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電源模塊的發(fā)展范文第1篇

【關(guān)鍵詞】脈階調(diào)制；脈沖直流電源；加速極；降壓收集極行波管

1 引言

脈階調(diào)制（PSM）技術(shù)是瑞士BBC（Brown Boveri）公司于1983年首先提出并發(fā)展的，最初的目的是應(yīng)用于大功率廣播發(fā)射機(jī)中以替換傳統(tǒng)的乙類(lèi)真空管調(diào)制器。采用開(kāi)關(guān)模式的調(diào)制方式代替了真空管線性調(diào)制方式，廣播發(fā)射機(jī)的效率得以大幅提高。

近年來(lái)，隨著各種新的電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，IGBTs、DSP控制以及其它新器件新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PSM技術(shù)中，PSM調(diào)制器的指標(biāo)更優(yōu)化，也因此在更多的領(lǐng)域中得以應(yīng)用，尤其是大功率直流脈沖電源的設(shè)計(jì)中。

2 PSM技術(shù)

PSM技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是把主整電壓化整為零，即把主整高壓分成若干個(gè)低壓輸出的電源模塊。這些電源模塊相串聯(lián)，電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。這樣，可根據(jù)需要增減模塊串聯(lián)數(shù)，而形成脈沖階梯波形。

PSM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PSM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該電路由若干相同的直流電源模塊串聯(lián)而成，每個(gè)電源模塊包括一個(gè)直流電源VDC，開(kāi)關(guān)S和一個(gè)旁路二極管D。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的電源模塊由二極管旁路，為電流提供通道，任一模塊的開(kāi)斷都不影響電源的輸出。

開(kāi)關(guān)S的斷開(kāi)和閉合對(duì)應(yīng)模塊輸出電壓的兩個(gè)狀態(tài)。

Voff=-VD VD：旁路二極管的導(dǎo)通壓降

Von=VDC-VS VS：開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通壓降

若PSM電源由N個(gè)電源模塊串聯(lián)，其中n個(gè)模塊導(dǎo)通。則PSM電源的輸出電壓

Vout=n（VDC-VS）-（N-n）VD

如果忽略二極管和開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通壓降，則對(duì)應(yīng)有

Voff=0 Von=VDCS Vout=n?VDC

任何時(shí)刻電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。在理想情況下，通過(guò)控制電源模塊投入的數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓從0-n?VDC的階梯變化。

3 調(diào)制和保護(hù)原理

當(dāng)PSM電源的輸出是一個(gè)直流脈沖電壓時(shí)，PSM電路的作用是通過(guò)增減投入的電源模塊數(shù)來(lái)補(bǔ)償由于負(fù)載變化和母線電壓波動(dòng)帶來(lái)的輸出電壓波動(dòng)，提供一個(gè)恒定的脈沖電壓輸出。電源電壓調(diào)節(jié)原理見(jiàn)圖2。

圖2 電壓調(diào)節(jié)原理

由主控制系統(tǒng)構(gòu)建的快保護(hù)和內(nèi)置控制構(gòu)建的慢保護(hù)組成了電源的保護(hù)電路。內(nèi)置控制實(shí)現(xiàn)邏輯控制，狀態(tài)監(jiān)控及過(guò)壓欠壓等慢保護(hù)。電源過(guò)流時(shí)，由主控來(lái)的保護(hù)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)關(guān)斷所有開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)快保護(hù)。

4 基于PSM技術(shù)的大功率脈沖電源

在行波管（TWT）發(fā)射機(jī)中，采用多降壓收集極，可以減少回流，提高收集極效率，這樣行波管的總效率也得以提高。每個(gè)收集極置于不同電位。如前所述，PSM電源的特點(diǎn)比較適合用于多收集極行波管，特別是大功率行波管。多收集極行波管電源原理圖如圖3所示。

圖3 多收集極行波管電源原理圖

很明顯，利用PSM技術(shù)，只要將不同電位的收集極聯(lián)結(jié)到相應(yīng)電位的直流電源模塊上，就可以很方便的實(shí)現(xiàn)多收集極降壓電源，圖中行波管的三個(gè)降壓收集極分別與不同電位的電源模塊相聯(lián)。在電源模塊的操作中，要注意每個(gè)收集極電流應(yīng)正確分配，這一點(diǎn)通過(guò)程序控制不難實(shí)現(xiàn)。

