導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇電源管理，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：數(shù)字電源；電源管理；電源模塊；Intersil；英飛凌；Wolfson

如今，低碳經(jīng)濟(jì)成為全球時(shí)髦之詞，我國(guó)是世界碳排放第二大國(guó)，電源輸出效率的提高和有效管理，成為了節(jié)能環(huán)保的重要環(huán)節(jié)之一。電源的哪些領(lǐng)域是增長(zhǎng)熱點(diǎn)?

數(shù)字電源增長(zhǎng)可期

數(shù)字電源十年前發(fā)展起來(lái)，目前頗引人關(guān)注。據(jù)iSupplit分析，過(guò)去五年來(lái)，數(shù)字電源技術(shù)一直處于電源市場(chǎng)的中心，未來(lái)五年數(shù)字電源市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為45.3％。2008年來(lái)，發(fā)生了幾次重要收購(gòu)，英飛凌收購(gòu)了Primarion公司，Intersil收購(gòu)了Zilker Labs，TI收購(gòu)Ciclon公司，Exar收購(gòu)了FyreStorm的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

2008年剛剛收購(gòu)專業(yè)數(shù)字電源廠商zilker Labs的latersil對(duì)數(shù)字電源的發(fā)展非常樂(lè)觀：“我相信數(shù)字電源總有一天會(huì)取代模擬電源。不過(guò)。這將是一個(gè)很漫長(zhǎng)的過(guò)程。因?yàn)檫@里涉及到很多因素，包括成本，還有所有模擬電源的性能是不是數(shù)字電源全部能夠做到，使得最后模擬電源無(wú)法跟數(shù)字電源比擬?！盜ntersil公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理陳宇說(shuō)。

電源領(lǐng)域現(xiàn)在受到了很多不同于傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)，其中最重要的幾個(gè)方面有：

?在高密度的應(yīng)用上所面臨的散熱和占板空間的挑戰(zhàn)，例如在多電壓域或?qū)捸?fù)載范圍內(nèi)仍要保持高效、快速的瞬態(tài)響應(yīng)，墻上電源有限等問(wèn)題。

?復(fù)雜的電源管理需求?，F(xiàn)在的工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)大量采用DSP、ASIC、FPGA等，這就對(duì)電源管理提出了排序要求、上升沿控制要求和系統(tǒng)可靠性的要求等等。

?系統(tǒng)可靠性的關(guān)注。

數(shù)字電源可謂解決這些問(wèn)題的一個(gè)很好的途徑。

一個(gè)芯片，多種方案

今天，有兩種形式的數(shù)字電源主導(dǎo)市場(chǎng)：

?數(shù)字電源管理器(DPM)，使用數(shù)字信息來(lái)管理電源系統(tǒng)及其中電源的整體運(yùn)作；

?電源數(shù)字控制器(DCP)，使用數(shù)字技術(shù)來(lái)控制電源單元內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)功能。目前DCP已經(jīng)成為了主導(dǎo)技術(shù)。

例如，Intersfl-ZilkerLabs提供了一個(gè)智能化的數(shù)字電源管理解決方案，產(chǎn)品很有特點(diǎn)體現(xiàn)在：首先，可以在負(fù)載很寬的范圍內(nèi)提供高達(dá)90％的工作效率；其次，解決方案非常靈活。可為客戶提供了一個(gè)完全數(shù)字化的電路，客戶可以根據(jù)自己的需求在芯片內(nèi)部做配置，Intersil-zilker Labs也可以根據(jù)客戶的要求在生產(chǎn)芯片的時(shí)候就為客戶完成這個(gè)配置；最后，產(chǎn)品具有高集成度(如圖1)。

具體來(lái)說(shuō)，在高集成度方面，傳統(tǒng)的模擬解決方案一般都需要限流電路、回路補(bǔ)充電路、時(shí)鐘同步、高精度的檢測(cè)電阻和輸出電壓的配置等周邊電路或器件。但在數(shù)字電源解決方案中，上述功能可全部數(shù)字化后集成在一塊芯片中。

數(shù)字電源解決方案的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單：同一塊IC可以適合很多不同的應(yīng)用，從3A到40A，只需要把輸出端的MOSFET和電感電容調(diào)整好就行。所以當(dāng)工程師做出一套解決方案之后，可以很容易地?cái)U(kuò)展到其他規(guī)格要求的解決方案上。所以可實(shí)現(xiàn)“一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，多套解決方案”的目標(biāo)，可以大幅縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間。

數(shù)字電源目前適合高端應(yīng)用

iSuppli認(rèn)為，數(shù)字電源增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域?qū)⑹歉叨朔?wù)器、數(shù)據(jù)通信和電信市場(chǎng)，預(yù)計(jì)筆記本電腦和顯示卡等低端計(jì)算市場(chǎng)將隨后加快增長(zhǎng)。

“盡管數(shù)字電源能夠?yàn)榭蛻魷p少元件的數(shù)量，因此整體的成本會(huì)更便宜，”Intersil亞太區(qū)業(yè)務(wù)副總裁Kent Chon認(rèn)為，“但這并不意味著數(shù)字產(chǎn)品要比目前的模擬產(chǎn)品總體成本低。Intersil有兩種模擬產(chǎn)品，都是非常低端的模擬產(chǎn)品，特點(diǎn)是低功耗，價(jià)格在0.5-1美元之間?！盜ntersil-Zilker Labs的數(shù)字產(chǎn)品一股針對(duì)的不是這類低端模擬應(yīng)用，而是高端電源模塊，如3A、6A、10A和40A。在低端產(chǎn)品上，數(shù)字電源產(chǎn)品要比低端的模擬電源產(chǎn)品貴。

“在瞬態(tài)響應(yīng)、輸出的精度方面，數(shù)字電源和模擬電源還有些差距，”陳宇補(bǔ)充道，原理上，模擬可以做得非常精準(zhǔn)。所以客戶在選擇模擬與數(shù)字時(shí)，需要有個(gè)評(píng)判：更在乎空間小，還是更加精準(zhǔn)，還是成本。

高功率晶體管的發(fā)展趨勢(shì)

英飛凌(Infineon)6月在華首發(fā)了高性能功率晶體管CoolMOS c6，比較注重成本的降低。英飛凌是高功率晶體管的領(lǐng)先廠商、其產(chǎn)品特點(diǎn)具有一定代表性。英飛凌科技奧地利有限公司全球開(kāi)關(guān)電源高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理ThomasSchmidt介紹了600Vc6的特點(diǎn)。

首先，c6的成本比c3低，成本主要取決于芯片尺寸的大小，CoolMOSc6硅片變得更小，并采取新的封裝技術(shù)來(lái)降低成本。在單位封裝方面，以T220封裝為例，其他品牌類似產(chǎn)品的導(dǎo)通電阻大約是380mΩ，而英飛凌c6現(xiàn)在做到最好的是99mΩ。如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手為實(shí)現(xiàn)同樣的導(dǎo)通電阻需要應(yīng)用TO-247封裝，成本將會(huì)增加。英飛凌在TO-247封裝方面能做到45mΩ，而其他品牌難以做到這么低。在硅片方面，尺寸和功率往往成正比，如何平衡兩者的關(guān)系?要做到小硅片，英飛凌通過(guò)做到降低損耗來(lái)達(dá)到平衡。如果損耗跟之前一樣，那是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的。

其次，在電源工作頻率方面，英飛凌的MOSFET開(kāi)關(guān)頻率可以提高到2S0kHz-400kHz。如果用其他品牌的超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS，會(huì)產(chǎn)生大的損耗。但如果采用CoolMOS，可以實(shí)現(xiàn)頻率超過(guò)2sokHz。當(dāng)然開(kāi)關(guān)頻率越高，損耗越高，例如超過(guò)450kHz以上，就要采用零電流、零電壓等軟開(kāi)關(guān)架構(gòu)，英飛凌的方法是配合二極管去實(shí)現(xiàn)。

英飛凌的c6主要替代c3，特點(diǎn)是成本更低。英飛凌沒(méi)有C4系列，因?yàn)?在中文里有不好的寓意；英飛凌把其c5系列實(shí)際命名為CP。CP的開(kāi)關(guān)損耗是最低的，所以c6不能代替CP，CP更適合在更高效的電源產(chǎn)品中。

篇2

電池顧慮

我們都知道，鋰電池是存在最大充電放電次數(shù)壽命的（筆記本電池大約300～500次），為了延長(zhǎng)電池的壽命，很多用戶在辦公室或家里都習(xí)慣卸下電池再插上電源給本本供電。但是，對(duì)聯(lián)想Yoga這種無(wú)法拆卸電池的超極本來(lái)說(shuō)，又該如何保證電池的壽命呢？

 

嘗試解決

帶著這個(gè)困惑，我首先查看的是筆記本和系統(tǒng)自帶的電源管理系統(tǒng)。但很遺憾，即使是Windows 8的電源管理系統(tǒng)，也未發(fā)現(xiàn)只給系統(tǒng)供電、不給電池充電之類的設(shè)置。打開(kāi)聯(lián)想的電源管理軟件Energy Management（圖1），發(fā)現(xiàn)電池設(shè)置有兩個(gè)模式選項(xiàng)：

 

“最長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間”模式：電源接通時(shí)，只要電池電量低于100%就會(huì)給電池充電，保證電池的電量始終處于比較高的狀態(tài)，以便拔下電源時(shí)能夠獲得最長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間。

“最佳電池壽命”模式：勾選此選項(xiàng)時(shí)，界面提示此模式能夠獲得最佳的電池壽命，并且主屏幕右下角的電源圖標(biāo)顯示“電源已接通，未充電”—這也許正是我所需要的：電源已接通，未充電，說(shuō)明了此時(shí)筆記本的工作完全依靠外接電源供電，并且還未給電池充電。但此時(shí)我又產(chǎn)生了一點(diǎn)疑慮：如果接通外接電源把電池充滿電以后，再選擇“最佳電池壽命”的模式，此時(shí)系統(tǒng)工作只依靠外接電源供電，電池不也同樣能夠保證較長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間嗎？

 

問(wèn)題出現(xiàn)

