專利名稱：具有輸入過電流保護的通信電源模塊的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種電源模塊，尤其涉及具有輸入過電流保護的通信電源模塊。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，通信行業(yè)與人們的關系日益密切，在人們?nèi)粘９ぷ?、生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。任何通信設備都離不開穩(wěn)定可靠的電源作為供電系統(tǒng)，而開關電源因具有穩(wěn)壓范圍寬、體積小、效率高、使用方便靈活等突出優(yōu)點，逐漸在通信設備中被廣泛使用。同時許多高新技術(shù)，如高頻開關技術(shù)、軟開關技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)、同步整流技術(shù)、智能化技術(shù)、表面安裝技術(shù)等電源相關技術(shù)的發(fā)展。開關電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新， 這也為開關電源廣泛應用于通信設備中提供了更大的發(fā)展空間。由于開關電源的控制電路比較復雜，晶體管和集成器件耐電、熱沖擊的能力相對較差。并且開關電源在工作時還經(jīng)常會受到各種外界因素的干擾，從而產(chǎn)生電壓波動，造成過、欠電壓等狀況，這樣勢必造成電源的輸出不穩(wěn)定。如果通信設備長期工作在該環(huán)境中，會受到極大程度的損壞，將會給用戶帶來很大不便。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可抗擊多種外界因素干擾的具有輸入過電流保護的通信電源模塊。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是包括交流濾波I、橋式整流濾波電路2、軟啟動電路3、功率變換電路4、二次輸出整流濾波電路5、PWM控制電路6 ;所述的功率變換電路4包括逆變變壓器T、開關調(diào)整管V2，逆變變壓器T包括第一輸入繞組LI和第二輸入繞組L2和第一輸出繞組L3和第二輸出繞組L4，第二輸入繞組L2的一端與開關調(diào)整管V2電連接，開關調(diào)整管V2與驅(qū)動電路601電連接，驅(qū)動電路601控制開關調(diào)整管V2導通和關閉時間，開關調(diào)整管7電連接有過電流保護電路。過電流保護電路由三極管V2和分壓電阻R13、R14組成，電阻R13和R14串接在保護開關調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關調(diào)整管Vl的發(fā)射極電連接，三極管V2的集電極通過電阻R15與開關調(diào)整管Vl的集電極電連接。PWM控制電路6由驅(qū)動電路601、取樣電路602、比較放大電路603、脈寬調(diào)制電路604、基準電路605構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波I進行濾波后輸出與橋式整流濾波電路2的輸入端電連接,經(jīng)橋式整流濾波進行輸出，橋式整流濾波電路2的輸出端經(jīng)軟啟動電路3后與功率變換電路4電連接，功率變換電路4的受控端與PWM控制電路6的控制端電連接，PWM控制電路6輸入與二次輸出整流濾波電路5輸出端電連接，由PWM控制電路6的取樣電路602檢測輸出電壓波動信號或輸出電流波動信號，輸出電壓波動信號或輸出電流波動信號與基準電路605的基準信號一起輸入到比較放大電路603的輸入端，由比較放大電路603的輸出端與脈寬調(diào)制電路604的控制端電連接，控制脈寬調(diào)制電路604的脈寬，脈寬變化信號經(jīng)驅(qū)動電路601放大控制功率變換電路4穩(wěn)定電壓波動或電流波動，橋式整流濾波電路2的輸入端與PWM控制電路6之間有輸入過電壓、欠電壓保護電路12。所述的輸入過電壓、欠電壓保護電路12的輸入端與交流濾波I輸出端或橋式整流濾波電路2的輸入端，取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)Rl、R2分壓，Rl和R2的連接點經(jīng)電容Cl對地濾波后，在通過R3、R4分壓后輸入到第一比較器的同相端3腳；另一路經(jīng)R7、R8分壓，R7和R8的連接點經(jīng)電容C2對地濾波后，在通過R9、RlO分壓后輸入到第二比較器的異相端6腳，由電阻R5、R6、R11、R12構(gòu)成橋路，電阻R5和Rll連接后接負端，電阻R6和R12連 接后接腳基準電壓，電阻R5和電阻R6另一端接第一比較器的異相端2腳，電阻Rll和電阻R12另一端接第二比較器的同相端5腳，第一比較器和第二比較器輸出端分別通過二只二極管正向?qū)ㄟ^后與PWM控制電路6的脈寬調(diào)制電路604輸入端電連接；如取樣電壓低于5腳基準電壓，第二比較器的7腳輸出高電平去控制PWM控制電路6關斷，電源無輸出；如取樣電壓高于2腳基準電壓，第一比較器的I腳輸出高電平去控制PWM控制電路6使其關斷，電源無輸出。第一比較器和第二比較器是LM2904。開關調(diào)整管7固定在帶散熱槽的殼體8上，大功率開關調(diào)整管7通過導熱絕緣墊9和絕緣襯套10上下與帶散熱槽的殼體8進行絕緣。本實用新型的優(yōu)點是由于采用多種安全保護電路可以有效保護電源自身和負載的正常工作，具有較高的工作可靠性，可以減少用電設備維修成本，進一步降低通信系統(tǒng)的整體運營成本。
