电源管理范文

时间:2023-03-18 11:10:35

电源管理

电源管理范文第1篇

在今后的几年内,有机发光二极管(OLED)无疑将突破手机副屏这一目前的主要应用领域。韩国市场调研公司DisplayBank的研究表明,由于更多的数码相机、MP3播放器和掌上游戏机等便携产品的生产商开始采用OLED,其全球销售量今年将增长64%(从2005年的6100万件到2006年的约1亿件)。

与传统LCD技术相比,OLED技术有很多优势,因此带来了销售量的高速增长。OLED是在导体间放置一系列有机薄膜制成的,自身发光,无须背光,因此要比TFT或有源矩阵LCD的构架简单。OLED的封装更薄,正适合用于空间受限的便携系统。除了上述这些优势,OLED还实现了更丰富的色彩和更宽的视角。

但这些并不意味着这种新的显示技术已经发展的和LCD技术一样成熟了。OLED技术还面临着很多挑战。良品率低一直是个问题,尤其是当尺寸增大的时候。现在大多数OLED产品的尺寸都相对较小,要达到笔记本电脑显示屏的尺寸还需要几年时间。不过,制造商已不断取得新的进展。

OLED的价格也是一个障碍,和同类的LCD相比,它的价格仍然偏高。另外,显示屏的使用寿命也是一个挑战。OLED的寿命最近才刚刚能够超过手机的平均使用寿命。当然,随着制造工艺日渐成熟,制造商的经验愈加丰富,OLED在质量和寿命上与现有LCD方案之间的差距会不断缩小甚至消失。

电源管理的挑战

当OLED的良品率不断提高使得价格下降,便携系统的设计者采用OLED时就会面临另一个挑战――如何给这一新的显示技术供电。OLED与LCD的负载情况有很大区别。OLED需要10―18V的输出电压范围,比单芯锂离子聚合物电池能够提供的电压高许多,也高于常用于LCD背光供电的电荷泵的电压。

此外,OLED波动的负载曲线需要供电电源能够适应负载的快速变化并保持稳压。因此,OLED必须要由能快速响应的升压转换器供电。

升压转换器能够稳定的操作是最关键的。众所周知,其拓扑结构对右半平面零点特性极其敏感,这使得保持控制系统回路稳定比较困难。

供电系统必须在不同的负载电流和电压间快速转换,以避免振动对显示的色彩和亮度的影响。因此,设计者需要瞬态响应足够快的升压转换器和高度精密的反馈回路来保持控制系统的稳定。

不仅如此,OLED所需的升压转换器还要有相对复杂的控制机制以简便的控制其明暗度和操作状态。对这种功能的要求在未来几年会越来越高。目前,1.5英寸的OLED副屏需要在10~18V范围的两个输出电压,以后的设计中可能会需要更多的电压水平。

在便携系统设计师看来,使用升压转换器的另一个难题是漏电流问题。设计师通常要在整个设计过程中都考虑到将漏电流最小化以延长电池的寿命。但由于开关升压转换器的固有特性,电源和输出负载间的漏电流问题在任何操作状态都存在,关掉显示屏也不例外。

电源管理技术的新进展

虽然电源管理产品的制造商已经着手处理这些问题,但是目前市场上完善的解决方案极少。设计者对为OLED供电的升压转换器有哪些期待呢?

首先是快速的瞬态响应。最近市场上已有开关频率高达2MHz的升压转换器,对负载变化有快速的响应,如AnalogicTech公司的AAT1230。

图1比较了AAT1230与传统升压转换器的响应速度。此外,由于AAT1230开关频率高,可以使用极小的2.2uH的外部电感和0805/0603陶瓷电容。

便携系统的设计者一般情况下会采用增加1个外部MOSFET和控制器在显示屏不使用时隔离电源和输出负载的方法来处理漏电流的问题。这种方法能有效的减少漏电流,但由于增加了外部元器件,也导致设计更复杂,成本更高。

近来,电源管理产品的生产商开始采用在升压转换器封装里集成1个串联隔离开关的方法来解决这个问题。当EN/SET为低时,这种方法能有效的隔离负载和电源,将漏电流降低至不足1uA,同时也减小了解决方案的尺寸,降低了成本。

控制机制也在迅速变化。目前,市场上有一部分升压转换器使设计者能通过从一个逻辑引脚激活两个不同的参考水平来支持现有的OLED模块。

将来的OLED应用会需要更复杂的控制机制,编程输出很多不同的亮度水平。为了达到这个要求,设计者应该选择能够简单的通过串行总线接口编程实现不同电压水平的升压转换器。

电源管理范文第2篇

关键词:数字电源;电源管理;电源模块;Intersil;英飞凌;Wolfson

如今,低碳经济成为全球时髦之词,我国是世界碳排放第二大国,电源输出效率的提高和有效管理,成为了节能环保的重要环节之一。电源的哪些领域是增长热点?

数字电源增长可期

数字电源十年前发展起来,目前颇引人关注。据iSupplit分析,过去五年来,数字电源技术一直处于电源市场的中心,未来五年数字电源市场的年复合增长率(CAGR)为45.3%。2008年来,发生了几次重要收购,英飞凌收购了Primarion公司,Intersil收购了Zilker Labs,TI收购Ciclon公司,Exar收购了FyreStorm的知识产权。

2008年刚刚收购专业数字电源厂商zilker Labs的latersil对数字电源的发展非常乐观:“我相信数字电源总有一天会取代模拟电源。不过。这将是一个很漫长的过程。因为这里涉及到很多因素,包括成本,还有所有模拟电源的性能是不是数字电源全部能够做到,使得最后模拟电源无法跟数字电源比拟。”Intersil公司中国区总经理陈宇说。

电源领域现在受到了很多不同于传统的挑战,其中最重要的几个方面有:

・在高密度的应用上所面临的散热和占板空间的挑战,例如在多电压域或宽负载范围内仍要保持高效、快速的瞬态响应,墙上电源有限等问题。

・复杂的电源管理需求。现在的工程师在设计时,会大量采用DSP、ASIC、FPGA等,这就对电源管理提出了排序要求、上升沿控制要求和系统可靠性的要求等等。

・系统可靠性的关注。

数字电源可谓解决这些问题的一个很好的途径。

一个芯片,多种方案

今天,有两种形式的数字电源主导市场:

・数字电源管理器(DPM),使用数字信息来管理电源系统及其中电源的整体运作;

・电源数字控制器(DCP),使用数字技术来控制电源单元内部的功率开关功能。目前DCP已经成为了主导技术。

例如,Intersfl-ZilkerLabs提供了一个智能化的数字电源管理解决方案,产品很有特点体现在:首先,可以在负载很宽的范围内提供高达90%的工作效率;其次,解决方案非常灵活。可为客户提供了一个完全数字化的电路,客户可以根据自己的需求在芯片内部做配置,Intersil-zilker Labs也可以根据客户的要求在生产芯片的时候就为客户完成这个配置;最后,产品具有高集成度(如图1)。

具体来说,在高集成度方面,传统的模拟解决方案一般都需要限流电路、回路补充电路、时钟同步、高精度的检测电阻和输出电压的配置等周边电路或器件。但在数字电源解决方案中,上述功能可全部数字化后集成在一块芯片中。

数字电源解决方案的另外一个优势是设计简单:同一块IC可以适合很多不同的应用,从3A到40A,只需要把输出端的MOSFET和电感电容调整好就行。所以当工程师做出一套解决方案之后,可以很容易地扩展到其他规格要求的解决方案上。所以可实现“一个产品设计,多套解决方案”的目标,可以大幅缩短产品开发时间。

数字电源目前适合高端应用

iSuppli认为,数字电源增长最快的领域将是高端服务器、数据通信和电信市场,预计笔记本电脑和显示卡等低端计算市场将随后加快增长。

“尽管数字电源能够为客户减少元件的数量,因此整体的成本会更便宜,”Intersil亚太区业务副总裁Kent Chon认为,“但这并不意味着数字产品要比目前的模拟产品总体成本低。Intersil有两种模拟产品,都是非常低端的模拟产品,特点是低功耗,价格在0.5-1美元之间。”Intersil-Zilker Labs的数字产品一股针对的不是这类低端模拟应用,而是高端电源模块,如3A、6A、10A和40A。在低端产品上,数字电源产品要比低端的模拟电源产品贵。

“在瞬态响应、输出的精度方面,数字电源和模拟电源还有些差距,”陈宇补充道,原理上,模拟可以做得非常精准。所以客户在选择模拟与数字时,需要有个评判:更在乎空间小,还是更加精准,还是成本。

高功率晶体管的发展趋势

英飞凌(Infineon)6月在华首发了高性能功率晶体管CoolMOS c6,比较注重成本的降低。英飞凌是高功率晶体管的领先厂商、其产品特点具有一定代表性。英飞凌科技奥地利有限公司全球开关电源高级市场经理ThomasSchmidt介绍了600Vc6的特点。

首先,c6的成本比c3低,成本主要取决于芯片尺寸的大小,CoolMOSc6硅片变得更小,并采取新的封装技术来降低成本。在单位封装方面,以T220封装为例,其他品牌类似产品的导通电阻大约是380mΩ,而英飞凌c6现在做到最好的是99mΩ。如果竞争对手为实现同样的导通电阻需要应用TO-247封装,成本将会增加。英飞凌在TO-247封装方面能做到45mΩ,而其他品牌难以做到这么低。在硅片方面,尺寸和功率往往成正比,如何平衡两者的关系?要做到小硅片,英飞凌通过做到降低损耗来达到平衡。如果损耗跟之前一样,那是没有竞争力的。

其次,在电源工作频率方面,英飞凌的MOSFET开关频率可以提高到2S0kHz-400kHz。如果用其他品牌的超级结结构的MOS,会产生大的损耗。但如果采用CoolMOS,可以实现频率超过2sokHz。当然开关频率越高,损耗越高,例如超过450kHz以上,就要采用零电流、零电压等软开关架构,英飞凌的方法是配合二极管去实现。

英飞凌的c6主要替代c3,特点是成本更低。英飞凌没有C4系列,因为4在中文里有不好的寓意;英飞凌把其c5系列实际命名为CP。CP的开关损耗是最低的,所以c6不能代替CP,CP更适合在更高效的电源产品中。

提高开关频率的方法探讨

电源管理范文第3篇

关键词 电源;安全;标准;质量

中图分类号:TM732 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)11-0000-00

随着河北铁通通信业务的发展,通信网络对供电安全的依赖和质量要求更是逐渐提高,通信电源系统的可靠性不仅影响到设备正常运行,更影响到服务质量,其重要性不言而喻。

1 电源系统问题分析

1.1 河北铁通电源系统存在的主要问题

在网电源设备厂家多、型号多,简直是“八国联军”,尤其是进入集中报废期,投资缺口大,改造工作量大。

机房环境差,设备老化较快,质量下降,故障多发。

维护人员技术水平不高,维护作业不标准。

监控手段落后,隐患、故障不能及时发现,统计、分析、改进缺乏依据,靠拍脑门。

1.2 问题分析

1)需要解决干什么的问题,制定标准,传达给维护人员,让维护人员做到心里有数,有目标不再不知所措。

2)要解决“干不了”的问题,要搞好培训,将知识、能力传递给现场维护人员;要更新设备,让维护人员在良好的电源设备上发挥。

3)就要加强检查、评比、考核,奖勤罚懒。

4)要解决机房环境问题。河北铁通将机房标准化活动作为每年重点工作,持续进行,不断探索机房管理的新思路。同时,将标准化作业贯彻到现场,达到标准化机房、标准化设备、标准化作业、标准化质量。

