技术领域
[0001] 本
发明属于电源技术领域，涉及采用VICOR公司的功率因素校正模块和DC-DC功率模块组成的通信基础
开关电源。
背景技术
[0002] 早期使用的
微波通信设备地面站
开关电源采用分立元器件设计，输出功率800W，工作
频率为50KHz，主要包含输入滤波
电路、整流滤波电路、功率因素校正电路、DC-DC功率变换电路、输出滤波电路及辅助电源及监控
接口电路，
散热采用自然散热方式，电路结构复杂，集成度差，应用中的主要缺点如下：
[0003] 1)
电网适应性差，只达到单相交流198～242V输入，使用现场的实际供电
质量较难满足此要求，经常导致电源损坏。
[0004] 2)体积、重量较大并且电磁兼容效果差。
[0005] 3)可靠性较低，维修性差，非电源专业人员无法现场维修。
[0006] 4)器材采购困难，部分使用的器材已经停产。
[0007] 5)加工、装配复杂，拆卸困难，不便于快速维修。
[0008] 6)由于大量采用分立元件和模拟电路，集成度低，一致性差，造成调试工作量大，批量生产时会影响工作进度。
[0009] 由于上述原因，造成生产及人工成本高，性价比低，单板调试困难，可靠性低，抗干扰能
力差，故障率较高。
发明内容
[0010] 为了克服
现有技术的不足，本发明提供一种采用VICOR公司的电源模块作为
内核集成，并辅以简单的外围电路组成的通信基础开关电源，增强了电网的适应性，提高了产品的可靠性指标，减小了电源的重量和体积。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于VICOR模块的通信基础开关电源，包括功率因素校正电路、DC-DC功率模块、辅助电源和保护电路。
[0012] 单相交流
电压220V输入后，经过压敏
电阻、EMI滤波、桥式
整流器和
瞬态电压抑制器转变为+310V的直流电压，输入功率因素校正电路；前级的压敏
电阻器同瞬态电压抑制器一起构成了
浪涌电压抑制电路，使模块所承受的交流输入浪涌电压不超过+410V；所述的功率因素校正电路包括VICOR公司的功率因素校正模块以及高压滤波电路，功率因素校正模块把功率因数提高到0.99，同时将输入的+310V电压提升到+375V，供给后级DC-DC变换及输出滤波电路和辅助电源电路；高压滤波电路将直流高压进行平滑滤波；所述的DC-DC功率模块将+375V的直流高压转变为+54V的直流
输出电压，通过输出滤波后给后级设备电路供电；所述的辅助电源将+375V电压转变为+5V的直流电压，给保护电路供电；所述的保护电路为DC-DC功率模块提高输出过流保护、输出过压保护以及电源工作状态的指示。
[0013] 本发明还提供一个封闭的电源机箱，且电源机箱内分隔为两个独立腔体，一个腔体中安装压敏电阻、EMI滤波、桥式整流器、瞬态电压抑制器、功率因素校正电路、DC-DC功率模块、辅助电源和保护电路，另一个腔体内采用热熔钎焊技术
焊接散热翅片，同时在腔体
侧壁安装轴流
风机。
[0014] 所述的EMI滤波选用了VICOR公司配套的电源
滤波器。
[0015] 本发明的有益效果是：
[0016] 1)由交流输入电路、DC-DC变换及输出滤波、辅助电源电路以及保护电路组成，安装在相对密封的金属屏蔽腔体之中，壳体安装
轴流风机，由于整体采用模块化设计，元器件数量大大减少，使得电源体积和重量比以前减少了很多，加强了电源的屏蔽效果。
[0017] 2)由于电源输入采用了VICOR公司的功率因素校正模块大大提高了电源对电网的适应性。
[0018] 3)整体的模块化设计，提高了可靠性，加工、装配简单，降低了调试工作量，提高了工作效率，维修更加方便，即使非电源专业人员也可以按照维修手册进行模块的更换。
[0019] 4)由于采用的是当前较为普遍使用的电源模块，不存在停产风险。
