CATV前端机房设备的开关电源的原理解析.doc

CATV前端机房设备的开关电源的原理解析
hc360慧聪网广电行业频道 2004-11-16 11:46:41
     摘要:本文介绍了CATV机房开关电源的基本原理,并以实例阐述了开关电源的工作原理。
    关键词:开关电源整流滤波占空比
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1 引言
    有线电视前端机房的常用设备有卫星接收机(包括数字、模拟两类)、调制器、混合器、微波接收机、解扰器及VCD,DVD播放机和各种录像播放机等,大部分使用的是小功率、多电压等级输出的开关电源。使用开关电源有如下优点:1)效率高、功耗小、节约电能;2)输入电压范围宽,一般电压降到一半时还能正常工作;(3)输出电压稳、滤波精度高;4)电路体积小、重量轻;5)隔离度高、安全性能好等。但也存在电路经不起强电冲击等缺点。下面就有线电视机房设备的开关电源结构进行分析介绍。
2 开关电源由以下几个部分组成
21 主电路
    从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:
    1)输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
    2)整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。
    3)逆变:将整流后的直流电变为交流电是开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。
    4)输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
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22 控制电路
    一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
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23
检测电路
    除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表数据。
24 辅助电源
    提供所有单一电路的不同要求电源。
3 开关控制稳压原理
    开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T•E式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。
    由上式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(TimeRatioControl,缩写为TRC)。
    按TRC控制原理,