专利名称：开关电源装置的整流模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关电源装置，确切地说，涉及一种开关电源装置的整流模块，属于用于通信设备的高频开关电源技术领域。
目前，国内用于通信装置的高频开关电源中的整流电路模块的最新技术情况是交流输入部分采用有源功率因数校正技术，单相最高输入功率因数为0.98～0.99之间，其中AC-DC、DC-DC变换器在较小功率时采用PWM开关技术，整机效率为88％以上；而在较大功率(例如2000W)时，则采用零电压软开关技术，以提高效率，使整机效率达到90％以上。输出功率小于1000W的整流模块大多采用热插拔安装的连接模式，安装以及维修更换时不必断电就能进行操作；而输出功率大于1000W的整流模块则大多采用非热插拔安装的连接模式，安装以及维修更换时必须断电才能进行操作；且有些标称1000W的整流模块因其是恒功率模块，在输出高电压大电流时的实际输出功率就达不到1000W。同时由于国内地域的不同，各地的电力电网的技术基础不同，使市电的供电电压变化范围比较大，经常会出现长时间的市电电压过压或欠压现象，导致通信设备的电源系统不能正常工作，降低了电源系统的工作可靠性，也使整个通信设备的工作可靠性受到威胁。同时，这种整流模块的内部结构设计工艺复杂，体积大，自然散热，不利于提高生产效率。
本实用新型的目的是提供一种可以克服上述现有技术多种缺陷的开关电源装置的整流模块，使其提高输入功率因素和整机工作效率，可以在市电输入过压情况下，能够自动保护，工作稳定可靠，并且带电热插拔。
本实用新型的目的是这样实现的一种开关电源装置的整流模块，由机壳、控制面板和其内的控制电路所组成，其中控制电路包括有市电的输入滤波电路、整流滤波电路、采用有源功率因数校正技术的功率因数校正电路、DC—DC转换电路和整流滤波电路；其中功率因数校正电路是由主电路、采样电路和控制电路所组成，而DC—DC转换电路是由主电路、采样电路、控制电路、均流电路和与控制模块连接电路所组成，其特征在于其中功率因数校正电路的主电路采用Boost升压电路，其控制电路则采用Micro-linear公司生产的型号为ML4821的功率因数校正控制专用集成电路芯片所组成；还设有以继电器为开关器件的输入市电过压保护控制电路；该输入市电过压保护控制电路主要包括有将经过电感的市电接入二极管整流后分为两路，其中一路经电阻、稳压二极管和电容后接至继电器线圈馈电，再连接至一个三极管的集电极；另一路则经电阻构成的电压采样电路，及通过一个稳压二极管后接至上述三极管的基极所组成；市电的主电路则在经过电感后通过上述继电器的常闭接点接入其后续电路。
上述输入市电过压保护控制电路中的电压采样电路里设有可调节过压市电的设定电压值的电位器，通过调整该电位器的阻值，可以调节设定市电过压的电压值。
其中功率因数校正电路的主电路中的三个功率开关三极管采用并联工作方式，以降低该开关的导通电阻，减少开关损耗。
本实用新型的主要优点是1、采用更优化的高性能功率因数校正电路，提高交流输入功率因数，使输入功率因数最大值可达0.995以上。2、增设市电过压保护自动控制电路，使该整流模块在市电输入过压情况下可以自动切断交流输入，保护后级电路。3、采用更合理的DC-DC变换控制电路与主回路，可降低功率开关管的开关损耗，从而提高效率，使整机最大效率达91％以上。4、输入采用软启动电路，输出采用高性能快速连接插头，使该整流模块可以带电热插拔。
以下结合附图详细说明本实用新型的电路结构组成、特征和功效；
图1为本实用新型整流模块的外观示意图；图2为本实用新型整流模块控制电路的结构组成方框图；图3为本实用新型控制电路中输入过压保护电路的电原理图；图4为本实用新型控制电路中功率因数校正电路的电原理图。
参见图1—图2，本实用新型是一种用于通信设备的开关电源装置的整流模块，其由机壳1、控制面板2和其内的控制电路所组成，其中控制电路包括有市电的输入滤波电路、整流滤波电路、采用有源功率因数校正技术的功率因数校正电路、DC—DC转换电路和整流滤波电路；其中功率因数校正电路是由主电路、采样电路和控制电路所组成，而DC—DC转换电路是由主电路、采样电路、控制电路、均流电路和与控制模块连接电路所组成；本实用新型在电路上的改进之处主要有两点一、其中功率因数校正电路的主电路采用Boost升压电路，其控制电路则采用Micro-linear公司生产的型号为ML4821的功率因数校正控制专用集成电路芯片所组成；二、还设有以继电器为开关器件的输入市电过压保护控制电路。
本实用新型整流模块的工作原理是市电首先接至输入过压自动保护电路，然后经过EMC输入滤波电路进行整流滤波后，转换为直流电压，再经过PFC功率因数校正电路进行有源功率因数校正，提高电路的功率因数，最后接入DC-DC直流变换电路，该DC-DC直流变换电路的功能是将PFC功率因数校正电路提供的稳定直流电压进行高频变换，再经整流滤波后变换为48V标称稳定电压输出。其中DC-DC变换器主电路采用零电压全桥变换电路，控制电路采用UNITRODE公司的UC3875相移谐振控制芯片。
