電源穩(wěn)定性設計精選(九篇)

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第1篇：電源穩(wěn)定性設計范文

關鍵詞：電源系統(tǒng)；穩(wěn)定性標準；阻抗匹配；開關電源

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）06-0-03

0 引 言

隨著數(shù)字技術的發(fā)展，航空電子領域機載計算機已得到廣泛應用，為航空器帶來便利。機載計算機通常使用開關電源模塊產(chǎn)品為CPU、接口、總線等負載模塊供電，并使用EMI電源濾波器降低電磁干擾，但在機載計算機設計中，開關電源模塊及組成系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題經(jīng)常被忽視，穩(wěn)定性嚴重影響機載計算機系統(tǒng)的性能和安全。

在機載計算機中，開關電源模塊往往可以單獨通過穩(wěn)定性評估及試驗驗證，例如小信號穩(wěn)定要求、所用元器件的離散性、高低環(huán)境下電特性等方法進行分析。而機載計算機在使用電源模塊組成電源系統(tǒng)時，卻可能出現(xiàn)電源系統(tǒng)不穩(wěn)定等故障，此類故障經(jīng)常發(fā)生在EMI電源濾波器和電源串聯(lián)使用的模式中。

本文基于EMI源濾波器和電源串聯(lián)使用模式，通過對電源系統(tǒng)進行建模，針對機載計算機EMI電源濾波器的輸出阻抗、開關電源的輸入阻抗進行分析，確定EMI電源濾波器輸出阻抗對濾波器及電源系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并提出機載計算機電源模塊及組成系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定標準。

1 穩(wěn)定性分析

為了直觀分析機載計算機的穩(wěn)定性，將機載計算機的濾波器、電源模塊簡化為串聯(lián)使用的電源系統(tǒng)模型進行阻抗分析。模型A為EMI電源濾波器，模型B為開關電源模塊，系統(tǒng)模型如圖1所示。

Ta、Tb分別為A、B的傳遞函數(shù)，Zo為A的輸出阻抗，Zi為B的輸入阻抗。那么該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為T：

該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)T分母中的Zo/Zi決定了該系統(tǒng)傳遞函數(shù)的穩(wěn)定性，即EMI電源濾波器的輸出阻抗、開關電源的輸入阻抗決定了該電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

使用Middlebrook判定方法可有效準確地判斷系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。該法則可用于電源系統(tǒng)級聯(lián)穩(wěn)定性分析，主要采用阻抗分析方法，由加州理工學院的Middlebrook教授提出，其原理是運用電源輸出阻抗與負載輸入阻抗之比來分析開關電源間的阻抗穩(wěn)定性。Middlebrook判定方法指出，獨立的功率變換器模塊在級聯(lián)運行時，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性應使級聯(lián)處前級模塊的輸出阻抗小于后級模塊的輸入阻抗。

EMI電源濾波器的輸出阻抗、開關電源的輸入阻抗應遵循阻抗失配原則。為保證該電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在全輸入范圍、全頻段范圍內(nèi)EMI電源濾波器的輸出阻抗應小于開關電源的輸入阻抗。

2 阻抗分析

2.1 EMI電源濾波器輸出阻抗

機載計算機廣泛使用EMI電源濾波器進行電磁干擾的抑制。EMI電源濾波器最主要的性能參數(shù)就是插入損耗，插入損耗分為共模和差模插入損耗。插入損耗越大，表明該濾波器對干擾的抑制能力越強。內(nèi)部電路通常采用如圖2所示的濾波器電路圖。

等效EMI電源濾波器的參數(shù)，簡化為LC濾波電路。電路模型如圖3所示。經(jīng)計算，輸出阻抗如公式（2）所示：

Lf為濾波器模型中兩個差模電感量之和，即LD1+LD2；Cf為EMI電源濾波器內(nèi)Cx電容與電源模塊輸入端濾波電容之和；Rind為濾波器內(nèi)共模電感及兩個差模電感直流電阻之和，在設計、計算EMI電源濾波器輸出阻抗時，應考慮濾波器的阻尼特性，它決定了LC濾波電路諧振峰的大小。

利用Matlab對該表達式進行仿真，得到EMI電源濾波器輸出阻抗的典型曲線圖，如圖4所示。

2.2 開關電源輸入阻抗

開關電源的輸入阻抗體現(xiàn)了輸入電流變化時輸入電壓的變化。通常來說，機載計算機常用的降壓DC/DC變換電路在中低頻段表現(xiàn)為電阻特性。DC/DC變換器反饋環(huán)路調(diào)節(jié)輸出特性時，相對于輸入端口，DC/DC變換器表現(xiàn)為額定功率負載，輸入端口等效電阻為負阻抗。

在設計應用中，可以使用儀器測量法對電源電路進行輸入阻抗測試。儀器測量法使用噪聲分離設備分離共模、差模噪聲并計算阻抗值，但數(shù)學表達式較復雜，該差模阻抗測量計算方法很難實現(xiàn)。

對電源電路建立模型，推導該電路的傳遞函數(shù)，并根據(jù)傳遞函數(shù)得出該電路的輸入阻抗。以機載計算機中常用的BUCK型降壓DC/DC變換器為例，其簡化模型如圖5所示。

根據(jù)圖中電路拓撲形式，該型降壓DC/DC變換器的輸入阻抗為：

利用Matlab對該表達式進行仿真，得到降壓DC/DC變換器輸入阻抗的典型曲線圖，如圖6所示。

將EMI電源濾波器的輸出阻抗、開關電源的輸入阻抗放置在同一幅頻特性圖中就可以直觀判斷在全頻段范圍內(nèi)，前級模塊輸出阻抗與后級模塊輸入阻抗的關系，并由此得出電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

若EMI電源濾波器的輸出阻抗小于開關電源的輸入阻抗，并留有6 dB的安全裕量，則電源模塊及組成系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖7所示。反之，若EMI電源濾波器的輸出阻抗大于開關電源的輸入阻抗，則電源模塊及組成系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。此外，還應考慮開關電源在不同工作狀態(tài)下，輸入電壓、輸入負載變換時的輸出阻抗變化。

3 試驗結(jié)果及分析

為驗證上文阻抗分析，根據(jù)機載計算機工作模式，利用EMI電源濾波器和電源的串聯(lián)接法，通過設置EMI電源濾波器的輸出阻抗和電源的輸入阻抗搭建系統(tǒng)故障模型，實現(xiàn)該系統(tǒng)的不穩(wěn)定工作狀態(tài)。

按照圖2設置某機載計算機EMI濾波器參數(shù)，Lf=LD1+LD2=400 μH，Cf=70 μF，Rind=RL+RLD1+RLD2=0.14 Ω，并根據(jù)該機載計算機的實際工作狀態(tài)得出電源的輸入阻抗為27 dBΩ。

將Lf=400 μH，Cf=70 μF，Rind=0.14 Ω代入公式，經(jīng)計算，濾波器輸出阻抗峰值為33 dBΩ，截止頻率為0.96 kHz，后級輸入阻抗為27 dBΩ。在0.96 kHz頻率處，存在前級輸出阻抗大于后級輸入阻抗的情況，不滿足Middlebrook判定方法，則該系統(tǒng)為不穩(wěn)定系統(tǒng)。濾波器的輸出阻抗、電源模塊的輸入阻抗如圖8所示。

在實驗室中，為該機載計算機提供28 V直流電壓，通過示波器檢測計算機上電過程中濾波器輸出的28 V電源信，發(fā)現(xiàn)此時該處電壓發(fā)生震蕩，且震蕩最大電壓值為32.1 V，震蕩最小電壓值為24.5 V，振蕩頻率為1.18 kHz，與分析結(jié)果一致。

再次改變EMI電源濾波器參數(shù)，驗證系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)。將Lf更改為50 μH，其他參數(shù)不變。從圖9中可以看出，此時系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過示波器檢測計算機濾波器輸出，振蕩現(xiàn)象消失，與分析結(jié)果一致。

由分析和實驗結(jié)果可知，要保證機載計算機電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要對組成串聯(lián)級聯(lián)模式電源系統(tǒng)的EMI電源濾波器、開關電源產(chǎn)品的輸入輸出阻抗進行分析，按照在全頻段范圍內(nèi)，前級模塊的輸出阻抗須小于后級模塊輸入阻抗的判定準則，評估判定機載計算機電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語