大約半小時(shí)以后，點(diǎn)擊主屏幕右下角的電源圖標(biāo)，雖然依然顯示“電源已接通，未充電”，但發(fā)現(xiàn)電池的電量卻已經(jīng)從剛才的100%下降到了90%，這是怎么回事？難道電源已接通，未充電，筆記本工作消耗的是電池的電量嗎？既然此模式消耗的是電池的電量，電池的電量消耗完畢不是一樣需要再次充電嗎？又何談“最佳電池壽命”模式呢？隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，電池電量依然在下降，看來(lái)此模式也不是想象中的理想模式。

 

柳暗花明

約兩小時(shí)以后，電池電量下降到60%。又過(guò)了15分鐘左右觀察發(fā)現(xiàn)，電量依然保持在60%，此時(shí)提示依舊是“電源已接通，未充電”。這15分鐘電池的電量沒(méi)有消耗，還是此時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)入由外接電源供電了呢？通過(guò)網(wǎng)上查詢無(wú)數(shù)資料后，答案終于明朗了。

 

原來(lái)，Yoga在“最佳電池壽命”模式下存在55%～60%的充電閥值：接通電源時(shí)如果電池電量大于60%就不會(huì)給電池充電，而是先耗費(fèi)電池電量，直至電池電量降到60%后才轉(zhuǎn)入到外接電源供電。只有當(dāng)電池電量低于55%時(shí)才開(kāi)始充電，但截至60%就會(huì)停止充電。這是因?yàn)殡姵夭皇褂没蛘吲紶柺褂玫那闆r下，電池經(jīng)常處于100%的狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)電池壽命衰減加快的情況。系統(tǒng)自動(dòng)將充電容量限制在60%以下，可以改善電芯衰減，延長(zhǎng)電池壽命。

 

總之，在“最佳電池壽命”下電池的最高電量就是60%，不可能像“最長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間”那樣，拔下電源時(shí)電池能處在100%狀態(tài)。

期待改進(jìn)

對(duì)于Yoga這類超極本而言，如果你確認(rèn)短期內(nèi)沒(méi)有外出的計(jì)劃，就可以選擇“最佳電池壽命”模式給筆記本供電，這樣就避免了電池經(jīng)常處于100%的狀態(tài)下，延長(zhǎng)了電池使用壽命。但是，一旦出現(xiàn)需要臨時(shí)外出的情況，60%的電池電量能否夠用就不好說(shuō)了。如果你出差和外出已成慣例，那就不要吝嗇電池壽命了，選擇隨時(shí)能讓電池保持在100%電量的“最長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間”才最靠譜。

 

總之，從Yoga的電源管理中我們不難發(fā)現(xiàn)它缺乏足夠詳細(xì)的說(shuō)明，而且將55%～60%作為充電閥值也不太合理。對(duì)無(wú)法更換電池的超極本而言，最需要的就是像ThinkPad筆記本那種可以自定義充電閥值的電源管理功能（圖2）。

 

希望包括聯(lián)想在內(nèi)的所有筆記本/超極本廠商可以重視電源管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究，解決此類不可更換電池的筆記本的壽命隱患，真正把用戶的需求放在首位，讓用戶能根據(jù)自己的使用習(xí)慣，在最長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間和最佳電池壽命之間找到平衡點(diǎn)。

 

擴(kuò)展閱讀 如何用好充電閥值

包括ThinkPad在內(nèi)的很多產(chǎn)品都提供了針對(duì)電池充電閥值的設(shè)置功能，而這類功能也必將成為未來(lái)很多超極本的標(biāo)配，所以我們還是有必要簡(jiǎn)單探討一下最合理的自定義充電閥值的大小。

 

對(duì)于支持自定義充電閥值功能的筆記本來(lái)說(shuō)，為了兼顧電池保養(yǎng)而又不影響筆記本正常使用，分如下三種類型提出使用建議：

1. 對(duì)于經(jīng)常臨時(shí)外出使用筆記本的用戶，可以自定義閾值范圍70%～90%。相對(duì)于Yoga現(xiàn)有55%～60%的閾值范圍，不僅可以延長(zhǎng)臨時(shí)外出時(shí)筆記本的續(xù)航時(shí)間，而且閾值范圍的變寬也能延長(zhǎng)放電時(shí)間，降低充電次數(shù)，兼顧電池的使用壽命。

 

2. 對(duì)于很少外出使用筆記本的用戶，可以自定義閾值范圍10%～100%。在插上外接電源的情況下，開(kāi)機(jī)時(shí)不放電，關(guān)機(jī)時(shí)少放電，能保證每次100%至10%的放電時(shí)間持續(xù)一個(gè)月以上，大大減少充電次數(shù)。

篇3

【關(guān)鍵詞】電力通信電源；管理；維護(hù)

一、引言

通信電源對(duì)電力通信是最重要的環(huán)節(jié)，所以如果通信電源出現(xiàn)了故障，那么不僅僅是通信設(shè)備中斷，而且還會(huì)引起通信電路的中斷，進(jìn)而導(dǎo)致一些重要的信息不能進(jìn)行正常的傳輸。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模也越來(lái)越大，通信技術(shù)也不斷的進(jìn)步，這都極大地促進(jìn)了電力通信事業(yè)的發(fā)展。因此加強(qiáng)對(duì)通信電力電源的管理與維護(hù)更有著重要的意義，也對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)安全平穩(wěn)工作有著直接的影響。

二、電力通信對(duì)電源的要求

通過(guò)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，造成電力通信網(wǎng)絡(luò)中斷的原因主要有兩個(gè)，一是通信設(shè)備本身出現(xiàn)問(wèn)題，二是通信電源發(fā)生了故障造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，雖然通信設(shè)備的可靠性有所增強(qiáng)，本身出現(xiàn)故障的概率不高，但是關(guān)于電力通信電源仍然是導(dǎo)致電力通信不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要原因。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)錯(cuò)誤導(dǎo)致的電力系統(tǒng)故障占通信總故障的70%以上，所以說(shuō)通信電源已經(jīng)成為影響電力通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。電力通信對(duì)電源的要求主要有以下幾個(gè)方面：

第一是可靠性。電力通信必須時(shí)時(shí)刻刻保障通暢，這不僅僅要求提高通信設(shè)備的可靠性，同時(shí)，還必須提高電源系統(tǒng)的可靠性，電力通信電源不能有一刻的間斷。一般情況下，電源會(huì)給多個(gè)通信設(shè)備供電，所以如果電源系統(tǒng)出現(xiàn)了故障會(huì)給通信帶來(lái)很大的影響。為了保證供電的可靠性，應(yīng)該優(yōu)先使用整流器和電池并聯(lián)浮充的供電方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)通信系統(tǒng)的供電。此外，對(duì)開(kāi)關(guān)的整流器應(yīng)該采用多個(gè)整流模塊并聯(lián)工作的方式，這樣即使一個(gè)模塊出現(xiàn)了錯(cuò)誤，也不會(huì)給其他通信的供電造成影響。

第二是穩(wěn)定性。通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)一個(gè)穩(wěn)定的電壓，所以通信設(shè)備電源的電壓不能超過(guò)一個(gè)允許的范圍，電壓過(guò)高會(huì)使通信設(shè)備的原件造成損傷，電壓不夠又會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，對(duì)于通信設(shè)備中的電源電壓的脈動(dòng)，也必須要求其雜音在規(guī)定的允許范圍內(nèi)，不然會(huì)對(duì)通信的質(zhì)量有所影響。

第三是小型性。隨著科技的不斷進(jìn)步，集成電路也朝著小型化和集成化前行，為了滿足通信設(shè)備的要求，電力電源也必須朝著小型化和集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，各種移動(dòng)設(shè)備以及航空航天裝置中的通信設(shè)備也要求電源裝置的體積不能超過(guò)一定的限度，保證質(zhì)量必須輕。為了減少電源的體積和質(zhì)量，集成穩(wěn)壓器和無(wú)功頻率變壓器得到了越來(lái)越多的重視，同時(shí)被應(yīng)用到電源中。據(jù)了解，近幾年在通信設(shè)備中大量的采用工作頻率高達(dá)幾百赫茲而且體積較小的諾振型開(kāi)關(guān)電源。

第四是頻率高。隨著科技的不斷變化發(fā)展，通信設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)化，最明顯的表現(xiàn)為通信設(shè)備的容量日益增加，電源系統(tǒng)承載的負(fù)荷也不斷增加。因此為了節(jié)省電源，我們?cè)谌粘５墓ぷ鬟\(yùn)行中必須提高電源的利用率和工作效率。提高電源工作效率的方式主要是采用高效率的通信電源設(shè)備，在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間中，我國(guó)大部分的通信設(shè)備電源采用的是控型整流器，電源的效率比較低，而且對(duì)變壓器的損耗較大。而相比之下，高頻開(kāi)關(guān)電源效率最高可達(dá)90%以上，因此現(xiàn)階段大部分的通信電源都采用的是高頻開(kāi)關(guān)電源，從而節(jié)省能源，減少不必要的浪費(fèi)。

三、電力通信電源系統(tǒng)的常見(jiàn)配置與特征

電力通信網(wǎng)中主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：電力載波通信站、光纖通信站、微波通信站以及各級(jí)調(diào)度通信中心。

（一）通信站通信電源系統(tǒng)典型配置

第一是電力載波通信站方面，隨著時(shí)代的發(fā)展，電力載波通信站已經(jīng)不再作為通信的主要手段；第二是光纖通信站，地調(diào)和變電站以及電廠內(nèi)一般都會(huì)設(shè)有管線通信站，一些超長(zhǎng)的光線電路中還會(huì)存有中繼站，中繼站中主要是采用的DC-48V直流電源。電源系統(tǒng)通常是有一路或兩路的交流電源，通過(guò)交流配電器送達(dá)高頻開(kāi)關(guān)電源，再通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)電源整流之后對(duì)兩組蓄電池進(jìn)行浮充，同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電。第三是微波通信站，目前微波通信站仍然采用的是數(shù)字微波電路，所以微波站的數(shù)量多，分布的也比較廣泛。微波中繼站一般是無(wú)人站，部分甚至是修建于高山上，運(yùn)行環(huán)境也較差。第四是調(diào)度通信中心機(jī)房，調(diào)度通信中心機(jī)房主要包括省調(diào)、地調(diào)的通信機(jī)房，機(jī)房中設(shè)備較為齊全，供電的要求也較高。通常情況下，調(diào)度通信中心的條件較好，有可靠的交流電，有多個(gè)直流配電屏可以滿足不同地方的通信設(shè)備的需求。

