一种中小功率的高频开关式通信电源的设计

在深入探讨“一种中小功率的高频开关式通信电源的设计”这篇文档的知识点之前，需要明确的是，文档涉及的是一款电源的设计，特别是其高频开关部分。本篇将着重阐述通信电源中DC/DC变换器、移相全桥电路、以及相关电源设计的关键参数和设计理念。 DC/DC变换器是电源设计的核心环节，它在通信设备中主要用于将输入的直流电压变换为所需的稳定直流电压。DC/DC变换器常见的拓扑结构包括升压、降压、升降压等。在文档中，特别提到了移相全桥主电路，这是一种在中大功率开关电源中广泛应用的拓扑结构。其主要优势在于可以实现较高效率的功率转换以及较低的电磁干扰（EMI）。 在分析传统ZVS PWM全桥变换器的基础上，文档提出了一种改进型的倍流整流移相全桥电路设计。ZVS PWM全桥变换器是在全桥电路的基础上，通过控制四个开关管的开通和关闭顺序，以实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），进而减少开关损耗，提高电路效率和稳定性。然而，传统ZVS PWM全桥变换器存在某些问题，例如在某些工作模式下，副边整流二极管可能会出现较大的反向恢复电压尖峰，影响电路性能。 改进型倍流整流移相全桥电路，其设计目标是解决这些问题。这种电路结构可以实现副边整流二极管的自然换流，减小电压尖峰问题。在副边整流二极管自然换流的同时，还能够通过设计实现滞后管的零电压切换（ZVS），从而进一步降低开关损耗。阻断电容和输出滤波电感是实现上述功能的关键元件，它们的优化设计对整个变换器的性能有着决定性的影响。 阻断电容的设计需要满足以下两个条件：一是在保证副边整流二极管能够顺利换流的情况下，阻断电容越大越好，以降低副边整流二极管上的电压应力；二是阻断电容不能过大，以免影响电路效率和增加体积。因此，在设计阻断电容时，需要权衡其大小对电路性能的综合影响。 滤波电感的设计同样重要，它不仅需要保证输出电压纹波足够小，还要为原边开关管提供足够的能量以实现ZVS。所以，在设计电感时，需要保证在满载条件下能够实现滞后管的软开关。 此外，文档还提到了Buck变换器的小信号模型设计。Buck变换器是一种降压型的DC/DC变换器，其输出电压总是低于输入电压。小信号模型用于分析变换器的动态性能和稳定性。通过建立状态方程和输出方程，可以得到变换器的传递函数，进而分析其频率特性，如波特图所示。 在实际应用中，为了进一步提升通信电源的性能，除了变换器本身的设计之外，还需要考虑通信电源系统的供电方式。如集中供电方式就是一种常见的通信电源系统结构，其中组成框图如图1所示。集中供电方式通常需要考虑到电源的起动、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。 文档的设计案例包括了一个输出电压和输出电流分别为48V和15A的通信电源样机。这一样机的主电路由桥式逆变电路、高频变压器、阻断电容以及输出整流滤波电路等组成，而外围电路包括采样电路和驱动电路等。 本篇文档详细介绍了中小功率高频开关式通信电源的设计要点，包括DC/DC变换器的设计原理，改进型倍流整流移相全桥电路的优化设计，以及关键元件的参数计算。通过对这些关键知识点的深入理解，可以有效提升通信电源的性能和稳定性。