浅析通信电源中的开关电源(一)

开关通信电源概述目录论文摘要 (1)第一章概述 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 48V/100A开关整流模块的整体结构 (6)第二章输入级与PFC电路的设计 (8)2.1 系统输入级的组成及设计 (8)2.2 48V/100A模块的PFC电路设计 (11)2.2.1 功率因数校正装置简介 (11)2.2.2 PFC主电路的设计 (13)2.2.3 PFC控制电路的原理及设计 (18)第三章全桥DC-DC变换器的设计 (25)3.1 全桥DC-DC变换器的工作原理及控制方法 (25)3.3.1 全桥DC-DC变换器的工作原理 (25)3.3.2 全桥DC-DC变换器的控制策略 (26)3.3.3 全桥DC-DC变换器的软开关 (29)3.2 采用相位延迟控制方式的控制器原理及设计 (33)3.2.1 TL494的结构及原理 (33)3.2.2 TL494的外围电路设计 (35)3.2.3 信号延迟电路的原理与设计 (39)3.3 ZVZCS全桥变换器主电路的工作原理及设计 (42)3.3.1 电路的直流稳态分析 (43)3.3.2 主电路各部分元器件的选择 (48)3.4 系统保护电路 (53)supply have many advantages:light weight,small physical size,high reliability,etc.Keywords: switching mode power supply；power factor correction；full bridge DC-DC converter；phase overlapped control第一章概述1.1课题背景近几年来，随着我国经济建设的发展，通信设备和通信网点在全国各地迅速增长，通信手段越来越先进。

在各种程控数字交换设备和数字传输网得到广泛应用的同时，对系统供电设施的要求也越来越高。

目前，国内的各类程控电源已相继投入市场，通信电源系统正在逐步向集中监控、少人职守或无人职守的方向发展[1]。

开关电源原理与应用
开关电源是一种将交流电源转换为直流电源的电子设备。

它使用高频开关器件（如晶体管、MOSFET或IGBT）对输入电源
进行快速开关，将交流电转换为脉冲电流。

然后，通过变压器和整流电路进行滤波和调整，得到稳定的直流电源输出。

开关电源具有高效率、稳定性好、体积小等优点，因此广泛应用于电子设备和通信系统中。

下面是一些常见的开关电源应用：
1. 电子设备：开关电源广泛应用于计算机、电视、手机、音响等家电产品中。

由于开关电源体积小巧，可以方便地嵌入各种电子设备中，因此成为了电子设备的主要电源选择。

2. 通信系统：移动通信基站、无线路由器等通信设备需要稳定的电源供应。

开关电源具有高转换效率和稳定的输出特性，可以保证通信设备在工作过程中获得稳定可靠的电源供应。

3. 工业应用：在工业控制系统、机器人等工业设备中，开关电源可以提供高效率、稳定的电源供应，确保工业设备的正常运行。

4. 汽车电子：现代汽车中的许多电子设备，如导航系统、音响系统等，都需要可靠的电源供应。

开关电源可以通过车载电池提供稳定的直流电源，满足汽车电子设备的工作需求。

总之，开关电源利用高频开关器件将交流电源转换为直流电源，具有高效率、稳定性好等优点，在各种电子设备和通信系统中
得到广泛应用。

它是现代电子技术发展中不可或缺的重要组成部分。

开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。

根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。

本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。

一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。

开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。

（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。

它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。

开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。

（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。

它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。

2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。

当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。

通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。

（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。

- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。

- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。

- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。

（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。

开关电源电路工作原理分析通信设备中经常会使用到开关电源。

现就公司入职培训时，设备所柴富起师兄《通信电源技术》课件中开关电源的电路作简要分析。

一、开关电源组成开关电源电路主要由：输入电磁干扰滤波（EMI）电路、整流电路、软启动电路、DC-DC 变换电路和次级滤波电路构成。

电路图如图1.1所示：图1.1二、开关电源各部分电路的工作原理2.1EMI滤波电路的工作原理该电路中C116是一个高压滤波电容，当有电压过高的交流电通过时，能通过C116形成回路，从而对后级电路没有影响；L102电感的作用是滤掉频率过高的交流电；C117和C118是两个去耦电容，和外壳（大地）连接在一起，起着保护的作用。