以下結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明圖I是本實用新型電源的主電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖I的電路原理圖；圖3為輸入過電壓、欠電壓保護電路的原理圖；圖4為輸入過電流保護電路的原理圖；圖5為過熱保護電路的原理圖；圖6是大功率開關調(diào)整管散熱結(jié)構(gòu)不意圖俯視圖；圖7是大功率開關調(diào)整管散熱結(jié)構(gòu)不意圖主視圖。圖中，I、交流濾波；2、橋式整流濾波電路；3、軟啟動電路；4、功率變換電路；5、二次輸出整流濾波電路；6、PWM控制電路；7、開關調(diào)整管；8、帶散熱槽的殼體；9、導熱絕緣墊；10、絕緣襯套；11、螺釘；12、輸入過電壓、欠電壓保護電路。
具體實施方式
參見圖I和圖2所示，具有輸入過電流保護的通信電源模塊，包括交流濾波I、橋式整流濾波電路2、軟啟動電路3、功率變換電路4、二次輸出整流濾波電路5、PWM控制電路
6;PWM控制電路6由驅(qū)動電路601、取樣電路602、比較放大電路603、脈寬調(diào)制電路604、基準電路605構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波I進行濾波后輸出與橋式整流濾波電路2的輸入端電連接，經(jīng)橋式整流濾波進行輸出，橋式整流濾波電路2的輸出端經(jīng)軟啟動電路3后與功率變換電路4電連接，功率變換電路4的受控端與PWM控制電路6的控制端電連接，PWM控制電路6輸入與二次輸出整流濾波電路5輸出端電連接，由PWM控制電路6的取樣電路602檢測輸出電壓波動信號或輸出電流波動信號，輸出電壓波動信號或輸出電流波動信號與基準電路605的基準信號一起輸入到比較放大電路603的輸入端，由比較放大電路603的輸出端與脈寬調(diào)制電路604的控制端電連接，控制脈寬調(diào)制電路604的脈寬，脈寬變化信號經(jīng)驅(qū)動電路601放大控制功率變換電路4穩(wěn)定電壓波動或電流波動，橋式整流濾波電路2的輸入端與PWM控制電路6之間有輸入過電壓、欠電壓保護電路12。二次輸出整流濾波電路5包括續(xù)流二極管、儲能電感和濾波電容組成。 參見圖2所示，功率變換電路4包括逆變變壓器T、開關調(diào)整管V2，逆變變壓器T包括第一輸入繞組LI和第二輸入繞組L2和第一輸出繞組L3和第二輸出繞組L4,第二輸入繞組L2的一端與開關調(diào)整管V2電連接，開關調(diào)整管V2與驅(qū)動電路601電連接，驅(qū)動電路601控制開關調(diào)整管V2導通和關閉時間，開關電源的電路比較復雜，在開關電源的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機瞬間，濾波電容器會流過很大的浪涌電流，這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關的觸點或繼電器的觸點熔化，并使輸入保險絲熔斷。另外，浪涌電流也會損害電容器，使之壽命縮短，過早損壞。為此，在本電源中使用軟啟動保護電路3。軟啟動保護電路3由限流電阻R16和電容器C3構(gòu)成，限流電阻R16和電容器C3的連接點與功率變換電路的第一輸入繞組LI和第二輸入繞組L2的連接連接，限流電阻R16另一端與橋式整流濾波電路的輸出端電連接，電容器C3與電源負端電連接；當電源接通瞬間，軟啟動保護電路3開始工作，輸入電壓經(jīng)整流橋U和限流電阻R16對電容器C3充電，由于開機時，C3的電壓為零，因此，逆變器開機時不能正常工作，也就是限制了開機時產(chǎn)生的浪涌電流；當電容器C3充電到約80%額定電壓時，逆變器正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管Vl的觸發(fā)信號，使晶閘管導通并短路限流電阻R16，開關電源處于正常運行狀態(tài)。因此，選擇合適的的電容C3，就能防止開機時產(chǎn)生的浪涌電流。