2 运用系统安全模型,提高电源管理水平

运用系统安全模型,将电源系统中的开关电源、电池组、交直流配电等设备变成安全模型中的各个串联、并联单元,可以初步计算一个电源系统的安全系数,也可以轻易找出电源系统中的关键环节。这种算法基本得出与木桶理论相近的结果,即最薄弱的环节基本代表了整个系统的安全性,木桶最短的那块板就是我们最需要克服的缺点。同时,也能发现:电池组是最后防线,一定要保证;开关电源是中心,维护工作主要是围绕开关电源,其维护质量也决定了电池组的保有容量;发电机是必要的保障,且与交流引入增容相比,发电机廉价、易得到、可靠、长寿。河北铁通也集中力量在这三方面进行更新改造,改造完成也就基本打造好了电源安全的底座。

由于电源系统属于有人员操作、维护的系统,安全模型中就增加了一个决定性因素:人员。人员对系统安全性的贡献弹性极大,最低能达到0,甚至是负数(破坏),也可能对其他单元都有补充作用,在各单元的安全系数中体现,所以要充分强调人员对系统安全的作用。

举例来说,同一厂家、同一型号、同一批次的电源设备,甲枢纽的设备总出问题,乙枢纽的就安全无事,差别在哪里?就在于维护人员的工作质量。电源维护工作人员需要具有强烈的责任心、高超的技术能力、扎实的工作作风。

做好工作,需要现有人员,也只能靠现有人员。河北铁通从现有人员着手,锻造自己的电源维护团队。

3 合理测算,全网调配,自力更生打好电源维护基础

一是把好开关电源、蓄电池组核心电源设备安全观,按照实际负载需求,重新测算电源容量,对枢纽楼开关电源、蓄电池进行更新,替换下来的旧电池,以旧换新,累计更新设备30套。撤旧电池以旧换新的部分折算成小容量电池组,用于模块局,联带解决了不少模块局的电池问题。河北铁通专家组还尝试了电池活化技术,通过电池活化来延长电池组在线寿命。

二是新增固定式柴油发电机组9台,新增机房专用精密空调15台,为电源安全打好基础。

三是深入开展机房标准化整治,加强了机房密封,室内灰尘减少,降低了开关电源风扇故障率,降低了整流模块因灰尘造成的过热保护;减轻了空调负担,减少了空调故障率;室内温度稳定,电池组工作更稳定,延长了电池在线运行寿命。

4 改善人的可靠性,培训是最赚的投资

河北铁通注重培养和传递技术能力,特别是体系化的培训。一是从各分公司抽调电源专业员工到省网管轮流进行跟班学习,重点学习电源维护标准化作业,特别要求参加放电过程,要求人人掌握放电操作和注意事项,累计24人参加了学习,并进行考试,初步形成基本稳定的维护队伍。二是集中开展高级培训,重点面向主管领导、网运主管,技术骨干,领导对电源安全重要性有了深刻认识,加深了对电源维护和优化的了解,更将促进电源维护工作的开展。河北铁通紧紧抓住培训这个方法,形成基本定期、逐步提高的培训体系,将电源维护队伍打造得越来越强。

5 通过评比找差距,通过评比促干劲

省公司由网运部、网络支撑中心和市分公司电源主管组成互检组,对各通信枢纽楼的电源运行情况进行了平推检查,重点检查设备计表、设备质量。通过现场再次测试、检查记录、咨询作业方式等,来发现照抄记录的情况,并严格扣分。通过此次检查,同时也是进行了一次深层次的培训,检查组人员和被检查人员共同讨论,对发现的问题基本当场解决,或是提出整改方案;同时,也交流、学习了先进经验,原来疏忽的问题通过这次较真,加深了理解,得到了真的知识、真的经验。省公司按照检查情况对全省电源维护情况进行排名,总结推广先进经验,兑奖惩,重点整促落后。

在电源联合检查、评比中,就发现了很多工作亮点。如邯郸分公司维护人员责任心强,技术水平较高,设备质量特别是电池维护质量很高。唐山分公司维护人员发挥主动性,为中心局新增了接地体,效果良好;自行购置整流模块风扇,减少了返厂维修,保证了安全,节约了成本;将模块拆开吹、扫,非常仔细,风扇锃明刷亮,滤网干干净净。衡水电源室近乎职业的布线工程、走线工艺得到检查组好评。

6 制定标准、落实标准、提高标准

河北铁通对铁通公司《中国铁通一二类通信枢纽电源系统优化指导意见》(中国铁通网运〔2006〕8号)进行了细化和延伸,制订了《电源系统更新改造技术指导意见》(冀铁通网运〔2011〕7号)。通过学习铁通公司、移动集团的相关文件,制定了《机房用电管理办法(试行)》(冀铁通网运〔2012〕3号),对通信机房供电系统的维护管理职责、用电申请及审核流程作出规定。

7 总结

通信电源数量多、分布广、问题复杂,好象每一处都是关键,从哪里抓起?河北铁通抓住“标准、培训、落实、评比”四个抓手,使电源安全质量得到稳步提升。

标准是起点,培训是传递,落实是实现,评比是促进,缺一不可。这是一个循环,而且四个环节还可互相促进,逐步提高,形成良性循环,螺旋式上升。

河北铁通在提高电源维护质量、确保供电安全的工作中,在多方面进行了不懈的努力,取得了安全稳定的好成绩,并从工作实践中提炼出“标准、培训、落实、评比”的工作循环,使电源安全质量持续得到稳步提升。

参考文献

[1]杨文士,张雁主编.管理学原理[M].北京:中国人民大学出版社,1994.

电源管理范文第4篇

我们都知道,锂电池是存在最大充电放电次数寿命的(笔记本电池大约300~500次),为了延长电池的寿命,很多用户在办公室或家里都习惯卸下电池再插上电源给本本供电。但是,对联想Yoga这种无法拆卸电池的超极本来说,又该如何保证电池的寿命呢?

尝试解决

带着这个困惑,我首先查看的是笔记本和系统自带的电源管理系统。但很遗憾,即使是Windows 8的电源管理系统,也未发现只给系统供电、不给电池充电之类的设置。打开联想的电源管理软件Energy Management(图1),发现电池设置有两个模式选项:

“最长续航时间”模式:电源接通时,只要电池电量低于100%就会给电池充电,保证电池的电量始终处于比较高的状态,以便拔下电源时能够获得最长的电池续航时间。

“最佳电池寿命”模式:勾选此选项时,界面提示此模式能够获得最佳的电池寿命,并且主屏幕右下角的电源图标显示“电源已接通,未充电”—这也许正是我所需要的:电源已接通,未充电,说明了此时笔记本的工作完全依靠外接电源供电,并且还未给电池充电。但此时我又产生了一点疑虑:如果接通外接电源把电池充满电以后,再选择“最佳电池寿命”的模式,此时系统工作只依靠外接电源供电,电池不也同样能够保证较长的续航时间吗?

问题出现

大约半小时以后,点击主屏幕右下角的电源图标,虽然依然显示“电源已接通,未充电”,但发现电池的电量却已经从刚才的100%下降到了90%,这是怎么回事?难道电源已接通,未充电,笔记本工作消耗的是电池的电量吗?既然此模式消耗的是电池的电量,电池的电量消耗完毕不是一样需要再次充电吗?又何谈“最佳电池寿命”模式呢?随着时间的延长,电池电量依然在下降,看来此模式也不是想象中的理想模式。

柳暗花明

约两小时以后,电池电量下降到60%。又过了15分钟左右观察发现,电量依然保持在60%,此时提示依旧是“电源已接通,未充电”。这15分钟电池的电量没有消耗,还是此时已经转入由外接电源供电了呢?通过网上查询无数资料后,答案终于明朗了。

原来,Yoga在“最佳电池寿命”模式下存在55%~60%的充电阀值:接通电源时如果电池电量大于60%就不会给电池充电,而是先耗费电池电量,直至电池电量降到60%后才转入到外接电源供电。只有当电池电量低于55%时才开始充电,但截至60%就会停止充电。这是因为电池不使用或者偶尔使用的情况下,电池经常处于100%的状态下会出现电池寿命衰减加快的情况。系统自动将充电容量限制在60%以下,可以改善电芯衰减,延长电池寿命。

总之,在“最佳电池寿命”下电池的最高电量就是60%,不可能像“最长续航时间”那样,拔下电源时电池能处在100%状态。

期待改进

对于Yoga这类超极本而言,如果你确认短期内没有外出的计划,就可以选择“最佳电池寿命”模式给笔记本供电,这样就避免了电池经常处于100%的状态下,延长了电池使用寿命。但是,一旦出现需要临时外出的情况,60%的电池电量能否够用就不好说了。如果你出差和外出已成惯例,那就不要吝啬电池寿命了,选择随时能让电池保持在100%电量的“最长续航时间”才最靠谱。

总之,从Yoga的电源管理中我们不难发现它缺乏足够详细的说明,而且将55%~60%作为充电阀值也不太合理。对无法更换电池的超极本而言,最需要的就是像ThinkPad笔记本那种可以自定义充电阀值的电源管理功能(图2)。

希望包括联想在内的所有笔记本/超极本厂商可以重视电源管理系统的开发研究,解决此类不可更换电池的笔记本的寿命隐患,真正把用户的需求放在首位,让用户能根据自己的使用习惯,在最长续航时间和最佳电池寿命之间找到平衡点。

扩展阅读 如何用好充电阀值

包括ThinkPad在内的很多产品都提供了针对电池充电阀值的设置功能,而这类功能也必将成为未来很多超极本的标配,所以我们还是有必要简单探讨一下最合理的自定义充电阀值的大小。

对于支持自定义充电阀值功能的笔记本来说,为了兼顾电池保养而又不影响笔记本正常使用,分如下三种类型提出使用建议:

1. 对于经常临时外出使用笔记本的用户,可以自定义阈值范围70%~90%。相对于Yoga现有55%~60%的阈值范围,不仅可以延长临时外出时笔记本的续航时间,而且阈值范围的变宽也能延长放电时间,降低充电次数,兼顾电池的使用寿命。

2. 对于很少外出使用笔记本的用户,可以自定义阈值范围10%~100%。在插上外接电源的情况下,开机时不放电,关机时少放电,能保证每次100%至10%的放电时间持续一个月以上,大大减少充电次数。

