如何为通信结构设备挑选合适的电源供应设计

时间:2012-07-30来源:网络

  我们只要选用合适的布局设计及控制电路,便可确保 DSL 电源供应系统的性能达到我们的要求。DSL 电源供应系统所采用的布局若能获得具备崭新功能的新一代控制器芯片的支持,将有助减少所需元件的数目,以及节省电路板的板面空间,使系统设计可以进一步精简。小型电源供应器的设计一般都会采用印刷电路板 (平面) 变压器、输出电感器及表面贴着输入与输出电容器。
  多输出电源供应器一般都需要装设一个多输出回扫转换器。虽然这样的布局最简单,但除了受控制的输出之外,所有输出都无法获得较好的负载稳压。回扫转换器的效率也不太理想,因为低电压输出的功率消耗最大,但将低电压输出加以同步整流则需要另外加设一些特殊应用集成电路,而市场上很少有这类特殊应用集成电路,因此回扫转换器的效率不易提升。
  图 2 显示的电源供应器结构适用于 DSL 应用方案,是一个性能比较理想的结构。其中采用的推拉式转换器负责将 48 伏电压转为 +/-12 伏电压,以及将电源隔离。同步降压转换器利用 +12 伏供电干线提供的供电产生多个低电压输出。这个推拉式中间总线设计可以充分利用具成本效益的电源管理芯片如 LM5030 推拉式控制器及 LM5642 双通道电流模式同步降压控制器。LM5642 是一款高性能的芯片,每一条通道只需两枚场效应晶体管、一个输出电感器、一个输出电容器以及若干个电阻与电容器。

适用于多输出系统的推拉式转换器及同步降压控制器

图 2适用于多输出系统的推拉式转换器及同步降压控制器

  第三代 (3G) 基站
  第三代的基站需要采用两个转换器,以便在正常情况下以及电流中断时可以提供 +27 伏的配电总线电压。其中的一个高电压转换器直接从交流电电源获得供电,并在正常操作情况下利用所得的供电为整个系统提供电源。另一个转换器则在交流电电源中断后利用 -48 伏的备用电池继续操作。无论在设计及结构复杂性来说,这个 -48 伏的备用电池与上文提及的单输出、高功率网络电话转换器都大致相同。已校正功率因素 (PFC) 的交流/直流转换器除了为第三代基站的射频功率放大器提供 2.7 伏的典型供电电压之外,也为负载点转换器提供总线供电电压。
  图 3 所示的电源供应系统布局采用单转换级直流/直流转换器,以便交错使用主要的直流/交流转换器及备用电池转换器,使系统无需另外装设一个 400 伏至 48 伏的直流/直流转换器级。这样的设计有助节省成本,而同时又能提高系统的整体效率。
  这个设计利用内含两枚场效应晶体管的正向转换器产生 27 伏的直流总线供电电压。这个正向转换器设有两个位于上层的场效应晶体管,每一晶体管都与初级线圈连接一起,而变压器的线圈匝数有适当的数目。每当交流电的供电电压处于正确的范围内,输入电压传感逻辑电路便会启动位于顶层并连接 400 伏总线的 Q2 场效应晶体 管。若交流电电源中断,位于顶层的 Q3 场效应晶体管会自动启动,以便利用备用电池为转换器提供供电。获备用电池提供供电的配电总线为主电源传送器及 3.3 伏的砖转换器提供 27 伏的供电,然后再由这个 3.3 伏的砖转换器将供电传送予负载点转换器。

第三代基站射频功率放大器的电源供应电路图

图 3:第三代基站射频功率放大器的电源供应电路图

  总结
  目前市场上有多种专为电信结构设备而设的电源供应系统可供选择,以上介绍的三个方案可以刺激电源系统设计工程师的思考,鼓励他们进一步分析不同的配电结构及转换器布局。DSL、网络电话及第三代基站都各自采用独特的解决方案,显示市场上有各种不同的电源系统结构可供选择。各厂商可充分利用这些技术开发高度集成的系统。每一个应用方案都可以尽量在输入电压范围、输出数目、供电要求、成本、性能以及体积等方面突出自己的独特优势,以便为市场提供更多选择。
  半导体厂商正纷纷推出各种高度集成的控制器,以削减电源管理模块的成本,以及精简嵌入式转换器的设计。由于市场竞争的关系,系统成本不断有下调的压力,令厂商不得不致力开发创新的结构,而这个不断追求创新的过程便促进电源系统的布局设计不断飞跃发展。

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