基于VICOR模塊的通信基礎(chǔ)電源設(shè)計(jì)

　　主要實(shí)現(xiàn)輸出過流保護(hù)、輸出過壓保護(hù)以及電源工作狀態(tài)的指示。諧波衰減模塊和DC-DC轉(zhuǎn)換器自身帶有部分保護(hù)功能，其中諧波衰減模塊內(nèi)部就具有輸入浪涌電流限制、輸入瞬變過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、短路保護(hù)等功能，還能在工作不正常時(shí)控制后級(jí)DC-DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷;而DC-DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部也具有輸入、輸出過壓保護(hù)，輸入、輸出欠壓保護(hù)，輸出過流保護(hù)，過熱保護(hù)等功能。這些完備的保護(hù)功能盡可能的保證了模塊的安全，同時(shí)也增強(qiáng)了開關(guān)電源的安全性。

　　盡管模塊本身的保護(hù)功能很全面，但是有些保護(hù)的范圍并不適合系統(tǒng)的技術(shù)要求。例如我們選擇模塊功率時(shí)，要考慮到降額使用，因此模塊自身設(shè)置的過流保護(hù)點(diǎn)就會(huì)超出技術(shù)要求，若使用模塊本身的過流保護(hù)功能，很可能會(huì)發(fā)生后級(jí)電路已損壞而電源模塊過流保護(hù)還未啟動(dòng)的現(xiàn)象。因此根據(jù)所需要的具體指標(biāo)，專門設(shè)計(jì)了過流保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路等。同時(shí)為了迅速判斷電源的工作狀態(tài)以及故障可能發(fā)生的部位，我們?cè)O(shè)置了過壓、欠壓、過流、電源正常的指示燈。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　恒流特性

　　Vicor公司的DC-DC轉(zhuǎn)換器有一個(gè)次級(jí)控制引腳SC，這個(gè)控制端用于調(diào)節(jié)輸出端+Sense和-Sense之間的受調(diào)電壓，將電流源加到SC引腳，模塊的輸出電壓就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

　　圖2為本開關(guān)電源原理圖，圖中N1和N3為運(yùn)算放大器CA3140，N2為電壓基準(zhǔn)TL431，V13為晶體管BC107，它們共同組成了電流源。CD1和CD2為分流電阻，通過分流電阻對(duì)輸出電流采樣，將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，由于該電壓值很低，所以須經(jīng)過差分放大器N3進(jìn)行放大，將這個(gè)放大的電壓值送入運(yùn)放N1的同相端，和由電壓基準(zhǔn)N2分壓得到的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過運(yùn)放N1的輸出來(lái)控制晶體管V13的工作狀態(tài)，從而控制SC引腳。正常工作時(shí)，運(yùn)放N1輸出低電平，晶體管V13處于截止?fàn)顟B(tài);當(dāng)輸出電流大于額定值達(dá)到恒流點(diǎn)時(shí)，運(yùn)放N1輸出高電平，晶體管V13處于飽和狀態(tài)致使輸出電壓下降，保護(hù)電源，從而達(dá)到輸出電流恒定。同時(shí)運(yùn)放N1輸出的高電平被送至比較器N6的3腳，與基準(zhǔn)電壓比較后輸出高電平，點(diǎn)亮過流指示燈。在這里，N4、N5、N6型號(hào)相同，選用的是自帶基準(zhǔn)電壓的比較器LTC1440CN8，電位器RP3用于調(diào)節(jié)恒流點(diǎn)的值。

　　過壓保護(hù)

　　如圖2所示，輸出采樣電壓經(jīng)過電阻R25，電位器RP6接入比較器N5的3腳，將基準(zhǔn)電壓接入比較器N5的4腳。當(dāng)輸出電壓高于最大輸出電壓時(shí)，比較器N5的8腳輸出高電平，使得光耦N8的4腳和6腳導(dǎo)通，將功率模塊的PC端接地，關(guān)閉電源輸出，同時(shí)點(diǎn)亮過壓指示燈。二極管V14用于在過壓狀態(tài)時(shí)將電源永久關(guān)閉，否則，電源會(huì)處于“打嗝”狀態(tài)。

　　圖2 開關(guān)電源原理圖

　　欠壓指示

　　輸出采樣電壓經(jīng)過電阻R24，電位器RP5接入比較器N4的4腳，基準(zhǔn)電壓接入比較器N4的3腳。當(dāng)輸出電壓低于最小輸出電壓時(shí)，比較器N4的8腳輸出高電平點(diǎn)亮欠壓指示燈。在這里，電源處于欠壓狀態(tài)時(shí)僅通過指示燈來(lái)指示。

　　電磁兼容

　　電路傳輸線間的傳導(dǎo)干擾、開關(guān)噪聲、輻射噪聲、負(fù)載的容感性等等問題都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。就干擾本身來(lái)說(shuō)，它必備三個(gè)條件：干擾源、耦合路徑和敏感源。在電磁兼容設(shè)計(jì)過程中，主要從減小干擾源、阻斷干擾路徑和加強(qiáng)電源自身抗干擾能力這三個(gè)方面著手。

　　在結(jié)構(gòu)方面，我們將電源機(jī)箱設(shè)計(jì)為一個(gè)相對(duì)密封的屏蔽腔體。腔體底部設(shè)計(jì)為獨(dú)立風(fēng)道，風(fēng)道后部安裝軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)道、軸流風(fēng)機(jī)與屏蔽腔體隔離，這樣既增強(qiáng)了散熱又加強(qiáng)了開關(guān)電源的屏蔽效果。