導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源紋波測(cè)試方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：波紋；開關(guān)電源；晶體管

引言

在用電控制的儀器設(shè)備中，都需要穩(wěn)壓電源，由于價(jià)格、功率等的要求，因此設(shè)計(jì)人員更傾向于使用開關(guān)電源，而很少使用線性電源。開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)換效率高，最高可以達(dá)到將近97%，另外開關(guān)電源重量輕、體積小。開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是輸出的紋波和噪聲電壓較大，而這一性能影響到儀器設(shè)備的運(yùn)行，特別是對(duì)于需要處理小信號(hào)的儀器中，電源產(chǎn)生的噪聲可能會(huì)干擾輸入的信號(hào)，使得儀器無法正確運(yùn)行。如何處理好電源的噪聲，有很多方法[1][2]，本文通過一個(gè)典型電源電路分析開關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因及減小紋波和噪聲的措施，并詳細(xì)探討了電源各部分電路的原理功能和實(shí)現(xiàn)的方法。

1干擾產(chǎn)生分析

電信號(hào)干擾分為：噪聲（nois）和紋波（ripple）兩種，其表現(xiàn)形式為圖1形式。噪聲的定義是指在直流電壓或電流中，疊加了振幅和頻率上完全無規(guī)律的交流分量。該分量會(huì)干擾電路的分析、邏輯關(guān)系，影響其設(shè)備正常工作。紋波是指疊加在直流電壓或電流上的交流信號(hào)，會(huì)降低電源的效率，嚴(yán)重的波紋更有可能會(huì)損壞用電設(shè)備，另外波紋還會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響設(shè)備工作狀態(tài)。通常的開關(guān)電源輸出的直流電壓中疊加了由噪聲和波紋引起的交流信號(hào)。波紋主要是由于開關(guān)電源的開關(guān)動(dòng)作造成的，而波動(dòng)的頻率跟開關(guān)的頻率是一致的，大小取決于輸入、輸出電容的參數(shù)。作為開關(guān)的元件都有寄生的電感與電容，當(dāng)元件在電流流動(dòng)變化工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓與電流的浪涌，這些浪涌信號(hào)都會(huì)在電源產(chǎn)生干擾信號(hào)。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流，這種瞬時(shí)過電流稱為浪涌電流，是一種瞬變干擾。噪聲電壓主要跟電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路中的寄生參數(shù)、工作的電磁環(huán)境以及印制電路板的布線有關(guān)。當(dāng)信號(hào)較小的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生干擾的信號(hào)。圖2（a）是實(shí)驗(yàn)信號(hào)波形，（b）是小信號(hào)上疊加了干擾的波形。干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲，干擾的產(chǎn)生來自多方面，電路設(shè)計(jì)不合理、器件使用不當(dāng)、工作環(huán)境干擾、電源噪聲等，其中電源產(chǎn)生的噪聲是常見主要的原因，而這些干擾信號(hào)會(huì)造成后續(xù)電路一系列的處理誤差，所以在要求較高的場(chǎng)合，這樣的噪聲是必須要解決的。

2解決措施

開關(guān)電源電路一般由整流平滑電路、集成開關(guān)電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測(cè)電路、次級(jí)側(cè)整流平滑電路等構(gòu)成。其工作原理：開關(guān)電路供應(yīng)穩(wěn)定電壓和平滑的電流，是本電路的主要部分，開關(guān)晶體管的集電極電流決定電源的輸出電流。紋波的解決措施[3][4]主要有：調(diào)整電感和電容參數(shù)、增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)。

2.1調(diào)整電感和電容參數(shù)

電流波動(dòng)與電感參數(shù)、以及輸出電容大小有關(guān)，通常電感值越小，波動(dòng)越大，輸出電容值越小，波紋越大。因此可以通過增大電感值和輸出電容值來降低波紋。在這里以BUCK型開關(guān)電源為例，當(dāng)開關(guān)電源工作時(shí)，提供的電壓不變，但是電流會(huì)變化，為了穩(wěn)定電源的輸出電流，在如圖4（a）的指示位置并聯(lián)一個(gè)電容C+。通過增加電感值的方法來減小波紋的做法是受限的。因?yàn)殡姼性酱?，體積就越大。電感的取值可以這樣計(jì)算：假定輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vo，工作頻率為f，輸出電流為I，電感中電流的波動(dòng)值為駐I的話，有：在電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，隨著C+不斷增加，減小波紋的效果會(huì)越來越差，同時(shí)增加f，會(huì)增加開關(guān)損失。因此可以通過再加一級(jí)LC濾波器的方法來改善，如圖4（b）所示。LC濾波器抑制波紋的效果較好，只要根據(jù)需要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容即可。

2.2增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)

在二極管高速導(dǎo)通截止時(shí)，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻與電容取值要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定，一般選擇電阻為10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。如果選用不當(dāng)，反而會(huì)造成更嚴(yán)重的振蕩。

3電路設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)

根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)出了一種開關(guān)穩(wěn)壓電源如圖5所示，采用可控硅觸發(fā)方式。通過整流放大后的波紋去觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通，當(dāng)整流電壓值為零時(shí)，可控硅自動(dòng)關(guān)斷。只要用輸出電壓的變化來控制觸發(fā)信號(hào)的前沿，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路主要由可控硅、4個(gè)晶體管和1個(gè)變壓器等組成，如圖5所示。我們?cè)趍ultisim環(huán)境下對(duì)該電路進(jìn)行仿真，效果非常好。再用實(shí)際電路搭試，并加上30歐姆純電阻阻抗后，選取了7個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試波形見圖6所示。圖中變壓器T、二極管D1～D4和電容器C1-4組成整流濾波電路，測(cè)試點(diǎn)1電壓紋波波形見圖6中1的圖像，顯然是在全波整流后的紋波出現(xiàn)；電阻R2、R3和隔直電容C5組成取樣電路，測(cè)試點(diǎn)2電壓紋波波形見圖6中2的圖像；控制可控硅的紋波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)3、4電壓紋波波形見圖6中的3、4的圖像；隔直后的測(cè)試點(diǎn)5電壓紋波波形見圖6中的5的圖像；線圈T2控制信號(hào)的初級(jí)波形見圖6中7的圖像；線圈T2次級(jí)控制可控硅信號(hào)見圖6中6的圖像。當(dāng)電壓沒有紋波時(shí)，線圈T2不發(fā)揮作用，但當(dāng)電壓有波動(dòng)時(shí)（紋波），則自動(dòng)控制可控硅工作，抑制電壓的波動(dòng)。在電路中的電感對(duì)抑制電壓的波動(dòng)也起到了良好的作用，其電感值可以根據(jù)電壓的大小和對(duì)紋波的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該電路在最后的輸出功率可以達(dá)到110W，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化10-104歐姆時(shí)，電壓變化的范圍大約是1毫伏。

4結(jié)束語

本文對(duì)開關(guān)電源噪聲與紋波的產(chǎn)生原因和抑制方法進(jìn)行了分析和討論，并設(shè)計(jì)出了一種晶體管開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，觀察仿真實(shí)驗(yàn)，可以得出該設(shè)計(jì)能夠抑制一定的電源噪聲與波紋。在實(shí)際中，需要依據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)，如體積、成本等問題綜合考慮，選擇合適的設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

篇2

【關(guān)鍵詞】DC-DC轉(zhuǎn)換 LM5117芯片 直流開關(guān)穩(wěn)壓電源

開關(guān)電源是利用電子開關(guān)器件通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“斷開”，讓電子開關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)電壓變換、輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。常用開關(guān)穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓數(shù)字化調(diào)節(jié)，本文介紹一種以LM5117為核心降壓芯片的直流穩(wěn)壓電源，該電源設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓數(shù)字化調(diào)節(jié)且工作效率較高。

1 電源整體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

輸出電壓偏差|UO|≤100mV；

最大輸出電流IO≥3A；

輸出紋波Uopp≤50mV；

負(fù)載調(diào)整率Si≤5%；

電壓調(diào)整率Sv≤0.5%；

效率η≥85%；

重量小于0.2kg；

具備過流保護(hù)和負(fù)載識(shí)別功能。

1.2 設(shè)計(jì)方案

本開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由電流檢測(cè)部分、過流保護(hù)部分、降壓部分、負(fù)載識(shí)別部分和輸出電壓調(diào)節(jié)部分組成，其工作原理框圖如圖1所示。直流穩(wěn)壓電源輸出固定16V，經(jīng)過LM5117為核心的Buck電路輸出穩(wěn)定可調(diào)電壓，在輸出電路中串入電流檢測(cè)模塊送入單片機(jī)A/D采集并判斷電流是否大于動(dòng)作電流，在Buck電路輸出端增加一個(gè)負(fù)載識(shí)別端口，外接電位器按U0=R/1k得到輸出電壓設(shè)定值，由單片機(jī)D/A控制輸出電壓到達(dá)設(shè)定值，構(gòu)成閉合控制回路，其電路原理圖如圖2所示。

2 開關(guān)電源的組成部分設(shè)計(jì)

2.1 降壓電路

采用LM5117組成的DC-DC電路，其中LM5117是同步降壓控制器，適用于高電壓或各種輸入電源的降壓型穩(wěn)壓器應(yīng)用；其控制方法是基于仿真電流斜坡的電流模式控制，而電流模式控制具有固定的輸入電壓前饋、逐周期電流限制和簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償?shù)墓δ?，輸出紋波電壓小、效率可高達(dá)93%可很好滿足要求。

