智能高频开关电源系统中整流模块的功能设计概要
高频整流模块说明书
高频整流模块说明书高频整流模块说明概述高频整流模块的主要作用是将三相交流电整定成为具有额定电压的直流电，向各种直流负载供电，是系统中最基本的组成部件。
高频整流模块特点：●采用先进的高频移相谐振软开关技术，转换效率高；●模块采用输出无级限流方式，可根据负载电流的大小和电池容量由系统监控模块选择，限流点稳流精度优于±1%；●采用低差自主均流技术，多个模块并机运行时，具有理想的均流性能；●采用一体化的输入输出及通讯端口，并设计为可带电插拔，方便模块的更换，使系统维护变得安全、简单、高效；●具有完整的告警和保护功能；●能够实现与上位机通讯，具有“四遥”接口。
工作原理三相交流输入首先进行防雷处理和EMI滤波,然后经整流转换成高压直流，再通过全桥PWM电路逆变为高频交流,经高频变压器隔离降压后通过高频整流滤波成为直流电，最后经EMI滤波和防反接保护输出。
工作原理图整流模块技术参数整流模块的主要功能是实现交流—直流变换。
整流模块可以在自动（监控模块控制）和手动（人为控制）两种工作方式下工作。
整流模块目前有多种型号，可满足客户的不同需求。
整流模块型号及输出通用技术指标：整流模块技术参数模块LBD-ZLMKGF22010、LBD-ZLMKGF11015外形与接口 A 、模块GF22010、GF11015外形模块GF22010、GF11015外形示意图B 、模块GF22010、GF11015前后视图正LCD显示器指示灯按键拉手进风口紧固螺栓背风扇插座模块GF22010、GF11015前后视图C 、模块GF22010、GF11015的接口模块的输入、输出的各种信号都要通过其后面的插座如图3.4.4所示:插座D、插座各引线定义如下表所示:插座各引线定义注意:为了保障安全，请确保将交流输入中的保护地PE端与大地正确连接。
3.4.4 模块LBD-ZLMKGF22010、ZLMKGF11015的操作连接好电源和负载，将模块正确插入托架，上电后等待3～8秒钟，模块监控液晶屏即显示“正常”：接着就可以对模块进行控制操作了，下面就模块GF22010为例，介绍几种常用操作：例一：将模块的地址设置为08；第1步：给模块上电，等3～8秒，监控显示“正常”；第2步：按任意键后，监控显示如图；第3步：按“SET ”键进入主菜单，并用“▲”、“▼”键移动光标，到“设置”，再按“SET ”键进入“设置”菜单；第4步：移动光标到“地址”，通过“+”、“﹣”键将原来的地址由“01”改为“08”；第5步：完成上述步骤后，移动光标到“保存”，并按下“SET ”键，屏幕显示自动恢复到第2步，整个设置操作完成；例二：校准模块的电压到220V 显示；第1步：按照上面的指示，首先进入“校准”菜单；第2步：移动光标到“控制”菜单项，用“+”、“﹣”键将模块的实际输出调整到220V （注意：由于是按照一定的步长来进行调整，故最终可能会与预期值有微小偏差）；第3步：保存调整电压；第4步：再次进入“校准”菜单，将“测量”的电压值尽可能调整和实际输出相同；第5步：保存退出，整个校准操作完成；例三：关断模块的输出。
高频开关整流模块
高频开关整流模块HW4820D/E系列使用手册深圳市鸿微电源设备有限公司HW POWER 高频开关整流模块技术说明书注意事项：1、请不要自行打开机箱，否则我方将不承担保修事宜。
2、本公司制造的高频开关电源，在额定功率范围内使用。
3、该电源系统在使用过程中有一定的发热量属正常现象、但要保持安装环境的通风散热、干净清洁，特别不能阻塞通风孔。
4、必须按照说明之要求安装使用。
5、请保存好本说明书，作为日后参阅。
- 2 -目录1、概述32、主要特点33、工作原理34、主要技术参数45、前面板说明76、后面板说明77、操作规程及一般维护88、注意事项9一、概述HW4820D/E高频开关电源是专为各种通信电子设备等设计的高品质基础电源。
它采用国际最先进的电流模式PWM技术和最稳定可靠的电路拓扑结构。
整机具有效率高、抗干扰能力强、输入电压范围宽、稳压精度高、保护功能完善的特点。
主要技术指标远高于部颁标准。
出厂前所有电源均经过严格检测并老化72小时，确保了该产品的可靠性。
模块采用宽度为19"、高度为2U的标准机箱，易于安装。
HW4820D用于组成电源系统，HW4820E作为独立模块使用。
二、主要特点★电网适应能力强 160—270Vac★充电电流连续可调（HW4820E） 0—20A★稳压精度高 0.5%★输出杂音纹波小 0.5mV★后备能力强 100AH/48V★保护功能强输入保险管熔断保护输出过压保护输出功率限制保护温度过高保护过流、短路保护电池充电保护、过放电保护（HW4820E）输入过压、欠压保护★告警功能强输入欠压告警输入过压告警输出高压告警电池过放电欠压告警（HW4820E）温度过高告警★效率高≥86%三、工作原理四、主要技术参数HW4820D技术参数HW4820E技术参数五、前面板说明1、均充电压调节电位器。