一種大功率兩收集極行波管，峰值功率200kW，占空比1%，陰極電壓-50kV（對(duì)地），第一收集極35kV（對(duì)陰極），第二收集極18kV（對(duì)陰極）。電源可由80個(gè)模塊組成，單個(gè)模塊設(shè)計(jì)輸出為700V，全部模塊投入時(shí)，輸出電壓56 kV，提供了10%的冗余。在沒(méi)有附加PWM調(diào)制時(shí)，電壓精度可以達(dá)到0.7%。如果附加PWM調(diào)制，電壓精度可以達(dá)到0.1%。

在700V電壓等級(jí)上，各種原器件的選擇比較容易，型號(hào)較多，并且價(jià)格也比較合理。由于電源功率耗散小，使用強(qiáng)迫風(fēng)冷就足夠了。

5 結(jié)論

PSM技術(shù)的誕生為一些特殊的大功率高壓電源的設(shè)計(jì)帶來(lái)了根本的變化，具有高可靠性、高冗余度、高效率、打火時(shí)進(jìn)入弧道的能量小等特點(diǎn)。模塊化結(jié)構(gòu)使得設(shè)計(jì)和維護(hù)更加方便靈活，與傳統(tǒng)的電源方案相比較，具有較大優(yōu)勢(shì)。并且，隨著固態(tài)開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，PSM技術(shù)必將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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電源模塊的發(fā)展范文第2篇

自2009年開(kāi)始，國(guó)家便對(duì)3G的牌照進(jìn)行發(fā)放，對(duì)移動(dòng)通信的發(fā)展提供了有利的幫助。經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展，移動(dòng)基站的建設(shè)呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)態(tài)，并遍布到城鄉(xiāng)各處。其中，移動(dòng)基站的通訊電源市場(chǎng)也在此環(huán)境的影響下得到了迅猛的發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2009年至2012年之間，移動(dòng)基站的通訊電源市場(chǎng)規(guī)模在100億以上，并且，每年的增長(zhǎng)率均超過(guò)了50%，所以，加大移動(dòng)基站的通信電源的要求至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)基站 通信 電源設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)正處于高速發(fā)展的階段，尤其對(duì)于現(xiàn)代化通信技術(shù)的發(fā)展，更是得到了國(guó)家相關(guān)部門(mén)的關(guān)注。通信技術(shù)的發(fā)展中，移動(dòng)基站的建設(shè)成為了最主要內(nèi)容，尤其在近幾年，移動(dòng)基站的數(shù)量在不斷增加，并由城市逐漸向鄉(xiāng)鎮(zhèn)的方向發(fā)展；而座落在人們生活中每一個(gè)角落的移動(dòng)基站，都需要與移動(dòng)機(jī)房進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以對(duì)于在這種特殊工作條件下的基站通訊電源便提出了較高的要求。

1 移動(dòng)基站的通信電源的實(shí)用性設(shè)計(jì)方案

良好的移動(dòng)基站通信電源設(shè)計(jì)可為基站的數(shù)據(jù)輸出提供更加可靠電力供給，可在較為復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行工作運(yùn)作，來(lái)保證通信的暢通無(wú)阻。所以在基站的通信電源設(shè)計(jì)上主要有以下幾個(gè)方面的要求：

（1）在電力的供給上，一般需要采用具有較寬的電壓輸入范圍，最好是控制在±30%以上，而在電壓的控制上，我國(guó)目前大部分基站的電網(wǎng)輸入操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓都較為嚴(yán)重，所以，在基站通信電源應(yīng)的設(shè)計(jì)上有可靠的過(guò)電壓和防雷保護(hù)措施。此外，最好不要采用農(nóng)網(wǎng)供電，由于受環(huán)境、地域等方面因素的影響，農(nóng)網(wǎng)電壓普遍較低，且不穩(wěn)定，從而會(huì)影響到基站通信電源的供電質(zhì)量。

（2）在基站通信電源使用過(guò)程中，必定會(huì)伴隨著潮濕、高溫高寒、粉塵等情況的出現(xiàn)，會(huì)影響到基站通信電源的工作效率；所以在電源的內(nèi)部設(shè)計(jì)上，必須要有防潮、防塵及溫控等功能，來(lái)確保移動(dòng)基站的正常運(yùn)行。

（3）由于移動(dòng)基站數(shù)量較多，且無(wú)人值守，所在基站通信電源的設(shè)計(jì)上，需要具有維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單及惡劣環(huán)境抵抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，并同時(shí)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力與故障診斷能力，從而方便檢修與維護(hù)。

