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升壓電路范文1
關鍵詞： 開關直流升壓電路； 熱插拔控制； 安全工作區； 輸出保護
中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）23?0165?03
Design application of the hot swap controller in the DC boosted circuit
LI Xing1， QIAN Yue?guo2， JIN Li1， ZHANG Jian?qing1
（1. The 36th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Jiaxing 314001， China；
2. Zhejiang JEC Electronic Co.， Ltd.， Jiaxing 314001， China）
Abstract： A hot?swap protection control chip is designed， which realized the protection of over?current and short circuit in DC boost circuit output. The work principle and implementation model of DC boost circuit and the hot?swap protection circuit are analyzed. The circuit， the parameters design， the selection process and actual work switching waveforms are introduced in detail， and the design examples are given. Experiments show that using hot?swap protection control chip can effectively avoid the inherent defects of the conventional DC boost circuit in overcurrent short circuit. It improved the reliability of power supply.
Keywords： switch DC booster circuit； hot?swap control； safety operation area； output protection
熱插拔保護電路通常用于服務器、網絡交換機、以及其他形式的通信基礎設施等高可用性系統。這種系統通常需要在帶電狀態下替換發生故障的電路板或模塊，而系統照樣維持正常運轉，這個過程稱為熱插拔（Hot Swapping）。本文將闡述熱插拔控制器的另一種用法，利用熱插拔保護電路具有的過流和短路保護功能，解決開關直流升壓電路的輸出端保護問題。
1 開關直流升壓電路的基本原理
開關直流升壓電路（The Boost Converter或者Step?up Converter），是一種開關直流升壓電路。輸出電壓高于輸入電壓，輸出電壓極性不變，基本電路圖如圖1所示。
圖1 The Boost Converter
開關管導通時，電源經由電感?開關管形成回路，電流在電感中轉化為磁能貯存；開關管關斷時，電感中的磁能轉化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經由二極管?負載形成回路，完成升壓功能。