文中探討了濾波器輸出阻抗和開關電源輸入阻抗匹配的原因，并提出機載計算機電源模塊及組成系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定標準，有助于提升開關電源模塊及組成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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第2篇：電源穩(wěn)定性設計范文

關鍵詞：電子束曝光機； 高壓電源； 制版精度； 復合補償

中圖分類號：TN710-34； TM46 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)24-0014-04

A Precision High-voltage Power Supply with Compound Regulation Mode

CHEN Zhen-sheng1, LIU Bo-qiang2, YIN Shu-xia1, QI Shuang1

(1. Shandong Kaiwen College of Science & Techlology, Jinan 250200, China;

2. Shangdong University, Jinan 250061, China)

Abstract： In order to ensure the high static accuracy and the high dynamic stability of high-voltage power supply used for elctron beam exposure apparatus, two schemes of compound regulation (in combination with direct regulation and indirect regulation) and compound compensation (in combination with centralized compensation and dispersed compensation) are adopted in the high-voltage powe supply. Some reasonable circuit design items and effective processing measures are used to guarantee the achievement of high stabiliy and the low ripple voltage. The testing of the performace indexes and the practical usage show that the power supply can satisfy the high precision requivements of the electron beam exposure apparatus. All of its performance indexes can reach or exceed the original design reqirements.

Keywords： elctron beam exposure apparatus; high-voltage power supply; plate making accuracy; compound compensation

由于電子束曝光機的高壓電源波動對曝光機的束流大小、束斑直徑及掃描尺寸都有直接影響，因而提高高壓電源的穩(wěn)定性和可靠性，降低高壓電源的紋波，是保證電子束曝光圖形高精度的必要措施［1］。為了滿足新型電子束曝光機對高壓電源高精度的要求，在電源系統(tǒng)的設計中，采用了直接調(diào)整和間接調(diào)整相結(jié)合的系統(tǒng)調(diào)整方案，還采用了集中補償和分散補償相結(jié)合的系統(tǒng)補償方式，對關鍵技術采取了針對性的有效措施，研制出了輸出電壓高達30 kV的精密高壓穩(wěn)壓電源。

1 主要設計特點

30 kV精密高壓電源原理框圖如1所示。主要設計特點體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 采用交流預穩(wěn)與直流預穩(wěn)

如圖1所示，220 V工頻電壓經(jīng)穩(wěn)壓變壓器交流預穩(wěn)壓后再給高壓電源系統(tǒng)各單元電路進行交流供電。穩(wěn)壓變壓器的電壓調(diào)整率小于等于1%，負載穩(wěn)定度小于等于2%，它對甚低頻、音頻和高頻干擾都有比較強的抑制作用。穩(wěn)壓變壓器還有過載保護特性，當輸出電流達到保護值時，輸出電壓急聚下降。穩(wěn)壓變壓器的采用，對電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性和可靠性起到重要的保證作用。

圖1 30 kV精密高壓電源原理框圖本電源系統(tǒng)有5個前級穩(wěn)壓電源，分別為各相應單元電路提供直流電源。這些穩(wěn)壓電源必須有足夠高的穩(wěn)定性，才能保證高壓輸出高技術指標要求。其中，基準電壓源和前置放大器K1的工作電源性能指標要求最高，電壓調(diào)整率小于等于2×10-4,負載調(diào)整小于等于5×10-4,紋波電壓有效值小于等于1 mV,溫度系數(shù)小于等于5×10－5 ℃-1。

1.2 采用復合調(diào)整方案

復合調(diào)整方案指直接調(diào)整和間接調(diào)整相結(jié)合的電源系統(tǒng)調(diào)整方案。直接調(diào)整是在高壓回路內(nèi)進行的直接調(diào)整方式。它的調(diào)整閉合環(huán)路由圖1中的取樣分壓器、比較放大器（K1，K2，K3）、補償網(wǎng)絡Ⅰ、倍壓整流濾波器和調(diào)整管組成。直接調(diào)整具有調(diào)整速度快，動態(tài)穩(wěn)定性好的優(yōu)點，可在高環(huán)路增益和具有交流負反饋的情況下不自激，從而有利于實現(xiàn)高靜態(tài)精度的要求［2］。間接調(diào)整是調(diào)整器件設置在低壓側(cè)的調(diào)整方式，調(diào)整閉合環(huán)路由取樣分壓器、比較放大器、補償網(wǎng)絡Ⅱ、跟隨器、5 kHz振蕩器和倍壓整流濾波電路等組成。間接調(diào)整通過調(diào)整5 kHz正弦振蕩器的輸出幅度，進而使倍壓整流濾波器的輸出電壓得到前級預穩(wěn)，使直接調(diào)整環(huán)路中調(diào)整管有一個盡可能低的管壓降設計值。這樣既能改善系統(tǒng)性能，又能延長調(diào)整管的使用壽命。間接調(diào)整環(huán)路是一個大閉環(huán)系統(tǒng)，為防止自激，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，間接調(diào)整環(huán)路增益應適當?shù)汀?/p>

1.3 采用復合補償電路方案

復合補償是指集中補償和分散補償相結(jié)合的電路結(jié)構，其目的是為了解決因直接調(diào)整環(huán)路的高增益設計而帶來的動態(tài)穩(wěn)定問題。集中補償是通過將放大器K2設計為PID放大器而實現(xiàn)的，電路見圖2所示。為了減小各參數(shù)之間的影響，使C2C1,R1R2,PID放大器的傳輸函數(shù)為［3］：G1(s)≈(T1s+1)(T2s+1)T0s

(1)式中:T1，T2為微分時間常數(shù)， T1＝C1R1 ，T2＝C2R2；T0為積分時間常數(shù)，T0＝C1R0。

圖2 PID放大器原理圖分散補償是指在比較放大器的輸出端（K2的輸出端）分別對兩調(diào)整環(huán)路設置兩個電路結(jié)構相同，但參數(shù)不同的補償網(wǎng)絡，其電路如圖3所示。網(wǎng)絡的傳輸函數(shù)為:G2 (s)≈T1′s + 1T2′s + 1

(2)式中:T1′為微分時間常數(shù)，T1′＝R2C ；T2′為積分時間常數(shù)，T2′＝（R1+R2）C。

1.4 逆變器選用5 kHz正弦振蕩器

通常，高壓電源均采用高效率的飽和式逆變器，但它不適合高精度高壓穩(wěn)壓電源，原因是輸出波形中有大的尖峰脈沖，會使高壓輸出呈現(xiàn)出很大的紋波電壓［4］ 。為此，采用5 kHz正弦振蕩器，將700 V直流電壓變換為振幅高達320 V的5 kHz正弦電壓。正弦電壓再經(jīng)升壓變壓器升壓、倍壓整流濾波器后，可獲得33 kV的高電壓。由于正弦振蕩器輸出不存在尖峰脈沖，這就有效地降低了高壓輸出中的紋波電壓。

圖3 分散補償網(wǎng)絡結(jié)構1.5 采用交流平衡器

為了抑制高壓電源輸出工頻紋波，采用了交流平衡器，它可輸出幅度和相位均可調(diào)的工頻電壓。該電壓經(jīng)比較放大器放大后，傳遞到電源輸出端，可有效地抑制抵消輸出端的工頻紋流電壓。

1.6 采用雙通道放大器作為比較放大器

直流通道由K1，K2構成，交流通道由K3，K2構成。采用雙通道放大器可兼顧直流增益和交流增益的不同要求，使電源系統(tǒng)既有高的靜態(tài)精度和好的動態(tài)穩(wěn)定性，又能有效地降低輸出紋波電壓。

2 提高穩(wěn)定度的措施

穩(wěn)壓電源的精密度和穩(wěn)定性主要取決于基準電壓的精度、比較放大器的增益高低及其穩(wěn)定性、取樣分壓比的穩(wěn)定性［5］。為此，采取了以下針對性措施。

2.1 比較放大器的增益核定

由于電源系統(tǒng)采取前級交流預穩(wěn)和直流預穩(wěn)，并且比較放大器前置級和基準電壓源都置于電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，再加上采樣電阻采用絕緣油冷腳，因此輸出電壓受輸入工頻電壓和溫度的影響可以忽略。這樣放大器的增益僅由電源的負載效應核算即可。根據(jù)直接調(diào)整環(huán)路Ⅰ，可得圖4所示的信號流圖。