如圖3所示，輸入過電壓、欠電壓保護電路12的輸入端與交流濾波I輸出端或橋式整流濾波電路2的輸入端，取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)Rl、R2分壓，Rl和R2的連接點經(jīng)電容Cl對地濾波后，在通過R3、R4分壓后輸入到第一比較器的同相端3腳。另一路經(jīng)R7、R8分壓，R7和R8的連接點經(jīng)電容C2對地濾波后，在通過R9、R10分壓后輸入到第二比較器的異相端6腳，由電阻R5、R6、R11、R12構(gòu)成橋路，電阻R5和Rll連接后接負端，電阻R6和R12連接后接腳基準電壓，電阻R5和電阻R6另一端接第一比較器的異相端2腳，電阻Rll和電阻R12另一端接第二比較器的同相端5腳，第一比較器和第二比較器輸出端分別通過二只二極管正向?qū)ㄟ^后與PWM控制電路6的脈寬調(diào)制電路604輸入端電連接。如取樣電壓低于5腳基準電壓，第二比較器的7腳輸出高電平去控制PWM控制電路6關斷，電源無輸出。從而保護開關調(diào)整管不會因為輸入電壓過高或過低而損壞。如取樣電壓高于2腳基準電壓，第一比較器的I腳輸出高電平去控制PWM控制電路6使其關斷，電源無輸出。第一比較器和第二比較器是LM2904。參見圖4所示，為了保護開關調(diào)整管7在電路短路、電流增大時不被燒毀，采用了過電流保護電路。過電流保護電路由三極管V2和分壓電阻R13、R14組成。電阻R13和R14串接在保護開關調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關調(diào)整管Vl的發(fā)射極電連接，三極管V2的集電極通過電阻R15與開關調(diào)整管Vl的集電極電連接。電路正常工作時，通過R13與R14的分壓作用，使得V2的基極電位比發(fā)射極電位低，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是V2處于截止狀態(tài)(相當于開路)，對穩(wěn)壓電路沒有影響。當輸出電壓為零，V2的發(fā)射極相當于接地，則V2處于飽和導通狀態(tài)(相當于短路)，從而使開關調(diào)整管Vl基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止狀態(tài)，切斷電路電流，從而達到保護目的。過電流保護電路其基本方法是，當輸出電流超過某一值時，開關調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動切斷電路電流。參見圖5所示，開關電源中開關穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內(nèi)的功率密度大大提高，因此如果電源裝置內(nèi)部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求沒有相應提高，必然會使電路性能變壞，元器件過早失效。一般大功率開關調(diào)整管允許的最高管殼 溫度是75°C，同時溫度是影響電源設備可靠性的最重要因素。根據(jù)有關資料分析表明電子元器件溫度每升高2°C，可靠性下降10%，溫升50°C時的工作壽命只有溫升25°C時的1/6，為了避免功率器件過熱造成損壞，因此在本實用新型電源模塊電路中設置了過熱保護電路。過熱保護電路包括電容C、電阻Rr和熱晶閘管TT201，電容C、電阻Rr并聯(lián)后接在熱晶閘管TT201的正電極和控制電極之間。熱晶閘管TT201正電極接開關調(diào)整管基極，熱晶閘管TT201的負電極接開關調(diào)整管發(fā)射極，根據(jù)熱晶閘管的特性，由Rr值確定該器件的導通溫度，Rr越大，導通溫度越低。當將其放置開關調(diào)整管附近，或在電源裝置內(nèi)時，開關調(diào)整管的基極電流被η控制柵型熱晶閘管ΤΤ201旁路，開關管截止，切斷集電極電流，防止過熱。參見圖6和圖7所不，由于大功率開關調(diào)整管7允許的最聞管殼溫度是75。。，為了避免功率器件過熱造成損壞，大功率開關調(diào)整管7固定在帶散熱槽的殼體8上，大功率開關調(diào)整管7通過導熱絕緣墊9和絕緣襯套10上下與帶散熱槽的殼體8進行絕緣，固定螺釘11采用Μ3Χ20。由于帶散熱槽的殼體8散熱面大，不影響整體體積，使大功率開關調(diào)整管7最高管殼溫度大大低于75°C。本實用新型通信電源模塊還支持后備鉛酸蓄電池功能，后備鉛酸蓄電池從主電路28V端口接入，當市電正常供電時，不需要蓄電池供電。當市電正常供電過程中突然中斷或電源過欠壓保護時，能夠自動切換到鉛酸蓄電池供電，確保電源正常工作。同時輸入在線信號輸出高電平告警。以上對本實用新型所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊進行了詳細的說明。在不背離本實用新型所述技術(shù)方案的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對它進行的各種顯而易見的改變都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型是針對通信設備對供電模塊高安全性和高可靠性的要求，而設計的具有輸入過電流保護的通信電源模塊。該通信電源模塊可以在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，減少通信運營商的日常運營費用。
