商用开关电源（精选三篇）
商用开关电源 篇1
然而, 研究多数集中在理想变换器的理论性模型研究, 采用分立器件或者是高成本的DSP芯片等进行控制电路的设计, 这与商用开关电源选择成本低廉的控制芯片作为控制核心相悖。为了探索混沌频率调制技术的实用性, 本文将基于最常见的开关电源芯片UC3842设计混沌频率调制电路, 用于控制一个商用的反激开关电源。最后, 通过仿真和实验结果来验证该设计的可行性。
1 混沌频率调制技术控制的反激开关电源
1.1 系统设计
该设计使用UC3842作为控制芯片实现了反激开关电源的控制[7,8]。交流输入经整流后得到高压直流电压, UC3842输出的PWM信号使得功率开关进行高频的开关动作, 将高压直流电压高频地导通到高频变压器的初级再断开, 在开关截止时, 能量传递至高频变压器的次级, 经整流得到稳定的直流输出, 输出的电压经反馈电路将反馈信号输入至UC3842进而用于控制PWM信号占空比。
通常, PWM信号为固定频率, 则系统输入电流的频谱将会离散化, 在开关频率及其倍频处谐波分量很大, 甚至可能会超过电磁干扰的标准。在该设计中, 将会使用混沌电路实现混沌频率调制, 使得PWM信号的频率在一个比较小的范围内抖动。因此, 在总能量不变的情况下, 输入电流的频率将会连续化, 处于开关频率及其倍频处的谐波尖峰将会被削减, 从而实现EMI抑制。
1.2 UC3895的振荡器
如图1所示, UC3842的时钟由可编程振荡器产生。VREF通过外置电阻RT给时间电容CT充电, 当充电电压达到峰值电压Vupp时, 则CT对地放电, 直到其电压等于或低于Vlow, 开始下个充放电循环。CT的电压呈锯齿波形态, 在充电时, 时钟为高电平, 反之为低电平。充放电的时间依次为:
则开关频率为:
1.3 混沌频率调制技术的实现
通过为CT添加一个混沌充电电流, 可实现混沌调制频率。具体做法如图2所示。让一混沌变化的电压Vchaos通过一个限流电阻Rchaos连至CT, CT的充电电流将会由混沌电流和VREF产生的充电电流叠加而成。在该设计中, 采用简单且成熟的Chua′s电路实现混沌频率调制电路, 用于产生Vchaos所设计的混沌频率调制电路如图3所示。限幅电路将混沌电压信号Vchaos设置在一定的范围内, 其计算公式如下:
电容CT的充放电时间将会变为:
鉴于Vchaos为伪随机变化的电压, 若设Vchaos的最大、最小值分别为Vmax、Vmin, 则开关频率将会在某个范围内随机变化, 其最大及最小取值将会为:
其中Rchaos的大小将决定混沌电流注入的多少, 混沌电流注入的越多, 开关频率的随机性越强, 当Rchaos减小时, 频率的调制范围将会增大。图4给出了CT电压在没有混沌频率调制和有混沌频率调制两种情况下的傅里叶变换的对比结果。可以明显地看出, 在混沌频率调制下, 频率围绕中心频率被扩展到了一定的范围。
2 仿真结果
本文使用了一个输出1.8 A的基于flyback拓扑的电源作为实验对象。在原有设计的基础上, 添加了图3所示的混沌频率调制电路。表1给出了不同的Rchaos对应的输出电流的纹波, 没有混沌频率调制时, 输出电流的纹波大小为25 m A;频率调制范围越大, 输出的纹波越大;当频率调制范围较小时, 输出纹波几乎不会变化。但是总体来说, 纹波的大小都在可以接受的范围。图5给出了不同情况下高频变压器初级输入电压的波形, 表2给出了不同的Rchaos对应的开关频率及其倍频处峰值的削减值。当频率调制范围越大时, 谐波越能有效地削减, EMI越能被有效地抑制。因此在实际的系统设计时, 可以结合对纹波的要求和EMI抑制水平的要求进行系统参数的确定。
3 实验结果
实物实验采用线性负载, 因此测量的输出电压的波形能直接反映输出电流的波形, 如图6所示, 图中可见纹波并无明显增加。图7为高频变压器初级电压的傅里叶变换波形, 谐波的尖峰被有效地削减, 尤其是高频部分的抑制效果更加突出, 实验结果与仿真结果相一致。