圖4 調(diào)整環(huán)路Ⅰ信號流圖圖中：Rd為調(diào)整管內(nèi)阻；Ri為整流濾波器內(nèi)阻；ΔUo為輸出電壓變化量；μ為調(diào)整管放大系數(shù)；n為取樣分壓比；K為比較放大器增益絕對值；P為補償網(wǎng)絡的衰減系數(shù)；ΔUg為調(diào)整管柵陰電壓變化量；ΔIh為負載電流變化量；ΔId為整流電路輸出電流變化量；圖4中，μKnPμ1，RiRd。由圖4可推出：K≈Ri|ΔIh|μnPUo|ΔUo|/Uo

(3) 設計要求在|ΔIh|=100 μA時， |ΔUoUo|≤2×10－5,K應滿足下式：K≥Ri|ΔIh|2×10－5μnP|Uo|

(4) 由式（4）計算出輸出電壓為20 kV的K值應滿足K≥3×105。為留有余量，K的設計值為6×105。

2.2 比較放大器前置級設計

對多級直流放大器來說，零點漂移、噪聲系數(shù)、增益穩(wěn)定性等重要技術指標主要由前置級決定，并且前置級增益越高，其決定作用就越強［6-7］。因此前置級放大器的精密度對比較放大器的精度起決定作用。前置放大器電路如圖5所示。電路中運算放大器選用目前精密極高的斬波穩(wěn)零集成運放ICL7650［8］,其失調(diào)電壓溫漂小于等于0.01 μV/℃,輸入失調(diào)電流大于等于0.5 pA，開環(huán)增益大于等于5×106,共模抑制比小于等于1×106。電路所用電阻均用精度為0.01%的Rx700.5 W型高精密電阻。前置級增益設定值應盡可能高，設定值為2×104。把前置級電路置于電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，以減小增益溫漂和電磁干擾。

2.3 采用精密電壓基準源

采用REF102型高精度電壓基準源，其輸出電壓10 V，溫漂小于等于2.5 PPM/℃,長時間穩(wěn)定為10 PPM/100 h，在0.1～10 kHz頻段內(nèi)，噪聲電壓小于等于6 μV［9］。對REF102的電路進行嚴格的低溫漂、低噪聲設計，并將整個電壓基準電路設置在電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，進一步減小基準電壓的溫漂和電磁干擾［10］。

2.4 保證取樣分壓比的穩(wěn)定性

取樣分壓器的高壓臂電阻全部選用4 MΩ，2 W的Rx70型精密電阻，并將其全部鑲?cè)朊芊獾挠袡C玻璃圓筒內(nèi)，再把圓筒放入絕緣油箱內(nèi)。低壓臂電阻選用0.5 W的Rx70型精密電阻。低壓臂電阻全部放入電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)。分壓器高壓端電阻的電暈放電將嚴重影響分壓比的穩(wěn)定性和可靠性。為防止分壓器電暈放電發(fā)生，在分壓器的高壓端裝有直徑為400 mm,表面光潔度在7以上的橢圓球，使高壓端的最大場強小于2.6 kV/cm。這一措施，切實有效地消除了電暈放電發(fā)生，保證了分壓比的穩(wěn)定性。

3 技術指標測試與測試結(jié)果

測試電路如圖6所示。圖中負載電阻RL的電流用來模擬電子束曝光機電子槍的束流。調(diào)整RL可調(diào)節(jié)高壓電源負載電流。μA表用來檢測電源負載電流；自耦變壓器用來調(diào)整設定高壓電源工頻輸入電壓。

圖6 性能指標測試電路3.1 技術指標測試

（1） 紋波電壓測試

電源輸入電壓Ei維持220 V不變,在額定負載電流100 μA情況下，高壓輸出經(jīng)過0.035 μF，35 kV的高壓電容隔直后，其交流分量耦合到10 MΩ電阻上，用LM400型示波器測量其上的紋波電壓。

紋波的主要成份為5 kHz分量，其次是50 Hz分量。考慮高壓電容的容抗以及示波器的輸入阻抗，根據(jù)上述情況可由測得的4 MΩ上的紋波電壓換算出輸出紋波系數(shù)。

（2） 電壓調(diào)整率的測量

維持額定負載電流100 μA不變，輸入工頻電壓Ei改變±10%。輸出高壓經(jīng)分壓器分壓得一低值電壓。用7位半數(shù)字電壓表HD3455A測量這一低值電壓。由此可換算出電壓調(diào)整率。

（3） 負載調(diào)整率的測量

維持輸入的工頻電源電壓Ei為220 V不變，改變負載電流100 μA,用數(shù)字電壓表測量分壓器的輸出電壓，由此換算出負載調(diào)整率。

（4） 長期穩(wěn)定度的測量

維持工頻輸入電壓不變和額定負載電流不變。用數(shù)字電壓表HD3455A連續(xù)測量9 h，由此測算出長時間穩(wěn)定度。

3.2 測得技術指標

輸出電壓：20 kV,25 kV,30 kV。

輸出電流：額定值100 μA,最大值300 μA。

電壓調(diào)整率(～220 V＋10%)：

20 kV :≤3.5×106；

25 kV :≤2×106；

30 kV :≤3×106。

負載調(diào)整率（負載電流變化100 μA）:

20 kV :≤2×106；

25 kV :≤4×106；

30 kV :≤3×106。

紋波系數(shù)（負載電流為100 μA）:

P-P/Uo≤5×10－6

長期穩(wěn)定度（負載電流為100 μA）:

≤2.5×105／h；

≤4×105／4h。

3.3 高壓電源的實際應用

高壓電源給電子束曝光機電子槍提供加速電壓。高壓輸出的正級與電子槍陽極相接、負極與電子槍陰極相接。投入實際應用1年多以來，性能穩(wěn)定，效果良好，提高了電子束曝光機的制版精度。對于4 mm×4 mm的掃描場，因高壓電源波動引起的掃描場波動僅有0.01 μm，精度可達0.3×105。由于加速電壓的長期穩(wěn)定性好，大大提高了電子束曝光機長時間工作時的制版合格率。

4 結(jié) 語

本文提出了既采用直接調(diào)整與間接調(diào)整相結(jié)合，又采用集中補償與分散補償相結(jié)合，使實現(xiàn)高壓穩(wěn)壓電源系統(tǒng)既有高靜態(tài)精度，又有高動態(tài)穩(wěn)定性的切實有效的設計方案。對前置級放大器、基準電壓源和取樣分壓器的高精度設計是提高高壓電源精密度的關鍵措施。采用交流平衡器、交流負反饋和交直流前級預穩(wěn)，是實現(xiàn)低紋波輸出的強有力措施。

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［10］ 管佳偉，吳虹，孫偉峰.無電阻低壓溫漂的CMOS基準電壓源［J］.電子設計工程，2010,18(3):84-86.

作者簡介: 陳振生 男，1946年出生，山東東平人，教授。從事電子技術應用及精密高壓電源的研究工作。

劉伯強 男，1956年出生，山東棗莊人，博士研究生，教授。從事電工電子技術及計算機控制技術的研究工作。

第3篇：電源穩(wěn)定性設計范文

【關鍵詞】 通信工程 電源維護 穩(wěn)定性

在整個通信系統(tǒng)當中，通信電源占有越來越重要的位置，通信電源的設計是為了為通信設施提供更加穩(wěn)定可靠的能源。隨著社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展，通信行業(yè)越來越發(fā)展，人們對通信的要求越來越高，技術上的進步使通信，系統(tǒng)當中對電源的要求也更加的嚴格。電源的穩(wěn)定性也都推進了通信行業(yè)的整體發(fā)展，因此，如何對通信當中的直流電源進行穩(wěn)定性的維護，有重要意義。

一、通信電源的重要性

通信系統(tǒng)的電源通常由動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)，直流配電系統(tǒng)，交流配電系統(tǒng)，接地與防雷系統(tǒng)構成。通信系統(tǒng)對電源的基本要求是它的穩(wěn)定性與可靠性。如果通信系統(tǒng)當中電源一旦發(fā)生了故障，會使得整個通信系統(tǒng)全部中斷。而其他通信設備發(fā)生了故障，不會使整個通信系統(tǒng)都受到影響。因此通信電源的安全可靠性和電源的質(zhì)量直接影響到了通信的質(zhì)量和人身安全。因此電源系統(tǒng)應該設有雙路或多路的輸出，將直流和交流電互為備用。因此，通信電源對于整個通信系統(tǒng)來講都具有不可取代的地位。

