專利名稱：開關(guān)電源裝置的整流模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源裝置，確切地說，涉及一種開關(guān)電源裝置的整流模塊，屬于用于通信設(shè)備的高頻開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)用于通信裝置的高頻開關(guān)電源中的整流電路模塊的最新技術(shù)情況是交流輸入部分采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，單相最高輸入功率因數(shù)為0.98～0.99之間，其中AC-DC、DC-DC變換器在較小功率時(shí)采用PWM開關(guān)技術(shù)，整機(jī)效率為88％以上；而在較大功率(例如2000W)時(shí)，則采用零電壓軟開關(guān)技術(shù)，以提高效率，使整機(jī)效率達(dá)到90％以上。輸出功率小于1000W的整流模塊大多采用熱插拔安裝的連接模式，安裝以及維修更換時(shí)不必?cái)嚯娋湍苓M(jìn)行操作；而輸出功率大于1000W的整流模塊則大多采用非熱插拔安裝的連接模式，安裝以及維修更換時(shí)必須斷電才能進(jìn)行操作；且有些標(biāo)稱1000W的整流模塊因其是恒功率模塊，在輸出高電壓大電流時(shí)的實(shí)際輸出功率就達(dá)不到1000W。同時(shí)由于國內(nèi)地域的不同，各地的電力電網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)不同，使市電的供電電壓變化范圍比較大，經(jīng)常會出現(xiàn)長時(shí)間的市電電壓過壓或欠壓現(xiàn)象，導(dǎo)致通信設(shè)備的電源系統(tǒng)不能正常工作，降低了電源系統(tǒng)的工作可靠性，也使整個通信設(shè)備的工作可靠性受到威脅。同時(shí)，這種整流模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜，體積大，自然散熱，不利于提高生產(chǎn)效率。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可以克服上述現(xiàn)有技術(shù)多種缺陷的開關(guān)電源裝置的整流模塊，使其提高輸入功率因素和整機(jī)工作效率，可以在市電輸入過壓情況下，能夠自動保護(hù)，工作穩(wěn)定可靠，并且?guī)щ姛岵灏巍?br> 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種開關(guān)電源裝置的整流模塊，由機(jī)殼、控制面板和其內(nèi)的控制電路所組成，其中控制電路包括有市電的輸入濾波電路、整流濾波電路、采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)的功率因數(shù)校正電路、DC—DC轉(zhuǎn)換電路和整流濾波電路；其中功率因數(shù)校正電路是由主電路、采樣電路和控制電路所組成，而DC—DC轉(zhuǎn)換電路是由主電路、采樣電路、控制電路、均流電路和與控制模塊連接電路所組成，其特征在于其中功率因數(shù)校正電路的主電路采用Boost升壓電路，其控制電路則采用Micro-linear公司生產(chǎn)的型號為ML4821的功率因數(shù)校正控制專用集成電路芯片所組成；還設(shè)有以繼電器為開關(guān)器件的輸入市電過壓保護(hù)控制電路；該輸入市電過壓保護(hù)控制電路主要包括有將經(jīng)過電感的市電接入二極管整流后分為兩路，其中一路經(jīng)電阻、穩(wěn)壓二極管和電容后接至繼電器線圈饋電，再連接至一個三極管的集電極；另一路則經(jīng)電阻構(gòu)成的電壓采樣電路，及通過一個穩(wěn)壓二極管后接至上述三極管的基極所組成；市電的主電路則在經(jīng)過電感后通過上述繼電器的常閉接點(diǎn)接入其后續(xù)電路。
上述輸入市電過壓保護(hù)控制電路中的電壓采樣電路里設(shè)有可調(diào)節(jié)過壓市電的設(shè)定電壓值的電位器，通過調(diào)整該電位器的阻值，可以調(diào)節(jié)設(shè)定市電過壓的電壓值。
其中功率因數(shù)校正電路的主電路中的三個功率開關(guān)三極管采用并聯(lián)工作方式，以降低該開關(guān)的導(dǎo)通電阻，減少開關(guān)損耗。
