中達高頻電源

1、现代通信设备供电系统方框图市电柴油机组整流器直流配电屏变换器DC-DC交流配电屏监控系统蓄电池组逆变器DC-AC交流电源3V15V12V5V现代通信设备对电源系统要求1、要求以下杂音电压小，它们是： （1）衡重杂音 (300-3400Hz) （2）宽频杂音 （3）峰峰值杂音 （4）离散杂音2、希输出电压的稳压精度高3、希整流器有良好负载电流均分性能现代通信设备对电源系统要求4、应有充分保护和报警功能以及软启动功能5、应有三遙(遙測、遙信和遙控)功能6、在电源系统的结构上应便于安装、维护和扩容7、希整流器的功率转换效率和功率因数高，对交流电网污染小8、希控制器能能对蓄电池组进行完善的管理，以有利

2、于电池组使用寿命9、应具有良好的防雷电感电压、浪涌电压的保護裝置输出U0U-U+R2R1UnUP输入-+a）运算放大器U+U-输入电压之差（UP-Un）输出U0b）运算放大器闭环输入输出特性c）比较器仅用正电源d）比较器使用正负电源（V+和V-）高电平低电平U+输入电压之差（UP-Un）U+输入电压之差（UP-Un）U-输出UOe）比较器输入端有门坎电压VreU0UiVre+-+-f)比较器输入端有门坎电压时,输入输出特性高电平低电平U+Ure(门坎电压)输入Ui输出U0U0+-+-VreUiAUiU0ttUreUiUsB+-+-+两相驱动器Vs锯齿电压Vr基准电压PWM误差放大及补偿分压电路

3、V0交流整流全波整流LC滤波PWM电压控制型开关稳压系统原理框图次级输出电压与脉冲参数的关系图中：V峰：D2阴极上脉冲峰值电压的幅度 ：高频脉冲宽度 T：高频脉冲工作周期，在PWM技术中，此T恒定不变， 由于次级直流输出电压U峰脉冲的平均值 故：U0=U峰 / T U峰Tt直流平均值=U0U0（次级输出电压）*VMOS功率器件介紹大功率晶體管缺點: 1. 導電機理是少數載流子,因而工作頻率低,一般是在20KHZ左右. 2. 當電流流過晶體管時,其內部的體電阻呈現負溫度係數,這不利 於整流模塊之間的均流.大功率晶體管優點: 飽和壓降很低,約為0.7V左右.GSDN+N+P-N型沟道SiO2绝缘层

4、源区UDSIDIDMBUDSSOA晶体管二次击穿临界曲线PDM图2-4 VMOS器件的安全工作区（VDS）（II）（III）（I）负载线RDS（on）VDSID（A）VGS5.5V4.5V4V3.5V5V图2-5 VMOS器件的输出特性图2-3 VMOS功率场效应管结构示意图图2-2 传统MOS场效应管结构示意图DGMOS符号 N沟SN+N+PPN型沟道DSGSN+衬底N-SiO2绝缘层漂移层*IGBT功率器件介紹 I G B T 涵義Transistor (晶體管)Bipolar (雙級性)Gate (柵 級)Insulated (絕 緣)全名: 絕緣柵雙級晶體(簡稱 IGBT)IGBT管结

5、构示意图N+N+PPN型沟道DSGSN+衬底N-SiO2绝缘层漂移层P+EMOSFET柵級(G)PNPR集電級(C)發射級(E)GCIGBT管等效電路IGBT图形符號結論: IGBT管是在VMOS管的漏級下部再加上一層P+區,因而形 成一個PN結,從而IGBT管可看成是由一個 N溝道的MOS管 與一個PNP雙級晶體管組成的一個復合管.VMOS與IGBT功率器件性能比較項目項目VMOSIGBT導電機理多數載流子少數載流子+多數載流子工作頻率幾個MHZ2050KHZ安全工作區域大大額定參數1000V/幾拾A1200V/600A2000V/1500A器件並聯情況容易容易飽和壓降較高較低器件保護電路較