輸出過流時，電路會采樣開關管的峰值電流，減小占空比，導致輸出電壓下降。當輸出電壓降到輸入電壓時，過流保護不再受控，保護失效。另外輸出過流點還會隨著輸入電壓升高而變大。當輸出短路時，輸入電源會通過電感、升壓二極管形成短路回路，導致電源故障。BOOST電路還有一個缺陷是不方便控制關閉輸出，當控制芯片關閉，開關管截止時，輸出仍然有電壓，不像BUCK電路，很方便的將輸出電壓降到0 V。
2 熱插拔控制器的基本原理
熱插拔（Hot?Plugging或Hot Swap）即帶電插拔，熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的電源或板卡等部件，從而提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性和靈活性。如果沒有熱插拔控制器，負載端的模塊插拔時，會對電源產生浪涌電流的沖擊，影響電壓的穩定與電源的可靠性。這個問題可通過熱插拔控制器來解決，熱插拔控制器能合理控制浪涌電流，確保安全上電間隔。上電后，熱插拔控制器還能持續監控電源電流，在正常工作過程中避免短路和過流。
3 關鍵電路設計與實例
3.1 電源要求
電源實例如圖2所示，其中的電源輸入9～18 V，額定輸出28 V/1.2 A，過流保護1.5 A。
3.2 電路簡介
這是一款用了TPS2491熱插拔控制芯片的升壓電路，帶有輸出過流短路保護，當遙控端CTL接地時，電源進入待機模式，輸出為零。
熱插拔控制器包括用作電源控制主開關的N溝道MOSFET、測量電流的檢測電阻以及熱插拔控制器TPS2491三個主要元件，如圖2所示。熱插拔控制器用于實現控制MOSFET導通電流的環路，其中包含一個電流檢測比較器。電流檢測比較器用于監控外部檢測電阻上的電壓降。當流過檢測電阻上產生50 mV以上電壓的電流將導致比較器指示過流，關閉MOSFET。TPS2491 具有軟啟動功能，其中過流基準電壓線性上升，而不是突然開啟，這使得負載電流也以類似方式跟著變化。
TPS2491內部集成了比較器及參考電壓構成的開啟電路用于使能輸出。比較器的開啟電壓為1.35 V，關閉電壓1.25 V，有0.1 V的滯差保證工作的穩定。通過分壓電阻精確設定了使能控制器所必須達到的電源電壓。器件一旦使能，MOSFET柵極就開始充電，這種電路所使用的N溝道MOSFET的柵極電壓必須高于源極。為了在整個電源電壓[（VCC）]范圍內實現這個條件，熱插拔控制器集成了一個電荷泵，能夠將GATE引腳的電壓維持在比[VCC]還高10 V的水平。必要時，GATE引腳需要電荷泵上拉電流來使能MOSFET，并需要下拉電流來禁用MOSFET。較弱的下拉電流用于調節，較強的下拉電流則用于在短路情況下快速關閉MOSFET。
熱插拔控制器還有一個模塊為定時器，它限制過流情況下電流的調節時間。選用的MOSFET能在指定的最長時間內承受一定的功率。MOSFET制造商使用圖3標出這個范圍，或稱作安全工作區（SOA）。
圖3 MOSFET安全工作區
定時器還決定控制器自動重啟的時間，故障導致關閉MOSFET，經過16個振蕩周期后，芯片重新使能輸出。
3.3 設計過程
保護電路參數設定分幾步：
（1）過流采樣電阻
[RS=0.05（1.2×IMAX），]取值33 mΩ，過流動作點為1.5 A左右。
（2）MOSFET的選型：耐壓要大于輸入電壓和瞬態過沖，并放一定余量；選擇[RDSON（MAX）。]
[RDSON（MAX）≤TJ（MAX）-TA（MAX）RθJA-I2MAX]
[TJ（MAX）]一般取125 ℃，熱阻[RθJA]取決于管子的封裝、散熱的方式。
（3）選擇MOSFET的[PLIM]
MOSFET在啟動或輸出短路時會有極大的功率消耗，限制[PLIM]可以保護管子防止溫度過高燒毀。通過3腳PROG電壓的調節，設定[PLIM]的大?。?/p>