二、通信電源的現(xiàn)狀及存在的問題

通信電源的設備品種繁多，組合奇特，如有低壓與高壓的配電設備，發(fā)電的設備又包括風能太陽能，發(fā)電機，柴油發(fā)電機、汽油發(fā)電機等。通信的電源涉及各種專業(yè)的知識較多。在通信電源的維護當中需要涉及到，通信專業(yè)的技術，化學，機械學，計算機應用等相關專業(yè)的知識。對各個專業(yè)的高要求使通信電源，涉及各種各樣的專業(yè)學科專業(yè)性極強。其次，通信消耗的電能源巨大，需要精心的管理。如確保通信機房的溫度和生產(chǎn)過程當中都需要用到電源。因此如何對這一部分的電源進行精心的管理，使得電源的利用率提高，降低電源的成本具有十分重大的意義。在新時期，電源的維護、電源穩(wěn)定性安全性的控制。都有更加嚴格的要求，在維護的方式上也與傳統(tǒng)的方式有很大的差別，也對相關技術人員的專業(yè)知識的要求更加嚴格。而在設備的看守，等方面則需要進入機械化，因此，維護好通信電源的責任相當重大。

三、維護通信電源穩(wěn)定性的措施

3.1通信電源強化管理

在通信電源的強化管理方面，所有的相關技術和工作人員都應該樹立起通信電源的工作意識。在工作人員和相關技術人員的培養(yǎng)方面應該更加注重工作人員的相關科技知識。建立一支高水平與高素質(zhì)的維護隊伍是必不可少的，具備相關電源專業(yè)知識的工作人員，應該隨時能注意到通信電源當中的安全隱患，并對該隱患采取相應的措施。同時培養(yǎng)一批通信電源的管理者，注重通信電源設施的保護和能源的節(jié)約，同時防止小事故的發(fā)生，強化電源設備與通信電源的有效結(jié)合，并做到組合優(yōu)化。

3.2構建通信電源監(jiān)控系統(tǒng)

構建通信電源監(jiān)控系統(tǒng)，是科技的進步與經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物。對電源設備實際的運行參數(shù)進行實時的遠程檢測。對通信電源存在故障的部件與設備進行遠程的調(diào)整與處理。對電力通信系統(tǒng)進行逐級的拆分。拆分后的各個機制包括監(jiān)控單元，中心局監(jiān)控中心，監(jiān)控站以及監(jiān)控中心等。這些拆分后的各個單元實行統(tǒng)一的集中管理與進行實時的具體操作。嚴格的遵守集中維護、統(tǒng)一管理的原則，將原來的變電站改造成為無人站，將科技的進步運用到通信電源的維護和管理當中，通信電源和通信設備都運用無人看管的模式。因此，通信電源監(jiān)控設備本身的可靠性就顯得尤為重要，因此要將通信監(jiān)控系統(tǒng)的控制與監(jiān)督做到統(tǒng)一，要將通信監(jiān)控系統(tǒng)通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的重要性放在第一位。

3.3強化設備維護工作

維護通信電源的關鍵其實就是維護蓄電池。通常所說的閥控式免維護密封鉛酸蓄電池，指的是無需加水，使用蓄電池的過程中，因為長時間處于浮充狀態(tài)，會產(chǎn)生電解液干涸、活性物質(zhì)脫落變形等現(xiàn)象，進而降低蓄電池容量。由于一些蓄電池在剛剛投入使用不久就存在故障，其原因除了一些蓄電池在生產(chǎn)過程中就存在缺陷及問題外，還因為對電池沒有科學、有效地維護。其檢查措施均為通過對電池浮充狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行檢查，并對比檢查前的數(shù)據(jù)與廠家數(shù)據(jù)，以此確定電池需要更換與否。

參 考 文 獻

[1] 李敏操.提高通電電源穩(wěn)定確保通信系統(tǒng)暢通[J]. 價值工程，2012（10）：123-124.

第4篇：電源穩(wěn)定性設計范文

【關鍵詞】RTU;電源切換電路;3.3V電源電路;現(xiàn)場儀表供電電路

Abstract：This article briefly introduces the power system of hydrology RTU （Remote Terminal Unit）.For the disadvantages of the power switching circuit，3.3V power supply circuit and field instrumentation supply circuit of the traditional hydrological RTU system，we propose some optimization and improvements respectively.With regard to power switching circuit，we make use of the chip LTC4412 of Liner company to control the MOSFET，this can resolve the ripple when the voltage switches;For the 3.3V power supply circuit，the column inductance is replaced by the magnetic inductance with same value，this can make the magnetic field line focus on magnetic inductance，so avoid the magnetic flux leakage;As to the field instrumentation supply circuit，the electromagnetic relay is replaced by MOSFET to settle the false operation and short mechanical endurance of it.The RTU power supply system is optimized by the former three improvements to enhance the stability of it.

Key Words：RTU;the power switching circuit;3.3V power supply circuit;field instrumentation supply circuit

1.引言

RTU[1]遠程測控終端是能自動完成水文（水情、水資源）參數(shù)的采集、存儲、傳輸和控制的設備。在整個水利信息化調(diào)度中起著中間樞紐的作用，其作用不言而喻，而RTU中的電源系統(tǒng)直接關系到RTU的穩(wěn)定性;為了實現(xiàn)RTU對水文參數(shù)全天候的采集，RTU由主備電源供電，主電源一般是220V交流電經(jīng)開關電源轉(zhuǎn)換得到的直流電源（本文以15V直流電源為例），備用電源用電池供電（本文以12V鉛酸電池為例）;經(jīng)過長時間的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)市場上推出的RTU，電源系統(tǒng)中的電源切換電路不能進行無縫切換，電源切換時產(chǎn)生紋波抖動，電源3.3V供電電路在RTU設備上電期間產(chǎn)生較強的電磁干擾，現(xiàn)場儀表供電電路中的執(zhí)行器件存在誤動作，不能可靠的對現(xiàn)場的傳感器進行供電，所以有必要對供電系統(tǒng)重新優(yōu)化設計，提高RTU的穩(wěn)定性。

2.RTU電源系統(tǒng)

RTU電源系統(tǒng)如圖1所示，主要包括電源切換電路、3.3V供電電路，現(xiàn)場儀表供電電路。其中RTU電源切換電路實現(xiàn)的是15V直流電源與電池12V直流電源之間的切換;3.3V供電電路為MCU和一些微控芯片供電;現(xiàn)場儀表供電電路對現(xiàn)場不需要實時供電的設備（如光電直讀水表）進行控制。

圖1 RTU主控器電源系統(tǒng)

3.電源切換電路優(yōu)化

電源切換電路實現(xiàn)的主要目的是：主電源15V電壓與備用電源電池12V電壓同時存在時，15V電源為RTU主控制器供電，電源切換電路阻斷電池供電;當15V直流電源掉電時，電池12V電源為RTU主控制器供電;如果15V直流電壓恢復供電，電池供電回路就被阻斷，15V直流電源繼續(xù)為RTU供電。

傳統(tǒng)的RTU電源切換電路采用圖2所示方式，電池（J1）與15V電源電壓（J3）分別與二極管D1、D2相連后，輸出RTU電源（VCC），此種控制方式電路簡單，成本低，易實現(xiàn)。但是，由于二極管存在導通時間，在15V電源（J3）與電池12V電源（J1）切換的過程中，VCC會產(chǎn)生抖動，影響RTU電源系統(tǒng)穩(wěn)定性，易使信號電平發(fā)生反轉(zhuǎn)，導致RTU在采集和存儲數(shù)據(jù)時發(fā)生錯誤， 而錯誤的數(shù)據(jù)會嚴重影響現(xiàn)場的實時調(diào)度與決策。