经过EMI滤波电路后得到一个频率适中电压稳定的交流电。

如图2.1 图2.1 所示。

2.2整流电路的工作原理整流电路是由四个二极管组合而成的整流桥，整流桥工作原理是：交流电的正、负半周期分别通过整流桥上的两对二极管，无论是哪对二极管导通，输出的都是正半周的交流电，因此得到从整流桥输出的电压波形如图2.2所示。

图2.22.3软启动电路的工作原理软启动电路工作原理是：当开关K101闭合时，R129、N10和R126被短路，N10光耦中的发光二极管不亮，从而控制Soft start电路检测端为高电平，Soft start电路开始工作，为DC-DC提供控制电压；当K101断开时，电流流经光耦中发光二极管使可控硅开启，Soft start电图2.3路检测端为低电平，Soft start电路停止工作。

C113和C114是两个极性电容，起的作用是滤波，通过C113和C114是两个极性电容后电压变为如图2.3所示。

2.4DC-DC变换电路的工作原理该电路左半部分是由四个相同的组合电路构成，每个组合电路中都有一个N沟道增强型MOS管、一个二极管、一个电容和一个电阻，其中二极管起续流保护，电容和电阻串联构成一个防浪涌保护。

每个MOS管的栅极分别接了V1、V2、Q3、Q4 四个控制电压，当栅极控制电压为高电平时MOS管导通，因此要保证电流流过该组合电路就必须保图2.4证V1、Q3同时为高电平或者同时为低电平，V2、Q3也得同时为低电平或者同时为高电平，既是V1、Q3和V2、Q3是不一样的电平，通过调节V1、Q3和V2、Q3间高低电平转换频率，就调节了输出电压的占空比，从而调节其电压的大小，也就是PMW调制。

通信电源中的开关电源作者：朱玉成来源：《电子技术与软件工程》2018年第17期摘要当前，通信电源行业对于整个通信行业来说都是至关重要的，其在通信行业中常常会起到不可替代的作用。

而开关电源作为一种效率较高、体积适中并且重量较轻的电源，其在通信电源的使用过程中常常占据重要地位。

【关键词】通信电源开关电源1 开关电源在通信电源中的重要地位和作用通信电源的分类方法有很多种，其中，按照直流稳压电源进行分类，可以将其分为三类：线性电源、相控电源和开关电源。

开关电源主要是负责电源的开关，其最主要的特点就是“高频”。

开关电源的工作频率非常高，大部分在40kHz以上，并且没有繁杂的噪音。

开关电源的体积通常比较小，重量也比较轻，比较适合分散供电的情况，它可以和通信设备放在一个机房里面。

此外，开关电源的效率很高，通常在90%以上，在当前这个能源需求比较紧张的情况下，应当可以在节约能源方面起到很大的作用。

在运用有效的功率因数对电路进行校正的过程中，功率因数可以接近于1，并且对公共电网大多并不会产生很大的污染。

如图1所示。

当前，开关电源大多采用模块化的设计，能够实现N+1的配置，具备很高的可靠性。

并且，开关电源方便维护，能够在运行过程中变换模块，并且不影响相应系统的供电，非常方便扩容和分段。

在刚开始建设的时候，可以留出来最后的模块，方便随时进行扩容。

为了能够方便调试，里面就应当设置有模拟电路，并不需要另外的负载。

开关电源还有监控的功能，同时配备有标准的通信接口，能够展现出集中监控的作用，不需要人员值班看守。

2 通信领域的常用开关电源2.1 无工频变压器式开关电源无工频变压器式开关电源主要是运用体积相对来说比较小的高频变压器来替换掉原先体积巨大、重量较大的工频变压器。

因为开关电源里面本身就是处于一个频率比较高的开关情况，所以其自身对于能量的消耗是非常低的，其电源的效率也会比一般的电源更高，甚至可以达到一般电源的两倍之多。

2.2 开关稳压器开关稳压器作为一类开关式的稳压器，其能够把控制器、功率输出器和电路保护等多个器具集中在同一个芯片里面，其供电效率更是可以达到九成左右，有些开关稳压器还能够实现对于电压的持续不断的调节，能够通过多种方式制造产生新的开关电源。