2、浮充电压调节电位器。
3、LED显示窗口，可分别显示输出电压或电流。
4、状态/告警显示：·正常绿灯亮，表明整机工作正常。
开关电源整流模块的工作原理
开关电源整流模块的工作原理开关电源整流模块的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 输入电压变换，开关电源整流模块首先将输入的交流电压通过变压器进行变换，将高压交流电转换为低压交流电。
2. 整流，接下来，通过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路通常采用二极管桥式整流电路，它能够将交流电转换为单向流动的直流电。
3. 开关电源转换，在整流后，直流电通过开关电源转换电路。
这个转换电路包括开关管、电感、电容等元件，通过不断地开关操作，将直流电转换为高频脉冲电流。
4. 输出调整，最后，将高频脉冲电流通过滤波电路进行滤波处理，去除掉高频噪声，然后再通过稳压电路进行稳压处理，保证输出的直流电压稳定。
通过这样的工作原理，开关电源整流模块能够将输入的交流电转换为稳定的直流电输出，为各种电子设备提供可靠的电源供应。
同时，由于采用了开关电源转换技术，整流效率高，体积小，因此在现代电子设备中得到了广泛的应用。
电力系统用智能高频整流模块 技术手册
电力系统用智能高频整流模块技术手册目录1、概述。
22、技术指标。
33、功能说明。
33.1保护功能。
33.2设置功能。
33.3通讯功能。
44、显示说明。
44.1键盘显示说明。
44.2主菜单操作页。
44.3参数设置页。
44.4测控校准页。
54.5故障信息页。
55、模块校准。
56、安装设置地址。
5 6、通讯及验机方式。
5附录通讯协议功能特别说明模块接口定义图1、概述ZF/ZPF系列高频开关整流模块是专为电力操作电源系统设计制造的电源模块。
该产品采用当今最先进的边缘谐振软开关技术，可带电插拔，模块与模块之间采用自带二极管隔离设计，防止模块间相互影响。
模块内部自带CPU，模块所有基准校准和控制全部采用高精度D/A完成，替代所有电位器，避免了电位器固有的温度系数和机械特性所引起的参数漂移。
模块还内置E2ROM，保证了模块的运行参数永不丢失，即使脱离主监控工作其运行参数也不会有任何改变。
模块设有各种保护功能。
产品命名方法：模块型号：ZF [ vvvaa ] [ ff ] [ ww ]：ZF表示ZF系列单相交流输入整流模块；ZPF [ vvvaa ] [ ff ] [ ww ]：ZPF表示ZPF系列三相交流输入整流模块。
vvv表示额定输出电压，aa表示额定输出电流。
ff表示功能：Z3-----RS485智能接口，汉字显示，9Bit单片机多机通讯，CRC校验。
Z4-----汉字显示，EQ/FL开关量接口，8Bit通讯，SUM累加和校验。
Z7----自组模块，带RS485智能接口，充电管理，9Bit单片机多机通讯，CRC校验。
Z8----自组模块，输出宽范围，9Bit单片机多机RS485通讯，CRC校验。
ww表示外形：Z2----- 133×238×352 风冷3000KW、4500KWH------ 106×245×390 风冷1500WG ----- 483×133×360 风冷6000W、9000WI------- 483×88×300 风冷1500WA1-----133×245×390 自冷1500WA2------133×277×450 自冷3000W目前常用配置机箱为Z2、H3K；其中Z2、H、A为立式，I、G为卧式H中有H3K：15芯快插式输出接口（单相输入），H4K：29芯快插式输出接口（三相输入），H3D：端子式输出接口，一般优选H3K。
2整流模块
第二章充电模块2.1 概述HP110、HP220系列智能高频开关电源模块是我公司推出的新一代电力系统直流屏专用充电模块。
该电源模块采用先进的双环软开关控制技术，精选国际名优元器件，模块内部自带CPU，RS485通信接口，输出隔离设计，可带电热插拔，具有稳压稳流精度高，体积小，效率高，性能稳定，安装操作维护灵活方便等优点。
该产品广泛应用于从35KV到550KV不同电压等级的变电站、发电厂及开闭所。
2.2型号说明2.3使用环境◆室内使用，海拔高度不超过2000米。
◆设备运行的环境温度不低于-10℃,不高于+40℃,设备储存的环境温度不低于-25℃,不高于+55℃。
◆环境最大相对湿度不超过90%（环境温度25℃时）。
◆运行地点无导电或爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸气。
◆交流输入电网电压幅值的持续波动范围不超过额定值的-15% ~+20%。
