50A单体

ZXD2400 48V/50A

高频开关整流器概要

1 系统介绍

1.1 原理框图如下：

输入开关输入防护EMI滤波及浪涌限制 单相交流输入PFC校正电路BOOST 420VDCDC/DC变换全桥相移ZVZCS输出滤波及输出EMI 48V输出辅助电源模拟控制与保护电路前端面板键盘及液晶显示MPU内置监控单元风机温控

1.2系统基本原理

系统组成如图1所示，单相交流输入先经EMI滤波和浪涌抑制电路进入功率因数校正电路，得到420V直流，供给后级的DC/DC变换器降为48VDC，再经输出滤波电路输出。

前级的功率因数校正Boost电路采用LCD无损吸收电路实现软开关，后级的DC/DC变换级采用全桥相移谐振ZVSZCS控制策略实现开关过程的软化。整个功率部分都工作在软开关状态。

Boost级电路采用PFC平均电流控制芯片UC3854，并设有交流输入欠、过压，输出过压，Boost电感启动防饱和等保护电路。DC/DC变换级电路采用UC3879相移谐振芯片完成，设有电压电流双闭环控制，内环为电流环，外环为电压环。这种双环控制可以提高系统对输入电压和负载变化的响应速度，且有自动限流作用，容易实现多个单体的均流并联，可靠性高。电流环采用平均电流控制方式，可以准确地跟踪预制的电流，且抗噪性好，不需要斜坡补偿。同时设有原边电流、输出电流过流保护电路，输出电压过压及短路，过温等保护电路。

内置单片机电路对电源参数进行实时数据采集，并控制电源的正常运行；接受键盘指令，采用液晶显示电源单体实时数据和控制菜单；通过RS-485向监控传送电源单体数据、告警信息及接收本机键盘或组合电源系统监控模块的设置命令。

温度检测电路检测主散热器的温度，送给单片机系统，单片机系统根据主散热器温度通过风扇控制电路控制风扇的工作状态。

辅助电源提供整流器内部控制电路所需的各种电源。

1.3 设计原则

(1) 技术水平的领先原则

主要体现在功率变换上，采用零压零流相移谐振软开关技术，在提高整机开关频率的同时，保证在全负载范围内都有高的变换效率，相应地，电磁干扰也大幅降低。符合当前电力电子的发展方向。从技术上满足我们开发目标的实现。 (2) 设计方法

按照正常的高频开关电源设计方法和规则，特别需要考虑的是容易忽视的电磁兼容的 设计，整体布局和结构工艺的设计及控制回路校正环节的参数优化设计等。 (3) 成本控制

成本控制将贯穿于设计过程的每一环节。 (4) 精品意识原则

以最大程度地满足用户的要求为宗旨，不断地改进设计，力求完美，创中兴电源品牌。

2 系统使用范围

ZXD2400 48V/50A高频开关整流器适合组合成输出容量适中，范围在150A?600A的中大容量系统，满足中等容量的通信交换设备的需要，特别是在以下场合尤为合适：

1．作为无线通讯基地发射站所配套的基础电源，用于移动通信及小型有线系统领域，这部分市场需求最大，48V/50A的单体模块也是最受这部分用户青睐的。 2．广泛适用于城市电话局和长途电信局等中大容量的通信交换设备，也可作为光纤和微波通信及农话等交换设备的配套电源。

3．在专网方面，铁路，水利，电力等需要中大功率通信直流电源的场所，也可适用。

3 竞争力分析

ZXD2400 50A 开关整流器充分考虑了用户的各种需要，同时也调研了国内外同行相同产品规格的性能指标，在拟定开发目标时，就要求我们的产品在工艺外观、技术性能、使用功能等方面具有较大的优势，至少与国内同行相比处于领先水平，它具有以下特点： ? 采用新型大容量器件IGBT，简化电路结构，提高了可靠性；

? 采用全负载范围内软开关技术，保证全负载范围都有高的变换效率，同时还能提高开关

频率，使电源小型、轻量化成为可能，电磁干扰也随之大幅降低； ? 宽广的交流输入电压范围适合中国广大乡村、山区的电网现状； ? 交流输入功率因数接近于1；

? 实现恒功率型输出，交流断电后来电对电池充电，在电池电压较低时，可以提供比额定

输出高出20％的电流。在相同负载容量时，可减少单体模块的数量，从而替用户节省投资；

? 内置监控CPU及液晶显示模块，可以实时显示整流器的各项参数；

? 通过键盘可以设置保护告警参数，调节均浮充输出电压，输出限流点等变量； ? 完善的三遥接口功能，提供RS485通讯接口，可以实现集中监控。

? 输入输出具有完善合理的保护措施，既提高了整流器的可靠性，又保护了用电设备。 ? 方便的输入输出接口，可以实现直接热插拔。

可以参考对比几家在产品销售规模上或性能指标上做得比较出色的厂家情况：

3.1 深圳华为通信公司

产品型号为HD4850，交流输入电压范围：单相165V?270VAC， 输入功率因数：?0.99 整机效率：?88％，并机均流的不平衡度：?5％。具有交流输入过欠压保护，直流输出过压保护，欠压告警，工作过温关断保护。内置监控CPU，可通过RS485口进行监控通信，三遥功能齐全。冷却方式：风冷。 3.2 台达电子公司

