版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、局用通信设备中开关电源动态性能的改善方法摘 要:针对局端通信设备中开关电源的负荷变化范围大,在加载、卸载时给开关电源装置造成强扰动,进而阻碍电源的稳压性能等问题,对开关电源的固有特性建立了数学模型。在对产生上述问题的缘故进行深入分析的基础上,提出了改善开关电源性能的可行方法。关键词:开关电源;稳定性:抗干扰;通信设备 0 引言 开关稳压电源的优点及其拥有的广泛用途是众所周知的,具性能直接阻碍着用电仪器、装置及系统的运行性能及安全性。大功率开关电源的应用特点是其输出端并接的负载数量多。对开关电源而言,各负载的投运、撤运具有一定的“随机性”,即负载扰动范围大,而这种扰动直接引起系统参数的摄动使输出
2、电压值动态变化大、恢复时刻长,不仅阻碍稳压性能,严峻时将危及通信设备的正常运行,尤其在轻载时将产生稳定性问题。目前,针对上述问题的开关电源设计中含有较强的实验整定性,但对负载频繁扰动的阻碍尚无系统化的解决方案。本文要紧针对上述问题展开研究,期望提出一种易于实施的工程设计方法,以简化、缩短开关电源的设计及调试过程,并使之具有良好的动、静态性能,以提高局端通信设备的可靠性。1 局用通信系统中的开关电源特性分析 有许多局用通信系统采纳插卡式结构,通常可插入多种功能板卡和开关电源板卡。例如,某光传输设备中,采纳两块开关电源板卡(冗余备份),供电电压为DC48V,电源板卡的输出为DC5V,额定输出功率1
3、50W;另外可插最多13块不同功能的用户板(或称之为负荷模块),各功能板负荷的功率范围为210W。该系统的供电框图如图1所示。 图1中的K1Kn,合上与否表示相应负荷模块的投运情况。在实际运行中,当负荷专门轻时(即只插12块用户板时)或负荷模块投运、撤运(新的用户板投运或因某种缘故需要拔出用户板)时,DCDC开关电源的输出Uo易产生衰减式振荡,有些开关电源在负荷专门轻( 1)各负荷电阻RL1RLn是电源输出级电路元件参数的有机组成部分,在R、L、C暂态电路中,R兼有阻尼作用。因此而知,开关电源的动态特性与负荷轻重紧密相关。 2)在开关电源的动态特性满足要求时,由于负荷变化(Io变化)所产生的开
4、关电源内部的隔离变压器及输出级电路压降变化而引起的输出电路Uo变化,则可由无静差反馈调节策略来保证稳压精度。 3)开关电源输出电压中所含的纹波成分是开关电源的另一个固有缺点。削弱其份量的要紧措施是在一定的功率规格下,L、C与调制频率f的合理选择,尤其是要选ESR微小的电容器。2 通信系统中开关电源的抗负荷扰动设计21 开关电源抗负荷扰动的本质问题 在研究动态特性时,先忽略图2中r的阻碍(一般有),现在其对应的数学模型框图如图3所示。 由式(3)可知 1)开关电源对象主导模型为二阶振荡环节,关于特定的常规开关电源产品而言,L、C是一定的,则负荷变化时(Io化,即RL变化),必引起&o的大范围变化
5、。也确实是讲负荷扰动的本质是引起系统对象参数的大范围摄动。 2)负荷越轻,即Io越小、RL越大,&o就越小、系统的稳定性越差,在本文的仿真实例中,当负荷在2100范围变化时,则&o0005,O245,其随负荷的变化量高达49倍,这也是一般开关电源轻载性能差的缘故所在。 3)关于特定的开关电源产品,其内部的调节器规律一般均为固定参数的P1调节律,而开关电源的负荷又往往大范围变化,即系统对象参数大范围变化,而固定参数的常规PI调节律难以适应负荷大范围变化场合的动态性能要求。22 强抗扰电源的动态校正方法及实现 为克服常规Pl调节律存在的上述缺点,可采取如图4所示的、成本低且易于实施的“PI+D先行