6、易較複雜結論:VMOS管宜用于中、 小功率交換器和要求開關頻率高的場合; IGBT管宜用于大功率交換器和要求開關頻率低的場合; 高频开关电源功率因数校正技术一、概述二、力学的譬喻三、谐波分析法四、功率因数的古典概念五、高频开关电源功率因数的特殊性六、为何一定要对开关电源进行功率因数校正七、高频开关电源有源功率因数校正技术八、高频开关电源无源功率因数校正技术九、两种功率因数校正技术的优缺点比较 為了三相交流電供電平衡,現把九塊100A整流模塊分別接于 A、 B、 C三相中,並使每相交流電源只給三個模塊供電. 100Ax3整流模塊 100Ax3整流模塊 100Ax3整流模塊INIBIAA 相B相C

7、相NIC三相電機 繞組 1. 概述IN=?力学的有功及无功概念F1=FCOS (有功分量)F2=FSIN (無功分量)船船SS（移動方向）F（作用方向）F1F2 W=FSCOS 不同负载下电压与电流间的相位关系UIQ=90UIQ=90负载是电阻负载是电容负载是电感用一组叠加的正弦波来近似表示一个方波f(t)10tf(t)10f(t)10f(t)104/（sin1t）T/2T21tT/2T/2T/2T4/（sin1t+1/3sin31t）21ttT21tt4/（sin1t+1/3sin31t+1/5sin51t）T21tt4/（sin1t+1/3sin31t+1/5sin51t+1/7sin71

8、t）功率变换器程控交换机VcACVcViIi输入交流电压输入交流电流ttt图54 谐波电流的瞬时功率与有功功率T（周期）幅度二次谐波电流瞬时功率电网电压（基波）+-+t有源功率因数校正原理框图有源功率因数校正原理框图补偿用的电流源开关电源控制电路I q控制信号UIUiqiip电网图5-13 有源功率因数校正的电流波形图A）未加有源功率因数校正上图为电压波形下图为电流波形B）加入有源功率因数灵敏校正后上图为电压波形下图为电容波形C）上图控制电路测得的谐波波形下图为补偿电流源输出的波形图5-14 实测波形0iii12 t/6（a）i- i102t（b）iqIM-IM02 t（c）LdCdDa) 电

9、感滤波器b) L、C谐振滤波器LdDCdLfCf无功率因数校正用电感滤波校正三次谐波占基波80%30%五次谐波50%15%七次谐波30%10%表5-1 电感滤波校正的效果a)200W开关电源在无功率因数校正情况下的输入电流和输入电压波形b)200W开关电源在加了无源LC 元件之后输入电流和输入电压波形5A/格50V/格2A/格50V/格兩種功率因數校正技術的比較兩種功率因數校正技術的比較類 型優 點缺 點無源校正*簡單、可靠*宜用在三相交流供電 的整流模塊上.有源校正*功率因數可接近1, 電波形失真率小.*允許交流輸入電壓 範圍寬(75-275V ac) 能為後級變換器起到 預穩作用.*外形尺

10、寸小、重量輕. *電路複雜,成本高 *可靠性稍差 *體積、重量都大*功率因數隨負載變化,負載重時, 功率因數高;負載輕時,功率因數 低.通常功率因數可達0.92.*電流波形失真率大 器件开关工作时的典型电压电流及能量损耗波形UttontoffisusI0tofftontUI/40is+us图中：P1：断态损耗（漏电流引起的），P2：通态损耗Pon：开通损耗，Poff：关断损耗。 器件总损耗：P=P1+P2+Pon+Poff Pon=1/6fswUIton Poff=1/6fswUItoff （b）软开关示意图（a）硬开关示意图U交叉点电流变化电压变化（1）开通过程UI（2）关断 过程电压变化U

11、iiU交叉点电流变化（1）开通过程强制电压先降为零后再让电流自然上升 先降为零后再让电压自然上升强制电流（2）关断 过程U相移全橋功率變換器與驅動輸出波形n个整流器共同向负载供电情况图中 ：V1、V2Vn是各个整流器在其输出端子电压 Rw1、Rw2Rwn是各个整流器从其输出端子上连向汇流排的电阻I1、I2 In是各个整流器输出电流RL是各个整流器共同负载V0是在负载RL上电压Vin是交流电网电压 交流电网Vin1#整流器2#整流器3#整流器V1V2VnI1I2InV0RLRw1Rw2Rwn当n 个整流器并联共同向负载RL供电时，可列出下列方程组：V0=V1-I1RW1 (V1-V0)/RW1=