（二）電力通信電源的特點(diǎn)

1.高頻開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)

高頻開(kāi)關(guān)電源除了效率高之外，體積小、質(zhì)量輕、輸出文波低而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制的精度可以很高，模塊可以疊加的輸出。高頻開(kāi)關(guān)電源由于具有以上幾個(gè)特點(diǎn)，大大減少了日常維護(hù)工作的工作量，極大地展現(xiàn)了通信電源維護(hù)的工作效果。高頻開(kāi)關(guān)電源具有模塊化的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得它的任何一塊整流模塊都相當(dāng)于一臺(tái)控制電源設(shè)備，都能夠進(jìn)行獨(dú)立的工作，多個(gè)模塊的并聯(lián)，一旦其中的某一個(gè)模塊發(fā)生故障，其他幾個(gè)模塊仍然能夠正常工作。

2.VRLA蓄電池的特點(diǎn)

VRLA蓄電池是一種新型的直流儲(chǔ)能電源，主要的特點(diǎn)是：堅(jiān)固、耐用、高能量、體積小、污染少以及使用安全方便等。VRLA蓄電池如今已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到通信領(lǐng)域中，尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中，代替了原有的開(kāi)放式鉛酸蓄池。

四、電力通信電源管理方面存在的問(wèn)題及解決方案

（一）電源管理存在的問(wèn)題

1.通信電源在設(shè)計(jì)、配備和建設(shè)方面存在的不足

電力通信電源在設(shè)計(jì)的過(guò)程中僅僅考慮了通信設(shè)備對(duì)電源可靠性的要求，對(duì)于意外情況發(fā)生沒(méi)有足夠的考慮。就像我國(guó)一些通信站只有一路的交流供電，沒(méi)有其他應(yīng)急的備用電源方式，一旦現(xiàn)有的電源出現(xiàn)故障而且時(shí)間較長(zhǎng)，由于缺乏應(yīng)急的供電設(shè)置，那么現(xiàn)有的蓄電池是不足以維持通信設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，從而影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行。另一方面，電源在設(shè)計(jì)的過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，電源相關(guān)設(shè)備的擺放、電源所使用的材料以及電源電纜布線等各個(gè)方面都存在著不規(guī)范的現(xiàn)象，這導(dǎo)致電源在使用后很可能會(huì)引發(fā)電源故障，嚴(yán)重的還會(huì)造成火災(zāi)。

2.機(jī)房環(huán)境較差，不能滿足電源運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求

機(jī)房環(huán)境對(duì)電池的運(yùn)轉(zhuǎn)有很大的影響，但是現(xiàn)階段我國(guó)大部分的電源機(jī)房除了防雷接地之外，其他方面都不滿足相關(guān)的要求，“三防”工作做的也不好，溫度較高所以很難達(dá)到電源設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。

3.沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)范電力電源系統(tǒng)的管理以及設(shè)計(jì)技術(shù)的章程和規(guī)范

由于在電力通信電源的設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)行管理維護(hù)方面缺乏完善的規(guī)章制度，所以在電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)和管理方面根本無(wú)章可循，工作隨意，給整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)巨大的影響。

4.通信電源管理薄弱

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分的通信電源運(yùn)行和維護(hù)管理基本上沒(méi)有設(shè)立專門的崗位，同時(shí)也缺乏有效的技術(shù)管理，沒(méi)有針對(duì)通信電源運(yùn)行的特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行管理，也沒(méi)有相關(guān)的科學(xué)維護(hù)方法。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在所有的電源設(shè)備事故中有70%的事故來(lái)自于電源的原因，有20%是來(lái)自于高壓的原因，剩下的主要是高頻開(kāi)關(guān)電源事故。所以說(shuō)，對(duì)電源進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)行和管理可以有效地降低通信設(shè)備事故的發(fā)生。

（二）解決方案

1.從思想意識(shí)角度

通信電源的管理之所以一直處于一個(gè)無(wú)人監(jiān)管的狀態(tài)，主要還是電力集團(tuán)方面對(duì)電力通信系統(tǒng)電源管理的疏忽，其表現(xiàn)在思想意識(shí)不高，他們大部分認(rèn)為電源不是工作的重點(diǎn)。所以，想要加強(qiáng)通信電源的管理主要還是要提高電力企業(yè)對(duì)電源的重視程度，在企業(yè)的內(nèi)部加強(qiáng)對(duì)電源重要作用的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而從根本上提高通信電源的管理。

2.從技術(shù)角度

應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的要求對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)審查，不能因?yàn)橘Y金問(wèn)題就將質(zhì)量降低。同時(shí)還應(yīng)該建立一個(gè)可靠的且使得電源能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)房環(huán)境，及時(shí)地掌握通信電源的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并及時(shí)對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行檢查以保證電源系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證整個(gè)通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)機(jī)房溫度的管理，由于現(xiàn)階段使用的電源系統(tǒng)大部分集成度較高，對(duì)工作環(huán)境的溫度要求會(huì)較高，因此要嚴(yán)格的控制機(jī)房的溫度以降低電源系統(tǒng)老化的速度。

3.從管理角度

隨著電力體制和通信系統(tǒng)的不斷改革和完善，電力公司應(yīng)該挑選一批具有相關(guān)專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員，建立一個(gè)獨(dú)立的部門來(lái)專門負(fù)責(zé)電源的管理與維護(hù)工作。同時(shí)，要不定期地安排該部門技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)相關(guān)工作人員在通信電源崗位專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，尤其是當(dāng)出現(xiàn)新的電源系統(tǒng)時(shí)，要及時(shí)地安排相關(guān)人員對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以達(dá)到了解并熟識(shí)該電源系統(tǒng)的目的，這有利于以后對(duì)該電源系統(tǒng)管理與維護(hù)工作的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李晨煜.電力通信機(jī)房電源系統(tǒng)供電模式探析[J].中國(guó)高新科技企業(yè)，2011（4）.

篇4

關(guān)鍵詞：Linear；電源管理；PMIC

背景

USB技術(shù)提高了電子產(chǎn)品的便攜性，同時(shí)需要較大的電池容量為更多功能供電。以個(gè)人媒體播放器為例，隨著可下載媒體內(nèi)容的爆炸性增長(zhǎng)，人們想要將PC中的數(shù)據(jù)傳送到便攜式手持設(shè)備，USB使得這種傳送速度更快。用同樣的USB端口給設(shè)備充電也很方便。不過(guò)，用USB端口給設(shè)備的電池充電時(shí)，在功率上有一些限制。電源通路(PowerPath)拓?fù)浼呻娐方鉀Q了這些問(wèn)題，為最終用戶帶來(lái)了各種益處，例如能夠自主和無(wú)縫地管理各種不同的輸入電源、電池、以及為負(fù)載供電、以最低的熱量快速充電以及實(shí)現(xiàn)“即時(shí)接通”工作。凌力爾特公司提供的LTC3555是一種電源管理集成電路(PMIC)，片上有基于開(kāi)關(guān)模式的電源通路管理器、鋰離子電池充電器、3個(gè)降壓型穩(wěn)壓器以及LDO。該器件具有很多高性能功能，有益于最終產(chǎn)品，其微型扁平QFN封裝以及極少的外部組件可為手持式電子產(chǎn)品組成簡(jiǎn)單、緊湊和經(jīng)濟(jì)的解決方案。

主要的設(shè)計(jì)難題

在很多情況下，能夠用USB端口給電池充電為用戶提供了更大的方便。但是，USB規(guī)范對(duì)USB電流有一定限制。一個(gè)基于USB的電池充電器必須盡可能高效率地從USB端口抽取盡可能多的功率，以滿足今天的電源密集型應(yīng)用在空間和熱量方面的嚴(yán)格限制。

在產(chǎn)品內(nèi)管理電源通路是另一個(gè)問(wèn)題。例如，今天很多由電池供電的便攜式電子產(chǎn)品可以用交流適配器、汽車適配器、USB端口或鋰離子／聚合物電池供電。不過(guò)，自主管理這些電源、負(fù)載和電池之間的電源通路帶來(lái)了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)師們一直嘗試用少量MOsFET、運(yùn)算放大器和其它分立組件實(shí)現(xiàn)這一功能，但是一直面臨著熱插拔、大浪涌電流等巨大的問(wèn)題。這些問(wèn)題可能引起嚴(yán)重的系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。直到最近，即使分立的集成電路解決方案也需要幾個(gè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)用的解決方案。

便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品常常采用鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，因?yàn)檫@類電池的能量密度相對(duì)較高一與使用其它可用化學(xué)材料制成的電池相比，在給定的尺寸和重量限制條件下，它們的容量更大。隨著便攜式手持產(chǎn)品變得越來(lái)越復(fù)雜，它們消耗的功率也更多，因此對(duì)較高容量電池的需求也越來(lái)越大了，對(duì)更先進(jìn)的電池充電器也產(chǎn)生了相應(yīng)的需求。容量較大的電池需要較高的充電電流或者更多的時(shí)間才能充電至滿電量。大多數(shù)消費(fèi)者希望充電時(shí)間較短，因此提高充電電流似乎是明顯可取的，但是提高充電電流帶來(lái)了兩大問(wèn)題。首先，就線性充電器而言，電流增大會(huì)增加功耗，也就是熱量，將典型的實(shí)際功率“最大值”降至2.1W。其次，根據(jù)主控制器協(xié)商好的模式，充電器必須將從5V USB總線吸取的電流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。這種對(duì)高效率充電的需求，加之電池充電器集成電路必須實(shí)現(xiàn)高水平的功能集成以及節(jié)省電路板空間和提高產(chǎn)品可靠性的需求，都給電池供電型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師帶來(lái)了壓力。

