一种中小功率的高频开关式通信电源的设计

      摘要：针对通信电源中DC／DC 变换器的移相全桥主电路进行了分析和研究，在此基础上提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路，来克服传统ZVS PWM 全桥变换器存在的一些问题。

　　1 集中供电方式通信电源系统

　　通信电源是通信设备的重要组成部分之一， 因此也被称为通信设备的"心脏"。通信电源的瞬间故障都可能造成难以估量的损失。为了保证稳定、可靠、安全供电，通信电源系统可采用集中供电、分散供电、混合供电或一体化供电方式。其中集中供电方式通信电源系统的组成框图如图1 所示。

图1 集中供电通信电源系统示意图

　　目前， 国内外通信电源仍然大都采用模拟和数字相结合的控制方式， 大量应用数字化技术的还主要是保护和监控电路以及与系统的通信，完成电源的起动、输入与输出的过、欠压保护，输出的过流与短路保护及过热保护等，通过特定的界面电路，也能完成与系统间的通信与显示， 但PWM 部分仍然采用专门的模拟芯片。如中兴和华为目前还是采用传统的模拟技术，艾默生已有部分产品采用了全数字的控制，但其EMC、环路稳定性等问题还有待于改善。

　　本文针对通信电源的特点及现状， 采用倍流整流的移相全桥变换器作为主电路，进行了关键参数的计算，并设计出样机进行分析仿真结果。

　　2 改进型倍流整流移相全桥变换器关键参数设计

　　倍流整流主电路结构如所图2 示。该电路由全桥逆变和倍流整流电路组成，根据负载大小的不同，该电路可工作在断续和连续模式，在断续状态下，副边二极管自然换流，没有反向恢复引起的电压尖峰， 也没有占空比丢失的情况发生， 但占空比较小，效率较低。

图2 倍流整流主电路

　　在连续模式下（如图3 所示），要从实现副边整流二极管的自然换流以及实现滞后管ZVS 两个方面着手。而实现这两点的关键在于阻断电容和输出滤波电感的优化设计。

图3 电路连续模式波形图

　　下面对这两个元件的选择作出分析。

      摘要：针对通信电源中DC／DC 变换器的移相全桥主电路进行了分析和研究，在此基础上提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路，来克服传统ZVS PWM 全桥变换器存在的一些问题。

　　1 集中供电方式通信电源系统

　　通信电源是通信设备的重要组成部分之一， 因此也被称为通信设备的"心脏"。通信电源的瞬间故障都可能造成难以估量的损失。为了保证稳定、可靠、安全供电，通信电源系统可采用集中供电、分散供电、混合供电或一体化供电方式。其中集中供电方式通信电源系统的组成框图如图1 所示。

图1 集中供电通信电源系统示意图

　　目前， 国内外通信电源仍然大都采用模拟和数字相结合的控制方式， 大量应用数字化技术的还主要是保护和监控电路以及与系统的通信，完成电源的起动、输入与输出的过、欠压保护，输出的过流与短路保护及过热保护等，通过特定的界面电路，也能完成与系统间的通信与显示， 但PWM 部分仍然采用专门的模拟芯片。如中兴和华为目前还是采用传统的模拟技术，艾默生已有部分产品采用了全数字的控制，但其EMC、环路稳定性等问题还有待于改善。

　　本文针对通信电源的特点及现状， 采用倍流整流的移相全桥变换器作为主电路，进行了关键参数的计算，并设计出样机进行分析仿真结果。

　　2 改进型倍流整流移相全桥变换器关键参数设计

　　倍流整流主电路结构如所图2 示。该电路由全桥逆变和倍流整流电路组成，根据负载大小的不同，该电路可工作在断续和连续模式，在断续状态下，副边二极管自然换流，没有反向恢复引起的电压尖峰， 也没有占空比丢失的情况发生， 但占空比较小，效率较低。

图2 倍流整流主电路

　　在连续模式下（如图3 所示），要从实现副边整流二极管的自然换流以及实现滞后管ZVS 两个方面着手。而实现这两点的关键在于阻断电容和输出滤波电感的优化设计。

图3 电路连续模式波形图

　　下面对这两个元件的选择作出分析。

     2.1 阻断电容设计

　　阻断电容上的电压使得原边电流在零电平时快速下降，所以副边整流二极管在副边电压为零阶段能换流结束， 从而避免了二极管的反向恢复问题，并且二极管换流结束后，由于二极管的自然阻断能力，电感上的电流反向后可以流经副边，从而折射回原边给滞后管提供能量实现ZVS。从这个意义上来说，阻断电容越小越好。但是，在中的t6时刻，变压器原边绕组上的电压最大，即V_pmax＝－（V_in－V_cbp），V_cbp是阻断电容上的最大电压，副边整流二极管上的电压应力为：

所以阻断电容越小，其上的