直流稳压电源设计总结范文
时间：2023-12-07 11:30:40
直流稳压电源设计总结篇1
1汽车车载系统对电源的要求
1.1要求蓄电池的内阻要小，大电流输出时的电压稳定，以保证有良好的起动性能。
1.2要求蓄电池的充电性能良好、使用寿命长、维护方便或少维护，以满足汽车使用性能要求。
1.3要求发电机在发动机转速变化范围内都能正常发电且电压稳定，以满足用电设备的用电需求
1.4要求发电机的体积小、重量轻、故障率低、发电效率高、使用寿命长等，以确保汽车使用性能要求。
2.汽车车载系统电源设计
2.112V汽油车车载系统电源设计
2.1.1分布式系统结构车载电源管理系统中，12v稳压控制模块可用作12V可控稳定电压和12V常通电源。在这电源系统中，常通稳定电源主要功能是给一些车载电器进行供电，譬如仪表盘的时钟，某些需要供电的内存等等，汽车处于行驶状态下时，ECU数字电路的电力主要来源于12v可控稳定电压。另外，霍尔电流传感器的使用能够有效实现对蓄电池充电、放电过程的监视，并能大概估计出蓄电池的SOC值。总体而言，汽车的电源管理系统中供应电能的形式主要是以电源通道的形式进行，其中，在每一个通道之内，都应该设计一个配套的智能继电器实现对其的有效控制。
2.1.2基于智能继电器的电源通道设计所谓的“电源通道”，就是一种具有控制电流以及能够保护过电流的电能传输通道。而随着智能继电器在车载电源系统中的应用，电源通道的电流保护和电流控制等功能在某种程度上得到了有效的强化。目前，随着科技的发展，汽车电源系统中，传统的继电器已经渐渐难以满足对电流的有效控制，因而我们引入了模拟半导体功率器件（如IGBT、MOS场效应晶体管等等）。实际上，有些半导体功率器件甚至还能实现过热、过压和过电流等方面的保护功能，但由于其内部导通电阻相对较大，所产生的焦耳效应会伴随着大量的热量散失，所以，模拟半导体功率器件在车载大直流电源开关控制方面的应用目前还难以真正实现。因而，本设计所选用的是一种普通车载继电器，设计过程中，为辅助其运行，还特别设计了一个单片机控制系统，这一系统中主要包括电流检测电路、电压检测电路以及初级线圈驱动电路，当然，还有连接车载总线通信的总线接口。该设计结构中，为了保证智能继电器能够实现对检测电路上电流的实时保护，以及对总线电流大小形成过载保护，我们通常会在检测电路中设置低通运算和霍尔传感器两大部分来对电路进行放大。智能继电器主要是通过LIN总线的设计保证与车载网络之间实现信息交换，而普通继电器的主要功能就是要一定限度内的过载电流确保分断，而如果是短路状况下形成的大电流，该继电器则难以发挥作用。正是因此，在短路保护结构设计中，往往还需要设置相关的短路保护器件，例如自恢复熔丝等等。
2.224V柴油车车载电源设计
2.2.1正电源设计通过采用开关电源稳压转换器，在输入端接入24V直流，使得输出端输出5V直流。作为所输入直流电源的载体，供电线路设计上还需要设置滤波电路。为了保护电源芯片，防止电源接反和电源过压等情况的发生，往往要通过加二极管进行控制，输入端和输出端的电容是滤波电容，则在输出端要加上发光二极管DS1进行+5V电源指示。
2.2.2负电源设计一般情况下，通过采用开关电源转换器ICL7660AMJA，能够容易实现-5V电源。ICL7660的工作温度范围在-55℃至+125℃之间，输入电压范围在1.5V至10V之间，设计过程中，通过使用CMOS工艺所制成的小功率、高效率的低压直流转换器，一方面可以保证由单电源到对称输出双电源转换的顺利进行，另一方面还能保证倍压和多倍压的输出。
3.结语：
未来，随着汽车逐渐成为大众商品，人们对汽车的设计要求不仅仅在于行驶功能，更多的在于内部舒适度、便捷度等各方面的功能指数，因而对于车载系统的研究迫在眉睫。汽车企业只有不断深入研究汽车车载系统的电源设计理论，并不断优化汽车内部各种电子设备的使用，才能在激烈的竞争中取得领先优势。
直流稳压电源设计总结篇2
关键词：线性；编程；MCU
1 绪论
1.1 电源
电源是电子设备组成中不可缺少的部分，它的稳定性直接关系到电子设备是否能正常安全可靠的工作以及设备的使用寿命。直流电源是电源之中比较常用一种，它分为开关型和线性型，区别在于它们的功率器件工作方式。而直流电源又有两种工作状态，一种是恒压状态，按照恒压电源的特征工作，一种是恒流状态，按照恒流电源的特征工作。在一些研发调试时，研发人员常常需要不同的电压或电流来提供系统电力进行调试。而恒压恒流电源既具有恒压控制部件，又具有恒流控制部件的直流电源，因此可以输出一定范围内的电压或电流，从而能满足系统研发人员进行更方便开发调试。
1.2 系统设计方案
1.2.1可编程恒压恒流源的优点
可编程恒压恒流源[4]是应用MCU作为控制系统核心，取代大部分的恒压恒流源多用分立元件的模拟和数字电路的控制系统。单片机是最典型、最广泛、最普及的MUC之一，它拥有计算机的基本控制核心，将其嵌入到电子设备中进行智能控制，实现方式的思想简洁又方便，还有一方面就是它的性价比高。单片机有许多功能性模块，能使电路变的更简单，大大降低了制作成本。利用C语言为设计平台，对采集的电压电流进行算法处理，进行精确的控制。采用可编程控制输出优化了恒压恒流源电路结构，让微机控制系统与原有的结构化电路配合，对系统优化得到了极大方便。
1.2.2线性型恒压恒流电源结构设计
线性电源[1]的最大特点是稳定性好，精度高，噪声小。缺点是效率低，体积大。开关电源最大的优点是效率高，体积小。缺点是精度低，稳定差，噪声大。一般情况供电和输出大功率对电源稳定性要求不高的电源，可选用用开关电源，而大多数电子系统的电源仍然选择线性电源来供。这正是由于线性电源低噪声，低成本原因。开关电源由于功率管工作在高频开关状态，纹波效果不是很理想，具有对外干扰。对于研发和调试电路来说，电源的输出稳定，噪声小且对电路的干扰小是前提。线性电源与开关电源的比较，如表1。
表1 线性电源与开关电源的比较表
■
所以该设计采用线性型恒压恒流电源结构，其不像开关电源会对系统造成不可抑制的高频干扰，并由微机控制系统实现可编程输出预设电压、电流值，很大程度上优化了电路，从而降低成本。符合设计对实验室研发调试电子系统供电的要求。
1.3 系统总体结构
系统总体结构主要电路有八个部分组成， 系统的主控核心MCU选用Microchip公司的PIC16F877[5]；辅助电源电路提供单片机和运算放大器工作电源；电源输出电路的输出电压是基准电压与基-射级电压的差值，并利用负反馈把电压取样电路得到输出电压上升或下降的输出电压的变化量与基准电压相比，把比较结果产生的差值电压加以放大，以此来控制调整管的集极与射极间的电压，从而使输出保持稳定；基准电压电路是通过单片机自带的CCP模块的脉宽调制模式产生的脉冲，将其通过低通有源滤波器转化得到平稳模拟的模拟电压量，而这个模拟的电压量作为电路的基准电压来调整系统的输出电压，这个电路代替传统的D/A转化器模块，也体现了单片机的优化电路的一个特点；电压采集电路通过分压器得到电压经运算放大器传给单片机A/D转换器，由软件上的处理换算得到输出电压值；电流采集电路是通过MCU自动选择量程并通过电压跟随器再由差分电路采集与负载串联的取样电阻两端的电压，最后传给MCU的A/D转换器，由软件上的处理换算得到输出电流值，突出了可编程的强大的数据处理能力；按键扫描电路是供用户预置电压，电流值及选择电源恒压/恒流模式；液晶显示电路可直观的向用户显示预置电压电流值和实时采集的电压电流值；保护电路当输出端短接时则通过蜂鸣器像用户提出警告。系统总框架图，如图1所示。
■
图1 系统总框架图
2 硬件电路
2.1 可编程核心模块
可编程核心模块是本设计系统的主控核心，选用Microchip公司的PIC16F877作为设计的"大脑"对设计系统进行全局的控制调配。PIC16F877单片机是目前
片内模块最多、功能最强、功耗最低的单片机之一。它采用独特的哈佛总线结构、精减指令RISC技术，大大提高CPU工作效率。本设计系统主要是利用PIC单片机内嵌的CPP功能模块和A/D转换器模块，且外接由4MHz晶振和电容组成的振荡器提供0.25μs的时钟周期。MCLR/Vpp为人工复位输入端（低电平有效）/编程电压输入端，按键S5起复位作用。LED0是单片机电源指示灯，C8为滤波电容为单片机提供更稳定的工作电源。可编程核心控制模块电路，如图2-1。
2.2 电源输出模块
2.2.1基准电压模块
基准电压[2]用运算放大器构成压控恒流源研究，模块是利用PIC16F877的CPP功能模块的脉冲调制模式产生的脉冲波经低通有源滤波器[9]得到稳定的模拟电压量，这个电压即基准电压。因为脉冲的占空比的不同最后产生的模拟电压量也是不同的，所以电压量为平均电压。基准电压是设计系统的重要组成部分，直接影响电源的输出稳定，为此基准电压输出电压稳定度要高，噪声小。这个低通有源滤波器分为RC低通滤波网络和高精度低噪声运算放大器OP27构成的电压跟随器两个部分。RC滤波器带负载能力较差，信号经三次的RC滤波后衰减较严重，加上一个电压跟随器可以增强信号稳定性，同时具有缓冲和隔离的效果。为此这个模块电路的实现代替了传统用D/A转化器来的到电压值的复杂电
路，简化系统电路结构，有效降低了电源的成本。提供基准电压的电路，如图2-2。
2.2.2电源输出模块