總之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的主要挑戰(zhàn)如下：

?最大限度地提高從USB端口(可提供2.5W)獲取的電流；

?管理多個(gè)輸入電壓源、電池和負(fù)載之間的電源通路；

?最大限度地減少熱量；

?最大限度地提高充電效率；

?最大限度地減小解決方案占板面積和高度。

“富有意義地集成”的電源管理集成電路(如凌力爾特公司提供的電源管理集成電路)就可簡(jiǎn)單輕松地解決這些問(wèn)題。

一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案：電源通路控制

電源通路控制能夠自主和無(wú)縫地管理各種不同輸入源之間的電源通路，如USB端口、墻上交流適配器和其他類型的交流適配器以及電池之間的電源通路，并向負(fù)載提供充足的功率。電源通路系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)“即時(shí)接通”工作，因?yàn)橐幌螂娐饭╇?，中間電壓就可向系統(tǒng)負(fù)載供電，這允許最終產(chǎn)品插電后立即工作，而不管電池的充電狀態(tài)。一個(gè)具有電源通路控制功能的器件既為該器件負(fù)載供電，又用電源為單節(jié)鋰離子／聚合物電池充電。為了確保一個(gè)滿充電電池在連接USB總線時(shí)保持滿電量，集成電路通過(guò)USB總線直接向負(fù)載輸送功率，而不是從電池抽取功率。一旦電源被去掉，電流就通過(guò)一個(gè)內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流向負(fù)載，從而最大限度地降低了壓降和功耗。參見(jiàn)圖1以獲得詳細(xì)信息，該圖是一個(gè)簡(jiǎn)化的開(kāi)關(guān)電源通路方框圖。理想二極管的正向壓降遠(yuǎn)低于普通二極管或肖特基二極管的正向壓降，因此最大限度地提高了能量傳送效率，而且反向漏電流也較小。微小的正向壓降減少了功耗和自熱，延長(zhǎng)了電池壽命。

開(kāi)關(guān)電源通路系統(tǒng)

第一代USB充電系統(tǒng)應(yīng)用直接在USB端口和電池之間設(shè)置限流的電池充電器，電池直接給系統(tǒng)供電。第二代線性USB充電系統(tǒng)在USB端口和電池之間產(chǎn)生一個(gè)中間電壓(電源通路系統(tǒng))。新的第三代USB充電系統(tǒng)具有基于開(kāi)關(guān)模式的拓?fù)?。此類電源通路器件從一個(gè)符合USB規(guī)格的降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個(gè)中間總線電壓，該電壓被調(diào)節(jié)至一個(gè)高于電池電壓的固定電壓，參見(jiàn)圖1。這種形式的自適應(yīng)輸出控制被凌力爾特公司稱為Bat-TrackTM(電池跟蹤)。穩(wěn)定的中間電壓僅調(diào)節(jié)到足夠通過(guò)線性充電器恰當(dāng)充電的電壓值。不過(guò)，通過(guò)以這種方式跟蹤電池電壓，最大限度地減小了線性電池充電器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了負(fù)載可用功率。另外，平均開(kāi)關(guān)輸入電流限制最大限度地提高了利用USB電源提供全部2.5W功率的能力?？蛇x外部PFET降低理想二極管的阻抗，以實(shí)現(xiàn)較低的熱量損耗。這種架構(gòu)對(duì)具有大電池(＞1.5Ahr)的系統(tǒng)而言是“必須”的。

LTC3555：基于開(kāi)關(guān)電源通路管理器的電源管理集成電路

LTC3555電源管理集成電路將USB開(kāi)關(guān)電源通路管理器和鋰離子電池充電器與3個(gè)同步降壓型穩(wěn)壓器和LDO結(jié)合在一起，采用小型28引腳(4mm×5mm)QFN封裝，可提供完整的電源解決方案(參見(jiàn)圖2)。

恒定電流、恒定電壓鋰離子／聚合物電池充電器利用電池跟蹤功能，通過(guò)產(chǎn)生自動(dòng)跟蹤電池電壓的輸入電壓，最大限度地提高電池充電器的效率。獨(dú)立自主工作無(wú)需外部微處理器實(shí)現(xiàn)充電終止。由于節(jié)省了功率，因此LTC3555允許VOUT上的負(fù)載電流超過(guò)USB端口吸取的電流，而不會(huì)超出USB負(fù)載規(guī)格；因此可從USB端口獲得700mA充電電流，實(shí)現(xiàn)了快速充電(參見(jiàn)圖3)。12C串行接口使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠徹底控制充電器和降壓型穩(wěn)壓器，以實(shí)現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用中改變工作模式這種終極適應(yīng)性。LTC3555的3個(gè)用戶可配置降壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器能夠向低至0.8V輸出電壓提供0.4A、0.4A和1A輸出電流，在輸出電壓高于1.8V時(shí)，以100％占空比工作并具有高達(dá)92％的效率。突發(fā)模式(Burst Mode)工作以每個(gè)穩(wěn)壓器僅為35uA的靜態(tài)電流(停機(jī)時(shí)＜luA)優(yōu)化了輕負(fù)載時(shí)的效率，2.25MHz高開(kāi)關(guān)頻率允許使用高度不到1mm的纖巧低成本電容器和電感器。另外，穩(wěn)壓器用陶瓷輸出電容器可穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了非常低的輸出電壓紋波。這個(gè)器件還提供始終接通3.3V LDO穩(wěn)壓器輸出，能夠?yàn)槿鐚?shí)時(shí)時(shí)鐘或按鈕監(jiān)視器等系統(tǒng)提供25mA電流。

篇5

關(guān)鍵詞：更新理論；硬盤；動(dòng)態(tài)電源管理

中圖分類號(hào)：TP302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)10-2419-03

Renewal Theory and Hard Disk Power Management

RAO Peng

(Technical Support Centre of ATMB of Southern and Middle China, CAAC, Guangzhou 510403, China)

Abstract: The process of hard disk from idle to low-power mode, and then turning to idle can be viewed as a renewal process. The user and hard disk construct a queuing system. The hard disk power management system is modeled by renewal theory and queue system theory.

Key words: renewal theory; hard disk; dynamic power management

從總體上講，功耗降低技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)范疇內(nèi)可以分為兩大類[1]：靜態(tài)技術(shù)和動(dòng)態(tài)技術(shù)。靜態(tài)技術(shù)主要在系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)過(guò)程中使用，其假設(shè)系統(tǒng)的功能定義和工作模式已知，而且在將來(lái)也不會(huì)改變。與靜態(tài)技術(shù)相對(duì)應(yīng)，動(dòng)態(tài)技術(shù)則是系統(tǒng)在運(yùn)行階段充分利用工作負(fù)載的變化性來(lái)動(dòng)態(tài)改變?cè)O(shè)備工作模式，從而達(dá)到降低系統(tǒng)功耗的目的[2]。動(dòng)態(tài)技術(shù)本質(zhì)上是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)方法，其最關(guān)鍵之處在于電源管理(Power Management，PM)單元：PM監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于低負(fù)載或者無(wú)負(fù)載狀態(tài)時(shí)，就發(fā)送命令來(lái)控制目標(biāo)設(shè)備的工作模式。

1 硬盤電源管理系統(tǒng)模型

硬盤電源管理系統(tǒng)模型如圖1所示。系統(tǒng)的每一部分行為都可以用概率分布來(lái)描述。用戶行為可以用請(qǐng)求到達(dá)間隔時(shí)間分布來(lái)描述。同樣，設(shè)備的行為，可以用服務(wù)時(shí)間分布來(lái)描述。狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間分布描述設(shè)備在不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換的行為。請(qǐng)求到達(dá)間隔時(shí)間分布和服務(wù)時(shí)間分布之間的聯(lián)系就描述了緩沖隊(duì)列的行為。這幾類概率分布就組成了電源管理系統(tǒng)需要解決的隨機(jī)最優(yōu)化問(wèn)題。

1.1 用戶

通過(guò)采集硬盤請(qǐng)求到來(lái)的軌跡可以分析用戶的行為。本文采用Brigham Young大學(xué)的PEL實(shí)驗(yàn)室采集的硬盤請(qǐng)求軌跡[3]。這個(gè)硬盤軌跡是連續(xù)15天在程序開(kāi)發(fā)人員的環(huán)境下采集的，包括文本編輯器，編譯器，IDE，瀏覽器，郵件，桌面環(huán)境的使用。

用戶有活動(dòng)和空閑兩種狀態(tài)。文獻(xiàn)[4]給出了硬盤超時(shí)策略的最佳取值2s，將這段時(shí)間有請(qǐng)求到來(lái)的時(shí)間視為用戶活動(dòng)狀態(tài)（在分析中為了精確，采用了3s）。通過(guò)Matlab來(lái)分析用戶活動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求來(lái)到時(shí)間間隔的分布，如圖2。

在圖2中，實(shí)驗(yàn)曲線是實(shí)際的用戶請(qǐng)求來(lái)到時(shí)間間隔分布，指數(shù)曲線是用戶請(qǐng)求來(lái)到時(shí)間間隔指數(shù)分布曲線。在用戶活動(dòng)狀態(tài)下，請(qǐng)求到來(lái)間隔時(shí)間分布近似于指數(shù)分布，可以用指數(shù)分布來(lái)描述活動(dòng)狀態(tài)下的請(qǐng)求間隔時(shí)間分布。用λra來(lái)表示單位時(shí)間內(nèi)請(qǐng)求到來(lái)的平均個(gè)數(shù)，1/λra則表示請(qǐng)求平均間隔時(shí)間，那么在間隔時(shí)間t內(nèi)，請(qǐng)求到來(lái)的概率分布函數(shù)如下：

(1)

可以采用分析活動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求的方法來(lái)分析空閑狀態(tài)的請(qǐng)求，如圖3。

仍然可以用指數(shù)分布來(lái)描述空閑狀態(tài)下請(qǐng)求間隔時(shí)間的分布。用λri來(lái)表示空閑狀態(tài)下請(qǐng)求在單位時(shí)間到來(lái)的平均個(gè)數(shù)，1/λri表示請(qǐng)求平均間隔時(shí)間，那么在間隔時(shí)間t內(nèi)，請(qǐng)求到來(lái)的概率分布可以表示為：

(2)