2.2 過流保護(hù)電路

LM5117一腳UVLO是欠壓鎖定編程引腳，我們采用軟件調(diào)控來實(shí)現(xiàn)電流過保護(hù)，通過控制芯片一腳的電壓來控制芯片的工作狀態(tài)。利用INA271高端檢測(cè)，通過接入電阻恒定為50mΩ的康銅絲采樣電壓從而算出電流。將INA271采樣輸出電壓送入單片機(jī)A/D采集，判斷計(jì)算出的電路電流是否大于動(dòng)作電流值，過流時(shí)通過P3.1輸出低電平至Uvlo腳，芯片停止工作實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。該方案可行性高且可減小整個(gè)裝置質(zhì)量，減小系統(tǒng)效率，如圖3所示。

2.3 降低紋波

注：Vro為總紋波大小，紋波是疊加在直流電壓的交流部分。ESR為 C的的等效串聯(lián)電阻。

由公式可知三種減小紋波電壓的方法：

（1）適當(dāng)增大開關(guān)頻率，但此做法回事系統(tǒng)功耗增加，電源效率降低；

（2）減小ESR，可選擇若干電解電容，瓷片電容并聯(lián)ESR的值只有幾十毫歐，此方法有效減小紋波的同時(shí)可提高電容量，即增加輸出濾波電路電感可在一定范圍內(nèi)盡量大；

（3）采用πLC濾波電路也可有效降低輸出端紋波大小。

2.4 DC-DC變換

采用非隔離型Buck電路，以LM5117為核心，由開關(guān)管CSD18532，電感，電容組成。由兩個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通將輸入直流電壓變化成矩形波，空載時(shí)滿足（W為空占比），當(dāng)負(fù)載接入時(shí)，輸出電壓通過店主分壓反饋到芯片F(xiàn)b腳，保持輸出電壓為穩(wěn)定可調(diào)電壓。

2.5 穩(wěn)壓控制

如圖4所示，自LM5117的FB引腳輸出的電阻分壓信號(hào)可設(shè)定輸出電壓電平在一定范圍內(nèi)變化，F(xiàn)B引腳的調(diào)節(jié)閾值為0.8V。設(shè)定R0為1.2k，由電路圖可以確定DA輸入U(xiǎn)i和輸出UO間的關(guān)系為：

，通過確定R1，R2的阻值進(jìn)行優(yōu)化即可穩(wěn)定輸出連續(xù)的電壓值，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字化控制。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 A/D采集電路

采用12位串行輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543，此芯片使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程，串行輸入結(jié)構(gòu)可以節(jié)省單片機(jī)I/O口資源，分辨率較高，在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。

3.2 D/A輸出電路

采用TI公司生a的帶有緩沖基準(zhǔn)輸入的雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLV5618，輸出電壓為基準(zhǔn)電壓的兩倍，且單調(diào)變化。REF5040提供精準(zhǔn)參考電壓4.096V。數(shù)字輸入端帶有斯密特觸發(fā)器，具有較高的噪聲抑制能力。

4 運(yùn)行結(jié)果測(cè)試

4.1 器件選擇

由各種計(jì)算分析選擇開關(guān)頻率Fsw=1000kHz，定時(shí)電阻Rt=51K，輸出電感 Lo=22μH，電流檢測(cè)電阻Rs=5mΩ，輸出電容采用4個(gè)47μF電容并聯(lián)Cout=235μF，輸出分壓器Rfb1=1.45K，Rfb2=6.2K，電位調(diào)節(jié)器處處電壓為5V，F(xiàn)cross=10K，Rcomp=27.4K，Ccomp=15nf。

4.2 方案測(cè)試

采用控制單一變量的方法對(duì)上述設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果該開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅滿足設(shè)計(jì)要求，而且在此要求的基礎(chǔ)上更加優(yōu)化即輸出電壓偏差|Uo|≤35mV，最大輸出電流Io=3.2A，負(fù)載調(diào)整率Si=0.002，電壓調(diào)整率Sv=0.002，系統(tǒng)效率η=92.8%。

5 結(jié)論

本開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)核心是LM5117芯片，通過實(shí)際設(shè)計(jì)表明，以LM5117為核心設(shè)計(jì)的降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源DC-DC的轉(zhuǎn)換率高達(dá)93%，具有廣泛的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]P.R.Gray and R.G.Meyer.Analysis and Design of Analag Intergrated Circuits.3rd John Wiley&Sons，New York，1993.

[2]戶川活朗著.實(shí)用電源電路設(shè)計(jì)――從整流電路到開關(guān)穩(wěn)壓器[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[3]康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4]吳慎山主編.電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[5]臧春華主編.電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京： 高等教育出版社，2012.

篇3

【關(guān)鍵字】 DC-DC變換器 LM5117 CSD18532KCS MOS場(chǎng)效應(yīng)管

一、系統(tǒng)方案論證

開關(guān)電源方案采用LM5117用于高側(cè)MOSFET的CSD18563以及用于低側(cè)MOSFET的CSD18532 （X2）。該方案適用于高電壓或各種輸入電源的降壓型穩(wěn)壓器應(yīng)用。其控制方法采用仿真電流斜坡的電流模式控制。電流模式控制具有固有的輸入電壓前饋、逐周期電流限制和簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償?shù)墓δ?。使用仿真控制斜坡可降低脈寬調(diào)制電路對(duì)噪聲的敏感度，有助于實(shí)現(xiàn)高輸入電壓應(yīng)用所必需的極小占空比的可靠控制，同時(shí)不會(huì)影響輸出紋波。

電流恒定控制采用場(chǎng)效應(yīng)管CSD18532KCS構(gòu)成壓控恒流源，再由LM5117芯片控制DC-DC實(shí)現(xiàn)降壓變換。該方案可以實(shí)現(xiàn)電壓線控制電源，增加了執(zhí)行效率提高恒流效果。擁有超低的QG、QGD、雪崩額定值和邏輯電平等優(yōu)點(diǎn)，并且不會(huì)影響輸出紋波，輸出電流波動(dòng)較小。本文的過流保護(hù)如圖1所示，調(diào)整下MOS管Q2的源極電阻R14使輸出電流≥3.1A時(shí)，電路進(jìn)入打嗝模式，啟動(dòng)限流保護(hù)。

二、電路設(shè)計(jì)

LM5117包含一個(gè)雙電平UVLO（欠壓鎖定）電路。當(dāng)UVLO低于0.4V時(shí)，LM5117處于關(guān)斷模式。關(guān)斷比較器可提供100 MV的遲滯，以避免轉(zhuǎn)換過程中的跳動(dòng)（CHATTER）。當(dāng)UVLO引腳的電壓高于0.4V，但低于1.25V時(shí)，控制器處于待機(jī)模式。在待機(jī)狀態(tài)下，VCC偏置穩(wěn)壓器被激活，而 HO和LO驅(qū)動(dòng)器被禁用，SS引腳保持低電平。此功能允許通過一個(gè)集電極開路或漏極開路器件將 UVLO引腳拉至低于0.4V，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)斷功能。當(dāng)VCC引腳超過其欠壓鎖定閾值，且UVLO引腳電壓高于1.25V時(shí)，HO和LO驅(qū)動(dòng)器被啟用，并開始正常運(yùn)行。

此處直接選取13.5V電壓能正常開機(jī)即可，根據(jù)UVLO=1.25V，這里選取電阻RUV2為91K，RUV1=10K，使得U=1.25*（91K+10K）/10K，即UIN>12.6V，此電路即可工作。

在MOS管導(dǎo)通的時(shí)間里，電感L會(huì)將通過的電流轉(zhuǎn)換為磁能，把能量貯存起來。電容C將通過電感L的那部分電流轉(zhuǎn)化為電荷貯存起來。在MOS管截止的時(shí)間里，電感L會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，將其輸送給負(fù)載R并與續(xù)流二極管D組成回路，同時(shí)電容C將電荷轉(zhuǎn)換成電流向負(fù)載供電。

三、系統(tǒng)測(cè)試

為了減少誤差，測(cè)試方案采用，多次重復(fù)測(cè)試的方法進(jìn)行。測(cè)量電路點(diǎn)如圖2所示（3、4、5、6、7為測(cè)量點(diǎn)）：

額定輸入電壓下，產(chǎn)品主要做了以下5組測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示：

由表1可知：

①|(zhì)？UO|在0.01～0.03V之間，符合|？UO|=|5V-UO| ≤100MV的設(shè)計(jì)要求；

②IOMAX在3.00～3.01之間，符合額定輸入電壓下，最大輸出電流：IO≥3A的設(shè)計(jì)要求；

③輸出噪聲紋波電壓峰峰值UOPP在32MV～40 MV之間。符合UOPP≤50MV（UIN=16V，IO=IOMAX）的設(shè)計(jì)要求；

參 考 文 獻(xiàn)

[1]侯振義.直流開關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2015，P17-39.

[2]張占松，蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2011，P35-58.

[3]王水平，付敏江.開關(guān)穩(wěn)壓電源.原理、設(shè)計(jì)與實(shí)用電路.[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009，P127-136.

