中级通信设备环境知识点精讲之高频开关型整流器的技术特点

       下面是由希赛小编整理的中级通信设备环境知识点精讲之高频开关型整流器的技术特点，希望能帮助学友们。具体内容如下：

       高频开关型整流器的技术特点

       1.通信用高频开关电源的技术发展

       我国从1963年起开始研制可控硅整流器，1965年开始研制逆变器和晶体管DC/DC变换器。到了20世纪80年代，为程控交换机配套供电的直流48V稳压整流器是可控桂整流技术成熟应用的代表，比如国产DZ-Y02稳压整流器等。在20世纪80年代后期开始从国外引进高频开关电源，并逐步取代传统的相控可控硅整流稳压电源。

       从开关电源的发展来看，早在20世纪60年代中期，国外就研制出了20kHz的DC/DC变化器，为开关电源的研究和发展创造了条件，20世纪70年代就出现了应用高频变换的整流器，20世纪80年代初英国科学家制造出第一套实用的48V开关电源（SwitchModeRectifier,SMR）o

       随着器件技术的发展，出现了大功率高压场效应管，它的关断速度人大加快，电荷存储时间短，从而也大大提高了开关管的开关频率。近年来，为了提高开关电源的工作频率，谐振型开关电源受到普遍重视。由于工作频率大大提高，直流变换器中的变压器、滤波电感、滤波电容的体积和重量大大减小，开关型电源的功率密度（输出功率/>与体积F之比，单位是W/cm3）也因此而大大提高。在容量相同（即输出功率相等）的条件下，开关型电源的体积一般只有相控型电源的20%左右。同时由于省去了笨重的工频变压器，滤波电感和电容的数值也因频率升高而降低，所以开关电源的重量也大大降低。

       对于高频开关电源在通信电源中形成主导地位的主要关键技术有：

       （1）开关线路的发展使开关电源的频率不断提高的同时效率也得到了很大的提高，并且使每个开关模块的变换功率也不断增大，满足通信电源大功率使用的需要。

       （2）均流技术使开关电源可以通过多模块并联组成更大的直流供电系统和提高系统的冗余可靠性。

       （3）功率因数校正技术有效地提高了开关电源的功率因数，使开关电源在大功率供电系统的应用更加实用。

       （4）现代高频开关电源所具有的智能化给维护工作带来了极大的方便，提高了维护质量。目前，高频开关电源还将进一步向高频化、电路集成化、体积小型化等方面发展。高频

       开关电源的进一步发展将依赖于髙频元器件和磁性材料的发展，在硬开关电路中，开关器件在高压下导通，大电流下关断，整个开关过程都是处于强迫开关状态下，使高频开关电路的运行受到限制，因此，谐振软性开关变换电路将成为新一代变换电路的发展主流。另外，在高频开关电源高频化的发展过程中，还存在着热学限制、电磁干扰等问题。

       2.高频变换减小变压器体积的原理

       由图3-1可知，高频开关整流器将50Hz工频交流首先转换成直流，再将直流转换为高频交流。这样，降压用的变压器可以工作在很高的频率下，从而缩小了变压器的体积。采用高频变换技术减小变压器体积可以认为是高频开关整流器的核心技术。

       下面用公式来说明变压器电压与其他参量之间的关系。设变压器铁芯磁通按正弦规律变化，则

       从上式可以看出，在变压器电压和磁通（与电流有关〉一定的情况下，即变压器功率一定的情况下，工作频率越高，变压器的铁芯截面积可以做得越小，绕组匝数也可以越少。

       2.开关型稳压电源与其他稳压电源相比的技术特点

       目前，通信和其他电子设备采用的稳压电源主要有线性稳压电源、相控型稳压电源和开关型稳压电源。

       线性稳压电源中，调整元件串联在负载回路中，其作用就像一只可变电阻，输入电压或负载变化时，串联调整元件的压降改变，从而使输出电压稳定不变。当输入电压过高时，串联调整管的功耗很大，因此效率很低。线性稳压器的主要优点是电路比较简单、干扰小，对输入电压和负载变化的响应非常快，稳压精度较高，输出纹波电压也较低。因此，线性稳压电源主要用在小功率、对稳压精度要求很高的场合，如一些为通信设备内部集成电路供电的辅助电源。

       相控型稳压电源采用晶闸管替代二极管来组成整流电路，可以方便、迅速地调整整流输出电压，因此这种整流电路也被称为可控整流电路。相控型稳压电源的稳压原理是：通过改变晶闸管的导通相位（0）来控制整流器输出电压的，所以由这种电路构成的电源通常称为相位控制型电源，简称为相控型电源。与线性稳压电源相比，由于调整元件（晶闸管）工作于开关状态，所以功耗较小，效率也较高。但由于相控型稳压电源的工频变压器工作在低频（工频50Hz），对电网干扰和负载变动的响应慢，所需的滤波电容、电感、工频变压器的体积庞大，噪声也很大：另外，晶闸管整流电路的功率因数较低，污染电网。因此相控电源在通信行业已逐步淘汰。

       在高频开关型稳压电源中，调整管工作于开关状态。当输入电压或负载变化时，一般可改变控制信号的脉冲宽度（改变调整管的导通时间，即脉冲宽度调制），从而使输出电压稳定不变。调整管导通时，两端的压降接近于零，导通功耗很小，调整管关断时，流过的电流基本上为零，关断功耗非常小，因此开关型电源的效率很高。目前通信用开关稳压电源的效率已达到90%以上。与相控电源相比，高频开关电源不需要工频变压器，工作频率高，所需的滤波电容、电感大，因而体积小、重量轻、动态响应速度也快。

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