圖2 傳統(tǒng)RTU電源切換電路

圖3 電源切換優(yōu)化電路

圖3是對傳統(tǒng)的電源切換電路的優(yōu)化，LTC4412芯片（U1）控制一個P溝道MOSFET晶體管（Q1），根據(jù)P溝道MOSFET晶體管的通斷來選擇RTU的供電電源，LTC4412 Sence引腳監(jiān)測VCC的電壓，電壓正常時，LTC4412 Gate拉低至Sence引腳電壓，P溝道MOSFET晶體管斷開，主電源15V（J2）為RTU主控器供電;當電壓過低或掉電時，LTC4412 Gate拉高至Sence引腳電壓，P溝道MOSFET晶體管閉合，供電電源切換為備用電源（J1）;在電源切換時，MOSFET晶體管快速動作，儲能電容C1濾除切換的擾動，實現(xiàn)供電電源的無擾動切換;二極管的功耗約為0.7V，在LTC4412控制下，MOSFET晶體管在導通時，壓降為20mV;此種控制方式簡單易行，解決了電源在切換時產(chǎn)生紋波的現(xiàn)象，極大的降低了功耗，優(yōu)化了RTU電源系統(tǒng)，提高了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.3.3V供電電路優(yōu)化

以LM2596的典型輸出電路[2]為例，介紹3.3V供電電路的優(yōu)化，如圖4所示。

L1為輸出電感，在RTU多數(shù)產(chǎn)品中，會采用柱狀電感，此種電感在輸出電流比較小時，不會產(chǎn)生太大的漏磁，但在RTU中都會有集成的DTU通信模塊，此模塊在上電瞬間，所需驅(qū)動電流比較大，柱狀電感會產(chǎn)生較大的漏磁，影響電路板其它模塊的正常運行，例如使電磁繼電器產(chǎn)生誤動作。本文的改進如下：把柱狀電感換成同樣電感值的磁環(huán)電感，在遇到電流較大的情況下，磁力線會集中在磁環(huán)電感中，避免了漏磁的產(chǎn)生，提高了3.3V供電電路的穩(wěn)定性。

圖4 3.3V供電優(yōu)化電路

圖5 傳統(tǒng)現(xiàn)場儀表供電電路

5.現(xiàn)場儀表供電電路優(yōu)化

為降低RTU測控終端的功耗，部分傳感器不需要實時供電，只在RTU與其通信時，才需要供電，目前多數(shù)RTU產(chǎn)品采用如圖5所示的方法，單片機的I＼O口控制NPN三極管（Q1），三極管控制12V電磁繼電器（KC1），繼電器的常開觸點去控制VCC電源的導通。在這種控制方式下，由于電磁繼電器本身固有的特性，加上RTU所處現(xiàn)場環(huán)境不乏電機、大型電源控制柜、鎮(zhèn)流器等強電設備，存在著各種各樣的強電磁干擾[3]，使電磁繼電器容易在復雜的現(xiàn)場產(chǎn)生誤動作;在大壩、水庫、河道等特殊場合檢測時，RTU與傳感器通信的頻率較高，使得電磁繼電器的機械壽命不能支持足夠的年限，加劇了RTU在現(xiàn)場的不穩(wěn)定性。

在圖6中，對傳統(tǒng)的現(xiàn)場儀表的供電電路進行了優(yōu)化，用單片機的I＼O口控制NPN三極管（Q2），三極管（Q2）控制P溝道的MOSFET（Q1），MOSFET（Q1）的輸出接著LM7812（M1），三端穩(wěn)壓芯片LM7812（M1）輸出穩(wěn)定12V電壓，驅(qū)動500mA以下的傳感器;在這種控制方式，用MOSFET代替電磁繼電器，解決了電磁繼電器誤動作和機械壽命短的問題，現(xiàn)場儀表的供電電路更加穩(wěn)定。

圖6 現(xiàn)場儀表供電優(yōu)化電路

6.結(jié)束語

本文對RTU系統(tǒng)中的電源切換電路、3.3V供電電路和現(xiàn)場儀表供電電路進行了優(yōu)化改進，主備電源間實現(xiàn)了無擾動切換，避免了漏磁的產(chǎn)生，現(xiàn)場儀表的供電電路更加穩(wěn)定可靠，延長了RTU的壽命，提高了RTU電源系統(tǒng)的在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性，減少了維護成本。

參考文獻

[1]王偉，周圣倉.一種分布式RTU系統(tǒng)：中國，CN203689117 U，2014.7.2.

[2]Instruments T.LM2596 SIMPLE SWITCHER? Power Converter 150 kHz[J].2013.

第5篇：電源穩(wěn)定性設計范文



關鍵詞：電能表； 制造工藝； 質(zhì)量穩(wěn)定性； 單板老化

中圖分類號：

TN71034

文獻標識碼：A

文章編號：1004373X(2012)13

0176

02



收稿日期：20120221

0引言

電子元器件是組成電子產(chǎn)品的核心［1］，電子元器件質(zhì)量的高低和壽命的長短直接決定了包括電子式電能表在內(nèi)的所有電子產(chǎn)品的使用壽命。另外，合理的工藝設計\[2\]和制造也是影響到產(chǎn)品質(zhì)量的又一個重要因素。因此，為保證出廠后產(chǎn)品的使用質(zhì)量可靠，必須在產(chǎn)品出廠前驗證影響其質(zhì)量穩(wěn)定性\[3\]的因素。有些電表廠家做了整機通電老化，雖然這種方式可靠性好，但整機通電老化會使生產(chǎn)效率大打折扣，并且勞動量會增加很多。

近兩年，隨著電網(wǎng)改造的逐漸完成，電能表更新?lián)Q代也在緊張進行中。面對這個巨大的市場需求，各個廠家都在為自己的生產(chǎn)能力不斷擴展規(guī)模，引進先進的生產(chǎn)線，然而在不斷提高生產(chǎn)能力的同時，也要考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。以下介紹低成本投入保證高效率的生產(chǎn)的單板老化方式［4］。

1老化對象

根據(jù)電能表產(chǎn)品的分類，被老化對象可以分為兩大類：單相表和三相表。

1.1單相表

國內(nèi)單相表使用電壓統(tǒng)一為AC 220 V,因此可以實現(xiàn)老化電源的統(tǒng)一。因此要求電能表設計一致的電源輸入接口，這樣在電能表電路板單板被老化時，接口才能統(tǒng)一。

1.2三相表

三相表的設計相對單相表而言稍微復雜一些。一般情況下三相表要求功能較多，這樣三相表就會由電源板和邏輯板組合而成，為了實現(xiàn)電源板和邏輯板生產(chǎn)互不干涉，可以采用兩種單板分開單獨老化。

由于產(chǎn)品的生產(chǎn)是根據(jù)用戶實際需求而制作的，因此電源板也根據(jù)產(chǎn)品要求有AC 55.7 V，AC 100 V，AC 220 V和AC 380 V之分。邏輯板的設計也受到各地招標規(guī)約的限制電源輸入接口不能完全一致，然而為了實現(xiàn)單板老化的便捷，要求邏輯板設計時需要一致的電源排列順序。

2老化工裝

單板老化架要實現(xiàn)操作便捷性、可維護性、使用安全性\[5\]等基本原則。架體組成可分為獨立老化托盤、多層老化架體、表頭顯示箱等三大組成部分。

獨立老化托盤根據(jù)單個托盤所能承載能力［6］，設計不同尺寸。托盤根據(jù)尺寸大小設計多個老化工位，為防止單板在托盤上出現(xiàn)互相碰撞，需要再固定上防撞隔斷。

多層老化架體根據(jù)單個老化架的承載能力、單層托盤間距要求、托盤大小等因素設計老化架體的尺寸，當然也要受到老化室［7］入口的限制。

表頭顯示箱是老化架體工作時需要顯示各個輸入電壓值的指示箱，里面裝載電壓電流表頭，實時顯示電壓電流值，對電源波動起到實時監(jiān)控的作用。同時表頭箱又承載電源開關的功能。

3老化方案

3.1單相表老化方案

由于單相表使用電源的統(tǒng)一性，其單板老化實現(xiàn)更方便一些，只需提供統(tǒng)一的電源接口，即可完成便捷的單板接線操作。老化是在通電時進行，因此單板老化架與老化托盤之間的連接也是比較關鍵的問題。這里建議采用暗線方式，老化托盤與架體之間采用彈簧卡子可靠接觸方式實現(xiàn)。這樣老化托盤在架體軌道上可以方便插拔，不受連接線的限制。單相表電源輸出電路如圖1所示。

3.2三相表電源板老化方案

由于三相表電源板存在多種電源輸入規(guī)格，因此在老化架體取電后需要將其轉(zhuǎn)化成多路輸出的不同值電源電壓［8］，這些不同值的電源電壓可以通過制作多路輸出大功率交流隔離變壓器來實現(xiàn)，同時這些經(jīng)過隔離的電源電壓對后端的安全也起到了很好的保護作用。三相表電源板輸出電路如圖2所示。

3.3三相表邏輯板老化方案

三相表邏輯板電源輸入接口一般情況都是直流電源，因此需要做交流變直流的轉(zhuǎn)換，根據(jù)邏輯板直流電源的需求配置不同型號的開關電源，通過斷路器開關單獨控制電源輸出，同時輸出電源通過數(shù)顯表顯示，每路電源輸出加大過載的單向二極管［9］，防止電源反串燒壞其他低輸出電源,三相表邏輯極電路如圖3所示。

4結(jié)語

本文論述了電子式電能表單板老化在生產(chǎn)中的實施方法，該方法設備投入小，電源轉(zhuǎn)換便捷，能夠很快見效。通電老化工藝符合國標老化規(guī)范［10］并結(jié)合實際生產(chǎn)合理安排工藝流程。其他電子產(chǎn)品的單板老化同樣可以參照此模式進行適當更改。

參考文獻

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［10］王酣,吳京燕,陳大為.集成電路高溫動態(tài)老化系統(tǒng)校準規(guī)范［S］.北京：全國無線電計量技術委員會，2007.