為什么要把用戶請(qǐng)求分成活動(dòng)狀態(tài)和空閑狀態(tài)來(lái)分析呢？這和用戶的I/O特性是緊密相關(guān)的。用戶對(duì)硬盤的I/O請(qǐng)求主要集中在某段時(shí)間，而且I/O請(qǐng)求在這段時(shí)間內(nèi)來(lái)到的間隔時(shí)間幾乎都是在1s中之內(nèi)，如果將空閑狀態(tài)請(qǐng)求和活動(dòng)狀態(tài)請(qǐng)求放在一起分析，空閑狀態(tài)將會(huì)被忽視掉。

1.2 硬盤

硬盤的服務(wù)時(shí)間分布可以用指數(shù)分布來(lái)描述[5]。用λsp表示單位時(shí)間內(nèi)硬盤服務(wù)的請(qǐng)求的個(gè)數(shù)即服務(wù)率，平均服務(wù)時(shí)間為1/λsp，則在間隔時(shí)間t內(nèi)，硬盤服務(wù)請(qǐng)求的概率分布函數(shù)可以表示為：

(3)

λsp可以通過(guò)硬盤參數(shù)傳輸率來(lái)估算。

硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)換到sleep狀態(tài)的平均時(shí)間用Tts表示，Tts的值約為0.67秒；硬盤從sleep狀態(tài)轉(zhuǎn)換到active狀態(tài)的平均時(shí)間用Tta表示，Tta的值約為1.6秒。

1.3 服務(wù)隊(duì)列

隊(duì)列用來(lái)描述還有多少個(gè)請(qǐng)求處于等待狀態(tài)。通過(guò)對(duì)請(qǐng)求軌跡的分析，可以用大小為10的隊(duì)列。

通過(guò)上面的系統(tǒng)描述和軌跡分析，可以獲得表1的結(jié)論。

由于用戶請(qǐng)求來(lái)到間隔時(shí)間與硬盤的服務(wù)時(shí)間在活動(dòng)狀態(tài)都是指數(shù)分布，用戶與硬盤就組成了一個(gè)M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)[6]。

2 更新理論與硬盤動(dòng)態(tài)電源管理

更新理論研究隨機(jī)過(guò)程中存在獨(dú)立同分布的間隔時(shí)間序列，其過(guò)程在每一間隔時(shí)間都可視為一個(gè)重新開(kāi)始的過(guò)程；泊松過(guò)程是更新理論的一個(gè)特例，下面給出其嚴(yán)格定義。

隨機(jī)過(guò)程{N(t),t≥0}稱為一個(gè)計(jì)數(shù)過(guò)程，若N(t)表示到時(shí)刻t為止已發(fā)生的“事件”的總數(shù)。計(jì)數(shù)過(guò)程{N(t),t≥0}稱為泊松過(guò)程[7]，具有參數(shù)λ，λ＞0，如果

1）N(0)=0,

2）過(guò)程有獨(dú)立增量，

3）在任一長(zhǎng)度為t的區(qū)間中事件的個(gè)數(shù)服從均值為λt的泊松分布。即對(duì)一切s,t≥0，

以X1記第一個(gè)時(shí)間來(lái)到的時(shí)刻，對(duì)n≥1，以Xn記第(n-1)個(gè)到第n個(gè)事件之間的時(shí)間，序列{Xn,n≥1}稱為來(lái)到間隔分布[6-7]。泊松過(guò)程中Xn,n=1,2,…, 為獨(dú)立同分布的均值為1/λ的指數(shù)隨機(jī)變量。

從泊松過(guò)程的定義我們知道過(guò)程在任何時(shí)刻都重新開(kāi)始，即從任何時(shí)刻起過(guò)程獨(dú)立于先前已發(fā)生的一切（獨(dú)立增量），且有與原過(guò)程完全一樣的分布（平穩(wěn)增量），也就是說(shuō)過(guò)程無(wú)記憶性（指數(shù)分布）。

如果計(jì)數(shù)過(guò)程{N(t),t≥0}的來(lái)到間隔獨(dú)立同分布，分布函數(shù)任意，則稱為更新過(guò)程[7]。由于間隔是獨(dú)立同分布的，所以在各個(gè)更新時(shí)刻此過(guò)程在概率意義上重新開(kāi)始。

在硬盤電源管理系統(tǒng)中，用戶在活動(dòng)狀態(tài)，空閑狀態(tài)的請(qǐng)求來(lái)到間隔時(shí)間分布，硬盤服務(wù)間隔時(shí)間分布都是指數(shù)分布，可以視為泊松過(guò)程來(lái)研究。

硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換到idle狀態(tài)這一循環(huán)過(guò)程可以視為一更新過(guò)程[5]。當(dāng)硬盤處于idle狀態(tài)時(shí)，可以做決策，將硬盤轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)，如sleep狀態(tài)；硬盤進(jìn)入sleep狀態(tài)，如果有請(qǐng)求到來(lái)，硬盤轉(zhuǎn)入active狀態(tài)，服務(wù)完所有請(qǐng)求，硬盤進(jìn)入idle狀態(tài)，即重新進(jìn)入一個(gè)更新過(guò)程。而硬盤處于idle狀態(tài)，在轉(zhuǎn)入sleep狀態(tài)前有請(qǐng)求到來(lái)，硬盤將轉(zhuǎn)入active狀態(tài)。圖4是基于更新理論的硬盤狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

3 系統(tǒng)建模

把等效工作時(shí)間平均分成N段時(shí)間間隔，每一等分時(shí)刻作為一個(gè)決策時(shí)刻，策略由每一決策時(shí)刻進(jìn)入低功耗狀態(tài)的概率集合組成。

定義S={jh|j=1,2…,N}為系統(tǒng)在idle狀態(tài)決策時(shí)刻集合，其中Nh等于等效工作時(shí)間；

P={p(j)|j=1,2…,N }系統(tǒng)的策略優(yōu)化決策集合，p(j)是系統(tǒng)在jh時(shí)刻將硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)入sleep狀態(tài)的概率；

E(tj)系統(tǒng)在jh時(shí)刻至下一個(gè)更新過(guò)程來(lái)到的時(shí)間間隔數(shù)學(xué)期望；

q(j)在E(tj)時(shí)間的性能損耗；

c(j)在E(tj)時(shí)間的能量損耗；

Pst為能量損耗約束，則可以構(gòu)造在能量損耗約束的條件下，性能損耗最小的最優(yōu)化問(wèn)題（反之亦然），如公式4。

(4)

是能量損耗數(shù)學(xué)期望，是能量損耗約束下數(shù)學(xué)期望，能量損耗要小于等于能量損耗約束。

4 結(jié)束語(yǔ)

硬盤在嵌入式系統(tǒng)特別是移動(dòng)設(shè)備如筆記本電腦等的能耗中占據(jù)相當(dāng)大的比重，為硬盤提供有效的電源管理，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)省能耗，延長(zhǎng)使用時(shí)間具有重要的意義。本文研究了硬盤電源管理系統(tǒng)模型，硬盤從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)，再轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)這一過(guò)程可以認(rèn)為是一個(gè)更新過(guò)程，而用戶、緩沖隊(duì)列和硬盤則構(gòu)成了一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。本文利用更新理論模型算法對(duì)硬盤電源管理系統(tǒng)進(jìn)行建模。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rabaey J,Pedram M.Low Power Design Methodologies[M].Kluwer,1996:78-93.

[2] Lu Y H,Chung E Y,Simunic T,et al.Quantitative Comparison of Power Management Algorithms[C]//Design Automation and Test in Europe,2000:20-26.

[3] tds.cs.byu.edu/tds/.

[4] Li K,Kumpf R,Horton P,et al.A Quantitative Analysis of Disk Drive Power Management in Portable Computers[C]//USENIX Winter 1994 Technical Conference.San Francisco,1994:22-22.

[5] Simunic T,Benini L,Glynn P,et al.Event-Driven Power Management[J].IEEE Transactions on Computer-aided Design of Integrated Circuits and Systems,2001,20(7):840-857.

篇6

[關(guān)鍵詞] 通信電源 通信系統(tǒng) 管理 維護(hù)

在通信系統(tǒng)中，電源是一個(gè)不可缺少的部分。完整的通信電源系統(tǒng)分為5個(gè)部分：直流配電單元、交流配電單元、蓄電池組、整流模塊和監(jiān)控系統(tǒng)，這種通信電源系統(tǒng)能夠被廣泛的應(yīng)用，也適合于專網(wǎng)通信和公眾網(wǎng)通信。

1.通信電源的基本要求和特點(diǎn)

對(duì)通信電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的要求就是可靠性和穩(wěn)定性，在通信系統(tǒng)中，如果其他的設(shè)備出現(xiàn)故障，只會(huì)對(duì)局部造成一定的影響，這種影響較小，但是如果通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么就會(huì)造成通信系統(tǒng)的全面中斷。所以通信電源系統(tǒng)必須有一個(gè)備份設(shè)備，電源設(shè)備要有備品備件，要進(jìn)行雙路或多路輸入，直流和交流互相備用。在目前，我國(guó)對(duì)通信電源的要求是：要有完善的防雷措施、設(shè)備要能夠滿流輸入電源范圍的大幅度波動(dòng)，用多重的備用設(shè)備來(lái)防止電源發(fā)生故障而導(dǎo)致通信的全面中斷。因電網(wǎng)的分布和許多地方的電壓波動(dòng)范圍很大，這就要求電源設(shè)備能夠有著更寬的工作電壓范圍，不然就需要進(jìn)行穩(wěn)壓裝置的安裝或是增添。

2.通信電源的管理

2.1提高對(duì)電源設(shè)備的認(rèn)識(shí)、重視

電源設(shè)備和通信網(wǎng)中的其他設(shè)備在交換、傳輸?shù)确矫嬗兄艽蟮牟顒e。從本質(zhì)上來(lái)講，其實(shí)電源設(shè)備是屬于機(jī)電設(shè)備而不是通信設(shè)備。因此，在通信業(yè)中，通信電源在很多的地方都得不到保證，無(wú)論是從機(jī)構(gòu)組織上、人員資金上或是管理上，通信電源都得不到相應(yīng)的保障。然而通信電源作為整個(gè)通信系統(tǒng)中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，它的作用從整體到局部上，都占據(jù)了最重要、最關(guān)鍵的地位，因此，必須要引起對(duì)通信電源的重視。