参见图3，本实用新型的输入市电过压保护控制电路工作原理是将经过电感的市电接入二极管整流后分为两路，其中一路经电阻R301、R302分压后由稳压二极管D302、D302进行稳压，以及由电容C301、C302滤波后接至继电器RLY3给线圈馈电，再连接至一个三极管Q301的集电极；另一路则经电阻R303、R305与电位器POT301构成的电压采样电路，及通过一个稳压二极管D304后接至上述三极管Q301的基极所组成；市电的主电路则在经过断路器S1和电感L7A后通过上述继电器RLY3的常闭接点接入其后续电路。当输入的市电电压高于设定保护值(如295Vac)时，稳压二极管D304被击穿，三极管Q301的集电极c与基极e极导通，使继电器RLY3的线圈接通电流而使其常闭触点断开，从而断开本实用新型整流模块的交流输入，保护后级电路。而当输入市电一旦恢复到正常范围(只要低于过压保护的设定电压值10—15Vac)，三极管Q301就截止，继电器RLY3线圈断电，其常闭触点重新闭合，整流模块重新恢复工作。通过调整上述电压采样电路里的电位器POT301的阻值可以改变市电过压的设定电压值。
参见图4，本实用新型整流模块的PFC功率因数校正电路的工作原理是交流输入市电经整流后送入PFC功率因数校正主电路，主电路采用Boost升压电路，电感L4、L5为储能电感，三极管Q28、Q29、Q30为功率开关，采用并联工作方式，可以降低该开关的导通电阻，减少开关损耗；电容C60—C63和C63A、C63B是高频大容量滤波储能电容。其控制电路则采用Micro-linear公司生产的型号为ML4821的功率因数校正控制专用集成电路芯片U8，采用平均电流控制方式，该芯片内部电路主要包括精确稳定的参考电平、增益调节器、平均电流误差放大器、过压保护比较器、关闭逻辑电路、大电流输出驱动以及软启动电路；还设有提高抗干扰功能的电路。所以，ML4821芯片只要较少的外围元件就可以构成完整的控制电路。
如图4所示，电流传感器T7、T8与二极管D70、D71，电阻R225和电容C119组成电流采样电流；图中RECT为市电经全桥整流后的电压波形采样信号，用于连续电流正弦波校正。电阻R173、R174、R179与R180用于Boost输出电路采样，进行Boost过压保护。U9、U10为专用PWM脉冲驱动集成电路芯片，用于驱动功率开关管。
本实用新型的整个模块的电路结构设计分为两部分组成，其中第一部分为输入板包括输入过压自动保护电路、输入滤波电路、整流电路、辅助电源电路以及模块与控制模块连接的接口电路等电路。而第二部分为主板电路包括PFC功率因数校正主电路与控制电路、DC-DC变换主电路与控制电路、各种自动保护电路、均流电路、输出滤波电路、直流输出接口等。两部分电路采取电磁兼容设计，以尽量减少相互的电磁干扰。
本实用新型已经试验实施，试制出功率为1000W和2000W的两种规格的整流模块，经过一段时间的现场试验，实现了发明目的，多项指标达到了设计要求具有较好的推广应用前景。
权利要求1.一种开关电源装置的整流模块，由机壳、控制面板和其内的控制电路所组成，该控制电路包括有市电的输入滤波电路、整流滤波电路、采用有源功率因数校正技术的功率因数校正电路、DC—DC转换电路和整流滤波电路；其中功率因数校正电路是由主电路、采样电路和控制电路所组成，而DC—DC转换电路是由主电路、采样电路、控制电路、均流电路和与控制模块连接电路所组成，其特征在于其中功率因数校正电路的主电路采用Boost升压电路，其控制电路则采用Micro-linear公司生产的型号为ML4821的功率因数校正控制专用集成电路芯片所组成；还设有以继电器为开关器件的输入市电过压保护控制电路；该输入市电过压保护控制电路主要包括有将经过电感的市电接入二极管整流后分为两路，其中一路经电阻、稳压二极管和电容后接至继电器线圈馈电，再连接至一个三极管的集电极；另一路则经电阻构成的电压采样电路，及通过一个稳压二极管后接至上述三极管的基极所组成；市电的主电路则在经过电感后通过上述继电器的常闭接点接入其后续电路。
2.如权利要求1所述的开关电源装置的整流模块，其特征在于上述输入市电过压保护控制电路中的电压采样电路里设有可调节过压市电的设定电压值的电位器。
3.如权利要求1所述的开关电源装置的整流模块，其特征在于其中功率因数校正电路的主电路中的三个功率开关三极管采用并联工作方式。
专利摘要一种用于通信设备的开关电源装置的整流模块,其控制电路包括有:以继电器为开关器件的输入市电过压保护控制电路、市电的输入滤波电路、整流滤波电路、由主电路、采样电路和控制电路组成的PFC功率因数校正电路以及由主电路、采样电路、控制电路、均流电路和与控制模块连接电路所组成的DC－DC转换电路;其中功率因数校正电路的主电路采用Boost升压电路,其控制电路则采用Micro－linear公司生产的型号为ML4821的功率因数校正控制专用集成电路芯片所组成。
文档编号H02M1/12GK2466848SQ0120104
公开日2001年12月19日 申请日期2001年1月15日 优先权日2001年1月15日
发明者伍开勇, 林深城, 陈宇, 劳曾霞 申请人:广东南方通信集团公司