本文应用混沌频率调制方法实现了在商用开关电源中的EMI抑制。该方法基于蔡氏电路设计了混沌频率调制电路, 在其工作电源正确连接的基础上, 只需要一个混沌输出信号即可驱动PWM芯片的振荡器, 实现频率调制, 并且通过改变限流电阻的调节, 可设定频率调制的范围。仿真和实验结果表明, 混沌频率调制方法可有效用于商用开关电源的EMI抑制。
摘要：提出一种在商用开关电源中实现混沌频率调制, 从而抑制电磁干扰的方法。混沌频率调制技术是基于混沌信号的连续频谱的特性, 将其用于开关电源消除开关信号谐波的尖峰, 达到抑制EMI的目的。该方法利用蔡氏电路设计了混沌频率调制电路, 用于驱动开关电源PWM芯片的振荡器, 实现开关频率的调制, 使原本离散的开关信号频谱拓展到一定的频率范围。采用一个商用反激恒流源作为实验载体, 仿真和实验结果表明, 该方法在确保系统稳定的基础上, 能实现EMI的抑制。
关键词：混沌,频率调制,EMI,商用开关电源
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商用开关电源 篇2
据介绍，这两款充电产品经过专门设计，能够为移动设备加速蓄电，让人们的生活更加方便。其中，Freemos 5不需要充电线便能帮助用户对支持Qi无线充电的设备进行蓄电，包括三星 S6/S6 edge、HTC M8 （eye）、LG G2 VS980 （eye）、NEXUS 4/5、诺基亚 920/930等等。Freemos 5将内置锂聚合物电池和多重保护功能相结合，为安全使用保驾护航。该产品集超大容量电池（5000mAh）和时尚纤薄于一体，厚度和重量分别为1.13厘米和151克，只需将支持Qi无线充电的设备放在Freemos 5上，便能开始充电。
移动电源充电站则专为商用而设计，用于餐厅、咖啡馆和酒吧等商业性场所提供充电服务。它由1个充电底座、8个罗马仕移动电源和8条有弹性的充电线组成。其中的移动电源由充电站进行蓄电，易拿易放。罗马仕移动电源充电站能够同时支持iOS和安卓（Android）产品，它的结构设计让其能够为手机/移动产品进行500多次充电。更重要的是低压聚合物电池和16层保护电路则能为产品安全性和稳定性保驾护航。
商用开关电源 篇3
商用通信电源系统为不间断供电系统。按一级负荷供电, 两路独立的三相交流电源经双电源切换屏后接入UPS电源, 经UPS输出的交流电源通过双电源切换屏的交流配电分路, 分别为商用传输系统、商用集中监测告警系统以及三家电信运营商设备提供电源。UPS设备负责输出纯净的交流电源。
2 商用通信电源系统组成
2.1 商用通信电源系统控制中心设备组成
商用通信电源系统控制中心的输入电源由低压配电与照明专业引接两路独立三相五线制380V交流电源接至商用通信设备室电源配电箱, 输出端加断路器和防雷装置, 分界点在商用通信设备室电源配电箱输出端, 电源配电箱由低压配电与照明专业提供。
控制中心的商用通信电源系统由定制的双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备 (UPS、双电源切换屏、蓄电池组监控设备) 以及电源网管设备和软件构成。
2.2 商用通信电源系统车站设备组成
商用通信电源系统车站的输入电源由低压配电与照明专业引接两路独立三相五线制380V交流电源接至商用通信设备室电源配电箱, 输出端加断路器和防雷装置, 分界点在商用通信设备室电源配电箱输出端, 电源配电箱由低压配电柜与照明专业提供。
车站商用通信电源系统由双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备构成。
3 商用通信电源系统主要设备介绍
商用通信电源系统为商用通信系统提供电源, 保证在主电源发生异常的情况下, 商用通信设备在规定的时间内仍能正常工作, 等待主电源恢复正常。
商用通信电源系统能对商用通信系统设备不间断地进行供电。电源故障后, UPS电源仍能为商用通信设备提供1小时的电源供应。