6、”的调节律,以提高稳压系统的鲁棒性。图4中的To为高频滤波的时刻常数;Kv、Ti、Td分不为调节器的比例系数、积分吋间常数和微分时刻常数;Ks、Ts分不为PWM驱动环节的比例系数与时刻常数;主电路模型环节中的各参数与图2对应。 在图4中,Ts、rC、To均为小时刻常数,在先不计To的阻碍,并适当调整有关参数,使TsrC(4)则 由式(6)可知,当适量选择微分时刻常数Td,可使轻载时由&o起主导作用,使调节器外的“对象环节”仍有足够的阻尼比,并使满载时(RLRLmin),&o在&中仍占相当重量,即使负荷大范围变化时,&的变化范围仍不大(在本文的仿真实例中,o=0.531,因此0.536,0.77
7、6,其随2100负荷率的大范围变化而引起的变化仅为1.45倍),以提高系统的鲁棒性,解决轻载稳定性与满载快速性问题。建议Td的选择原则为:在最轻载时(RLRLmin),满足min05。即 Kn、T1的整定原则为:使“对象环节”在最大滞后相角条件下的系统相角裕量不小于60。由于滤波时刻常数To专门小,故在参数估算中可先不计及,得 式中的f为开关电源的调制频率(Hz),式(9)中的剪切频率c的汁算如下,由式(5)及图4(不计To)得系统相角裕量的汁算公式为 由式(13)可求得(c/n),并进而求得KP。 图4所示的开关电源中的调节器可用简单的运放电路来实现,如图5所示(图5中的Uref*与Uf的极
8、性相反)。当R1RP1+R2时,电路元件参数与调节器参数的对应关系为 2.3一个实例的仿真研究 某开关电源输出电压为+5V,额定功率为150W,实际负荷率范围为5%100%,已知L=47H,C=6800F/10V,r=6m,f=25kHz, 对图4所示强鲁棒型系统的调节器参数,经计算得T4=0.6ms,Ti=0.9ms,KP=0.8。 对图3所示常规PI调节型系统的调节器参数,经计算得Ti=2ms,KP=O.1。 图3及图4两种方案分不在负荷率为10、100和2、100时的仿真结果(已考虑实际的限幅特性)分不如图6及图7所示。图6及图7两种方案的仿真结果表明,常规PI调节方案的开关电源动态过渡过程时刻长,轻载稳定性差,在本例中,当负荷为10时,常规PI调节方案的廾关电源已处于临界稳定状态,这也是目前一般开关电源产品一般要求负载率为10以上的缘故所在(或已在电源内部加了小负载,即并接了电阻);强鲁棒方案的开关电源过渡过程时刻短,比常规方案的动态时刻缩短了近一个数量级,且当负荷小至2以下时,仍有良好的动态特性,同时也间接提高了开关电源的效率。3 结语 为克服
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 脑卒中活动总结
- 购房押金合同(3篇)
- 生命的重建读后感(15篇)
- 江苏省无锡市(2024年-2025年小学五年级语文)统编版摸底考试(上学期)试卷及答案
- 内蒙古乌海市(2024年-2025年小学五年级语文)人教版小升初模拟(上学期)试卷及答案
- 2024年工业废气净化装置项目资金筹措计划书代可行性研究报告
- 工程力学(上)电子教案第二章
- 28个感恩练习分析
- 高考生物组成细胞的分子和细胞的基本结构专题辅导教案
- 上海市县(2024年-2025年小学五年级语文)人教版小升初模拟(上学期)试卷及答案
- 6-7高原弥散式氧气机说明书
- 材料成型与工艺
- 研究生课程《广义函数与Sobolev空间》教学大纲
- 精通版五年级英语上册全册单元测试卷(含听力材料及答案)
- MATLAB4-Simulink仿真环境ppt课件
- 《西方经济学(精要本,第二版)》思考与练习解答
- 大连区域自然地理与地质环境
- (完整版)人教版英语8年级(下册)目录及单元详解经典总结
- 《祝福》教学实录1高品质版
- 山东大学药学院药物化学教学大纲
- 岩石的结构和构造
评论
0/150
提交评论