开关电源在调频广播发射机中的应用

随着开关电源技术的不时成熟,其应用范畴得到进一步拓宽。开关电源与传统串联连续稳压电源相比,在效率、电磁污染、体积及牢靠性等方面都得到了较大的改善。另一方面,最新的固态调频播送发射机对电源的请求越来越高,而开关电源技术的成熟,元器件的不时更新,高牢靠性控制芯片的应用完整可以满足调频播送发射机的请求。目前固态调频播送发射机中的鼓励器和功率放大器等组件普遍采用开关电源作为能源支持。将来的数字化控制与管理关于开关电源提出了更高的请求,智能化、数字化、小体积及高牢靠性将是调频播送发射机开关电源开展方向。

    开关电源

    电源是整个调频播送发射机的动力心脏。思索到发射机房各个设备之间的电磁兼容,发射机整体效率,电源的牢靠性和日常维护等问题,开关电源无疑是固态调频播送发射机电源的最佳选择。开关电源的优秀特性主要表现在以下几个方面。第一:体积更小。它可与功率放大器集成装配。几百kHz的开关频率使得滤波阻抗元件体积缩成最小,进而既减轻了发射机重量又减少了体积,便于运输及日常维护。第二:效率更高。包括功率开关管MOSFET等新器件的应用,开关电源多种电路拓扑组合的开关技术是降低损耗,进步电源系统效率的重要保证。第三:电磁污染更少。发射机电源内设的电磁干扰(EMI)滤波电路和相关高尖峰脉冲吸收电路是电源的电流谐波契合请求的重要保证,它不但能够改善电源对电网的负载特性,减少给电网带来严重的污染,也能够减少对其它网络设备的谐波干扰。第四:牢靠性得到进一步改善。防雷、防感应或还击过电压的多种维护措施及运用涂有三防漆(防潮、防盐和防霉)的印刷电路板均可将毛病几率降至最低。

    开关电源应用

    开关电源是经过以一定频率连续地控制功率开关管停止通断操作,以便能够经过能量贮存元件(如电感器和电容器)向变换器或负载提供电量的电源方式。只需经过改动占空比、开关频率或相关相位,均匀输出电压或电流便可得到控制。开关电源的开关频率范围是从20kHz到几MHz。关于电源功率大于90W的工作场所,开关电源通常采取两级变换方式。即功率因数校正(PFC)控制变换器和DC/DC变换器。这里特别应该提到是功率因数校正电路。它是为了保证输入电压和电流同相工作而设置的。其结果是功率因数接近1,视在功率全部转换为有功功率,因此系统效率得到了改善。假如没有PFC校正电路,输入电流会以窄脉宽顶峰值脉冲方式输入开关电源惹起严重的谐波干扰成分。这些谐波组分不只没有向负载提供任何能量,而且还惹起变压器和其它设备发热。功率因数校正电路分为有源和无源两品种型。调频播送发射机的开关电源大都采用有源功率因数校正电路,它是由具有有源功率因数校正的AC/DC变换器和独立DC/DC变换器两大局部组成。AC/DC变换器主要包括:EMI滤波器、慢启动电路、桥式整流、PFC控制器、功率驱动电路及变换器电路(由功率开关管MOSFET、储能电感L、快速恢复整流二极管和滤波电容等组成),其电路框图见图1

   图1 AD/DC变换器电路

    AC输入经过EMI滤波电路滤除差摸和共摸电磁干扰信号后,输入至慢启动电路,再经延时后全压加到桥式整流电路,输出的直流电压提供应功率场效应管MOSFET的漏极。PFC控制器是由8引脚的LT1249功率因数控制芯片和较少的外围元件所构成的电路。其第8引脚输出开关频率为100kHz的驱动信号,经驱动电路加到MOSFET功率开关管的栅极,MOSFET变换器开端以一定的占空比停止通断工作,并输出所需求的直流电压。凌力尔特公司消费的LT1249集成芯片内置振荡器、电流乘法器、电放逐大器、误差电压放大器、电压比拟器及基准电压源等单元。经过对设定的高频率脉宽调制电流停止均匀处置,LT1249能够完成尽可能低的电流失真,并且能够工作于连续和非连续的工作形式。另外,内置电流乘法器对来自误差电压放大器的电流停止平方运算能够降低轻载时的AC增益,进而可坚持较低的电流失真和较高的系统稳定性。PFC控制器分别从桥式整流、变换器及它们之间传感电阻提取感应信号完成多种维护功用,如峰值电流限制和过压维护等。DC/DC变换器电路简化框图由图2所示