附图说明
[0021] 图2是通信电源机箱图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0023] 本发明提供一种基于VICOR模块的通信基础开关电源的设计方案，由整流输入电路、VICOR公司的功率因素校正模块、DC-DC功率模块、辅助电源以及简单的外围电路组成，安装在金属壳体之中，壳体安装轴流风机，有效降低电源
温度。
[0024] 参照图1，本开关电源的基本工作原理如下：
[0025] 交流220V电压通过交流输入电路，变换成+375V直流高压，既供给DC-DC变换及输出滤波电路，将+375V的直流高压转变为+54V的直流输出电压，给后级设备电路供电，同时也提供给辅助电源电路，将+375V电压转变为+5V的直流电压，给保护电路供电。保护电路主要是对DC-DC变换及输出滤波电路进行
采样，实现电源的各种保护和状态指示。
[0026] 本技术方案包括具体如下：
[0027] 1)电路组成及原理
[0028] a)交流输入
[0029] 单相交流电压220V输入后，经过压敏电阻、EMI滤波、桥式整流器，瞬态电压抑制器转变为+310V的直流电压输入功率因素校正电路。EMI滤波选用了VICOR公司配套的电源滤波器，可以有效的降低电网的噪声干扰。
[0030] 前级的压敏电阻器同瞬态电压抑制器一起构成了浪涌电压抑制电路，使模块所承受的交流输入浪涌电压不超过+410V，确保模块不会被浪涌电压的冲击所损坏。
[0031] 功率因素校正电路主要由VICOR公司的功率因素校正模块以及高压滤波电路组成。由于功率因素校正模块可以把功率因数提高到0.99，同时将输入的+310V电压提升到+375V，供给后级DC-DC变换及输出滤波电路和辅助电源电路。
[0032] 高压滤波电路是由高压
电解电容组成，它主要是将直流高压进行平滑滤波为后级变换储能。
[0033] b)DC-DC变换及输出滤波
[0034] 该部分主要是将+375V的直流高压转变为+54V的直流输出电压，给后级设备电路供电。DC-DC变换采用VICOR公司的DC-DC功率模块来实现。
[0035] 输出滤波是由高频电感和电容组成，它可以对直流脉动电压进行滤波，使之变成低杂音、低
电磁干扰、高质量的直流输出电压。
[0036] c)辅助电源
[0037] 将+375V电压转变为+5V的直流电压，给保护电路供电。
[0038] d)保护电路
[0039] 主要实现输出过流保护，输出过压保护以及电源工作状态的指示。功率因素校正模块和DC-DC功率模块自身带有部分保护功能，其中功率因素校正模块内部本身具有输入浪涌
电流限制、输入瞬变过
电压保护、
过热保护、输出过压保护、
短路保护等功能，还能在工作不正常时控制后级DC-DC功率模块的关断；而DC-DC功率模块内部也具有输入、输出过压保护，输入、输出欠压保护，输出过流保护，过热保护等功能。这些完备的保护功能尽可能的保证了模块的安全，同时也增强了开关电源的安全性。
[0040] 尽管模块本身的保护功能很全面，但是有些保护的范围并不适合系统的技术要求。例如我们选择模块功率时，要考虑到降额使用，因此模块自身设置的过流保护点就会超出技术要求，若使用模块本身的过流保护功能，很可能会发生后级电路已损坏而电源模块过流保护还未启动的现象。因此根据所需要的具体指标，专
门设计了过流保护电路，过压保护电路等。同时为了迅速的判断电源的工作状态以及故障可能发生的部位，我们设置了过压、欠压、过流、电源正常的指示灯。
[0041] 2)结构形式
[0042] 本发明将开关电源机箱设计为一个相对密闭的六面腔体，在腔体的下面设计一个独立空间，该空间与电源模块安装空间相隔离，在该空间内采用热熔钎焊技术焊接散热翅片，同时在该空间后部安装轴流风机，形成风道，这样既增强了散热又加强了开关电源的屏蔽效果，减轻了