[PLIM≤0.7×TJ（MAX）2-[（I2MAX×RDSON×RθJA）+TA（MAX）]RθJA]
[TJ（MAX）2]一般取150 ℃，[RDSON]為MOSFET最高工作溫度時的導通電阻。
[VPROG=PLIM10×ILIM]
[VPROG=VREF×R10R9×R10]
式中[VREF]為4 V。實際選用MOSFE為AOL1242。
（4）選擇[CT]
選擇合適的電容，保證輸出啟動時能完成輸出電容的充電且不引起故障保護的動作。
（5）選擇使能啟動電壓
EN端啟動電壓為1.35 V，關閉電壓為1.25 V。利用此引腳，可以做輸入欠壓保護；設計分壓電阻為240 kΩ和13 kΩ，開啟電壓為26.3 V，在24.3 V時關閉。
（6）其他參數
GATE驅動電阻，為了抑制高頻振蕩，通常取10 Ω；PG端上拉電阻，保證吸收電流小于2 mA，在本設計中不需要，懸空處理；Vcc端旁路電容，取0.1 μF。
電源使能端串聯一個二極管BAV70，低電平時可以關閉升壓電路和電源輸出。
4 測試結果和各測試點的工作波形
測試結果為過流保護動作點：1.45 A；輸出長期短路無損壞，短路去除恢復輸出；遙控端使能工作正常。
上電時各個測試點波形如圖4所示。
圖4 上電波形
圖4中CH2是升壓后的電壓，當輸入加電，升壓電路立即工作，很快達到28 V。為了防止后極負載的浪涌電流對MOSFET的沖擊，可以看到驅動電壓（CH1）是緩慢上升的，輸出電壓（CH3）也是跟隨緩慢上升。在啟動過程中，很明顯看到MOSFET的驅動電壓不高，MOSFET工作于線性區，同樣可以抑制輸出端電流的增大，有效保護MOSFET在啟動過程中不過載。
正常工作時的各點電壓如圖5所示。由圖5可以看到，正常工作時，輸出電壓（CH3）等于升壓后的電壓（CH2），MOSFET驅動電壓（CH1）比輸出電壓高了14 V，可以保證MOSFET良好導通，降低熱耗和壓差。
圖5 正常工作波形
當負載過流或短路時的波形如圖6所示。由圖6可以看到，當輸出過流或短路時，MOSFET驅動電壓（CH1）迅速下降，導致輸出電壓（CH3）跟著下降，有效的保護電源的安全。經過2 s的重啟周期后，驅動電壓有個小小的試探電壓，如果故障仍然存在，重啟不成功，驅動電壓又恢復到零。反之重啟成功，正常輸出。如圖7所示。
圖6 故障保護波形
圖7 電源重啟波形
5 結 語
實踐證明，基于TPS2491熱插拔控制器的保護控制電路具有電路簡單可靠，應用方便的特點。本電路應用于開關直流升壓電路中，完美解決了原來沒有輸出過流短路保護以及不能遙控輸出的缺陷，收到了良好效果。
參考文獻
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升壓電路范文2
【關鍵字】：電壓互感器，二次壓降，補償
abstract
because the pt secondary loop voltage drop directly affects energy measurement. after consulting the pt secondary loop voltage drop a great amount of materials
the accuracy of the electric，the best method to reduce was put forward based on analyzing the cause of which.
keywords： voltage transformer, secondary voltage drop, compensation
一、緒論
