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目录 1

序 1

前言 1

第1章绪 论 1

1.1通信电源的功能和重要性 1

1.1.1通信设备对通信电源的要求 1

1.1.2通信电源不间断的重要性 2

1.1.3 环境影响电网质量的体现 2

1.2通信局站电源系统及变换器类型 3

1.2.1 集中供电通信电源系统 3

1.2.2 分散供电通信电源系统 4

1.2.3混合供电通信电源系统 4

1.2.4变换器类型 4

1.3 通信直流电源的发展概况 5

1.4大功率高频开关电源（整流器）系统简介 6

1.5通信用开关型整流器技术要求 7

第2章常用功率半导体器件及工作 9

状态 9

2.1 功率场效应晶体管（MOSFET） 9

2.1.1功率MOSFET简介 9

2.1.2 MOSFET的主要特性及参数 9

2.2绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 13

2.3晶闸管 14

2.3.1 普通型晶闸管 14

2.3.2双向晶闸管 15

2.4快恢复二极管 16

2.5肖特基二极管（SBD） 18

3.1.2直流变换器的组成 19

3.1.1直流变换器的功能 19

3.1直流变换器概述 19

第3章直流变换器基本电路 19

3.1.3主电路方案间的关系 20

3.2降压型直流变换器主电路 20

3.2.1工作原理 21

3.2.2电感电流连续状态（CCM） 21

3.2.3电感电流临界（Critica1）状态 23

3.2.4电感电流不连续状态（DCM） 23

3.2.5功率开关管VT及续流二极管VD 24

的选择 24

3.2.6输出脉动电压峰－峰值△Uo 24

3.2.7变换器的效率 24

3.2.8同步整流器的应用 25

3.3.2电感电流连续状态（CCM）分析 26

3.3.1 主电路特征 26

3.3单端正激型（Forwsrd）直流变换器 26

3.3.3临界状态 29

3.3.4输出电压Uo 29

3.3.5变压器储能的回馈 29

3.3.6单端正激型直流变换电路的计算 30

3.3.7单端正激电路特点 31

3.4 反相型（Buck-Boost）直流变换器 31

3.4.1原理及要点简述 31

3.4.2 电感电流连续状态（CCM）分析 31

3.4.3几种危险状态 32

3.4.4临界电感 33

3.4.5半导体器件参数 33

3.4.6脉动电压的峰－峰值 33

3.5单端反激型直流变换器 34

3.5.1单端反激型直流变换器的特征 34

3.5.2变压器磁动势连续状态（CCM）分析 35

3.5.3临界电流Ioc和临界电感Lsc、Lpc 36

3.5.4输出电压Uo 37

3.5.5单端反激型直流变换电路的计算 38

3.6升压型直流变换电路 39

3.6.1电路特点 39

3.6.2工作原理 39

3.6.3电感电流连续状态（CCM）分析 40

3.7 Cuk型直流变换器 41

3.7.1隐含升压型和降压型机理 41

3.7.2脉动电压补偿原理 42

3.8 Sepic型直流变换器 42

3.8.1工作原理 43

3.8.2 Sepic型直流变换器的电压比 43

3.9.2工作原理 44

3.9.1电路特点 44

3.9 推挽型直流变换器 44

3.9.3推挽电路的磁状态 45

3.9.4输出电压（平均值）Uo 46

3.9.5临界电感Lo 46

3.9.6推挽型直流变换电路的计算 46

3.10 半桥型直流变换器 47

3.10.1电路的构成 47

3.10.2工作原理 48

3.10.3半桥型变换电路的计算 48

3.10.4电路特点 49

3.11全桥型直流变换器 49

3.11.1工作原理 49

3.11.2全桥型直流变换电路的计算 50

3.11.3电路特点 50

3.12.1过电压吸收 51

3.12钳位、缓冲电路及软开关 51

3.12.2缓冲电路（Snubber） 52

3.12.3能量恢复吸收电路 53

3.12.4软开关技术 53

3.12.5有源钳位ZVS电路 55

3.12.6并联辅助开关管的近似ZVS关断 56

第4章控制电路 58

4.1驱动电路 58

4.1.1对驱动电路的要求 58

4.1.2集成电路直接驱动 59

4.1.3加设驱动功率放大级驱动 59

4.1.4变压器耦合驱动 59

4.2脉宽调制器原理 60

4.2.1脉宽调制 60

4.1.5光耦合器驱动器 60

4.2.2脉冲分配 61

4.2.3主电路与PWM比较器组合增益 61

4.3稳压系统 62

4.3.1 硅稳压二极管及基准电压 62

4.3.2晶体管直流线性稳压电路 63

4.4稳流和限流 65

4.5低压降线性稳压器与开关电源联合 66

使用 66

4.5.1低压降线性稳压器 66

4.5.2低压降与开关电源串级使用 66

4.6过电压保护 67

4.7 SG1525A电压型控制芯片 67

4.7.1 SG1525A的特点 67

4.7.2工作原理 67

4.8.1 UC1842脉宽调制器及应用实例 70

4.8 UC1842、UC1846电流型控制芯片 70

4.8.2 UC1846电流控制型脉宽调制器 72