电网频率波动范围不超过50Hz±10%。
2.4主要性能指标2.5工作原理及主要特点上图为电源模块的工作原理框图。
三相交流输入经EMI滤波电路对输入电源作净化处理，消除高频干扰及吸收电网瞬态冲击，经三相整流、滤波，将交流市电变换直流。
浪涌抑制部分用作消除开机浪涌电流。
功率变换部分将整流滤波后变成直流的市电再变成高频交流，经主功率变压器隔离，输出整流滤波转换成稳定的直流输出。
电压反馈、电流反馈、PWM脉宽调制控制电路实现输出电压、电流的控制与调节，确保输出的稳定及可调整性。
辅助电源负责提供模块内部各控制调节部分的工作电源。
输入过欠压监测用以监测输入交流的变化，当输入过压或欠压时送出关机信号，关闭电源。
当模块内部温度超过设定值时，过热保护电路动作，关机保护模块不致因过热损坏。
CPU监控单元主要监测电源运行数据，控制电源运行状态，并通过通信接口(RS485)与系统通信，实现设备智能化。
1．采用三相无中线方式整流，三相电流自然平衡，无中线电流过大问题，提高电源工作可靠性。
48V50A开关电源整流模块主电路设计
48V50A开关电源整流模块主电路设计一、需求分析开关电源整流模块主要用于将交流电转换为稳定的直流电，常见于多种电子设备中。
根据需求分析，主要要求如下：1.输入电压：48VAC2.输出电流：50ADC3.稳定性：输出电流应具有稳定性，能在一定范围内保持稳定4.效率：输出电流的转换效率应较高1.输入滤波器首先在输入端设计一个滤波器，用于滤除输入电源中的高频干扰和杂波。
可以采用LC滤波器或者C型滤波器。
2.整流桥在滤波器的后面设计一个整流桥，将交流电转换为脉冲电，可以采用非控整流桥，如全型桥。
3.输入电容在整流桥的输出端并联一个电容，用于平衡负载，减小输出脉动，提高稳定性。
4.控制器在输出端设计一个控制器，用于控制输出电流的稳定性和保护电路的功能。
可以采用电压反馈控制器或者电流反馈控制器。
5.输出电感在控制器的后面设计一个输出电感，用于平滑输出电流，减小输出脉动。
同时也可以起到保护负载的作用。
6.输出滤波器在输出电感的后面设计一个滤波器，用于滤除输出电流中的高频干扰和杂波。
可以采用LC滤波器或者L型滤波器。
7.输出电容在滤波器的输出端并联一个电容，用于存储电能，提高输出电流的稳定性。
8.保护电路在整个主电路中添加保护电路，用于过载保护、过压保护、过流保护等。
可以采用过载保护熔断器、过压保护二极管、过流保护电阻等。
三、其他注意事项1.选用合适的元器件：根据输入输出电流要求，选用合适的电容、电阻、电感等元器件，以及整流桥、保护二极管等。
2.散热设计：考虑整流模块在工作时会发热，需要设计合理的散热系统，如散热片或风扇等。
3.PCB布局和走线：根据电路原理图设计合理的PCB布局和走线，减小电路的电磁干扰，提高电路的可靠性。
4.EMC设计：考虑整流模块的EMC设计，采取合适的屏蔽措施，减小电磁辐射和抗干扰能力。
以上是一种基本的开关电源整流模块主电路设计思路，根据实际需求可以进行相应的修改和完善。
在设计过程中，需要根据具体的技术要求、成本预算和可行性来确定最终的设计方案。
高频开关整流模块.doc
高频开关整流模块HW4820D/E系列使用手册深圳市鸿微电源设备有限公司注意事项：1、请不要自行打开机箱，否则我方将不承担保修事宜。
2、本公司制造的高频开关电源，在额定功率范围内使用。
3、该电源系统在使用过程中有一定的发热量属正常现象、但要保持安装环境的通风散热、干净清洁，特别不能阻塞通风孔。
4、必须按照说明之要求安装使用。
5、请保存好本说明书，作为日后参阅。
目录1、概述32、主要特点33、工作原理34、主要技术参数45、前面板说明76、后面板说明77、操作规程及一般维护88、注意事项9一、概述HW4820D/E高频开关电源是专为各种通信电子设备等设计的高品质基础电源。
它采用国际最先进的电流模式PWM技术和最稳定可靠的电路拓扑结构。
整机具有效率高、抗干扰能力强、输入电压范围宽、稳压精度高、保护功能完善的特点。
主要技术指标远高于部颁标准。
出厂前所有电源均经过严格检测并老化72小时，确保了该产品的可靠性。
模块采用宽度为19"、高度为2U的标准机箱，易于安装。
HW4820D用于组成电源系统，HW4820E作为独立模块使用。
二、主要特点★电网适应能力强 160—270Vac★充电电流连续可调（HW4820E） 0—20A★稳压精度高 0.5%★输出杂音纹波小 0.5mV★后备能力强 100AH/48V★保护功能强输入保险管熔断保护输出过压保护输出功率限制保护温度过高保护过流、短路保护电池充电保护、过放电保护（HW4820E）输入过压、欠压保护★告警功能强输入欠压告警输入过压告警输出高压告警电池过放电欠压告警（HW4820E）温度过高告警★效率高≥86%三、工作原理四、主要技术参数HW4820D技术参数HW4820E技术参数五、前面板说明1、均充电压调节电位器。
