毕业设计（论文）-基于单片机的通信电源设计

《毕业设计（论文）-基于单片机的通信电源设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要通信电源是电信网的能源，其供电质量的好坏直接关系到整个电信网的畅通，本课题首先分析了近年来国内外高频通信开关电源的发展状况，在理论分析和电路实验的基础上，开发出了一种新型的高频通信开关电源（交流配电模块、直流配电模块、4只高频开关整流模块和监控模块置于同一机架内），该电源优化了电路的主要参数，设计了相移脉宽调制零电压开关谐振（PS-ZVSPWM）全桥变换器电路和以集成控制器UC3875芯片为核心的控制电路，实现了功率开关管的零电压开通和近似零电压关断，研制出高效率（达93%）、高稳定度(±0.5%）、高可靠性、低电磁干扰的高频开关整流模块。同时文中还提

2、到了以MCS-51单片机电路为核心的的电源监控模块与监控设计思路。保证了整机能够安全可靠工作。1绪论1.1开关电源的发展及国外现状通信电源是整个电信网的重要组成部分，电源设备质量的优劣，决定着整个电信网能否安全稳定运行。通信设备发生故障时，可能会影响部分用户或使接通率下降。而电源发生故障时，将会造成通信全部中断，所以人们一直将电源视为整个通信系统的心脏，受到足够的重视。通信电源分为一次电源和二次电源两大类，一次电源将交流电转换成稳定的直流电接入通信设备，二次电源一般位于通信设备内部，将一次电源的直流电转换成多种电压值的稳定直流电以供通信设备内部各部分使用。

3、自1957年第一只可控硅(SCR)问世后[1],[2]，可控硅取代了笨重而且效率低下的硒或氧化亚铜整流器件，可控硅整流器就作为通信设备的一次电源使用。在随后的20年内，由于半导体工艺的进步，可控硅的电压、电流额定值及其它特性参数得到了不断提高和改进，满足了通信设备不断发展的需要，因此，直到70年代，发达国家还一直将可控硅整流器作为大多数通信设备的一次电源使用。虽然可控硅整流器工作稳定，能满足通信设备的要求，但其是相控电源，工作于工频，有庞大笨重的电源变压器、电感线圈、滤波电容，噪声大，效率低，功率因数低，稳压精度也较低。因此，自1947年肖克莱发明晶体管[

4、3,4]39，并在随后的几年内对晶体管的质量和性能不断完善提高后，人们就着力研究利用晶体管进行高频变换的方案。1955年美国罗耶（GH·Roger）发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换电路的开始[5]，1957年美国查赛（J.J.JenSen）又发明了自激式推挽双变压器变换器电路。在此基础上，1964年，美国科学家提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想，并在NEC杂志上发表了“脉宽调制应用于电源小型化”等文章，为使电源实现体积和重量的大幅下降提供了一条根本途径。随着大功率硅晶体管的耐压提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善

5、，1969年终于做成了25KHz的开关电源。电源界把开关电源的频率提高到20KHz以上称为电源技术的“20KHz革命”。开关电源技术的这一新的发展，在世界上引起了强烈的反响和重视，开关电源的研究成了国际会议的热门话题。经过几年的努力，从开关电源的电路拓扑型式到相配套的元器件等研究都取得了相当大的进展。在电路拓扑型式上开发出了单端贮能式反激电路、双反激电路、单端正激式电路、双正激电路、推挽电路、半桥电路、全桥电路，以适应不同应用场合、不同功率档次的需要；在元器件方面，功率晶体管和整流二极管的性能也有了较大的提高。1976年美国硅通用公司第一个做出了SG152

6、4的脉宽调制（PWM，PulseWidthModulation）控制芯片，极大地提高了开关电源的可靠性，并进一步减小了体积。尽管如此，由于功率器件的电压、电流额定值的限制，直到上世纪70年代末开关电源主要用于通信设备的二次电源，而通信设备的一次电源大多数仍采用可控硅整流器（相控电源）。在随后的几年中，大功率晶体管（GTR）和功率场效应管（MOSFET）相继被研制出来[6]，其电压、电流额定值大为提高，工作频率也提高较多，可靠性也显著增加。在电路拓扑、功率器件和控制芯片发展的基础上，80年代初，英国研制出48V成套直流电源[5]，作为通信设备的一次电源使用，

7、一个机架包括多个整流模块，交、直流配电模块等，这是当时利用高频直流变换技术为主开发的新成果。在1982年国际通信能源会议上，关于这一成果发表的论文受到了普遍重视。这一新技术，在研究开发和应用方面得到了迅速的发展。到80年代中后期，绝缘栅双极晶体管（IGBT）已研制出来并投入了市场，各种通信设备所需的一次电源大多采取PWM集成控制芯片、双极型晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管；半桥或桥式变换电路；开关频率约为几十KHz，效率约90%左右的高频开关电源。随着微电子学的发展和元器件生产技术的提高，相继开发出了耐压高(400-500V)的功率场效应管（VMOS管）

8、和高电压、大电流的绝缘栅晶体管（IGBT39），具有软恢复特性的大