第5章高频开关整流器 74

5.1 高频开关整流器电路的组成 74

5.1.1影响主电路方案的因素 74

5.1.2 高频开关整流器常用电路的组成 74

5.1.3研究和发展方向 75

5.2单相高功率因数预调级 76

5.2.1 功率因数及校正的概要 76

5.2.2平均电流型Boost单相PFC 79

5.2.3单相零电压开通高功率因数预调级 84

5.2.4 改进的零电压开通升压型变换器主电路拓扑 89

5.3三相网侧整流及三相预调级 92

5.3.1三相输入无源功率因数解决方案 93

5.3.2 三相单开关管高功率因数预调级 96

5.3.3三相六开关高功率因数预调级 100

5.3.4三相三开关高功率因数预调级 102

5.3.5三相隔离型PFC 104

5.4大功率DC-DC变换级 108

5.4.1双管单端正激直流变换器拓扑 108

5.4.2 双正激直流变换器拓扑 109

5.4.3 双管正激变换器的回能吸收电路 111

5.4.4 移相全桥ZVS-PWM直流变换器拓扑 112

5.4.5 ZVZCS移相全桥直流变换器 119

5.5 整流模块并联运行 122

5.5.1 负载均分的要求及措施 122

5.5.2 均流的五种方法 122

5.6开关型整流器的部分性能 124

5.6.1 市电电压变化范围 124

5.6.2杂音电压 125

5.6.3效率 126

5.6.4外特性 127

第6章变换器设计 129

6.1 高频磁心材料 129

6.1.1 磁心材料的参数 129

6.1.2铁氧体磁心 130

6.1.3 非晶、微晶磁心 132

6.1.4 恒磁导率磁粉心 133

6.2 高频变压器的设计 134

6.2.1 确定变压器的铁心 134

6.2.2 各绕组的匝数 136

6.2.3 变压器磁路中的气隙 137

6.2.4 漆包线铜导线的直径及并绕根数 138

6.2.5 绕组的布置 139

6.3.1 高频电流取样互感器的应用与特点 142

6.3 高频电流取样互感器的设计 142

6.3.2 高频电流取样互感器的设计要点 143

6.4 高频交流电感、滤波电感和储能 145

电感的设计 145

6.4.1 磁心的选择 145

6.4.2绕组计算 146

6.5温升及散热 146

6.5.1 温升 146

6.5.2温度极限 147

6.5.3散热的原理 147

6.5.4 铝型材散热器 147

6.5.5 散热器的稳定温升计算 148

6.6 PSPICE仿真简要 149

6.6.1 绘制本PSPICE仿真电路的要点 149

6.6.2 电路输入文件 150

6.7设计举例 152

6.7.1 单相PFC升压电感Lf设计 153

6.7.2 移相桥高频主变压器T设计 154

6.7.3 滤波电感L设计 155

第7章交流不间断电源 157

7.1 UPS运行方式及系统结构 157

7.2单相逆变器及正弦脉宽调制 158

7.2.1基本逆变电路 158

7.2.2对称开关状态输出波形 158

7.2.3正弦脉宽调制 159

7.2.4四象限运行 160

7.3三相桥式正弦脉宽调制逆变电路 162

7.3.1 不隔离的三相桥式SPWM逆变 162

电路 162

7.4.1 高频直流变换与低频逆变桥组成的低频逆变器 163

7.4高频耦合的工频变换器 163

7.3.2隔离的三相桥式SPWM逆变电路 163

7.4.2移相控制高频耦合四象限低频逆变器 164

7.4.3 占空比扩展高频脉冲直流环节逆变器 166

7.4.4 E激隔离双向变换逆变器 167

7.5串联补偿式稳压与串联有源滤波 168

7.5.1 串联补偿式稳压 168

7.5.2串联有源滤波 169

7.6并联型有源滤波 170

7.6.1 功能和不同应用 170

7.6.2三相并联型有源滤波器并联于网侧应用 170

7.6.3串并联有源滤波 171

7.7串并联调整式UPS 172

7.7.1电路特点 172

7.7.2电路工作要点 172

8.1.1电涌的产生及危害 175

8.1雷击与电涌 175

第8章雷击与电涌防护 175

8.1.2模拟电涌波形 176

8.2防雷器件及装置 177

8.2.1避雷器 177

8.2.2氧化锌压敏电阻 178

8.2.3硅雪崩二极管（SAD） 180

8.2.4气体放电管 180

8.2.5抗干扰滤波器 181

8.3电源系统防雷 183

8.3.1线路出入局站的防雷规定 183

8.3.2通信电源系统设备的防雷 183

8.4接地系统 184

8.4.1接地的各种作用 184

8.4.2联合接地装置 185

9.2监控系统的总体介绍 187

9.2.1监控系统的结构 187

第9章通信电源和环境的监控系统 187

展 187

9.1电源设备监控的必要性、现状和发 187

9.2.2监控系统的功能 189

9.2.3监控系统的监控内容 191

9.2.4监控系统的一般要求 193

9.2.5监控系统管理 193

9.3局站监控系统的基本原理 195

9.3.1监控系统的基本原理 195

9.3.2软件组成 196

9.4 设备监控单元 199

9.4.1四种参量的采集方法 199

9.4.2信号采集所需的一些部件 200

参考文献 212