车站双电源切换可以实现为商用UPS、运营商一次配电, 运营商各自分配电源, 并配置电表, 可计量运营商使用的电量。一次配电输出送给UPS输入端, 交流配电屏可以对UPS输出进行再次配电, 为商用传输系统、商用集中监测告警系统、直放站、RRU等设备供电。
控制中心双电源切换屏输出1路交流电源接UPS输入端, 经UPS输出稳定的交流电源, 由双电源切换屏二次配电输出, 为商用传输系统、商用集中监测告警系统供电。
3.1 UPS
实现交流不间断供电, 将外电源净化为稳定、纯净的交流电。同时与蓄电池组配合, 实现断电情况下的持续供电。UPS设备为工频双变换在线式产品, 即在外电源正常时, 外电源先经过整流器变换成直流, 再通过逆变器变换成交流, 经过电气隔离后向负载输出, 以保证输出的电能是与外电源完全无关的再生的净化电能。外电源中断时, 由电池通过逆变器变换成交流输出, 以保证对负载的不间断的正常供电。
3.2 双电源切换屏
双电源切换屏由双电源切换开关、断路器、接触器、配电装置、故障告警装置等组成。
双电源切换屏主要是将引入的两路交流电源, 分配一路作为主用输出, 另一路作为备用输出。当主用回路停电时, 自动切换至备用回路输出, 并可实现人工切换。输入开关为自动时, 具有短路保护功能, 输入电源自动或手动切换时, 具有可靠的电气连锁和机械连锁装置。两个输入电源电路中, 具有主用电路优先输入功能。
电源切换屏将经过切换的交流引入电源分配若干输出回路, 配电供给UPS电源和其他运营商设备。
3.3 蓄电池组
蓄电池组由独立的开关进行控制。无外电源情况下, 允许用电池启动UPS。停电后, UPS转由电池供电, 在UPS将电池组电能放完后自动关机, 当外电源恢复正常后UPS可自动开机启动, 恢复对设备的供电, 同时对电池组进行充电。
蓄电池主要技术指标: (1) 蓄电池符合YD/T799-2002标准。 (2) 蓄电池能在-15~+45℃环境条件下正常工作。 (3) 蓄电池的壳、盖符合GB/T 2408-1996中的第8.3.2FH-1 (水平级) 和第9.3.2FV-0 (垂直级) 的要求。 (4) 蓄电池能承受50k Pa正压或负压而不破裂、不开胶, 压力释放后壳体不变形。 (5) 标称值为2V、12V的蓄电池按规定试验, 10h率的容量第1次循环不低于0.95C10, 第3次循环达到C10;3h和1h率的容量在第4次和第5次以前达到, 放电终止电压符合规定。 (6) 蓄电池以30I10 (A) 放电30min, 脊柱、内部汇流排不融断, 其外观不会出现异常。 (7) 蓄电池静置28天后, 其容量保持率不低于96%。 (8) 蓄电池密封反效率不低于95%。 (9) 蓄电池在正常工作过程中, 没有酸雾逸出;在充电过程中遇有明火, 内部不引燃、不引爆。 (10) 蓄电池的安全阀有自动开启和关闭的功能, 开阀压是10~35k Pa, 闭阀压是3~15k Pa。 (11) 单体蓄电池和由若干单体组成一体的组合蓄电池组中各电池间的开路电压最高与最低差值不大于20m V (2V) 、100m V (12V) 。 (12) 电池间连接电压降△U≤10m V。 (13) 采用封口剂的蓄电池, 在温度-30℃~+65℃之间, 封口剂没有裂纹与溢流现象。 (14) 蓄电池的折合浮充寿命不低于10年。
3.4 电源网管系统
商用通信电源网管系统软件功能如下:
系统管理, 主要用于系统的安全性管理, 分为用户管理、权限管理、班次管理、门禁管理以及系统日志查询五个部分。用户管理中, 可注册新用户, 定义用户的有效时间, 分配用户权限, 划分用户组等;权限管理是用于设置权限级别以及分解权限等;内容系统日志查询用于查询不同类型的操作日志及系统运行日志。监控系统控制平台具有严格的权限管理, 可以对设备的浏览权限和控制权限进行细分, 对用户访问权限有详细的设置, 将访问权限从高到低定义不同层次, 不同层次对应不同的访问权限, 保证系统的安全和可靠性。设置三级操作权限:值班人员只具有第一级操作权限以完成日常工作, 如查看实时曲线, 打印告警记录, 统计报表等;管理人员具有第二级操作权限, 能够修改系统配置和告警阀值等;超级用户具有第三级权限, 能够设置和查看每位操作人员的操作权限和口令。此外, 还有职员管理、设备管理、告警管理、数据管理、工程资料管理等。
