小功率通信电源的研究与实现

论文摘要

近年来,随着野外移动微蜂窝基站、移动室内分布系统、W-LAN系统、小型光通信固话宽带一体机等小型通信设备的大量建设,小功率通信电源也随之获得了越来越广泛的应用。在高频开关电源领域,随着环保意识的增强,“绿色电源”的理念得到了提倡,要求电源对电网无污染,主要包括谐波含量、功率因数、波形畸变等。由于传统的电力电子设备采用不控整流,后接较大的低频电容滤波,输入电流的波形为一很窄的脉冲波,含有较多的谐波分量,使电网质量受到了严重的污染,甚至影响周围电子设备的工作。解决这个问题的积极办法是采用功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）技术,有源功率校正法是在开关电源的DC/DC变换器之前附加一个功率因数校正器,使输入端电流符合标准。本文分析了国内外开关电源的发展和现状,介绍了功率因数校正技术,并在此基础上,根据野外移动微蜂窝基站供电系统的特点和要求,设计了一个具体、实用的带PFC功能的无污染小功率的开关电源,并给出了具体设计步骤和电路参数的计算。电源采用模块结构,主要包括EMI滤波电路,全桥整流电路,（PFC）功率因数校正电路,DC/DC变换电路。电源主变换电路采用两级结构,前级完成功率因数校正,后级完成DC/DC变换,PFC电路采用Boost升压电路,使功率因数达到99%以上,而DC/DC变换器部分采用单端反激式电路拓扑,使设计性价比更高。在完成了PFC电路和单端反激式变换电路的设计后,完成了小功率通信电源的样机制作。通过对电源的电压调整率、负载调整率、输出纹波、功率因数等参数的测试,给出了本文所研究的通信电源的主要实测性能指标。实验结果表明了本文研究设计的通信电源在野外移动微蜂窝基站供电系统中的实用性和良好的特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 开关电源的发展现状及优势
• 1.2.1 开关电源技术的发展及现状
• 1.2.2 开关电源的优势
• 1.3 论文的研究内容及主要工作
• 第2章 系统总体设计方案
• 2.1 开关电源的电路组成
• 2.2 技术指标及系统组成
• 2.3 变换器拓扑方案的选择
• 2.3.1 PFC升压电路变换器的选择
• 2.3.2 DC/DC整流电路变换器的选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 PFC电路的设计与实现
• 3.1 功率因数校正技术
• 3.1.1 谐波污染的危害及抑制措施
• 3.1.2 开关电源功率因数校正技术
• 3.2 电路功能定义及设计指标
• 3.2.1 功能定义
• 3.2.2 电路设计指标
• 3.3 输入整流桥参数设计
• 3.4 PFC变换器参数设计
• 3.4.1 热敏电阻选择
• 3.4.2 PFC电感的选择
• 3.4.3 功率管的选择
• 3.4.4 整流二极管选择
• 3.4.5 滤波电容的选择
• 3.4.6 PWM驱动电路的设计
• 3.4.7 PFC的电路效率
• 3.5 PFC控制电路参数设计
• 3.5.1 UC3854A定时及同步电路
• 3.5.2 输入精密整流电路
• 3.5.3 UC3854A电流环
• 3.5.4 前馈分压器的参数
• 3.6 PFC控制电路原理图
• 3.7 本章小结
• 第4章 反激式开关电源的设计与实现
• 4.1 电路的工作原理
• 4.1.1 反激变换器工作过程
• 4.1.2 无损吸收电路原理
• 4.2 电路的设计与元件参数的选择
• 4.2.1 主变压器的参数设计
• 4.2.2 功率电路与输出输入滤波电路参数
• 4.3 单端反激变换电路
• 4.4 本章小结
• 第5章 电源的实现与测试
• 5.1 通信电源的实现
• 5.2 通信电源的测试
• 5.3 测试结论
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