摘 要：随着新型功率器件的出现，开关电源逐步取代了线性电源的应用领域，该文简要分析了3DX50中波发射机二进制电源应用PWM电路设计的开关电源工作原理。

关键词：开关电源；PWM调制电路；占空比

1 前 言

3DX50中波发射机二进制电源由以往的线性电源改为模块化的开关电源，采用了PWM脉宽调制开关控制技术为二进制功放提供+75V和+150V稳压电源。PWM调制开关电源由于效率高，稳压范围宽，线性度好等特点，故在二进制电源设计中得以采用。

2 二进制电源工作原理

3DX二进制开关电源采用PWM脉宽调制技术，是电压控制式的开关型稳压电路，为了降低功耗，提高效率，使调整管工作始终处于放大状态变为开关状态，既要么饱和导通，要么截止。导通时，有大电流通过，但因管压降小，故功耗不大；截止时，虽然管压降大，但此时电流很小。由于调整管工作于开关状态，所以调整管输出的是开关电压，经过续流平滑滤波环节把开关电压变换成直流平稳电压。为了使输出电压自动调整，应对调整管的开关状态进行控制，一般是通过输出误差电压反馈和输入斜坡电压进行比较，比较后的输出信号对调整管的通/断时间进行控制以达到稳压的目的。

二进制电源由300V输入，输出75V和150V电源分别给低位、高位二进制模块供电。75V供给含1/16、1/32和1/64射频电压二进制功放台阶（LSB）；150V供给含 1/2、1/4和1/8 射频电压二进制功放台阶（MSB），使二进制台阶累计成一个大台阶。当输入或输出有过压、欠压、过流和PWM无推动时，电源可以实现自保。

1. PWM调制电路

二进制电源中的PWM脉宽调制电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过输出电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。其核心是PWM调制器，它是一个比较器，将频率一定的斜坡电压与输出反馈的误差电压进行比较，产生占空比可调的推动信号来控制调整管的通断时间，以此来输出开关电压。斜坡信号是由控制电路产生固定频率的时钟信号，时钟频率决定PWM调制器的开关频率，经过积分、峰值检波、AGC电路处理后产生。无论因何原因使负载电压发生变化形成误差电压，然后反馈至比较器输入端和斜坡电压进行比较，PWM调制器输出的占空比自动调整，其占空比随误差电压而变化，即实现了自动稳压，这个过程就是PWM调制。

具体来讲，二进制电源由U4可编程逻辑控制电路输出射频信号给PLL锁相环电路，锁相后起到了稳定输出时钟频率，减少电源输出噪声的作用。然后，U4输出160kHz的时钟信号CLOCK，如图1，时钟信号经过积分电路U17变换成三角波，一路由负峰值线性检波器检出三角波的负峰值，并把这个值采样后和积分电路另一路斜坡电压信号经U19反向求和使三角波的电平提升到0伏以上，再经过U23-AGC电路处理使PWM变化率保持恒定。U27比较器将来自AGC电路的变化率和输出误差电压反馈变换成一个占空比可变PWM调制信号。PWM电路中，U23满足W=5X1/U2这个关系式，U25的输出电压直接控制U2，U19的输出作为U23的差动输入X1，U23的输出W为U27提供斜坡电压信号，U23在这里的作用就相当于一个自动增益控制器AGC。

图1中负峰值检测电路是对三角波信号的负峰值进行采集并保持，为了改善电路性能，使C86电容电压跟踪输入电压，即输出最大程度的跟随输入电压，在输入端增加U20电压跟随器作为输入缓冲；为了使二极管对电容快速充电提高电路的检测速度及检测精度，在U20的负反馈支路增加一个检波二极管CR9构成反馈放大器，同时限制了CR10的反向电压。U25是对电容电压进行缓冲，以平衡通过R117和负载所引起的放电；另外，反馈电阻R117给CR9提供了一个电流通路，以防止U20在检测到一个新的峰值后进入负饱和区以便于立即跟随。