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作者簡介：

何小輝男，1981年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

崔艷華女，1981年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

劉靜然男，1967年出生，河南許昌人，工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

項立衛(wèi)男，1983年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

第6篇：電源穩(wěn)定性設計范文

航嘉的多核R80系列電源向來以做工、用料扎實著稱。原本主打高效率，而現(xiàn)在該系列已經(jīng)逐步進化為比較全能的產(chǎn)品。特別是針對主流市場的多核R80　400，其均衡的表現(xiàn)吸引了不少玩家的關注，甚至不乏玩家自己做評測，描述多核R80　400的諸多優(yōu)點，還將其稱贊為主流電源中最得力的小鋼炮。如此榮譽是否實至名歸？Mc特地邀請航嘉送測了這款熱門產(chǎn)品。

航嘉多核R80　400獲得了80PLUS認證，這算是秉承TR80系列的高效傳統(tǒng)。其次，寬幅設計能讓它在100～240V的大范圍動態(tài)電壓下正常工作。這讓玩家們不用擔心夏季用電高峰時期的電壓起伏對主機產(chǎn)生的影響，也能讓供電原本就不穩(wěn)定的城郊地區(qū)用戶穩(wěn)定地使用PC。不過就總的功率來說，R80　400顯得稍小，額定輸出400W。對使用單一中端獨立顯卡或者整合平臺用戶來說較為合適。當然，“質(zhì)量”質(zhì)為先。再加之主流玩家很少配置超過8pin+6pin供電需求的獨立顯卡，所以就用戶群來說，R80　400的額定輸出功率還算合格。為了保證供電品質(zhì)，R80　400的設計和用料還算扎實。它的功率校正電路采用了主動式PFC設計，不過跟我們以往在主流產(chǎn)品上看到的主動PFC稍有區(qū)別，它更加完整。從高壓電容，到電感線圈、電阻和繼電器都一一具備，這么完整的線路以往只有在1000W級高定位電源上能夠看到。和同檔次產(chǎn)品相比，它的結(jié)構設計也算相對合理，整體采用雙路12V輸出設計，保證處理器和顯卡供電的相對獨立性和穩(wěn)定性。此外，線材也是很容易被玩家忽略的部分，因此也有不少產(chǎn)品在這上面偷工減料。而R80　400的線材雖未采用模組設計，但長度和材質(zhì)上均未縮水，能夠保障傳輸效率和玩家的長路線背板走線設計。

理論上這樣的結(jié)構和設計能獲得不錯的供電穩(wěn)定性和高效率，其實際效率如何呢？接下來就讓我們實際上機試試。在220V市電條件下，我們測試TR80　400的穩(wěn)定性。其+12V、5V、3.3V電壓的波動值都在2.5％左右，表現(xiàn)不錯。模擬一套總功率300W的平臺滿載時的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)R80　400的轉(zhuǎn)換效率竟然接近87％。雖然220V市電測試環(huán)境比110V的低壓環(huán)境更輕松，但這樣的表現(xiàn)還是值得稱贊，轉(zhuǎn)換效率比肩銀牌認證，堪比不少比它定位更高的產(chǎn)品。最后，在噪音測試中，它的表現(xiàn)依舊出色。在夜間安靜的聽音室（環(huán)境噪音35dB），我們測得，它的輕載工作噪音僅38.7dB，屬于人耳幾乎聽不到的程度；滿載時稍高，達到44.2dB，不過若將它放在機箱中，即使在夜間，這樣的噪音也幾乎聽不到。

綜上所述，R80　400的綜合表現(xiàn)確實值得肯定，整體供電穩(wěn)定性、效率和噪音控制能力在同規(guī)格產(chǎn)品中屬一流水平?？紤]到價格因素，它缺乏模塊線材設計、LED燈光裝飾等一些流行的元素也算可以理解，畢竟對用戶來說金玉其中也遠比金玉其外來得更加實在。近期有購置電源需求的玩家們不妨多多對比和關注。

第7篇：電源穩(wěn)定性設計范文

1提高電壓穩(wěn)定性需要應考慮的現(xiàn)實問題

盡管電力系統(tǒng)的發(fā)展在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的認可和推行，但是其引發(fā)的電力崩潰安全事故也相對比較頻繁。其發(fā)生的主要原因是由于對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究分析得不夠深入和徹底，使得在發(fā)生小范圍的電壓穩(wěn)定破壞事故后，由于運行維護人員的操作不當，使得其發(fā)生惡性連鎖反應，從而導致系統(tǒng)的全部崩潰。

1.1電力系統(tǒng)要具有很強的電壓調(diào)節(jié)能力和足夠的無功電源對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高，需要在一些電力負荷要求比較高的區(qū)段，設置一定的無功電源保證其電力補償量，使得電壓在正常運行的基礎上保有一定的電壓富余，保證電力系統(tǒng)具有較強的自我電壓調(diào)節(jié)能力，從而保證電力系統(tǒng)的正常運營。無功電源的設置要注意一些實際的維護問題，在設置時應避免無功電源長距離的進行無功的輸送，還要使得其保持一定的分區(qū)分層的平衡。另外為了更加有效的保證電壓穩(wěn)定性的控制，應該在電力設計過程中始終保有高于正常水平的運行電壓和足夠的無功電源.

1.2電力系統(tǒng)其本身負荷特性的影響電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性受到多方面因素的影響，但是電力系統(tǒng)的負荷特性是所有影響因素中最為重要的。在一般的電壓穩(wěn)定性分析過程中，由于電力系統(tǒng)建設的本身中有較多的電壓的調(diào)配裝置，還加上電力系統(tǒng)負荷特性本身的多樣性和時變性，在實際的電力運營過程中，其綜合的負荷特性更加的繁復。由于電網(wǎng)在實際的運營過程中，電網(wǎng)主要是通過獲取電網(wǎng)中恒定的電流，實現(xiàn)電力的供應，這一恒定的電流即恒電流負荷，如果無法滿足這一電流的穩(wěn)定提供，就會導致電力系統(tǒng)電壓的失穩(wěn)。一定意義上來說恒電流負荷有比較明顯的強制性，一旦無法實現(xiàn)，就會導致電壓的失穩(wěn)。

1.3電力系統(tǒng)輸送電力的穩(wěn)足程度以往我們一般在電力系統(tǒng)設計過程中，只是考慮到電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。但隨著電網(wǎng)建設的網(wǎng)絡化和普片化，長距離大容量的送電模式已經(jīng)越來越多的實際應用，而對于如何保證長距離的兩端的電壓穩(wěn)定性，是我們需要更加多的關注，以保證電力系統(tǒng)輸送電力的穩(wěn)足程度。下文我們主要探究電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性破壞及出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象的緣由：其一是在長距離送電線路輸送過程中，會伴隨著一些由于控制不夠的電力荷載，使得線路出現(xiàn)明顯的電壓差。如果不能有效的保證和控制送端或受端電壓發(fā)生變化，就會導致電力系統(tǒng)輸送電力的穩(wěn)足程度比較低，無法充分滿足用戶的電力需求；其二是由于目前我國的電力系統(tǒng)的鋪設過程中主要以電纜作為輸送材料，這就使得我國的輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電力容性的特點，而由于深夜用電負荷相對較小，就會使得受端與送端電壓出現(xiàn)較高的電壓差，一旦不能有效的控制，系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性就會被破壞，并對電力設備產(chǎn)生消極的影響，甚至導致本可避免的的安全事故；其三是由于我國工業(yè)發(fā)展的規(guī)?；哟?，使得企業(yè)對于用電量的需求也急劇增加，使得大容量負荷變得更加的集中化，這就使得在用電的高峰和低谷，產(chǎn)生比較兩極化的無功負荷需求，如果得不到有效控制就會影響系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，從而無法保證電力系統(tǒng)輸送電力的穩(wěn)足程度。

