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1簡介

電源系統 Power System
電源系統由整流設備、直流配電設備、蓄電池組、直流變換器、機架電源設備和相關的配電線路組成的總體稱為電源系統。

2特點

☆針對通信行業要求設計
☆採用國際先進的高頻相移邊緣諧振技術,超寬範圍電網交流輸入,
模塊採用功率因數校正技術,高效、可靠
☆全自動均流N+1冗餘模塊化設計
☆監控系統實現整流模塊、饋線輸入、電池智能化實時管監控系統實現整流模塊、
饋線輸入、電池智能化實時管
☆具多級防雷措施,系統抗衝擊能力強、動態響應快
☆系統方案完善,可廣泛用於各種通訊設備配套

3技術介紹

智能化數字電源系統的優化設計
介紹了數字電源系統的主要特點及發展現狀,簡要分析了組成系統的各類晶元的性能特點及工作原理,重點闡述數字電源系統的電路設計。為實現數字電源系統的優化設計提供了具體方案。
特點及發展現狀
l.1 數字電源系統的主要特點
數字電源系統具有以下特點。
1)它是以數字信號處理器(DSP)或微控制器(MCU)為核心,將數字電源驅動器及PWM控制器作為控制對象而構成的智能化開關電源系統。傳統的由微控制器(μP或μC)控制的開關電源,一般只是控制電源的啟動和關斷,並非真正意義的數字電源。
2)採用「整合數字電源」(Fusion Digital Power)技術,實現了開關電源中模擬組件與數字組件的優化組合。例如,功率級所用的模擬組件——MOSFET驅動器,可以很方便地與數字電源控制器相連並實現各種保護及偏置電源管理,而PWM控制器也屬於數控模擬晶元。
3)高集成度,實現了電源系統單片集成化(Power system on chip),將大量的分立式元器件整合到一個晶元或一組晶元中。
4)能充分發揮數字信號處理器及微控制器的優勢,使所設計的數字電源達到高技術指標。例如,其脈寬調製(PWM)分辨力可達150ps(10-12s)的水平,這是傳統開關電源所望塵莫及的。數字電源還能實現多相位控制、非線性控制、負載均流以及故障預測等功能,為研製綠色節能型開關電源提供了便利條件。
5)便於構成分散式數字電源系統。
1.2 數字電源系統的發展現狀
隨著現代科技事業的發展及開關電源市場的需求,在21世紀初國際上開始研製數字電源系統。2005年3月,美國德州儀器公司(TI)宣布推出具有創新型的數字電源產品,不僅能顯著提高電源系統的性能,還可大幅度延長其使用壽命。該公司還展示了Fusjon Digital Powe解決方案,以證明數字電源系統能以極具競爭力的低成本,實現高性能指標及設計靈活性。
該解決方案包括以下3類晶元:
1)UCD7K系列數字電源驅動器(含UCD7100和UCD7201);
2)UCD8K系列PWM控制器(含UCD8620和UCD8220);
3)UCD9K系列數字信號處理器(UCD9110/9501)。
上述晶元已形成系列化產品,於2005年秋季正式銷售。該產品支持包括從AC線路到負載的電源系統,可廣泛用於電信設施、計算機伺服器、數據中心電源系統及不間斷電源(UPS)等。
電路設計
智能化數字電源系統可由PWM、電源驅動器、DSP、介面電路、顯示器和鍵盤6部分組成。系統框圖如圖4所示。
電源系統
圖中的數字信號處理器UCD9501通過介面晶元與鍵盤和顯示器相連,用戶 不僅能從顯示器上觀察到當前的電源參數,還可通過鍵盤隨時修改電源參數。
為簡化配置,也可由數字信號處理器(UCD9501)和數字控制電源驅動器(UCD7100)構成智能化數字電源系統,電路如圖5所示。
電源系統
交流電壓經過整流濾波后獲得的+36~72 v直流輸入電壓U1,接高頻變壓器的初級繞組;還經過R1、R2分壓后,分別接UCD9501的模擬輸入端AN1及AN2。初級繞組的另一端接功率MOSFET。R3為限流電阻。R4為電流檢測電阻。偏置繞組的輸出電壓通過VD1、C1整流濾波后得到+12v的直流偏壓,接UCD7100的電源端(UDD)。UCD7100輸出的3.3 v電壓為UCD9501提供電源。次級整流濾波電路由VD2、L和C2組成,VD3為續流二極體,UD為直流輸出電壓。從UCD9501輸出的脈寬調製信號(PWMA)送至UCD7100的IN端。UCD7100的極限電流標誌端(CLF)接UCD9501的中斷端(INT),極限電流設定端(ILIM)接UCD9501的GMTR端。利用光耦隔離放大器可將輸出級與輸入級進行隔離。
當UDD=12V,UCD7100的負載電容CLOAD=10nF,開關頻率f=300kHz時,偏置功耗為P=CLOADUDD2=10nF*(12v)2*300kHz=0.432W。偏置電流I=P/UDD=0.432W/12V=0.036A。
若採用UCD7201,則可驅動兩隻外部功率MOSFET。此外還可用UCD9501和UCD8620組成數字電源系統。

結語

數字電源系統具有高集成度、高性價比、電源管理功能完善、外圍電路簡單、能面向用戶設計等顯著優點,為實現智能化電源系統的優化設計創造了有利條件。
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