解析多輸入選擇的電源設(shè)計原理
出處:spacewind 發(fā)布于:2011-08-27 19:50:50
現(xiàn)場通訊設(shè)備等的這些系統(tǒng)在主電源被切斷時也還需要備用電源維持系統(tǒng)的工作。下圖所示為一個既能利用交流電源,也能利用12V 或 24V 汽車電源,還可以在 48V 備用電源下工作的電源。電子系統(tǒng)必須能在各種電源情況下工作,如全世界通用的交流(85-264V rms)或是汽車電源,
對于利用交流電的情況,通用交流輸入從前端模塊輸入,并進(jìn)行功率因子校正。該模塊將提供高的 48V 輸出的高功率轉(zhuǎn)換器饋給負(fù)載轉(zhuǎn)換器。當(dāng)采用交流供電時,48V 轉(zhuǎn)換器還可上調(diào)到25V 電壓用以給備用電池充電。
負(fù)載轉(zhuǎn)換器允許輸入范圍為21至56V (標(biāo)稱值為 36V),可使電源從交流電源或備用電源上接受 48V,或從汽車電源接受 24V。這樣的輸入范圍避免了24V 電池輸入時的中間轉(zhuǎn)換,并減少了12V 電池輸入時的模塊數(shù)目。
模塊數(shù)目減少一半
如果將12V電池輸入直接轉(zhuǎn)換為 24V,則需要6個模塊來給負(fù)載轉(zhuǎn)換器提供足夠的功率。本方案中,將12V電池輸入到一個功率為 225W 的轉(zhuǎn)換器陣列(見陽影模塊),該陣列的輸出為12V,提供的功率為所需功率的一半。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可將模塊數(shù)目從6減至3,這樣可以降低成本,簡化布線和提高可靠性。其次,由于一半的功率從效率為100%的電池提供,可極大提高放率。其次,產(chǎn)生的熱量也減少一半,這就簡化了熱量處理。
為了防止返回驅(qū)動 (backdriving),中間轉(zhuǎn)換器和 24V 電源的輸出端要加上二極管保護(hù),二極管要能承受負(fù)載電流和電壓。48V 備用電池與總線間沒有二極管保護(hù),這樣用交流供電時可以對其充電。
除此以外 DC-DC 轉(zhuǎn)換器還要提供足夠的功率給負(fù)載。例如,若負(fù)載在惡劣時需要 75W,則前面的轉(zhuǎn)換器必須提供 75W 和耗散的功率,在多數(shù)情況下,大約要提供 90W 的功率、效率為 83%。
DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類:升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用,尤其小負(fù)載時具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負(fù)載時實行PFM控制,且在重負(fù)載時自動轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。它表示的是直流電源,諸如干電池或車載電池之類。家庭用的100V電源是交流電源(AC)。若通過一個轉(zhuǎn)換器能將一個直流電壓(3.0V)轉(zhuǎn)換成其他的直流電壓(1.5V或5.0V),我們稱這個轉(zhuǎn)換器為DC-DC轉(zhuǎn)換器,或稱之為開關(guān)電源或開關(guān)調(diào)整器。汽車電源,這些系統(tǒng)在主電源被切斷時也還需要備用電源維持系統(tǒng)的工作。下圖所示為一個既能利用交流電源,也能利用12V 或 24V 汽車電源,還可以在 48V 備用電源下工作的電源。

圖:可以采用交流電、12/24V 汽車電池或內(nèi)部 48V 備用電池的電源
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