隨著電力市場的改革，電能計量關系到直接的經濟利益，做好pt二次回路壓降的管理與改造工作，對保證電能計費的公正合理意義較大。正確的電能計量對核算發、供電電能，綜合平衡及考核電力系統經濟技術指標，節約能源，合理收取電費等都有重要意義。在電力系統中開展電能計量的綜合誤差測試是實現電能正確計量的基本技術措施之一。電能計量的綜合誤差包括電能表、電流互感器、電壓互感器的計量誤差以及電壓互感器到電能表的二次回路線路壓降。當電能表、互感器的計量誤差符合國家有關規程規定時，由電壓互感器二次側到電能表端子之間二次回路線路的電壓降(簡稱為pt二次電壓降)，將導致電壓量測量產生偏差。
pt二次壓降問題是電力發、輸、變、配企業普遍存在的問題，它使系統電壓量測量產生偏差，不僅影響電力系統運行質量，而且直接導致電能計量誤差，這種計量誤差直接歸算到電能計量綜合誤差之中。
幾年來，經常發生電壓互感器二次接線故障，直接影響二次回路的安全運行，給廠家經濟造成一定的損失。電壓互感器是一次和二次回路的重要元件，向測量儀表、繼電器的線圈等供電，能正確反映電氣設備的正常運行。故障現象：35kv母線電壓互感器大部分采用的型號3xjdjj-35，電壓比是： （請參考參考文獻[6]）。每年當春秋陰雨季節或天氣潮濕、有大霧時，中控室就會經常發出單相接地或電壓降低信號，經值班人員切換電壓表，有一相或兩相電壓指示下降，另兩相或一相電壓指示值不變，報告梯調請電氣二次班前來處理。電氣二次人員對二次回路及繼電保護觸點進行了打磨，對保護的繼電器進行了整定，均未發現異常。經多方查找，發現3 5 k v母線電壓互感器的二次接線的線頭長年老化，有放電的痕跡。經分析，這種戶外式電壓互感器的二次接線引出端比較短，二次配線時所留線頭端子比較短。一般正常運行時，由于北方氣候干燥，常年少雨、灰塵大，空氣中的污物比較多。當天氣是陰雨或潮濕時，就會在電壓互感器的二次接線表面形成一個導電層構成回路，致使電壓互感器的二次側發生單相接地或電壓降低。但這不是真正線路上的接地和短路，只是二次回路保護誤發信號，造成故障，影響了二次回路的穩定運行，造成一定的經濟損失。
有文獻指出，電壓互感器裝置在變電設備現場，二次電壓需要通過幾十米至幾百米的電纜及各種輔助接點接到控制室，供繼電保護、自動裝置、測量儀表的電壓線圈及電壓回路。這些負載的大小，決定了二次回路電流的大小。由于二次回路電纜導線和各種輔助接點直流電阻的存在，在電纜兩端產生了電壓降，使負載端電壓低于pt端電壓 u伏，產生了幅值(變比)和相角誤差。其誤差大小決定于二次回路直流電阻大小，負載大小(二次電流大小)、性質(負載功率因數)及其連接方式。
有文獻指出，某省網年售電100億度，pt二次壓降平均為1伏，按pt二次額定電壓為100伏計算，漏計電能為1億度，按0.2元/度計算，損失電費2000萬元。
文獻指出，某發電廠110 kvi段電壓互感器二次回路壓降為0.62%。110kvi段電壓互感器二次回路壓降超標，直接影響到3號發電機關口電能表計量裝置的準確計量。3號機每年平均上網電量為2億千瓦時，丟失電量w=w * 0.62%=1240000kwh，即年損失電量達124萬度。
從上述例子中，可以看出pt二次壓降直接影響電能量計量的準確度，由于pt二次壓降的單向性，致使電力企業漏計電能，導致巨額經濟損失;同時對電力系統安全運行也是一種潛在的威脅。
二、電壓互感器二次回路的接線形式
現場運行中按照電壓等級的不同，電壓互感器二次回路采用了不同的接線形
式。
1.10kv至35kv電壓互感器二次接線
電壓互感器一次側(高壓側)有熔絲，二次不設熔絲和任何其他保護設施，以減小電壓互感器二次回路壓降。從電壓互感器與電能表距離的遠近進行如下分析。
電壓互感器與電能表相距較遠(一般大于10m)。為了在測量電壓互感器壓降