散热器重量，由于整体采用模块化设计，元器件数量大大减少，使得电源体积和重量比以前减少了很多。电源机箱结构见图2。
[0043] 按照上述设计方法研制出一款通信基础电源，其特点是体积小，效率高，易于散热，自身具有完善的保护功能，能在环境较为恶劣的情况下稳定、可靠的工作。在出现故障后可以关断输出，发出告警指示，保护后级设备，并且易于维修。
[0044] 该电源由交流输入电路、DC-DC变换及输出滤波电路、辅助电源电路以及保护电路组成，图1为其组成原理框图。交流输入电路中的功率因素校正选择VICOR公司的功率因素校正模块VI-HAMD和VI-BAMD，其中VI-HAMD是谐波衰减
驱动器，VI-BAMD是谐波衰减倍增器，总功率为1200W；DC-DC变换及输出滤波电路中的DC-DC功率模块选用VICOR公司的V375A48C600AL模块两个并联使用来实现，总功率达到1200W；
工作温度为-40到+85℃，满足≥800W输出功率。同时输入电压范围达到交流165V～264V，比原先输入范围增加了不少，更加适用于电网电压不稳定的地区。
[0045] 参照图1，具体实施方案如下：
[0046] 1)恒流特性
[0047] VICOR公司的DC-DC功率模块有一个次级控制引脚SC，这个控制引脚用于调节输出端+Sense和-Sense之间的受调电压，将电流源加到SC引脚，模块的输出电压就可以实现动态调整，达到恒流目的。
[0048] 保护电路内部的分流电阻对输出电流采样，将电流值转换为电压值，由于该电压值很低，所以须经过
差分放大器进行放大，再和基准电压进行比较，从而控制SC引脚，达到输出电流恒定。同时还可以控制指示灯亮或者灭。
[0049] 2)过压保护
[0050] VICOR公司的DC-DC功率模块有一个初级控制引脚PC，这个控制引脚用于控
制模块输出的有无。
[0051] 保护电路内部对输出电压进行采样，然后经过电阻和基准电压进行比较，当输出电压高于最大输出电压时，通过光耦隔离后将DC-DC功率模块的PC引脚接地，从而关闭电源输出，同时点亮过压指示灯。
[0052] 3)欠压指示
[0053] 保护电路内部对输出电压进行采样，然后经过电阻和基准电压进行比较，当输出电压低于最小输出电压时，点亮欠压指示灯。在这里，电源处于欠压状态时仅通过指示灯来指示。
[0054] 4)电磁兼容
[0055] 在结构方面，将电源机箱设计为一个相对密封的屏蔽腔体。腔体底部设计为独立风道，风道后部安装轴流风机，风道、轴流风机与屏蔽腔体隔离，这样既增强了散热又加强了开关电源的屏蔽效果。
[0056] 经实测，本电源完全可替代原先的开关电源，满足技术要求并且顺利通过了电磁兼容的传导和
辐射测试。基本技术指标如下：
[0057] 输入电压AC165V～264V，50Hz；
[0058] 输出DC+54V/20A；
[0059] 电压稳定度＜0.5％；
[0060] 负载稳定度＜1.5％；
[0061] 效率≥80％；
[0062] 纹波电压Vp-p＜0.5％；
[0063] 具有输出过压、限流、过温和短路保护。
[0064] 对比原开关电源，电压输入范围增大10％以上，功率增加50％以上，体积减小、重量减轻，集成度高、功率
密度大，从而可靠性、稳定度相对较高，并且安装方便，故障判断和维修也相对容易。
[0065] 以上所述者，仅为本发明的最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应当可根据本发明作出各种相应的改变和
变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的
权利要求的保护范围。