电源管理范文第5篇

在如今的新式电子系统中,无法了解稳压器的状况和工作状态也许是尚存的最后一个“盲点”,因为人们通常没有办法直接配置或远程监视稳压器的关键工作参数。然而,要想可靠工作,检测稳压器随时间变化或在过热情况下的电压漂移并在潜在故障事件发生之前采取行动是非常关键的。对这类系统采用DPSM方法可以监视电压稳压器的性能,报告稳压器的健康情况,这样就可以在稳压器超出性能规格甚至发生故障之前采取纠正行动。DPSM使用户能根据从负载上和系统中收集的信息采取行动,可带来以下好处:

产品更快上市:

a.无需重新修改PCB,就可改变电源参数

b.快速完成系统特征定义、优化和数据挖掘

负载级好处

a.随时间和温度变化控制电源准确度

b.设定裕度以测试FPGA容限

c.通过减载提高系统效率

系统级好处:

a.以数字方式获取板级电源诊断结果。

b.监视和准确确定系统内部功耗

c.故障管理/故障日志

对数据中心的好处:

a.了解功耗趋势,检测随时间变化而产生的波动和变化

b.进行预测性分析,以最大限度地降低运行费用

c.做出能源管理决策

新的DPSM产品往往支持通过PMBus等两线接口进行配置和监视,PMBus是一种开放并基于12C标准的数字接口协议。这就为DPSM产品与现有嵌入式系统和架构、板载控制器(BMC)以及智能平台管理接口(IPMI)功能的集成提供了途径。就简单性和易用性而言,尤其是在硬件开发和测试的最早阶段,常见的情况是,通过运行在PC上的图形用户界面(GUI)和通过USB至PMBus通信转换器工具(称为接口转换板)与DPSM器件互动。GUI可以提供对关键工作参数的控制和监视,例如功耗、电压、排序、裕度设置甚至故障日志记录。

开发PMBus命令语言的目的是为了满足大型多轨系统的需求。除了明确定义的一套标准命令,符合PMBus要求的设备还可以采用它们自己专有的命令来提供创新的增值功能。PMBus的大部分命令和数据格式都实现了标准化,这对于生产这类系统板的OEM来说是一大优势。PMBus协议通过业界标准SMBus串行接口实现,可实现电源转换产品的设定、控制和实时监视。命令语言和数据格式标准化允许OEM非常容易地进行固件开发和重用,结果是帮助系统设计师加快电源系统的上市进程。如需更多信息,请登录http://。凭借超过75种PMBus标准命令功能,用户可以利用这一最流行的开放标准电源管理协议之一,对电源系统的运行进行全面控制。

DPSM在什么情况下有意义

能用简单的PC连接对模拟电源进行数字控制,对于在开发阶段让系统快速进入正常运行状态尤其有价值。一个系统可能有多达30个负载点(POL)电压轨,系统设计师需要能方便地监视和调节电源电压,对电源电压的上升/下降排序,设定工作电压限制,读取电压、电流、温度等参数,访问详细的故障日志。在这类系统中,要对电压轨保持严格的控制同时实现最高性能,高准确度是极端重要的,

尤其是,数据中心的关键挑战是降低总体功耗。这可以通过重新安排使用未充分利用的服务器以及根据所吸取的功率使其他服务器停机来实现。为了满足这类需求,知道设备的功耗是必不可少的。DPSM可以向用户提供功耗数据,允许做出智能能源管理决策。

下面来看一个例子:保护昂贵的ASIC免于被可能的过压情况损坏。高速比较器必须监视每个轨的电压值,如果某个电压轨超过了安全工作限制,就立即采取保护行动。当有故障发生时,凭借DPSM,可以通过PMBus报警线路通知主机,而且相关电压轨可以关断以保护负载。实现这种程度的保护需要卓越的准确度和非常短的响应时间。

采用DPSM的原因是,它能提供准确的电源系统信息,还能自主控制和检查很多电压。凌力尔特有几款数字电源产品,其中包括LTM4676。

一款DPSM微型模块稳压器LTM4676

LTM4676是一款具数字接口的双输出13A或单输出26A微型模块(μModule)降压型DC/DC稳压器,能使系统操作人员远程发出命令,并监察系统的电源情况和功耗。该器件由快速双模拟控制环路、精准混合信号电路、EEPROM、功率MOSFET、电感器和支持性组件组成,采用16mmx16mmx5mmBGA(球栅阵列)封装。除了向负载点供电,LTM4676还可通过PMBus对电源和电源管理参数进行配置和测监视。

LTM4676的两线串行接口允许对输出进行裕度控制和微调,并通过对延迟时间排序,以可编程转换率使输出斜坡上升或下降。输入和输出电流及电压、输出功率、温度、运行时间和峰值都是可读的。为了评估LTM4676和其他凌力尔特DPSM产品的性能,有必要下载LTpowerPlayGUI,并获取USB至PMBus转换器。

LTM4676在温度变化范围内具有±1%的最大DC输出误差、±2.5%的电流回读准确度、集成的16位增量累加ADC和EEPROM,提供同类最佳的模拟开关稳压器性能,能进行精准混合信号数据采集。LTM4676在4.5V至26.5V的输入电源电压范围内工作,将VIN降压至两个范围为0.5V直至5.4V的输出。两个通道都能均流,以提供高达26A的电流(即13A+13A作为一个输出)。多达4个LTM4676器件可以均流,以提供高达100A的输出电流。该器件不需要对EEPROM的内容进行定制配置。启动时的输出电压、开关频率和通道相位角分配可以通过引脚搭接电阻器设定。图l所示是一个将LTM4676用作双输出13A微型模块稳压器的典型应用,DPSM的用途是进行控制和监视。

设计师常常需要为设定电压轨的裕度而将电压轨设定为几个特定电压值,并在裕度调节后检查每个电压值。用DPSM可简化和加速这个过程。图2显示,一个LTM4676微型模块稳压器的几个输出电压怎样响应一个裕度为低7.5%的PMBus命令。标称1v的输出下降至0.92V,标称1.8V的输出下降至1.66V。通过LTpowerPlay可以将这个功能扩展至多达72个轨,从而实现了容易得多的裕度控制和电压设置验证过程。

LTM4676能用自己专有的输入电压给两个板载DC/DC转换器供电。图3显示了这两个输入电压源的输入电流波动。这一功能允许获得功耗数据,以随时间变化监视趋势、检测波动和变化,以做出能源管理决策。

系统板有超过30个电源轨的情况并非不常见。这类系统板通常是密集排列的,DPSM电路不可能占用太多空间。此外,DPSM电路必须易于使用,能控制大量轨。这类解决方案必须自主工作,或与系统主处理器通信,发送命令、实现控制并报告遥测信息。

凌力尔特的LTM4676、LTC2977、LTC2974、LTC3880和LTC3 883可以结合使用,以在一段12C总线上控制多达72个电压。LTM4676和LTC3880管理并产生多达两个大电流轨。LTC3883管理并产生一个大电流输出。LTC2977管理多达8个轨,LTC2974管理4个轨。

图4显示了怎样用不同的凌力尔特微型模块、管理器和DC/DC控制器控制一个多轨系统。这些轨通常对排序、电压准确度、过流和过压限制、裕度以及监察有严格要求。

结论

DPSM为系统设计师利用简单的PC连接和数字接口控制电源提供了工具。在开发和调试阶段,拥有DPSM能力非常重要,这使设计师能控制和调节电源电压、各种限定值和排序,让系统快速进入正常运行状态。裕度测试也更容易进行了,因为整个测试都可以通过12C/PMBus、用几条命令加以控制。

电源管理范文第6篇

关键词:智能;电源管理;智能电网;功率半导体

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.2.001

一切智能化之时,能源管理是否也应该走向智能化?

当人们再谈论各种节能减排,可再生能源、绿色电子技术之时,很容易忽略掉的是,如何通过更好的规划电源使用的不同场景,进行有针对性的调整,以达到更高的电源利用效率,这其实也是一种卓有成效的环保策略。更重要的是,在确保用户体验不受影响的前提下,再谈节能环保才有实际商业的意义,而这种根据工作状态进行运行状态调整的智能管理,前提就是不仅不影响用户体验,反而能满足用户对更高体验的追求的解决方案,而从成本角度上看,虽然前期在硬件和软件方面的支出,并需要更多的维护运营成本,但通过节省了能源消耗和提升系统工作效率与主系统的工作时间角度考量,整体的使用成本其实是有所下降的。所以,智能化能源管理,是未来重要的节能趋势。

大到智能电网,普遍到各种电源控制与模式调整,细微到元器件内部的智能PMU,智能化电源管理正在人们的生活中变得越来越普遍。据Gartner分析,在各种半导体改变能源效率的应用中,智能化能源管理是增加用户体验最行之有效的方式,并且会在未来3-5年内逐渐成为节能降耗最主要的技术趋势。而在智能化电源管理过程中,半导体产品的应用量将是以每年20%的数量递增。

广泛意义上的智能电源管理,是一个完整的软件与硬件相结合的复杂系统,智能电源管理未来发展的重要主题就是高能效。首先要有能够对电源系统进行控制管理以及采集各种工作信息参数的硬件设备,然后通过智能电源系统里面的管理软件,检测各个设备单元的当前参数,如电压、电流、温度、负载变化情况等,然后根据获取的各单元运行参数通过各种通信协议传输,汇总到处理单元进行调度管理,以实现电源系统各单元的有选择性、高能效、高可靠的运行。

随着3G技术的迅猛发展,金融、电信网络的新一代基站和数据中心的建设,也对电源动力系统提出了更高的要求。与此同时,3G技术通信网络大规模普及,集中度越来越高,数据量传输量越来越大,这就要求电源厂商必须加大对创新技术的投入,提高产品的高效节能性能,并通过推出高附加值的产品或解决方案来为用户节约投资成本,同时保障运行的稳定性和高效性,才能充分保障用户体验。系统应用对电源用电量的增加给电源提出了更高的挑战,可靠性、稳定性都需要达到更高的要求。

绿色、模块化、智能化一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。绿色要求电源系统以高效率、高功率因数运行,不会对电网造成谐波污染,不对其他设备产生电磁干扰;模块化要求电源提升系统的可靠性;智能化要求电源实现了灵活的故障诊断与保护,确保可靠运行。

在本文中,我们很难关注涉及整个智能电源管理的整个系统,我们仅从半导体产品的角度去探讨智能电源管理系统对半导体产品的需求以及带来的改变。

智能化趋势的挑战

智能化逐渐成为电源管理市场的新趋势,面对智能化的能源和电源管理趋势,电源半导体产品的面临着全新的需求与技术上的挑战。

智能电源日渐盛行,NXP大中华区资深产品营销经理张锡亮认为,这为数字控制系统和数字通信带来诸多机会,包括无线和有线方式。由于系统可以准确知道所需电量并要求供应相应电量,因此智能电源可以节省更多用电。它还带来了组合发展机遇,例如在电源线上进行数据通信。对发电厂而言,更容易获知电源负载 (或需求),从而更易于准备充足的电量。而对于个人和家庭而言,有更多的电源可供智能分配,如太阳能、风力发电和发电厂供电。一些趋势推动着智能电源不断发展:“越来越多的检测和通信方式 (有线及无线) 耗用更低的电量,例如电源上的数据、Zigbee、WIFI等”。

