高頻開關電源系統整流電路設計
要設計一套通信用開關電源系統，首先要明白對它的全面要求，然后再設計系統的各個部分。高頻開關電源主回路和控制回路所用的電路形式，元器件，控制方式都發展很快。它們的設計具有特殊的內容和方法。
1設計要求和具體電路設計
通信基礎開關電源系統的關鍵部分是開關電源整流模塊。整流模塊的規格很多，結合在工
作中遇到的實際情況，提出該模塊設計的硬指標如下：
1) 電網允許的電壓波動范圍
單相交流輸入，有效值波動范圍：220 V±20%，即176～264 V;頻率：45～65 Hz。
2) 直流輸出電壓，電流
輸出電壓：標稱-48V，調節范圍：浮充，43～56?5V;均充，45～58V。
輸出電流：額定值：50A。
3) 保護和告警性能
①當輸入電壓低到170 VAC或高到270 VAC，或散熱器溫度高到75 ℃時，自動關機。
②當模塊直流輸出電壓高到60 V，或輸出電流高到58～60 A時，自動關機。
③當輸出電流高到53～55 A時，自動限流，負載繼續加大時，調低輸出電壓。
4) 效率和功率因數
模塊的效率不低于88%，功率因數不低于0.99。
5) 其他指標
模塊的其他性能指標都要滿足“YD/T731”和“入網檢驗實施細則”等行業標準。
由于模塊的輸出功率不大，可采用如下的基本方案來設計主電路：
1) 單相交流輸入，采用高頻有源功率因數校正技術，以提高功率因數;
2) 采用雙正激變換電路拓撲形式，工作可靠性高;
3) 主開關管采用 VMOSFET，逆變開關頻率取為50 kHz;
4) 采用復合隔離的逆變壓器，一只變壓器雙端工作;
5) 采用倍流整流電路，便于繞制變壓器。
依照上述方案，即可設計出主電路的基本形式如圖1。
以下即可按照模塊設計的要求來確定主電路中各元器件的基本參數。
1) 輸出整流管的選擇
輸出整流二極管的工作波形如圖2所示。
由圖可見，二極管D5和D6的峰值電流約為50 A，平均電流為25 A。D5和D6承受的最高反向電壓為：
VD=Vidcmax/n=395V/3≈132V
因此，可以選擇300∶400 V，50∶60
A的超快軟恢復的整流二極管模塊，如ST的STTA12004T(V),260 A等。
2)逆變主開關管的選擇
開關管的電流ICM等于逆變變壓器原邊的電流I1，即：
ICM="I1
"=I2/n=25 A/3≈8.3 A
所以，逆變主開關管T1∶T4可以選擇(550∶600)V，(20∶30)A的VMOSFET，如IR的IRFK3FC50等模塊。
續流二極管D1∶D4可以選擇(550∶600)V，(15∶20)A的快速恢復二極管。
3)濾波電感的計算
直流輸出LC濾波的工作頻率為100 kHz，通信開關電源整流模塊要求在5%的額定負載下，保證雜音滿足指標。額定情況下，最大占空比：
4)濾波電解電容的計算
按照離散雜音的要求，電容上允許的100 kHz下的紋波Δuc=3 mV。通過選擇開關電源專用電解電容并和無極性電容并聯，將總的ESZ控制在1.5 mΩ以下，則有：
C=ΔiLT/(t×ΔVc)≈5 556 μH
2 結語
現代通信設備已開始廣泛地采用開關式基礎電源系統。本文結合筆者所在的“通信原理試驗室”建設情況，設計了開關電源系統整流模塊的主電路。該電路已經成功應用于試驗室供電系統，完全符合設計要求，達到了預期的目的。
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( 發表人：發燒友 )