产品型号为ESR-48/50A，交流输入电压范围：单相220VAC?20%， 输入功率因数：?0.99 整机效率：90.5?92％(负载50?100％），并机均流的不平衡度：?5％。具有交流输入过欠压保护，直流输出过压保护，欠压告警，工作过温关断保护。三遥功能齐全。采用全桥相移零电压PWM软开关技术，具有一定的先进性。冷却方式：风冷。 3.3新西兰SWICHTEC公司

产品型号为英特吉R2948，交流输入电压范围：单相180V?275VAC（额定负载），单相150V?180VAC（限功率输出）， 输入功率因数：?0.99（30?100％额定负载），整机效率：?90％(负载30?100％），并机均流的不平衡度：?5％。具有交流输入过欠压保护，直流输出过压保护，欠压告警，工作过温自动调低电流，后备关机保护。内置监控CPU，三遥功能齐全。整流器可实现恒功率输出。外形尺寸：高246mm(6U)，宽142mm(28E)，深325mm,重量：11KG。冷却方式：采用调速，高可靠性风扇。采用的技术估计也是PWM软开关技术，具有一定的先进性。

3.4 武汉洲际通信电源集团有限公司

产品型号为DMA12-48/50，交流输入电压范围：单相150V?275VAC， 输入功率因数：?0.98，整机效率：?91％，并机均流的不平衡度：?2.5％。具有过欠压，过流和过温等保护功能，内置监控CPU，具有输出电压，电流以及各类告警信息显示，三遥功能齐全。外形尺寸：高266mm，宽145mm，深340mm, 重量：14KG。冷却方式：自然冷却。其综合技术指标具有一定的领先性。

4 系统性能

对ZXD2400 50A开关整流器总体性能要求如下： ? 高的可靠性。MTBF能达1.5?105小时以上。

? 好的可生产性，可维护性，可测试性。具备大批量生产的条件。

? 结构合理美观，可实现热差拔。 ? 高的全负载范围的变换效率。

? 体积重量在国内同类型的产品中处于领先水平。 ? 要求输入防护性能达到邮标要求。 ? 要求达到系统性能指标所提的要求

5 系统性能指标

交流输入

(1) 电压：单相三线制 AC110V~AC290V

(2) 电流：不大于15A（RMS），交流输入为220V时 (3) 频率：40~65HZ (4) 功率因数：≥0.99

(5) 效率：不小于0.90(负载由20％?100％负载时) (6) 启动冲击电流：不大于10A峰值

(7) 保护：输入高熔断能力熔断器保护及整流器入端设有防雷击和电压浪涌抑制电路 高压关机：285V?290V，恢复：275V?280V 低压关机：150V?155V，恢复：165V?170V (8) 绝缘强度：输入对地承受交流1500V，50HZ，1分钟 输入对输出承受交流1500V，50HZ，1分钟 直流输出

(1) 电压：48VDC（40V~60V可调） (2) 电流：55A（最大）

(3) 限电流值：10A~55A 可调，具备限流回缩功能。限流时，当输出电压低于40V时，限流点逐步减小，直至输出端短路，输出电流限制在一最小值（一般3A以下）。 (4) 实现恒功率输出特性

(5) 静态调整率：电压调整率不超过直流输出整定值的?0.1% 负载调整率不超过直流输出整定值的?0.5% (6) 动态调整率：开关机的过冲幅度不大于直流输出整定值的?10%

负载效应恢复时间不大于200?S，超调量不超过直流输出整定值的?5% (7) 电话衡重杂音：≤2mv

(8) 峰-峰值杂音：0~20MHZ?200mv (9) 宽频杂音电压：3.4KHz~150KHz≤50mv 0.15MHz ~300MHz≤20mv (10) 离散频率杂音电压:3.4KHz~150KHz≤5mv 150KHz ~200KHz≤3mv 200KHz ~500KHz≤2mv

500KHz ~30MHz≤1mv (11) 模块间并机均流度:< ?3%额定电流值

(12) 保护：输出过压保护：整流器关机并告警，须切断交流输入，才能重新开启 过流保护：可承受输出长时间的短路

(13) 绝缘强度：输出对地能承受交流500V，50HZ，1分钟 人机界面

1）液晶显示模块参数、告警信息及控制菜单

2）可以通过键盘设置整流器的告警、保护参数，调节均浮充电压和输出限流点及整流器的编号。

内部保护功能

1) Boost级输出保护

当Boost级输出电压过高（>435V），或当其输出电压低于输入电压时，整流器关闭并告警。当输出正常后，自动恢复工作。 2) 其它保护

整流器内散热器温度高（>70℃）时，降到当时负载的50%，主散热器温度过高（>80℃）时，停机并告警。温度正常后，自动开启。

风机温控调速，当整流器内散热器温度高于30℃时，风机处于半速运转，当主散热器温度高于40℃时，风机处于全速运转。风机堵转或电源线故障，输出降到当时负载的一半，同时发出声光告警。 三遥接口

1) 内部有独立的微处理器 2) RS485接口与上级监控模块通讯 3) 具有完善的三遥功能 5.6环境条件

1) 冷却：风冷，温控调速 2) 工作温度范围：-5?C~50?C 3) 储存温度：-40℃~+85℃ 4) 湿度：0~90%，无冷凝 5.7电磁兼容

(1) 符合VDE0871A级标准 (2) 可闻噪音：<55dBa（1米） 5.8外形尺寸及重量 (1) 高度： 280 mm (2) 宽度： 130mm (3) 深度： 420mm (4) 重量： 12kg

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