2 移動(dòng)基站的通信電源的可靠性設(shè)計(jì)方案

針對(duì)移動(dòng)基站對(duì)通信設(shè)備的具體要求，在設(shè)計(jì)方案上提出了通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和實(shí)用性的特點(diǎn)，使電源系統(tǒng)可更好的對(duì)基站進(jìn)行電量供給，從而保證了基站的正常運(yùn)行。

2.1 基站通信電源的可靠性設(shè)計(jì)

移動(dòng)基站通信電源的可靠性設(shè)計(jì)主要取決于特殊環(huán)境對(duì)通信電源的影響，所以在電源的設(shè)計(jì)上提出如下設(shè)計(jì)方案：

（1）將電源模塊的交流輸入電壓范圍由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的±10%提高到±30%，這樣可使電源系統(tǒng)可以在各種特殊的環(huán)境下進(jìn)行工作，從而更加適應(yīng)移動(dòng)基站的供電電網(wǎng)，保證了基站的有效運(yùn)行。

（2）電源模塊需要采用自然冷卻方式，自然冷卻的方式比傳統(tǒng)的風(fēng)冷卻方式有著較大的優(yōu)勢(shì)，首先可從根本上避免由于風(fēng)機(jī)的損壞對(duì)于電源系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響；其次還可以杜絕在若干年后大面積更換到壽命到期的風(fēng)機(jī)的現(xiàn)象。所以，自然冷卻方式不僅節(jié)省了成本，對(duì)基站的未來(lái)的高效發(fā)展也提供了有利的保證。

（3）需在移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)上增加電源模塊監(jiān)控單元，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)對(duì)于電源輸入異常、防雷失效、干節(jié)點(diǎn)告警等狀況的發(fā)生進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，來(lái)確保移動(dòng)基站的通常運(yùn)行。

（4）抗雷擊設(shè)計(jì)，目前我國(guó)大部分移動(dòng)基站的通信電源系統(tǒng)可承受的雷擊電流沖擊為15KA，是國(guó)內(nèi)防雷要求的3倍。

（5）在移動(dòng)基站的通信電源的防潮設(shè)計(jì)上，在對(duì)電源任意角度的噴水需要達(dá)到國(guó)際IP55的防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；而在溫控系統(tǒng)中，要滿足―55至65的溫度工作范圍，此范圍以達(dá)到軍用標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 基站通信電源的可維護(hù)性設(shè)計(jì)

移動(dòng)基站通信電源的可維護(hù)性設(shè)計(jì)是指電源系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)維修盡量簡(jiǎn)單的原則，主要表現(xiàn)在電源模塊更換的方便性、系統(tǒng)故障診斷與檢修的簡(jiǎn)單性，其設(shè)計(jì)方案如下：

（1）在電源模塊的安裝設(shè)計(jì)上需采用帶點(diǎn)插拔方式，使電源模塊可在任何的條件下任意拔插。因此，在設(shè)計(jì)上需要添加電源模塊拔插過(guò)程識(shí)別電路，該電路可使保證在電源模塊的拔下或插入時(shí)不影響到基站系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

（2）移動(dòng)基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護(hù)提供了方便。故障診斷軟件對(duì)電源模塊的內(nèi)部故障、輸出故障都會(huì)進(jìn)行有效的監(jiān)控與定位，并將所產(chǎn)生的故障及時(shí)有效的傳輸至控制中心，進(jìn)而可對(duì)電源系統(tǒng)的維護(hù)提供了準(zhǔn)確的信息服務(wù)。

3 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)基站的特殊工作環(huán)境決定了對(duì)移動(dòng)基站通信電源的特殊要求，結(jié)合以往的移動(dòng)基站提供電源的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)移動(dòng)基站通信電源提出了可靠有效的解決方案。該方案在現(xiàn)有基站中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并得到了具體的驗(yàn)證。而實(shí)踐表明，電源模塊的拔插性、故障及時(shí)診斷性、寬電壓輸入控制性及自然冷卻性等特點(diǎn)在移動(dòng)基站系統(tǒng)中起到了重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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電源模塊的發(fā)展范文第3篇

1 引言

在發(fā)電廠和變電所中，為了給控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明和交流不停電電源等裝置供電，一般都要求有可靠的直流電源。為此，發(fā)電廠和110kV以上的變電所通常用蓄電池作為直流電源，但要求上述電源具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，并且其電源容量和電壓能在最嚴(yán)重的事故情況下保證用電設(shè)備的可靠工作。