篇4

關(guān)鍵詞：DX600 發(fā)射機(jī) 電源系統(tǒng) 濾波電路 電解電容

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0087-02

1、前言

我臺(tái)DX600中波發(fā)射機(jī)是美國(guó)HARRIS公司生產(chǎn)的由3個(gè)PB（Power Block）組成的水冷式全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)，其用于射頻功率放大器的250V直流電源是由可控硅Q1～Q6以及阻流圈和很多濾波電容組成的整流濾波電路提供的。 今年我臺(tái)兩個(gè)PB功率單元經(jīng)常出現(xiàn)35A電源保險(xiǎn)燒壞導(dǎo)致功率降低的故障，為了確保播出的安全穩(wěn)定，我們對(duì)故障進(jìn)行了深入分析和研究，查找故障產(chǎn)生的原因，解決了這個(gè)影響安全播出的技術(shù)問題?，F(xiàn)將我們對(duì)故障的分析處理過程介紹如下。

2、電源保險(xiǎn)故障的分析

2.1 故障現(xiàn)象

DX600中波發(fā)射機(jī)正常播音時(shí)，每個(gè)PB的載波功率為200kW，若出現(xiàn)35A電源保險(xiǎn)故障，那個(gè)PB的LED板上功放模塊電源故障指示燈變紅，功率會(huì)突然下降到187kW甚至更低，如果保險(xiǎn)燒壞過多，還可能導(dǎo)致PB自動(dòng)關(guān)斷。

2.2 故障的判斷與查找

射頻放大器故障檢測(cè)電路如圖1所示，如果這條通路上8塊放大器中的任何一塊出現(xiàn)了保險(xiǎn)故障或無電壓輸入，會(huì)造成A點(diǎn)的電壓偏低，比較器U34的輸出端就送出一個(gè)低電平故障信號(hào)，使調(diào)制編碼板上保險(xiǎn)故障指示燈DS6變紅，同時(shí)也送到LED板，使LED板上的功放模塊電源故障指示燈變紅。

找到DS6亮紅燈的那一塊調(diào)制編碼板，用萬用表測(cè)量板上TP2、TP16、TP17和TP18測(cè)試點(diǎn)的電壓，發(fā)現(xiàn)TP16的電壓為2.5V，正常時(shí)為9.5V左右，對(duì)照?qǐng)D紙可以找到這個(gè)測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)8塊射頻放大器。認(rèn)真觀察發(fā)現(xiàn)其中有4塊保險(xiǎn)故障指示燈不亮（正常工作時(shí)微亮，有保險(xiǎn)故障時(shí)亮紅燈），DS3工作指示燈正常。至此，基本可以確定故障是射頻放大器前端的35A電源保險(xiǎn)開路造成的。倒兩并機(jī)播出，關(guān)斷PB電源，更換保險(xiǎn)可以排除故障。

但是，接下來的一段時(shí)間，PB2經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)故障，甚至一次會(huì)有很多個(gè)35A保險(xiǎn)燒壞，導(dǎo)致PB2功率下降過多而自動(dòng)脫機(jī)。為此，我們對(duì)故障進(jìn)行進(jìn)一步進(jìn)行分析。

3、產(chǎn)生故障根本原因的分析

(1)估算35A保險(xiǎn)通過的平均電流，單個(gè)PB不加調(diào)制信號(hào)，高功率200kW開機(jī)時(shí)，功放電壓為250V，電流約為830A，有103塊射頻放大器工作，每個(gè)35A保險(xiǎn)給4塊射頻放大器供電，其平均電流：

由此可以看出， 35A保險(xiǎn)的工作電流低于額定值，正常情況下不會(huì)燒壞。我臺(tái)發(fā)射機(jī)每天播音18個(gè)小時(shí)，歷年來燒壞的35A保險(xiǎn)還不到20只。所以，我們應(yīng)該再分析電源系統(tǒng)，查找產(chǎn)生故障的原因。

(2)功放單元用的250V直流電源整流電路如圖2所示。從變壓器來的3相197V交流電通過6個(gè)可控硅變成直流，為了減少紋波分量，在整流電路與負(fù)載之間接入了LC濾波電路，濾波阻流圈L對(duì)交流分量具有很大的感抗，起到抑制交流成份的作用；與地并聯(lián)的濾波電容C對(duì)交流成份阻抗很小，進(jìn)一步濾除交流分量，從而使輸出到負(fù)載上的電壓波動(dòng)很小。 圖2 250V直流電源整流電路簡(jiǎn)圖

射頻放大器供電通路如圖3所示，整流后的250V電源先接到保險(xiǎn)板，經(jīng)過8個(gè)35A的保險(xiǎn)提供8路輸出，每一路輸出對(duì)地并聯(lián)一只5100uF濾波電容，然后給4塊射頻放大器供電。這些5100uF的電容(共有55個(gè))就是250V整流電路中主要的濾波電容。

(3)電容充放電特性公式為：

du為電路中的紋波電壓，dt為充放電時(shí)間。

由公式可以看出：紋波電壓變大會(huì)電容導(dǎo)致充放電電流變大，再加上射頻放大器的工作電流，導(dǎo)致保險(xiǎn)的工作電流大于額定值，燒壞保險(xiǎn)。

(4)整流電路中電解電容不同于其他元器件，其工作壽命是有限的。正常情況下，環(huán)境溫度越高，通過的紋波電流越大，電容的使用壽命就越短，其中溫度的影響最為重要。如我們使用的一般電解電容，在紋波電流為額定值，環(huán)境溫度40℃時(shí)，使用壽命為80000小時(shí)，而85℃時(shí),使用壽命僅為1000小時(shí)。

電解電容的失效一般有三種情況。(1)早期失效，這往往是由于制造工藝缺陷或安裝使用不當(dāng)造成的。(2)正常使用時(shí)的隨機(jī)失效，這時(shí)電容的失效率很低，一般表現(xiàn)為容量緩慢減少，ESR逐漸變大，這些均是電解液減少而造成的。(3)達(dá)到使用壽命后的失效。這是電解電容性能急聚惡化，失效率迅速變大。

3、故障的處理以及一些維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)上述分析可以判斷出，35A電源保險(xiǎn)燒壞，就是因?yàn)橛糜跒V波的部分電解電容失效，導(dǎo)致正常電容充放電流過大造成的。我們對(duì)PB2機(jī)柜的電容進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)55個(gè)用于250V電源濾波的電容僅有13個(gè)容值在4000uF以上,其他的42個(gè)已經(jīng)完全失效，占77%，總的容值不到標(biāo)稱容值的20%，擴(kuò)展機(jī)柜更是僅有2個(gè)正常。拆卸下來幾只電容，發(fā)現(xiàn)重量明顯較輕，里面電解液已經(jīng)很少，晃動(dòng)時(shí)有聲音，用電容表測(cè)量，無電容值，已經(jīng)完全失效。

經(jīng)檢查，經(jīng)常燒壞保險(xiǎn)的部位電容都是正常的（多在左機(jī)柜和中機(jī)柜），而電容完全失效的部位則沒有燒壞過保險(xiǎn)（擴(kuò)展機(jī)柜），這個(gè)上述分析完全一致。

因此，要徹底解決電源保險(xiǎn)經(jīng)常燒壞的問題，必需換掉那些已經(jīng)失效的濾波電容。由于備份的電容有限，每天還要維持近18個(gè)小時(shí)的播音，我們先進(jìn)行了部分更換，在對(duì)每個(gè)PB更換了約20個(gè)新的電容后，發(fā)射機(jī)已經(jīng)能正常工作，加測(cè)試信號(hào)至90%調(diào)幅，也沒有再出現(xiàn)燒壞保險(xiǎn)的現(xiàn)象，測(cè)三大電聲指標(biāo)均有所提高。

對(duì)DX600中波發(fā)射機(jī)來說，當(dāng)高功率運(yùn)行時(shí)，若出現(xiàn)有高調(diào)制度導(dǎo)致35A保險(xiǎn)燒壞的現(xiàn)象，則表明有濾波電容失效了，需要對(duì)其進(jìn)行檢查，如不及時(shí)處理，會(huì)造成電容失效加快和保險(xiǎn)大量燒壞的后果。

高序位射頻放大器供電的電路中的電容更容易失效，這是因?yàn)楦咝蛭坏姆糯笃鏖_通關(guān)斷更為頻繁，電容充放電次數(shù)多造成的。

篇5

關(guān)鍵詞：LM25085；寬輸入范圍；大占空比

引言

LM25085是一個(gè)汽車級(jí)的產(chǎn)品，應(yīng)用溫度可達(dá)（-40℃-125℃），其輸入電壓范圍很廣，并且不需要環(huán)路補(bǔ)償因此具有超快的瞬態(tài)響應(yīng)，其工作模式為恒定導(dǎo)通時(shí)間工作狀態(tài)[1]，工作頻率最大可達(dá)到1MHz，輸出電壓從1.25V開始可調(diào)，具有內(nèi)部的軟啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；其檢測(cè)輸出電流的方法有兩種，一是通過檢測(cè)MOSFET的導(dǎo)通電阻或者是通過檢測(cè)串聯(lián)在電路中的很小電阻的導(dǎo)通壓降來進(jìn)行過流判斷[2]。

本文所設(shè)計(jì)的電路輸入電壓最低為28V，最高為28.5V，輸出電壓要求穩(wěn)定在27.6V對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，占空比最大可達(dá)到98.6%。由于本文設(shè)定條件降壓幅度很小，所以如果用N型MOS管，其正向?qū)▔航稻蜁?huì)有可能導(dǎo)致其無法降壓0.4V，而且大多數(shù)的N型MOS管控制芯片都有最大占空比限制，故而不能達(dá)到100%[3-4]。因此本文選擇P型MOS管控制芯片LM25085，選擇的MOS管型號(hào)為IRF4906。

1.1 管腳功能介紹

芯片詳細(xì)內(nèi)部框圖在參考文獻(xiàn)[1]中給出，在此主要介紹各引腳：

1腳，ADJ：電流限制調(diào)節(jié)管腳，電流限制閾值由從VIN到ADJ的一個(gè)外部電阻器中設(shè)置，這個(gè)電阻可以外接一個(gè)小電阻也可以通過MOS管的導(dǎo)通電阻。

2腳，RT：導(dǎo)通時(shí)間控制和關(guān)機(jī)，VIN到RT的外部電阻設(shè)置降壓開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和開關(guān)頻率。 將此引腳接地會(huì)關(guān)閉控制器。

3腳，F(xiàn)B：電壓反饋穩(wěn)壓輸出，輸入到調(diào)節(jié)和過電壓比較器。調(diào)節(jié)電平為1.25V。

4腳，GND：電路接地，所有內(nèi)部電路的接地參考。

5腳，ISEN：用于電流限制檢測(cè)的電流檢測(cè)輸入，使用RDS（ON）檢測(cè)電流時(shí)，連接到PFET漏極。使用電流檢測(cè)電阻時(shí)，連接到PFET源極和檢測(cè)電阻。