2、浮充电压调节电位器。
3、LED显示窗口，可分别显示输出电压或电流。
4、状态/告警显示：·正常绿灯亮，表明整机工作正常。
·故障红灯亮，表明模块有故障。
高频开关电源系统中整流模块的功能设计
高频开关电源系统中整流模块的功能设计引言随着我国科技生产水平的不断提高，各行各业对供电质量的要求越来越高，而智能高频开关电源作为一种继电保护装置和控制回路装置，为生活和生产中的供电的可靠性提供了有力的保障。
当市电供电中断时还可以作为后备电源，所以说智能高频开关电源是对供电质量保证的重要组成部分之一。
它具有高度灵活组合、自主监控的特点，另外可靠性强、稳定性好且具有体积小、噪声低、节能高效、维护方便等也是它的一大优点。
可以说智能高频开关电源是一种集计算机技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品，可实现系统的自动诊断、自动测试和自动控制。
本文主要阐述的是智能高频开关电源的整流模块的设计方案。
1 系统总体结构介绍智能高频开关电源系统的总体结构主要由主监控单元、配电模块、交流配电单元、整流模块等组成，系统总体的结构图如图1 所示。
系统中的各个监控单元受主监控单元的管理和控制，通过通信线将各个监控单元采集的信息送给主监控统一管理。
主监控显示直流系统各种信息，用户也可以触摸显示屏查询信息及操作，系统信息还可以接入到远程监控系统中。
系统除了交流监控、直流监控、开关量监控等基础单位外，还配置了绝缘监测、降压装置、电池巡检等功能单元，以达到对直流系统进行全面监控的目的。
图1 系统控制原理图工作时两路市电（交流）经过交流切换装置输入一路交流，给各个整流模块供电。
整流模块将输入三相交流电转换为直流电，给备用电源（蓄电池）充电，同时也给合闸母线负载供电，另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。
所以说本文设计的整流模块是将整流和充电两项功能结合于一体的一种新型的整流模块。
2整流模块的设计整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分，关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况。
本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善，利用无源PFC 和DC/ DC 变换器的原理，使得改进后的模块能够有效完成整流作用。
本文设计的整流模块的工作原理框图如图2 所示，工作时，模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理，这样才能保证模块后级电路的安全；经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC 后转换成高压直流时，这时转换的高压直流要经过DC/ DC 变换器再次转换成可变的直流电压输出；另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用，这样才能保证输出电压的稳定，也同时能对模块各部件进行保护。
高频开关电源整流模块
高频开关电源整流模块E4830 （－48VDC ,30A）使用说明书1、概述BMJ 401 013/3整流模块采用高频开关方式设计的电源，自冷散热。
输入单相额定电压为220Vac，输出额定电压为－48V，额定电流为30A。
图 1编号功能(1) 输出空气开关(2) 显示屏(3) 绿灯=正常工作(4) 红灯=报警(5) 黄灯=充电(6) 显示电压或增加设定参数按钮(7) 显示电流或减少设定参数按钮(8) 电池充电或步进按钮(9) 编程按钮(10) 开关按钮(11) 复位按钮(12) 输入空气开关表1本整流模块输入与输出完全隔离，金属外壳与保护地相连。
模块前面板有一个液晶显示屏，可显示输出电压电流或报警代码，前面板还有三个状态指示灯和工作按钮，参照图1。
本模块电源输出电压、输出限流等的参数均可调节，采用19”标准机箱设计，可单机工作，也可并机工作；还可组成电源系统，并可以接电池工作，也可不接。
2、结构图模块采用标准19”机箱设计，可以方便上装到机架上，当模块插入机架上后，输入电压、输出电压和信号接口部自动地连接起来。
信号接口及直流连接器在模块背面的左边，交流连接在模块背面的右边。
参见图2图2信号种类报警信号控制外部继电器报警信号，参考输出负信号均流信号各模块间模拟电流信号，参考输出负信号外部关机信号参考输出负信号，与DC-连为关机，空为开机外部充电信号参考输出负信号，与DC-连为均充，空为浮充表23、操作方法模块的所有功能均由模块内部的微处理器控制。
