《通信设备的供电与安全技术》课件-开关电源

第三讲

高频开关电源系统本章内容重难点本章内容：1、系统组成及工作原理

2、交流配电单元结构及工作原理3、直流配电单元结构及工作原理4、整流模块特点及保护功能等5、监控模块功能特点本章重难点：1、交流配电单元结构及工作原理2、直流配电单元结构及工作原理复习通信电源系统组成框图高低压配电市电油机交流配电屏整流器整流器直流配电屏蓄电池逆变器变换器通信设备交流设备其它设备UPS交流设备防雷与接地系统动力与环境集中监控基本概念

1、高频开关电源（简称开关电源）定义是指功率晶体管工作在高频开关状态的直流稳压电源，其开关频率在20kHz以上。随着技术的进步，目前开关频率可达几百千赫，甚至几兆赫。2、类型（以直流（DC—DC）变换器类型）划分按激励功率开关晶体管的方式来分，可分为自激型和他激型，他激型（功率开关管的导通和截止由外加驱动脉冲控制）开关电源分类：按控制方式来分，可分为脉宽调制（PWM）、脉频调制（PFM）和混合调制（即脉宽和脉频同时改变），按功率开关电路的结构形式来分，可分为非隔离型（主电路中无高频变压器）、隔离型（主电路中有高频变压器）以及具有软开关特性的谐振型等类型。基本概念1、隔离型开关电源类型隔离型开关电源的基本工作过程是：输入直流电压，先通过功率开关管的通断把直流电压逆变为占空比可调的高频交变方波电压加在变压器初级绕组上，然后经过变压器变压、高频整流和滤波，输出所需直流电压。在这类开关电源中均有高频变压器，可以实现输出侧与输入侧之间的电气隔离。高频开关整流器的特点1．重量轻、体积小。适合于分散供电方式。

2．节能高效。一般效率在90％左右。

3．功率因数高。

4．稳压精度高、可闻噪音低。

5．维护简单、扩容方便。

6．智能化程度较高。

前言3.1交流配电单元

负责将输入三相交流电分配给多个整流模块（一般用单相交流电居多）。

交流输入采用三相五线制，即A、B、C三根相线和一根零线N、一根地线E。首先接有MOA避雷器，保护后面的电器遭受高电压的冲击，再接有三个空气开关控制三相交流电的输入与否。1、原理，如下图2、特点（1）供电方式系统：三相或单相模块：单相（2）交流输入范围：120～290VAC（切换点：170VAC）行标：176～253VAC（3）市电切换方式：自动，Ⅰ路优先3、重要器件（1）交流输入空气开关①作用开关作用（接通、断开交流）、过载和短路保护。②保护功能测试空开在断开或闭合都不告警，只有跳闸时才产生告警。（2）、交流接触器①作用两路交流的自动切换、过欠压保护的执行机构。好坏判断线圈无电时，活动机构按不动，则交流接触器坏；线圈电阻异常，则交流接触器坏；线圈有吸合电压，但交流接触器还是断开的，则流接触器坏。对于常开型，吸合时，主触头闭合；释放时，主触头断开。（3）、防雷器

①作用

C、D两级防雷单元并联，防止雷击或电网浪涌电压对电源产生损坏。②防雷器件压敏电阻、气体放电管。③防雷接线原理防雷空开作用（必须闭合）防止火灾。⑤防雷器好坏判断D级防雷器损坏不告警，看指示灯；C级防雷器损坏告警/看标识。4、交流配电板原理图如下板件接口及作用（1）市电采样板①接口特性②板件作用两路交流输入采样，经隔离降压后输出两组交流信号，分别供交流保护与交流检测用（2）市电控制板①接口特性②板件作用实现两路交流过/欠压比较与自动切换的逻辑控制功能。（3）市电驱动板①接口特性②板件作用提供交流控制辅助电源以及交流接触器高压吸合、低压维持电压。（4）交流信号转接板板件作用：完成交流信号转接功能。3.2高频开关整流器3.2.1高频开关整流器的组成开关型整流器英文缩写SMR（SwitchingModeRectifier）。通信用高频开关整流器一般为模块化结构，若干整流模块并联运行（输出端并联），自动均流。整流器的原理整流器发展和分类目前常用PWM型开关电源。经历3个发展阶段：线性电源、相控电源和开关电源。线性电源：功率调整管和负载串联分压，调整分压比来保证输出电压不变。相控电源：改变晶闸管的导通相位角来稳压。开关电源：功率器件IGBT处于开关状态，采用PWM方式控制功率器件的开关状态。线性电源工作原理整流电路工频变压器滤波电路负反馈通信设备380V+UR-UOUNUN=UO-UR说明：通过改变晶体管电压进行稳压。相控电源工作原理整流电路工频变压器滤波电路负反馈通信设备晶闸管相位控制380V

