基于VICOR模塊的通信基礎電源設計

　　主要實現輸出過流保護、輸出過壓保護以及電源工作狀態的指示。諧波衰減模塊和DC-DC轉換器自身帶有部分保護功能，其中諧波衰減模塊內部就具有輸入浪涌電流限制、輸入瞬變過電壓保護、過熱保護、輸出過壓保護、短路保護等功能，還能在工作不正常時控制后級DC-DC轉換器的關斷;而DC-DC轉換器內部也具有輸入、輸出過壓保護，輸入、輸出欠壓保護，輸出過流保護，過熱保護等功能。這些完備的保護功能盡可能的保證了模塊的安全，同時也增強了開關電源的安全性。

　　盡管模塊本身的保護功能很全面，但是有些保護的范圍并不適合系統的技術要求。例如我們選擇模塊功率時，要考慮到降額使用，因此模塊自身設置的過流保護點就會超出技術要求，若使用模塊本身的過流保護功能，很可能會發生后級電路已損壞而電源模塊過流保護還未啟動的現象。因此根據所需要的具體指標，專門設計了過流保護電路、過壓保護電路等。同時為了迅速判斷電源的工作狀態以及故障可能發生的部位，我們設置了過壓、欠壓、過流、電源正常的指示燈。

　　關鍵技術

　　恒流特性

　　Vicor公司的DC-DC轉換器有一個次級控制引腳SC，這個控制端用于調節輸出端+Sense和-Sense之間的受調電壓，將電流源加到SC引腳，模塊的輸出電壓就可以實現動態調整。

　　圖2為本開關電源原理圖，圖中N1和N3為運算放大器CA3140，N2為電壓基準TL431，V13為晶體管BC107，它們共同組成了電流源。CD1和CD2為分流電阻，通過分流電阻對輸出電流采樣，將電流值轉換為電壓值，由于該電壓值很低，所以須經過差分放大器N3進行放大，將這個放大的電壓值送入運放N1的同相端，和由電壓基準N2分壓得到的基準電壓進行比較，通過運放N1的輸出來控制晶體管V13的工作狀態，從而控制SC引腳。正常工作時，運放N1輸出低電平，晶體管V13處于截止狀態;當輸出電流大于額定值達到恒流點時，運放N1輸出高電平，晶體管V13處于飽和狀態致使輸出電壓下降，保護電源，從而達到輸出電流恒定。同時運放N1輸出的高電平被送至比較器N6的3腳，與基準電壓比較后輸出高電平，點亮過流指示燈。在這里，N4、N5、N6型號相同，選用的是自帶基準電壓的比較器LTC1440CN8，電位器RP3用于調節恒流點的值。

　　過壓保護

　　如圖2所示，輸出采樣電壓經過電阻R25，電位器RP6接入比較器N5的3腳，將基準電壓接入比較器N5的4腳。當輸出電壓高于最大輸出電壓時，比較器N5的8腳輸出高電平，使得光耦N8的4腳和6腳導通，將功率模塊的PC端接地，關閉電源輸出，同時點亮過壓指示燈。二極管V14用于在過壓狀態時將電源永久關閉，否則，電源會處于“打嗝”狀態。

　　圖2 開關電源原理圖

　　欠壓指示

　　輸出采樣電壓經過電阻R24，電位器RP5接入比較器N4的4腳，基準電壓接入比較器N4的3腳。當輸出電壓低于最小輸出電壓時，比較器N4的8腳輸出高電平點亮欠壓指示燈。在這里，電源處于欠壓狀態時僅通過指示燈來指示。

　　電磁兼容

　　電路傳輸線間的傳導干擾、開關噪聲、輻射噪聲、負載的容感性等等問題都會產生電磁干擾。就干擾本身來說，它必備三個條件：干擾源、耦合路徑和敏感源。在電磁兼容設計過程中，主要從減小干擾源、阻斷干擾路徑和加強電源自身抗干擾能力這三個方面著手。

　　在結構方面，我們將電源機箱設計為一個相對密封的屏蔽腔體。腔體底部設計為獨立風道，風道后部安裝軸流風機，風道、軸流風機與屏蔽腔體隔離，這樣既增強了散熱又加強了開關電源的屏蔽效果。