按“ON/OFF“按钮（10）可以开关机。
模块正常工作时，绿灯（3）亮。
按“VOLTAGE↑“按钮或“CURRENT↓”按钮可显示输出电压值或输出电流值。
当显示电压值时，若没有其他按钮按下，10秒后，自动显示电流值。
如果模块出现故障，绿灯（3）灭，红灯（4）亮或黄灯（5）亮，故障代码显示在液晶屏上。
代码意义参见表3。
输出电压调节方法参见3.2。
表33.1 电压值模块可以调到均充电压，也可在正常电压（浮充电压）下工作，可通过CHARGE/STEP （8）按钮来实现。
电力用智能高频开关整流式充电电源
电力用智能高频开关整流式充电电源摘要：智能高频开关整流式充电电源，由微机监控模块和充电模块组成。
本文从这两方面出发，对其进行介绍。
一方面对充电模块的功率转换部分及保护部分进行简要介绍，另一方面阐述微机监控模块软硬件的设计框架。
1引言微机产品在电力系统的推广应用，导致对供电电源提出了更高的要求。
美国、德国等西方发达国家电力系统中的直流电源早已采用模块高频开关整流式电源。
在我国这种更新换代也已经开始。
本文介绍的电力用智能高频开关整流式充电电源正是为适应这种趋势而开发研制的。
2微机监控模块硬件设计微机监控模块的硬件框图如图1所示图1 微机监控模块硬件框图监控模块不仅对各电源模块的电压、电流以及输入三相交流电进行采样，而且还对直流馈电屏的电池电压和控制以及合闸母线的电流进行采样，所有采集到的模拟量，经多路转换选择开关进入80C196KC芯片的A/D转换口，由程序控制多路选择转换开关，通过整定来获得当前各模拟量的数值。
本系统没有采用外加D/A转换器，而是利用芯片本身的资源，通过芯片的P2.5和HSO脚输出PWM脉冲，经放大后送到各电源模块控制口，对各电源模块参数进行设定。
为了提高系统的抗干扰能力，各电源模块的输入、输出控制信号和各种异常信号以及馈电屏的所有信号，都进行了光电隔离。
系统采用清华蓬远科贸公司的MGLS240128T液晶模块显示。
显示一律为汉字，使操作简单明了。
由于此液晶模块自身有驱动电路，就大大简化了系统硬件设计。
监控模块通过80C196KC单片机的TXD和RXD 口，由调制解调器（MODEM）接入电话网，进行网上微机通讯。
3微机监控模块的软件设计监控模块主程序框图如图2所示。
由于监控模块的参数比较多，一液晶屏无法全部显示，因此程序框架采用树枝状分枝结构。
开机后，首先对各电源模块进行初始化，同时，显示公司名称及产品名称画面。
按回车键进入主菜单画面，各项显示一律菜单化。
对各电源模块和A/D参数以及密码进行设定时，必须先输入密码，这是为防止参数被随意修改。
高频开关整流模块
高频开关整流模块简介高频开关整流模块是一种电源转换器，它能将交流电源转换成平滑的直流电源。
与传统的线性电源相比，高频开关整流模块具有高效、小巧、轻便等优点，因此被广泛应用于计算机、通讯设备、工控设备、家电等领域。
工作原理高频开关整流器主要由四个部分组成：1.交流输入滤波器：用于过滤交流电源中的高频噪声，以保证后续电路的正常工作；2.整流桥：将交流电源转换为脉冲电流，经过滤波电容后得到平滑的直流电压；3.高频开关电路：控制开关管的开关时间实现输出调节；4.输出滤波电路：用于进一步平滑输出电压。
整流器的工作过程如下：1.交流电源通过输入滤波器后供给整流桥，通过整流桥转换为脉冲电流；2.通过滤波电容进行平滑，得到直流电压；3.经过高频开关电路的控制，输出电压实现精密调节；4.通过输出滤波电路，进一步降低输出电压的纹波度。
具体应用高频开关整流模块在现代电子设备中得到广泛应用。
以下是一些具体的应用场景：计算机及通讯设备在计算机及通讯设备中，高速换流二极管的电路设计已经成为一种标准。
这些电路由于具有高效率和高准确度，成为了低压和高功率应用的首选。
在这些环境中，高频开关整流模块的效率作为电流开销的重要参数之一，因此对于这些电子应用来说是至关重要的。
工业控制在工业控制中，高频开关整流模块被广泛应用于诸如电机控制、传感器控制等方面。
它们通过控制电机的转矩或速度，使得生产和制造过程可控、精密并且高效。
此外，在这些环境中，它们也被用来控制多种设备，如电子秤和计时器等，以实现优化和流程控制。
家庭应用除了以上应用场景，高频开关整流模块还被广泛应用于家用电器中，如LCD电视、LED灯、机顶盒等。
它们使用交流变压器和高频开关电路，使得电器具有节能、高效和可靠性能。
同时，它们还能通过控制输出电流和输出电压，以满足家用电器的需求。
结论高频开关整流模块能将交流电源转换成平滑的直流电源。
它具有高效、小巧、轻便等优点，因此被广泛应用于计算机、通讯设备、工控设备、家电等领域。
浅析高压直流通信电源中的高频开关整流模块设计
浅析 高压直流通信电源中的高频开关整流模块设计
中国移动通信 集 团设 计院有 限公 司河北分公 司 韩 磊