电源输出模块是按照线性型电源中串联反馈调整型稳压电路的原理结构进行设计的，其中大功率的达林顿管TIP122作为调整管，高精度低噪声运算放大器OP27构成比较放大电路，基准电压由基准电压模块提供。电路的输出电压是基准电压与基-射级电压的差值（Uo=Ub-Ube），并利用负反馈通过R3和R4电压取样电路得到输出电压Vo上升或下降的输出电压变化量Vo与基准电压相比，把比较结果产生的差值电压由OP27比较放大器加以放大，以此来控制调整管的集极与射极间的电压，从而使输出保持稳定。这一过程可以简单表示为：ViVoVfVbVceVo。输出电压Vo=基准电压*（1+R3/R4）。
调整管的参数确定，调整管的最大电流应Icm≥2～3Ioutm，调整管承受的最大电压Vcem≥2～3Voutm。达林顿管TIP122的极限参数Icm=5A，Vcem=100V，Pcm=65W。因为TIP122的Pcm设计的要求的功率很相近，为此电路上采用两个达林顿管并联接法。好处：一方面提高输出功率，使每个达林顿管都工作在相对较低的输出功率状态；另一方面可以扩大输出电流，每个管只需输出总电流的一部分，降低大电流时，温度太高对输出造成输出不稳定的影响。值得注意的是，每个达林顿管的射极都必须加均流电阻（R1和R2）以减小电流分配不均，并为达林顿管加散热片做好散热工作。
上述电源输出模块电路，如图2-3。
2.3 采集模块
2.3.1电流采集模块
电流采集[10]模块是这个设计系统的重要组成部分，实时的电流采集提供PIC16F877进行监控从而稳定输出。首先，考虑到设计系统输出的电流有小电流和大电流之分，而大电流采集为了不对输出造成太大的影响，一般用的是0.1～0.3Ω的大功率电阻，这样就有一个小电流采集的值很小精确度不够的问题产生。系统设计了一个可以控制采集电流量程的电路，就是从这一问题考虑出发。量程有200mA和2A档分别对应采集电阻的阻值为1Ω和0.1Ω，通过PIC16F877的RC5高低电平控制PNP三极管8550的导通，间接使继电器在OPEN和CLOSE状态跳变来改变量程。这样在小电流时，就能够用相对大一点的采集电阻测量，使得精确度提高。其次，
在采集大电流时用3个的0.3Ω的大功率水泥电阻并联的方式代替0.1Ω的大功率水泥电阻，能更好的分配热量和功率[7]，降低温度对电阻阻值的影响，得到稳定线性度好的采集数据。最后，设计系统利用由高精度低噪声运算放大器OP27构成电压跟随电路分别接入采集电阻的两端，再接入OP27构成的差分放大电路中，为PIC16F877的A/D转化器提供平滑稳定的采集电压。这样的好处：电压跟随器输入阻抗高，输出阻抗低，采样电阻两端电压几乎不分流，同时具有缓冲和隔离的效果；差分放大器对共模输入信号的抑制能力强[8]，可以抑制由外界条件的变化带给电路的影响，如温度噪声，实现对电流的精确采集。
这个模块简单概述就是通过采集电阻将电流转化为A/D转化器能够采集的直流电压值，供PIC16F877的实时采集达到对系统输出的监控。模块如图2-4所示。
2.3.2电压采集模块
电压采集模块是R4和R5串联后并联在电源输出，采样电阻（分压电阻）R4，电阻分压后加上一个OP27电压跟随器电路作为缓冲器，再输出给A/D转化器，实现输出电压稳定精确的实时采集。值得注意的是应在A/D转化器的I/O口处接一个电容对采集信号进行滤波，除去高频干扰。两端采集电压=电源输出电压*R4/（R4+R5）。电路如图2-5所示。
图2-5 电压采集模块电路
2.4 辅助电源模块
辅助电源模块提供系统各个芯片的工作电压，由220V变压后由整流桥整流，在由LM7805，LM7905，LM7815和LM7915得到+/-5V和+/-15V的输出电压。
2.5 其余模块
包含显示模块电路、保护模块电路和按键扫描模块电路。显示模块选用液晶1602作为显示输出器件有显示质量高、体积小，重量轻、数字式借口和功耗低等优点。保护模块则是由一个8550三极管和蜂鸣器组成，单片机RC6的高低电平控制三极管是否导通，当输出短接，蜂鸣器就发出警报提醒用户。按键扫描模块是一个矩阵键盘，可以通过其实现对电源输出量的设置，如电压值，电流值和输出模式。
3 软件设计
3.1 主程序流程
系统是以C语言为设计平台，完成与硬件电路的配合实现设计的功能。程序开始先对系统进行初始化，如PIC16F877的一些引脚的参数设置、变量的定义等。然后，进入键盘扫描程序，通过引脚的高低电平，判断是恒压控制模式输出还是恒流控制模式输出，设置使用者所需电压和电流的参数值配置，选择适当的电流采集量程。接着进入电源输出，对通过A/D转化器采集的数据用过软件上的算法处理，对系统输出进行适当调整，如果电流短路，过载进行警报，将最后的结果传给液晶显示，使其与预设电压、电流进行直观的对比。
上述一系列的执行程序的关系和顺序，如图3。
3.2 脉宽调制输出程序设计
脉宽调制[6]是PIC16F877的CPP模块的一种工作模式之一，可以使CCP引脚借助CCP控制寄存器CCPCON低2位的补充位，可以构成分辨率位10位的比较基数，达到输出不同占空比宽度的矩形脉冲信号，能够进行输出频率信号的合理调整和有序变化。其中脉宽调制内部结构还包括主从脉宽寄存器，周期寄存器，8位和10位比较器和1个RS触发器。脉宽调制中有两个十分重要的参数，即信号周期和高电平持续时间。脉宽调制输出信号周期的关系式：脉宽调制周期=4*Tosc*（TMR2预分频值）*PR2，其中4Tosc为指令周期，PR2为周期寄存器的设置值，TMR2为预分频。而高电平持续时间（脉宽）关系式：PWM脉宽=CCPR1L：CCP1CON（Bit5～Bit4）*Tosc*（TMR2预分频），其中CCPR1L：CCP1CON（Bit5～Bit4）为10位脉宽寄存器，Tosc为系统时间周期；TMR2为预分频。CCP模块的输出脉宽调制功能，需设置相应的控制位。首先，通过CCP1CON的CCP1M3～CCP1M0的设置选择脉宽调制方式，同时设置脉宽寄存器的补充位CCP1CON（Bit5～Bit4）；其次，配置引脚RC2为输出状态；然后，将脉宽调制周期值送入TMR2定时周期寄存器PR2；然后，设置TMR2预分频值，把系统所需电压值经转化的值送入脉宽寄存器CCPR1L；最后，启动TMR2开始计时。信号送入硬件滤波整型就可以按照不同的脉宽信号得到不同的电压值，从而达到可以提供基准电压的目的。
3.3 A/D转化器的采集程序设计
A/D转化器的采集程序在系统设计中具有十分重要的意义，PIC16F877的这个特殊模块，它将连续不断地模拟量，按照一定的采样周期或速度，依次转化为一系列不连续、离散的数字量，最后经算法上的处理得到准确的数据。A/D转化的采集程序流程，首先，设置PIC16F877的RA引脚为输入状态；然后确定RA端口为模拟输入、A/D转化结果的形成方式以及转化时钟频率；其次，选择模拟信道，ADON=1准备A/D转化；再次，判断ADGO是否为1，如果是1，那么就可以对硬件的传递来的模拟电压量进行采集，直到采集结束标志位ADGO主动置0；最后，得到的数据进行软件的处理，反馈为控制系统对输出进行修正调整，并把结果显示在液晶上。
3.4 键盘扫描程序设计
键盘扫描程序主要要思路：系统通过对矩阵键盘的逐行的扫描，判断是否有按键按下，延时去抖，再判断是否松开，最后得到相应设置好的按键返回值。
4 系统性能
4.1 设计系统的基准电压测试
在仿真中，PIC16F877的CPP功能模块的脉冲调制模式产生的脉冲波经过低通有源滤波器得到稳定的模拟电压量，提供输出模块的基准电压。如图4-1所示，在PROTUES[3]仿真软件上用滤波器观察脉冲信号经过各级滤波后输出的信号波形。从低通滤波器输入端到最后输出端的波形可以看出，效果满足设计的要求，波形如图4-2所示。
仿真所得到的基准电压的值与理论值一致，说明由单片机PIC16F877的脉宽调制产生的脉冲信号，经OP27构成的低通有源滤波器，得到了我们所需要的值。从而证明这个方案是可行的，并且能完成它所承担的任务。
4.2 电源电压输出测试
电源电压输出是本设计系统的主要参数之一，对于电源输出电压的采集，并提供系统的输出电压观察，以便证明电源输出模块方案可行性，具体仿真结果如图4-3。
图4-3 输出电压采集的理论值和仿真值的曲线图
图4-4 200mA和2000mA电流采集电压的曲线图
4.3 电流输出测试
系统当工作在恒流状态时，输出电流这个参数是衡量系统的主要标准，如图4-4是在负载电阻为5欧时的一组仿真得到的数据曲线图。
从曲线图上看虽然图形不是一条直线，但系统方案的恒流输出还是线性度不错的，因为采集电流时分为两个量程，从图中可以发现线段14和线段59的线性度很好，因为这两段的采集电阻阻值不同造成的曲线有明显的转折点。但是这不影响仿真时，恒流的线性输出。
5 结束语
本系统设计可编程恒流恒压源实现了恒压模式下输出电压步进0.1V可调的输出，输出的电压范围是0～25V；恒流源工作模式，电流输出最大可以达到2A，步进0.01A的可调输出；用户可以通过键盘控制电压、电流值的输出大小，并能从LCD1602液晶读取系统的电压、电流的实时输出值，系统具有短路报警功能，能够很好的对电路起保护作用。虽然只是在电脑上仿真，但其可行性还是很高的。相信设计的价值以后可以在实物中得到体现。
参考文献：
[1] 王增福，李昶，魏永明. 新编线性稳压电源.电子工业出版社.2004，Ⅰ-Ⅱ.