6腳，PGATE：柵極驅(qū)動(dòng)器輸出，連接到外部PFET的柵極。

7腳，VCC：柵極驅(qū)動(dòng)器偏置穩(wěn)壓器的輸出，負(fù)電壓穩(wěn)壓器的輸出（相對(duì)于VIN）偏置PFET柵極驅(qū)動(dòng)器。

8腳，VIN：輸入電源電壓，工作輸入范圍為4.5V至42V。

1.2 ⑹選型計(jì)算

導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算： ，求得RT=1.43MΩ；

工作頻率計(jì)算：

求得工作頻率為120KHz；

限流閾值：LM25085限流通過檢測(cè)Q1的RDS（ON）或在主回路的檢測(cè)電阻上面的壓降，并將其與電阻器RADJ上的電壓進(jìn)行比較。當(dāng)使用檢測(cè)電阻時(shí)，電流限制功能在溫度上更準(zhǔn)確和穩(wěn)定，MOSFET的RDS（ON）具有寬的工藝變化和大的溫度系數(shù)，因此本文采用檢測(cè)電阻。計(jì)算公式為： 。選擇Rsen=10mΩ，Radj=2.4KΩ。

輸出濾波電感：紋波電流為電感電流斜坡的峰峰值，在設(shè)計(jì)中電感的選擇應(yīng)保證紋波電流小于規(guī)定值。一般規(guī)定要小于輸出電流的20%，即？駐I=20%IO。此時(shí)濾波電感滿足：

把電路參數(shù)代入上式得濾波電感L=4.5uH。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

以上為Buck電路的測(cè)試波形，從圖中可看驅(qū)動(dòng)與輸出波形基本穩(wěn)定，輸出紋波很小效率在97%以上，滿足了設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)束語

本文基于LM25085的控制芯片，進(jìn)行了大占空比條件下的Buck電路的設(shè)計(jì)，首先對(duì)芯片的參數(shù)進(jìn)行了理論計(jì)算，根據(jù)計(jì)算進(jìn)行器件選型，然后繪制電路板并進(jìn)行上電老化測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)過程參數(shù)選擇基本合理，完成了設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]TI. SLUS593D. AN-2157 Constant Current Constant Voltage Buck Converter With LM25085[S].TI application note，USA：Texas Instruments Incorporated，2013.

[2]TI.LM25085 42V Constant On-Time PFET Buck Switching Controller[S].TI application note，USA：Texas Instruments Incorporated，2008.

篇6

關(guān)鍵詞單片機(jī);數(shù)控

中圖分類號(hào)TM4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2010)041-0007-01

本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控電流源采用PIC16F877A單片機(jī)為核心部件,鍵盤、顯示、D/A、開關(guān)電源等模塊為電路。

1設(shè)計(jì)要求和總體設(shè)計(jì)思路

1.1設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)要求:輸入220V,輸出最高12V;通過鍵盤控制輸出電流,步長(zhǎng)為0.01A;采用LED顯示輸出電流,精度為0.02A;電流源穩(wěn)流范圍為(0.2-1)A。

1.2總體設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)采用開關(guān)電源,以達(dá)到輸出范圍和精度以及紋波的要求。根據(jù)系統(tǒng)要求,采用D/A轉(zhuǎn)換后,接運(yùn)算放大器構(gòu)成的功率放大來控制D/A的輸入,從而控制電流值的方法。本系統(tǒng)主要由數(shù)控部分、電源部分和鍵盤顯示電路組成。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1數(shù)控電流源原理框圖

2硬件電路設(shè)計(jì)及軟件選擇

根據(jù)數(shù)控電流源的設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)主要由控制模塊、電源模塊、D/A模塊及鍵盤顯示模塊構(gòu)成。

2.1控制模塊的選擇

本設(shè)計(jì)采用的是PIC16F877A單片機(jī)控制。與AT89C51單片機(jī)相比,PIC16F877A采用哈佛結(jié)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)指令的單指節(jié)化,有精簡(jiǎn)指令集技術(shù),尋址方式簡(jiǎn)單,I/O口驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),具備I2C和SPI串行總線端口,電路簡(jiǎn)潔,不僅便于開發(fā),而且還可節(jié)省用戶的電路板空間和制造成本。程序保密性強(qiáng),有低功耗、寬電壓設(shè)計(jì),能將相當(dāng)一部分器件結(jié)合到一起,使用方便,抗干擾性能提高。

2.2電源模塊的選擇

電源模塊一般主要采用全橋整流加電容濾波電路、三端穩(wěn)壓集成電路外接擴(kuò)流管和開關(guān)電源電路。全橋整流加電容濾波電路廣泛應(yīng)用于一些要求不太高的直流電流源中,其驅(qū)動(dòng)能力和后級(jí)的濾波電容有關(guān),該電路顯著的特點(diǎn)就是能夠比較好的滿足電流的瞬態(tài)相應(yīng),而如果負(fù)載要求持續(xù)的大電流輸出,該電路將無能為力。三端穩(wěn)壓集成電路外接擴(kuò)流管既利用了穩(wěn)壓集成塊良好的穩(wěn)壓性能,又能夠有一定的電流輸出,在一些高精度的線性穩(wěn)壓電源中被廣泛采用,但是效果較差。開關(guān)電源的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài),功率損耗小、效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小,同時(shí)脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。因此采用開關(guān)電源的電流源具有效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

由于本設(shè)計(jì)對(duì)電源的要求比較高,尤其體現(xiàn)在對(duì)電源的功率和紋波電壓的要求上。因此,在這里采用的是開關(guān)電源電路。

2.3D/A轉(zhuǎn)換模塊的選擇

TLC5615為美國(guó)德州儀器公司1999年推出的產(chǎn)品,是具有串行接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,其輸出為電壓型,最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。帶有上電復(fù)位功能,即把DAC寄存器復(fù)位至全零。它是串行輸入的10位高精度D/A轉(zhuǎn)換器,因此經(jīng)轉(zhuǎn)換的最終輸出電壓可以達(dá)到0V～10V。10位D/A,分辨率為1/2048,選采樣電阻為15kΩ,D/A輸出的分辨率能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)0.01A。

2.4軟件的選擇

Protel 99 SE軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一套建立在IBM PC兼容機(jī)環(huán)境下的EAD電路集成設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)。它具有電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB(印制電路板)設(shè)計(jì)、電路的層次化設(shè)計(jì)、報(bào)表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計(jì)等功能。

Microchip公司為PIC系列單片機(jī)配備了功能強(qiáng)大的軟件集成開發(fā)系統(tǒng)Mp lab,該軟件是一個(gè)集成多種單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)工具軟件于一體的、功能完備的軟件包。

本文采用Protel 99 SE軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì),Mp lab進(jìn)行系統(tǒng)仿真。

3數(shù)控電流源的單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)

本文所采用的PIC16F877A單片機(jī)是Microchip公司開發(fā)的新產(chǎn)品,具有FLASH編程的功能,可以直接在單片機(jī)上進(jìn)行如暫停CPU執(zhí)行,觀察寄存器內(nèi)容等操作,是目前應(yīng)用最廣泛的一種PIC單片機(jī)。

單片機(jī)程序所要實(shí)現(xiàn)的功能是:獨(dú)立鍵盤對(duì)PIC16F877A單片機(jī)輸入數(shù)據(jù),PIC16F877A單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并送到10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615,實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制。

在這里采用的是C語言編程,其優(yōu)點(diǎn)是編寫代碼效率高、軟件調(diào)試直觀、維護(hù)升級(jí)方便、代碼的重復(fù)利用率高、便于跨平臺(tái)的代碼移植等。主程序流程圖如圖2所示。

圖2主程序流程圖

表1實(shí)測(cè)部分輸入電流與實(shí)際輸出電流值及誤差

4系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)要求輸出電流范圍為0.2A-1A,恒流源模塊采樣電阻兩端電壓為200mV-2000mV,由電壓值可以推算出數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓|Vref|至少為2V(Vref

表1所列的測(cè)試結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)輸出的最大誤差為當(dāng)輸入電流為32mA時(shí),輸出電流為33mA,誤差為1mA。而題目中發(fā)揮部分要求輸出電流變化的絕對(duì)值≤輸出電流的0.1%+1mA,即1.032,所以本設(shè)計(jì)測(cè)量出來的誤差值達(dá)到了設(shè)計(jì)要求規(guī)定的誤差值。

5結(jié)論

篇7

【關(guān)鍵詞】地震數(shù)據(jù)采集；濾波系統(tǒng)；測(cè)試驗(yàn)證

隨著近代電子技術(shù)的發(fā)展，地球物理勘探技術(shù)在不斷進(jìn)步，作為最重要的地球物理勘探方法―地震勘探也在飛速的發(fā)展，無論是數(shù)據(jù)采集技術(shù)、儀器的升級(jí)改造方面，都得到了很大程度的提升。野外地震數(shù)據(jù)采集是地震勘探最重要的過程，它包括對(duì)地震信號(hào)的采集、地

震信號(hào)的放大和濾波處理、信號(hào)的預(yù)存儲(chǔ)，能否在數(shù)據(jù)采集過程中消除干擾，高精度地采集到所需要的有效信號(hào)，是后期數(shù)據(jù)的正確處理和解譯的關(guān)鍵，通常采用一定性能的濾波器對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行處理，本設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)前地震勘探數(shù)據(jù)采集處理的要求和電子技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于FPGA的信號(hào)濾波系統(tǒng)。

1.濾波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

地震數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵是地震波信號(hào)，它是地震勘探時(shí)利用人工激發(fā)產(chǎn)生的，在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來勘探地下地質(zhì)情況的信號(hào)。

