开关电源在调频广播发射机中的应用

跟着开关电源技能的不断老练,其运用领域得到进一步拓展。开关电源与传统串联接连稳压电源对比,在功率、电磁污染、体积及可靠性等方面都得到了较大的改进。另一方面,最新的固态调频播送发射机对电源的需要越来越高,而开关电源技能的老练,元器材的不断更新,高可靠性操控芯片的运用完全可以满意调频播送发射机的需要。当前固态调频播送发射机中的鼓励器和功率放大器等组件遍及选用开关电源作为动力支撑。将来的数字化操控与办理关于开关电源提出了更高的需要,智能化、数字化、小体积及高可靠性将是调频播送发射机开关电源发展方向。
开关电源
电源是全部调频播送发射机的动力心脏。考虑到发射机房各个设备之间的电磁兼容,发射机全体功率,电源的可靠性和平常保护等疑问,开关电源无疑是固态调频播送发射机电源的最好挑选。开关电源的优秀特性首要体现在以下几个方面。第一:体积更小。它可与功率放大器集成装置。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缩小了体积,便于运送及平常保护。第二:功率更高。包含功率开关管MOSFET等新器材的运用,开关电源多种电路拓扑组合的开关技能是下降损耗,进步电源体系功率的重要确保。第三:电磁污染更少。发射机电源内设的电磁搅扰(EMI)滤波电路和有关高尖峰脉冲吸收电路是电源的电流谐波符合需要的重要确保,它不但可以改进电源对电网的负载特性,削减给电网带来严峻的污染,也可以削减对其它网络设备的谐波搅扰。第四:可靠性得到进一步改进。防雷、防感应或反击过电压的多种保护措施及运用涂有三防漆(防潮、防盐和防霉)的打印电路板均可将毛病几率降至最低。
开关电源运用
开关电源是经过以必定频率接连地操控功率开关管进行通断操作,以便可以经过能量贮存元件(如电感器和电容器)向改换器或负载供给电量的电源方法。只要经过改动占空比、开关频率或有关相位,均匀输出电压或电流便可得到操控。开关电源的开关频率规模是从20kHz到几MHz。关于电源功率大于90W的作业场合,开关电源一般采纳两级改换方法。即功率因数校对(PFC)操控改换器和DC/DC改换器。这儿格外应当说到是功率因数校对电路。它是为了确保输入电压和电流同相作业而设置的。其成果是功率因数挨近1,视在功率全部转换为有功功率,因此体系功率得到了改进。假如没有PFC校对电路,输入电流会以窄脉宽高峰值脉冲方法输入开关电源致使严峻的谐波搅扰成分。这些谐波组分不只没有向负载供给任何能量,而且还致使变压器和其它设备发热。功率因数校对电路分为有源和无源两种类型。调频播送发射机的开关电源大都选用有源功率因数校对电路,它是由具有有源功率因数校对的AC/DC改换器和独立DC/DC改换器两大有些构成。

AC/DC改换器首要包含:EMI滤波器、慢发动电路、桥式整流、PFC操控器、功率驱动电路及改换器电路(由功率开关管MOSFET、储能电感L、快速康复整流二极管和滤波电容等构成),其电路框图见图1。
                                
                                                                  图1 AD/DC改换器电路
AC输入经过EMI滤波电路滤除差摸和共摸电磁搅扰信号后,输入至慢发动电路,再经延时后全压加到桥式整流电路,输出的直流电压供给给功率场效应管MOSFET的漏极。PFC操控器是由8引脚的LT1249功率因数操控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改换器开端以必定的占空比进行通断作业,并输出所需要的直流电压。凌力尔特公司出产的LT1249集成芯片内置振荡器、电流乘法器、电流放大器、差错电压放大器、电压对比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进行均匀处理,LT1249可以完成尽可能低的电流失真,而且可以作业于接连和非接连的作业形式。另外,内置电流乘法器对来自差错电压放大器的电流进行平方运算可以下降轻载时的AC增益,进而可坚持较低的电流失真和较高的体系稳定性。PFC操控器分别从桥式整流、改换器及它们之间传感电阻获取感应信号完成多种保护功能,如峰值电流约束和过压保护等。DC/DC改换器电路简化框图由图2所示。
                                   
                                                                       图2 DC/DC改换器电路
它首要由开关变压器、MOSFET功率开关管、整流元件、传感电路(包含电压、电流和温度取样)、隶属电源、UC3843PWM操控器及有关的驱动电路构成。
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操控芯片内设定频率开关信号经驱动电路供给的。经过开关变压器升压后,整流滤波得到所需的直流电压。UC3843操控芯片是一种电流形式的PWM操控调整器。它具有优化DC/DC改换器、低发动电流、主动前馈抵偿、电流约束、低压闭锁、脉冲抑制、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,内部参阅信号与变压器次级经整流滤波后电压取样值在差错放大器进行处理,处理后的差错电压与感应电阻构成的电压输入到PWM对比器中,其输出与时钟信号在触发电路中进行波形处理,最终输出频率与时钟频率一致的开关频率信号。
实践运用中有关疑问的评论
开关电源在调频播送发射机运用过程中呈现毛病的机会大一些,原因是多方面的。发射机房的环境因素(如通风、温度及湿度)、电源操控柜防雷疑问、开关电源自身规划和器材疑问、作业人员误操作疑问等都是发作毛病的危险。若想设备正常作业,除了把握必备的专业知识,不断堆集经历也是必要的。经过对开关电源内设的隶属保护电路的毛病显现观察和剖析通常可以将毛病率降至最低。开关电源因为运用大容量的储能电容器,在作业中发作较大的浪涌电流,使得开关管在沟通电压挨近峰值时关断。输入沟通电压自身瞬间改变也会致使相同的成果。因此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,呈高阻状况,浪涌电流得到抑制。跟着电流活动热敏电阻温度升高,阻值下降至零,输入电压全压参加负载。但是,这种根本的保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从头闭合,热敏电阻没有充沛的时间冷却,此刻输入幅值挨近峰值的沟通电压,将发作比正常时更大的浪涌电流,既便是此电流在感应电阻上发作高于6V的电压,因为LT1249芯片还没加电,无法起到保护效果。这是致使功率开关管MOSFET击穿短路损坏的直接原因。这一点在大连年头强风暴雨灾祸时致使多部调频播送发射机电源毛病中得到证实。
压敏电阻并联在沟通电路输入的两端相同可以吸收电浪涌。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。因此,它对吸收浪涌有优胜的成效。为了避免开合功放电源致使的浪涌电压,选用压敏电阻接在电源线相间,然后起到保护电源设备的效果。
接地线是最根本最简略的安全措施。发射机的机柜、功放盒外壳、电源外壳、面板及门等均已相互衔接,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(坐落发射机电源有些的底板上)弯角与机房地可靠地衔接在一起,以避免因为漏电而发作不幸事情。一起,还需要将电路中需要接地的各点接地,然后确保需要接地的电流及发射机走漏的高频电流能顺畅流入大地。
结语
虽然开关电源有多种电路拓扑组合,因负载类型、功率需要、操控方法等不一样场合,有不一样的挑选,但开关电源中的PFC操控单元和PWM操控单元是中心,是调频播送发射机取得高质量信号传输与发射的重要确保。此外,在设备的运用过程中,应当充沛了解设备作业状况和毛病表象,不断地堆集经历教训,这样有利于把握开关电源的毛病特色,进步调频播送发射机保护水平,确保设备处于正常的作业状况。

 


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