[2] 钱如竹.用运算放大器构成压控恒流源研究[A].淮阴师范学院学报（自然科学版），2002，1（3）：23-40.
[3] 周润景，张丽娜，刘印群. PROTEUS入门实用教程. 机械工业出版社.2007，1-10.
[4] 郦强，沈燕群，邓焰.基于单片机的高性能直流稳压电源[A].电源技术应用，2004，7（10）：594-600.
[5] Microchip Technology PIC16F87XA DataSheet[EB/OL].http：//
[6] 李荣正. PIC单片机原理及应用（第3版）. 北京航空航天大学出版社2006，319-341.
[7] Richard Barnett，Larry O'Cull. 嵌入式C语言编程Microchip PIC. 清华大学出版社，1995，222-224.
[8] 蔡锦福. 运算放大器原理与应用. 科学出版社.2003，46-60.
[9] 冈村廸夫. OP放大电路设计. 科学出版社.2004，221-225.
直流稳压电源设计总结篇3
【关键词】开关电源；双闭环反馈；稳压；稳流
1.前言
高频开关电源在二十世纪八十年代进入我国后，由于其具有体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点，大量地进入我国邮电通讯、电力部门及其它领域，其发展迅速，市场潜力巨大，取代了许多传统的中小功率可控硅整流电源。而在传统的工矿企业，如电解电镀、电化、电火花、电池充电、水处理、热处理、焊接、冶炼等诸多领域，目前还在大量使用传统的可控硅整流电源，不符合国家环保节能的政策。目前市场上的单台高频开关电源功率受到器件的约束及其它因素的限制，难以在大功率（50KW以上）场合实用需要。为了把功率做大，简单的方法就是把许多单台高频开关电源，将其输出简单并联，形成扩流输出。但这种方法有一个局限性，那就是并联后的系统只能是稳流输出，而不能适应稳压输出的应用场合。本文设计思想就是在上述简单并联后的基础上，再单独设计一个输出电压负反馈系统，利用电压反馈系统的输出来控制各台高频开关电源，形成双闭环反馈，从而达到并联系统的稳压输出。由于单台高频开关电源的工作原理众所周知，故以下着重从自动控制系统原理方面介绍并联系统的工作原理。
2.系统控制原理图
并联系统的自动控制原理如图1所示。
在自动控制电机直流调速系统中，有一种转速、电流双闭环反馈系统，又称串级系统。外环是转速反馈，内环是电流反馈。任何系统内外扰动或电网电流变化造成的转速变化，都能通过外环或内环的反馈系统调节，达到稳定的转速输出。本文正是基于此设计思想，设计了如图1的高频开关电源双闭环反馈并联自动控制系统。图中各台高频开关电源本身就是可以独立工作的，且内部形成电压或电流负反馈系统。并联系统电压反馈属于外环，内环由高频开关电源内部形成。这种并联系统之所以简单，就是在单立工作的电源基础上，把输出端简单并联在一起。而输入端的给定由外环统一加到各立的高频开关电源。
图1中虚线框内1#、2#、……、N#为各台高频开关电源，其内部自动控制原理图简化为一阶系统比例积分环节，所以各台高频开关电源的稳流或稳压精度很高。图中它们工作在稳流状态下。
3.系统工作设计原理
3.1 单台高频开关电源设计及总体框图
单台高频开关电源的技术指标：
输入电压：380V，50HZ
输出电压：DC 18V
输出电流：DC 800A
限流值：850A
限压值：18.5V
保护：过流保护、热保护、过压保护、欠压保护
转换效率：>80%
单台高频开关电源总体框图如图2所示。整机电路可分为变换主回路和控制电路两大部分。交流380V电压经输入电源滤波器、输入直流整流滤波得到550V左右的直流电压，供给脉宽调制器，它有两组IGBT模块、高频变压器及输出整流滤波组成。
由PWM控制电路提供交变脉冲经驱动电路来控制IGBT模块的通断，将直流电压变换成交变的20KHZ脉冲电压，经高频变压器隔离变换成所需的电压，再经输出整流二极管全波整流，得到平均幅值为18V的直流电压。
控制电路由PWM控制电路、驱动电路、反馈取样电路、限流限压电路及辅助电源组成。PWM控制电路输出两路彼此相位差180?，并有一定死区的脉冲，经驱动电路放大，控制主回路IGBT模块的通断。为了得到稳定的输出电压或电流，对输出电压或电流进行采样、反馈，与基准值比较、放大，控制PWM电路的脉冲宽度，调整IGBT的占空比来实现稳压或稳流。同时通过软启动、过流过压保护、短路保护及限压限流电路对电源本身实施保护措施。
单台高频开关电源构成一个电流负反馈控制系统，简称内环。自动控制原理如图3所示。
图3中采用了PI调节器的单闭环电流负反馈控制系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了动、静态的矛盾。其调节原理：在电流给定值不变的情况下，当负载变动或电源内部原因造成了电源输出电流变动时，自动控制调节过程为：
通过以上的调节过程，可以保证单台高频开关电源输出稳定的电流。这样，把各个单独工作的高频开关电源输出并联在一起，且工作在稳流状态下，接受同一的电流给定值，就可保证各台高频开关电源输出同样大小的电流。从而实现并联系统的扩流输出。为了提高系统的整体可靠性，还可根据系统的要求，增加N+1冗于设计。这种简单的组合在一起，当某台高频开关电源出现故障，可立即把其关电退出运行并断开输出连接，把备份的高频开关电源通电投入运行即可。从而把处理故障的时间减少到最小。
3.2 系统自动控制原理
双闭环并联系统自动控制原理如图4所示。
图4中在高频开关电源系统外增加了一个比例积分调节器，用来调节并联系统的电压。把并联系统的输出电压反馈和并联系统给定值进行比较，其差值经信号放大，作为高频开关电源系统电流给定值，而高频开关电源系统根据不断变化的电流给定值来调节自身的输出电压，以此保证自身的输出电流根据给定值变化而变化。从而也保证了并联系统输出电压稳定。从闭环反馈的结构上看，电流调节环在高频开关电源系统内部，是内环；电压调节环在外面，成为外环。二者之间实行串级连接，即以电压调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为并联系统输出电压的控制，那么两种调节器作用就能互相配合，相辅相成了。这就形成电压、电流双闭环反馈控制系统。为了获得良好的静、动态性能，两个调节器一般都采用PI调节器。
当由于负载扰动，造成了并联系统电压输出变动，则系统自动控制调节过程为：
上述电压调节过程可以保证并联系统在稳压工作状态下，输出电压稳定。若系统要工作在稳流状态下，只需通过系统内部的选择开关，把外环电压反馈单元关闭，直接把电压给定信号加到各台高频开关电源，由于各台高频开关电源本身工作在稳流状态下，从而可以保证并联系统的每台高频开关电源输出同等大小电流。
从动态稳定性上看，在设计过程中，先把单台高频开关电源设计调整好，使之能稳定的输出额定电流。然后把各台并联连接在一起，加上电压反馈外环，再按系统设计要求并调整外环，使系统输出电压保持稳定。需要注意的是：内环根据其设计指标要逐一开启和外环连调，等所有的内环调整好后，再把所有内环开启，与外环一同调节系统的输出电压和电流。
4.实验与结论
应用以上原理，制作了一台组合式并联的72KW高频开关电源。具体参数为：AC380V±10%，稳压输出18VDC；限流电流4100ADC；稳流输出4000ADC；限压电压18.5VDC。该并联系统由五台单独的高频开关电源并联组合，每台高频开关电源都输出同等的800A/18V。系统在稳压工作时，即使输出短路也能限流在4100A稳定工作；稳流工作时，输出端开路能实现限压而稳定工作。若为了提高并联系统的可靠性，还可增加一台备份。该电源在电镀行业镀铬工艺中现场运行已有近两年，基本上达到了设计要求，用户反应良好。
参考文献
[1]陈伯时.自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1980.