【 摘要 】交流 电源是 目前的通讯 数据设备中比较常用的电源，交流电与市电的的电压、频率的需求几乎相 同，不同之处就是交流电的供电质 量比市电的要求高。我国 目前 的数据 通信系统多使用ｕ ｐ ｓ ＞ ｙ 间断 电源进行供 电，这 是为了确保 数据通讯 设备的安全性。高频开关整流模 武在通信业务 中的应用具 有可靠性强、稳定性好、高效率、低 能
部件 的作 用 ，例如 负责过压 、过流 以及短路保 护等 作用 。模块还在 远程监控 中提供 了遥控 、 遥 调、遥测 、遥信等 四遥接 口。有效功率 除 以 总 耗电量 （ 视在功 率） 的 比值 就是即功率 因数校 正，简称 Ｐ Ｆ Ｃ ，它 用来表 示有 效功率 与总耗 电 量（ 视 在功率 ） 之 间的关 系 。无 源Ｐ Ｆ Ｃ 般情 况下 由二 极 管 、电 阻、 电容 和 电感 等无 源 器材 组 成，是指 不使 用一些有源 器件 ，例 如晶体管等
成本 。
比较 ，其供 电性能 稍高 ，有利 于电能的节约 。 ２ ４ ０ ｖ 高压直流 电供 电模式在 国内的电信运 营商 中的应用 ，已经有 十几年 的经验 了，经过运 营 事实证明 了高 压直流供 电模式 对于 电信数据 业 务来说是比较安全可靠的 。 三 、高频开 关电源 系统中的的整流模 式设
耗、比较方便维护等优点，其性能符合通信电源系统的发展趋势要求。本文主要分析 了高压直流 的供 电优 势和 可行 性，并简述 了高频开关整流模块设计 。 【 关键词 】高压直流 电；通信电源 ；高频开关
一
、
引言
高频开关电源系统整流电路设计
高频开关电源系统整流电路设计要设计一套通信用开关电源系统，首先要明白对它的全面要求，然后再设计系统的各个部分。
高频开关电源主回路和控制回路所用的电路形式，元器件，控制方式都发展很快。
它们的设计具有特殊的内容和方法。
1设计要求和具体电路设计通信基础开关电源系统的关键部分是开关电源整流模块。
整流模块的规格很多，结合在工作中遇到的实际情况，提出该模块设计的硬指标如下：1) 电网允许的电压波动范围单相交流输入，有效值波动范围：220 V±20%，即176～264 V;频率：45～65 Hz。
2) 直流输出电压，电流输出电压：标称-48V，调节范围：浮充，43～56 5V;均充，45～58V。
输出电流：额定值：50A。
3) 保护和告警性能①当输入电压低到170 VAC或高到270 VAC，或散热器温度高到75 ℃时，自动关机。
②当模块直流输出电压高到60 V，或输出电流高到58～60 A时，自动关机。
③当输出电流高到53～55 A时，自动限流，负载继续加大时，调低输出电压。
4) 效率和功率因数模块的效率不低于88%，功率因数不低于0.99。
5) 其他指标模块的其他性能指标都要满足“YD/T731”和“入网检验实施细则”等行业标准。
由于模块的输出功率不大，可采用如下的基本方案来设计主电路：1) 单相交流输入，采用高频有源功率因数校正技术，以提高功率因数;2) 采用双正激变换电路拓扑形式，工作可靠性高;3) 主开关管采用VMOSFET，逆变开关频率取为50 kHz;4) 采用复合隔离的逆变压器，一只变压器双端工作;5) 采用倍流整流电路，便于绕制变压器。
依照上述方案，即可设计出主电路的基本形式如图1。
以下即可按照模块设计的要求来确定主电路中各元器件的基本参数。
1) 输出整流管的选择输出整流二极管的工作波形如图2所示。
由图可见，二极管D5和D6的峰值电流约为50 A，平均电流为25 A。
D5和D6承受的最高反向电压为：VD=Vidcmax/n=395V/3≈132V因此，可以选择300∶400 V，50∶60A的超快软恢复的整流二极管模块，如ST的STTA12004T(V),260 A等。
高频开关电源模块技术说明书
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STD/A 系列电力智能高频开关电源模块技术说明书
STD/A 系列电力智能高频开关电源模块技术说明书
一、产品简介
STD/A 系列电力智能高频开关电源模块是我公司研制的新型电力系统专用充电模块。模块 内置监控，具有高度智能化，安装、维护、操作灵活方便，安全可靠等特点。模块即可与 SPC 系列智能集中监控系统组成全智能微机监控直流屏，构成“三级监控”结构，又可以单机或多 机并联自主运行；可通过操作面板设定运行及控制参数，真正做到了无需集中监控系统控制， 又完全具备集中监控所具有的各项充电、浮充电之功能。其充电、浮充电控制方式完全符合电 力系统直流屏智能控制的要求。灵活多样的组屏方式深受广大直流屏生产厂家的欢迎。
6．智能接口
电源监控系统可通过数字接口或模拟接口实现对电源模块直流输出电压和直流输出电流控
制。
(1) 数字接口
标准 RS485 接口，与集中监控系统连接实现“四遥”功能
.2.
