專利名稱：通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源模塊，尤其涉及一種通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，通信行業(yè)與人們的關(guān)系日益密切，在人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸钪邪l(fā)揮著越來越重要的作用。任何通信設(shè)備都離不開穩(wěn)定可靠的電源作為供電系統(tǒng)，而開關(guān)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(diǎn)，逐漸在通信設(shè)備中被廣泛使用。同時(shí)許多高新技術(shù)，如高頻開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)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(guān)技術(shù)的發(fā)展。開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這也為開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備中提供了更大的發(fā)展空間。由于開關(guān)電源的控制電路比較復(fù)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(guān)電源在工作時(shí)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(shè)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可抗擊多種外界因素干擾的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，其特征是:包括:交流濾波1、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(guān)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(guān)調(diào)整管V2電連接，開關(guān)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(guān)調(diào)整管V2導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間，開關(guān)調(diào)整管7電連接有過電流保護(hù)電路。過電流保護(hù)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(hù)開關(guān)調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點(diǎn)與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關(guān)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(guān)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(zhǔn)電路605構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波I進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)電路605的基準(zhǔn)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(hù)電路12。所述的輸入過電壓、欠電壓保護(hù)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)端，電阻R6和R12連接后接腳基準(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)斷，電源無輸出；如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)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(guān)斷，電源無輸出。第一比較器和第二比較器是LM2904。開關(guān)調(diào)整管7固定在帶散熱槽的殼體8上，大功率開關(guān)調(diào)整管7通過導(dǎo)熱絕緣墊9和絕緣襯套10上下與帶散熱槽的殼體8進(jìn)行絕緣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:由于采用多種安全保護(hù)電路可以有效保護(hù)電源自身和負(fù)載的正常工作，具有較高的工作可靠性，可以減少用電設(shè)備維修成本，進(jìn)一步降低通信系統(tǒng)的整體運(yùn)營成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
圖1是本發(fā)明電源的主電路結(jié)構(gòu)框 圖2是圖1的電路原理 圖3為輸入過電壓、欠電壓保護(hù)電路的原理 圖4為輸入過電流保護(hù)電路的原理 圖5為過熱保護(hù)電路的原理 圖6是大功率開關(guān)調(diào)整管散熱結(jié)構(gòu)示意圖俯視 圖7是大功率開關(guān)調(diào)整管散熱結(jié)構(gòu)示意圖主視圖。圖中，1、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(guān)調(diào)整管；8、帶散熱槽的殼體；9、導(dǎo)熱絕緣墊；
10、絕緣襯套；11、螺釘；12、輸入過電壓、欠電壓保護(hù)電路。
具體實(shí)施例方式參見圖1和圖2所示，通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，包括:交流濾波1、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(zhǔn)電路605構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波I進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)電路605的基準(zhǔn)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(hù)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(guān)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(guān)調(diào)整管V2電連接，開關(guān)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(guān)調(diào)整管V2導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間，開關(guān)電源的電路比較復(fù)雜，在開關(guān)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(jī)瞬間，濾波電容器會流過很大的浪涌電流，這個(gè)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(guān)的觸點(diǎn)或繼電器的觸點(diǎn)熔化，并使輸入保險(xiǎn)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(hù)電路3。軟啟動保護(hù)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(diǎn)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(fù)端電連接；當(dāng)電源接通瞬間，軟啟動保護(hù)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(jī)時(shí)，C3的電壓為零，因此，逆變器開機(jī)時(shí)不能正常工作，也就是限制了開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流；當(dāng)電容器C3充電到約80%額定電壓時(shí)，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(dǎo)通并短路限流電阻R16，開關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)。因此，選擇合適的的電容C3，就能防止開機(jī)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流。如圖3所示，輸入過電壓、欠電壓保護(hù)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)端，電阻R6和R12連接后接腳基準(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)斷，電源無輸出。從而保護(hù)開關(guān)調(diào)整管不會因?yàn)檩斎腚妷哼^高或過低而損壞。