2提高電壓穩(wěn)定性的對策

通過前文對于系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性進行詳細的探究和分析，我們會發(fā)現(xiàn)影響電壓穩(wěn)定性的原因相對比較多，而下文我們主要從設備和運行以及預案模型的建立三個方面，提出一些提高電壓穩(wěn)定性的對策。

2.1提高運行方面的對策為了保證電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，在電力系統(tǒng)的運行方面，系統(tǒng)的維護人員應該制定合理有效的運行方案，使得系統(tǒng)能夠及時的調(diào)整設備來投切電壓和無功功率。在電力系統(tǒng)處于重載情況下時，在運行維護過程中必須通過有效的控制，使得輸電電壓始終保持在允許的高水平。除了在技術上的運行維護方面做工作外，還應對電力系統(tǒng)的運行維護人員不斷進行電壓穩(wěn)定性的基本知識的指導和培訓，提高維護人員的職業(yè)素質(zhì)，為電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性的提高貢獻人員的實踐科技力量。

2.2電壓安全監(jiān)控系統(tǒng)伴隨著計算機技術發(fā)展的深入，其已經(jīng)滲透到社會生活的方方面面，不無例外的也可以應用到保證電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性中去。我們可以通過建立電壓安全監(jiān)控系統(tǒng)，更加便捷和合理的調(diào)度電力需求，使得電力的輸送更加符合實際的電力需求。還可以通過開發(fā)出功能更加強大電壓安全監(jiān)控軟件，從而使得電壓系統(tǒng)的安全監(jiān)測更加的全面和有效，這樣將會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起到積極地推動作用。使得電力系統(tǒng)更加及時發(fā)現(xiàn)導致電壓失穩(wěn)的原因，以便及時的將其排除，從而最大化電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.3做好充分預案準備由于負荷特性的多樣性和不確定性，我們必須時刻關注系統(tǒng)電壓的實際變化，通過合理的電力調(diào)配和維護保證電壓的穩(wěn)定性運營。在實際的運營過程中，我們可以通過對實際系統(tǒng)的負荷特性進行詳細的分析和規(guī)劃，對各類可能發(fā)生的電壓失穩(wěn)情況進行充分的預案準備，建立比較仿真的負荷數(shù)據(jù)模型，使得電力企業(yè)能夠更加有效的提高電壓穩(wěn)定性

3結(jié)語

第8篇：電源穩(wěn)定性設計范文

[關鍵詞]通信系統(tǒng)；通信電源系統(tǒng)；設計方案

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0153-01

在進入到二十一世紀之后，似乎世界上所有的東西都在變得發(fā)展迅速，主要體現(xiàn)在了經(jīng)濟與科學技術上，而現(xiàn)代化的通信技術也是其中較為重要的一項，可以說現(xiàn)代通信技術已經(jīng)深入的改善了我們的生活和溝通。但是在通信技術的發(fā)展中，通信電源系統(tǒng)一直是通信技術發(fā)展的關鍵，通信技術在進行數(shù)據(jù)傳輸時需要消耗一定的能量，而現(xiàn)代通信使用的如此頻繁和超高量對于通信電源系統(tǒng)就提出了更高的要求，因此，對于通信電源系統(tǒng)的設計與研究有著極其重要的意義。

1、常用設計方案

隨著通信技術的不斷發(fā)展與應用，并且對于偏于地區(qū)的通信質(zhì)量和信號要求等，對于通信電源系統(tǒng)就提出了更高的要求。為了能夠讓信號進行全方位、全地域的覆蓋必須建設大量的通信基站，而在其電源系統(tǒng)的設計建設中，由于通信技術的特殊性以及地理位置和環(huán)境的特殊性等，使得通信電源系統(tǒng)的設計要能夠滿足這些所有條件需要。同時現(xiàn)代的通信電源系統(tǒng)的設計還要滿足于信息化、網(wǎng)絡化的條件，能滿足于時代的需要，以及在出現(xiàn)相關故障時能夠及時進行自檢和上報等功能。因此嗎，針對以上相關的功能要求，對于通信電源系統(tǒng)的設計主要的要在以下幾個方面進行考慮：

1.1 電壓的輸入范圍

電壓的輸入范圍是電源系統(tǒng)設計的重要因素之一。通信電源系統(tǒng)的電壓輸入范圍和常規(guī)的農(nóng)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓值存在著一定的差距，因此，常用的農(nóng)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓實無法滿足于通信電源系統(tǒng)的電壓輸入要求的，將很難保證通信數(shù)據(jù)的傳送質(zhì)量和良好的通信服務。通常一般都是要求其輸入的電壓值要高于常用農(nóng)電網(wǎng)電壓的30%，同時在通信電源系統(tǒng)的設計中，還有考慮諸多的外在環(huán)境、氣候等因素，如雷電等問題都會直接的影響到通信電源系統(tǒng)的輸入電壓，因此需要做好相關的保護措施。

1.2 防塵、防潮、放高溫

我們都知道，為了滿足現(xiàn)代人們的及時通信要求和高質(zhì)量的同要求等，就必須要進全方位的覆蓋。因此，自然就會受到各種環(huán)境因素的影響，這其中關于溫度、濕度等等方面的要求就需要考慮進去。因此，在進行通信電源系統(tǒng)的設計時，就要把這些所有的問題考慮進去，做好防塵、防潮、防高溫的保護措施，這些因素都會極大的影響到我們的通信電源和通信質(zhì)量的正常工作。

1.3 要具備遠程控制和自我診斷能力

信息化和網(wǎng)絡化是現(xiàn)代通信電源系統(tǒng)設計中的重要手段，智能化的通信電源系統(tǒng)，應能夠做到進行遠程的控制，時刻知曉當前通信運行和通信源系統(tǒng)運行的質(zhì)量好壞，是否正常運行以及當出現(xiàn)問題時，是否能夠及時的尋找到問題的原因以及具體出現(xiàn)問題的位置，方便進行及時的診斷和下一步的維修工作。這些都需要整套的通信電源系統(tǒng)能夠保證較高的信息化和智能化，具有一定的遠程監(jiān)控和自我診斷能力。

2、可靠性設計方案

通信電源系統(tǒng)的設計除了要滿足于常規(guī)的使用外，還應具備相當?shù)目煽啃?。相比傳統(tǒng)的通信電源系統(tǒng)的設計方案，可靠性的通信電源系統(tǒng)設計方案，又有著更高的要求。主要考慮了在電源系統(tǒng)的結(jié)構上、對外界的抗干擾、抗影響能力上，因此，對于可靠性的通信電源系統(tǒng)設計方案來說，主要的需要注意以下幾點：

2.1 電源模塊交流輸入的電壓范圍

電源模塊是通信電源系統(tǒng)中保持電壓輸入的關鍵，主要的控制著交流電壓的輸入范圍，對通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定工作具有關鍵的作用。在電源模塊的交流電輸入電壓上，同樣是要保證其電壓高于國家規(guī)定標準的30%以上，這樣才能保證電壓的輸入穩(wěn)定性和可靠性，能夠應對各種的電壓情況在復雜的環(huán)境之下保證其工作的穩(wěn)定性和可靠性。并且這一電壓輸入范圍和電站網(wǎng)絡要求的輸入相適應。

2.2 電源模塊的冷卻設計

我們都要知道在電源流通的過程中比然的會產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，而高溫絕對是通信電源系統(tǒng)穩(wěn)定工作的障礙，因此，必須做好電源模塊冷卻降溫工作，才能保證通信電源系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，保證輸入電壓的穩(wěn)定性。在電源冷卻系統(tǒng)的設計上可以根據(jù)不同的地區(qū)以及外界環(huán)境等因素進行綜合的考慮，來選擇最終適合的冷卻方式。

