铁路移动通信208-223.doc

第六节TW-8C型和TW-43型车台、TW-12型、
TW-42型电台开关稳压电源
一、脉冲宽度调制(PWM)方式开关稳压电源
脉冲宽度调制(PWM)方式开关稳压电源的组成如图4--6--1所示。
各大部分功能如下:
输入桥式整流滤波电路的作用是将工频交流电压(220 V+10%、50 Hz)变换为最大值约
340 V左右的高纹波直流电压,若输入为直流电压,桥式整流电路起到换向作用,不论输入端如何连接,确保直流电压极性不变。输入整流滤波电路还应包含以下两部分电路,一是低通滤波器,阻止电网上的高频干扰进入稳压电源,同时也阻止稳压电源的高频干扰反串入电网;二是合闸浪涌电流抑制电路,通常几十瓦数量级的电源,合闸浪涌电流可达到100—200 A,这样大的浪涌
图4--6--1 PWM方式开关稳压电源组成框图
电流会损坏整流二极管、滤波电容器、低通滤波器的电感线圈,并形成干扰,解决办法是在整流电路输出端加限流电阻,当滤波电容器上电压上升到最大电压80%以上时,可认为充电完成,再将限流电阻短路。
DC/AC变换电路是PWM方式开关稳压电源的核心部件,它由高反压大功率开关晶体管(场效应管)和高频变压器组成,作用是:
kHz的矩形脉冲波电压。
(或升)为所需电压,并将稳压电源的输出地端与输入
电网隔离。
图4--6--2单端反激式变换器·208·
,改变脉冲宽度,调整输出电压。
在功率几百瓦以下的PWM方式开关稳压电源中大多采用单端变换器电路,所谓单端是指高频变压器磁心仅工作在磁滞迥线的第一象限内,其电路形式分为反激式和正激式两类。
单端反激式变换器电路如图4--6--2所示,,输入电压U,加在高频变压器T的初级Ⅳ,上,同名端钮接输入电压Ui的
负端,此时次级Nz的同名端钮也为负,整流二极管Vz截止,当高压开关管V1截止时,高频变压器T初、次级绕组上电压极性反转,Vz正偏导通,V1饱和期间贮存在丁中的能量通过V2向负载释放并向电容器C充电,V2和C就是输出整流滤波电路。
单端反激式变换器在高压开关管饱和期间只存储能量,在截止期间才向负载传递能量,其输出电压由下式决定:
(4—6—1)
式中艿——脉冲占空比,脉冲宽度和脉冲周期的比值;
咒一等,高频变压器T的初次级圈数比。
单端正激式变换器电路如图4—6—3(a)所示,与单端反激式变换器相比,高频变压器的
初次级同名端钮在同一侧,输出整流滤波电路中增加贮能电感L和续流二极管V3。当基极激
励脉冲使高压开关管V1饱和时,输入电压Ui加在初级N1两端,N2两端得到正向电压,整流二极管V2导通,向负载提供能量,当基极激励脉冲使V1截止时,N1、N2上电压极性反转,V2
截止,L中储能通过续流二极管V3继续向负载提供能量,有利于降低纹波成份。高频变压器绕组N3称为去磁绕组,二极管V4起箝位作用,若无N3、Vt,当V1截止时,N1两端产生很高的反
向电压加至V1集一射间,极易导致V1击穿损坏,增加N3、y。后,V1截止,N3产生的感应电压为上“+”下“一”,使y。导通,将V1饱和时储存在T中的能量回送给输入电源【,,,使磁通复
位,同时N3上的反向电压被V4 箝位始终等于∽,通常N3与N1 圈数相等且为紧耦合,则Ⅳ1上反向电压也为Ui,这样加在V1 集一射间的反向电压为2U。,限制了集一射间高反压出现。
为了限制V1管集一射间高反压的出现,也可采用图4—6—3(b)RC和箝位二极管电路,V1 截止时,V1上产生的反压使V4
图4--6--3单端正激式变换器
导通向电容C1充电,T的储能损耗在电阻R上。这种电路y,截止时集一射间反压大于2阢,,而4—6—3(a),所以4—6—3(b)电路电源输出功率更大。
单端正激式开关电源输出电压为
(4—6—2)
DC/AC变换器中高压开关管的基极激励脉冲有两种办法产生,一种是激励脉冲的产生和脉宽控制均由控制电路提供,一种是激励脉冲的产生由高压开关管组成的脉冲自激振荡器产生,而脉冲宽度受控制电路控制,通常单端反激式开关稳压电源多采用自激振荡器电路。
控制电路的第一个作用是改变脉宽,当由于某种原因(电网电压上升或负载电流减小)使输出电压升高时,输出电压取样电路将提高了的输出电压和基准电压进行比较,送出误差信号,使脉宽控制电路控制脉宽变窄,艿减小,由式(4—6—1)、(4—6—2)可看出,导致输出电压
下降,回到接近额定输出电压的数值,保持输出电压稳定。反之,某种原因使输出