直流稳压电源设计总结篇4
【关键词】特高压电网；风险评估；风险应对策略
目前关于特高压电网对于系统的安全性的研究技术已经很成熟，但缺乏整体考虑和一些因素风险的评估。本文从各位专家学者并结合实际，探讨了特高压电网运行中出现的风险原因、对电网安全的影响，总结出特高压电网的风险框架结构，并制定最合适的安全策略。
1.问题分析
1.1概述
对电力系统风险来说，尤其是超、特高压系统，更注重安全及稳定。当系统出现故障后是否可以继续稳定运行，避免事故扩大决定了电网的风险大小。特高压电网主要风险因素为发电侧风险、负荷侧风险和线路设备的故障等。由于特高压输电容量大，所以输、变电设备故障成为关键因素中的首要因素。需要说明的是，故障并非单一存在而是相互关联的，在不同的故障中所表现的程度不尽相同。根据风险类型和产生的影响，可以把风险的等级划分为四个等级：不损失负荷、损失部分负荷、系统大停电和电网瓦解。综上所述，本文把特高压电网风险因素分为三种，第一种是变电一次设备及线路故障；第二种是变电二次设备故障；第三种是负荷侧和发电侧引起的潮流控制。下面将通过详细的分析具体剖析这三种问题。
1.2三大问题
第一种，变电一次设备及线路通道的故障，可分为内、外部两大类因素。外部因素主要取决于自然环境及人为因素，内部因素主要为设备老化。由于特高压输送功率比超高压输送容量要大得多，一旦由于通道受阻造成事故，首先送受端发电机的摆动幅度增大，造成系统动荡或者电压崩溃，在故障点隔离后，其余电力通道若承受超出设计值的负荷转移，将导致系统静态失稳，进一步引起线路过负荷跳闸，最后造成雪崩效应式的电网大面积过负荷跳闸。
第二种，变电二次设备故障：特高压系统的等级越高，保护系统就越复杂，其中最主要的就是继电保护、安稳解列、通信系统等二次设备。如果由于上述设备发生故障、配合不当，将会造成保护拒动、误动，甚至由于安稳解列策略失误、通信故障等将会造成控制系统紊乱，造成电力系统一系列连锁性事故。
第三种，负荷和发电引起的潮流控制：特高压电网实现长距离大容量的负荷输送，在建设的初期，因特高压电网联络结构单一，为保证特高压系统安全运行，需要通过联络线联网运行。在实际的操作中，因为不同区域的发电结构不一样就导致了机组的能力差异大。与此同时机组还可能存在滞停等特殊因素，因而存在机组的容量枯竭和不同区域的协调困难的问题。
2.评估框架
2.1标准流程
根据上述提出的风险因素，本文从以下几个方面做了详细的评估。评估的流程大致可以分为系统结构建设、实际采集信息、故障准确判断、稳定系统分析和损失量统计。大概简述过程如下：第一步，分析电力风险因素，并且建立不稳定模型。第二步，对不稳定模型进行优化。第三步，为了加快评估的速度，减少损失，需对电气模型进行优化。在此基础上采集发电机组和负荷量信息，依据采集信息判断正常与否，若正常则进入下一步，不正常则进入故障分析。第四步，按照系统规则计算发电时状态和潮流，根据设定的安全原则判断安全控制措施。第五步，按照顺序进行静态电压评估。根据评估结果，若系统不稳定，则需对故障损失进行估算，若评估结果稳定，则开展元件判定。通过上述流程评估，考虑特高压电网中可能出现的种种情况，同时考虑电网静态风险和连锁风险，对特高压电网进行全面的分线评估。
2.2计算方法
实操设计中需要对未知的数据进行科学系统计算。举例方法如下：
已知首端电压和各个负荷点的量，求出末端的电压：设定额定电压是U，则各个负荷点的损耗：-Q=―U。每个负荷点上的功能损耗和同一节点的损耗合并在一起：=-jQ=-jU。计算前一负荷点的送出功率：=（）2（R+jX），=+。将计算得出的首端电压和各个电源点送出的负荷量相加，得出总负荷。
3.安全策略
3.1强化措施
因特高压容量输送特性，为避免电力通道故障造成的系统破坏，需配置安全控制措施，在必要的时候切除部分机组。特高压电网规划设计中可以采用安全措施的研究，其中包括了不同的运行方式、不同故障下的安全部署方式和一定的实施规则，实现电力系统三道防线的有效协调。特高压电网还需要强化继电器的保护装置配合、优化系统控制策略，确保系统在出现特大故障时，可以及时采用必要的控制措施维持系统的安全稳定。
3.2优化措施
网架结构优化是特高压电网应对风险的第一手段。在特高压电网的规划设计中，必须遵循系统安全稳定原则，在故障情况下依然能够稳定运行。此外，在交直流的协调方面，必须充分发挥特高压交直流线路的调控和应急能力，充分发挥直流输电运行方式多样性、潮流控制等特点可有效避免潮流转移、反转等情况带来的影响。因此必须对特高压系统、交直流混合运行方式进行不同方式的安全研究，充分考虑到电网检修备用冗余等因素。通过研究系统停电事故的预案、实例提高应对事故的快速应变处置能力，避免高风险检修方式下引起的大规模功率转移和连锁反应。除此之外，还需要考虑到负荷在短期和长期的环境下的变化因素，在不同负荷状态下的传输限定值，以此提高电网输送安全可靠性。
3.3管理措施
在上述对策中主要针对技术措施进行了阐述，最后还需针对管理对策予以强化和完善，加强特高压电网管理系统的预警体系，完善特高压电网事故的分类和级别的划分，制定详尽的预控制度、校正措施，建立风险管理制度、流程，提高日常风险管控。
4.总结
本文从特高压电网的风险来源、类型和对策处理三个角度，揭示了特高压电网的风险产生的原理。在这样的基础之上，总结了形成的风险因素，其中包括设备及潮流控制等因素引起的系统风险。提出对应的评估框架，最后从强化控制措施、优化结构、优化运行方法和风险管理四个方面，总结了应对风险的安全策略。
【参考文献】
[1]徐国丰，黄民翔，韩辉.基于RAMSES 的特高压电网可靠性充裕度评估[J].电力系统设备自动化，2012，（6）：99-102.
[2]唐晓骏，付红军，胡扬宇，等.南阳变建成对特高压及河南电网安全稳定控制策略的影响研究[J].电力系统保护与控制，2010，（23）：186-191.
[3]胡扬宇，付红军，张毅明，等.特高压南阳站建成后鄂豫断面电磁环网运行分析[J].电网技术，2011，（6）：22-26.
[4]刘楠，唐晓骏，张文朝，等.特高压接入河南电网后电磁环网解环方案研究[J].电力系统保护与控制，2011，（2）：131-136.
直流稳压电源设计总结篇5
关键词： 塔式太阳能发电； 定日镜； 遗传算法； 控制系统结构； 电路设计
中图分类号： TP 27文献标志码： A
文章编号： 1008-8857（2016）03-0125-06
Abstract： With the problems of low tracking accuracy and high construction cost of the heliostat tracker in the solar thermal power tower，the combination of the selection mechanism of genetic algorithm and the feedback mechanism of energy changes in the heat absorption tower was proposed to improve the tracking controller.Optoelectronic sensors were equipped in a few of heliostats.Based on these heliostat control angles，the angles of the other heliostats were adjusted.The communication framework and the circuit of tracking controller were designed using DSP as the control core.Experimental results showed that the proposed solar tracking controller could reduce the number of optoelectronic sensor and the construction cost of solar thermal power plant without reducing the overall control precision of the solar thermal power tower.At the same time，the control system had the ability of automatic adjustment when its tracking control depended on the trajectory of the sun.
Keywords： solar power tower； heliostat； genetic algorithm； structure of control system； circuit design
在光热发电领域中采用太阳能跟踪控制方式是提高定日镜接收率的最有效途径之一[1].目前采用的太阳能跟踪控制有多种控制方式，如气动式、压差式、电控式等[2].在如何提高单个定日镜跟踪精度方面已取得很多成果[3]，但是对于大规模光热电站中数目众多的定日镜的整体控制还没有成熟的方案[4].若仅采用光电检测式跟踪控制，虽然具有较高的精度，但高昂的成本使其离商业化运行还有差距[5]；而属于开环控制的视日轨迹跟踪控制虽然有着很好的跟踪稳定性[6]，但其缺乏自动调整能力[7]，使得其整体跟踪精度不高，导致太阳能的整体利用率较低.
为了不增加定日镜数目并保证光热电站定日镜的整体控制精度，采用遗传算法对太阳能跟踪控制策略进行改进.文献[8-9]基于单片机技术，研究了满足复合控制功能要求的太阳能跟踪控制装置.在此基础上，本文对控制系统的结构进行了优化设计，并完成了高精度控制器的硬件电路设计.在保证光热电站整体发电效率的同时，大大减少了光电检测元件的安装数量，使复合控制与大规模光热电站定日镜跟踪控制能更好地结合.
1 控制系统结构设计
本文采用基于遗传算法改进的复合控制方案[10].光热电站中设置光电基准型和受控型两种类型定日镜.光电基准型定日镜通过光电检测跟踪和视日轨迹跟踪确定定日镜最佳接收角度，受控型定日镜根据光电基准型定日镜的最佳角度形成域值范围，并在此范围内采用遗传算法进行调整.光热电站中光热基准型定日镜数量记为n，受控型定日镜数量记为m.在控制系统的通信框架中，以n台光电基准型定日镜为主站，在分站1、2、3内设置多台PC机从站，光电基准型定日镜与分站通信方式为多主对多从，采用CAN总线的通信模式完成数据交换.分站1、2、3负责将光电基准型定日镜调整的最佳角度实时传递给总站，总站根据光电基准型定日镜最佳角度形成的域值并经遗传算法运算形成随机角度，并将其传递给分站4、5、6、7，分站再将角度分配给每一个受控型定日镜.控制系统的通信框架图如图1所示.
2 光电基准型定日镜控制器电路框架设计
光电基准型定日镜控制系统主要包括5个模块：电源电路、检测电路、主控电路、通信电路、伺服电机及其驱动器.电源电路主要为系统提供稳定的工作电压.检测电路中配备有四象限光电检测装置及信号处理电路，通过四象限光强变化采集太阳方位信息，并将其转化为电信号传递给主控电路.主控电路是整个控制系统的核心模块，负责计算太阳方位、接收采集信息、控制伺服电机运转等重要功能，主要由DSP控制电路、AD采样电路、PWM输出电路、复位电路、JTAG电路、时钟电路、EEPROM构成.通信电路负责PC机与光电检测元件的数据传递，本文采用CAN总线通信电路和RS232串口通信电路.采用直流无刷伺服电机及其配套的直流伺服驱动器.光电基准型定日镜控制系统示意图如图2所示.