12、I1 (1)V0=V2 -I2RW2 (V2-V0)/RW2=I2 (2)V0=Vn-In RWn(Vn-V0)/RWn=In (n)说明：I1In为各模块输出电流 V1 Vn为各模块输出端的端点电压 RW1 RWn为各模块输出母排的接线电阻由于要达到均流，即要求I1=I2In，即须满足以下等式（*）(V1-V0) = (V2-V0) = = (Vn-V0) (*) RW1 RW2 RWn分析（分析（*）式可得下列结论）式可得下列结论：由于RW1RW2= RWn ，而V0是共同的要达到上式相等，唯一办法只有分别微调各整流模块的输出电压V0才能达到。接负载C整流器输出电压Vi与参数基准电压Er关

13、系推导PWM功率级ErLK-+V1V01#整流器电压反馈误差放大器RV1I1Rw1 图中：K是电压负反馈误差放大器的放大倍数 R、r分别是输出电压Vi的取样电阻 Er是压负反馈误差放大器的参数基准电压 PWM是脉冲宽度调制器 若电压反馈环已经稳定工作，可证明在误差放大器两个差分输入方向电压要满足VA=VB VA=V1r/(R+r) VB=Er Er=V1r/(R+r) V1=Er (R+r)/r 即V1Er，于是通过调节Er可使V1改变。通信电源系统中防雷、防浪涌电压以及接地问题的简介（一）为何防雷、防浪涌电压问题近来显得更重要（二）雷电的特性及各地区雷击活动规律（三）感应雷对通信电源系统的损

14、害（四）浪涌电压对通信电源系统的损害（五）防雷、防浪涌电压的基本思路（六）压敏电阻及德国防雷件OBO特性的介绍（七）接地和接地裝置中应注意问题城市名年平均雷电日城市名年平均雷电日北京40西安20上海35重庆40南京38南昌60天津30长沙50广州90福州60哈尔滨80兰州25沈阳33太原40一些重要城市的平均雷电日一些重要城市的平均雷电日设： t =10s=10-4秒（雷电放电持续时间） I=105安（雷电放电的电流变化） L=1 H=10-6亨利（电网传输线电感量） =|-L I/ t |=1000伏（电网上电感电压）结论：由于此叠加在电网上，数值很大，把开关电源烧毁。故通过OBO元件 快速

15、 将雷电感应能量传到大地。高频开关电源雷电放电波形t = 50-100 微秒电流量级：数十万安培电压量级：百万千万伏特雷电放电1000V（OBO防雷、防浪涌电压元件，其反应速度为几个纳秒）接地结论:由于交流电网中与高频开关电源并联的其它电力重负荷的投入和切除以及大功率电感性负荷的投入和切除,在高频开关电源的交流输入处引起一个峰值为300600V浪涌电压。它叠加在交流电压数值上，从而使开关电源受到损坏。高频开关电源大功率空气压缩机电焊机其他用电单位交流电网300600V技术参数（DS400系列）额定电压230/400有效值最大线电压（）100DC跳火电压(V)(在1mA时)430额定浪涌电流(8

16、/20s-20次)20KA最大浪涌电流(8/20s)40KA响应时间25ns1KA0.8kv5KA1kv10KA1.2kv20KA1.4kv连接导线4-28mm2安装对称导轨(EN5002/DIN46277-3)一次浪涌残余电压（8/20s）等等 电电 位位 防防 雷雷 原原 理理无线设备水平接地分汇集线总配线架交换设备水平接地分汇集线电源设备传输设备垂直接地总汇集线接地引入线接地体（地网）避雷针天线接地电阻值接地电阻值（）适用范围适用范围依据依据1综合楼、国际电信局、汇接局、万门以上程控交换局、2000路以上长话局。程控电话交换设备安装设计暂行技术规定YD20-8832000门以上、1万门以下的程控交换局、2000路以下长话局。52000门以