摘要：隨著電子技術(shù)和通信業(yè)的快速發(fā)展，高頻開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣，開關(guān)頻率的持續(xù)提高使開關(guān)電源的性能也得以進一步優(yōu)化，集成度更高，功耗更低，電路更加簡單，工作更加可靠，是開關(guān)電源發(fā)展的方向。目前，高頻開關(guān)電源在我省廣播電視各微波站得到了廣泛的應(yīng)用，基于此結(jié)合實際將傳統(tǒng)電源與現(xiàn)代高頻開關(guān)電源對比來介紹高頻開關(guān)電源的新技術(shù)及其優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：高頻；諧振；開關(guān)；逆變

1 高頻開關(guān)電源組成原理
    高頻開關(guān)整流器一般是先將交流電直接經(jīng)二極管整流、濾波成直流電，再經(jīng)過開關(guān)電源變換成高頻交流電，通過高頻變壓器變壓隔離后，由快速恢復(fù)二極管高頻整流、電感電容濾波后輸出，見圖1。

1．1 主電路
    從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括：
    (1)輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。
    (2)整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，并向功率因數(shù)校正電路提供穩(wěn)定的直流電源。
    (3)功率因數(shù)校正：位于整流濾波和逆變之間，為了消除由整流電路引起的諧波電流污染電網(wǎng)和減小無功損耗來提升功率因數(shù)。
    (4)逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。
    (5)輸出整流與濾波：根據(jù)負載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
1．2 控制電路
    一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。
1．3 檢測電路
    除了提供保護電路中正在運行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù)供值班人員觀察、記錄。
1．4 輔助電源
    提供開關(guān)整流器本身所有電路工作所需的各種不同要求的電源(交直流各種等級的電壓電源)。

2 典型應(yīng)用
    廣州基仕域(POWEC)智能型高頻開關(guān)電源介紹。
2．1 QPS11／10系統(tǒng)的工作原理
    該系統(tǒng)的工作原理是整流模塊把交流輸入變成直流輸出，然后送到由匯流排并聯(lián)的直流配電模塊和電池熔絲模塊，經(jīng)配電模塊內(nèi)部分路開關(guān)或熔絲輸出，向負載供電，同時亦對電池充電。當(dāng)市電中斷時，由電池向負載供電?？刂颇K通過RS485與告警模塊及整流模塊通訊。而數(shù)據(jù)測量、采集則由告警模塊負責(zé)，其對象包括市電、直流配電模塊、電池熔絲模塊和電池等。系統(tǒng)工作時，控制模塊監(jiān)視系統(tǒng)的各種狀態(tài)，調(diào)整其參數(shù)，自動執(zhí)行預(yù)定的各項任務(wù)。系統(tǒng)異常時發(fā)出告警信號，經(jīng)由告警模塊輸出并顯示在控制模塊上。其系統(tǒng)原理見圖2：