3 电源电路设计概要
硬件电路系统均需电源电路.在光电基准型定日镜跟踪控制系统电路中，各模块所需的额定电压不同，对电压稳定性的要求也不同.因此，需要针对特定的模块设计相应的电源电路.
3.1 开关电源选型220 V24 V
系统采用供电电压为24 V的直流电.考虑到各个模块工作时额定功率、电压、电流等的要求，尤其要保证伺服电机能够正常驱动，本文选择型号为YXW24 V10 A240 W的220 V24 V、AC转DC开关电源，其各项参数满足硬件系统的性能要求.
3.2 24 V电源抗干扰电路
为保证硬件系统正常工作，需要电源电压工作稳定，并具有较强的抗干扰能力.因此，需对电源电压进行滤波、稳压处理，据此在抗干扰电路设计中增加防反接二极管、稳压二极管稳定电压，增加双向共模电感，以消除共模电磁干扰，增加电容起到滤波作用.
3.3 24 V10 V DCDC降压电路设计
本文选择以LM5008A型降压开关稳压芯片为核心处理单元来设计24 V10 V DCDC降压开关稳压器.该方案可确保短路控制，同时提供最低的折返，具有热关断、VCC欠压锁定、栅极驱动欠压锁定、最大占空比限制器和预充电开关等功能.
3.4 5 V、3.3 V、1.8 V电压电路设计
根据不同电路对电压的要求，可在获得10 V电压后经芯片进行转换.TLV70450DBV、TLV70436DBV芯片可以将10 V电压转换为5 V和3.3 V电压，而1.8 V电压可由5 V电压通过TI公司的PS767D301芯片进行转换.
4 检测电路设计
检测电路系统共有5个模块：四象限传感器模块、信号放大电路模块、精密有源绝对值电路模块、比较电路模块、有源滤波电路模块.其工作原理为四象限传感器模块将光信号转化为电信号，再通过信号放大模块将电压信号进行差动放大及去干扰，精密有源绝对值电路负责获取电信号的大小，比较电路模块则用来判断电压方向，最后通过有源滤波电路模块传给主控单元.
4.1 四象限传感器模块
光电检测四象限法中采用的核心元件为四象限光电传感器[11]，其原理为利用各象限光照不均产生压差来工作.四象限检测法就是将光电检测区域分为四部分，将四象限传感器安放其中，并根据传感器中的电流大小和方向判断各象限接收到的光照情况，从而做出相应的调整.
当太阳垂直对准定日镜时，太阳入射光斑位于光电检测元件的正中心，这样四个象限内光照一致，不会产生电压差.当太阳入射方向发生偏移时，入射光斑在四个象限中的位置会产生偏移，四象限因光照不均产生电压差形成电流回路，经计算可得出当前定日镜与最佳方位偏离的角度，从而对定日镜的转角位置重新进行调整，使其达到与太阳光照方向垂直的效果.
4.2 信号放大电路设计
四象限光电传感器的电压差是因太阳光在各象限内光强不均产生的，由光强信号改变而引起的电压差不足以为主控芯片提供变化的电压信号，而且微弱的信号易受到外界信号的干扰，需要对其进行放大、抗干扰处理.双端输入、单端输出的差动放大电路具有共模抑制比高、不易受外界信号干扰等优点.信号放大电路的前级采用同向放大电路，通过电路的高阻抗特性放大输入信号的电压差，然后在后级使用差分放大器消除前级同向电路采入信号的共模偏差，增强电路的抗干扰能力.
信号放大电路如图3所示，其中R1=R3，R4=R5，R6=R7；U1为输入电压；U2为输出电压；输入信号的放大倍数Ud可由式（1）得出，即
4.3 精密有源绝对值电路设计
为方便DSP（digital signal processing）的信号处理，在AD采样电路中加入可将负电压转化为正电压，并保持外界电压信号大小的精密有源绝对值电路.其工作原理为：当输入电压U3>0时，运算放大器oc1的输入小于0，运算放大器oc2的输入大于0，二极管D2导通，D1两端施加了方向电压而被强制关断，oc2则为电压跟随器，输出电压U4=U3；当U3
4.4 比较电路设计
精密有源放大电路只能传递信号的大小，需经比较电路判断输入信号的方向.传感器信号经过差动放大电路后从比较电路的3脚输入.若输入信号大于0，则3脚电压低于2脚接地电压0 V，6脚输出高电平3.3 V；若输入信号小于0，3脚电压高于2脚接地电压0 V，6脚输出电压为低电平0 V.通过比较电路可知四象限传感器产生的电流方向，从而得出光信号更强的传感器象限的相关信息，进而推断出太阳方位的变化.比较电路原理图如图5所示.
4.5 有源滤波电路设计
滤波电路的设计就是求解出通带放大系数Aup、截止频率fp和过渡带的斜率.有缘滤波器与无源滤波器相比，无源滤波器是由电阻、电容组成的滤波器，其截止频率受负载的变化而变化，较不稳定.而有源滤波器是在无源滤波器后接电压跟随器，由于电压跟随器的输入电压无穷大，即可以将负载与无源滤波器隔离，使负载对滤波器截止频率无影响.有源滤波器只适用于信号的处理，不适合高电压、大电流负载.而无源滤波器常用于整流后的滤波，高电压、大电流的滤波常采用LC电路.本文中传感器的传递频率为10～15 Hz，属于低频，所以设计为低通滤波器（LPF）.
5 主控电路设计
主控电路以DSP为核心处理芯片，设置相关外设组成核心电路板，主要由DSP控制芯片、AD采样电路、PWM输出电路、复位电路、JTAG程序下载电路、时钟电路、EEPROM电路模块组成.以DSP为控制核心的跟踪系统具有可靠性强、跟踪反应速度快、稳定性好等特点，为装置实时准确地跟踪太阳光提供了平台[12].
5.1 DSP选型
为满足硬件系统对数据快速、高效的处理要求，本文选择TMS320F2812型DSP作为主控电路的核心处理芯片[13].其最高时钟频率达150 MHz，运行速度快，且本身自带SRAM、flash等储存空间，可方便地进行在线仿真.此外，本型号DSP还配备诸多外设，包含3路SCI、1路SPI、2套EV时间处理器、2路8位的ADC、1路eCAN总线通道，功能齐全.
5.2 AD采样电路
TMS320F2812型DSP的A/D端口是GPIO多路复用的形式，共有16路12位的A/D转换器.A/D端口的输入电压控制在0～3.3 V.为保证实际输入电压在输入信号范围内，在A/D采样端口处必须设置保护电路[14].
5.3 PWM输出电路及程序下载接口电路
DSP采用PWM输出波形控制伺服电机的转动方向和速率.TMS320F2812型DSP有12路PWM脉冲输出端口.为保证输出波形的真实性，采用74HC245型锁存器进行PWM输出波形的保持，以防止传递出的PWM波形衰减[15].
DSP进行程序调试时，需经JTAG程序下载接口将仿真器与DSP连接，并将PC机上的程序下载到DSP中才能让DSP运行.
5.4 时钟电路设计及EEPROM电路模块
对定日镜进行时钟控制时，要保证时钟不受系统失效的影响，采取单独时钟芯片构成时钟模块最为安全.本文采用Intersil公司生产的ISL1208型时钟芯片.该时钟芯片具有低功耗、高精度等优点，在系统电源失效时，可以通过后备电源供电，提供可靠的时钟信息.
为防止在主控电路发生故障突然掉电时数据丢失，添加EEPROM电路模块.
6 通信电路
定日镜需要与分站进行通信，以完成数据交换.定日镜与分站进行数据交换时属于多主多从模式.本文用eCAN总线通信模式完成定日镜与分站的数据交换.在硬件电路系统设计中，采用两种通信方式：eCAN总线通信方式和RS232串口通信方式.eCAN总线通信方式主要用于定日镜与分站的数据交换；RS232串口通信方式用于调试时主控模块与PC机的数据交换.
6.1 eCAN总线通信电路
选用SN65HVD232芯片作为eCAN总线通信电路的设计芯片.该芯片的应用扩展性好，功能强大，若要增加节点个数，只需在CAN总线上挂载有CAN模块的控制器即可[16].
6.2 RS232串口通信电路
在进行DSP主控板的通信程序调试时，采用PC机与主控板串口调试方式更为方便.由于DSP采用的是TTL电平，与PC机的电平不一致，所以需要借助Max232完成TTL电平与PC机电平之间的转换.
7 伺服电机及其驱动器选择
为满足定日镜调整特性，采用直流无刷伺服电机作为驱动电机，通过模糊PID控制对电机系统进行闭环控制调整，减小其误差，使其能达到定日镜转角精度的要求.主控电路根据所要调整的位置及伺服电机反馈情况向控制器提供相应PWM脉冲来调整定日镜转动.
因为定日镜需要根据太阳方位的变化进行实时调整，所以要求所采用的电机具有频繁启动、快速响应等特性.根据定日镜支架结构、重量、所需驱动转矩等实际情况，选择雷赛公司的DCM 50205型永磁直流无刷电机作为定日镜转动的驱动电机.根据DCM50205型直流电机特性，选择DCS810数字直流电机控制器作为该系统的伺服电机驱动器.
