因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离模块电源,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加

分布式电源系统以其设计周期短、负载间影响小、易于维护等优点成为通信电源系统的主流。中间总线结构是应用*广泛的分布式电源系统结构，由前端变流器、中间总线变流器和负载点变流器组成。前端转换器将交流输入转换为48V DC，中间总线转换器将48V转换为12V并实现电气隔离，负载点转换器将12V转换为负载所需的电压。本文重点介绍后两者的设计。为了给系统提供不间断电源，备用电池通常并联在48V总线上。电池的引入，要求中间母线变换器工作在较宽的输入电压范围内，而在大部分时间里，中间母线变换器都工作在额定输入电压下，所以此时的效率就显得尤为关键。本文提出了一种应力系数分析方法，用于比较验证全桥变换器工作在不同输入电压范围，变换效率降低，磁性元件是*重要的一个。为了提高中间总线变换器在宽输入范围内的效率，提出了一种两级中间总线变换器，前级采用四开关Buck-Boost (FSBB)变换器，将宽输入电压范围转换为窄电压范围或恒压，后级采用隔离全桥变换器实现大降压和电气隔离。FSBB具有升降压功能、结构简单、开关管电压应力低、功率通路直接等优点。变换器的功率转换过程包括直接功率*输和间接功率*输。增加直接功率比例有利于转换效率的提高。为了提高FSBB的直接功率比，本文提出了两种三模控制策略。一种是粗调法，FSBB输出电压范围小，后级全桥变换器将其转换为稳定电压，另一种是精调法，此时对FSBB输出电压进行**调节，后级全桥变换器采用全占空比开环控制。在三模式粗调控制策略中，将输入电压分为三个区域，FSBB分别工作在升压、滤波和降压模式，滤波模式对应的输入电压区域位于升压模式和降压模式对应的输入电压区域之间，避免了升压模式和降压模式之间的频繁切换。在滤波模式下，FSBB的降压控制器始终开启，升压控制器始终关闭，因此输出电压等于输入电压，这导*该区域的输出电压范围较小。根据这一特点，本文提出了一种升压模式和降压模式下的输出电压设定方法，以保证变换器工作模式之间的平滑切换。实验结果表明，该控制策略能够在全输入电压范围内实现高效率的FSBB，且额定输入时效率**。类似于三模粗调控制策略，FSBB也在三模微调控制策略中运行三种模式，而不是原来的滤波模式，所以在这个区域也可以**调节输出电压。为了提高直接功率比，本文提出了一种双边沿调制策略，在Buck单元中采用双边沿PWM，在Boost单元中采用双边沿PWM。在升压-降压模式下，为了进一步提高直接功率比，降压单元以固定的**占空比DM工作，此时升压单元的占空比被调整以调整输出电压。考虑到升降压模式下电感电流脉动小，四个开关都工作在高频的特点，在电感电流脉动不超过其他两种工作模式的前提下，降低开关频率，以大大降低开关损耗，提高转换效率。因为有两种开关频率，两种PWM方式，所以称之为三模双频TEM控制策略。该控制策略还可在整个输入电压范围内实现高效率，并在额定输入下实现**效率。由于FSBB有多种工作模式，微调控制策略有两个开关频率，两级IBC系统的控制设计变得更加困难。本文分析了FSBB的输出阻抗和全桥变换器在各种工作模式下的输入阻抗。为了解决FSBB工作在滤波模式时输出阻抗的凸性问题，提出了一种改进的阻尼电路来降低损耗。实验验证了该控制系统的回路设计和阻尼电路设计。实验结果表明，该设计方法是有效的。负载点转换器(Pol)需要高效率、高功率密度、快速动态响应和低输出纹波电压，这与滤波器的设计密切相关。本文讨论了滤波器的设计。在分析Pol损耗的基础上，提出了损耗*小化的输出电感设计方法，并通过实验进行了验证。在分析输出滤波电容寄生参数与输出纹波电压关系的基础上，给出了输出滤波电容的设计和选择。