由圖1可以看出，野外數(shù)據(jù)采集過程中能否消除干擾，高精度地采集到所需要的有效信號(hào)，是后期數(shù)據(jù)的正確處理和解譯的關(guān)鍵，地震數(shù)據(jù)解譯的正確與否又關(guān)系到后續(xù)工作的開展。數(shù)字濾波器主要有無限沖激響應(yīng)數(shù)字?jǐn)?shù)字濾波器（IIR數(shù)字濾波器）和有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器（FIR數(shù)字濾波器）。與IIR數(shù)字濾波器相比，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是可以在設(shè)計(jì)任意幅頻特性的同時(shí)，保證了嚴(yán)格的線性相位。線性相位對(duì)于一些性能較高的系統(tǒng)是非常重要的，所以FIR濾波器較IIR濾波器在現(xiàn)代信號(hào)處理中獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.1 FIR濾波器實(shí)現(xiàn)原理

FIR濾波器是指系統(tǒng)的單位沖擊響應(yīng)僅在有限的范圍內(nèi)有非零值的濾波器。FIR系統(tǒng)只有零點(diǎn)，因此這類系統(tǒng)不像IIR系統(tǒng)那樣易取得比較好的通帶和阻帶衰減特性。但FIR系統(tǒng)有自己突出的優(yōu)點(diǎn)為易實(shí)現(xiàn)精確地線性相位，F(xiàn)DAtool為MATLAB自帶工具軟件，適合的濾波器結(jié)構(gòu)為直接型結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

對(duì)應(yīng)FDAtool工具箱對(duì)應(yīng)FIR濾波器為卷積型結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵求出系統(tǒng)單位沖擊響應(yīng)。系統(tǒng)函數(shù)為：

式中：N為濾波器階數(shù)；為輸出信號(hào)；為濾波器系數(shù)；為濾波后信號(hào)；

基于微處理器平臺(tái)編寫程序用迭代法簡(jiǎn)單方便，把公式（2）展開，初始輸出前N個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)有一定誤差，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于濾波器階數(shù)N時(shí)，輸出濾波指標(biāo)達(dá)到系統(tǒng)要求。

1.2 FIR濾波器硬件實(shí)現(xiàn)

作為地震儀的核心，整個(gè)采集濾波系統(tǒng)主要包括兩部分：前端的預(yù)處理模塊和濾波器模塊。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)實(shí)際野外勘探要求，對(duì)檢波器采集到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲濾波處理，以獲取有效的地質(zhì)構(gòu)造概括等相關(guān)信息。實(shí)際中理想采樣是不存在的。在實(shí)際采樣系統(tǒng)中，信號(hào)經(jīng)過采樣后，其頻率分量隨著頻率的的增加而不斷的衰減，且在等于采樣頻率一半處衰減為零。所以在不做均衡的情況下，必須保證采樣頻率足夠高。本文設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器為低通濾波器，采樣率為4M，截止頻率為500kHz。因此采樣保持電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘頻率為4MHz這里信號(hào)恢復(fù)低通濾波器截止頻率選取為1.3M低通濾波器，這是結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)得到的。硬件原理圖如圖3所示。

2.濾波系統(tǒng)的測(cè)試與分析

2.1 測(cè)試方法

輸入不同頻率的正弦波，觀測(cè)輸出正弦波的幅度，同時(shí)比較輸入、輸出波形，得出輸入、輸出波形的相位差。

由于輸出波形肯定滯后于輸入波形，所以相位差必然為負(fù)數(shù)。為了更精確的得到相位關(guān)系，測(cè)試時(shí)不直接在示波器上測(cè)試，而是將數(shù)字示波器各組波形存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，在計(jì)算機(jī)上采用示波器軟件Ultrascope，用時(shí)間軸測(cè)出兩個(gè)對(duì)應(yīng)的峰值的時(shí)間差，根據(jù)輸入正弦頻率的，計(jì)算出相位差。如圖4所示，輸入正弦頻率60KHz，輸出應(yīng)該滯后與輸入波形，用兩個(gè)時(shí)間軸分別對(duì)準(zhǔn)輸入輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的波峰，讀出時(shí)間差為12.47us，那么這兩個(gè)波形的相位差為-269.352。本文中測(cè)量相位差時(shí)均先記錄相位差的范圍為0°到-360°，這是由于小于-360°可以等效在0°到-360°范圍內(nèi)的相位差。理論設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器相頻特性表明，該濾波器在阻帶截止頻率內(nèi)有線性相位，因此只測(cè)試輸入信號(hào)頻率小于600kHz的樣本的相位差。

2.2 測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

如圖4所示，濾波器的輸入和輸出波形均為正弦波，無明顯失真。說明濾波器在處理單頻信號(hào)時(shí)，引入其他諧波干擾在合理范圍內(nèi)。在測(cè)試FIR濾波器時(shí)，輸入正弦信號(hào)幅度為1.0V，輸入信號(hào)的步進(jìn)為20kHz。但是由于示波器的測(cè)量數(shù)據(jù)可能與信號(hào)源顯示數(shù)據(jù)不同，再加上示波器的線可能衰減高頻信號(hào)，所以輸入信號(hào)的幅度必須測(cè)量，根據(jù)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)可以畫出實(shí)際濾波幅頻特性。

從圖5可以看出，幅頻曲線為一個(gè)低通濾波器。分析數(shù)據(jù)得到實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)于理論數(shù)據(jù)通帶無紋波，這應(yīng)是測(cè)試誤差造成的，但總體符合理論設(shè)計(jì)。在過渡帶頻率的信號(hào)衰減大于理論衰減，這應(yīng)是由抗混疊濾波器和信號(hào)恢復(fù)濾波器的衰減引起，但偏大的衰減出現(xiàn)在過渡帶，不影響濾波器性能這表明，抗混疊濾波器和信號(hào)恢復(fù)濾波器會(huì)影響系統(tǒng)特性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意選擇這兩個(gè)濾波器的指標(biāo)。同時(shí)可以觀察到，輸入信號(hào)頻率繼續(xù)增大時(shí)，實(shí)際衰減沒有理論衰減大。在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，如圖6所示，在測(cè)試阻帶中的樣本時(shí)發(fā)現(xiàn)正弦波上疊加了噪聲，這造成了測(cè)試時(shí)讀出的峰峰值增大。由于通帶和過渡帶信號(hào)樣本幅度較大，噪聲對(duì)衰減的計(jì)算影響較小。而由于阻帶內(nèi)濾波器輸出信號(hào)較小，干擾的幅度對(duì)衰減計(jì)算影響較大。測(cè)試表明，當(dāng)電源空載時(shí)電源和地之間存在20mV左右紋波，這個(gè)干擾應(yīng)是由電源引入的。因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)使用紋波小的電源，以減小電源引入的干擾。

3.結(jié)論

數(shù)字信號(hào)處理在生物醫(yī)學(xué)、圖像視頻、雷達(dá)、通信、航空航天以及地球物理探測(cè)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)逐步取代了模擬信號(hào)處理技術(shù)的主導(dǎo)地位，使地震勘探發(fā)生了質(zhì)的飛越。在采集模塊前端運(yùn)用高精度ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，整個(gè)地震數(shù)據(jù)信號(hào)處理過程就以數(shù)字化的形式進(jìn)行，實(shí)時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)處理要求編程實(shí)現(xiàn)各種功能，有利于大規(guī)模的地震數(shù)據(jù)的快速批量處理，大大簡(jiǎn)化信息分類、查找等過程，為了提高信噪比，獲得精確、可靠的反演和解釋結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了高速的濾波系統(tǒng)，提高了信號(hào)的采集準(zhǔn)確性，測(cè)試結(jié)果表明設(shè)計(jì)效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]羅福龍.地震勘探發(fā)展技術(shù)綜述[J].石油儀器，2005，19 （2）：1-5.

[2]胡文靜，陳松，劉翔.基于FPGA的嵌入式程控?cái)?shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)研究[J].子器件，2009，32（6）：1040-1042.

[3]徐瑤瑞.抗混疊濾波器的原理及TLC1564在神經(jīng)誘發(fā)電位檢測(cè)儀中的應(yīng)用[J].醫(yī)療裝備，2009，2（12）18.

[4]兵，平利姣，朱自強(qiáng).淺層地震勘探數(shù)據(jù)擬同步采集時(shí)差分析與實(shí)踐[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2008，23（6）：1958-1962.

[5]兵，平利姣，朱自強(qiáng).淺層地震勘探數(shù)據(jù)擬同步采集時(shí)差分析與實(shí)踐[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2008，23（6）：1958-1962.

[6]維亮，庹先國(guó)，李懷良，等.高速多通道地震數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（3）：61-63.

[7]吳黎慧，蒲南江，高磊.基于FPGA的FIR濾波器的誤差分析[J].子測(cè)試，2011，34（08）：56-58.