8 结 论
本文提出了基于遗传算法改进的复合控制方案，设计了太阳能光热电站控制系统的总体结构，采用以CAN总线协议为基础通讯协议的总站、分站相结合的结构模式.这种模式既减轻了总站控制多台定日镜的负担，又方便每台定日镜各项参数的实时采集和存储.设计完成了光电基准型定日镜跟踪控制装置的硬件电路，包括电源电路、检测电路、主控电路、通信电路和伺服电机及其驱动器模块.本方案在保证光热电站整体控制精度的基础上，减少了光电检测元件的安装数量，降低了电站的构建成本.本研究将促进太阳能光热发电的发展.
参考文献：
[1] 高林，谭伟.基于遗传算法的最大功率点跟踪[J].控制工程，2012，19（4）：570-573.
[2] CAMACHO E F，RUBIO F R，BERENGUEL M，et al.A survey on control schemes for distributed solar collector fields.Part I：Modeling and basic control approaches [J].Solar Energy，2007，81（10）：1240-1251.
[3] 郭铁铮，刘德有，钱艳平，等.基于DSP的定日镜跟踪控制系统研究[J].太阳能学报，2010，31（1）：5-11.
[4] MILLS D.Advances in solar thermal electricity technology [J].Solar Energy，2004（76）：19-31.
[5] DORATOP，KNUDSEN H K.Periodic optimization with applications to solar energy control[J].Automatica，1979，15（6）：673-676.
[6] 王孝红，刘化果.塔式太阳能定日镜控制系统综述[J].济南大学学报：自然科学报，2010，24（3）：302-307.
[7] 李敏强，徐博艺，寇纪淞.遗传算法与神经网络的结合[J].系统工程理论与实践，1999，19（2）：65-69.
[8] 甘屹，王子健，曾乐才，等.基于89C51单片机的太阳能跟踪控制装置设计[J].能源研究与信息，2013，29（3）：173-178.
[9] 甘屹，郭家忠，王子健，等.基于遗传算法改进的太阳能跟踪控制[J].控制工程，2015，22（1）：157-163.
[10] 韩宇龙，於正强，赵安璞，等.基于垂直双轴结构太阳能光电跟踪系统研究[J].半导体技术，2010，35（11）：1122-1125.
[11] 郭铁铮，刘德有，钱艳平，等.塔式太阳能热发电站中的定日镜跟踪装置研制[J].中国电机工程学报，2008，28（35）：114-119.
[12] SCK J P，ROEB M，SATTLER C，et al.Development of a system model for a hydrogen production process on a solar tower[J].Solar Energy，2012，86（1）：99-111.
[13] 王晓远，宋鹏，田亮，等.基于DSP的盘式无铁心永磁同步电动机调速系统[J].中国电机工程学报，2006，26（17）：138-142.
[14] 胡庆波，吕征宇.一种新颖的基于空间矢量PWM的死区补偿方法[J].中国电机工程学报，2005，25（3）：13-17.
直流稳压电源设计总结篇6
关键词:LED;路灯照明;可变输出;背光照明;HPWA
本系列的第1部分阐释了电子工程师在使用s0～200个1W LED进行路灯设计时所面临的主要挑战。这些挑战包括:将总输出电压控制在某个安全限定范围内,使串并联LED阵列中各串之间的电流相同、保证LED发生故障时的可靠性以及控制EMI(会随着总功率的增加而变得难以控制)。
其中还介绍了将降压稳压器用作每串LED恒流源的标准概念及其优缺点。第1部分的结论是:只要提高功率,背光照明的常用系统架构便可应用于路灯照明。例如。图1所示的六通道背光照明控制器LM3432,能以高达80V的输出电压驱动每个通道高达40mA的电流。基于每个LED的最大前向电压vF,LM3432可为每个通道的20～25个LED(总计120～150个LED)供电。该值是笔记本电脑的LCD显示屏背光应用中所需的典型的数量值,而该领域是该产品的主打市场之一。
动态余量控制
LM3432的每个通道均为配置成恒流下沉的线性稳压器。线性稳压器对于提高功率效率没有明显效果,所以为了有效地给LED供电,LM3432搭配了开关稳压器(图1中的SNIPS),用于为LED提供电源电压,更重要的是接收来自LM3432的指令以动态调整Vo,使跨越每个线性稳压器的电压永远最低。Vo的调整基础是参照各串中电压最高的通道。即使是已针对前向电压进行分级的LED也会表现出一些差异,而且由于热量原因,目前未针对vp中的压降进行分级。具有最高LED串总电压的通道,是最接近线性稳压器电流下沉的压差电压值的通道。此通道会将来自主电源的电压控制在刚好不受压降影响的范围内。作为“主通道”的通道可以并确实地会动态更改,因此称为动态电压调整功能(DHC)。DHC可将整个系统的功率效率提高至90%以上,使其成为直接驱动LED的开关稳压器的强大竞争对手。
超越多个降压稳压器的优点
与第1部分中详细介绍的多个降压稳压器解决方案相比,利用可变输出电压为一系列线性稳压器供电的单个大型开关稳压器具有多个优点,其在移动电话、笔记本电脑及GPS设备中,所需的物理空间与成本都较低。将其应用到以350mA电流驱动50～200个1W LED的路灯照明系统中,在EMI(电磁干扰)与拍频方面的优势将尤为显著。虽然为LM3432等背光照明芯片供电的升压稳压器使用的是经过严格滤波的直流输入,但路灯照明与HPWA应用是通过交流电源来驱动。这使主要电源受许多法律要求的制约。虽然安全与功率因数校正都非常重要,但在电子产品上市时必须遵循的所有法规中,要求最严格的通常是管制EMI的相关法规。图2示意了对于共有4串、每串各有14个LED的系统(总电压控制在60VDC以下),多个降压稳压器方案将需要5个开关稳压器。依据总输出功率,AC-DC部分可能会如同经过功率因数校正的单级反激稳压器一样简单。为了提高效率,此类稳压器的开关频率很少超过200 kHz。但每个降压稳压器很可能会以500 kHz等较高频率工作,以减小输出电感器的大小。这样,系统中便已经存在具有不同滤波需求的两种开关频率。如第1部分所述,若未在每个降压LED驱动器之间进行频率同步,则可能会存在拍频EMI,因为每个降压稳压器会工作在稍微不同的频率下。
LM3464是一种新型LED驱动器控制器,它将背光照明的多通道、DHC技术与更高的输出电流相结合。每个LM3464可以控制多达四个作为电源线性稳压器的外部电源N-MOSFET,其中,每个通道的最大平均电流建议可达500mA。图3示意了LM3464如何像LM3432控制DC-DC升压稳压器一样,控制隔离的AC-DC离线式主电源。即使每个通道的驱动电流为350mA,LM3464的功率效率也能超过95%,轻松实现与四个经过周密设计的降压LED驱动器所发挥的相同效果。图2与图3之间的一个重要差异是LM3464不会产生任何新的开关频率,唯一的开关噪声来自AC-DC部分。
整体系统效率在很大程度上还取决于AC-DC稳压器。PFC反激稳压器虽然很经济,但效率极少超过85%。当功率等级超过50～75W时,更常见的方法是升压PFC前级稳压器后接正向转换器。由于热量是影响LED性能与使用寿命的主要问题,而且产生的热量与功率效率成反比,所以PFC升压稳压器后接共振转换器即使在100～200w范围内同样适用。
精确度、故障报告及热量折环
当具有单一参考电压的一个Ic控制所有LED时,就会更容易使备串之间的电流相符。假设感测电阻器的公差为1%,LM3464将保证各串LED相互之间的电流差在±3%以内。如图4中所示,检测到LED因开路或短路而发生故障,并且可配置为仅关闭受影响的通道或关闭整个系统。作为进一步的替代方案,您可以对LM3464进行编程,以“间断”方式继续循环,直到清除故障为止。LED路灯通常包含可对故障信号进行解释与响应的系统微控制器。高级系统甚至可以使用电源线或无线通信报告问题。
LM3464男一个主要的安全与可靠是热量返还。通过使用位于LED阵列中间的NTC热敏电阻或温度传感器,一旦温度超过可编程的阈值,即可通过PWM光暗调节逐渐减少每个通道的平均输出电流。热量是LED系统的头号“敌人”。小鸟在散热器上筑巢这个有趣但严肃的真实示例,说明了热量返还是很有必要的。即使一群海鸥以路灯为巢,设计师也要保证至少LED能输出部分光线以符合道路安全法的规定。因此,LM3464还允许设计师选择或在给定温度下完全关闭系统的热量返回环路,或在驱动电流最低时可出现第二个断点的环路。
链与奇数串
并非所有系统都有四个通道,因此LM3464能以图6中所示的链方式工作。DHC控制环路将会比较每个LM3464中每个通道的汲极电压。同样。如果系统需要三、六或无法被四除尽的其它通道组合,则可禁用任一LM3464中的通道,最多可禁用三个通道。
结论
直流稳压电源设计总结篇7
[关键词]特高压，直流输电，可行性研究，技术原则
0、引言
我国地域辽阔，发电能源和用电负荷的分布又极不均衡。华东、华南沿海地区经济发达，电力市场空间大，能源却最为匮乏；西部地区经济发展相对落后，用电水平和需求低，而能源资源丰富。以水力资源为例，全国水电技术可开发容量约540GW，其中22%分布在四川，20%在西藏，19%在云南。这一客观现实决定了我国电力跨区域大规模流动的必然性。同时，随着经济的发展，土地资源越发匮乏和宝贵，电网发展与建设受到走廊资源、站址资源的制约越发明显。±800kV特高压直流不仅输送容量大、损耗小、送电距离远，而且可以节约宝贵的输电走廊资源，提高输电通道走廊的利用率。特别是对于受端电网，换流站站址、接地极与接地线线路走廊的选择非常困难，±800kV特高压直流输电方案不仅降低了工程实施的难度，而且更重要的是符合国家可持续发展战略要求。因此特高压直流输电技术是我国电力跨区域大规模输送的必然选择。“十一五”云南至广东±800kV特高压直流输电工程已于2006年12月开工建设，“十一五”至“十三五”期间规划建设的特高压直流输电工程还有7-9个。目前，特高压直流输电技术在全世界都还没有成熟的应用经验，在可行性研究阶段不仅需要对电磁环境影响、绝缘配合和外绝缘特性等关键技术进行研究，而且还需要结合特高压的特点对输电方案拟定、换流站站址及接地极极址选择、线路路径选择以及系统方案比较等主要技术原则进行充分论证，才能为项目业主和政府主管部门提供可靠的决策依据。