当输入三角波正半周时，U20输出正信号，CR9导通，CR10截止，输出为零；当输入负半周时，U20输出负信号，由于虚断，CR9截止，CR10导通，继续给C86充电保持其峰值，输出负信号加到U25缓冲后检测出负峰值。

2. 75V稳压电路

下图2是二进制75V电源的原理框图。Q5为调整管，工作在开关状态，源极接至由续流二极管CR8、电感L3和电容C83组成的续流滤波电路，栅极接U15和U13组成的开关推动电路，U27的输出经推动电路控制调整管的工作状态。

其原理：刚打开电源时，Q5处于截止状态，漏极输入300V而输出接近0V。输出电压（75V OUT）被U27的输出脉冲占空比所控制，随着这个占空比增加，输出驱动脉冲DRV_75送至推动电路产生75-GATE栅极驱动信号使Q5导通，电流流过 L3，输出电压随之开始上升。如果75V不稳定或负载发生变化引起的误差电压，通过由R107和R96组成的分压电路对75V输出电压进行采样与U18的输入参考电压进行运算，产生75V_PWM_CNTRL电压反馈信号至U27的同相输入端和75V斜坡电压作比较，U27输出的PWM已调信号用来控制调整管的导通与截止时间，以达到稳定75V电压的目的。例如：当75V增大时，Q5由饱和导通转变为截止的时间提前，导通时间缩短，使输出下降以维持75V不变，反之亦然。可见输出电压的自动调整是借助于Q5的开关时间或输出脉冲宽度来实现的。

另外，U18的输入参考电压由300V电压经 R136、R138、R142、R145和 R79分压后得到，，根据需要由安装在前面板的电位器 R2可以调整75V电源的大小。

3. 150V稳压电路

150V电路的工作原理与 75V 电路基本相同，一方面由于150V 电路的大电流（150V_10A，75V_1.35A）需求使用了Q7/Q8两个调整管，它们输入有180°的相位差，采用这种方式有助于消除150V 输出纹波；其次，150V电路的PWM斜坡电压RAMP150同样来自75V的AGC电路U23，这里不再重复。

4. 故障状态监测指示

电源的前面板提供了绿/红灯电源状态指示，75V和150V电压可调电位器，两个电源双色指示灯DS1/DS2，四个红色故障指示灯DS3/DS4/DS5/DS6和电源开关按钮。电源正常运行，指示灯DS1和DS2绿灯亮，否则红灯亮（红灯亮有时是假象，重新加电可恢复）。四个单色故障指示灯状态FLT_0、FLT_1、FLT_2、FLT_3代表了不同的编码，即给用户提供一种电源状态（亮/灭）。例如，FLT_0、FLT_1、FLT_2、FLT_3对应指示灯状态：亮、亮、亮、灭，编码为0001，0-红灯亮，1-红灯灭，表示二进制电源连锁故障；四个红灯全灭，编码为1111，表示二进制电源正常，编码如表1所示。

二进制电源模块对上述故障进行实时监测，如果有一个故障信息出现，信息将被送到发射机微控制器单元对故障进行显示。

3 结束语

PWM脉宽调制电路在开关电源中已被广泛使用，以上只是简要地分析了PWM电路在3DX50中波发射机二进制开关电源中的应用，希望对使用者了解二进制电源并能简单处理一些常见故障提供帮助，最终为安全播出提供保障。

参考文献

[1]. P.SCHMITT. 3DX50/25 AM TRANSMITTER 843-5513-451.1999.9

[2]. HARRIS TECHNICAL MANUAL 888-2449-001.2004.7

相关文档：
小议房地产甲方代表在工程施工阶段的质量管理
浅谈人事档案管理存在的问题及对策思考
变电一次设备的检修和安全运行
电子商务环境下第三方物流企业发展对策
浅谈我国保险市场营销的现状及发展
夯实高校基础党组织建设 努力实现中国梦