JCE传感器在大功率高性能三相通讯模块电源中的应用

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  目前，大多数通讯模块电源都采用图1中的架构。交流电源经过输进滤波之后，进行功率因数校正电路，将输进的交流电流转变成直流电源。再经过一级DC-DC变换，转换到所需要的输出直流电压（48V或者是24V）。

                                                               

图1  通讯电源架构

    在这种架构中最主要的进行功率变换的是功率因数校正电路及DC-DC变换电路。其中三相功率因数校正的拓扑与控制方式很多。其按输进电感电流的状态可分为两种：一种是电流连续模式（CCM）[1][2]，另一种是电流断续模式（DCM）[3][4][5]。DCM模式电流峰值高，输进电流畸变较大，不太适用于性能要求高的场合。
   三相CCM通讯模块电源目前业界较多采用的拓扑为三相三开关三电平拓扑（如VIENNA拓扑等），本文主要讲述了如何采用JCE传感器来实现三相三开关三电平拓扑的控制。
  
二、三相三开关三电平信号检测
    通过对三相三开关三电平控制研究发现[4][5]，目前要实现三相三开关三电平拓扑控制，至少需要检测5个量，如图2所示。即三个输进电流信号及两个输出电压信号。

                                             

图2  三相三开关三电平控制实现简图

   
三、输进电流信号检测的实现
    通常在单相PFC中，输进电流信号检测有两种实现方式：1、电阻检测，如图3所示；2、电流传感变压器检测，如图4所示。

                                                  
电阻检测在三相PFC中很难实现，且由于三相PFC一般功率较大，也不适于用电阻检测输进电流。而采用电流传感变压器来进行检测，由于三相PFC本身线路拓扑复杂，再加进电流传感变压器来进行检测，其PCB走线就比较繁杂，且轻易受到干扰。针对以上两种电流检测方式的缺点，一般三相PFC的电流检测方式都采用霍尔电感传感器来实现，而在传感器领域中JCE系列的产品，性价比相当不错。这儿就简单介绍一下JCE电流传感器如何实现三相PFC输进电流检测。
    设一三相6kW通讯电源模块，输进相电压范围165Vac～275Vac，其输进电流的RMS为14A左右。通过查阅JCE公司产品资料，可知JCE25-TSRP适合。其额定最大电流RMS值为25A，精度为±0.2%。其内部框图如图6所示。
                                                      

图6  JCE25-TSRP的内部框图

   
   则要实现电流检测，需要在+脚接一个5V的电压，0脚与控制地相连。这里TSRP的ref脚采用内部参考电压，即接一个>220kΩ的电阻到控制地。其线路如图7所示。
            

图7  采用TSRP系列传感器检测电流的电路图

  
四、输出电压信号检测
    由于三相三开关三电平拓扑的输出端是两个电容串联，所以检测这两个电容上的电压到控制端，就必须有电压隔离。一般三相三开关三电平拓扑的输出电压为700V左右。这儿可采用JCE的 JCE-L25P可以简单的实现电压隔离。JCE-L25P具体规格可以参照JCE公司网站上的Datasheet。其电路结构如图8所示。

                                                                     

图8  电压检测线路

         五、总结
    本文简单的论述了JCE传感器在三相大功率高性能通讯电源模块中的应用。采用JCE电流传感器及电压传感器后，极大的简化的电源线路，降低了功率线路对控制线路的干扰，大大进步了通讯电源模块的性能及可靠性。