1、输电方案的拟定
输电方案是所有工程包括特高压直流工程可行性研究的核心内容。目前我国规划建设的特高压直流输电工程，每回输送功率为5000-6400MW，比国内已建的500kV直流工程每回输送功率高67%～113%。大容量的功率输送必然会对电网的规划建设和安全稳定运行带来更大的影响。因此，拟定特高压直流输电方案时需要对相关因素作更全面的考虑。
(1)特高压直流输电建设的必要性和送电方向一般应在电网的中、长期规划或者是特高压输电系统专题规划中论证明确，并以此指导特高压直流可行性研究阶段输电方案的拟定，可行性研究阶段宜侧重于特高压输电方案技术可行性和安全性的研究。拟定特高压输电方案要符合规划的总体要求，有利于电网的安全稳定和经济运行。
(2)特高压直流输电在世界输电史上前所未有，没有可供借鉴的经验，缺乏相应的技术标准，因此在世界上首批特高压直流输电工程的输电方案研究中，应对特高压换流、逆变系统设备制造、试验技术的可行性和技术路线进行充分调研、论证，并开展设计、安装和验收技术标准的研究，排除或暴露特高压直流输电技术应用可能存在的颠覆性因素。
(3)特高压直流均为跨省或跨大区输电，送受端输电方案需要分别拟定和研究。送端换流站的选择要尽量靠近电源，便于电源的汇集，避免外送潮流迂回和穿越送端主网。受端换流站的落点应考虑对受端网架格局的影响；注意多个直流落点间保持适当的电气距离；若接受的是水电，还要注意研究受端网架结构对水电季节性特点的适应性问题。
(4)特高压直流孤岛运行双极闭锁后可能会出现难以解决的严重过电压，因此方案拟定一般应尽量避免出现孤岛运行方式，换流站与交流电网应保持较强的联系，尽可能维持较高的短路比，为特高压直流创造良好的运行条件。
(5)方案拟定重点是：送端拟定电源接人换流站及换流站与电网的联接方案，受端拟定不同落点与受端电网的联接方案，送受端均应拟定多个方案进行研究比较。如果是水电基地多回直流外送，还应按整体最优的原则先对送端换流站群的组合方案进行比较选择。
2、系统方案比较
2.1、送端换流站站址组合方案比较
当外送电源是一组巨型水电站，装机容量大，需要采用多回特高压直流送电，送端规划建设的不只是一个换流站而是一个换流站群(如金沙江一期的溪洛渡和向家坝电站的特高压直流输电工程，送端有3个换流站)。因此就需要按整体最优的原则，对送端换流站群站址的确定和接入系统方案进行总体论证，而不仅仅是孤立地研究单个换流站，从而为输电方案的拟定奠定基础。
2.2、特高压直流输电容量论证
根据有关研究，采用±800kV特高压直流输电，当输送容量达到或超过500万kW时，输电经济性较优。特高压直流输送容量主要由设备技术的可行性、电网安全稳定性及经济性3个方面的因素决定。我国特高压直流最快也要在2010年左右投运，届时各大区电网都达到相当的规模，一般都可满足单回特高压直流输送较大功率的安全稳定要求。但对不同的电网，针对不同的特高压直流工程，需要进行详细的稳定计算分析，以确定输送容量对电网的影响。
2.3、直流导线截面的选择
特高压直流输电工程由于电压等级高，线路在同等条件下的电晕效应包括电晕损失、无线电干扰和可听噪声等，明显比超高压直流输电工程更大。特别是线路经过高海拔地区时，这一问题更加突出。因此特高压直流输电线路导线截面的选择除要从经济性要求出发，比较经济电流密度、电能损耗以及年运行费外，更要特别考虑电晕产生的可听噪声等环境影响因素对截面选择的制约。
2.4、输电方案比较
特高压直流由于输送功率大，对电网全局的影响也相对较大，因此特高压直流输电方案的比较更侧重各方案对输电能力以及电网安全稳定水平的影响。
不同的特高压直流输电工程又有各自的比较研究重点。对云广特高压直流，交直流并联运行时强直弱交现象突出，需要重点研究提高输送能力的措施。金沙江一期溪洛渡及向家坝水电站采用3回特高压直流输电，每回送电容量达到640万kW，为保证发生直流单极闭锁故障时电网也能保持稳定运行，拟定了多种换流站群组与交流主网的联接方案，并进行比较研究。同时，由于送端集中的容量大，短路电流水平也是金沙江一期特高压直流送端输电方案比较的一个重要内容。
受端输电方案比较的重点是落点的选择，落点的不同会对受端电网的格局产生不同的影响，从而造成不同方案间技术上和经济上一系列的差别。落点的选择要与电网的整体规划紧密结合。若接入的是水电，要注意比较不同落点的输电方案，考虑水电季节性特点和参与调峰的受人功率大幅度变化时相应网架的适应性问题。
3、换流站站址选择及接地极极址选择
在特高压直流输电工程设计中，合理选择换流站站址和接地极极址是优化工程设计、降低工程投资、确保工程安全稳定运行的基础，也是可行性研究设计阶段主要的工作内容之一。特高压换流站站址与接地极极址选择应主要把握以下基本内容。
3.1、换流站站址选择
(1)大件运输：特高压换流站大件设备数量很多，运输设备尺寸大、重量大，运输方案与设备选型、换流站布置及设备制造难度等各种因素密切相关，运输方案需综合优化。对内陆未沿大江大河的地区，大件运输往往是判断换流站站址是否合理或成立的关键。特高压换流站的大件设备主要是换流变压器和平波电抗器。一般来讲，影响站址选择的因素主要是换流变压器。
(2)对水源条件的要求：空气绝缘水冷却阀是近代直流输电工程的主流。阀冷却水的冷却(即外冷系统)一般采用水喷淋(湿冷)，对输送容量为5000-6400MW的特高压换流站，全站耗水量约为60-70m3/h。文献[4]中的第5.0.4条要求：“……当采用地表水作为供水水源时其设计枯水流量的保证率取97%”。对于特高压换流站，汇集的水电规模巨大，换流站停运将造成水资源白白流失，并可能危及电网的安全稳定运行，因此特高压换流站供水水源的可靠性应适当提高。相对于发电厂，特高压换流站耗水量较小，适当提高供水保证率难度并不大。对于同一地区内有多个换流站的情形，为便于业主统筹管理，合理调配，使各站所需的水量及水质均能得到可靠保证，且减少各站的运行维护工作量及相关的运行人员，可行性研究阶段有必要对多站共用水源或联合供水的方式进行研究。
(3)大气环境影响：目前特高压换流站直流场外绝缘设计针对户内、户外直流场选型有多个方案可供选择，而污秽水平是影响方案确定的关键因素之一。当污秽水平较高需要选择户内直流场时，每个换流站直流场造价将增加3000万元左右。因此特高压换流站的站址选择需要加倍重视大气环境对换流站的影响。
(4)可听噪声影响：从我国已投运的±500kV直流换流站的电磁环境测试来看，存在的一个突出问题是换流站的可听噪声太大。由于直流偏磁及谐波电流等因素，换流变压器、平波电抗器及交流滤波器等设备的噪声很难从制造设计中得到有效控制(或控制的代价很高，或导致设备体积庞大，不能运输)，其噪声一般都达到95-110dB。换流站设备数量庞大，_±800kV特高压换流站换流变压器可多达24台，交流滤波器14-20组，采取工程措施进行噪声治理技术复杂、难度大、投资高。在目前的工程实践中还没有总结出成熟、易行的方法。因此，在换流站选址阶段选择适当站址，避开村、镇居民聚居区等噪声敏感源，是解决换流站对周围环境影响的最根本、有效的方法。
3.2、接地极极址选择
(1)极址场地要求：由于特高压直流接地极人地电流大，如金沙江一期溪洛渡及向家坝水电站送电华中及华东±800kV特高压直流输电工程接地极额定人地电流达4kA，为满足温升、跨步电压等要求，接地极布置尺寸将会很大，要求极址场地的可用面积大、土壤导电性能好、导热性能好、热容率高、表层土壤厚和深层大地电阻率低。
(2)极址共用：由于特高压直流接地极对极址场地要求更苛刻，对环境和其他设施影响更严重，并且由于特高压直流大容量、远距离输电的应用特点，特高压直流接地极所处地区不是西南山区，就是东部发达地区，因此极址资源非常有限。为节省工程造价、减小对环境和其他设施的不利影响，充分利用有限接地极极址资源，若2个或多个接地极处于同一地区内，应对2个甚至多个接地极共用极址方案进行论证。
4、线路路径的选择
4.1、走廊宽度
特高压直流线路走廊宽度由合成场强控制，根据目前达成的共识，湿导线情况下地面未畸变合成场强按15kV／m考虑，据此计算出特高压直流线路(6×630／45导线)走廊宽度，按水平V串排列方式为76m，水平I串排列方式为84m，而±500kV直流线路的走廊宽度在50m左右。由于走廊宽度的增加，在路径选择时，应注意线路中心线与其他相关设施之间需保持足够的间距。
4.2、对地距离及交叉跨越间距
确定导线对地最小距离的决定因素是合成场强和离子流密度。根据目前确定的合成场强和离子流密度控制值，非居民区导线最小对地距离I串排列时为18m，V串排列时为18.5m；居民区导线对地最小距离I串时为21m，V串时为21.5m；人烟稀少的非农业耕作地区导线对地最小距离I串时为16m，V串时为17m。
直流特高压线路与铁路、公路、弱电线路、电力线路、建筑物及河流等交叉时，交叉跨越间距均有较大增加。由于对地距离及交叉跨越间距的增大，在路径选择时，应充分利用地形条件，以缩短交叉跨越档距，减小交叉跨越塔高度，尽量避免大档距、大高差及大跨越的出现。
4.3、自然条件恶劣地段
鉴于直流特高压线路的重要性，在路径选择时，应尽量避开重冰区、重污秽区、交通困难地区、采空区及不良地质现象发育地区。当无法避开时，应尽量缩短自然条件恶劣地段的长度。
5、其他关键技术
特高压直流输电工程由于输送容量大，电压等级进入特高压范畴，换流站和线路工程在电磁环境影响、绝缘配合、外绝缘特性、无功补偿配置、换流阀组、直流场接线以及总平面布置等方面均有其自身特点，技术难度大，也是可行性研究阶段的主要技术内容，需要结合工程的自然地理环境和两端电网情况进行深入的研究和论证，初步确定其主要技术原则和方案。
6、结语
(1)特高压直流输电的显著特点之一是输送功率大，可达5000-6400MW，比国内已建的500kV直流工程每回输送功率高67%-113%。大容量的功率输送必然会对电网的规划建设和安全稳定运行带来更大的影响。因此，拟定特高压直流输电方案时需要对相关因素作更全面的考虑。
(2)特高压直流由于输送功率大，对电网全局的影响也相对较大，因此特高压直流输电方案的比较更侧重各方案对输电能力以及电网的安全稳定水平的影响。
(3)特高压换流站站址与接地极极址选择的基本原则与常规换流站相同，但由于特高压直流输送容量更大、电压等级更高，可靠性要求更高，需考虑的因素更复杂，应对大件运输、水源条件、大气环境和可听噪声等建设条件进行重点论证。
直流稳压电源设计总结篇8
关键词：交流抗干扰电路；pfc电路；高压整流滤波；pwm
