专利名称：一种高效48v/10a整流模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于嵌入式通信电源系统的高效48V/10A整流模块。
本实用新型的背景技术嵌入式通信电系统主要与接入产品、数据产品、交换端局、小型交换机、移动基站(包括PHS)等安装在一个通讯机架上，这种特殊的应用场合要求整流模块具有以下特点1)体积小，重量轻，功率密度高，工艺考究；2)单相输入，能够适应较恶劣的电网情况，输入电压的范围宽，具有防雷和防浪涌能力；3)可以即插即用，系统在线维护快速方便；4)电磁兼容性和安全设计要求更高；5)高性价比。
对于采用单相交流电源的通信电源整流模块，通常由通用电源滤波器、有源功率因数校正器、直流-直流变换器和辅助电源组成，有源功率因数校正器采用BOOST升压变换，将单相交流电压变换为400V左右的直流电压，直流-直流变换器一般采用半桥电路、双管正激电路或全桥电路，将400V的直流电压变换为高频方波脉冲电压，经高频变压器隔离、降压，再经过LC滤波后变为48V直流输出。辅助电源通常采用UC4842芯片控制的单端反激电路，为有源功率因数校正器和直流-直流变换器控制电路提供电源。如果嵌入式通信电源系统的整流模块采用该方式，存在以下四个方面的问题1)半桥电路和双管正激电路结构简单，成本低，但无法实现开关管的零电压开通和关断，不利于整流模块的小型化和高效率；2)全桥电路可以实现开关管的零电压开通和关断，但结构复杂，成本高；3)采用UC3842芯片控制的辅助电源，外围元件较多，控制复杂，成本高，不利于实现整流模块的小型化和低成本控制；4)通用电源滤波器无法使整流模块的电磁兼容性达到EN55022 B级标准。
本实用新型的发明内容本实用新型目的本实用新型目的在于提供一种适用于嵌入式通信电源系统的高效48V/10A整流模块。
本实用新型的第二个目的在于提供一种体积小、效率高、电磁兼容性满足EN55022B级标准的48V/10A整流模块。
本实用新型技术方案为达到上述目的，本实用新型是这样实现的高效48V/10A整流模块由整流器(1)、外壳(2)、风扇(3)、面板(4)组成，整流器(1)固定在外壳(2)上，风扇(3)安装在面板(4)上，面板(4)固定在外壳(2)上。
为了达到第二个目的，整流器(1)由电源滤波器(5)、有源功率因数校正器(6)、直流-直流变换器(7)、辅助电源(8)组成，其特征是电源滤波器(5)在整流器(1)的交流电源输入端，有源功率因数校正器(6)接在有源滤波器(5)之后，并与直流-直流变换器(7)连接。辅助电源(8)的输出与有源功率因数校正器(6)和直流-直流变换器(7)相连。
为了达到本实用新型的其它目的，直流-直流变换器(7)采用原边箝位不对称半桥电路，辅助电源(8)采用单片开关电源Top224。
本实用新型的附图为了更好地说明本实用新型，下面通过附图予以详细说明。
附
图1是本实用新型的结构图。
附图2是整流器的电气原理示意图。
附图3是原边箝位不对称半桥变换电路的电气原理示意图。
附图4是无钳位二极管时输出整流二极管上的电压波形图。
附图5是有钳位二极管时输出整流二极管上的电压波形图。
其中图号1整流器； 2外壳； 3风扇；4面板；5电源滤波器；6有源功率因数校正器；7直流-直流变换器； 8辅助电源； 9高频电容C1；10变压器TR1； 11箝位二极管D2； 12箝位二极管D1；
13谐振电感L1；14开关管Q1；15开关管Q2；16整流二极管D4； 17滤波电感L2； 18滤波电容C2；19整流二极管D3本实用新型的具体实施方式
以下结合附图对本实用新型予以详细说明。
整流器(1)是一块完成装配的印刷线路板，通过螺钉安装在外壳(2)上，风扇(3)安装在面板(4)上，风扇(3)的出风口朝向整流器(1)，对整流器(1)上的散热片进行散热。交流输入电压首先经过电源滤波器(5)，消除电网噪声对有源功率因数校正器(6)和直流-直流变换器(7)的干扰，并防止有源功率因数校正器(6)和直流-直流变换器(7)在工作过程中产生的噪声馈回电网，干扰其它用电设备。有源功率因数校正器(6)将滤波后的交流电压整流变换为400V的直流电压，直流-直流变换器(7)将400V的直流电压隔离变换为48V直流电压输出，辅助电源(8)将400V直流电压隔离变换为低压直流，为有源功率因数校正器(6)和直流-直流变换器(7)的控制电路提供15V控制电源。
