圖1-1 開關(guān)電源基本電路原理框圖1 開關(guān)電源的基本電路包括兩部分。一是主電路，是指從交流電網(wǎng)輸入到直流輸出的全過程，它完成功率轉(zhuǎn)換任務(wù)。二是控制電路，通過為主電路變換器提供的激勵(lì)信號(hào)控制主電路工作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。2 主電路交流輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)中的尖峰等雜波過濾，給本機(jī)提供良好的交流電，另一方面了也防止本機(jī)產(chǎn)生的尖峰等雜音回饋到公共電網(wǎng)中。整流濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，盡量提高頻率，以利于用較小的電容、電感濾波（減小體積、提高穩(wěn)壓精度），同時(shí)

6、也有利于提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。頻率最終受到元器件、干擾、功耗以及成本的限制。輸出整流濾波：是根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。其中逆變將直流變成高頻交流，輸出整流濾波再將交流變成所希望的直流，從而完成從一種直流電壓到另一種直流電壓的轉(zhuǎn)換，因此也可以將這兩個(gè)部分合稱DC-DC變換（直流直流變換）。3控制電路從輸出端采樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)（基準(zhǔn)電源的電壓）進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或頻率，從而控制濾波電容的充放電時(shí)間，最終達(dá)到輸出穩(wěn)定的目的。三、電源配電技術(shù)1、交流配電部分1交流配電原理分析電源系統(tǒng)交流輸入一般有兩路，如圖2-6所示的為具有兩路自動(dòng)切換功能的電源交流配電系統(tǒng)原理圖。市電I和

7、市電II分別由空開ZK1、ZK2接入，接觸器K1，K2及其輔助接點(diǎn)構(gòu)成機(jī)械與電氣互鎖功能。只要有市電且市電電壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)時(shí)，I路市電優(yōu)先，K1吸合，K2斷開，送入I路市電。通過空開ZK301ZK312給整流模塊供電，ZK4ZK7則是提供用戶使用分路（用戶可用作空調(diào)、照明等）。市電采樣板分別檢測(cè)市電I和市電II的電壓信號(hào)，供監(jiān)控模塊及市電控制板使用。市電控制板通過采樣板檢測(cè)的電壓信號(hào)來控制接觸器K1，K2的驅(qū)動(dòng)線圈，從而實(shí)現(xiàn)兩路市電的自動(dòng)切換?？刂瓢迳显O(shè)有市電過欠壓指示，市電正常時(shí)，指示燈熄滅，如果市電過欠壓則相應(yīng)的指示燈亮。在整流模塊及交流輔助輸出之前設(shè)置了由C級(jí)、D級(jí)所構(gòu)成的兩級(jí)防雷系

8、統(tǒng)。圖1-2 交流配電單元原理圖2交流配電單元（屏）通常由以下幾個(gè)部分組成：交流接入電路：交流接入一般通過空氣開關(guān)或刀閘開關(guān)，交流接入開關(guān)的容量即為交流配電單元的容量，PS系列電源交流配電容量分為50A、100A、200A、400、600A五個(gè)等級(jí)。整流器交流輸入開關(guān)：交流配電單元分別為系統(tǒng)的每一個(gè)整流器提供一路交流輸入，開關(guān)容量根據(jù)整流器容量確定。交流輔助輸出：電源系統(tǒng)的交流配電除了給整流器提供交流電外，還配置了多種容量的交流輸出接口，供機(jī)房內(nèi)其他交流用電設(shè)備使用。交流自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)：有機(jī)械電子雙重互鎖的接觸器組成。交流采樣電路：由變壓器和整流器件組成的電路板，將交流電壓、電流和頻率等轉(zhuǎn)換成監(jiān)