1 引 言 2 计算机电源发展历程
在计算机各部件中最令人注意的就是cpu的频率、内存的大小、硬盘容量，显卡的性能等等。而对于电脑中的一个重要部件电源．却往往总会受到忽略。而事实上，电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把计算机比作一个人的话，cpu作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用，它相当于我们人类的大脑；而电源作为计算机的动力提供者，完全等价于我们人类的心脏，其重要之处由此可见。所以有必要了解电源内部结构，熟悉电源的工作原理，才能更好地维护好计算机电源，才能从根本上保障公司各部门计算机设备长时间稳定工作。
2 计算机电源发展历程
pc／xt_ ibm最先推出个人pc／xt机时制定的标准；at_ 也是由ibm早期推出pc／at机时所提出的标准，当时能够提供192w 的电力供应；atx—intel公司于1995年提出的工业标准。与at比较主要变化为：
1、取消了at电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制，增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能：
2、atx电源首次引进了+3．3v的电压输出端，与主板的连接接口上也有了明显的改进：atx12v—— 支持p4的atx标准，是目前的主流标准：atx12v一1．1：在atx的基础之上增加了4pin的+12v辅助供电线(pio)为p4处理器供电，改变了各路输出功率分配方式， 增强+12v 负载能力；atx12v一1.3：提高了电源效率，增加了对sata的支持。去掉了一5v输出，增加了+12v的输出能力；atx12v一2.0：尚未有产品实施的最新规范；电源连接器由20针改为24针，以支持75w 的pci express总线．同时取消辅助电源接口；提供另一路+12v输出，直接为4pin接口供电；wtx—atx 电源的加强版本：尺寸上比atx电源大。供电能力也比比atx电源强，常用于服务器和大型电脑；btx一现有架构的终结者，电源输出要求、接口等支持atx12v。
3 计算机开关电源的工作原理
电源是一种能量转换的设备，它能将220v的交流电转变为计算机需要的低电压强电流的直流电。首先将高电压交流电(220v)通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉冲直流电，再经过电容滤波以后成为高压直流电。此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路也是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向控制功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。目前的常见产品主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，它分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路5个主要部分。
4 交流抗干扰电路
为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统．防止电源开关电路形成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关电源配有抗干扰电路。主要结构为兀型共模、差模滤波电路．由差模扼流电感、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成：
5 功率因数校正电路
开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入电流产生严重的波形畸变，向电网注人大量的高次谐波，功率因数仅有0．6左右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在2003年开始实施的ccc中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器(power factor corrector，即pfc)，功率因数达到0．7以上。pfc电路分为主动式(有源)与被动式(无源)两种：主动式pfc本身就相当于一个开关电源．通过控制芯片驱动开关管对输入电流进行”调制”，令其与电压尽量同步，功率因数接近于1；同时．主动式pfc控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以及负担+5vsb输出。主动式pfc功率因数高、+5vsb输出纹波频率高、幅度小，但结构复杂，成本高，仅在一些高端电源中使用。目前采用主动式pfc的计算机电源一般采用升压转换器式设计，电路原理图如下：被动式pfc结构简单，只是针对电源的整体负载特性表现，在交流输人端．抗干扰电路之后串接了一个大电感，强制平衡电源的整体负载特性。被动式pfc采用的电感只需适应50～60hz的市电频率，带有工频变压器常用的硅钢片铁芯，而非高频率开关变压器所采用的铁氧体磁芯，从外观上非常容易分辨。被动式pfc效果较主动式pfc有一定差距，功率因数一般为0．8左右；但成本低廉，且无需对原有产品设计进行大幅度修改就可以符合ccc要求，是目前主流电源通常采取的方式。
6 高压整流滤波电路
目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流，将输人的正弦交流电反向电压翻转，输出连续波峰的“类直流”。再经过电容的滤波，就得到了约300v的“高压直流”。
7 开关电路
开关电源的核心部分．主要由精密电压比较芯片、pwm芯片、开关管、驱动变压器、主开关变压器组成。精密电压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准电压进行比较．pwm芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比，进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量，实现“稳压”输出。pwm(pules width modulation)即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由1c tl494及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离高压(300v)区与低压区(最高12v)，避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造成的危害，也令pwm芯片无需接触高压信号，降低了对元件规格的要求。
冲变压器耦合型开关稳压电源主要的直流(高压到低压)转换方式有5种，其中适合作为计算机电源使用的主要为推挽式与半桥式，而推挽式多用于小型机、ups等，我们常见的电源产品则基本都采用半桥式变换。
8 低压整流滤波电路
经过调制的高压直流成为了低压高频交流，需要经过再次整流滤波才能得到希望的稳定低压直流输出。整流手段与高压整流类似，仍是利用二极管的单向导通性质，将反向波形翻转。为了保证滤波后波形的完整性，要求互相配合实现360。的导通，因此一般采用快速恢复二极管(主要用于+12v整流)或肖特基二极管(主要用于+5v、+3．3v整流)。滤波仍是采用典型的扼流电感配合滤波电容，不过此处的电感不仅为了扼制突变电流，更为重要的作用是像高压滤波部分的电容一样作为储能元件，为输出端提供连续的能量供应。实际产品中高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路是一个整体，虽然原理与前述基本相同，但元件个数、分布方式会有很大变化。例如采用半桥式电压变换的电源就有两个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，各负责半个周期的输出；而采用单端正激式电压变换的电源则只有一个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，工作时间按照开关管占空比分配。其他较为重要的部分还有辅助供电电路与保护电路：辅助供电电路一个小功率的开关电源，交流输入接通后即开始工作。300v直流电被辅助供电开关管调制成为脉冲电流，通过辅助供电变压器输出二路交流电压。一路经整流、三端稳压器稳压，输出为+5vsb，供主板待机所用；另一路经整流滤波，输出辅助+12v电源，供给电源内部的pwm等 片工作。主动式pfc具有辅助供电的功能，可以提供+5vsb及电源内部芯片所需电压；故采用主动式pfc的电源可以省略掉辅助供电部分，只使用两个开关变压器。
9 保护电路
电源主要的保护措施有7种：
1、输入端过压保护：通过耐压值为270v的压敏电阻实现：
2、输入端过流保护：通过保险丝：
3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出；
4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与稳压管两端的基准电压偏差较大时，就会对电压进行调整：
5、输出端过载保护：过载保护的机理与过流保护一样，也是通过控制电路和驱动变压器进行的：
6、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、关断开关管的输出：
7、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制；
10 电源的好坏对其他部件的影响
cpu对电压就非常敏感，电压稍微高一点就可能烧毁cpu，电压过低则无法启动；而硬盘在电压不足时就无法正常工作，在电压波动大时甚至会划伤盘片，造成无法挽救的物理损害；诸如此类，不一而足。在很多情况下，主机内的配件损坏了，用户只是认为是配件本身的质量问题．而很少考虑可能是电源输出的低压直流电电压不稳所造成的。所以，输出电压的波动范围就是考查电源质量的重要指标之一。目前，一般的电源产品在空载和轻载时的表现都较好(假冒伪劣产品除外)，而重载测验才是烈火试真金的真正考验。
参考文献
1李成章，微机及其外设电源原理与维修，电子工业出版社．1997．7．