广东南丰电气自动化有限公司
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STD/A 系列电力智能高频开关电源模块技术说明书
A、遥控功能 控制模块开机及关机（备机灯亮）。 B、遥信功能 直流输出过压告警、直流输出过流告警、模块过热告警、模块内部其他故障告警、模块地 址编号等。 C、遥测功能 直流输出电压及电流值、均充及浮充电压值。 (2) 模拟接口 A、物理参数及功能 标准 5V 电压型线性模拟接口，输入阻抗大于 50KΩ，开关量综合告警输出、控制模块开机 及关机（备机灯亮）、线性控制模块直流输出电压及电流、通过告警开关量输出接点检测模块 综合故障状态（失电、直流过压、输出过流、模块过热、内部其他线路故障等）。 B、标准电压和电流模拟给定范围 电压给定 1~5V 对应直流电压输出 194~291V（0~0.5V 为自主运行；0.5~1.0V 为关机）； 电压给定 0~5V 对应直流电流输出 0~12A（STD10A230XA/B）。 注：10A 电源模块最大输出电流为 12A，但实际输出电流限流在 0.1A；因此，当模块电流 给定电压＞4.17V 时被限流。
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2011年8月15日第34卷第16期现代电子技术M odern Electro nics T echniqueA ug.2011V ol.34N o.16智能高频开关电源系统中整流模块的功能设计毕恩兴(西安铁路职业技术学院,陕西西安 710014摘要:以智能高频开关电源系统中的整流模块为研究对象,采用无源PF C 和D C/DC 变换器的原理,对模块的整流原理进行设计和改善,经过对整流模块的硬件、电路的设计与调试表明:该整流模块可以有效地解决智能高频开关电源系统中整流问题,同时,还具有可靠性强、稳定性好且体积小、噪声低、节能高效、维护方便等优点,能够很好地满足现代智能高频开关电源系统的发展趋势要求。
关键词:高频开关电源;整流模块;D C DC 变换器;PF C中图分类号:T N710 34;T M 32 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(201116 0189 03Design on Rectifier Module in the High frequency Intelligent Switching Power SystemBI En xing(Xi an Railway Vocat ion &T ec hni cal Institute,Xi an 710014,ChinaAbstract :T aking t he r ect ifier mo dule o f high fr equency int elligent switching pow er as research object,and using passive po wer factor co rr ection and DC/DCconvert er to design and improv e the principle o f rectifier module.A fter desig ning and de bugg ing t he hardw are and cir cuit o f r ectifier module,the r ectifier module can effectiv ely solve the rectif ier pr oblem of high fr e quency intelligent sw itching pow er supply system.A t the same t ime,the module has the featur es o f the r eliability,stability ,small size,low noise,energ y efficient,easy maintenance and so o n,which can satisfy the t rend requirement s of hig h frequen cy intellig ent sw itching pow er.Keywords :high fr equency int elligent switching pow er;r ectifier module;DC/D C conver ter;PF C收稿日期:2011 02 260 引言随着我国科技生产水平的不断提高,各行各业对供电质量的要求越来越高,而智能高频开关电源作为一种继电保护装置和控制回路装置,为生活和生产中的供电的可靠性提供了有力的保障。
当市电供电中断时还可以作为后备电源,所以说智能高频开关电源是对供电质量保证的重要组成部分之一。
它具有高度灵活组合、自主监控的特点,另外可靠性强、稳定性好且具有体积小、噪声低、节能高效、维护方便等也是它的一大优点[1]。
可以说智能高频开关电源是一种集计算机技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品,可实现系统的自动诊断、自动测试和自动控制。
本文主要阐述的是智能高频开关电源的整流模块的设计。
1 系统总体结构介绍智能高频开关电源系统的总体结构主要由主监控单元、配电模块、交流配电单元、整流模块等组成,系统总体的结构图如图1所示。
系统中的各个监控单元受主监控单元的管理和控制,通过通信线将各个监控单元采集的信息送给主监控统一管理。
主监控显示直流系统各种信息,用户也可以触摸显示屏查询信息及操作,系统信息还可以接入到远程监控系统中。
系统除了交流监控、直流监控、开关量监控等基础单位外,还配置了绝缘监测、降压装置、电池巡检等功能单元,以达到对直流系统进行全面监控的目的[2]。
图1 系统控制原理图工作时两路市电(交流经过交流切换装置输入一路交流,给各个整流模块供电。
整流模块将输入三相交流电转换为直流电,给备用电源(蓄电池充电,同时也给合闸母线负载供电,另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。
所以说本文设计的整流模块是将整流和充电两项功能结合于一体的一种新型的整流模块。
2 整流模块的设计整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分,关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况[3]。