      图2 DC/DC变换器电路

    它主要由开关变压器、MOSFET功率开关管、整流元件、传感电路(包括电压、电流和温度取样)、隶属电源、UC3843PWM控制器及相关的驱动电路组成。由前级输入的直流电压加到并联的功率开关管MOSFET的漏极,其栅极输入是由UC3843控制芯片内设定频率开关信号经驱动电路提供的。经过开关变压器升压后,整流滤波得到所需的直流电压。UC3843控制芯片是一种电流形式的PWM控制调整器。它具有优化DC/DC变换器、低启动电流、自动前馈补偿、电流限制、低压闭锁、脉冲抑止、高电流驱动和高达500kHz的开关频率等特性。从UC3843内部电路剖析,内部参考信号与变压器次级经整流滤波后电压取样值在误差放大器停止处置,处置后的误差电压与感应电阻构成的电压输入到PWM比拟器中,其输出与时钟信号在触发电路中停止波形处置,最后输出频率与时钟频率分歧的开关频率信号。

    实践应用中相关问题的讨论

    开关电源在调频播送发射机运用过程中呈现毛病的时机大一些,缘由是多方面的。发射机房的环境要素(如通风、温度及湿度)、电源控制柜防雷问题、开关电源自身设计和器件问题、工作人员误操作问题等都是产生毛病的隐患。若想设备正常工作,除了控制必备的专业学问,不时积聚经历也是必要的。经过对开关电源内设的隶属维护电路的毛病显现察看和剖析常常能够将毛病率降至最低。开关电源由于运用大容量的储能电容器,在工作中产生较大的浪涌电流,使得开关管在交流电压接近峰值时关断。输入交流电压自身霎时变化也会招致同样的结果。因而在开关电源的实践电路中,常常运用一种负温度特性的热敏电阻串接在桥式整流块前。当电源开关闭合时,热敏电阻温度低,呈高阻状态,浪涌电流得到抑止。随着电流活动热敏电阻温度升高,阻值降落至零,输入电压全压参加负载。但是,这种根本的维护机制在实践运用中略显缺乏。假如电源开关断开几秒钟的时间又重新闭合,热敏电阻没有充沛的时间冷却,此时输入幅值接近峰值的交流电压,将产生比正常时更大的浪涌电流,既便是此电流在感应电阻上产生高于6V的电压,由于LT1249芯片还没加电,无法起到维护作用。这是招致功率开关管MOSFET击穿短路损坏的直接缘由。这一点在大连年初强风暴雨灾祸时惹起多部调频播送发射机电源毛病中得到证明。

    压敏电阻并联在交流电路输入的两端同样可以吸收电浪涌。在环境温度不变的条件下,压敏电阻阻值随施加的电压增加而急剧减小。因而,它对吸收浪涌有优越的成效。为了避免开合功放电源惹起的浪涌电压,采用压敏电阻接在电源线相间,从而起到维护电源设备的作用。

    接地线是最根本最简单的平安措施。发射机的机柜、功放盒外壳、电源外壳、面板及门等均已互相衔接,并衔接到发射机的接地端,发射机装置到位后,应将本机的接地端(位于发射机电源局部的底板上)弯角与机房地牢靠地衔接在一同,以防止由于漏电而发作不幸事情。同时,还请求将电路中请求接地的各点接地,从而保

    结语

    虽然开关电源有多种电路拓扑组合,因负载类型、功率请求、控制方式等不同场所,有不同的选择,但开关电源中的PFC控制单元和PWM控制单元是中心,是调频播送发射机取得高质量信号传输与发射的重要保证。此外,在设备的运用过程中,应该充沛理解设备工作状态和毛病现象,不时地积聚经历经验,这样有利于控制开关电源的毛病特性,进步调频播送发射机维护程度,保证设备处于正常的工作状态。
出所需求的直流电压。凌力尔特公司消费的LT1249集成芯片内置振荡器、电流乘法器、电放逐大器、误差电压放大器、电压比拟器及基准电压源等单元。经过对设定的高频率脉宽调制电流停止均匀处置,LT1249能够完成尽可能低的电流失真,并且能够工作于连续和非连续的工作形式。另外,内置电流乘法器对来自误差电压放大器的电流停止平方运算能够降低轻载时的AC增益,进而可坚持较低的电流失真和较高的系统稳定性。PFC控制器分别从桥式整流、变换器及它们之间传感电阻提取感应信号完成多种维护功用,如峰值电流限制和过压维护等。


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