TI中国区业务发展经理程文涛将电源半导体产品在智能化电源系统中应用分为两个方面,一是增加电源和控制系统之间的通讯的智能,这一点以目前服务器电源的发展为代表;二是电源自身优化控制的智能,这一点以TI的UCD3K为代表。当然TI的UCD3K系列产品也包含了与控制系统之间通讯的智能。目前,在网络及通讯领域,对电源本身的监控、调节、保护,以及增加电源的智能以保护昂贵的主芯片等方面的要求越来越普遍,市场需求越来越大。在不增加总体成本的前提下如果要达到这些要求,数字控制的电源,或模拟控制带数字接口的电源成为必需。这已经成为高端电源产品发展的一个共同方向。

智能电源管理技术供应商已不仅仅局限在电源技术本身,同时更多地关注系统信号链的把握和系统的应用。在器件设计角度来看,通过器件带有的特性提升整体工作效率。比如,电源器件通过检测系统的工作状态,如动态调节输出电压来达到效率优化的目的。从工艺角度来看,功率器件工艺的改进是提高效率的关键。ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍的视角比较关注通信接口方面,她认为,智能化电源管理需要对用电设备进行即时监控,包括电流、电压等数值的读取、分析,进而可以对用电设备的关断电、重启进行远程操作,实现用电的科学管理,实现综合节能。因此,在智能化电源领域,PMbus接口已逐步成为电源领域通用的接口方式之一,同时电源产品与主控机之间的通信及监控等功能的集成化也日益增多。高效、节能、环保仍是不变的方向发展,产品小型化,高功率密度也是设计新一代产品的关注点。

在设计挑战方面,创新的技术同样应运而生。提升能效是电源半导体产品持之以恒的要求和趋势。一方面,可以采用创新的电源架构来优化电源在完整负载范围内的能效。另一方面,可以细致分析电源各个可能的功率损耗来源,采取针对性的措施来减小功率损耗,进而提升能效,并配合减小尺寸及提升功率密度。而随着半导体制造工艺及封装技术的进步,智能功率IC及智能功率模块也将是电源半导体产品的重要发展趋势。

例如,安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄介绍了结合型双极/CMOS/DMOS(BCD)技术的出现,使模拟、数字及电源方面的系统设计能够整合在单片衬底上,这就导致智能功率IC诞生。后续的BCD工艺改善了高压隔离、数字特征尺寸(提供更高模拟精度、逻辑速度、密度等)及功率处理能力。现代工艺能够整合数字处理器、RAM/ ROM内存、内嵌式内存及电源驱动器。早期的功率模块在单个封装中整合多个闸流体/整流器,从而提供更高的额定功率。过去三十年来已经获得重大突破。当今的模块将功率半导体与感测、驱动、保护及控制功能结合在一起。它们可分为智能功率模块(IPM)或功率整合模块(PIM)。IPM通常是功率1 kW至30 kW的器件,由功率晶体管/整流器、预驱动器,可能还有控制器组成;PIM并列几个IGBT/整流器,覆盖10 kW到1 MW的额定功率,如图1。

数字电源的契机

数字电源和模拟电源,一直是现在市场上既竞争又合作的两种技术,虽然传统的模拟电源在效率和成本甚至某些性能方面有不可比拟的优势,但是在智能化能源管理系统中,数字电源的可控可编程性显得更适合智能化的电源管理系统。

数字电源是目前电源管理发展的主流方向,主要面向服务器、电信系统、有线/无线数据通讯等工业与医疗设备应用。数字电源具有一定的灵活性,可以针对不同应用方便的调节所需参数,如输出电压、过流点、频率等,对所需的信号实现采集及监控等功能。数字电源将向高集成化、易于调节等方面而努力。对于模拟电源技术,存在一些固有的缺点,比如灵活性、监控性能欠佳,电压精度不及数字电源好等特点,在智能化需求较高的应用场合已逐步被数字电源所取代。张锡亮认为,数字电源和模拟电源将同时并存,但对于大功率应用(如服务器电源) 来说,由于瓦特数更高,目前已开始采用数字电源,其带来更多的益处,有利于数字电源的普及。美高森美公司功率产品部门战略业务发展总监Keith Westrum表明态度,由于数字系统可计算的功率持续增加且成本减少,数字电源管理将会占据主流。

Maxim战略市场应用经理Jon Day认为,先进的数字调制技术具有自动补偿和改善瞬态性能的优势,这从几个方面简化了设计:更高精度的稳压输出、减少元件数量(提高集成密度和可靠性)、降低寄生干扰(包括提高元件容限)。模拟方案在元件成本方面仍然占有一定优势,尽管数字与模拟之间的成本差距日渐缩小。过去,模拟方案(尤指电源控制器)具有更高的可靠性(由于具有更为成熟的设计工艺),现在这一差距已经微乎其微。软件或特定固件(以及相关的设计GUI)对于数字控制架构的开发和应用十分重要。数字架构的自动补偿和预测性负载补偿需要采用更加复杂的算法。此类架构的开发及实施将是区分众多电源管理厂商技术优势的主要依据。

智能化的数字电源,在网络、通信,及中大功率的逆变、调速等复杂系统中,在物料清单、设计灵活性、多模式控制及实现复杂控制理论等方面有着模拟电源无法比拟的优势。因此,这类应用将是数字电源目前需求最旺盛的。而传统的模拟电源,以其已于设计及相对较低的成本,在消费类以的应用 - 例如充电器,适配器,机顶盒,电视等, 以及中小功率的基础设备、工业控制等领域将会被继续采用,并随着市场的增长而增长。智能化的电源管理不仅要求电源本身性能方面的提升,也要求在易用性方面接近模拟电源。因此,程文涛表示,电源半导体厂商设计的电源必须提供易于使用,功能齐全的图形用户界面(GUI)来帮助客户尽快的熟悉电源方案,并将电源半导体的潜力发挥出来。TI为此发展出了Fusion Digital Power Designer,使用户由接触到上手的过程变得非常简洁高效,同时对客户使用中的调试,诊断也提供了极大的便利。这套工具与UCD系列的产品构成了一套完善而先进的功率转换解决方案。

智能电网

智能电网,是智能电源管理的宏观展现,智能电网无论从控制到电表,都需要半导体技术的支持。

Maxim战略市场应用经理David Andeen更关注智能电网中的需求,他指出特别是智能电表设计中,电源器件所面临的挑战是从电力充沛的电源中取电的同时,还要确保高效地利用电能。这就好像住在一条洁净、水源充裕的大河旁,还要时时考虑节水问题。从现阶段看,我们需要并即将看到越来越多的创新技术引入电池供电表计(如:水表和气表),通过高效的能量收集方案替代电池或者仅将电池作为辅助能源,从而极大地延长电池使用寿命。最终,利用超低功耗微控制器实现电能测量和智能表计,将这种简单的传感器嵌入电力线上,仅从电力线上收集非常低的电流即可支持供电。

智能电网的“智能化能源管理”必将对大众化用电人群产生深远影响。从提高效率入手对能源进行管控,积极应对上述挑战,例如:降低高峰用电量、提高配电效率(优化电压/VAR、降低电压跌落),以及采用LED照明等重大革新技术达到节能的目的。同时,电源技术的发展也将持续带动电池供电移动设备的节能变革。那么,两者的结合点在哪里?当两个应用领域的成本、功耗达到相同水平时,即为两者的结合点。这是由市场而非技术驱动的。

对于智能电网应用,高效率AC-DC和高效率DC-AC都是实现理想目标的关键。无论用户安装太阳能发电系统,还是类似于LED灯这样的简单设备,都会用到上述两种转换器。在大规模配电系统中,我们可能会在交流系统中看到微型直流配电站,这在高压大规模电力传输系统以及低压LED家用或建筑照明系统中比较常见。两种情况下,能源的高效转换、电压精度和有源监控都是保证系统可靠性和安全性的关键。

郑兆雄从智能电表的角度来看,如果是三相电表的话,就要求智能电表电源支持更宽的交流电压范围,如从46 V左右到480 V左右,从而提高安全性。此外的一个新要求就是降低智能电表的待机能耗,如将智能电表在未抄表的普通状态下的能耗降到低于2 W。安森美半导体基于NCP1251B电流模式PWM控制器及2SK4177 1,500 V、2 A、13 Ω单N沟道功率MOSFET的低功率智能电表设计就符合这些应用要求,不仅支持70至520 Vac的超宽电压范围,还支持隔离,且待机能耗极低。

电源管理范文第7篇

设计实例

也许最简单的方式来说明这个“设计思想转变”是使用一个设计实例。目标设计是一个电源/电路板管理子系统,用于机架安装的通信系统的控制卡中。电路板框图如图1顶部所示,还有一个电源管理模块的扩展视图如底部所示。电路板上的主要元件是MCU、FPGA、ASIC、DDR存储器、闪存、外设和电源/电路板管理子系统。电路板有compactPCIExpress(cPCI Express)背板,可以在电路板通电时插入或拔出(热插拔功能)。背板提供了标准的cPCI Express电源,+12V、+5V和+3,3V,并且这些可以用来开发更多板上的电源电压(例如,+2,5V和1,8V)。在这个设计中,12V电压将使用的负载点(POL)DC-DC转换器为电路板供电,+2,5V和+1,8V。

热插拔和电源/电路板管理子系统有以下主要要求:

・电路板电源要求范围为10-200W。

・当在上电情况下插入系统时,+12V、+5V和+3.3V电路板电压需要以可控的方式上拉,这样浪涌电流不会损坏电路板的电源MOSFET并且也不会影响其他电路板插入机架(热插拔功能)。

・电路板必须产生一个背板故障预警。

・电路板电压必须正确上电,因为一些元件需要电源按特定顺序或特定斜率上电。

・必须生成特定电路板的电源管理信号用于FPGA初始化、器件和子系统复位。

系统控制器必须可以通过I2C来进行背板电压测量以及板上的电压和电流的测量。

自下而上的设计方法:独立的电源管理元件

在确定了关键的电源管理要求后,设计人员可能会开始将类似的电路元件放到电源管理子系统中。这也就是传统的电源管理方法。使用各种器件,如热插拔控制器、电源定序器/监控器、DC-DC转换器、MOSFET、双极晶体管、放大器、Zener二极管和电容,设计人员可以开始开发设计的其他部分,同时增加一些新的元件来实现新的功能。不变的是,使用一个PLD来连接这些器件,并且实现cPCIExpress控制信号部分所需的其余简单的数字功能。如图1底部所示的即是这样设计的结果,(注意,图l是一个实际设计的简化版,还未包括许多电阻、电容和zener二极管,用于时序、保持和其他功能)。这种电源管理方法会提高成本、降低系统质量和可靠性,并增加了电路板重新布局的风险。

