一种新颖的开关电源设计方法

    1、引言

　　70年代中期以来，无工频变压器开关电源技术风靡欧、美、日等世界各国。特别是90年代以来，通信业的迅速发展极大地推动了开关电源的发展。最初的开关电源开关频率在20kHz左右，略高于最高音频，不会给人们带来讨厌的噪声。[1]随着电力电子技术的迅速发展，高频化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信电源领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流/直流(DC/DC)变换器称为二次电源。

　　在传统的电源设计中，从用户需求的提出到实际电路的设计定型要经过一个较长的过程。为了解决传统的电源设计周期长的缺点，美国(MICROSIM)公司和国家半导体公司(NS)合作开发了一套新颖的网上电源设计系统(Websim),并在其网站http://Power.national.com上发布，为我们提供了一个比较理想的二次电源设计方法。

　　2传统的电源设计方法与基于Internet电源设计方法的比较

　　2.1通信用高频开关电源

　　通信电源是将市电提供的单相或三相交流电压变换成标称值为24V至48V的直流电源。目前在程控交换机中，传统的相控式稳压电源已被高频开关电源取代。高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通常使用大功率高频开关器件MOSFET或IGBT，开关频率一般控制在50～100kHz范围内，初步实现高效率和小型化。[3]近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量已从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。

　　通信设备中所用集成电路的种类繁多，其要求的供电电压也各不相同。在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为24V至48V直流)变换成所需的各种直流电压。这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增容非常方便，一般都可直接装在标准控制板上。对二次电源的要求是高功率密度，因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。[2]

　　开关电源中通过DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压。目前，通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率一般在500kHz以下，功率密度为5W～20W/in3。且用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20～30)%。在开关电源中直流斩波器不仅起调压的作用，同时还起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块进一步小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有了较大幅度的提高。[4]

　　2.2网上电源设计与传统的电源设计方法的比较