a说明：通过晶闸管导通角a进行稳压。开关电源工作原理整流电路高频变压器负反馈通信设备IGBTPWM电路380V滤波电路IGBT管工作在开关状态，通断频率高。PWM产生的脉冲宽度控制IGBT导通时间,改变y宽度。

y开关电源的典型配置（交换局）交流配电屏（380V）直流配电屏(48V)有高阻低阻区分监控模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块开关电源容量单位：A蓄电池组I蓄电池组II1主电路：包括从交流输入到直流输出的全过程如下图主电路1、输入滤波器（1）、作用用于滤除来自电网的电磁干扰，抗浪涌冲击，并抑制高频开关整流器对交流电网的反灌传导骚扰。2、输入过、欠压保护电路当交流输入电压高于允许输入电压范围的上限时，过压保护电路切断主电路的交流输入；当交流输入电压低于允许输入电压范围的下限时，欠压保护电路使有源功率因数校正电路和DC/DC变换器都关闭。当电网电压正常时，整流器应能自动恢复工作。整流模块中还可在交流电源输入侧的断路器（或熔断器）之后跨接一只氧化锌压敏电阻，用于雷电过电压保护。3、软启动电路软启动电路又称缓启动电路，用以降低开机时的冲击（浪涌）电流。4、整流桥一般采用无工频变压器单相或三相桥式整流电路，把输入交流电压变成单方向脉动直流电压。5、功率因数校正电路（后面专门讲解）６、直流（DC/DC）变换器采用隔离式直流变换器。包括逆变和高频整流两部分电路。７、输出滤波器用于滤除高频开关整流器输出侧的尖峰和杂波等噪声电压，使整流器的输出电压能够满足各项杂音指标要求，对负载不产生电磁骚扰。8PWM控制、保护及均流电路（1）脉宽调制（PWM）控制电路的作用产生PWM信号，向功率开关管或它的的驱动电路提供前后沿陡峭、占空比可变、工作频率不变的矩形脉冲列。对于单端开关电源，只需提供一组矩形脉冲列；而对于双端开关电源（推挽、全桥和半桥变换器），则需提供相位相差180o、对称并且有死区时间的两组矩形脉冲列。（2）对PWM控制电路的基本要求是：①满足开关电源输出电压稳定度及动态品质的要求；②与主回路配合，使开关电源具有规定的输出电压值及其调节范围；③能实现开关电源的软启动；④能实现开关电源的过流、过压保护。控制电路等二、控制电路含APFC控制电路、直流-直流变换器控制电路等。三、其它辅助电路1、辅助电源：提供高频开关整流器中控制电路等部分的直流电源电压，通常采用单端反激变换器。2、保护电路3、均流电路4、显示及告警电路第十九讲

直流配电单元1、原理

如下图特性、重要器件2、特性具有欠压告警、负载下电、电池保护等功能。3、重要器件（1）、分流器①作用在线检测直流电流。②分流器系数（2）直流接触器①主触头类型：常闭型②作用负载下电、电池保护③好坏判断4、直流配电板原理图如下板件作用等（1）、交直流合一的CPU板①接口特性②板件作用完成交流、直流配电信号采集，故障告警处理，电池保护、负载下电控制，以及与主机监控模块PSM-A通信等功能。③地址设置：拨码开关值=监控单元设置值—64（2）、信号转接板作用：主要实现交流配电、直流配电与配电监控板B14C3U1的信号转接功能。开关电源的典型配置（基站）直流配电整流模块整流模块整流模块整流模块整流模块交流配电1、基站是综合的小容量电源2、交流屏对应交流配电单元3、直流屏对应直流配电单元4、基站电源多了LVD功能脱离非重要设备；

脱离电池组-48V电源系统应用C、直流线路压降定义：在供电过程中线路上的电压损失，等于线路首端末端的电压差作用：用来计算直流电源线径。-48V系统3.2V概念：满足通信设备最低供电允许电压下，蓄电池组放电终了电压与最低电压的差值。-48V电源系统应用直流配电屏蓄电池通信设备机房配电屏

0.5VX

3.2V0.5V0.4V0.2VX一般在1~1.5V左右。BTS直流供电系统传输开关电源架蓄电池组蓄