其他元器件增加了成本

采用自下而上的方法,还可能要用到其他元件。由于每个电源管理功能最初的设计是不考虑其他电源的,可能会使用不必要的重复的器件。此外,由于这些器件都独立进行设计,它们有其各自的子元器件(电荷泵、参考电压、低电压监测器、比较器、封装、引脚等),从而使这些组件都产生不必要的重复。这增加了元件、测试和制造成本。由于使用了更多的元件和其之间的互连,还降低了可靠性。

提高了设计复杂性降低了质量和可靠性

也许电源管理子系统可以做的最重要的事就是,提高电路板可靠性来改善电源故障监测的准确性和关机速度。如果故障能被准确且迅速地响应并且迅速采取更正措施,闪存讹误或对板上元件的其他类型的损坏都将最小化。一个自下而上的设计方法将创建一个具有重叠实现的故障监测和响应功能的非统一的系统。由此产生的精度和响应时间可能都会降低。例如,它可能无法提供预警,针对处理器意外的卡拔出,或者卡拔出时电源没有及时做出反应,进行有序的关断;或者它可能无法调整各种时序元件来准确地提供关键且相互依赖的去抖延时、重试时间和复位序列。

独立的固定功能元件提高了电路板重新布局的风险

无论设计人员怎样仔细考虑所有影响到系统的变量,总还是会在电路板制成后有更改的风险。频繁的更改主要是由于可用性问题、规格的变化、市场要求甚至是设计缺陷,并且这些可能导致重大的重新设计。即使是很小的改、变,如对电源开/关时序、斜率或电压触发电平,都需要修改外部时序元件或增加元件到电路板上。因此,使用独立的固定功能元件的电源管理设计很可能会因为设计需求的更改而需要重新进行电路板布局。自上而下的设计方法:采用可编程电源管理器件

与前面所介绍的自下而上的方法相反的是自上而下的设计方法,开始仔细审视和理解系统其余部分的主要电源需求。设计人员不再使用单个电源管理元件,而是选择集成的可编程电源管理器件,包括了满足这些主要需求的所有功能。这样,可以更加简便地进行高效的开发。

一个可编程的电源管理器件

集成的、可编程电源管理器件的主要功能如图2所示。电源管理器件包含了许多用于自下而上的设计中的元件,但它们都集成在单个器件中并进行了功能管理,以简化设计过程。我们将利用这些功能模块中的两个,来更好地说明这种设计方法,从组件化思考和自下而上的设计方法,变为功能化思考和自上而下的设计。

双阈值电源监视器

此块有两个输出:一个阈值(高于RefA)和窗口(在RefA和RefB之间)。由于其高度集成,这个模块可以替代许多现成的监控器和复位发生器,降低了成本。这些用于电源故障监测的片上比较器,精确度为0.7%,并能够在16us内产生故障信号。与使用多个器件来实现的系统相比,高精度、快速的故障检测显著地提高了系统的可靠性。

高电压MOSFET驱动器

高电压MOSFET驱动器输出特定斜率或电压的拉电流,或灌电流输出到地。在Power Manager II器件中,所有这些MOSFET的特性都是可编程的,允许设计人员很容易地修改时序、电压或电流。MOSFET驱动器特性的编程功能,有利于快速响应不断变化的需求,避免了电路板重新布局。例如,如果MOSFET栅极电压的斜率需要调整,因为一个电压要比另一电压以更快速度关断,这就可以通过编程新的速率很方便地实现。这些高电压MOSFET驱动器也是多功能的,并且可以控制其他功能,如热插拔、电源ORing或电源馈送到外部卡。这种灵活性减少了额外元件的需求,并降低了成本。

这两个主要功能还可以一起工作,来简化设计部件。例如,监视器模块可用于检测热插拔事件中的过电流,然后MOSFET驱动器可用于控制MOSFET的栅极,保持在安全工作区域内(s0A)工作。在使用多个独立器件时,可能无法降低成本,因为实现这些功能的信号可能无法从外部引脚获得,或者还需要额外的“接口逻辑”。

实现示例

CPCIExpress电源管理子系统,采用自上而下的方法设计,如图3所示。莱迪思Power Manager II器件是设计的核心,为电路板上的电源集成了热插拔控制(通过充电泵电路将MOSFETQ5用作3.3V,Q4用作+5V,Ql用作+12V);监测电压和电流故障;板上电压定序(通过+1.8V和+2.5V POL稳压器)因此FPGA、存储器和MCU正确初始化,故障或热插拔时关闭MOSFET;并产生复位。

Power Manger II中的PLD模块是用来建立必要的cPCIExpress,总线控制信号、板级复位、初始化和故障预警信号。它还提供了控制热插拔MOSFET所需的时序和反馈控制、使能POL电源、去抖、重试、过压、过流和快速(小于1us)短路保护。集成的PLD提供了集中控制逻辑,将所有电源管理功能联系起来,大大降低了设计的复杂性,从而提高质量和可靠性。可编程性使得硬件功能能够更为有效的共享,这就降低了成本。最后,PLD模块降低了电路板重新布局的风险,因为所有的主要器件、时序和控制特性,可根据需要进行修改。电源管理的新趋势

电源管理范文第8篇

为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术,本刊采访了一些著名公司,包括Ns,Maxim,Linear,ON Semiconductor,Microchip,Fairchild,Renesas  Technology,Infineon等,他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术、新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。

电源供应及电源管理技术将朝着以下的几个方向发展:

容易使用:

可靠的防护设计:

较高的功率密度。

容易使用

许多客户都并非电源管理技术的专家,他们只想利用高效率的开关稳压器为他们设计的电路提供稳压供电。自1990年以来,美国国家半导体(NS)便一直为客户提供Simple Switcher开关稳压器。目前推出的 Simple Switcher开关稳压器及SimpleSwitcher控制器属于第5代的产品,其特点是适用于宽输入电压范围。而且体积极小,但可以输出极高的电流,只需极少外置元件。美国国家半导体的WEBENCH设计工具一直大受客户欢迎。现在这套工具的功能又有进一步的提升,以便客户设计新产品时可以获得更可靠的技术支持。WEBENCH设计网页是个一站式的设计平台。客户可以通过这个平台挑选电源管理芯片,就电路设计进行模拟测试,以便微调及优化系统设计,而且整个设计过程只需几分钟便可完成。

可靠的防护设计

若要确保产品高度稳定可靠,客户必须采用加设了可靠防护装置的电源管理产品。许多新推出的电源管理产品都有基本的周期限流功能,以免系统出现过载及短路情况。此外,许多新产品还另外提供多一重的防护。例如打嗝或电压/频率折回(foldback)功能。美国国家半导体降压稳压器的限流保护点非常准确。以LMZ0000系列降压稳压器为例,在指定温度范围内的温度操作,这系列产品的限流值都极为准确,偏差不会超过±10%。相较之下,市场上同类产品的偏差率高达±20%至30%。

较高的功率密度

由于供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间,因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。目前有多个办法可以解决这个问题,例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。作为电源管理芯片生产工艺的领导者,NS拥有先进的技术及丰富的设计经验,因此可以解决客户的供电系统设计问题。

NS响应电源管理技术的发展趋势推出多款新产品,其中包括以下几种。

LM2267x及LM22680芯片(属于第5代Simple Switcher的产品)适用于宽输入电压范围(4.5V至42V),而且可以输出高达5A的电流。客户可以利用WEBENCH设计工具挑选合适的Simple Switcher开关稳压器,然后按照自己的要求设计电源供应系统,整个设计过程只需几分钟便能完成。

LM20000系列降压稳压器是设计高能源效率、高度可靠电源供应系统的理想解决方案。LM20000系列芯片与Simple Switcher开关稳压器大致相同,共有14个不同的型号,各有不同的电压及电流额定值。这系列芯片的限流值保护点非常准确,偏差不超过±10%,而且一旦过载情况持续,会利用电压/频率折回功能解决问题。

LM34917A是另一款高功率密度的稳压器芯片。这款开关稳压器适用于高输入电压,而且方案体积小巧,最适用于汽车摄影机等必须采用高输入电压的系统。1.25A的LM34917A开关稳压器可以承受高达33V的输入电压,而且采用只有1.97×2.30mm2的μSMD封装。

电源与电源管理的发展趋势是:

安全、可靠的电池充电器设计仍然是便携式消费类产品关注的问题。Maxim利用专有的半导体工艺,将高压充电FET集成在PMIC内部,无需外部过压保护电路即可保证充电的安全性。MAX8677A允许Ac适配器输入和USB输入,内部功率开关和控制电路实现充电/系统供电电源的智能选择。系统供电管理电路可以在没有电池连接或电池已经深度放电、或者是给设备充电时,继续为负载供电。

功能越来越丰富、尺寸越来越小。例如:在手机,特别是智能手机中集成wiFi、GPS、8M像素照相机、QWERTY键盘等功能:Maxim创新的模块化设计可大大降低系统成本和元件数量,较高的开关频率允许使用微小的外部元件。从而为便携产品设计提供强大支持。不同的手机制造商会采用不同的基带和应用处理器,Maxim PMIC:的模块化设计能够针对用户的特殊需求,提供定制设计。

MAX8660/MAX8661 PMIC专为基于第三代MarvelI Xscale技术的Monahans应用处理器而设计,可以支持Xscale处理器工作于智能手机、PDA、便携媒体播放器,GPS导航器以及其它需要大量计算和多媒体能力的低功耗设备中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引脚TQFN封装内集成有8路高性能、低工作电流的电源,I2C接口,以及监控功能。器件完全兼容于Monahans电源的I2C寄存器设置,满足所有Monahans处理器的电压门限、电源排序以及上电斜率要求。该器件的高度兼容性可使软件开发和上市时间最小化。

3G是2009年到2010年的目标市场,高效的PA电源管理方案有助于延长电池的使用寿命,Maxim针对高端智能手机推出了可动态调节PA集电极电压的电源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圆级封装(WLP),用于支持WCDMA/NCDMA功率放大器(PA)供电。内部集成了高效降压转换器,适用于中等功率和小功率无线传输应用,同时还具有60mQ的旁路FET,可提供1.5A的峰值电流。

通过分析若干即将在LED驱动器IC需求量增长过程当中发挥作用的“催化剂”,我们不难发现LED将迅速成为一种主流照明光源。其中的4个主要的推动力是汽车照明、LED光输出、LED成本因素及其有望取代白炽灯泡的潜在用途。

许多中高档多媒体移动电话、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的电池,而迷你型亚笔记本电脑/平板个人电脑则采用1.5Ah-2Ah容量电池。因此,凌力尔特(Linear)采用专利热调整电路的线 性电池充电器产品线成功地解决了由高电流线性稳压器所引起的潜在热问题(当充电器IC位于器件内部时)。由于电池容量的增加以及人们对快速充电时间需求的继续存在,因此对于保持合理的PCB温度而言,线性热调整将变得日益重要起来。此外,如果需要大于IA的电池充电电流,凌力尔特则为客户提供了效率接近95%的单片式同步开关电池充电器,从而能够最大限度地减少热设计的约束。

