基于Vicor模块的通信开关电源设计

　　本电源主要采用了Vicor公司的电源模块作为内核集成，并辅以简单的外围电路，整机体积小、重量轻、效率高，确保了长期满负荷运行的稳定性和可靠性。

　　基本技术指标是输入电压220VAC±20%、输出DC +48V/20A、输出电压调整范围+49~+59V、效率≥80%、电压稳定度＜0.5%、负载稳定度＜1.5%、纹波电压Vp-p＜0.5%，具有输出过压、限流、过温和短路保护。

　　工作原理

　　开关电源原理框图如图1所示。

　　图1 开关电源原理框图

　　交流输入

　　输入220V交流电压后，经过压敏电阻、EMI滤波、桥式整流器，瞬态电压抑制器转变成310V左右的直流电压输入功率因素校正电路。EMI滤波选用了Vicor公司配套的电源滤波器，可以有效降低电网的噪声干扰。

　　功率因素校正电路主要由Vicor公司的谐波衰减模块VI-HAMD、VI-BAMD以及高压滤波电路组成，其中VI-HAMD是谐波衰减驱动器，VI-BAMD是谐波衰减倍增器。由于谐波衰减模块内部具有功率因素校正电路，因此可以把功率因数提高到0.99，同时将输入的+310V电压提升到+375V，供给后级DC-DC变换电路和辅助电源。

　　高压滤波电路是由高压电解电容组成，它主要是将直流高压进行平滑滤波为后级变换储能。前级的压敏电阻器同瞬态电压抑制器一起构成了浪涌电压抑制电路，使模块所承受的交流输入浪涌电压不超过410V，确保模块不会被浪涌电压的冲击所损坏。

　　DC-DC变换及输出滤波

　　该部分主要是将+375V的直流高压转变为+48V的直流输出电压。DC-DC变换采用Vicor公司的V375A48C600AL模块两个并联使用来实现。

　　输出滤波是由高频电感和电容组成，它可以对直流脉动电压进行滤波，使之变成低杂音、低电磁干扰、高质量的直流输出。

　　辅助电源

　　将+375V电压转变为+5V的直流电压，给保护电路供电。

　　保护电路

　　主要实现输出过流保护、输出过压保护以及电源工作状态的指示。谐波衰减模块和DC-DC转换器自身带有部分保护功能，其中谐波衰减模块内部就具有输入浪涌电流限制、输入瞬变过电压保护、过热保护、输出过压保护、短路保护等功能，还能在工作不正常时控制后级DC-DC转换器的关断；而DC-DC转换器内部也具有输入、输出过压保护，输入、输出欠压保护，输出过流保护，过热保护等功能。这些完备的保护功能尽可能的保证了模块的安全，同时也增强了开关电源的安全性。

　　尽管模块本身的保护功能很全面，但是有些保护的范围并不适合系统的技术要求。例如我们选择模块功率时，要考虑到降额使用，因此模块自身设置的过流保护点就会超出技术要求，若使用模块本身的过流保护功能，很可能会发生后级电路已损坏而电源模块过流保护还未启动的现象。因此根据所需要的具体指标，专门设计了过流保护电路、过压保护电路等。同时为了迅速判断电源的工作状态以及故障可能发生的部位，我们设置了过压、欠压、过流、电源正常的指示灯。