篇8

    1.1便攜式電源原理粗電指電能質(zhì)量較差一次交流電,實(shí)際應(yīng)用多數(shù)需將其轉(zhuǎn)換為精電即直流電。根據(jù)輸出,電源可分為4類:整流AC-DC、逆變DC-AC、變頻AC-AC和直流變換DC-DC。電源組成原理不同可分為L(zhǎng)DO線性直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源,開關(guān)電源分為隔離型開關(guān)電源和非隔離型開關(guān)電源[1]。LDO線性直流穩(wěn)壓電源,紋波小、功耗高、效率低30%~40%,不適合高效便攜式電子設(shè)備;隔離式開關(guān)采用變壓器調(diào)節(jié)輸出電壓,安全、高效,效率能達(dá)到80%,但技術(shù)難度大,成本高,體積大,用于較大電子設(shè)備;現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備一般采用鋰電池供電,電源電路采用DC-DC直流變換,將電池輸出直流電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的各種直流電壓,轉(zhuǎn)換效率高、靜態(tài)電流小,是現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備常用的電源轉(zhuǎn)換電路[2,3]。DC-DC變換是將固定的直流電壓變換成系統(tǒng)所需的直流電壓輸出,經(jīng)直流斬波,將輸入電壓斬成脈沖方波,由儲(chǔ)能元件實(shí)現(xiàn)升壓或降壓,整流、濾波后輸出高效率、高精度、高穩(wěn)定度二次直流電壓[4]。DC-DC變換電路控制方式分為硬開關(guān)技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù),硬開關(guān)包括PWM脈沖寬度調(diào)制和PFM脈沖頻率調(diào)制,PWM調(diào)制方式不改變開關(guān)周期,改變開關(guān)占空比控制輸出電壓幅度;PFM調(diào)制方式是占空比不變,調(diào)制信號(hào)頻率隨輸入信號(hào)幅值變化;軟開關(guān)諧振變流器是利用LC串并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)開關(guān)零電壓導(dǎo)通ZVS和零電流關(guān)斷ZCS,實(shí)現(xiàn)開關(guān)開通和關(guān)斷功耗為零,減小變換器開關(guān)損耗。DC-DC直流變換器電路形式主要有:Buck降壓斬波器,Boost升壓斬波器,Buck-Boost降壓或升壓斬波器等,根據(jù)便攜式設(shè)備要求選擇不同的電路形式[5]。1.2便攜式電源節(jié)能技術(shù)現(xiàn)代便攜式設(shè)備電源技術(shù)成熟,便攜式設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間、待機(jī)時(shí)間、使用壽命成為各大廠商競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn),增加便攜式設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間和待機(jī)時(shí)間最直接的方法增加鋰電池容量,提高電源轉(zhuǎn)換效率,降低系統(tǒng)功耗。根據(jù)摩爾定律,集成電路內(nèi)部器件集成度每18個(gè)月翻一翻,CPU數(shù)據(jù)吞吐量增大處理速度提高,系統(tǒng)功耗不斷增加,鋰電池發(fā)展速度遠(yuǎn)跟不上集成電路發(fā)展速度,電池發(fā)展相對(duì)滯后已經(jīng)成為制約便攜式電子設(shè)備發(fā)展的一個(gè)瓶頸[6]。提高便攜式設(shè)備電源轉(zhuǎn)換效率主要方法有提高電源整流器件效率,降低電源內(nèi)部靜態(tài)電流。傳統(tǒng)PWM控制DC-DC變流器,系統(tǒng)平均功耗Pav=CO×V2DD×f,CO負(fù)載等效電容,VDD電源電壓,f開關(guān)頻率,看出DC-DC變換器功耗與開關(guān)頻率成正比,與電源電壓平方成正比,降低變換器開關(guān)工作頻率能有效降低開關(guān)動(dòng)作次數(shù)降低功耗,代價(jià)是降低CPU數(shù)據(jù)處理速度,電源裝置中無源器件體積增大靜態(tài)功耗增大,;當(dāng)前處理器主頻不斷提高數(shù)據(jù)處理速度不斷加快,降低系統(tǒng)功耗只有降低電源電壓[7]。DC-DC直流變換器主要損耗為整流二極管和續(xù)流二極管,即使采用快恢復(fù)二極管FRD、超快恢復(fù)二極管SRD和肖特基二極管SBD,在二極管上產(chǎn)生較大壓降,降低電源效率,傳統(tǒng)二極體整流電路已無法滿足現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備,當(dāng)前便攜式設(shè)備電源基本采用同步整流技術(shù),用通態(tài)電阻極低功率MOSFET,代替整流二極管,降低整流二極管導(dǎo)通壓降,同步整流技術(shù)要求柵極電壓與被整流電壓相位保持同步,有效降低整流損耗,提高電源效率[8,9]。便攜式設(shè)備電源智能管理技術(shù),指按時(shí)間順序?qū)υO(shè)備電壓和電流智能化管理,根據(jù)用戶使用情況不同實(shí)時(shí)控制模塊輸出電壓,有效分配電源功率,降低電源模塊靜態(tài)電流,降低空閑設(shè)備能耗,最大限度減小損耗提高系統(tǒng)效率。硬件管理指硬件電路選擇靜態(tài)電流小的COMS器件,降低靜態(tài)功耗;軟件管理指使用便攜式電源管理器對(duì)電源動(dòng)態(tài)管理,降低空閑設(shè)備功耗?，F(xiàn)代智能手機(jī)功能十分完善,使用不同功能供電不同,例如接打電話、發(fā)短信、聽音樂、無線上網(wǎng)、看電影,需要不同供電,采用電源智能管理技術(shù)能有效降低系統(tǒng)功耗,提高便攜式設(shè)備電源效率[10-11]。便攜式設(shè)備電源采用系統(tǒng)整流模塊休眠技術(shù)提高電源效率,整流模塊休眠技術(shù)根據(jù)輸出電流大小實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制電源系統(tǒng)各套整流模塊,及時(shí)關(guān)閉不需要的整流模塊,降低系統(tǒng)負(fù)載損耗和空載損耗同時(shí)保證輸出,整流模塊休眠技術(shù)根據(jù)實(shí)際需要,采用軟件設(shè)置休眠時(shí)間和休眠次序。整流模塊休眠技術(shù)要求電源系統(tǒng)至少要有兩套以上整流模塊,提高電源效率同時(shí)也增加了硬件開銷,提高便攜式設(shè)備的實(shí)際成本[12]。

    2現(xiàn)代便攜式設(shè)備電源應(yīng)用

    2.1MC34063原理MC34063輸入電壓范圍寬,靜態(tài)電流低,輸出驅(qū)動(dòng)電流大,振蕩頻率高是一款典型的雙極性現(xiàn)代便攜式設(shè)備DC-DC電源控制器,輸入電壓3.0~40V,輸出電壓1.25~40V,最大輸出電流1.5A,開關(guān)管集電極與發(fā)射極最大電壓40V,開關(guān)振蕩頻率100Hz~100kHz,可實(shí)現(xiàn)電源升壓、降壓、反向等變換,效率高達(dá)80%以上[13],MC34063內(nèi)部模塊原理及引腳功能如圖1所示。MC34063內(nèi)部包含1.25V帶隙參考電源、電壓比較器、振蕩器、邏輯控制器和開關(guān)管。MC34063DC-DC變換器第5腳輸入電壓與1.25V帶隙參考電壓比較,比較后結(jié)果輸入邏輯控制器與振蕩器輸出振蕩方波相與,相與后邏輯電平輸入RS觸發(fā)器控制開關(guān)管T1和T2;振蕩器內(nèi)部包含恒流源,第3腳外接定時(shí)電容調(diào)整振蕩頻率,外接電容充電,振蕩器與比較器同時(shí)輸出高電平,RS觸發(fā)器置1開關(guān)管導(dǎo)通。電流IS檢測(cè)端實(shí)時(shí)檢測(cè)7腳電阻RSC電壓,電流檢測(cè)端電壓超過300mV,振蕩器外接電容CT快速充放電,控制開關(guān)管占空比,穩(wěn)定輸出電壓,MC34063應(yīng)用電氣參數(shù)如表1所示,應(yīng)用條件不同電氣參數(shù)適當(dāng)調(diào)整[14]。2.2降壓電路及參數(shù)計(jì)算用MC34063DC-DC變換器設(shè)計(jì)一個(gè)輸入電壓+5V輸出電壓+3.3V紋波小于10mV降壓直流電源,輸出電流IO(max)=500mA原理如圖2,降壓電路電流流經(jīng)檢測(cè)電阻R1、開關(guān)管T1與T2、電感L1、電容C1、續(xù)流二極管D1、負(fù)載RL,通過比較器反向輸入端第5腳外接電阻R2與R3監(jiān)視輸出電壓Vout=1.25×(1+R2R3)。DC-DC變換器處于TON狀態(tài),RS觸發(fā)器S端輸入高電平,開關(guān)管T1與T2導(dǎo)通,電流經(jīng)開關(guān)管集電極到發(fā)射極,第2腳外接儲(chǔ)能元件電感L1充磁電容C1充電,電感L1達(dá)到最大峰值電流IPK停止充磁,續(xù)流二極管D1反向截止;DC-DC變換器處于TOFF狀態(tài),RS觸發(fā)器S端輸入低電平,開關(guān)管T1與T2截止,第2腳外接儲(chǔ)能元件電感L1和電容C1放電為負(fù)載提供電流,續(xù)流二極管D1導(dǎo)通,由于電感電流不能突變,輸出電流方向不變,只要開關(guān)頻率與儲(chǔ)能元件充放速度足夠快負(fù)載可以得到連續(xù)的直流電壓,實(shí)現(xiàn)降壓[15]。根據(jù)運(yùn)放“虛短”和“虛段”,集成電路內(nèi)部比較器第5腳輸入電流為零,取R3=1.2kΩ,輸出電壓Vout=1.25×(1+R2R3),得R2=2kΩ,通過輸出回路電阻R2與R3電流I=VOUTR2+R3=1mA,電阻R2功率P=U2×I=2mW,電阻R2與R3選擇0.125W;續(xù)流二極管D1選擇肖特基二極管1N5819,最大反向浪涌電壓VRRM=40V,最大正向浪涌電流IFSM=25A,二極管均方根電壓VRMS=28V,平均整流電流I(AV)=1A,正向壓降VF=0.6V。設(shè)MC34063開關(guān)振蕩頻率f=20kHz,周期T=50μs,由參數(shù)手冊(cè)得TONTOFF=VOUT+VFVIN(MAX)-VSAT-VOUT=3.3+0.65-1-3.3=3.90.7,TON≈40μs,TOFF=7μs,振蕩電容CT=4×10-5×TON=4×10-5×40×10-6=1600pF,開關(guān)管電流IPK=2IOUT=1A,第7腳電流檢測(cè)引腳限流電阻RSC=VIPKIPK=300mV1A=0.3Ω功率0.25W,電感L1為VIN(MAX)-VSATIPK×TON=5-0.61×50uS=220uH,輸出電容CO實(shí)際應(yīng)用選擇100μF耐壓10V電解電容[16]。2.3升壓電路及參數(shù)計(jì)算用MC34063DC-DC變換器設(shè)計(jì)一個(gè)輸入電壓+3.3V輸出電壓+5V紋波小于10mV升壓電源,輸出電流IO(max)=500mA原理如圖3,升壓電路電流流經(jīng)檢測(cè)電阻R5、開關(guān)管T1與T2、電感L2,續(xù)流二極管D2,負(fù)載RL,比較器反向輸入端監(jiān)視輸出電壓,Vout=1.25×(1+R5R6),R6取1.2kΩ,R5為3.6kΩ,功率0.25W。當(dāng)DC-DC變換器管T1與T2處于TON狀態(tài),DC-DC變換器形成2個(gè)回路,即電感回路和電容回路?；芈?:由電容C6、負(fù)載RL構(gòu)成,電容C6放電,保持電源輸出電壓和電流幅度穩(wěn)定、方向不變,續(xù)流二極管反向截止,由電容提供能量;回路2:由電感L2、開關(guān)管T1與T2構(gòu)成,電感L2將電源電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍艽鎯?chǔ),充電電流由0到IPK;當(dāng)開關(guān)管T1與T2處于TOFF電感中磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出提升輸出電壓,實(shí)現(xiàn)升壓[17]。