凌力尔特的LTC3562是一款四通道、高效率、2.25MHz、同步降压型稳压器,能够从一个3mm×3mmQFN封装桌提供双通道600mA和双通道400mA连续输出。每个通道都能够通过板载I2C接口(两个通道通过I2C,两个通道通过RUN引脚)进行独立控制(包括输出电压),从而使其适合于诸如微处理器等要求动态调整输出电压的应用。

凌力尔特拥有众多旨在满足LED驱动设计要求的产品。LT3595、LT3518和LT3755便是部分产品实例。

LT3595降压模式LED驱动器具有16个单独的通道,备通道能够从高达45V的输入来驱动一个由多达lO个50mA LBD所组成的LED串。每个LT3595将能够驱动多达Z60+SOmA白光LED。一台46英寸LCD TV将需要为每部HDTV配用约10个LT3595。它的16个通道均可以独立控制,并具有一个能够提供高达5000:1 PwM调光比的单独PWM输入。

凌力尔特最新推出一款LT3513。该转换器具有5个独立受控的稳压器,用于提供一个TFT-LCD屏内部所有必要的电源轨。

LT3755/-1是一款60V、高压侧电流检测DC/DC控制器,专为从一个4.5至40V的输入电压范围来驱动高电流LED而设计。LT3756/-1采用了相同的设计,但可以从6V至IOOV的输入来提供至100V的输出。这两款器件都非常适合于众多的应用,包括汽车、工业和建筑照明。对于那些需要高于40V输入电压(比如:48V电源轨)的应用,LT3756/-1将是优选的解决方案。

电源和电源管理技术发展的焦点仍将是利用恰当的技术以用更少的电能来实现与日增多的应用功能,从而提升电源能效,这涉及提高电源工作效率、降低待机能耗及改善功率因数(PFC)等。

我们看到人们越来越需求极高能效的终端产品,而世界各国的能效规范标准也在不断演进。所以电子制造商将需要在不同输入电压和负载条件下,推出能在真实世界环境下具高能效的电源产品。

如在计算机市场,安森美半导体除了具备vcore的专长,还开发多种系统电源产品,如控制器、驱动器、音频放大器、MOSFET和EEPROM,用于增强我们在笔记本、台式电脑和服务器领域的价值主张。以笔记本应用为例,最新的7位可编程多相同步降压开关稳压控制器ADP3212,可编程进行1相、2相或3相操作,完全符合IMVP 6.5版规范,用于英特尔下一代处理器的笔记本电源。这器件的一项重要优势是能够动态地追踪变化的电压识别(VID)代码,使移动处理器的Vcc。电压能够无须重设控制器或CPU而进行改变,使CPU在工作中能够动态地降低内核电压,降低电池电能消耗、延长使用时间。

在汽车市场,我们与领先的汽车OEM协作,发挥我们的设计、销售和供应链资源优势、配以丰富的产品系列。包括AsIC、cAN和LIN收发器、马达控制、驱动器、MOSFET和分立器件等。以NCV7708A为例,这是一款完全保护的双6路半桥驱动器,特别适合汽车中的运动控制应用。6个低端控制器和6个高端驱动器能够自由配置,并能单独控制,支持高端、低端和H桥控制。这器件在休眠模式下的静态电流极低。

在电源市场,我们新推出的GreenPoint 255 w ATX公开参考设计在所有负载点都提供88%高的电源能效,且在真实世界(而非实验室)条件下提供极高能效,远高于市场标准,而且其配置可立即投产。高效电子(Hipro Electronics)台式电脑电源应用。

在便携消费市场,我们提供用于显示和背光、音/视频、互连和电源管理等四个主要关键子系统的解决方案。如我们的照明管理集成电路NCPS890在极小封装中集成了LCD背光、装饰光控制和环境乐感测功能,能够根据环境光的亮度来调节背光电流,从而延长电池使用时间。

而在不断兴起的LED应用领域,安森美半导体提供一系列的LED驱动电源解决方案,包括可集成最高700V高压FET的离线型AC-DC开关电源解决方案、宽输入范围的中等电压LED应用DC-DC电源解决方案和LED便携背光应用电源解决方案等。

能源成本的骤增(也可以说是不可预期)促进了对节能技术的需求。无论是电子消费品还是商业应用,电机和照明在总能耗中都占相当大的比重。嵌入式单片机(MCU)及相关模拟外设具有高效的电源转换功能,还提供可降低能耗的智能工作模式。

利用8位、16位和32位MCU可以实现廉价的电机控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模块及其他模拟外设,能对步进电机以及有刷和无刷电机进行控制。

Microchip Technology(美国微芯科技公司)的dsPIC33珂12MC201 DSC提供了高度优化、兼具成本效益的解决方案,能实现三相电机的高级控制。这款20引脚的DSC(数字信号控制器)器件包含一个快速模数转换器(ADC)和一个电机控制PWM模块,前者能够同时采集多通道的信号,后者则具备管理三相电机功率控制级所需的功能。

许多国家如今已经贯彻了将逐步淘汰低能效白炽灯的规划。目前,荧光灯是使用最广泛的替代品。但是,LED在普通照明应用中的使用也与日俱增。LED的工作寿命非常长,最终能够提供比荧光技术更高的效率。

道康宁推XIAMETER品牌建最大有机硅交易平台

日前,道康宁公司宣布,正式升级在线交易平台,强化XIAMETER品牌来建立世界最大的网上有机硅产品市场。

据XIAMETER业务部全球执行总监雪莉女士介绍,2002年推出的XIAMETER商业模式并不适用于所有用户,随着客户需求的不断变化,此次全面对XIAMETER商业模式进行升级,使其可以为更多数的客户服务。

据了解,新的XIAMETER商业模式所提供的产品数量增加了一倍以上,在全球各地由道康宁生产的标准有机硅产品现在都可以在XIAMETER品牌下购买到。产品家族系列从二甲基硅油和乳液至DIY及专业建筑工程所需的密封 胶,还有橡胶基胶、混合物和有机硅烷等。这些原料是个人护理、建筑、汽车、纺织、造纸业、能源和其他等工业提升效能的必需品。

雪莉表示,如果需要,客户可以继续大量地以油罐车或货柜车为单位来购买。不过,很多客户需要以更小量订购。虽然该公司仍有最低起订量的要求,但客户现在可以以托盘数量或以更符合自己需要的小批量来购买产品。史无前例地,客户可从当地经销商处购买到XIAMETER品牌下的产品。这样可以配合一些喜欢享受当地采购的便利或采购数量低于最低购货量的客户。

雪莉说:“我们的经销商是我们成功的重要因素,并将继续与道康宁和XIAMETER品牌共存。”

LED需要高效的恒流驱动器。该驱动器结合智能控制技术,使LED很可能会成为一种非常独特的光源。

可采用不同的策略将智能控制与LED驱动器相结合。首先,可将小型MCU与提供功率调节功能的外部模拟Ic相连。PICIOF200(单片机)可向功率Ic提供控制信号以调节LED的亮度或颜色。诸如MCP1631等器件可从MCU接收开关时钟和参考信号以提供功率调节功能。同一个McuN连接多个MCP1631器件,以对多个功率通道进行控制。

实现智能LED驱动器的另一个方法是将模拟外设与MCU功能相结合。PICl6HV785是一款8位的MCU,它集成有高速比较器、运放和一个参考电压模块。可使用模拟外设来构建所需的任何开关式或线性功率调节电路。

采用全数字方式也能实现智能LED驱动器功能。不采用模拟元件,而是使用AIDc来测量LED电流并使用软件算法对其进行调节也能实现功率调节。dsPIC30F1010 DSc具有特殊的PWM外设、高速ADc和其他旨在支持各种开关电源应用的模拟外设。

发热是LED的一个不利因素,也可能是照明装置设计人员所要解决的最关键的问题之一。必须限制LED的工作温度以保证较长的使用寿命。电子温度检测是工作在恶劣环境(比如汽车或户外)下的LED驱动器应用的理想之选。MCP9509是一款逻辑输出温度传感器,可安装在照明装置中LED附近,以检测其工作温度。MCP9509的温度跳变点可由一个电阻设定,其漏极开路输出可直接输入给模拟基准电路,以便根据比较结果切断LED电流或将电流降至安全的工作水平。如果需要比例温度控制,则可使用MCF・9700温度传感器,该传感器提供的线性电压输出信号可连接到MCU的ADc,或直接用来控制模拟基准信号。

所有类型的光源均能从通信网络获益以达到节能目的。诸如IEEE802,1S.4等网络协议为传感器、控制电路和光源间可靠的无线通信提供了一种经济有效的途径。Microchip的MRF24J40M无线收发器模块向设计人员提供了将低功耗2.4GHz无线控制技术集成到任何应用的简便方法。该模块提供经过认证的解决方案,使最终用户无需进行RF设计。

电子应用中电能的高效使用预期将成为未来数年的主要推动力量,能够提高效率水平、减少电力需求或延长电池寿命的解决方案将在未来占据重要的地位。我们认为从高能效中获益最多的领域为:电机、照明和电源。在所有这些应用中,电子含量正在增加,这为半导体供应商带来了机会,提供在这些应用中实现更高能效的电源解决方案。

FAN9612是飞兆半导体提供的临界导通模式(BCM)交错式功率因数校正(PFC)控制器,用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统,以及额定功率范围从100W至1000W的业电源系统之电源。由于FAN9612采用交错方式,并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180度相差,因此能够降低导通损耗。这些节能优势是帮助用户满足最新的“能源之星”和“电脑节能拯救气候行动”要求所不可或缺的。通过电源轨的交错排列,FAN9612还可以减小输入滤波器尺寸,较其它解决方案能减少线路板空间多达10%。这种更小系统尺寸的优点在于降低了解决方案的总体成本。

FANS355是用于动态电压调节(DVS)应用的同级最佳3MHz解决方案,能够提供高达1A的电流。这一产品在手机和上网本中的典型应用包括:用于处理器的动态功率调整和用于DDg2g~LFDDR2内存的供电。FANS361是世界上最小的600mA解决方案。其尺寸之所以能够减小是由于采用了6MHz的开关频率,允许使用微小的低成本片式电感器和电容器。FANS361具有6MHz下最高效率。

FAN2108是完全集成的8A同步降压转换器,可在宽泛的输入电压范围(3v至24V)提供高效率输出,适用于机顶盒、图形卡、负载点和工业电源网络设备等应用。同类的解决方案如要达到高效率,需要使用附加的分立组件或大量电路板空间一因而延长了设计时间和加大了终端应用的尺寸。TinyBuck器件在纤细的5ram×6ramMLP封装中集成了控制器、MOSFET和启动二极管,构成业界最小的8A解决方案。