另外，目前由于半導(dǎo)體功率器件、磁性材料等方面的原因，單個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊的最大輸出功率只有上千瓦，而實(shí)際應(yīng)用中往往需用幾十千瓦甚至幾百千瓦以上的開(kāi)關(guān)電源為系統(tǒng)供電，因此，要通過(guò)電源模塊的并聯(lián)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。大功率電源系統(tǒng)需要采用若干臺(tái)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)的形式，以滿足負(fù)載的功率要求。在并聯(lián)系統(tǒng)中，每個(gè)變換器應(yīng)處理較小的功率以降低應(yīng)力，還應(yīng)采用冗余技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。電源并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品模塊化、大容量化的一個(gè)有效方法，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)組合大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2 常用的均流方法

由于大功率電源負(fù)載需求的增加以及分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性也日益增加。但是并聯(lián)的開(kāi)關(guān)變換器在模塊間通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵，其目的在于保證模塊間電源應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，防止一臺(tái)或多臺(tái)模塊運(yùn)行在電流極限（限流）狀態(tài)。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的各個(gè)模塊特性并不一致，外特性好（電壓調(diào)整率?。┑哪K可承擔(dān)更多的電流，甚至過(guò)載，從而使某些外特性較差的模塊運(yùn)行于輕載狀態(tài)，甚至基本上是空載運(yùn)行。其結(jié)果必然加大了分擔(dān)電流多的模塊的熱應(yīng)力，從而降低了可靠性。

    開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有：

（1）輸出阻抗法

（2）主從設(shè)置法

（3）按平均電流值自動(dòng)均流法

（4）最大電流自動(dòng)均流法（又叫自主均流法）。

直流模塊并聯(lián)的方案很多，但用于電力操作電源，都存在著這樣或者那樣的缺陷，其主要表現(xiàn)在：輸出阻抗法的均流精度太低；主從設(shè)置法和平均電流法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)，因而并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好的保證；外加均流控制器法使系統(tǒng)變得過(guò)于復(fù)雜，不利于把這一技術(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)際的產(chǎn)品。而自主均流法以其均流精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)等特點(diǎn)，越來(lái)越受到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的青睞。

所謂自主均流技術(shù)，就是在n個(gè)并聯(lián)模塊中，以輸出電流最大的模塊為主模塊，而以其余的模塊為從模塊。由于n個(gè)并聯(lián)模塊中，一般都沒(méi)有事先人為設(shè)定哪個(gè)模塊為主模塊，而是通過(guò)電流的大小自動(dòng)排序，電流大的自然成為主模塊，“自主均流法”因此而得名。

3 220/10A整流模塊

筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)220V/40A高頻開(kāi)關(guān)電源，可用于發(fā)電廠、變電所、變電站等電力控制的直流屏系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案采用4個(gè)220V/10A模塊并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊間的自主均流，從而為電力系統(tǒng)提供了一種重量更輕、體積更小、效率更高、安全性更好的整流模塊實(shí)現(xiàn)方案。由于篇幅所限，本文只介紹220V/10A整流模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

高頻開(kāi)關(guān)電源性能優(yōu)于相控整流電源，它能否得到廣泛工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵是其可靠性，特別是當(dāng)輸出直流電壓較高時(shí)應(yīng)能可靠工作。除元器件及生產(chǎn)工藝等因素外，開(kāi)關(guān)電源的可靠性主要取決于其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。在設(shè)計(jì)該電源模塊時(shí)，筆者選用了可靠性很高的三相電流型PWM整流器來(lái)完成三相功率因數(shù)校正及移相全橋諧振拓?fù)?，從而?shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換；PWM控制則采用電流型控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.1 三相PWM整流器

圖1所示是一種三相PWM整流器的主電路，該電路的每個(gè)橋臂均由2只IGBT和2只二極管組成。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)脈沖采用正弦PWM調(diào)制脈沖，這樣，輸入電流和輸出調(diào)制電壓Vd中就只含下式所示的諧波：

式中：Id為輸出電感中的電流；Vl為輸入線電壓有效值：P為0～60°區(qū)間內(nèi)的脈沖數(shù)；M為調(diào)制系數(shù)，M=Uo/Um。