2.3 智能化的遠程監(jiān)控設計

智能化的通信電源基站現(xiàn)在都是沒有人工值守的，大多都是在統(tǒng)一的監(jiān)控中心進行遠程的監(jiān)控，因此，在智能化的通信電源系統(tǒng)設計中，就需要在其各個關鍵的點上進行監(jiān)控裝置的安裝，保證能夠全體候?qū)ζ溥M行監(jiān)控和管理，從而極大的提高通信電源系統(tǒng)的維護水平和效率。在通信電源系統(tǒng)的日常運行中，難免的會遇到因為外界的因素如惡劣的天氣、氣候尤其是閃電、雷擊對通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定工作特別容易造成破壞，除了外在的影響因素，自身在運行時的高溫、塵土、潮濕的空氣等都會對通信電源系統(tǒng)造成破壞，因此，當出現(xiàn)意外時，我們需要通信電源系統(tǒng)能夠及時的進行自動上報和通知，并且能夠具體找出事故位置以及原因等，只有這樣才能在第一時間對其進行及時的維護，從而才能夠保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

結(jié)語

綜上所述，隨著通信技術的全面發(fā)展和普及運用，通信電源系統(tǒng)的設計是其向前持續(xù)發(fā)展的關鍵點，因此對于通信電源系統(tǒng)在進行設計時需要全方位的考慮好在其運行中容易出現(xiàn)的以上相關問題，并針對性的做好防護措施。只有做好通信電源系統(tǒng)的設計工作，才能保證通信質(zhì)量和服務的進一步升級以及通信技術的不斷向前發(fā)展。本文主要的從常用的通信電源系統(tǒng)的設計方案和可靠性的通信電源系統(tǒng)的設計方案進行入手，分析了各個方案之間，應在哪些方面需要進行格外的注意。

參考文獻

[1] 宋福峰，劉寶昌.通信電源系統(tǒng)設計及運行維護中節(jié)能方案探討[J].電信工程技術與標準化，2010，03：69-71.

第9篇：電源穩(wěn)定性設計范文

關鍵詞：LED；單片機；驅(qū)動系統(tǒng)；智能；恒流驅(qū)動

中圖分類號：TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）14-0138-02

近數(shù)年來，LED的使用越來越普遍，其擁有環(huán)保、節(jié)能、光電效率高、使用壽命長、亮度高、安全性、穩(wěn)定等多方面的優(yōu)點。由于其眾多的優(yōu)點，近年來各行各業(yè)的應用得以迅速地發(fā)展起來。從一定程度上也說明了LED驅(qū)動電路成為了產(chǎn)品應用中一大極其關鍵的因素。從理論上來講，LED的使用壽命是10萬個小時以上，但由于種種原因，主要的是在實際應用的過程中，因為驅(qū)動方式的選擇不當以及驅(qū)動電路設計的不周全，致使LED極為容易受到損壞。

1 LED驅(qū)動現(xiàn)狀分析

當前，市場上的很多生產(chǎn)商所生產(chǎn)出來的LED產(chǎn)品，大多采用的都是阻容降壓的方式，同時采用一個外加的穩(wěn)壓電源，實現(xiàn)對LED燈的持續(xù)供電，這樣則能有效的降低LED 的成本，但是這種供電方也存在著一定的弊端，對LED也造成了一定的影響。一方面，這種供電方式的效率驅(qū)動效率很低，耗費了大量的電能用來實現(xiàn)降壓點受阻，甚至其產(chǎn)生的電能消耗可能會超過LED 自身對電能的消耗，而且電流的驅(qū)動也十分有限，當電流較大時則對于降壓電容產(chǎn)生的需求較大，這樣就會造成電能的消耗不斷的增加；另一方面，在電壓的穩(wěn)定方面較差，對于通過LED 的電流無法確保其能夠滿足工作需求，在進行LED的產(chǎn)品設計時，需要通過降低LED 兩端的電壓來實現(xiàn)驅(qū)動，但是這種驅(qū)動必須要降低LED產(chǎn)品的亮度才能夠?qū)崿F(xiàn)?？偟膩碚f，使用這種方法來實現(xiàn)LED產(chǎn)品的驅(qū)動，使得LED自身的亮度無法得到有效的保證，流經(jīng)的電源也不夠穩(wěn)定。如果供電源的電壓降低時，則會造成LED的亮度降低，只有在電源電壓穩(wěn)定時，才能夠保證LED的亮度不受影響。

2 LED驅(qū)動設計注意事項

LED照明產(chǎn)品是全球主流的節(jié)能產(chǎn)品之一，它將會成為未來照明發(fā)光產(chǎn)品中的主流趨勢。LED照明產(chǎn)品在使用的過程中，比傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品節(jié)電60%-70%。其具有的眾多優(yōu)勢讓人們不得不重視LED的發(fā)展前景。LED之所以能維持如此多的優(yōu)點，其還是要靠LED驅(qū)動來支撐的。

在進行LED驅(qū)動電路的設計時，前提是必須清楚的了解LED電流和電壓的特性，因為在不同的LED 生產(chǎn)廠家中，生產(chǎn)出來的LED產(chǎn)品也具有不同的規(guī)格，因此在電流和電壓方面也存在著一定的差異，以白光LED典型規(guī)格為例，按照LED的電壓、電流的變化規(guī)律，一般應用正向電壓是3.0-3.6 V左右，典型值電壓為3.3 V，電流為20 mA，當LED兩端的正向電壓超過3.6 V后，正向電壓只會有很小的增加，但是LED兩端的正向電流可能會成倍的增加，致使LED發(fā)光體的溫度升高地過快，從而加快了LED亮光的衰弱，一般程度導致LED的使用壽命的縮短，嚴重時甚至會使LED燒壞。所以，面對LED使用過程中的多種損耗，對LED驅(qū)動電路的設計提出嚴格的要求。

3 理想的LED驅(qū)動方式

通過對LED的電壓和電流所產(chǎn)生的不同變化特征進行詳細的觀察和分析，可以發(fā)現(xiàn)，在恒壓方式下對LED進行驅(qū)動存在著一定的可行性。雖然在一般情況下，我們使用的穩(wěn)定電壓電路有著一定的弊端和不足，比如電壓不夠穩(wěn)定或者是穩(wěn)流能力較差等問題，但是必須認識到，穩(wěn)壓電路具有一定的精確設計，通過穩(wěn)壓電路實現(xiàn)LED 的持續(xù)供電也是一種較為穩(wěn)定的途徑。根據(jù)相關的研究發(fā)現(xiàn)，對于LED來說，采用橫流驅(qū)動是一種十分理想的方式，這種方式能夠使LED 的正向電壓發(fā)生改變引起電流變化的問題得到很好的解決，同時也能夠保證LED供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。也可以說，理想的LED 驅(qū)動方式，是保證電壓的恒定和穩(wěn)定，通過串聯(lián)實現(xiàn)多個LED 同時供應。

4 LED模型

LED模型在建立的過程中，會引起電流的變化。當LED的電壓值超過其恒定的規(guī)定值之外，LED的電流流向會發(fā)生變化，而且會隨著正向電壓的增大而不斷的增加，當電壓發(fā)生極小的變化時也容易引起電流的變化。電流對于電壓的變化是十分敏感的，當正電壓的某一個值小于規(guī)定值時，則會使電流發(fā)生變化，LED 的發(fā)光變得極為微弱；而當電壓的某個值大于規(guī)定值時，則會使LED 的光變得更強。

5 驅(qū)動系統(tǒng)設計

LED的驅(qū)動系統(tǒng)對于光源運行系統(tǒng)的整體運行效率有著直接的影響，同時也影響著光源運行系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命，而本文則主要結(jié)合恒流驅(qū)動電路、單片機恒流控制、開關電源幾種方式來針對驅(qū)動系統(tǒng)的設計進行探討。而在本系統(tǒng)設計中，主要運用單片控制作為核心程序，通過對輸出電流進行不斷的調(diào)整和反饋，實現(xiàn)對LED 亮度的調(diào)整。同時，該系統(tǒng)能夠適用于各種使用LED產(chǎn)品的驅(qū)動系統(tǒng)，能夠使LED產(chǎn)品性能得到有效的改善，同時也使得LED 光源不穩(wěn)定的問題得到有效的解決。