時，不斷其一次側刀閘進行試驗接線，采用圖一所示接線形式。電壓互感器二次出線進專用接線盒a，由于一般情況下電壓互感器二次端子與接線盒a之間的距離小于0. 5 m，可不考慮兩者之間的電壓降。測量電壓互感器二次壓降時，二次電纜線從接線盒a接至電能表專用接線盒b，即可測出其間的電壓降。采用這種接線方式開展測試工作安全、方便。
當電壓互感器與電能表相距較近時，在實際電力客戶接線時又分為兩種情況。
(1)電能表直接裝在電壓互感器柜上(如手車柜)，電壓互感器二次電纜直接進入電能表接線盒b，二次導線截面積大于4mm （請參考szepc.com/中的電能裝置技術管理規程），如圖二所示。電能表與電壓互感器二次端子之間連線距離小于lm，一般不考慮電壓降誤差，但至少應每2年1次在停電的情況下檢查和處理電壓互感器二次端子接頭生銹、腐蝕等情況。
(2)電壓互感器二次通過插件接至電能表接線盒，如圖三所示。這種接線方式一般是電壓互感器裝在手車柜上，用上電后就不再管理，壓降不易側試。實際這類“插件”操作頻繁，接觸電阻不能忽略。
2.110kv及以上電壓互感器二次接線
電壓互感器一次側沒有熔絲，電壓互感器二次側必須裝設保護設備(熔絲或快速空氣開關)，防止電壓互感器二次短路。對于進線供電的情況，為了保證計量準確，便于加封，在電壓互感器桿下裝設專用電壓互感器端子箱，接線方式如圖四所示。將接線盒a和快速開關zkk裝于電壓互感器二次箱內，二次電纜從快速開關zkk直接接到電能表接線盒b，可測量出從接線盒a到電能表之間的電壓降，同樣電壓互感器二次端子接頭應至少2年1次檢查和處理銹腐等情況。zkk應使用單相的快速空氣開關，便于對電壓互感器進行一相一相的測量，同時測量時應有足夠的操作距離，保證工作人員的安全。電壓互感器電纜首端、中端和末端保護層金屬部分一定要可靠接地，以屏蔽外磁場感生的電勢，保證電壓降測量的準確性。
三、降低二次壓降的措施
由于電壓互感器二次壓降直接影響電能計量的準確性，甚至對系統穩定運行產生不良影響，為此人們在改善二次壓降方面做了大量工作，歸結起來可以分為降低回路阻抗、減小回路電流和增加補償裝置等三大類降低二次壓降的措施。下面就這三種降低二次壓降措施進行細致分析。
1.降低回路阻抗
在所有關于二次壓降及降壓措施的文獻中，當分析二次壓降的成因時，電壓互感器二次回路阻抗是第一個被關注的參量。根據前面分析的結果，電壓互感器二次回路阻抗包括：導線阻抗、接插元件內阻和接觸電阻等三個組成部分。
1.1導線阻抗
由于電壓互感器二次回路的長度達100米至500米之間，而且導線截面積過小，因而二次回路導線電阻成為回路阻抗中最被關注的因素。為此在《電能計量裝置技術管理規程》d l / t 448-2000中，對計量用電壓互感器二次回路的側試作出了相關的規定：互感器二次回路的連接導線應采用銅質單芯絕緣線。對電壓二次回路，連接導線的截面積應按允許的電壓降計算確定，至少應不小于2.5mm 。在實際工作中，電壓互感器二次回路線路的截面積一般選在6mm 。但無論若何選取導線截面積，導線阻抗是存在的，只是量值的大小而已。
1.2接插元件內阻
考慮到電壓互感器二次回路中存在刀閘、保險、轉接端子和電壓插件等接插元件，在不考慮接觸電阻的前提下，各元件的自阻和可以認為是一個定值，該值很小，并且不易減小。
1.3接觸電阻
許多文獻指出，在電壓互感器二次回路阻抗中，接觸電阻占很大的比重，其阻值是不穩定的，受接觸點狀態和壓力以及接觸表面氧化等因素的影響，阻值不可避免地發生變化，且這種變化是隨機的，又是不可預測的。接觸電阻的阻值在不利情況下，將比二次導線本身的電阻還大，有時甚至大到幾倍。測試中，二次線壓降通常都比計算值大許多，其根本原因就是沒有估計到接觸電阻有如此大的變化。