飞兆半导体的EZSWITCH初级端调节控制器FSEZ1216和FANl02集成了初级端调节PWM控制器,其中PsEZl216更集成了一个功率MOSFET,都无需复杂的次级端反馈电路就能够轻松获得出色的恒压和恒流性能。相比振铃扼流圈转换器(RCC)分立式方案,这些PsR控制器可以简化设计;省去额外的组件;并降低总体系统成本。FSEZ1216和FANl02能够满足能源之星EPS 2.0标准所规定的更高效率要求,这一规范的强制效率要求较EPS1.1高出6%。

面向PC和服务器应用的功率MOSFET

随着需要处理的数据量的增加以及计算机服务器、膝上型电脑和通信器件等应用的存储容量的增大,CPU、GPU和存储器的技术指标也得到了提高,具体表现在低电压、大电流处理和高速率上。因此,除了快速响应和高精度以外,用于驱动CPU等器件的电源还必须具有出色的低电压和大电流处理特性。此外,出于环境保护的考虑,对高能效的需求也在不断增加,而且它使得功率MOSFET必须具有高性能、高效率、小尺寸和低损耗。为了满足这种需求,瑞萨科技公司开发了第10代功率MOSFET系列产品,其采用超细工艺节点以及优化的结构设计和封装技术来降低损耗和提高效率,并且目前正在扩展其产品系列。

稳压器(vR)电源通常用于服务器和膝上型电脑中,能够从12~20V的输入电压上为CPU和其它内部器件生成1~1.8V的输出电压。它是利用功率MOSFET通过高速开关(f=300kHz~1MHz)实现这种电压转换的。这就意味着,功率MOSFET必须是低损耗元件,并且能够在从小电流 区(轻负载)到大电流区(重负载)的宽范围内进行脉冲宽度为几十毫微秒的方波的高速、高精度转换。

第10代功率MOSFET系列(漏,源电压容差30V)降低了3种主要的、会影响功率MOSFET VR电源操作的损耗:传导损耗、开关损耗和驱动损耗。跟第9代产品相比,其导通电阻(RDson)约低30%,与RDson具有互反关系的漏,栅负载(Qgd)约低30%,栅电荷(Qg)约低27%(后两者均与具有同等导通电阻的早期器件相比)。第10代功率MOSFET系列产品整合了高速开关和低驱动损耗,从而实现了小型电源、降低了损耗、提高了效率。

采用的封装形式包括LFPAK(无损耗封装,瑞萨科技公司封装编号)小型封装,具有出色的散热性能和低感抗特性,这在高效电源领域是为大家所公认的;WPAK(瑞萨科技公司封装编号)超薄封装,其中用铝带代替了传统的金丝,可以将封装电阻降低一半:SOP-8。用户可以选择最符合其应用要求的封装。

该系列中即将推出的产品包括:

面向服务器和膝上型电脑电源的低导通电阻系列产品(如RJK0 346DPA(WPAK),Rns(on)=1.5mΩ(典型值)。)

作为一种小型解决方案,WPAKDual型产品在单个封装内整合了优化的高端和低端元件(这2种元件采用了SBD,并且能够在高频和更低的EMI水平下提供更高的效率。)

归入第10代功率MO SFET的WPAK Dual(RJK0383DPA)将输出电流从先前的5A左右提高到了10-15A。各种版本的产品均提供针对通信基站或计算机服务器分布式电源系统用砖式电源内的一级切换和二级同步整流进行了优化的特性。漏,源电压容差为40~200V的产品也将纳入该产品系列的行列。

MOSFET满足新能效目标

电脑产业拯救气候行动计划(Climate Savers)发起的80PLUS Gold金牌认证规定的新能效目标(图1),要求在美国能源之星计划当前的要求基础上,再使计算机的能效提高约10%。英飞凌(Infineon)为此大力改进其MOSFET。6月中旬,在深圳举行的第十五届中国国际电源展览会暨第十三属中国变频器及电子变压器展览会上,英飞凌推出了多款MOSFET,包括全球首发高端功率晶体管CoolMOS c6,还有中低端的OptiMOS 3家族的75V产品。

CooIMOS C6凌空出世

高性能MOSFET 600V CoolMOS c6系列可使诸如PFC(功率因数校正)级或PWM(脉宽调制)级等能源转换产品的能源效率大幅提升。c6融合了现代超结结构及包括超低单位面积导通电阻(例如采用TO-220封装,电阻仅为99mΩ)在内的补偿器件的优势,同时具有更低的电容开关损耗、更简单的开关控制特性和更结实耐用的增强型体二极管。

C6系列是英飞凌推出的第五代CoolMOS。英飞凌在CoolMOS c3f第三代)和CoolMOS CP(第四代)的基础上,进一步提高了开关速度并降低了导通电阻。C3目前是该公司应用广泛的产品系列,但是c3价格进一步下降的空间有限,c6以更高的性价比可替代c3,英飞凌同时也认为C6更适合对价格比较敏感的中国市场,因此把C6的首发地选在中国。不过,CP系列由于开关损耗更低,仍将在市场上长期存在。

继承了前代产品的易用性和高能效特性,加上更高的轻载效率,将使CoolMOS c6系列成为硬开关应用的基准。另一方面,存储在输出电容中的极低电能和出类拔萃的硬换流耐受性,使该器件成为谐振开关产品的较好选择。

c6器件可降低设计难度,非常适合于各种高能效应用,例如面向PC、笔记本电脑、上网本或手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

CoolMOS诞生于上世纪90年代,是业界高性能MOSFET的先驱,以大批量生产和高可靠性引领潮流。

75V丰富OptiMOS 3产品线

OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列具备领先的导通电阻(Rpson)和品质因素(FOM,Qg’RDson)特性,可在任何负载条件下,降低开关电源、电机控制和快速开关D类功放等电源产品的功率损耗并改善其整体能效。

OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列是交/直流开关模式电源(例如台式机和服务器装备的电源)的同步整流选择。英飞凌此次新推出的OptiMOS375V功率MOsFET可以帮助满足80PLUS Gold金牌认证规范。它采用节省空间的SuperS08封装,相对于同类器件而言,导通电阻和品质因素分别降低40%和34%,结果可使SMPS的同步整流级的功耗降低高达10%。

电源管理范文第9篇

关键词:双电源用户;电力调度部门;管理;安全

随着经济社会的发展,城市电网得到了不断完善,供电可靠性大大的提高。在用户管理中,为提高社会应对电力突发事件的应急能力,有效防止次生灾害发生,维护社会公共安全,一般由相应的地方政府对政府部门、医院、部队、人员聚集场所、煤炭化工等重要企业和部门进行重要电力用户的认定。这些重要用户往往有两条不同进线即所谓的双电源,以提高其供电可靠性。但是由于城市电网结构越来越复杂及用户自身用电形式的变化,双电源用户对电网的安全运行带来了一定的问题,如不加强管理防范,将会对电网的安全运行和人员造成危害。

如某制药企业,在体制改革中变成了两个企业,但共用一个厂址一个配电房,电气接线如图所示。由于两户企业没有及时在供电部门备案,当供电企业准备在出线甲上工作时,调度部门只通知到以前注册的甲用户。停电后乙用户的电工在不知情的情况下未经调度许可私自倒换负荷,由于设备老化,DL3与DL4闭锁装置失效,加之电工缺乏电气操作基本知识,严重违反操作规程,未将DL3断开便将DL4合上,结果对出线1反送电,使出线甲变电站出线侧d1处接地三相刀闸短路崩裂,幸未造成人员伤亡。

双电源用户分为双回路供电和双电源供电两种形式。双回路供电一般是指某一负荷的电源有两回,此电源接自上级变电站(或开关站)不同的开关,正常运行时由其中一回电源供电,另一回处于备供状态;当一回电源停电时,由用户将电源人工或自动进行切换,保障负荷的供电。双电源供电一般特指两回电源来自不同的变电站(或开关站),这样就不会出现两回电源同时失压的情况。

双电源用户虽然能提高重要用户供电可靠性,但也增加了电网运行的风险,在管理应引起各级供电企业的重视,并积极采取措施。

1、重要用户在进行电网接入设计方案时,应积极与发策、营销等部门联系,参与工程项目的规划,根据电网运行情况和用户位置、报装容量等提出合理的电源接入点。在用户配电装置设计前根据用户负荷的重要程度提出双电源进线之间的切换方式,如医院等一级重要用户,可采用自动备自投装置,非特别重要用户可采用人工切换的方式。采用备自投的用户两路进线开关之间应有可靠的电气闭锁,采用人工切换方式的用户两路进线开关之间应有可靠的电气加机械闭锁。在图纸会审期间,电力调度应对闭锁情况进行审核。工程竣工验收时,电力调度需现场确认用户电源接入位置,并现场确认电气及机械闭锁是否正常。

2、电力调度部门应对所管辖范围内的全部双电源用户及时登记造册,将其两回进线所属的供电区段制成表格,并要专门制作双电源用户地理接线图,清楚地标出其两回电源进线在电网主线路的位置。将表格和接线图作为常备资料保存在配网调度室中,方便调度员工作,并根据即时情况将双电源用户所使用的一路电源进行记录,将其作为交接班的一项内容。

3、电力调度部门应联合安监、营销等部门对双电源用户进行不定期的走访,了解情况,听取意见,做到互相沟通,加强协调。

4、电力调度部门应根据《电力法》、《电力安全工作规程》、《电力供应与使用条例》、《电网调度管理条例》等有关法律、法规,与双电源用户签署“双电源供电调度协议”,提供详细的资料,明确供用电双方的义务与权利。在签订双电源供电调度协议时,必须有供电企业与用户签订的供用电合同。在合同中应明确用户电源接入点、主供线路、备用线路、合同容量、闭锁形式等内容,随合同用户还需提电系统一次接线图和高压电缆走径图。调度协议的用电人应和供用电合同的用电人保持一致,由于目前很多开发商在小区建设初期作为用电人与供电企业签署了小区物业用电的供用电合同,而当小区建成后由物业公司接收小区物业用电,这时电力调度部门应根据供电合同用电人变化而重新签订调度协议。

在双电源供电调度协议中,应包括如下内容:

① 划分调度范围,明确调度与值班人员所管辖的设备。

②规定用户的运行方式,确定两回线路的主、备电源,根据负荷的重要程度和电网情况确定是并倒负荷还是切倒负荷。

③涉及电力部门调度的设备,严格按照检修工作的计划、申请、许可与终结制度进行。在用户高压侧无论以何种原因停电时,值班电工在检查确定其自身设备无故障的前提下,必须向调度汇报,经当值调度员许可后方可将负荷倒至另一回路供电(装有备用电源自动投入装置的用户在备自投动作后,要及时汇报当值调度员)。并倒双电源用户在环网倒负荷前也要得到调度当值调度员的许可方可操作。