2.2加強(qiáng)專業(yè)化管理

對(duì)通信電源的管理上，要求通信網(wǎng)的各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)都要有專門的、獨(dú)立的電源管理機(jī)構(gòu)和人員，因?yàn)橄鄬?duì)于通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，通信電源是另外的一個(gè)專業(yè)，而且是一個(gè)包含了多種學(xué)科和系統(tǒng)的大專業(yè)。因此，通信電源的管理要配備專業(yè)的管理人員，由其他專業(yè)的人來(lái)兼管通信電源是一種不科學(xué)的行為。

2.3從技術(shù)上規(guī)范

在管理過(guò)程中，對(duì)運(yùn)行維護(hù)中存在的問(wèn)題要進(jìn)行及時(shí)、有效的研究，經(jīng)常分析運(yùn)行參數(shù)，對(duì)故障的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，并及時(shí)的排除，盡量把設(shè)備的平均故障修復(fù)時(shí)間縮短。建立排除電源故障有效的應(yīng)急措施，保證可靠的供電。建立健全管理規(guī)章制度，以適應(yīng)新形勢(shì)下的管理需要。

2.4智能化管理

隨著通信設(shè)備的集成化、小型化，通信電源設(shè)備也開(kāi)始向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展，符合開(kāi)放式的通信協(xié)議。同時(shí)，因供電方式從集中供電向分散供電的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了人工監(jiān)控的模式難以實(shí)現(xiàn)有效的管理。所有，實(shí)施集中監(jiān)控管理是通信電源管理的一個(gè)必然的管理趨勢(shì)，是現(xiàn)代化通信網(wǎng)的必然要求。

3.通信電源系統(tǒng)的維護(hù)和檢修

3.1做好電源故障的清查

當(dāng)通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，必須首先清查原因，分清是因?yàn)樨?fù)載還是因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)，是主機(jī)或是電池組，雖然說(shuō)通信電源系統(tǒng)主機(jī)有著一定的故障自檢功能，但是這種堅(jiān)持功能是一種面的堅(jiān)持，而不是對(duì)點(diǎn)的，對(duì)于配件的更換會(huì)很方便，但是要想進(jìn)行故障點(diǎn)的維護(hù)，還需要對(duì)故障進(jìn)行大量的分析和檢測(cè)工作。另外如果是自檢部分出現(xiàn)故障，那么自檢出來(lái)的內(nèi)容也肯定是錯(cuò)誤的。在主機(jī)出現(xiàn)擊穿、燒毀器件或斷保險(xiǎn)等故障，一定要先查明故障的原因，并在故障排除后再進(jìn)行重新啟動(dòng)，否則就會(huì)接連出現(xiàn)相同的故障，這樣就會(huì)嚴(yán)重的減少設(shè)備使用壽命。不要因?yàn)楦咧悄芏雎粤吮緫?yīng)該做的維護(hù)工作，預(yù)防措施在任何條件下都是對(duì)通信系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行的重要保障。

3.2做好除塵工作

高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)備在正常的使用情況下，一般出現(xiàn)的維護(hù)工作較少，主要是進(jìn)行定期的除塵和防塵。特別是在一些氣候干燥的地區(qū)，一般空氣里面所含的灰粒會(huì)很多，如果不進(jìn)行必要的防塵和定期的除塵，就會(huì)造成灰塵在機(jī)器里面沉積，如果再遇到空氣變得潮濕，就會(huì)引起主機(jī)控制的紊亂，造成主機(jī)工作失常，并不斷發(fā)出一些不準(zhǔn)確的警告。另外大量的灰塵還對(duì)器件散熱產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以要在每個(gè)季度開(kāi)展一次全面、徹底的灰塵清理。其次在進(jìn)行除塵時(shí)，要對(duì)各個(gè)連接件和插接件進(jìn)行檢查，主要檢查是否出現(xiàn)了松動(dòng)或是接觸不牢等情況。

3.3做好電池組的維護(hù)工作

蓄電池除了有進(jìn)行直流電能的儲(chǔ)存功能外，其等效電容量的大小也和蓄能電池容量大小成正比關(guān)系，因此在維護(hù)過(guò)程中，進(jìn)行蓄電池的維護(hù)和檢修也是一項(xiàng)非常重要的工作，雖然說(shuō)蓄電池組現(xiàn)在一般都采用了免維護(hù)電池，但這只能夠免除以往的配比、測(cè)比以及定式添加蒸餾水等幾項(xiàng)工作。但是工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒(méi)有發(fā)生改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池的影響也沒(méi)有發(fā)生改變，所有蓄電池的工作全部都處在浮充狀態(tài)。對(duì)這種情況，要求在每年進(jìn)行一次電池的放電，放電前要對(duì)電池組進(jìn)行均衡的充電，讓全組電池達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。放電過(guò)程中，如果一只電池達(dá)到了放電終止電壓，就要停止放電，想要繼續(xù)放電就必須先排除落后的電池再進(jìn)行放電。注意要關(guān)注、發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行落后電池的處理，通過(guò)對(duì)落后電池的處理后再進(jìn)行核對(duì)性放電試驗(yàn)，這樣可以有效的防止事故發(fā)生，以免在放電過(guò)程中，落后電池變成反極電池。在平時(shí)每組電池中至少要有8只電池來(lái)作為標(biāo)示電池，作為了解電池組工作狀況的參考，對(duì)這些標(biāo)示電池要進(jìn)行定期的測(cè)量，并在測(cè)量后做好記錄工作。還要注意在日程維護(hù)中要做好電池組的清潔，并對(duì)電池兩端的電壓、溫度、連接處松動(dòng)和腐蝕情況、連接條壓降、電池外觀是否完好、是否有滲漏、極柱和安全閥周圍是否有酸霧逸出以及主機(jī)設(shè)備是否正常等進(jìn)行檢查，對(duì)于免維護(hù)電池要做好日常的運(yùn)行維護(hù)和管理，保證設(shè)備的安全、政策運(yùn)行，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

4.結(jié)束語(yǔ)

篇7

關(guān)鍵詞：雙電源正確操作；雙電源的風(fēng)險(xiǎn)；反向送電；自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)雙電源

中圖分類號(hào)：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 02-0000-01

從19世紀(jì)末第二次工業(yè)革命的爆發(fā)，標(biāo)志著電氣時(shí)代的來(lái)臨。人們的生產(chǎn)生活隨著電力產(chǎn)生發(fā)生變化，電力開(kāi)始日益融入人們生活中來(lái)，在各行各業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用。當(dāng)人們遇到不可抗力的停電狀況時(shí)，例如：企業(yè)無(wú)法生產(chǎn)、醫(yī)院無(wú)法救人等因?yàn)橥ｋ姛o(wú)法進(jìn)行常規(guī)的操作；于是人們開(kāi)始想辦法來(lái)解決因?yàn)橥ｋ娫斐傻膿p失。因此雙電源應(yīng)運(yùn)而生，解決了許多人們因?yàn)橥ｋ姸鵁o(wú)法進(jìn)行工作的窘境。而大多數(shù)使用雙電源客戶是國(guó)家用電客戶的重要組成部分，它們用電狀況直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，所以國(guó)家對(duì)于雙電源用戶就有嚴(yán)格的要求，并提出了四項(xiàng)條件限制，而符合條件的用戶必須需要向電力部門申請(qǐng)，并由電力部門監(jiān)督進(jìn)行安裝備用電源，杜絕反向送電情況發(fā)生。

一、雙電源的供電性質(zhì)

雙電源的供電性質(zhì)是引自兩個(gè)性質(zhì)不同的電源，饋電線路是兩條；有一用一備兩個(gè)電源。雙電源重要的作用就是一旦發(fā)生停電，用戶啟動(dòng)雙電源可以減少很多損失。例如：如果醫(yī)院在手術(shù)的過(guò)程中發(fā)生停電現(xiàn)象，醫(yī)生無(wú)法進(jìn)行正常的手術(shù)，所以雙電源的啟用就會(huì)解救了生命垂危的患者讓手術(shù)繼續(xù)進(jìn)行。但是，事物的發(fā)展是雙面，有好的一面也有壞的一面，要辯證看待雙電源的問(wèn)題，看到我們多大多數(shù)人不會(huì)了解的危害與性質(zhì)。

用戶在使用備用電源時(shí)，有些都未經(jīng)電業(yè)部門許可，就擅自在停電時(shí)借來(lái)一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)使用，只會(huì)些簡(jiǎn)單基本的操作。大多數(shù)用戶為了恢復(fù)電力完全沒(méi)有注意到，在使用備用電源不與電力部門的人聯(lián)系，根本無(wú)法保證個(gè)人所使用的備用電源是否安全，常常做出違規(guī)操作還不自知，而且他們?cè)诓僮鬟^(guò)程中無(wú)法保證在啟動(dòng)自備發(fā)電機(jī)時(shí)是否斷開(kāi)公用電源，是否會(huì)發(fā)生反向送電的危害。這樣不恰當(dāng)?shù)牟僮鞑粌H給將來(lái)維修作業(yè)的電力維修人員帶來(lái)危害，也給自身安全帶來(lái)了不確定。

二、雙電源管理存在的風(fēng)險(xiǎn)

（一）雙電源的安裝時(shí)留下隱患

一些企業(yè)在安裝雙電源時(shí)草草而行，不認(rèn)真檢查在安裝過(guò)程，不按照國(guó)家電力部門頒布的條例進(jìn)行安裝。

企業(yè)安裝雙電源是為了在停電時(shí)避免損失，因此用戶在安裝雙電源時(shí)要嚴(yán)格按照該用戶所在的地區(qū)電業(yè)部門的要求進(jìn)行申請(qǐng)安裝，并向電力部門提交裝修方案、裝修隊(duì)資料和地點(diǎn)等詳細(xì)資料進(jìn)行審核，嚴(yán)格按照此地電業(yè)部門的要求進(jìn)行裝修，避免留下隱患。雙電源應(yīng)設(shè)在一個(gè)變電所或配電室內(nèi)，其進(jìn)線開(kāi)關(guān)要有明顯斷開(kāi)點(diǎn)，并設(shè)有安全可靠的聯(lián)鎖裝置，防止倒送電。良好的雙電源配置能夠避免重大事故的發(fā)生，嚴(yán)格準(zhǔn)守要求能夠避免在安裝過(guò)程中遺漏，這也是企業(yè)用戶保護(hù)自己財(cái)產(chǎn)的方法。