從上述分析中，可以清楚看到，電壓互感器二次回路阻抗的三個組成部分中，可以通過增加導線截面積降低導線阻抗;接插元件內阻基本不變;接觸電阻占主導地位，且其阻抗變化具有隨機性。于是得到降低電壓互感器二次回路阻抗的具體方案為：
（1）電壓互感器二次回路更換更大截面積導線;
（2）定期打磨接插元件、導線的接頭，盡量減小接觸阻抗。
但無論采取何種處理手段，都只能將二次回路阻抗減小到一個數值，不能減小到零。
2.減小回路電流
一般情況下，電壓互感器二次計量繞組與保護繞組是分開的，計量繞組負載為電能表等，負載電流小于200ma，因而現場測試若發現電壓互感器一次回路電流大于200ma時，可采取以下措施減小電流：
（1）采用專用計量回路
目前電壓互感器二次一般有多個繞組，且計量繞組與保護繞組各自獨立。否則電壓互感器二次回路電流較大。
（2）單獨引出電能表
專用電纜對于計量繞組表計較多的情況，即使該繞組負載電流較大，但通過專用電纜的電流因只有電能表計的負載而減小，因而電能表計回路的電壓互感器二次回路壓降也較小。
（3）選用多繞組的電壓互感器
對于新建或改造電壓互感器的情況，有的電壓互感器有兩個二次主繞組和1個輔助繞組，可取主繞組中的1個作為電能計量專用二次繞組，這樣該回路因只接有電能表而使電流較小，從而壓降也較小。
（4）電能表計端并接補償電容
由于感應式電能表電壓回路為電壓線圈，電抗值較大，使得流過電壓線圈的電流即電壓互感器二次回路電流無功分量較大，電壓互感器二次回路負載功率因數較低。采用在電能表電壓端子間并接補償電容的方法，可以降低電壓互感器二次回路電流的無功分量，從而降低電壓互感器二次回路電流，達到降低壓降的目的。實際并接電容時，應選好電容值，一般以壓降的角差最小為最佳選值。還應注意電容的耐壓，以保證可靠性。但是此措施由于未被有關部門完全認可，所以并未被廣泛采用，建議慎重使用。
2.5裝設電子電能表
電子電能表功能全，往往1只表可代替有功、無功，最大需量及復費率等表，因而可減小電能表計數量，同時電子電能表輸入阻抗高，單只表負載電流只有30ma左右，因而使得電壓互感器二次回路電流大大降低，壓降也就較小。
在上述5種減小電壓互感器二次回路電流的方法中，采用專用計量回路和裝設電子電能表的效果明顯，而且易于實現。但使用上述方法減小電壓互感器二次回路電流方案，只能有效降低回路中電流到一定值，因為該值是由儀表數量和儀表阻抗性質決定的，一旦接線形式和連接儀表數量確定了，二次回路電流的大小就基本確定了，即由于電壓互感器二次回路接線特點決定了二次回路電流，無論采用何種方法，電壓互感器二次電流不可能等于零。
3.增加補償裝置（雖然是不提倡，但是在方法是卻是可行的，許多文獻上都有這個方法）
目前補償器種類較多，從原理上分，主要有3種：定值補償式、電流跟蹤式、
電壓跟蹤式。
3.1定值補償式
定值補償式補償器根據其工作原理可以分為有源定值補償器和無源定值補償器。無源定值補償器的工作原理是利用自禍變壓器補償比差，利用移相器補償角差。利用此補償器可以將電能表計端電壓與電壓互感器二次端電壓幅值與相位調至相等，從而達到補償的目的。這種補償器可以對回路阻抗和回路電流一定的線路調節補償電壓，使二次壓降為零。但如果二次回路阻抗或電流發生變化，例如熔體電阻或端子接觸電阻增大或電壓互感器二次負載電流發生改變，這種補償器就不能適應了。采用無源定值補償裝置，可靠性相對較高。
有源定值補償器的工作原理是在電壓互感器二次回路中計量儀表接入端口處串入一個定值的電壓源，達到提高計量儀表的入口電勢以抵消二次壓降影響的目的。當電壓互感器二次回路阻抗和回路電流一定時，調節補償電壓，使二次壓降接近于零，但二次回路阻抗或電流發生變化時，這種補償器就不適應了。
