用于通信基站采集器的400 W高頻節(jié)能開關電源

       現(xiàn)代通信業(yè)日趨繁榮，但是他離不開高可靠性的核心動力源——穩(wěn)壓電源。

       其中通信用二次電源是通信領域中使用的一種高可靠性、高性能的穩(wěn)壓電源，使用時一般安裝在通信數(shù)字板附近或控制驅(qū)動板附近，其投入與使用不得影響通信系統(tǒng)的質(zhì)量。這就要求其結構合理、維護方便、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構形式一般多采用正激式，反激式，半橋結構。

       本文介紹用于移動通信基站采集器的GY-400型高頻節(jié)能開關電源，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，多種保護檢測遠方控制信號，且具有漏電檢測保護功能?；谏鲜鲆?，該原理方案采用一種先進的高效的前置變換升壓原理及采用有源鉗位軟開關技術實現(xiàn)DC-DC隔離變換電源。

       1 GY-400型開關電源的主要技術指標

       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)；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％(滿負載)；保護型式：功率保護；輸出過流保護：<1.8 A；輸出過壓保護：340 V DC～360 V DC，間歇型；漏電保護：對地漏電流≤3.5 mA；遠方信號：遙控端子；安規(guī)及EMC符合國際標準；高可靠性MTBF>100 000 h；外型及尺寸：基板式，237*100*52 mm。

       2 GY-400型變換器的原理構成

       2.1 電氣原理

       電氣原理簡圖如圖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)動控制推挽變換器，主電路隔離變換器，輸入及輸出濾波器，以LM324為核心構成的反饋控制，檢測保護等幾個部分。

       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、電流測定放大器、誤差反饋放大器、基準電壓源、過壓保護電路和欠壓鎖定等電路。他的主要特點是：可編程逐周脈沖電流限制，很強的限制峰值電流的能力，外同步控制，軟起動功能，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沖擊電流，為了減少電路損耗，啟動后由MOS-FET Q1短接RT。U1(UC3842)為輔助電源的PWM發(fā)生器，驅(qū)動MOSFET Q2，同時驅(qū)動Q1，通過變壓器TI得到輔助電壓+15 V1，+15 V2，再通過ZD14穩(wěn)壓得到+12 V電壓供給相應的控制回路使用。反激式變壓器T1采用EEL16鐵氧體磁芯，初級80匝，輔助及二次均42匝，設計適當?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)時間的驅(qū)動脈沖。同時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等元件構成，通過檢測主回路工作電流來調(diào)節(jié)脈寬，使通過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U3光耦隔離實現(xiàn)。U2實現(xiàn)了電壓，電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關電源的電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率和瞬態(tài)響應特性都有提高，同時，由于采用了電流型控制芯片，消除了推挽式變壓器偏磁問題。主變壓器T2選用EC40鐵氧體磁芯，初級8匝，次級60匝，中間屏蔽，緊密繞制，浸漆絕緣處理。關鍵部分是由T3，Q35，Q36，C66，R102，L5，D10等元件實現(xiàn)的有源鉗位技術，可以使二次高壓整流回路減少損耗，實現(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)試輸出短路保護而設置的。

       2.4 反饋控制及保護檢測部分

       如圖5所示該環(huán)節(jié)以LM324為核心，主要構成電壓電流反饋控制調(diào)整環(huán)節(jié)，對輸出電壓，輕載啟動電流限制，對空載、過流、過壓、欠壓進行保護，以及由LM324 U11，U12等構成的漏電保護電路，該電路具有燈光指示，遠方信號遙控功能。該電路基本上采用GY-238的原理。

       3 結語

       GY-400型DC-DC變換器是專為通信基站特殊設計的通信二次電源，經(jīng)投入使用后，通過用戶反饋信息，在GY-238的基礎上經(jīng)不斷改進，已逐漸成熟，得到推廣應用。實踐證明，該DC-DC電源原理先進，效率高，性能指標好，保護功能齊全，是通信基站中首選配置產(chǎn)品，同時也可以用于其他控制設備中。