屏蔽类电源滤波器
时间: 2024-08-17 08:47:49 | 作者: 屏蔽类电源滤波器
现代集成电路工艺已进入亚微米阶段,数字信号的上升/下降时间普遍为亚纳秒量级,这使高速数字的设计面临巨大挑战。晶体管尺寸越来越小,使得其工作电压越来越低,同时时钟频率一直上升,微处理器(CPU)和各种专用芯片(ASIC)集成的功能慢慢的变多,其消耗的功率也慢慢变得大,这对电源系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
在通信系统设备中,电源的设计通常分一次电源和二次电源两部分,一次电源系统的输入是50Hz交流电,电压依照国家不同分220V和110V两种,输出通常为-48V。二次电源通常指从-48V或-24V转换成5V、3.3V等低电压以及从低压到低压的转换电源。
在采用集中供电的二次电源系统中,板卡插入主机时,主机已经处于稳定的工作状态,所有容性负载均已充电。待插的板卡是不带电的,板卡上的容性负载没有充电。在热插入过程中,待插板卡上的电容瞬间充电。充电过程将在插入的瞬间从系统电源吸纳大量的电流,导致系统电压瞬间跌落,影响其它板卡的正常运行。在电源线接触的瞬间,系统电源的输出电阻和待插板卡的电容组成RC充电通道,由于电源的输出电阻很小,浪涌电流非常大。在拔出板卡的过程中,板卡上的旁路电容放电,和背板之间形成一个低阻通道,也会产生瞬间大电流。浪涌电流携带大量的能量,会毁坏接口器件、连接器和金属连线。为避免上面讲述的情况发生,所以要对电源系统来进行必要的保护性设计。
对于采用-48V输入电压供电的系统中,各单板的输入电路的滤波和保护电路的设计一般要遵循的原则是:满足相关的可靠性和电磁兼容技术标准的要求,相应的标准可以借鉴公司的技术标准和国际通行的标准。通常应用如图1所示的电路。
输入保护电路一般分防雷击保护和输入电压反接保护,D1为单极性瞬态抑制二极管,插件封装的推荐型号为1.5KE68A,D2为输入电压防反接二极管,插件封装的推荐型号为SB560,D2也可以用保险丝替代,在单板总功率大于50W时,考虑D2的功率耗散建议使用保险丝。
滤波电路由一级形滤波器和一级共模滤波器组成,C2、C3为铝电解电容,电压大于100V,建议使用105℃工作范围的,容量在47~470F,C1、C4为高频滤波电容,推荐使用X7R材质的瓷片电容,或聚酯薄膜电容,容量0.47~1.5F,耐压大于63V。L1选用电感量在100~300H之间,工作电流根据单板总功率确定,考虑电感的饱和因素,最好按50%降额。L2选取电感量在100~300H之间,注意这个电感要采用间绕方式,减少线为辐射噪声抑制电容,选用时注意耐压大于500V,容量大于1000pF。C7、C8为输出滤波电容,C7选用钽电容,输出5V时选用耐压10V的,输出3.3V时选用耐压6.3V的,容量均在220F以上,C8建议选用高频瓷片电容,容量在10~22F之间,耐压一般大于6.3V即可。
图2及图3中输出电压分别为3.3V和1.5V时电源纹波大小分别为48.8mV和41.2mV,能够正常的看到电源输入滤波保护电路效果明显。