總之，定值補償器在電壓互感器二次回路阻抗和回路電流不變的前提下，能夠對二次壓降進行有效補償，由于不能跟蹤電壓互感器二次回路阻抗和回路電流發生變化而引起二次壓降的變化，因此不可避免地引起電壓互感器二次綜合壓降欠補償或過補償現象發生。由此可以說，定值補償裝置（無論是有源的，還是無源的）在設計時就存在缺陷，是絕對禁止用于二次壓降補償的。
3.2電流跟蹤式
電流跟蹤式補償器基本原理是利用電子線路通過對電壓互感器二次回路電流的跟蹤產生一個與二次回路阻抗大小相等的負阻抗，最終使二次回路總阻抗等效為零。這樣，即使有pt二次回路電流的存在，由于回路阻抗為零，壓降也為零。這種補償器對于二次線路較長的，可補償線阻。對于pt二次負載不穩定、二次電流變化的回路，由于二次回路總阻抗等效為零，可以保持壓降為零。但對于二次回路阻抗變化的情況，則不能自動跟蹤，也就是說，如果熔體電阻或接點接觸電阻發生改變，則回路等效阻抗就不為零了，這是該補償器的局限性。
換句話就是說，電流跟蹤式補償器的設計前提是電壓互感器二次回路阻抗不變，只要跟蹤二次回路變化的電流就可以達到補償二次壓降的目的。從前面對二次回路阻抗的特性分析可以看出，電壓互感器二次回路阻抗是變化的，且具有一定隨機性，顯然電流跟蹤式補償器同樣存在設計缺陷，可能造成過補償或欠補償現象的發生，因而也是絕對禁止用于二次壓降補償的。
3.3電壓跟蹤式
電壓跟蹤式補償器的原理是通過一取樣電纜，將電壓互感器二次端電壓信號與電能表計端電壓信號進行比較，以產生1個與二次回路壓降大小相等，方向相反的電壓疊加于電壓互感器二次回路，使電壓互感器二次回路電壓降等效為零。當電壓互感器二次回路電流或阻抗改變導致回路電壓改變時，補償器自動跟蹤壓降的變化并產生相應變化的補償電壓疊加于電壓互感器二次回路，以保持回路壓降始終為零。因而這種補償器幾乎適用于所有場合，唯一不足的是需同時敷設一條從電壓互感器二次端電壓信號取樣的電纜。
3.4目前應用較多，效率較高的二次壓降自動補償裝置
3.4.1自動補償裝置的原理
pt二次壓降自動跟蹤補償器的原理如圖五所示，圖五中：
u為pt二次繞組出口a點電壓，u1為二次回路末端電能表端子c點電壓：
u為pt二次回路綜合電阻r (導線電阻和接觸電阻之和)上的壓降，即pt二次回路壓降;
u1為pt二次壓降自動跟蹤補償器的輸出電壓。
當調整電路參數得當，使 u= u1，則下式成立：
u1=u- u+ u1=u
即抵消pt二次回路壓降 u的影響，使電能表端子c點的電壓等于pt出口a點的電壓，如同將電能表直接接到pt出口點上。從而達到了提高計量精度、減少計量損失的目的。
3.4.2應用效果
pt二次壓降自動跟蹤補償器要選擇通過權威電力部門的產品型式試驗合格的產品，并結合本單位的具體情況，選擇相應型號。在投運前，必須進行現場的性能、功能、抗干擾、附加波形失真等試驗，確保裝置的技術指標和功能滿足產品的技術要求和符合現場實際條件。
某發電單位220kv電壓互感器二次電能計量回路應用pt二次壓降自動跟蹤補償器，效果良好，其投運帶滿負載后pt二次壓降測量值如下表:從下表可知，pt二次壓降自動跟蹤補償器實現了矢量補償，即實現比差和角差的補償，補償后的pt二次壓降小于二次額定電壓的0.2%，完全能滿足電能計量裝置管理規程的要求，達到了提高計量精度、減少計量損失的目的。
4.其他方法
4.1取消pt二次回路的開關、熔斷器、端子排等:此措施可避免開關、熔斷器、端子排的接觸電阻造成的pt二次壓降，但取消開關、熔斷器設備后，計量二次回路的失去故障保護，后果嚴重，不宜采用。
4.2調快電能表:此措施可臨時性地解決pt二次壓降問題，但在開關、熔斷器、接線端子上形成的接觸電阻是變化的，隨著時間的推移，導體接觸部位逐漸老化，其接觸電阻亦逐漸增大，pt二次壓降增大。同時，此措施在電能計量管理規定上是不允許的。
4.3對pt二次同路實施定值補償:此措施與調快電能表的措施相仿，只能臨時性地解決pt二次壓降問題，不能實施動態補償