本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是1、采用更優(yōu)化的高性能功率因數(shù)校正電路，提高交流輸入功率因數(shù)，使輸入功率因數(shù)最大值可達(dá)0.995以上。2、增設(shè)市電過壓保護(hù)自動控制電路，使該整流模塊在市電輸入過壓情況下可以自動切斷交流輸入，保護(hù)后級電路。3、采用更合理的DC-DC變換控制電路與主回路，可降低功率開關(guān)管的開關(guān)損耗，從而提高效率，使整機(jī)最大效率達(dá)91％以上。4、輸入采用軟啟動電路，輸出采用高性能快速連接插頭，使該整流模塊可以帶電熱插拔。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)組成、特征和功效；

圖1為本實(shí)用新型整流模塊的外觀示意圖；圖2為本實(shí)用新型整流模塊控制電路的結(jié)構(gòu)組成方框圖；圖3為本實(shí)用新型控制電路中輸入過壓保護(hù)電路的電原理圖；圖4為本實(shí)用新型控制電路中功率因數(shù)校正電路的電原理圖。
參見圖1—圖2，本實(shí)用新型是一種用于通信設(shè)備的開關(guān)電源裝置的整流模塊，其由機(jī)殼1、控制面板2和其內(nèi)的控制電路所組成，其中控制電路包括有市電的輸入濾波電路、整流濾波電路、采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)的功率因數(shù)校正電路、DC—DC轉(zhuǎn)換電路和整流濾波電路；其中功率因數(shù)校正電路是由主電路、采樣電路和控制電路所組成，而DC—DC轉(zhuǎn)換電路是由主電路、采樣電路、控制電路、均流電路和與控制模塊連接電路所組成；本實(shí)用新型在電路上的改進(jìn)之處主要有兩點(diǎn)一、其中功率因數(shù)校正電路的主電路采用Boost升壓電路，其控制電路則采用Micro-linear公司生產(chǎn)的型號為ML4821的功率因數(shù)校正控制專用集成電路芯片所組成；二、還設(shè)有以繼電器為開關(guān)器件的輸入市電過壓保護(hù)控制電路。
本實(shí)用新型整流模塊的工作原理是市電首先接至輸入過壓自動保護(hù)電路，然后經(jīng)過EMC輸入濾波電路進(jìn)行整流濾波后，轉(zhuǎn)換為直流電壓，再經(jīng)過PFC功率因數(shù)校正電路進(jìn)行有源功率因數(shù)校正，提高電路的功率因數(shù)，最后接入DC-DC直流變換電路，該DC-DC直流變換電路的功能是將PFC功率因數(shù)校正電路提供的穩(wěn)定直流電壓進(jìn)行高頻變換，再經(jīng)整流濾波后變換為48V標(biāo)稱穩(wěn)定電壓輸出。其中DC-DC變換器主電路采用零電壓全橋變換電路，控制電路采用UNITRODE公司的UC3875相移諧振控制芯片。
參見圖3，本實(shí)用新型的輸入市電過壓保護(hù)控制電路工作原理是將經(jīng)過電感的市電接入二極管整流后分為兩路，其中一路經(jīng)電阻R301、R302分壓后由穩(wěn)壓二極管D302、D302進(jìn)行穩(wěn)壓，以及由電容C301、C302濾波后接至繼電器RLY3給線圈饋電，再連接至一個三極管Q301的集電極；另一路則經(jīng)電阻R303、R305與電位器POT301構(gòu)成的電壓采樣電路，及通過一個穩(wěn)壓二極管D304后接至上述三極管Q301的基極所組成；市電的主電路則在經(jīng)過斷路器S1和電感L7A后通過上述繼電器RLY3的常閉接點(diǎn)接入其后續(xù)電路。當(dāng)輸入的市電電壓高于設(shè)定保護(hù)值(如295Vac)時(shí)，穩(wěn)壓二極管D304被擊穿，三極管Q301的集電極c與基極e極導(dǎo)通，使繼電器RLY3的線圈接通電流而使其常閉觸點(diǎn)斷開，從而斷開本實(shí)用新型整流模塊的交流輸入，保護(hù)后級電路。而當(dāng)輸入市電一旦恢復(fù)到正常范圍(只要低于過壓保護(hù)的設(shè)定電壓值10—15Vac)，三極管Q301就截止，繼電器RLY3線圈斷電，其常閉觸點(diǎn)重新閉合，整流模塊重新恢復(fù)工作。通過調(diào)整上述電壓采樣電路里的電位器POT301的阻值可以改變市電過壓的設(shè)定電壓值。
參見圖4，本實(shí)用新型整流模塊的PFC功率因數(shù)校正電路的工作原理是交流輸入市電經(jīng)整流后送入PFC功率因數(shù)校正主電路，主電路采用Boost升壓電路，電感L4、L5為儲能電感，三極管Q28、Q29、Q30為功率開關(guān)，采用并聯(lián)工作方式，可以降低該開關(guān)的導(dǎo)通電阻，減少開關(guān)損耗；電容C60—C63和C63A、C63B是高頻大容量濾波儲能電容。其控制電路則采用Micro-linear公司生產(chǎn)的型號為ML4821的功率因數(shù)校正控制專用集成電路芯片U8，采用平均電流控制方式，該芯片內(nèi)部電路主要包括精確穩(wěn)定的參考電平、增益調(diào)節(jié)器、平均電流誤差放大器、過壓保護(hù)比較器、關(guān)閉邏輯電路、大電流輸出驅(qū)動以及軟啟動電路；還設(shè)有提高抗干擾功能的電路。所以，ML4821芯片只要較少的外圍元件就可以構(gòu)成完整的控制電路。
