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开关电源在调频广播发射机中的应用
发布时间:2016-11-20 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]随着开关电源技术的不断成熟，其应用领域得到进一步拓宽。开关电源与传统串联连续稳压电源相比，在效率、电磁污染、体积及可靠性等方面都得到了较大的改善。另一方面，最新的固态调频广播发射机对电源的要求越来越高，而开关电源技术的成熟，元器件的不断更新，高可靠性控制芯片的应用完全能够满足调频广播发射机的要求。目前固态调频广播发射机中的激励器和功率放大器等组件普遍采用开关电源作为能源支持。未来的数字化控制与管理对于开关电源提出了更高的要求，智能化、数字化、小体积及高可靠性将是调频广播发射机开关电源发展方向。
开关电源
电源是整个调频广播发射机的动力心脏。考虑到发射机房各个设备之间的电磁兼容，发射机整体效率，电源的可靠性和日常维护等问题，开关电源无疑是固态调频广播发射机电源的最佳选择。开关电源的优良特性主要体现在以下几个方面。第一：体积更小。它可与功率放大器集成装配。几百kHz的开关频率使得滤波阻抗元件体积缩成最小，进而既减轻了发射机重量又缩小了体积，便于运输及日常维护。第二：效率更高。包括功率开关管MOSFET等新器件的应用，开关电源多种电路拓扑组合的开关技术是降电感器工作原理低损耗，提高电源系统效率的贴片电感重要保证。第三：电磁污染更少。发射机电源内设的电磁干扰(EMI)滤波电路和相关高尖峰脉冲吸收电路是电源的电流谐波符合要求的重要保证，它不但可以改善电感器生产厂家电源塑封电感对电网的负载特性，减少给电网带来严重的污染，也可以减少对其它网络设备的谐波干扰。第四：可靠性得到进一步改善。防雷、防感应或反击过电压的多种保护措施及使用涂有三防漆(防潮、防盐和防霉)的印刷电路板均可将故障几率降至最低。
开关电源应用
开关电源是通过以一定频率连续地控制功率开关管进行通断操作，以便可以通过能量储存元件(如电感器和电容器)向变换器或负载提供电量的电源形式。只要通过改变占空比、开关频率或相关相位，平均输出电压或电流便可得到控制。开关电源的开关频率范围是从20kHz到几MHz。对于电源功率大于90W的工作场塑封电感器合，开关电源通常采取两级变换方式。即功率因数校正(PFC)控制变换器和DC/DC变换器。这里特别应该提到是功率因数校正电路。它是为了保证输入电压和电流同相工作而设置的。其结果是功率因数接近1，视在功率全部转换为有功功率，因而系统效率得到了改善。如果没有PFC校正电路，输入电流会以窄脉宽高峰值脉冲形式输入开关电源引起严重的谐波干扰成分。这些谐波组分不仅没有向负载提供任何能量，而且还引起变压器和其它设备发热。功率因数校正电路分为有源和无源两种类型。调频广播发射机的开关电源大都采用有源功率因数校正电路，它是由具有有源功率因数校正的AC/DC变换器和独立DC/DC变换器两大部分组成。AC/DC变换器主要包括：EMI滤波器、慢启动电路、桥式整流、PFC控制器、功率驱动电路及变换器电路(由功率开关管MOSFET、储能电感L、快速恢复整流二极管和滤波电容等组成)，其电路框图见图1。
图1 AD/DC变换器电路
AC输入经过EMI滤波电路滤除差摸和共摸电磁干扰信号后，输入至慢启动电路，再经延时后全压加到桥式整流电路，输出的直流电压提供给功率场效应管MOSFET的漏极。PFC控制器是由8引脚的LT1249功率因数控制芯片和较少的外围元件所构成的电路。其第8引脚输出开关频率为100kHz的驱动信号，经驱动电路加到MOSFET功率开关管的栅极，MOSFET变换器开始以一定的占空比进行通断工作，并输出所需求的直流电压。凌力尔特公司生产的LT1249集成芯片内置振荡器、电流乘法器、电流放大器、误差电压放大器、电压比较器及基准电压源等单元。通过对设定的高频率脉宽调制电流进行平均处理，LT1249可以实现尽可能低的电流失真，并且可以工作于连续和非连续的工作模式。另外，内置电流乘法器对来自误差电压放大器的电流进行平方运算可以降低轻载时的AC增益，进而可保持较低的电流失真和较高的系统稳定性。PFC控制器分别从桥式整流、变换器及它们之间传感电阻提取感应信号实现多种保护功能，如峰值电流限制和过压保护等。DC/DC变换器电路简化框图由图2所示。
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