商用电源网管系统的主要技术指标参考值: (1) 交流电压、电流测量精度≤1%; (2) 直流电流、电压测量精度≤2%; (3) 频率测量精度≤2%; (4) 蓄电池单体电压测量精度≤1%; (5) 温度测量精度≤±0.5℃; (6) 湿度测量精度≤5%; (7) 监测数据刷新时间≤2s; (8) 告警准确率大于99.99%;
4 商用通信电源系统系统设计方案
4.1 商用通信电源系统控制中心设计方案
(1) 控制中心电源系统由定制的双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备 (UPS、双电源切换屏、蓄电池组监控设备) 以及电源网管设备和软件构成。
(2) 双电源切换屏输出1路交流电源接UPS输入端。经UPS输出稳定的交流电源, 由双电源切换屏配电输出, 为商用传输系统、集中监测告警系统供电。同时输出端预留运营商端口, 并配置电度表, 分别计量运营商用电量。
(3) UPS为商用传输设备、集中监测告警系统供电, 蓄电池后备时间约为1小时。UPS采用单机供电方式。
(4) 控制中心电源设备的状态信息和故障告警通过本地传输接入商用电源网管系统, 所有商用电源系统设备的运行状态数据都在商用电源网管终端上显示, 还可以通过商用电源网管系统对控制中心的UPS、双电源切换屏、蓄电池组等进行远端遥信、遥测、遥控和遥调, 并可对蓄电池组进行远端定期放电维护。
4.2 商用通信电源系统车站设计方案
在车站两路独立的三相交流电源送入双路电源切换屏, 该屏具有二次配电功能, 一次配电为UPS和运营商分路配电, 并配置电度表。UPS输出经过双电源切换屏进行二次配电, 为商用传输系统、商用集中监测告警系统、光纤直放站、RRU等设备供电。
(1) 车站商用通信电源系统由双路电源切换屏、UPS、蓄电池组、电源监控设备构成。
(2) UPS为商用通信系统供电, 蓄电池后备时间为1小时。UPS采用单机供电方式。
(3) 双电源切换屏具有二次配电功能, 一次配电为UPS和运营商分路配电, 并配置电度表。UPS输出经过交流配电屏进行二次配电, 为商用传输系统、商用集中监测告警系统、光纤直放站、RRU等设备供电。
(4) 各车站的电源设备均设有监控显示模块, 通过机房监控网络适配器模块归置集成系统汇总后, 通过RJ45接口, 接入商用传输系统, 到达控制中心, 从而在网管界面显示各个车站的电源设备实时运行数据。
4.3 商用通信电源系统网管设计方案
电源网管系统在车站和控制中心电源室设置监控接入单元, 所有监控单元统一接入机房监控网络, 利用相应接口接入传输系统, 把运行状态数据和告警数据传送到商用电源网管系统。
通讯主机和模块之间以网络连接, 采用主从方式通过各种通讯协议相互通讯, 取得各设备的实时数据。为保障系统实时性, 系统采用多线程方式, 同时与各端口的设备通讯, 便于对事件即时响应。商用电源网管系统采用完全图形化的人机交互界面, 可以有组织地管理机房各种设备, 并且采用了IP的数据采集方式, 确保了系统的扩容性。今后如需扩充设备监控时, 只需要增加相应的监控模块, 便可纳入到现有的商用电源网管平台。
商用通信电源网管系统与商用集中告警系统相连, 并将商用电源系统的各种状态信息输出到商用集中监测告警服务器上。
5 总结
地铁商用通信电源系统承担控制中心、车站设备的供电, 是通信系统的重要保障。本文详细介绍了商用通信电源系统的网络组成、主要设备的功能及参数, 根据地铁运营中管理专业化、技术先进化、对故障进行预防和快速有效处理的要求, 提出了行之有效的设计方案。
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