PWM整流器具有輸入功率因數(shù)高，輸入電流的低次諧波電流含量少，PWM調(diào)制脈沖易實(shí)現(xiàn)以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 全橋DC/DC變換器

a.主電路拓?fù)?/p>

根據(jù)該高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出功率較大(220V、10A)且工作頻率較高(100kHz)等實(shí)際情況，筆者選用了全橋隔離式PWM變換器，圖2是其電路圖。

這種線路的優(yōu)點(diǎn)有二：一是主變換器只需一個(gè)原邊繞組，通過(guò)正、反向電壓即可得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋全波整流輸出。因此變壓器鐵芯和繞組可得到最佳利用，從而使效率密度得到提高。二是功率開(kāi)關(guān)可在非常安全的情況下運(yùn)行。

b.控制與保護(hù)

DC/DC變換器采用峰值電流型PWM控制，并采用自主均流法實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的均流控制。這種均流控制方法與電源模塊數(shù)目無(wú)關(guān)，且任意1個(gè)模塊發(fā)生故障或退出運(yùn)行時(shí)，均不影響其它模塊的均流功能，從而真正實(shí)現(xiàn)了N+1冗余運(yùn)行。

PWM脈沖寬度調(diào)制開(kāi)關(guān)變換器的控制芯片采用UC3875移相專(zhuān)業(yè)控制芯片，該芯片主要應(yīng)用于全橋變換器電路。它有電壓型和電流型控制模式可供選擇。UC3875具有限流、輸入過(guò)壓、輸出過(guò)壓、輸入欠壓等保護(hù)功能。自動(dòng)均流電路采用以最大電流自動(dòng)均流法為原理的集成均流芯片UC3907，應(yīng)用UC3907可以調(diào)節(jié)電源模塊的電壓并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)模塊間的均流。

    用于電力系統(tǒng)中的高頻開(kāi)關(guān)電源可滿足的技術(shù)指標(biāo)如下：

輸入交流電壓：380V；

紋波系數(shù)：≤0.5%；

電網(wǎng)頻率：50Hz；

功率因數(shù)：≥0.9；

輸出直流電壓：220V；

穩(wěn)壓精度：≤0.5%；

模塊輸出電流：10A；

穩(wěn)流精度：≤0.5%；

整機(jī)輸出電流：40A

均流不平衡度：≤0.5%。

電源模塊的發(fā)展范文第4篇

關(guān)鍵詞：電源模塊 保護(hù)電路 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0045-02

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，要求計(jì)算機(jī)的性能更加安全可靠，而計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定，關(guān)系到整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)及性能，為了確保計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定和計(jì)算機(jī)電源自身的安全，計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)中保護(hù)電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)日趨重要。

1 保護(hù)電路介紹

1.1 保護(hù)電路構(gòu)成

保護(hù)電路一般由故障檢測(cè)電路、電壓翻轉(zhuǎn)電路、保護(hù)執(zhí)行電路三部分組成，有的包含有保護(hù)顯示電路[1]。故障檢測(cè)電路對(duì)保護(hù)電路的電壓或者電流進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送到翻轉(zhuǎn)電路，當(dāng)檢測(cè)到的電壓或者電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，故障檢測(cè)電路將檢測(cè)到的故障信息送到翻轉(zhuǎn)電路。產(chǎn)生保護(hù)控制電壓，驅(qū)使保護(hù)執(zhí)行電路動(dòng)作，使保護(hù)電路退出工作狀態(tài)或進(jìn)入相應(yīng)的保護(hù)狀態(tài)，達(dá)到保護(hù)目的。常用保護(hù)電路構(gòu)成如圖1所示。

1.2 保護(hù)電路種類(lèi)

保護(hù)電路種類(lèi)劃分方法較多，根據(jù)故障檢測(cè)電路的檢測(cè)方式分為過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路、過(guò)壓檢測(cè)保護(hù)電路、失壓檢測(cè)保護(hù)電路及IC內(nèi)部檢測(cè)保護(hù)電路；根據(jù)保護(hù)電壓翻轉(zhuǎn)電路的類(lèi)型可分為三極管電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路、可控硅電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路、模擬可控硅翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路和IC內(nèi)部電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路；根據(jù)保護(hù)執(zhí)行方式可分為待機(jī)處理保護(hù)電路、小信號(hào)處理保護(hù)電路、電源震蕩驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、穩(wěn)壓處理保護(hù)電路和保護(hù)電路直接執(zhí)行保護(hù)的保護(hù)電路。

2 電源模塊保護(hù)電路設(shè)計(jì)