高频开关电源在通信中的应用高频开关电源是一种能将交流电转换为稳定直流电的电源设备，具备性能稳定、效率高等特点，被广泛应用于现代通信系统中。

接下来，我将从应用领域、特点、优势等方面详细介绍高频开关电源在通信中的应用。

1. 应用领域通信系统中需要使用大量的直流电源来给各种设备供电，例如基站、交换机、路由器、终端设备等。

高频开关电源作为一种高效稳定的电源设备，被广泛应用于这些设备中。

2. 特点高频开关电源具备以下特点：（1）高效性：相比传统的线性电源，高频开关电源的效率更高，能够更高效地将电流转换为直流电，从而减少能耗。

（2）小型化：高频开关电源采用小型化元器件，使得整个电源设备更为紧凑，适合各种空间环境。

（3）稳定性：高频开关电源能够提供稳定的输出电压和电流，确保设备能够正常运行。

（4）可靠性：高频开关电源采用了高品质的元器件和稳定的控制系统，使得设备更加稳定可靠。

3. 优势高频开关电源与传统线性电源相比，具备以下优势：（1）高效：高频开关电源的效率更高，减少不必要的能耗。

（2）小型化：高频开关电源体积更小，更加适合各种通信设备的空间环境。

（3）轻量化：高频开关电源重量更轻，更方便携带和使用。

（4）稳定：高频开关电源能够提供稳定的输出电压和电流，确保设备正常运行。

4. 应用案例高频开关电源在通信领域中已经得到了广泛应用。

例如，在基站上，高频开关电源用于给天线和收发器供电；在交换机和路由器上，高频开关电源则用于给CPU和内存等供电；在终端设备中，高频开关电源则用于给屏幕、电池等供电。

总之，由于高频开关电源具备高效、小型化、稳定性等优势，它已经成为通信系统中不可或缺的电源设备。

在未来，随着通信技术的不断发展，高频开关电源的应用范围将进一步扩大，为通信系统的发展提供更加可靠和高效的能源保障。

通信电源的供电方式一、直流电源直流电源是通信设备中最常用的一种供电方式。

直流电源的特点是稳定可靠，能够为通信设备提供稳定的直流电压和电流。

通常，直流电源由交流电源通过整流、滤波和稳压等电路转换而来。

直流电源可以分为线性电源和开关电源两种类型。

1. 线性电源线性电源是一种基于线性元件（如变压器、整流器、滤波电容、稳压器等）的电源。

它的工作原理是通过变压器将交流电压降低到适合设备使用的直流电压，然后通过整流和滤波电路将电压平整化，最后通过稳压器稳定输出电压。

线性电源的优点是输出电压稳定、纹波小、噪声低，但效率相对较低。

2. 开关电源开关电源是一种基于开关元件（如开关管、变压器、整流器、滤波电容、稳压器等）的电源。

它的工作原理是通过开关管控制输入电压的开关时间，通过变压器将电压变换到适合设备使用的直流电压，然后通过整流和滤波电路将电压平整化，最后通过稳压器稳定输出电压。

开关电源的优点是效率高、体积小、重量轻，但输出电压纹波较大。

二、交流电源交流电源是一种直接使用交流电作为通信设备的供电方式。

通常，交流电源由市电供应，直接通过插座或电源线连接到通信设备上。

交流电源的优点是使用方便，无需转换和稳压等处理，但其缺点是输出电压不稳定，需要配备稳压器等辅助设备来保证设备的正常工作。

三、电池供电电池供电是一种独立于外部电源的供电方式，通常用于应急或无法接入电网的场合。

电池供电可以分为直流电池和蓄电池两种类型。

1. 直流电池直流电池是一种能够直接输出直流电的电池。

通信设备可以通过直流电池直接获取所需的电压和电流。

直流电池的优点是输出稳定、快速响应、寿命长，但其缺点是容量有限，需要定期更换或充电。

2. 蓄电池蓄电池是一种能够储存电能并在需要时释放的电池。

通信设备可以通过蓄电池获取所需的电压和电流。

蓄电池的优点是容量大、持久稳定，可以长时间为设备供电，但其缺点是充电时间较长，需要定期维护和更换。

四、太阳能供电太阳能供电是一种利用太阳能转换为电能的供电方式。