9、控電路可以處理的電信號(hào)。交流切換控制電路：完成兩路交流自動(dòng)切換、過欠壓保護(hù)、告警等功能。交流監(jiān)控電路：集散式監(jiān)控中專門處理交流配電各種信息的微處理器電路，可以完成信號(hào)檢測(cè)、處理、告警、顯示以及與監(jiān)控模塊通信等功能。C級(jí)與D級(jí)防雷器。2、 直流配電部分 直流配電單元原理：直流配電單元的正負(fù)母排分別與整流模塊輸出的正負(fù)極相連，同時(shí)它還可以接入兩組電池BAT1、BAT2。電池通過熔斷器，接觸器及分流器接入負(fù)母排。分流器FL1、FL2、FL3分別檢測(cè)電池I、電池II電流及負(fù)載的總電流，接觸器J1、J2、J3由直流下電板B64C2C1及監(jiān)控模塊來控制，實(shí)現(xiàn)電池及負(fù)載的自動(dòng)切斷及接入功能。ZK8、ZK9Z

10、K15，RD1、RD2RD5的通斷信號(hào)，F(xiàn)L1、FL2、FL3的電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)接板B64C2A1后送入監(jiān)控單元。四、PS系列電源簡介PS48系列智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)均由交流配電、直流配電、整流模塊、監(jiān)控部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如下：市電輸入到交流配電，交流配電將電能分配給各路交流負(fù)載和整流模塊，整流模塊將交流電壓整流成48V的直流電。整流模塊輸出的直流電流匯集到直流母排，再進(jìn)入直流配電，由直流配電將直流分配給各路負(fù)載（交換機(jī)等設(shè)備），并給電池充電。監(jiān)控模塊是電源系統(tǒng)的大腦，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制電源系統(tǒng)的各個(gè)部分。這四個(gè)部分各分擔(dān)一定的功能，相互配合，保證對(duì)直流負(fù)載的可靠供電。由于監(jiān)控模塊配有標(biāo)準(zhǔn)的通信

11、接口，可以通過近程后臺(tái)或遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控電源系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的集中維護(hù)。交流配電：輸入市電或油機(jī)電，將交流電能分配給各路交流負(fù)載。當(dāng)市電中斷或市電異常時(shí)（過壓、欠壓、缺相等），配電屏能自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)，有的電源系統(tǒng)還能自動(dòng)切換到第二路市電或自動(dòng)切斷交流電源，保護(hù)系統(tǒng)。整流模塊：從交流配電取得交流電能，將交流電整流成直流電，輸出到直流母排。交流異?；蛑绷鬏敵霎惓r(shí)發(fā)出告警或自動(dòng)保護(hù)。整流模塊發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，自動(dòng)關(guān)機(jī)，退出工作。直流配電：將直流母排上的直流電能分配給不同容量的負(fù)載，并給電池充電。當(dāng)直流供電異常時(shí)要產(chǎn)生告警或保護(hù)。如熔斷器斷告警、電池欠壓告警、電池過放電保護(hù)等。監(jiān)控模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

12、和控制電源系統(tǒng)各部分工作。即監(jiān)測(cè)和控制交流配電、整流模塊、直流配電的工作狀態(tài)。對(duì)電池進(jìn)行自動(dòng)管理，即自動(dòng)控制充電過程，監(jiān)測(cè)電池放電過程，電池電壓過低時(shí)發(fā)出告警或控制直流配電斷開電池，自動(dòng)保護(hù)電池。監(jiān)控模塊還配有標(biāo)準(zhǔn)的通信口，RS232、RS485或RS422通信口，作為后臺(tái)監(jiān)控的接口。第三章 電源監(jiān)控系統(tǒng) 一、作用及特點(diǎn) PS系列電源監(jiān)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)有：多級(jí)管理體系：監(jiān)控系統(tǒng)采用以微處理器為核心的多級(jí)管理體系，對(duì)整流模塊、交流配電屏、直流配電屏、電池組實(shí)施全方位監(jiān)視、測(cè)量、控制。雙重測(cè)量顯示、控制管理模式：這種設(shè)計(jì)思想將監(jiān)控系統(tǒng)引入的故障因素減小到最低程度，即使監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障仍可保證整個(gè)電源系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行。監(jiān)控模塊可以方便系統(tǒng)擴(kuò)容和參數(shù)調(diào)整：開放式接口設(shè)計(jì)：電源系統(tǒng)監(jiān)控模塊提供RS232、RS485、M