如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)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(guān)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(hù)開關(guān)調(diào)整管7在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀，采用了過電流保護(hù)電路。過電流保護(hù)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(hù)開關(guān)調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點(diǎn)與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關(guān)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(guān)調(diào)整管Vl的集電極電連接。電路正常工作時(shí)，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?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路)，對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)輸出電壓為零，V2的發(fā)射極相當(dāng)于接地，則V2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路)，從而使開關(guān)調(diào)整管Vl基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止?fàn)顟B(tài)，切斷電路電流，從而達(dá)到保護(hù)目的。過電流保護(hù)電路其基本方法是，當(dāng)輸出電流超過某一值時(shí)，開關(guān)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(guān)電源中開關(guān)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(yīng)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(guān)調(diào)整管允許的最高管殼溫度是75°C，同時(shí)溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素。根據(jù)有關(guān)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(shí)的工作壽命只有溫升25°C時(shí)的1/6，為了避免功率器件過熱造成損壞，因此在本發(fā)明電源模塊電路中設(shè)置了過熱保護(hù)電路。過熱保護(hù)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(guān)調(diào)整管基極，熱晶閘管TT201的負(fù)電極接開關(guān)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(dǎo)通溫度，Rr越大，導(dǎo)通溫度越低。當(dāng)將其放置開關(guān)調(diào)整管附近，或在電源裝置內(nèi)時(shí)，開關(guān)調(diào)整管的基極電流被η控制柵型熱晶閘管ΤΤ201旁路，開關(guān)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(guān)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(guān)調(diào)整管7固定在帶散熱槽的殼體8上，大功率開關(guān)調(diào)整管7通過導(dǎo)熱絕緣墊9和絕緣襯套10上下與帶散熱槽的殼體8進(jìn)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(guān)調(diào)整管7最高管殼溫度大大低于75°C。本發(fā)明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(dāng)市電正常供電時(shí)，不需要蓄電池供電。當(dāng)市電正常供電過程中突然中斷或電源過欠壓保護(hù)時(shí)，能夠自動切換到鉛酸蓄電池供電，確保電源正常工作。同時(shí)輸入在線信號輸出高電平告警。以上對本發(fā)明所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路進(jìn)行了詳細(xì)的說明。在不背離本發(fā)明所述技術(shù)方案的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明是針對通信設(shè)備對供電模塊高安全性和高可靠性的要求，而設(shè)計(jì)的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路。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(yùn)營商的日常運(yùn)營費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，其特征是:包括:交流濾波1、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(guān)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(guān)調(diào)整管V2電連接，開關(guān)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(guān)調(diào)整管V2導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間，開關(guān)調(diào)整管7電連接有過電流保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，其特征是:過電流保護(hù)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(hù)開關(guān)調(diào)整管Vl的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點(diǎn)與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關(guān)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(guān)調(diào)整管Vl的集電極電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，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(zhǔn)電路605構(gòu)成，交流電壓經(jīng)交流濾波I進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)電路605的基準(zhǔn)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(hù)電路12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，其特征是:所述的輸入過電壓、欠電壓保護(hù)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)端，電阻R6和R12連接后接腳基準(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)斷，電源無輸出；如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)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(guān)斷，電源無輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，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1所述的通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路，其特征是:開關(guān)調(diào)整管7固定在帶散熱槽的殼體8上，大功率開關(guān)調(diào)整管7通過導(dǎo)熱絕緣墊9和絕緣襯套10上下與帶散熱槽的殼體8進(jìn)行絕緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源模塊，尤其涉及一種通信電源模塊的輸入過電流保護(hù)電路。過電流保護(hù)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(hù)開關(guān)調(diào)整管V1的輸入端與地之間，電阻R13和R14的連接點(diǎn)與三極管V2基極電連接，三極管V2的發(fā)射極與開關(guān)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(guān)調(diào)整管V1的集電極電連接。
文檔編號H02H7/12GK103166197SQ20111042375
公開日2013年6月19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