    3性能參數(shù)測(cè)試

    MC34063DC-DC變換器電路測(cè)試儀器有優(yōu)利德(UNI-T)四位半數(shù)字萬用表UT56,泰克(Tektronix)100MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器TDS2014C,負(fù)載電阻采用10Ω額定功率5W水泥電阻,經(jīng)實(shí)際測(cè)試電源性能參數(shù)如表2所示。由MC34063DC-DC構(gòu)成的便攜式設(shè)備電源變換器輸出穩(wěn)定可靠,紋波小,線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率優(yōu)良,效率高,自適應(yīng)性強(qiáng),完全能滿足便攜式設(shè)備實(shí)際使用要求。

篇9

關(guān)鍵詞：電源開關(guān) 并聯(lián) 供電

中圖分類號(hào)：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0099-01

在諸如計(jì)算機(jī)服務(wù)器、通信基塔、空間站等要求大功率、高效安全可靠、不間斷供電的電源系統(tǒng)場(chǎng)合，假如使用單個(gè)開關(guān)電源模塊供電，那么開關(guān)電源模塊主電路需要處理非常大的功率，所承受的電應(yīng)力大，這給主電路功率器件的選擇、開關(guān)頻率和功率密度的提供造成了不便，并且一旦開關(guān)電源模塊發(fā)生故障，則將可能造成整個(gè)電源系統(tǒng)崩潰。采用多個(gè)開關(guān)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行，來提高輸出功率，以減輕單個(gè)電源模塊的負(fù)擔(dān)，是目前開關(guān)電源系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。

多個(gè)開關(guān)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行雖然提高了可靠性，并能實(shí)現(xiàn)電路模塊標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，但是并聯(lián)工作的各個(gè)電源模塊特性不可能完全一樣，若不采取處理可能會(huì)影響其中的模塊承受較大的輸出電流，引起分配電流不均，導(dǎo)致該模塊甚至整個(gè)電源系統(tǒng)的故障。因此，在多模塊并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中必須引入有效的均流控制策略，從而使各模塊均勻地承擔(dān)負(fù)載功率，提高系統(tǒng)的可靠性。

1 DC-DC模塊設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)方案

本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路采用TI公司的開關(guān)降壓轉(zhuǎn)換集成芯片TPS5430構(gòu)成DC-DC主電路，TPS5430內(nèi)部集成PWM產(chǎn)生電路、高位場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路以及110m歐低導(dǎo)通電阻的NMOS開關(guān)管，效率高達(dá)95%，輸出電流最高可達(dá)到3A，有較寬的輸出電壓范圍。TPS5430固定500KHz開關(guān)頻率，因此可采用較小的濾波電容、電感消除紋波。同時(shí)，TPS5430集成度高，只需要配合少量元器件（自舉電容、起儲(chǔ)能與濾波作用的電感與電容、反饋電阻），構(gòu)成BUCK電路，即可高效、精確、穩(wěn)定地得到輸出電壓，單電源模塊應(yīng)用原理圖如圖1所示。

（1）二極管的選取。為了達(dá)到高效率，要使用壓降小并且恢復(fù)速度快的續(xù)流二極管D1。普通的二極管，正向壓降比較大，同時(shí)，由于開關(guān)管高速地在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換，普通二極管反應(yīng)速度不夠快，二極管會(huì)大量發(fā)熱并且使TPS5430的輸出波形也會(huì)受到影響，整個(gè)系統(tǒng)的效率很低。

（2）輸出濾波器的選擇。電感L1和電容C1是DC-DC輸出濾波器的關(guān)鍵，它們共同擔(dān)負(fù)著儲(chǔ)能與濾波的作用。在設(shè)計(jì)輸出濾波器時(shí)，可以選擇一階LC濾波器或二階甚至更高階LC濾波器，但兼顧到對(duì)效率及紋波的要求，可選擇低階濾波，以降低濾波器的消耗。由于TPS5430開關(guān)管的工作頻率為500KHz，頻率較高，故對(duì)電容電感的選擇已經(jīng)較為苛刻。

2 均流控制方法及實(shí)現(xiàn)方案

主從均流法、輸出阻抗法、最大電流自動(dòng)均流法、平均電流自動(dòng)均流法和外加均流控制器法等是目前開關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)常用的均流方法，其中最大電流自動(dòng)均流法具有均流精度高、負(fù)載調(diào)整率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、易于實(shí)現(xiàn)冗余的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。負(fù)載共享控制器UCC39002設(shè)計(jì)原理是根據(jù)最大電流自動(dòng)均流法設(shè)計(jì)，它控制多個(gè)獨(dú)立電源或者DC/DC模塊并聯(lián)供電自動(dòng)均流的理想選擇。

在本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路中，使用兩片UCC39002實(shí)現(xiàn)均流控制。在DC-DC模塊正常工作時(shí)，將兩路UCC39002的均流母線LS連接，根據(jù)UCC39002均流原理，UCC39002將會(huì)自動(dòng)選出電流最大的一路，并將最大的一路電源作為主電源，此路UCC29002內(nèi)部的三極管截止，即沒有電流流入其ADJ腳，故該路中只是反饋線上比無UCC39002時(shí)多了一個(gè)小電阻R4。而電流較小的另一路電源成為從電源，均流母線上的電壓將由主電源的輸出電流決定，從電源的UCC39002接收到母線上的信號(hào)后，會(huì)控制從電源DC-DC模塊稍稍提高輸出電壓，具體工作原理是，從電源UCC29002內(nèi)部三極管導(dǎo)通，此三極管發(fā)射極有一個(gè)500Ω電阻到地，此時(shí)通過該三極管的電流即為/500，有此附加電流流過R4后，A點(diǎn)電壓下降，從而B點(diǎn)基準(zhǔn)電壓也下降，而不再是1.22V，此時(shí)為了使恢復(fù)到1.22V，TPS5430將增加PWM脈沖寬度，增加V從而提高該路電流輸出，減小與主電源的電壓差，通過減小從電源與主電源的電壓差來提高該路輸出電流，從而達(dá)到均流。

3 過流保護(hù)故障與自動(dòng)恢復(fù)方法及實(shí)現(xiàn)方案

在本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路中，采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)開關(guān)電源的輸出電流超過規(guī)定值時(shí)，利用電阻采樣轉(zhuǎn)換為電壓與可預(yù)置的基準(zhǔn)電壓比較后，控制TPS5430的開關(guān)頻率輸出使能端ENA，也可設(shè)計(jì)為控制繼電器斷開負(fù)載，起到保護(hù)作用。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)功能，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)延時(shí)電路，每次觸發(fā)后系統(tǒng)停止工作可預(yù)值時(shí)間后，繼續(xù)檢測(cè)過流故障是否已經(jīng)被排除。如果過流故障排除，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)。

4 結(jié)論

根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，我們?cè)囍屏藢?shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試與分析，調(diào)整實(shí)驗(yàn)負(fù)載電阻至額定輸出功率為32W工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓V維持在8.0±0.28V之間，紋波電壓峰峰值在30mV左右，供電系統(tǒng)的效率高達(dá)93.6%，調(diào)整負(fù)載電阻至額定電流值范圍內(nèi)的任意輸出電流值，兩個(gè)電源模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值小于3.2%，均流效果非常好，同時(shí)該系統(tǒng)集成性高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件少，還不易發(fā)熱，保證了整個(gè)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

篇10

【關(guān)鍵詞】通道故障；典型事故；故障分析；時(shí)鐘方式

【中圖分類號(hào)】U472.42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672—5158（2012）08—0301-02

引言

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，在縱聯(lián)保護(hù)通道的使用上，目前已經(jīng)由過去的載波、微波通道變?yōu)橐怨饫w為主的通道方式。由于光纖通道所具有的先天優(yōu)勢(shì)，隨著它與繼電保護(hù)的結(jié)合，使得光差保護(hù)在電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，但由此帶來的通道異常的情況也越來越多。