④双方值班电话和值班人员名单,以及由电力部门统一命名的设备编号。

⑤用户负荷生产性质、最高负荷、保安负荷、变压器容量、有无自备发电机及使用方案、高压电气一次系统图等。

⑥电力部门在电网正常情况下,保证对双电源用户提供一路电源。

5、电力调度部门应对双电源用户值班电工进行培训,让他们熟悉电网和倒闸操作的基本知识。只有通过电力管理部门的考试,领取电力管理部门颁发的“电工进网作业许可证”后,方可持证上岗。

6、电力调度部门应联合安监、营销等部门对双电源用户高压进线设备进行检查,对于切倒用户要明确倒负荷时“先停后送”的原则,搞清两条进线开关是否有闭锁装置。由于很多用户对电气设备只进行一次建设投资,缺少有效的维护,使得设备老化,文章开头提到的事故就是由于闭锁失效引起的,所以电力部门要从安全的角度向用户解释闭锁装置的重要性,说服用户加装闭锁装置。

7、双电源用户要有完善的技术和组织措施保证任何情况下不向线路反送电, 电力调度部门要提前将停电情况通知用户,以便倒换负荷,并落实用户接在停电线路的进线开关在断开位置。

8、电力调度部门与用户双方应加强联系,及时将电网、设备、人员等变化告知对方,修改“供电协议”的相关内容,保证电网安全和用户的可靠用电。

电源管理范文第10篇

关键词:节能;电源管理;功率半导体;智能电网

随着环保问题日益引起重视,低碳、环保之词充斥于各大媒体,引发了一系列关于环保问题的讨论。其实。在我们讨论环保问题之时,必须明确的一个前提是不影响现阶段的生活状态。试想,如果让人们强调环保以至于回到过去“钻木取火”“日出而作日落而息”的状态,估计没多少人会继续坚持将环保的口号喊下去。因此,所谓环保,就是在现有生活水准基础上尽可能减少对地球环境的破坏,直观点就是尽可能减少不可再生能源的应用,以缓解二氧化碳给气候带来的压力。然而人类现代化生活所需要的正常能源又是不可或缺的,因此必须在解决必要能源需求的基础上实现环保的要求。

开源节流,从来都是相辅相成的两个方面,对于环保而言同样如此。开源,就是充分开发如太阳能、风能、水利等可再生资源,而节流则是在相同生活需求的前提下,尽量降低能源损耗。对于半导体产业而言,环保的责任就是通过尽可能降低半导体产品的电力消耗以及由半导体产品带来的电力节省来实现能源消耗的节流。

BP世界能源报告指出,2007年全球能源消耗的三分之一来自于电子系统,累计耗电量超过17:IM Gwh(17.1兆千瓦时),这个数字还将以3%左右的速度不断攀升。2007年,中国电子系统的能源消耗超过2.8兆千瓦时,仅次于美国,如果通过半导体技术将现有电能消耗节约5%,就相当于每年节省出5个三峡水电站的发电总量。

半导体的节能趋势

无论从半导体厂商还是电源制造商的观点来看(往往两者有很多共同点),今后的主体发展趋势仍将集中在进一步提高转换效率,提升功率密度,高可靠性及更低成本。电源的效率几乎是电源技术与应用中永恒的主题,随着全球经济的一体化和对节能环保的关注,更高的转换效率意味着对能源的有效利用和减少能耗开支。以马达驱动为例,近年来逐渐得到普及和应用的电力电子变频调速技术就变革性地改变了全世界工业和家庭用的交流电动机的使用,并极大程度地节约能源。配合液晶显示技术而来的背光源电力电子应用完全改变了传统彩色电视机的市场、产品和消费。

Microsemi功率产品部应用工程经理钱昶认为,随着电源系统功率处理能力的不断上升和对系统体积不断减小的要求,功率密度变成未来发展的重要课题:不同于早期的体积重量要求主要集中在航天军工等特殊领域,功率密度现在大量的民用产品和应用中也占据了举足轻重的地位。便携式电脑和手持移动通信设备就要求有极高的功率密度,使得设备本身变得更小超薄。另外,在中等功率范围的应用中。例如集中式的太阳能逆变器和工业电焊机,设备体积和重量也是重要的考虑因素。

高可靠性和成本常常是一对矛盾:在提高可靠性的同时,将会牵涉到使用更昂贵的材料或更多的元器件与电路。如何在此二者之间找到最佳的平衡和折衷也是未来电源技术与市场发展的主题之一。在通信电源领域,器件工作的可靠性历来受到制造商和终端客户的重视。半导体和系统的可靠性越高,生产厂商所承担的产品保证所带来的费用就越低,而且同时降低了用户在设备维护方面的人工与成本。在可靠性与成本方面突破性的发展将依赖于半导体器件的新工艺技术,以及无源元件,特别是磁元件和电容的材料,设计和制造的进展。

直面设计挑战

帮助工程师提升电源设计效率,一直是半导体厂商与电源系统工程师最关注的问题。进一步提高能效依赖于半导体器件,电路拓扑结构和封装技术的新发展或优化选取。

首先,从器件方面,功率型金属氧化物场效应管(MOSFET)一直以来在小功率应用方面占主导地位。沟道栅极技术已普遍于低压MOSFET以减小通态电阻从而降低损耗。而在未来几年里,淘道栅极技术有向较高电压MOSFET推广的趋势。所以这对于300V以上的功率型MOSFBT管是一个新变化。近些年来超结(SuperJunction)MOSFET发展也很快,对应于传统的500V以上的平面MOSFET在通态电阻和电流密度方面具有竞争力,但是它的动态开关特性还是弱于平面MOSFET,从而使高频高电压应用仍然偏向传统型的MOSFET。另外宽禁带MOSFET器件。例如氮化镓(GaN)和碳化硅(sic)MOSFET在研发中不断取得的成就也表明这些新型的复合半导体器件会逐步走向商用化,极大提升系统能效,改变硅半导体目前在市场上的一统局面。

其次,工程师可以灵活运用各种各样的拓扑结构以提高系统效率。像现在通信电源和服务器电源设备中常用的零电压开关相移式全桥结构就是新拓扑加新控制的典范。在太阳能功率变换中,三电平二极管钳位逆变器具有低成本、高效率的特点,作为一种新兴的电路拓扑结构能在特定应用场合下提高能效。

最后,优化半导体器件或电路的封装也是提高系统能效的一种积极手段。关于这点常常被人们忽视。优化的封装可以直接改善电路中的杂散参数,例如寄生电感,从而优化电特性。实践表明紧凑的封装不仅减小电路体积,更重要的是能减小开关过程中的电压电流尖峰。使用相对低电压等级的器件将有利于减少损耗。另外,优化的封装可改善系统散热,以减低电路或器件的工作温度,从而进一步降低损耗。

概括地说,从系统角度出发,认真选择与优化器件,电路与封装配合优化的控制方法就一定能最大限度地降低损耗,提升系统能效。

凌力尔特公司电源产品市场总监Tony Armstrong介绍,任何系统中的功耗都必须以两种方式解决,首先,跨整个负载电流范围最大限度地提高转换效率,其次,降低DC/De转换器在所有工作模式时的静态电流。因此,为了在降低系统功耗方面发挥积极作用,电源转换和管理Ic必须提高效率,也就是降低功耗,并在轻负载和休眠模式具有非常低的功耗水平。特别是很多大功率系统都采用多种单阶转换或两阶转换方法的组合来应对有关的热量问题。然而,系统设计师面临着一个以哪种方式来满足特定系统需求的难题。电压不断下降的同时提高电流的需求日益增加,这持续促进了很多这类大功率系统的开发。在这一领域取得的大多数进步都可以追溯到电源转换技术领域的改进,尤其是电源Ic和电源半导体的改进。总之,这些组件允许在对电源转换效率影响最小的情况下提高开关效率,对提高电源性能做出了贡献。这是通过降低开关和接通状态的损耗、同时允许高效率去除热量而得以实现的。不过,向较低输出电压迁移给这些参数施加了更大的压力,这反 过来又导致了极大的设计挑战。

节能方法大家谈

当能效标准逐渐成为电子产品新的紧箍咒,各大电源半导体厂商不得不面对电源管理技术的全新挑战。

节能减耗是电源技术发展的主要趋势和方向。目前的国际国内标准对待机功耗,负载效率提出严格要求,比如EnergyStar、EPA等,对于半导体厂家来说要求提供更为有效方案来节能减耗。数字电源是另外一个发展趋势,其具有传统模拟所不具备的许多优势,在通信电源,新能源等将会得到更多应用。德州仪器高级技术市场开拓工程师刘学超认为,对于电源半导体供应商来讲,主要是通过新的控制方式和模式转换来帮助提高效率降低功耗,在电源领域未来比较重要的发程热点包括谐振控制技术、低待机功耗、超薄电源、LED驱动电源和数字电源。

半导体制造商正在开发多种创新技术,如全新的控制方法,可以省去附加的外部组件,从而也可以降低功耗。同时,虽然效率主要由所选择的外部功率级设计和开关频率来决定,但是半导体组件能够减少I2R损耗。飞兆半导体亚太区市场行销及应用工程副总裁蓝建锎认为,主要发展趋势和市场需求将会集中在提高功率转换效率、组件集成度和降低待机功耗等方面。同步整流、交错式拓扑和数字通信等应用不断增多,未来数年,这三个方面将给电源和功率管理方式带来重大的影响。

美国国家半导体(Ns)亚太区资深市场经理吴志民介绍。NS一直在提高电源产品的易用性和功率密度方面进行不懈的努力:客户希望减少在电源设计方面的工作量,因此倾向于选择易于使用的电源技术。电子设计业的专业化分工日趋明显,许多客户并非电源管理技术的专家,他们希望电源厂商提供容易使用的电源模块,并且能够提供相应的设计指导来加快产品设计进程。另一方面,由于现在的电子越来越朝着“轻薄”方向发展,供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间,因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。美国国家半导体目前有多个办法可以解决这些问题,例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。

安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄认为,主体趋势将是以创新技术来帮助电子产品提高能效,进一步推动绿色节能趋势。举例来说,目前液晶电视市场快速发展,就其背光源而言,仍是传统的冷阴极荧光灯(ccFL)占主导地位;新兴的发光二极管(LED)背光源与之相比,色彩表现更优势,大幅降低能耗,且更加环保,但碍于成本因素,目前市场渗透率还相对较低,不过,LED背光源的液晶电视市场将在今后几年内赶上及超过CCPL背光源。除了液晶电视背光应用,LED通用照明市场也将快速发展,随着应用规模的扩大,将进一步从商业应用向主流消费及住宅市场渗透,让用户更广泛地享受到绿色节能的好处。

更高层面的机遇

而从更高的层面来讲。今天的电网变得比以往更大、更安全及更高能效,但其智能化程度仍然偏低,故智能电网是当今的重要发展趋势。而智能电网的核心就是智能电表,借助智能电表,电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能,便于他们提供差异化的定价,帮助用户优化其总体电能消费和电费支出。如今智能电网技术正蓬勃发展,太阳能和风能发电是智能电网的分布式发电组成部分。

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