CATV前端机房设备的开关电源的原理解析_开关电源原理解析

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CATV前端机房设备的开关电源的原理解析

hc360慧聪网广电行业频道 2004-11-16 11:46:41

摘要：本文介绍了CATV机房开关电源的基本原理，并以实例阐述了开关电源的工作原理。

关键词：开关电源整流滤波占空比  1 引言

有线电视前端机房的常用设备有卫星接收机（包括数字、模拟两类）、调制器、混合器、微波接收机、解扰器及VCD，DVD播放机和各种录像播放机等，大部分使用的是小功率、多电压等级输出的开关电源。使用开关电源有如下优点：1）效率高、功耗小、节约电能；2）输入电压范围宽，一般电压降到一半时还能正常工作；（3）输出电压稳、滤波精度高；4）电路体积小、重量轻；5）隔离度高、安全性能好等。但也存在电路经不起强电冲击等缺点。下面就有线电视机房设备的开关电源结构进行分析介绍。 2 开关电源由以下几个部分组成 21 主电路

从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：

1)输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

2)整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 3)逆变：将整流后的直流电变为交流电是开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

4)输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

22 控制电路

一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。 23 检测电路

除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。 24 辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。 3 开关控制稳压原理

开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T•E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。

由上式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（TimeRatioControl，缩写为TRC）。

按TRC控制原理，有3种方式：

 1)脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，缩写为PWM）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

2)脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation，缩写为PFM）。导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

3)混合调制。导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上2种方式的混合。

4＋5V、＋12V、20W双路输出开关电源(电路图如图3所示)交流电源电压经BR1整流和C1滤波后，产生高压直流电压加至变压器T1和初级线圈一端，变压器初级线圈另一端接TOP224P。用VR1和D1来钳位变压器漏电感引脚的脉冲前沿尖峰。通过D3、C

9、L

3、C10整流滤波，再由7812稳压块进行稳压后，直接得到＋12V输出电压。变压器次级线圈通过D2、C

2、L

1、C3整流滤波后，产生＋5V直流输出电压。R

2、VR2组成一稳压电路，提高负载调整能力。次级线圈T1-4两端电压经D4、C 4整流滤波，提供TOP224P所需的偏置电压。L

2、C8可以减弱由变压器原端线圈和原端到副端等效容性阻抗产生的高压开关波形引起的共模电流。L

2、C6组成电磁干扰滤波器，减弱由变压器原端梯形电流的基波和高次谐波干扰产生的差模电流。C