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2．2 組成系統(tǒng)各模塊介紹
2．2．1 整流模塊
    POWEC整流模塊是采用調(diào)頻諧振技術(shù)，具備功率因數(shù)補償?shù)牟迦胧侥K化、智能化整流器，簡稱PMP(Powec Modular Power)。
    PMP11．48SIC是一種具有功率因數(shù)補償?shù)牟迦胧侥K化整流器，它采用高頻諧振開關(guān)技術(shù)，特別適用于電信領(lǐng)域。輸入：205～250 V交流電±10％，輸出：48 V直流，1100 W；具有輸入電壓范圍寬，功率因數(shù)補償，動態(tài)負載均分，可以熱插拔，無須風(fēng)扇散熱，重量輕(3．1 kg)等優(yōu)點。
2．2．2 控制模塊
    控制模塊用于監(jiān)控電源系統(tǒng)運行，所有信息均有清楚文字表述，引導(dǎo)式菜單和窗口操作，帶RS232接口，簡稱PCU(Powec Control Unit)
    PCU 10．24-48D是基于微處理器的控制單元，可以對PMP10．00 SIC整流器和PMP11．48SIC整流器組成的電源系統(tǒng)進行全面監(jiān)控。輸入：18～72 V直流。具有：可提供清晰的文本信息、引導(dǎo)式操作、具備電池放電測試功能、帶有RS232測試功能、附加的告警接點可用于連接外部告警裝置、全面各項參數(shù)設(shè)置等優(yōu)點。
    PCU10．24-48D是基于微處理器的告警和控制單元，可監(jiān)控位于三個子機架上的最多17個：PMP10．00SIC或PMP11．48SIC模塊。這種插入式模塊可監(jiān)控系統(tǒng)的市電輸入、輸出電壓、電流和PMP模塊的工作狀態(tài)，同時可監(jiān)視一些外部狀況如配電熔絲、負載或電池的脫離繼電器和電池容量測試、電池對稱電壓、溫度等?？刂撇藛魏唵尾⑻峁┎僮饕龑?dǎo)，通過前面板上的按鈕對系統(tǒng)進行操作。告警接口板(0398)上附加的告警接點可用于連接外部告警裝置。
    告警：直流高壓告警，直流低壓告警，負載／電池脫離告警，直流熔絲故障、模塊故障、市電故障、電池故障、對稱告警，高溫告警，過載告警。
    所有告警都由LED指示并在顯示屏上顯示告警內(nèi)容，內(nèi)有4個自由公共接點向外提供告警信號。另有兩路集電極開路輸出用于實現(xiàn)低壓脫離功能。
    顯示：2*16字符型液晶顯示屏用于顯示輸出數(shù)據(jù)、告警、信息等。
    通訊：通過個人微機上的PowCom或PAS軟件和RS232串行接口對系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控。
2．2．3 子機架
    子機架是用來安裝整流模塊的，也可以混裝控制模塊，小系統(tǒng)中也可以內(nèi)置直流配電單元電池熔絲等，依系統(tǒng)的構(gòu)成達到最節(jié)省體積，簡稱PPR(Powec Pack Rack)。
    PPR10．24-48D子機架用于裝一個PCU10．24-48D和最多五個PMP10．10SIC或PMP11．48SIC模塊，帶一塊0384板。PPR10．24-48D子機架只用于裝最多六個PMP10．10SIC或PMP11．48SIC模塊，AC輸入接頭，DC輸出接頭，并有扁平電纜連接至附在機架上的告警信號板。子機架電路板上的電位器可以調(diào)節(jié)整流模塊的輸出電壓，出廠時已預(yù)設(shè)好(48 V系統(tǒng)為53．5 V，24 V系統(tǒng)為26．7 V)。所以即使控制模塊發(fā)生故障，也不會影響系統(tǒng)的輸出電壓。更換整流模塊時，模塊會自動把它的輸出電壓調(diào)整到相應(yīng)的模塊位置的預(yù)設(shè)值，模塊單獨插入和拔出，不會干擾整個系統(tǒng)的工作。
    子機架可以通其電路板上的路線設(shè)置整流模塊地址，多個子機架可以并聯(lián)輸出。系統(tǒng)適應(yīng)性非常強，可方便配置成冗余方式和N+1方式的系統(tǒng)。
2．2．4 配電模塊
    (1)交流配電模塊根據(jù)用戶的需求進行配置，單相或三相交流輸入，輸出采用磁脫扣空氣開關(guān)(MCB)，路數(shù)及容量由用戶自定，簡稱PJU。
    (2)直流配電模塊分為PDU(Powec Distribution Unit)和PBDU(Powec Battery and Distribution Unit)兩種，其中PBDU包含電池熔絲。一個直流配電模塊最多能有24路輸出。輸出采用脫扣空氣開關(guān)(MCB)或熔絲，輸出路數(shù)和容量大小是根據(jù)用戶需求進行配置并提供靈活的上出或下出線的配線方式。每個輸出MCB或熔絲通過一個測量其兩端壓降的電路來監(jiān)視。如果MCB或熔絲沒有連上負載，即使處于斷開狀態(tài)，也不會產(chǎn)生告警
    (3)電池熔絲模塊 簡稱PBF(Powec Battery Fuse Unit)，具有兩路電池保護，每路熔絲均可監(jiān)測。根據(jù)電池的狀態(tài)不同；電池熔絲故障會在熔絲斷開2～10分鐘后被檢測出來。如果熔絲沒有連接電池，盡管處于斷開也不會產(chǎn)生告警。通過熔絲起拔器很容易拔出或推入熔絲，走線方式和熔絲容量根據(jù)用戶需求進行配置。
    所有配電都采用模塊式架構(gòu)，配置非常靈活，容易滿足用戶的實際需要。輸出電纜的連接視系統(tǒng)的正負不同而不同，如果系統(tǒng)為正，則輸出正極連至MCB或熔絲，負極連至公共匯流排(直流工作地)。系統(tǒng)為負時，則輸出負極連至MCB或熔絲，正極連至公共匯流排。
2．2．5 機架
    機架是用來裝含有整流模塊的子機架和配電模塊的，簡稱PPC(Powec Power Supply Cabinet)，備有多種型號的掛墻式和落地式機架，能根據(jù)用戶系統(tǒng)的容量、機房的環(huán)境選配適當(dāng)?shù)臋C架，以達到最佳的設(shè)計方案。

3 開關(guān)電源的發(fā)展趨
    在功率電子技術(shù)的應(yīng)用及基本電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。傳統(tǒng)的相控型電源非常龐大而笨重，如果采用高頻開關(guān)電源技術(shù)，其體積和重量都會大幅度下降，而且可較大地提高電能利用率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和交流傳動中，更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率，從而達到近乎理想的負載匹配和驅(qū)動控制。

4 結(jié)束語
    高頻開關(guān)電源是一種模塊化設(shè)計的可靠性和智能化程度高的電源，其體積小，功耗低，效率高，噪音低，穩(wěn)壓精度高，安全可靠，使用維護方便，目前已在各微波站得到廣泛應(yīng)用。