權(quán)利要求1.具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是包括交流濾波(I)、橋式整流濾波電路(2)、軟啟動電路(3)、功率變換電路(4)、二次輸出整流濾波電路(5)、PWM控制電路(6);所述的功率變換電路(4)包括逆變變壓器T、開關調(diào)整管V2，逆變變壓器T包括第一輸入繞組LI和第二輸入繞組L2和第一輸出繞組L3和第二輸出繞組L4,第二輸入繞組L2的一端與開關調(diào)整管V2電連接，開關調(diào)整管V2與驅(qū)動電路(601)電連接，驅(qū)動電路(601)控制開關調(diào)整管V2導通和關閉時間，開關調(diào)整管(7)電連接有過電流保護電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是過電流保護電路由三極管V2和分壓電阻R13、R14組成，電阻R13和R14串接在保護開關調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關調(diào)整管Vl的發(fā)射極電連接，三極管V2的集電極通過電阻R15與開關調(diào)整管Vl的集電極電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是PWM控制電路(6)由驅(qū)動電路(601)、取樣電路(602)、比較放大電路(603)、脈寬調(diào)制電路(604)、基準電路(605)構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波(I)進行濾波后輸出與橋式整流濾波電路(2)的輸入端電連接，經(jīng)橋式整流濾波進行輸出，橋式整流濾波電路(2)的輸出端經(jīng)軟啟動電路(3)后與功率變換電路(4 )電連接，功率變換電路(4 )的受控端與PWM控制電路(6 )的控制端電連接，PWM控制電路(6)輸入與二次輸出整流濾波電路(5)輸出端電連接，橋式整流濾波電路(2 )的輸入端與PWM控制電路(6 )之間有輸入過電壓、欠電壓保護電路(12 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是所述的輸入過電壓、欠電壓保護電路(12)的輸入端與交流濾波(I)輸出端或橋式整流濾波電路(2)的輸入端，取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)R1、R2分壓，Rl和R2的連接點經(jīng)電容Cl對地濾波后，在通過R3、R4分壓后輸入到第一比較器的同相端(3)腳；另一路經(jīng)R7、R8分壓，R7和R8的連接點經(jīng)電容C2對地濾波后，在通過R9、R10分壓后輸入到第二比較器的異相端(6)腳，由電阻R5、R6、R11、R12構(gòu)成橋路，電阻R5和Rll連接后接負端，電阻R6和R12連接后接腳基準電壓，電阻R5和電阻R6另一端接第一比較器的異相端(2)腳，電阻Rll和電阻R12另一端接第二比較器的同相端5腳，第一比較器和第二比較器輸出端分別通過二只二極管正向?qū)ㄟ^后與PWM控制電路(6 )的脈寬調(diào)制電路(604)輸入端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是第一比較器和第二比較器是LM2904。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有輸入過電流保護的通信電源模塊，其特征是開關調(diào)整管(7)固定在帶散熱槽的殼體(8)上，大功率開關調(diào)整管(7)通過導熱絕緣墊(9)和絕緣襯套(10)上下與帶散熱槽的殼體(8)進行絕緣。
專利摘要本實用新型涉及一種電源模塊，尤其涉及具有輸入過電流保護的通信電源模塊。過電流保護電路由三極管V2和分壓電阻R13、R14組成，電阻R13和R14串接在保護開關調(diào)整管V1的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關調(diào)整管V1的發(fā)射極電連接，三極管V2的集電極通過電阻R15與開關調(diào)整管V1的集電極電連接。
文檔編號H02H3/08GK202524313SQ201120529458
公開日2012年11月7日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者任炳旭, 王有利 申請人:西安恒飛電子科技有限公司