本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善,利用无源PFC 和DC/DC 变换器的原理,使得改进后的模块能够有效完成整流作用。
本文设计的整流模块的工作原理框图如图2所示,工作时,模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理,这样才能保证模块后级电路的安全;经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC 后转换成高压直流时,这时转换的高压直流要经过DC/DC 变换器再次转换成可变的直流电压输出;另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用,这样才能保证输出电压的稳定,也同时能对模块各部件进行保护。
模块还在远程监控中提供了四遥 (遥控、遥调、遥测、遥信接口。
图2 整流模块的的工作原理图即功率因数校正(Pow er Factor Correction,PFC是指有效功率与总耗电量(视在功率之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率的比值[4]。
无源PFC 是指不使用晶体管等一些有源器件组成的校正电路,一般情况下由二极管、电阻、电容和电感等无源器材组成。
本文的PFC 主要是在整流桥堆和滤波电容之间加1个电感,具体原理如图3所示,利用电感上的电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动,改善电路中电流的畸变[5],并且利用电感上的电压超前于电流这一特性来补偿滤波电容电流超前电压的特性,使功率因数和电磁干扰都得以改善[6]。
这种方式只是一种简单的补偿措施,只能做到抑制电流瞬时突变的目的,但电流畸变的校正及功率因数的补偿能力都很差[7]。
DC/DC 变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种控制具有加速平稳、快速响应的性能,同时可以收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约20%~30%的电能。
直流斩波器不仅能起到调压作用,还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用[8]。
图3 无源PFC 原理图本文的DC/DC 变换器采用双管正激式DC/DC 变换器,它的原理如图4所示,变压器T 1起隔离和变压的作用,在输出端要加一个电感器L o (续流电感起能量的储存及传递作用,变压器初级无再有复位绕组,因为VD 1,VD 2的导通限制了两个调整管关断时所承受的电压。
输出回路需有一个整流二极管VD 3和一个续流二极管VD 4(VD 3,VD 4最好均选用恢复时间快的整流管。
输出滤波电容C O 应选择低、大容量的电容,这样有利于降低纹波电压[9]。
双管正激式DC/DC 变换器的工作特点如下:(1在任何工作条件下,为使两个开关管所承受的电压不会超过U IN ,U d (U IN 为输入电压;U d 为VD 1,VD 2的正向压降,VD 1,VD 2必须是快恢复管,其在实际设计和调试中恢复时间越短越好。
(2与单端正激式DC/DC 变换器相比,它无须复位电路,这有利于简化电路和变压器的设计;它的功率器件可选择较低的耐压值;它功率等级也会很大。
(3两个开关管的工作状态一致,会同时处于通态或断态。
所以使用在智能高频开关电源这样大功率等级电源中比较适合。
图4 双管正激式DC/D C 变换器的电路图平滑滤波原理:整流电路将交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的交流成分(称为纹波电压。
为了获得平滑的直流电压,应在整流电路的后面加接滤波电路,以滤去交流部分。
此时在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容,采用电容滤波后使二极管得到190现代电子技术2011年第34卷的时间缩短,由于电容C O 充电的瞬时电流较大,形成了浪涌电流,容易损坏二极管,故在选择二极管时,必须留有足够的电流裕量,以免烧坏。
3 整流模块的功能介绍整流模块除了能将输入的交流(380V 、50H z变换成额定的直流输出(5A/230V 之外,还具有保护功能和设置功能,现将模块的保护功能和设置功能介绍如下:3.1 保护功能介绍(1输出过压保护。
输出电压过高会对用电设备造成重大事故,为杜绝此类事故的发生,在模块内部设有过压保护电路,当出现过压后模块自动锁定,同时模块的故障指示灯亮,模块自动退出工作状态,从而不会影响到整个系统的正常运行。
(2输出限流保护。
因为每个整流模块的输出功率受到限制,输出的电流不能过大。
因此,对每个模块的输出电流最大限制为额定输出电流的1.2倍,如果超出负载,模块自动调低输出电压以达到保护模块的功能。
(3短路保护。
整流模块的输出特性如图5所示,输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零[10],限制短路电流在限流点之下,此时模块输出功率很小,以达到保护模块的目的,这样模块长期可以长期工作在短路状态而不至于损坏,同时当故障排除后模块可以自动恢复工作。
图5 整流模块输出特性(4模块并联保护。
每个模块内部均有并联保护电路,可以保证模块发生故障时自动退出系统,从而不影响其他正常模块的工作[11]。
模块并联输出示意图如图6所示。
图6 模块并联输出示意图(5过温保护。
模块的过温保护主要是保护大功率变流器件,这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值,正常工作的情况下,系统设计留有足够余量,但在一些特殊条件下,如环境温度过高、风机停转灯情况下,模块检测散热器温度超过一定值时,就会自动关机保护,当温度降低到能够正常工作的温度值时模块才自动启动。
(6过流保护。
过流保护主要是保护大功率变流器件,在变流的每一个周期,如果通过的电流超过器件承受的电流,模块就会关闭功率器件,以达到保护功率器件的目的。
3.2 调节功能介绍(1电压调节功能。
模块的电压调节主要是指输出电压的调节,在模块的输出端设有电压调节电位器,当模块和监控单元相连接时,输出电压也可以由监控系统设定,这时电位器调节无效。
(2测量功能。