开关通信电源概述
目 录
论文摘要 ....................................................................................................... 1 第一章 概述 ................................................................................................. 4 1.1 课题背景 .......................................................................................... 4 1.2 48V/100A开关整流模块的整体结构 ............................................ 6 第二章 输入级与PFC电路的设计 ............................................................ 8 2.1 系统输入级的组成及设计 .............................................................. 8 2.2 48V/100A模块的PFC电路设计 .................................................. 11 2.2.1 功率因数校正装置简介 .......................................................... 11 2.2.2 PFC主电路的设计 ................................................................. 13 2.2.3 PFC控制电路的原理及设计 ................................................. 18 第三章 全桥DC-DC变换器的设计 ........................................................ 25 3.1 全桥DC-DC变换器的工作原理及控制方法 ............................. 25 3.3.1 全桥DC-DC变换器的工作原理 .......................................... 25 3.3.2 全桥DC-DC变换器的控制策略 .......................................... 26 3.3.3 全桥DC-DC变换器的软开关 .............................................. 29 3.2 采用相位延迟控制方式的控制器原理及设计 ............................ 33 3.2.1 TL494的结构及原理 ............................................................. 33 3.2.2 TL494的外围电路设计 ......................................................... 35 3.2.3 信号延迟电路的原理与设计 ................................................. 39 3.3 ZVZCS全桥变换器主电路的工作原理及设计 .......................... 42 3.3.1 电路的直流稳态分析 ............................................................. 43 3.3.2 主电路各部分元器件的选择 ................................................. 48 3.4 系统保护电路 ................................................................................ 53
北方交通大学硕士学位论文
3.4.1 输出过压保护 ......................................................................... 53 3.4.2 输出过流保护 ......................................................................... 54 3.4.3 超温保护 ................................................................................. 55 3.4.4. 其他故障信号的处理 ............................................................ 56 第四章 辅助电源的设计 ........................................................................... 57 4.1 电流型控制芯片UC3842简介 ..................................................... 57 4.2 UC3842控制的反激式变换器设计 .............................................. 58 第五章 实验结果 ....................................................................................... 62 第六章 结论 ............................................................................................... 68 参考文献 ..................................................................................................... 70
48V/100A开关整流模块的研制 ii
北方交通大学硕士学位论文
论文摘要
本文介绍了48V/100A开关通信电源的结构、原理、及设计过程等。整个电源由输入电路、功率因数校正器、主逆变器、输出滤波电路电路、辅助电源、均流电路等部分组成。
文中对单相功率校正器的原理进行了阐述，并提出了实用的控制器参数选择方法。该方法基于传统控制理论，但依据工程实际进行了简化，系统运行稳定、可靠。由于采用了低损耗的无源吸收电路，降低了开关管的关断损耗。
通过对全桥直-直变换器的控制策略的分类，提出了一种新型的控制方法—“相位延迟控制”。利用在变压器次边加入的简单LCD辅助电路，滞后臂实现了零电流开关。
本文设计的开关整流模块具有多种保护措施，如过压、过流、超温、直流欠压等。针对不同的情况分别采取软启动、封锁输出脉冲、切断输入电压等不同方式，使得系统的可靠性更高。
各个模块之间通过UC3907实现主从方式负载均流，从而可以方便地实现系统扩容，同时也增加了系统的冗余度。
由于模块工作于高频开关状态，系统具有体积小、重量轻、可靠性高、负载分担容易等一系列优点。
关键字：开关通信电源；功率因数校正；全桥直-直变换器；相位延迟控制
48V/100A开关整流模块的研制 iii
北方交通大学硕士学位论文
Abstract
This paper presents the structure, the principle and the design of 48V/100A switching mode communication power system.The system consists of the AC input stage,single phase PFC,main inverter,output low-pass filter,auxiliary power supply,and load current sharing circuit,etc.
The operation principle and practical design method of the PFC stage is introduced. This method is based on the theoritical analysis,but it’s simplied according to the application.The system is both stable and reliable.A low power loss passive snubber is added to the Boost converter,therefore the switching losses are reduced.
By the classification of the typical control method,”phase overlapped control”(POC)is proposed. Low cost,high reliability are its advantages.ZCS of the lagging leg is realized by adding a simple LCD circuit to the transformer’s secondary side. System
exceptions,such
as
under-voltage,etc,are
over-voltage,over-current,over-temprature,DC
dealt with by carefully disigned protection circuits.These circuits provide various functions to protect the system,including soft start,drive signals mask,and power supply shut down.
By using master-slave load current sharing technich, modules can be parrallzed easily, thus capacity-expansion is very convenient.
Because of the high frequency operation, this switching mode power
48V/100A开关整流模块的研制 iv
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