直流-直流变换器(7)采用原边箝位不对称半桥电路，由高频电容C1(9)、变压器TR1(10)、箝位二极管D2(11)、箝位二极管D1(12)、谐振电感L1(13)、开关管Q1(14)、开关管Q2(15)、整流二极管D4(16)、滤波电感L2(17)、滤波电容C2(18)、整流二极管D3(19)组成。开关管Q1(14)被控制导通后，箝位二极管D1(12)反偏，原边电流线性上升，开关管Q1(14)被控制关断后，原边电流维持不变，使开关管Q1(14)的寄生电容线性充电，开关管Q2(15)的寄生电容线性放电，使开关管Q1(14)实现零电压关断，变压器TR1(10)原边电压线性下降，当变压器TR1(10)原边电压降到零时，副边整流二极管D3(19)、D4(16)进入续流状态。开关管Q1(14)寄生电容电压继续上升，开关管Q2(15)寄生电容电压继续下降，当开关管Q2(15)寄生电容电压降至零时，开关管Q2(15)的反并联体二极管自然导通，原边电流迅速复位到零，开关管Q2(15)零电压开通。开关管Q2(15)导通后，副边整流二极管D3(19)、D4(16)仍处于续流阶段，原边电流沿反方向线性增加，换流结束后，变压器TR1(10)原边电压迅速建立，变压器TR1(10)匝间寄生电容加上反射到原边的整流二极管结电容与谐振电感L1(13)串联谐振，箝位二极管D2(13)导通，变压器TR1(10)的原边电压和整流二极管D3(19)上的电压被箝位，谐振过程结束后，箝位二极管D2(13)反偏。开关管Q2(15)导通结束后，原边电流维持不变，使开关管Q2(15)的寄生电容线性充电，开关管Q1(15)的寄生电容线性放电，使开关管Q2(15)实现零电压关断，变压器TR1(10)原边电压从负值线性上升，当变压器TR1(10)原边电压从负值上升到零时，副边整流二极管D3(19)、D4(16)进入续流状态。开关管Q2(15)寄生电容电压继续上升，开关管Q1(14)寄生电容电压继续下降，当开关管Q1(14)寄生电容电压降至零时，开关管Q1(14)的反并联体二极管自然导通，原边电流迅速复位到零，开关管Q1(14)零电压开通。开关管Q1(14)导通后，副边整流二极管D3(19)、D4(16)仍处于续流阶段，原边电流线性增加，续流结束后，变压器TR1(10)原边电压迅速建立，变压器TR1(10)匝间寄生电容加上反射到原边的整流二极管结电容与谐振电感L1(13)串联谐振，箝位二极管D1(11)导通，变压器TR1(10)的原边电压和整流二极管D4(16)上的电压被钳位，谐振过程结束后，箝位二极管D1(11)反偏。
原边箝位不对称半桥电路是本实用新型中实现高效率、低成本的关键部分，并且可明显降低副边整流二极管D3(19)、D4(16)上的尖峰电压和整流器的噪声指标，附图4是无箝位二极管时整流二极管上的电压波形图，附图5是有箝位二极管时整流二极管上的电压波形图，下表是箝位二极管对整流器噪声的影响。
本实用新型有益效果1)体积小，功率密度达到300mW/cm3，重1.6kg；2)电磁兼容性满足EN55022 B级标准；3)效率高，达到88％；4)宽交流输入范围，变化范围达到90V～286V，适合用于嵌入式通信电源系统。
权利要求1.一种高效48V/10A整流模块，由整流器(1)、外壳(2)、风扇(3)、面板(4)组成，其特征是整流器(1)固定在外壳(2)上，风扇(3)安装在面板(4)上，面板(4)固定在外壳(2)上。
2.根据权利要求1所述的高效48V/10A整流模块，其中整流器(1)由电源滤波器(5)、有源功率因数校正器(6)、直流-直流变换器(7)、辅助电源(8)组成，其特征是电源滤波器(5)在整流器(1)的交流电源输入端，有源功率因数校正器(6)接在有源滤波器(5)之后，并与直流-直流变换器(7)连接，辅助电源(8)的输出与有源功率因数校正器(6)和直流-直流变换器(7)相连。
3.根据权利要求1所述的高效48V/10A整流模块，其特征是电源滤波器(5)由两级滤波电路组成。
4.根据权利要求1所述的高效48V/10A整流模块，其特征是直流-直流变换器(7)采用原边箝位不对称半桥电路，该电路电气原理示意图见附图3。
5.根据权利要求1所述的高效48V/10A整流模块，其特征是辅助控制电源(8)采用单片开关电源Top224。
专利摘要一种用于嵌入式通信电源系统的高效48V/10A整流模块，由整流器(1)、外壳(2)、风扇(3)、面板(4)组成，整流器(1)固定在外壳(2)上，风扇(3)安装在面板(4)上，面板(4)固定在外壳(2)上，整流器(1)由电源滤波器(5)、有源功率因数校正器(6)、直流－直流变换器(7)、辅助电源(8)组成，电源滤波器(5)由两级滤波电路组成，直流－直流变换器(7)采用原边钳位不对称半桥电路，辅助电源(8)采用单片开关电源Top224。具有体积小、重量轻、电磁兼容性好、效率高的特点，可广泛应用于各种嵌入式通信电源系统。
文档编号H02M1/12GK2706954SQ0327308
公开日2005年6月29日 申请日期2003年7月1日 优先权日2003年7月1日
发明者王学礼, 张国君, 隋鲁波, 王伟, 邹吉林, 刘成印, 林波 申请人:烟台东方电子玉麟电气有限公司