3 DUM14高频开关电源
3.1 基本原理及技术参数 3.1.1 DUM14高频开关电源构成
DUM14高频开关电源由交流配电模块、DMA10-48(24)/100型高频开关电源模块(简称:整流模块)以及电源机架等构成。每台机架可装入10台整流模块,根据需要可多架并联运行,并联容量最大至10000A。每套系统的第一台电源机架中还装有DK04型监控模块和用户接口板,请参见图7 DUM14高频开关电源内部连接图。
3.1.2 DMA10-48(24)/100型整流模块
DMA10-48(24)/100型整流模块是一种高频开关整流器,它既可以独立工作,也可以多台安装在机架中,统一接受DK04型监控模块的控制。通过监控模块统一的控制,系统可以获得良好的工作性能。例如强迫均流、精确的电池电压调整、电池充电电流限制、电池自动均衡和电池温度补偿等。
DMA10-48(24)/100型整流模块内部包括一块带微处理器的前显示板,它具有所有的控制、监视和显示功能,从而保证了整流模块与监控模块之间的数字通信,同时通过监控模块与外界建立了通信,因而可以从远端监控站或通过调制解调器从远程集中监控中心对工作参数进行监视,如果需要的话,还可以更改工作参数以适应特殊应用的要求。
DMA10-48(24)/100型整流模块面板布局见图8。
图7 DUM14高频开关电源内部连接图
8 DMA10-48/100型整流模块面板布局图
图(1)DMA10-48(24)/100型整流模块的基本工作原理
DMA10-48(24)/100型整流模块作为整流器,可向直流48V的额定负载提供高稳定的、低杂音的、具有限流功能的直流电压,特别适用于对大容量程控交换机进行供电,同时适合众多通信设备的实际应用。? ①一般工作原理
以下将介绍整流模块功率变换级的构成和整个模块的控制电路。
如图9所示,整流模块由4块印刷电路板部件组成:功率母板PMB、功率控制板PCC(该板直接插在功率母板PMB上)、功率输出板PDB(与模块的输出插头构成一个部件)和前板显示板FPB。FPB通过26线扁平电缆与功率控制板PCC相连,通过4芯通信线与安装在机壳上的插座相连以实现与监控模块的通信。另外,风扇的直流电源由安装在该板上的一个插座提供,然而风扇的电源控制器实际位于功率母板PMB上。
整流模块一般工作原理分成两个部分描述如下。第一部分为功率控制部分,它将输入的交流电源转换为54V 100A的直流输出,这一部分包括所有的高频反馈回路。第二部分包括实现监视、显示和控制功能的带微处理器的前板显示板FPB,它通过大量的低频模拟和数字信号与第一部分构成一个有机的整体。如果需要对整流模块的参数进行修改,只需对前板显示板FPB进行修改就可以实现,同时这样的修改丝毫不会影响功率控制部分,因为功率控制部分是完全独立的,特别是其中的高频控制回路对电路的布局非常敏感。? ②三相输入电路和电磁兼容滤波器
交流电源通过一个断路器输入到电磁兼容滤波器部分。这一部分由三个交流滤波线圈(差模抑制)和一个共模电感组成,同时电感上分别接有X型(差模)和Y型(共模)连接的电容器组。此部分后接一个三相整流桥。
从整流桥输出的直流电压由两个电容C1、C2分压,然后通过一个差分直流线圈LD送至两个串联的半桥式直流-直流变换器。该差分直流线圈LD的作用是将满载时模块的功率因数提高到约0.94的水平。? ③半桥式直流—直流变换器
差分直流线圈LD与两个独立的半桥式开关电路相连,这两个开关电路分别由分压电容 C1a、C1b、功率开关 S1a、S1b和电容C2a、C2b、功率开关S2a、S2b组成。每个开关电路分别驱动主高频功率变压器两个初级绕组之一。
每个功率开关实际由一个MOSFET开关管和一个IGBT开关管并联组成。这种组合利用了IGBT开关管的低导通损失和MOSFET开关管的高的开关速度,因而构成了一个高效的开关组合。IGBT开关管的关断损耗高的问题,通过将其在关断MOSFET开关管之前关断IGBT开关管的方法,使得流经IGBT开关管的电流在其两端的电压上升至最高值之前下降至零来解决。?
④输出端的整流和滤波电路
中心抽头的次级电压由输出电感Lo和输出电容Co的组合整流和滤波,然后通过一个输出电磁兼容滤波器送至安装在机壳后部的输出接头。次级电路的一个电流分流器为功率