某計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)可利用空間較小，在230 mm×200 mm的印制板上需要將220 V交流電轉(zhuǎn)換成+5 V、+12 V、-12 V等多種穩(wěn)壓直流電源。為了避免因電源故障造成對(duì)其他部件損壞，需要電源保護(hù)電路設(shè)計(jì)。（如圖2）

2.1 輸入電源檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

輸入～220 V的保護(hù)電路分三種，選用壓敏電阻并接輸入電源零火線兩端，當(dāng)輸入電壓超出壓敏電阻的耐壓值時(shí)，壓敏電阻擊穿短路，導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷而起到保護(hù)作用，選用熱敏電阻串入輸入電源火線上，因短接等原因?qū)е码娏鬟^(guò)大超出熱敏電阻指標(biāo)時(shí)，熱敏電阻燒斷而切斷電源，起到保護(hù)其他組件的作用；采集交流整流濾波后的直流300 V，將300 V分壓后送人比較器MAX973輸入斷，和比較器MAX973另一輸入端的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，在電壓要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

2.2 輸出電源檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

采集+5 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，+5 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

采集+12 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，+12 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

采集-12 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，-12 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

2.3 翻轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì)

將MAX973輸出端接入光電耦合器一端，光電耦合器輸出端和+5 V、+12 V、-12 V檢測(cè)比較器電路的輸出端并接到比較器負(fù)端，和接在比較器正端的基準(zhǔn)電源進(jìn)行再次比較，輸入電源和三路輸出電源檢測(cè)電路中任何一個(gè)電源電壓值超出預(yù)定范圍，則翻轉(zhuǎn)電路輸出電壓開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，將翻轉(zhuǎn)后的電平送到執(zhí)行電路輸入端。

2.4 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)

該電源模塊借用DC/DC直流穩(wěn)壓模塊自身具有的軟啟動(dòng)保護(hù)功能，當(dāng)輸入端保護(hù)端管腳為低時(shí)，DC/DC直流穩(wěn)壓模塊停止工作。翻轉(zhuǎn)電路送出電平為0～5 V，而DC/DC直流穩(wěn)壓模塊輸入電源為300 V，為了防止模塊損壞對(duì)翻轉(zhuǎn)電路造成逆向損壞，在翻轉(zhuǎn)電路輸出端和DC/DC直流穩(wěn)壓模塊輸入保護(hù)端之間增加光電耦合器進(jìn)行隔離。

3 應(yīng)用效果

該計(jì)算機(jī)電源模塊完成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試后，對(duì)其保護(hù)電路的各項(xiàng)保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試，均達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，滿足了使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫鐵強(qiáng).進(jìn)口彩電保護(hù)電路原理與維修[M].中國(guó)水利水電出版社，2010.

電源模塊的發(fā)展范文第5篇

【關(guān)鍵詞】基站；電源系統(tǒng)；可靠性；故障檢測(cè)

1 基站通信電源的歷程與未來(lái)

1.1 通信電源的發(fā)展

近幾年來(lái)，我國(guó)作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)基礎(chǔ)的先行者，其中通信行業(yè)發(fā)展的極為快速，然而通信電源是各種通信系統(tǒng)中必不可少的組成部分，電源系統(tǒng)的可靠性是影響通信系統(tǒng)可靠性的重要因素。我國(guó)由1963年開(kāi)始研制可控整流器，1965年開(kāi)始研制逆變器和晶體管直流一直流變換器，80年代初期引進(jìn)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，中期開(kāi)始把這一技術(shù)不斷地推廣到實(shí)踐的操作當(dāng)中去后來(lái)由于這種技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源方面有著顯著優(yōu)勢(shì)，所以開(kāi)始在通信領(lǐng)域運(yùn)用。目前，我國(guó)通信電源普遍采用高頻開(kāi)關(guān)電源。這種開(kāi)關(guān)電源有著諸多的優(yōu)點(diǎn)比如，易接受不同單位的電壓體積縮小，耗能低，利用率高等。

1.2 基站通信電源的未來(lái)趨勢(shì)

隨著通信行業(yè)的不斷進(jìn)步，通信基站數(shù)量的激增，對(duì)通信電源的要求也越來(lái)越全方位，具體的如下：

1.2.1 可靠性

由于基站分布的距離越來(lái)越遠(yuǎn)離城市，交通不便等因素導(dǎo)致，不能及時(shí)維修和檢查，所以相對(duì)于可以有人時(shí)時(shí)檢測(cè)的通信局站來(lái)比，它的可靠性要求度更高。