如圖4所示，電流傳感器T7、T8與二極管D70、D71，電阻R225和電容C119組成電流采樣電流；圖中RECT為市電經(jīng)全橋整流后的電壓波形采樣信號，用于連續(xù)電流正弦波校正。電阻R173、R174、R179與R180用于Boost輸出電路采樣，進(jìn)行Boost過壓保護(hù)。U9、U10為專用PWM脈沖驅(qū)動集成電路芯片，用于驅(qū)動功率開關(guān)管。
本實(shí)用新型的整個模塊的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩部分組成，其中第一部分為輸入板包括輸入過壓自動保護(hù)電路、輸入濾波電路、整流電路、輔助電源電路以及模塊與控制模塊連接的接口電路等電路。而第二部分為主板電路包括PFC功率因數(shù)校正主電路與控制電路、DC-DC變換主電路與控制電路、各種自動保護(hù)電路、均流電路、輸出濾波電路、直流輸出接口等。兩部分電路采取電磁兼容設(shè)計(jì)，以盡量減少相互的電磁干擾。
本實(shí)用新型已經(jīng)試驗(yàn)實(shí)施，試制出功率為1000W和2000W的兩種規(guī)格的整流模塊，經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求具有較好的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)電源裝置的整流模塊，由機(jī)殼、控制面板和其內(nèi)的控制電路所組成，該控制電路包括有市電的輸入濾波電路、整流濾波電路、采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)的功率因數(shù)校正電路、DC—DC轉(zhuǎn)換電路和整流濾波電路；其中功率因數(shù)校正電路是由主電路、采樣電路和控制電路所組成，而DC—DC轉(zhuǎn)換電路是由主電路、采樣電路、控制電路、均流電路和與控制模塊連接電路所組成，其特征在于其中功率因數(shù)校正電路的主電路采用Boost升壓電路，其控制電路則采用Micro-linear公司生產(chǎn)的型號為ML4821的功率因數(shù)校正控制專用集成電路芯片所組成；還設(shè)有以繼電器為開關(guān)器件的輸入市電過壓保護(hù)控制電路；該輸入市電過壓保護(hù)控制電路主要包括有將經(jīng)過電感的市電接入二極管整流后分為兩路，其中一路經(jīng)電阻、穩(wěn)壓二極管和電容后接至繼電器線圈饋電，再連接至一個三極管的集電極；另一路則經(jīng)電阻構(gòu)成的電壓采樣電路，及通過一個穩(wěn)壓二極管后接至上述三極管的基極所組成；市電的主電路則在經(jīng)過電感后通過上述繼電器的常閉接點(diǎn)接入其后續(xù)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置的整流模塊，其特征在于上述輸入市電過壓保護(hù)控制電路中的電壓采樣電路里設(shè)有可調(diào)節(jié)過壓市電的設(shè)定電壓值的電位器。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置的整流模塊，其特征在于其中功率因數(shù)校正電路的主電路中的三個功率開關(guān)三極管采用并聯(lián)工作方式。
專利摘要一種用于通信設(shè)備的開關(guān)電源裝置的整流模塊,其控制電路包括有:以繼電器為開關(guān)器件的輸入市電過壓保護(hù)控制電路、市電的輸入濾波電路、整流濾波電路、由主電路、采樣電路和控制電路組成的PFC功率因數(shù)校正電路以及由主電路、采樣電路、控制電路、均流電路和與控制模塊連接電路所組成的DC－DC轉(zhuǎn)換電路;其中功率因數(shù)校正電路的主電路采用Boost升壓電路,其控制電路則采用Micro－linear公司生產(chǎn)的型號為ML4821的功率因數(shù)校正控制專用集成電路芯片所組成。
文檔編號H02M1/12GK2466848SQ0120104
公開日2001年12月19日 申請日期2001年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月15日
發(fā)明者伍開勇, 林深城, 陳宇, 勞曾霞 申請人:廣東南方通信集團(tuán)公司