（二）操作人員對(duì)電力知識(shí)不了解

許多企業(yè)用戶在操作備用電源時(shí)并不了解詳細(xì)過(guò)程，無(wú)法保證安全措施是否到位，在連接電源時(shí)是否將備用電源與公用電源斷開(kāi)，沒(méi)有明確的安全步驟，不知自己的操作能否導(dǎo)致反向送電。所以用戶在設(shè)置雙電源時(shí)一定要嚴(yán)格按照政府的要求，制定出明確的故障維修制度、安全檢查規(guī)章、安全防火措施和安全可靠的絕緣工具等等，最重要的是雙電源的操作人員和維修人員一定要是具有基本電氣知識(shí)，并且是通過(guò)電力管理部門考試合格，取得電力管理部門頒發(fā)的《電工進(jìn)網(wǎng)作業(yè)許可證》，這樣才能盡可能的避免工作人員發(fā)生意外和因錯(cuò)誤操作引發(fā)倒送電的危險(xiǎn)。

不按要求操作的用戶在使用備用電源時(shí)，無(wú)法保證自己的操作是否正確，無(wú)法保證在切換備用電源時(shí)關(guān)閉公用電源，常常會(huì)導(dǎo)致反向送電，造成不可估量的危害，輕則設(shè)備損壞，重則人員傷亡。

（三）雙電源的品質(zhì)

大多數(shù)安雙電源的企業(yè)都會(huì)選擇現(xiàn)在市面上流行的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的雙電源，這種雙電源可以用來(lái)檢測(cè)被監(jiān)測(cè)電源（兩路）工作狀況，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的電源發(fā)生故障時(shí)，控制器發(fā)出動(dòng)作指令，開(kāi)關(guān)本體則帶著負(fù)載從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源。當(dāng)故障電源恢復(fù)正常時(shí)根據(jù)不同的工作方式（根據(jù)不同的工作需要提前設(shè)置），決定是否由現(xiàn)工作電原返回到原供電電源。而市面上的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)雙電源有兩種：電動(dòng)機(jī)型的雙電源和電磁驅(qū)動(dòng)一體化雙電源，雖然這自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的雙電源很方便安全，但是一旦出現(xiàn)問(wèn)題也不好解決，所以一定要選擇正規(guī)廠家出產(chǎn)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的雙電源，因?yàn)檫@樣才有良好的維修檢查的售后技術(shù)支持，減少機(jī)器故障的發(fā)生。

而大多數(shù)私營(yíng)小企業(yè)未向電力部門申報(bào)，自行用一些手動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)來(lái)供電，這種手動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)不僅污染環(huán)境而且運(yùn)行過(guò)程中的噪音和電波輻射也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，甚至危及人體健康。所以選一款安全的雙電源電源很是重要，不僅僅是對(duì)自己的負(fù)責(zé)也是對(duì)他人健康還有自然環(huán)境的負(fù)責(zé)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上訴述，企業(yè)在雙電源的使用過(guò)程中一定要謹(jǐn)慎，雙電源在操作不當(dāng)?shù)那闆r容易產(chǎn)生反向送電，帶來(lái)不可估計(jì)的后果。企業(yè)在使用的時(shí)候一定要遵守國(guó)家電力部門關(guān)于雙電源的規(guī)章制度，并在具有電氣知識(shí)的專業(yè)人員進(jìn)行操作，有條理有規(guī)則的進(jìn)行備用電源與公用電源的切換。而作為未能符合申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)的商家不能亂用后備電源，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引發(fā)的后果是商家無(wú)法承受的。

參考文獻(xiàn)：

[1]田偉，莊立，田俊紅.談縣級(jí)電網(wǎng)雙電源的管理[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013（08）：61-63.

篇8

在討論云計(jì)算技術(shù)的同時(shí)，我們也應(yīng)該看到日益緊張的能源消耗對(duì)于云計(jì)算應(yīng)用前景的威脅，數(shù)據(jù)中心的電源管理將與“云”緊密相關(guān)。

電源是云計(jì)算的重要核心

我們投資建設(shè)了很多的數(shù)據(jù)中心，但為什么這些數(shù)據(jù)中心不足以成為云計(jì)算中心？實(shí)際上，不論是IaaS、PaaS還是SaaS，當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心都可以支持這樣的服務(wù)。但是，如果與真正意義上的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心相比，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心在效率和能源成本方面的差距就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

借助虛擬化技術(shù)，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能夠充分利用計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源。借助桌面虛擬化技術(shù)，人們還可以將這種能力延伸到PC機(jī)接入端。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，是為了讓數(shù)據(jù)中心降低運(yùn)營(yíng)成本。而因能源消耗造成的運(yùn)營(yíng)成本才是今天數(shù)據(jù)中心面臨的最大挑戰(zhàn)。如今越來(lái)越多的用戶關(guān)注數(shù)據(jù)中心的能源消耗。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心的電力消耗已占到了全球能源電力消耗的8%。更為可怕的是，數(shù)據(jù)中心電力消耗正在以每3年翻一番的速度迅猛發(fā)展。在用戶每年的IT投資成本中，運(yùn)維成本已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)IT設(shè)備的采購(gòu)成本，電源消耗已經(jīng)成為了用戶的痛點(diǎn)。

所以，云計(jì)算中心必須采用大量綠色節(jié)能技術(shù)以減少能源開(kāi)支，降低運(yùn)維成本。在這個(gè)基礎(chǔ)之上構(gòu)建的云計(jì)算服務(wù)，才能在價(jià)格、穩(wěn)定性、可靠性等各方面具有競(jìng)爭(zhēng)力，而所有這一切都離不開(kāi)電源管理。

加強(qiáng)電源管理要從細(xì)處入手

對(duì)于如何加強(qiáng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電源管理，具體問(wèn)題還要具體分析。其中，獲得細(xì)化的用電數(shù)據(jù)是一個(gè)關(guān)鍵。以虛擬化為例，其中一個(gè)功能就是在業(yè)務(wù)低谷期，通過(guò)虛擬機(jī)遷移，把業(yè)務(wù)集中到少數(shù)服務(wù)器，關(guān)閉剩余的物理機(jī)，達(dá)到最大的節(jié)能效果。但在具體操作時(shí)，就需要數(shù)據(jù)的支撐。如果不能了解每一臺(tái)服務(wù)器消耗電力的情況，何談相應(yīng)的管理策略？

在這一領(lǐng)域，美國(guó)Raritan（以下簡(jiǎn)稱力登）公司對(duì)于數(shù)據(jù)中心的電力消耗問(wèn)題顯示出了敏銳的洞察力?！昂芏嘤脩粝Ｍㄟ^(guò)準(zhǔn)確、連續(xù)的電源監(jiān)控來(lái)抓住電源問(wèn)題的核心，例如：找出減少能源成本的方法、有效地對(duì)機(jī)架進(jìn)行冷卻以及優(yōu)化容量，并且希望獲得先進(jìn)的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)切換和電源排序功能，而我們正是瞄準(zhǔn)了這一目標(biāo)?！?力登公司CEO徐清一說(shuō)。

根據(jù)徐清一介紹，數(shù)據(jù)中心能耗的快速發(fā)展并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結(jié)果，而是由長(zhǎng)期不合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和使用所造成的。以制冷為例，每消耗1W電力，制冷設(shè)備至少可以帶走3W IT設(shè)備所產(chǎn)生的熱量。在實(shí)際應(yīng)用中，超量制冷是普遍存在的問(wèn)題，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值均在2.6以上。即便如此，局部熱點(diǎn)所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心故障依舊時(shí)有發(fā)生。

篇9

【關(guān)鍵詞】便攜 電源管理 電源應(yīng)用

1 引言

便攜式儀表憑借輕巧的體積、易用的操作，在野外測(cè)試中的應(yīng)用日益廣泛。便攜式儀表與臺(tái)式儀表相比，優(yōu)勢(shì)在于可以在無(wú)外接電源的情況下，在一定的工作時(shí)間內(nèi)仍能正常工作。某便攜式儀表要求提供5V充電，設(shè)備功耗3W，無(wú)外接電源情況下工作4h以上。

2 方案及硬件設(shè)計(jì)

2.1 方案

電源管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組工作狀態(tài)、充電/放電過(guò)程的管理，通過(guò)電源管理保證電池組及其充放電過(guò)程安全、有效、可靠。通過(guò)監(jiān)測(cè)電池組的表面溫度來(lái)判斷電池組工作狀態(tài)是否異常；充電過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)電池組的電壓，防止出現(xiàn)過(guò)充引發(fā)危險(xiǎn)；放電過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)電池組的電壓和電流，防止出現(xiàn)過(guò)放、過(guò)流，降低電池組壽命。

電源管理主要由可充電電池組、充電模塊、充放電保護(hù)模塊、電量監(jiān)測(cè)模塊、電源上電和掉電模塊等5個(gè)部分組成，其功能框圖如圖1所示。供電電池是整個(gè)便攜式儀表的重要組成部分，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的電源供給。充電模塊產(chǎn)生恒定電壓或恒定電流供給可充電電池組，對(duì)電池組進(jìn)行充電。充電保護(hù)模塊和放電保護(hù)模塊對(duì)充放電過(guò)程的電壓、電流和電池組的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，充放電異常則斷開(kāi)充放電回路，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。電量監(jiān)測(cè)模塊對(duì)電池組的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)通過(guò)I2C接口實(shí)時(shí)獲取電池組的電量信息，以便及時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行充電。上電/掉電模塊控制系統(tǒng)供電通路的通斷，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行與關(guān)斷。