1.光纖連接方式簡(jiǎn)介

以前使用的PDH網(wǎng)絡(luò)采用異步復(fù)用方式，不能保證大容量信息的可靠傳輸，并且PDH網(wǎng)絡(luò)沒有世界標(biāo)準(zhǔn)的電接口和光接口規(guī)范，所以已完全被SDH的復(fù)用通道連接方式代替。因此目前光纖連接方式有專用光纖連接方式、PCM的復(fù)用通道連接方式、SDH的復(fù)用通道連接方式三種。

2.光纖保護(hù)通道故障頻發(fā)的原因

2.1 對(duì)于復(fù)用PCM通道來講，由于通道傳輸中間環(huán)節(jié)多、時(shí)間延長(zhǎng)，因此出現(xiàn)通道故障的概率也大得多。

2.2 由于保護(hù)、通訊人員專業(yè)溝通不夠，保護(hù)人員不熟悉通信知識(shí)，當(dāng)遇到通道故障問題時(shí)，缺乏解決問題的有效手段和經(jīng)驗(yàn)，很男快速診斷故障。

2.3 通信人員在光纖保護(hù)通道聯(lián)調(diào)之前未進(jìn)行通道測(cè)試，從而導(dǎo)致通道聯(lián)調(diào)后可能出現(xiàn)通道故障的問題。

3.光纖保護(hù)通道故障典型事例

3.1 典型事例1：

3.1.1 故障現(xiàn)象：某220KV線路單側(cè)RCS-931AM保護(hù)裝置報(bào)“通道告警信號(hào)”，在保護(hù)通訊人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前“通道告警信號(hào)”就已消失，恢復(fù)正常運(yùn)行方式后不久“通道告警信號(hào)”又出現(xiàn)。

3.1.2 查找過程：保護(hù)、通訊人員到現(xiàn)場(chǎng)后對(duì)保護(hù)通道進(jìn)行了徹底檢查，兩側(cè)保護(hù)、光電轉(zhuǎn)換裝置收發(fā)的光功率、誤碼測(cè)試結(jié)果均正常，保護(hù)裝置CPU板上尾纖外觀檢查無異常。裝置重新上電后保護(hù)通道告警信號(hào)恢復(fù)正常，通道故障查找一時(shí)陷入困境。經(jīng)過認(rèn)真查閱技術(shù)資料，保護(hù)人員采取了檢測(cè)保護(hù)裝置收信靈敏度的辦法，在告警側(cè)通道的保護(hù)裝置收信端串入3dB光衰耗，結(jié)果本側(cè)保護(hù)裝置“通道告警信號(hào)”又發(fā)出，經(jīng)過認(rèn)真檢查告警原因?yàn)楣饨邮斩说捻垃槺P內(nèi)瓷芯有小的裂紋，更換保護(hù)CPU后通道恢復(fù)正常。

3.1.3 改進(jìn)措施：應(yīng)在光差保護(hù)定期檢驗(yàn)時(shí)重點(diǎn)做好保護(hù)裝置收信靈敏度試驗(yàn)。

3.2 典型事例2：

3.2.1 故障現(xiàn)象：某220KV線路正常運(yùn)行在充電狀態(tài)，線路故障時(shí)充電側(cè)開關(guān)兩套主保護(hù)只有縱聯(lián)距離PSL-602GC主保護(hù)動(dòng)作，而縱聯(lián)差動(dòng)RCS-931A主保護(hù)未動(dòng)作。

3.2.2 查找過程：經(jīng)保護(hù)人員檢查，故障時(shí)兩側(cè)的RCS-931A主保護(hù)壓板均在投入位置（線路故障時(shí)在充電狀態(tài)），保護(hù)具備主保護(hù)動(dòng)作條件，由于RCS-931A保護(hù)裝置沒有記錄轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)跳命令的功能，因此無法判別本側(cè)保護(hù)是否轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)側(cè)RCS-931A保護(hù)的遠(yuǎn)跳命令。

在查找RCS-931A通道故障記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡管線路故障時(shí)無“通道告警信號(hào)”，但開關(guān)熱備的一側(cè)拉合刀閘時(shí)本側(cè)的RCS-931A保護(hù)會(huì)發(fā)“通道異常信號(hào)”，因此初步把查找重點(diǎn)放在通訊機(jī)房，最終確定在MUX-64K收信接線（雙絞線）在端子上壓接較松動(dòng)，重新緊固接線后有刀閘有操作時(shí)保護(hù)無通道告警信號(hào)。

3.2.3 改進(jìn)措施：由于光電轉(zhuǎn)換裝置一般放在通訊機(jī)房，因此在春檢工作中往往成為保護(hù)檢驗(yàn)的盲點(diǎn)，因此必須強(qiáng)調(diào)把對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置的檢驗(yàn)作為定期檢驗(yàn)工作的重要一環(huán)。

4.光纖保護(hù)通道常見故障原因分析：

4.1 由于尾纖頭有塵土或接觸不良

當(dāng)尾纖頭連接不可靠或光纖頭不清潔時(shí)，盡管仍能收到對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)，但由于收信裕度大大降低，當(dāng)系統(tǒng)擾動(dòng)或操作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通道異常。例如經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，當(dāng)尾纖凸臺(tái)沒有對(duì)上缺口就擰緊，則會(huì)增加10-20dB的通道衰耗。

4.2 光電轉(zhuǎn)換裝置接PCM機(jī)的屏蔽雙絞線使用不規(guī)范

光電轉(zhuǎn)換裝置接至PCM機(jī)的屏蔽雙絞線要求使用四芯帶屏蔽雙絞線，且屏蔽層應(yīng)可靠一點(diǎn)接地。若屏蔽雙絞線接至配線架，需保證連接可靠，可以采用鳳凰端子擰接的方式。

4.3 光電轉(zhuǎn)換裝置不接地或接地不良

如果光電轉(zhuǎn)換柜的接地本身不良，同樣會(huì)造成光電轉(zhuǎn)換裝置接地不良。在正常運(yùn)行時(shí)，光電轉(zhuǎn)換裝置與保護(hù)裝置顯示正常，而一旦有故障或刀閘操作時(shí)，光電轉(zhuǎn)換裝置受到干擾，很可能會(huì)造成保護(hù)裝置發(fā)出通道告警信號(hào)。

4.4 通信電源紋波系數(shù)高

通訊電源一般采用-48V電源，對(duì)紋波系數(shù)有比較高的要求，一般要求不超出100mv，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電源紋波比較大時(shí)，光電轉(zhuǎn)換過程會(huì)出現(xiàn)誤碼。

4.5 復(fù)用通道的其它問題

保護(hù)使用通訊提供的復(fù)用通道時(shí)，各種設(shè)備均有可能出現(xiàn)問題，其中以PCM機(jī)出現(xiàn)問題的概率最大，一般原因?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)置不合規(guī)范的問題；其次為通訊光板有問題，當(dāng)通信設(shè)備出現(xiàn)問題后，通道掛誤碼儀測(cè)試就能反映出來，目前對(duì)通道誤碼儀自環(huán)檢測(cè)時(shí)間的要求應(yīng)不小于24小時(shí)。

4.6 光接收端的砝瑯盤內(nèi)瓷芯碎裂

當(dāng)光接收端的砝瑯盤內(nèi)瓷芯碎裂時(shí)會(huì)造成通道異常，這時(shí)通過光功率的測(cè)量也無法發(fā)現(xiàn)，必須要通過靈敏度檢查才能發(fā)現(xiàn)問題。一般情況下砝瑯盤內(nèi)瓷芯嚴(yán)重碎裂時(shí)，通過肉眼觀測(cè)就能發(fā)現(xiàn)碎裂、碎片。而當(dāng)砝瑯盤內(nèi)瓷芯發(fā)生較輕的碎裂時(shí)可能會(huì)只有裂紋，這時(shí)通過肉眼觀測(cè)比較難發(fā)現(xiàn)，只有通過傳輸光功率測(cè)量才能發(fā)現(xiàn)。

5.防止光纖保護(hù)通道故障頻發(fā)的措施：

5.1 在保護(hù)通道暢通后要盡量減少光纖頭的插拔次數(shù)，以免損壞光纖頭。

5.2 定期檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)使用正確方法方法做好光纖頭的清潔，光纖在插入砝瑯前，纖芯的瓷芯端面應(yīng)用浸有無水酒精的紗布擦干凈。

5.3 對(duì)光差保護(hù)應(yīng)定期做好巡檢工作，特別對(duì)通道的誤碼、失步次數(shù)做到定期觀察。

5.4 保護(hù)裝置應(yīng)盡可能直接復(fù)用2M口數(shù)字通道（取消PCM機(jī)），經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后直接接入通訊設(shè)備。

6.目前山西對(duì)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置（2M）接口時(shí)鐘方式的統(tǒng)一規(guī)定

為了保護(hù)裝置的安全可靠運(yùn)行，便于保護(hù)通道的統(tǒng)一管理，結(jié)合各廠家保護(hù)及接口裝置的不同特點(diǎn)，省公司對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的差動(dòng)保護(hù)裝置（2M）接口時(shí)鐘方式作出統(tǒng)—規(guī)定：

6.1 對(duì)南瑞RCS-931AM保護(hù)裝置：規(guī)定保護(hù)時(shí)鐘設(shè)為“從-從”方式，通信PCM時(shí)鐘設(shè)為“主-從”方式。

6.2 對(duì)國(guó)電南自PSL-603保護(hù)裝置：規(guī)定保護(hù)時(shí)鐘設(shè)為“從-從”方式，通信PCM時(shí)鐘設(shè)為“主-從”方式。現(xiàn)運(yùn)行的保護(hù)光電轉(zhuǎn)換GXC-2M型裝置需更換為GXC-64/2M型裝置，以滿足此方式。

6.3 對(duì)許繼WXH-803保護(hù)裝置：規(guī)定保護(hù)時(shí)鐘設(shè)為“主-從”方式，通信PCM時(shí)鐘設(shè)為“從-從”方式。