1.2.2 拓寬電源設(shè)備的輸入電壓適應(yīng)范圍

現(xiàn)存的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通信電源的輸入電壓范圍為-15%～+10%，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)行的輸電要求，及時(shí)拓寬30%也是不能滿足市場(chǎng)需求的，所以現(xiàn)在的首要問(wèn)題是運(yùn)用新的技術(shù)和設(shè)備，提高電壓適應(yīng)范圍。

1.2.3 采用集中監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)提高工作效率

傳統(tǒng)的人工檢測(cè)基站模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需求了。因?yàn)榛镜臄?shù)量在不斷的增加，周期的檢查耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，人力廣，效率不高 針對(duì)這一問(wèn)題，我國(guó)目前采用集中監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)在提高工作效率，節(jié)省資金投入的同時(shí)，還能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證了整個(gè)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1.2.4 提高基站通信電源的過(guò)電壓保護(hù)和防潮、防塵能力

由于大部分基站的地理位置偏僻，且處于無(wú)人狀態(tài)，所以經(jīng)常受雷電和暴雨的侵襲，雨后普遍潮濕，基站內(nèi)部由于缺少人工打掃，也布滿灰塵。這些小問(wèn)題都是引發(fā)短路的主要原因。所以在初期對(duì)于過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)、防潮設(shè)計(jì)、防塵設(shè)計(jì)等方面都要引起足夠的重視。首先電壓保護(hù)設(shè)計(jì)，要做到保護(hù)元件的可更換性其次是運(yùn)用高科技防潮、防霉、防煙的設(shè)備和元件。

1.2.5 提高基站通信電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度

為了適應(yīng)不斷增加的基站數(shù)量，我國(guó)普遍采用了集中管理分散式監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)智能檢測(cè)對(duì)基站的各種數(shù)值和狀態(tài)實(shí)行即時(shí)檢測(cè)，同時(shí)監(jiān)控模塊還可對(duì)電池進(jìn)行全自動(dòng)管理。這樣，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)預(yù)警，維修人員不必到事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，可以采用遠(yuǎn)程輸入數(shù)據(jù)的方式，對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)處理。一方面提高了工作效率，另一方面也能防患于未然。

2 避錯(cuò)設(shè)計(jì)及容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法介紹

2.1 避錯(cuò)設(shè)計(jì)指通過(guò)加大功率器件參數(shù)的設(shè)計(jì)余量，提高電子元器件的可靠性、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等措施來(lái)提高系統(tǒng)的性能的設(shè)計(jì)方法。

提高元器件的可靠性：電子元器件是組成通信系統(tǒng)的主要部分，因此提高通信系統(tǒng)的可靠性關(guān)鍵在于提高電子元件的可靠性。主要的方式就是引進(jìn)和使用高科技的電子元件，提高整體的質(zhì)量，并定期對(duì)電子元件進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)老化和損壞的電子元件及時(shí)更換，保證整組元件的可靠性。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1 簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。所謂的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也是指電子元件，要在不影響系統(tǒng)的性能的前提下，盡量的減少元件的數(shù)量，數(shù)量的較少，對(duì)于檢測(cè)和維修都是簡(jiǎn)捷的。

2.2.2 采用固定結(jié)構(gòu)備份。對(duì)某些重要的子系統(tǒng)，如電源模塊必須采取數(shù)據(jù)備份，在數(shù)據(jù)缺失或者出現(xiàn)問(wèn)題的情況下可以繼續(xù)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，盡量減少損失。

2.2.3 采用帶有自動(dòng)切換裝置的待機(jī)結(jié)構(gòu)備份。這種結(jié)構(gòu)有著雙重的優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)某一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的切換到有數(shù)據(jù)備份的子系統(tǒng)上去，減少了對(duì)整個(gè)通信的影響，缺點(diǎn)是必須要增加一套輔助的設(shè)備，增加了管理的費(fèi)用。

2.3 容錯(cuò)設(shè)計(jì)是指在通信電源系統(tǒng)中故障發(fā)生時(shí)，使故障的影響能夠降到最低甚至是抵消。從而使在故障的狀態(tài)下，系統(tǒng)也能保證正常運(yùn)作。