圖1 功能框圖

2.2 硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 可充電電池組

目前，便攜式儀表的主流供電電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池等。鋰離子電池具有高單體電池電壓、高比能量、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)、低放電率等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)備功耗3W，要求無(wú)外接電源情況下工作4h以上。本方案選擇18650鋰離子電池ICR18650E作為供電電池，采取4節(jié)單體電池并聯(lián)形成電池組的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電。單節(jié)ICR18650E額定工作電壓3.6V，一般工作電壓范圍為3.0～4.2V，額定容量2.2Ah，最大放電電流4.4A，工作溫度-10℃～60℃。電池組的容量為8.8Ah，可提供至少26W功率，常溫下可以確保正常工作8小時(shí)左右。溫度越低，電池容量越小。-10℃時(shí)電池的容量約為額定容量的89%，可確保正常工作7小時(shí)左右，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 充電模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)鋰離子電池的特性，選擇TP4056來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池組的充電管理。TP4056具有高達(dá)1A的可編程充電電流，可以多顆并聯(lián)使用，以增大充電電流，提高充電速度。每個(gè)芯片的充電電流都可以單獨(dú)設(shè)置，互不干擾。本方案采用4片TP4056并聯(lián)的方式給鋰離子電池充電組充電。充電電流通過(guò)一個(gè)連接在PROG引腳與地之間的電阻器來(lái)設(shè)定。設(shè)定電阻器和充電電流采用下列公式來(lái)計(jì)算：

RPROG=1200/IBAT………………………………（1）

IBAT充電電流，取為780mA時(shí)，RPROG為1.5k。充電時(shí)間可采用下列公式來(lái)粗略計(jì)算：

tCHRG=（CBAT/CCHRG）×2…………………………（2）

CBAT為電池組額定容量，CCHRG為充電器每小時(shí)的充電容量。四片TP4056并聯(lián)，每片采用780mA的充電電流，每小時(shí)可提供3Ah的容量。常溫下電池組充電大致需要5～6個(gè)小時(shí)。

2.2.3 充放電保護(hù)模塊設(shè)計(jì)

本方案選擇R5402N163KD來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池組的充放電保護(hù)。R5402N163KD設(shè)定過(guò)充電壓4.28V，過(guò)充釋放電壓4.1V，過(guò)放電壓3.0V，過(guò)放釋放電壓3.2V，過(guò)流檢測(cè)電壓0.1V，過(guò)流保護(hù)延時(shí)時(shí)間12毫秒，短路保護(hù)檢測(cè)電壓0.9V，短路保護(hù)延時(shí)時(shí)間為300微妙。

在正常狀態(tài)下電路中R5402N163KD的“COUT”和“DOUT”腳都輸出高電壓3.7V左右，兩個(gè)MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小，3.7V導(dǎo)通電壓下導(dǎo)通阻抗20毫歐左右，因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小。

電池在被充電過(guò)程中，如果充電器電路失去控制，出現(xiàn)過(guò)充現(xiàn)象，當(dāng)控制IC檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.28V時(shí)，其“COUT”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷充電回路，使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電，起到過(guò)充電保護(hù)作用。

電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中，其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至3.0V時(shí)，其“DOUT”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過(guò)放電保護(hù)作用。

電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中，若回路電流大到使U>0.9V時(shí)，控制IC則判斷為負(fù)載短路，其“DOUT”腳迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護(hù)作用。短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短，為300微妙。

篇10

關(guān)鍵詞：防腐電源監(jiān)控節(jié)點(diǎn)單片機(jī)

金屬發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象隨處可見(jiàn)。腐蝕給金屬材料造成的直接和間接損失是巨大的，以至造成災(zāi)難性的破壞事故，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。研究表明，因腐蝕造成的損失一般占國(guó)民生產(chǎn)總值的3％～4％，其中約有15％是可以通過(guò)現(xiàn)有的防腐技術(shù)避免的，而陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展又是與防腐技術(shù)的進(jìn)步分不開(kāi)的。

防腐電源是陰極保護(hù)技術(shù)中最為關(guān)鍵的設(shè)備。由于易腐蝕的金屬構(gòu)件大部分分布在野外或者地下，并且分布范圍廣，如石油管道、輸電線路、海上平臺(tái)等，所以必然要求發(fā)展可靠性高、智能化的新型防腐電源，并且要求通過(guò)工業(yè)網(wǎng)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，從而提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性，實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理。

1防腐電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

陰極保護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)就是測(cè)量被保護(hù)金屬構(gòu)件的電位(即管地電位)，并根據(jù)其大小變化，調(diào)節(jié)補(bǔ)償保護(hù)電流大小，起到對(duì)金屬構(gòu)件的保護(hù)作用。圖1是遠(yuǎn)程監(jiān)控防腐電源系統(tǒng)示意圖。

很顯然，防腐電源是陰極保護(hù)系統(tǒng)中最核心的設(shè)備，其監(jiān)控系統(tǒng)要能對(duì)其電位、電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，滿足實(shí)時(shí)、快速響應(yīng)的要求。

2監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件由兩塊電路板組成。一塊為模擬板，主要對(duì)來(lái)自防腐電源的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、采樣保持，以及自動(dòng)選擇放大倍數(shù)等；一塊為數(shù)字板，主要完成采樣信號(hào)的模／數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算(消除噪聲并還原信號(hào))、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸[1]等。監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖如圖2所示。

監(jiān)控系統(tǒng)直接測(cè)量的是防腐電源現(xiàn)場(chǎng)的電信號(hào)，包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)。防腐電源的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，待測(cè)信號(hào)中夾雜著諸多干擾信號(hào)。前置調(diào)理電路包括差模放大電路和有源濾波電路，用來(lái)抑制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)中的共模干擾信號(hào)和高頻干擾信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)485總線與上位機(jī)進(jìn)行通訊，使用約定的協(xié)議交換數(shù)據(jù)。

2．1模擬電路設(shè)計(jì)

模擬電路框圖如圖3所示，其中Vinl、Vin2、Iinl、I-in2為從防腐電源現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)。由于待測(cè)信號(hào)比較微弱，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境又比較惡劣，待測(cè)信號(hào)中疊加了很多干擾信號(hào)，為了從噪聲中提取出有用的信號(hào)，采用差模調(diào)理電路和有源濾波電路相結(jié)合的調(diào)理電路對(duì)輸入信號(hào)去干擾，然后通過(guò)電壓分檔電路估算信號(hào)的范圍，提供給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)給定的信號(hào)計(jì)算出合適的放大倍數(shù)，進(jìn)而控制可編程放大器AD526的放大倍數(shù)，將已調(diào)理的信號(hào)放大到有效范圍，輸入到數(shù)字板上的AD574進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換。

2．1．1信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)干擾信號(hào)主要來(lái)自電源線的耦合干擾、電源的瞬態(tài)電壓干擾和外部電磁輻射干擾。因此，這部分電路的作用有兩個(gè)：一是根據(jù)干擾信號(hào)的頻率特點(diǎn)設(shè)計(jì)濾波電路，有效地濾除干擾信號(hào)；二是對(duì)輸入信號(hào)適當(dāng)放大，完成阻抗轉(zhuǎn)換。

2．1．2自動(dòng)增益調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)

調(diào)理好的信號(hào)通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行逐一選定和處理。信號(hào)通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)后，一路進(jìn)入分檔電路測(cè)定范圍，另一路進(jìn)入放大單元放大到合適的工作范圍。

AD526是專用五級(jí)變?cè)鲆孢\(yùn)放，增益級(jí)數(shù)為G＝1、2、4、8、16，增益控制輸入腳有三個(gè)。設(shè)計(jì)中將兩個(gè)AD526串聯(lián)，這樣就構(gòu)成了1～256增益的放大單元，變?cè)鲆娣糯箅娐啡鐖D4所示。

該電路由8個(gè)電壓比較器構(gòu)成分檔電路，單片機(jī)讀取其輸出信號(hào)，根據(jù)得到的分檔信號(hào)設(shè)定合適的放大倍數(shù)，控制放大單元的工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整增益，保證每路信號(hào)都能放大到A／D的最佳工作范圍，滿足高精度、寬范圍的設(shè)計(jì)要求。

2．2數(shù)字電路設(shè)計(jì)

數(shù)字電路框圖如圖5所示。單片機(jī)80C51是本系統(tǒng)的核心，通過(guò)擴(kuò)展ROM增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。A／D為數(shù)據(jù)采集模塊，D／A為標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號(hào)輸出模塊，MAX485是與上位機(jī)進(jìn)行通訊的模塊，Vin為模擬部分的輸出信號(hào)。

2．2．1通訊接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)485通訊接口與上位機(jī)通訊，交換數(shù)據(jù)。RS-485采用的是一對(duì)平衡差分信號(hào)線，為半雙工通訊方式。RS-485對(duì)于多站連接是十分方便的，其標(biāo)準(zhǔn)允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器，這足以滿足一個(gè)中型構(gòu)件的多點(diǎn)防腐系統(tǒng)的要求?？偩€兩端接匹配電阻，提高了抗干擾能力。RS-485傳輸速率最高為10Mbit／s，最大電纜長(zhǎng)度為1200m?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的惡劣性，使用TVS管實(shí)現(xiàn)了防雷功能，保護(hù)系統(tǒng)不受瞬間高壓破壞，提高了運(yùn)行的可靠性。

2．2．2標(biāo)準(zhǔn)控制電流輸出設(shè)計(jì)

上位機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)用一定的控制算法得出所需要的反饋控制信號(hào)。由于防腐電源為模擬器件電路，無(wú)法直接接收數(shù)字控制信號(hào)，因此必須通過(guò)單片機(jī)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，才能控制電源工作。

系統(tǒng)中采用的AD421是一種單片高性能數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。它由電流環(huán)路供電，16位數(shù)字信號(hào)以串行方式輸入，5～20mA電流輸出，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能工業(yè)控制。其數(shù)字輸入信號(hào)通過(guò)光電隔離保證信號(hào)的準(zhǔn)確有效，輸出為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接驅(qū)動(dòng)相關(guān)的模擬器件。

3監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

為了提高程序編寫效率，采用了目前廣泛使用的MCS-51單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51作為軟件開(kāi)發(fā)工具[4]。