3 提高基站通信電源可靠性的有效途徑

提高基站通信電源可靠性的方式多種多樣，具體的如下：

3.1 通過(guò)避錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)提高通信電源的可靠性。在允許的經(jīng)濟(jì)條件下，盡量的采用高技術(shù)，高品質(zhì)的電子元件，即使這樣也不能做到零故障，而且不能過(guò)分的增大電子元件的成本，而降低其他設(shè)備的費(fèi)用。

3.2 相比于比錯(cuò)設(shè)計(jì)的局限性，容錯(cuò)設(shè)計(jì)在提高通信電源的可靠性，消除故障方面有著更大的優(yōu)勢(shì)?；旧嫌绊懲ㄐ烹娫纯煽啃缘投蛩赜懈哳l開(kāi)關(guān)電源模塊、電源監(jiān)控等。解析冗余容錯(cuò)技術(shù)是充分利用系統(tǒng)不同元件之間的冗余，當(dāng)某些元件出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)動(dòng)其相應(yīng)的冗余部件，保證系統(tǒng)在允許數(shù)值之內(nèi)，進(jìn)行小功率運(yùn)作，進(jìn)而保證在出現(xiàn)狀況和維修指之間的空擋繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行。這種技術(shù)不但節(jié)省了成本還被實(shí)際檢驗(yàn)為可行，所以目前普遍的被運(yùn)用。

3.3 基于故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)

任何科學(xué)合理的預(yù)防措施和避免方式都不能做到絕對(duì)的通信系統(tǒng)的無(wú)故障運(yùn)作。因此在預(yù)防的前提之下，還要不斷地提高故障診斷技術(shù)。故障檢測(cè)必須要運(yùn)用到日益成熟的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具體的就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，把出現(xiàn)故障的元件及時(shí)隔離，或者利用可代替的元件，維持系統(tǒng)的短時(shí)間正常運(yùn)行，為維修提供時(shí)間，其次還能將異常數(shù)據(jù)及時(shí)的反映到主機(jī)之上，工作人員可以及時(shí)的對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，大大的縮短事故的解決時(shí)間，提高工作效率。

4 通信電源系統(tǒng)的可靠性、可維性與可用性設(shè)計(jì)方案

目前的基站的現(xiàn)狀決定對(duì)通信電源提出了多層次的更高要求。

4.1 基站通信電源的可靠性設(shè)計(jì)

4.1.1 將電源模塊的交流輸入電壓范圍提高至±30%。

4.1.2 電源模塊采用自然冷卻方式，減少持續(xù)運(yùn)作引發(fā)的設(shè)備高溫給元件帶來(lái)的耗損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

4.2 基站通信電源系統(tǒng)的可維性設(shè)計(jì)

為了使得發(fā)生故障之后的維修及時(shí)而簡(jiǎn)便需要采取以下措施：

4.2.1 電源模塊的安裝方式采用帶電插拔式，電源模塊在任何狀態(tài)下可任意插入和拔出。電源模塊動(dòng)態(tài)識(shí)別電路技術(shù)的運(yùn)用，使得這個(gè)要求變?yōu)榭尚?。電源的帶電插拔可以提高維修的作業(yè)效率同時(shí)降低維修難度。

4.2.2 基站通信電源系統(tǒng)監(jiān)控的故障診斷功能為電源系統(tǒng)的維護(hù)提供方便。系統(tǒng)監(jiān)控的引用可以將出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)及時(shí)反映給工作人員進(jìn)行分析，從而迅速采取有效的解決措施。

4.3 基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)

基站通信電源系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)有著以下幾個(gè)方面的要求：

4.3.1 電源模塊的帶載特性。對(duì)于基站調(diào)整時(shí)出現(xiàn)的空載狀態(tài)，我們對(duì)電源模塊的電路拓?fù)浼翱刂齐娐愤M(jìn)行了改進(jìn)，使電源系統(tǒng)可以在空載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，48W50A電源模塊的空載損耗小于20W，輕載時(shí)的效率得到提高。

4.3.2 電源模塊的缺相運(yùn)行特性?；镜妮斎腚娫慈毕酄顩r時(shí)有發(fā)生，為了防止這一現(xiàn)象我們普遍采用建立立即保護(hù)和關(guān)閉兩個(gè)模塊。同時(shí)我們還要保證在系統(tǒng)發(fā)出缺項(xiàng)預(yù)警時(shí)，必須保證自身的繼續(xù)運(yùn)行，不至于給通信系統(tǒng)帶來(lái)停機(jī)的重大損失。