四、結語
綜上分析，電壓互感器二次回路線路壓降由二次等效阻抗和二次回路電流共同影響。這兩個影響因素又隨環境和工況不同而變化:二次等效阻抗又隨環境的變化而變化，二次電流也隨二次運行方式的不同而改變。若要達到國家頒布的電能計量裝置技術管理規程和電能計量裝置檢驗規程sd109-83的要求，必須揭示pt二次壓降的產生機理，并設計補償辦法，對電壓互感器的二次負荷進行補償。
電壓互感器二次壓降的治理措施有降低二次回路阻抗、減小回路電流和加裝補償裝置三種。降低二次回路阻抗、減小回路電流兩種方法在保證二次壓降原有性質的基礎上，可以有效降低二次壓降，但不能保證二次壓降始終不大于電壓互感器二次出口電壓的0.25%要求；加裝電壓跟蹤式補償裝置，可以保證二次壓降始終不大于電壓互感器二次出口電壓的0.25%要求，但要注意電壓互感器二次壓降單向性的特點，確保欠補償才是有效的。
【參考文獻】：
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升壓電路范文3
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升壓電路范文4
降壓啟動電路動手能力一、加強學生的動手能力
自從新教材改革以來，很大地改變了教師和學生在課堂上的立場，特別是對于物理以及其他動手比較強的學科，讓學生能夠親自動手操作得到了很好的改善。只有在實際操作學習之后才能讓學生快速地掌握課本知識以及能夠把學到的知識用到實際生活中來。
1.引導學生思考
例如，在“電力拖動基本控制線路”課題中：降壓啟動控制電路。如果三角大功率電機直接啟動，假設電源變壓器的容量不夠大的情況下，那么將會直接導致電源變壓器的輸出電壓會引起大幅度的下降，在相同電源線的情況下，從而將會影響其他設備的正常運行。電動機啟動時在星形連接的定子繞組附加三角形連接的各項定子繞組電壓，如果電機是只有三角形聯接的根號三分之一，其起動電流為三角形連接的三分之一，以便使引入星三角形下降壓力啟動控制線路的安裝問題。
2.學習指導
三角轉換實現手動，第一次連接的形狀為星形接觸器，然后再依次接通開關電源接觸器，星形接觸器和三角形接觸不準吸在一起，可以讓連接形成星形啟動，后接成三角形運轉，不要先讓三角形啟動，然后星形運轉，同一時間在星形和三角形按鈕被按下時，該電路不能被接通。
3.動手操作
通過上面引導學生思考以及學習指導之后，首先應該讓學生在作業或者練習本上畫出相應的線路圖，之后再讓學生在實驗室里自己動手操作，從而加強學生的動手能力，在操作過程中學生才能更好地理解以及鞏固課本上的理論知識。
二、學生對所做的電路進行互相交流、討論
在實驗過程中，可以分為兩個一組，或者是四五個人一組，根據自己的班級情況而定，成績好的和成績一般的組合成為一組才能給有效地引導成績差的學生，從而提高學生的平均成績。在實驗開始之前，兩組之間或者以上可以互相討論，確保實驗能更好地實施，從而也能夠增加學生的交流與溝通能力，這更是新教材的要點之一。
在實驗開始的前一天或者前幾天，就應該讓學生做好相關的學習資料預習，課堂上在教師的領導下，學生才能更好更快地理解。例如，以電動機定子繞組Y、接法時，其繞組上的電壓和電流有什么區別？為實驗任務。
根據實驗的任務，學生可以先在網上或者是書本上找相關的資料，然后和自己的小組進行交流。在學生預習之后，由老師給學生講解本次實驗的相關原理。
首先，從圖上可以看出線路本身是由3個接觸器、1個時間繼電器、1個熱繼電器、2個按鈕組成。
其次，用KM接觸器作為本次實驗的引入電源，KM和KMY接觸器分別運行用和作Y形降壓啟動用，KT時間繼電器是用來控制Y形降壓啟動時間和完成Y-自動切換。SB1在本次實驗中是啟動的按鈕，SB2在本次實驗中為停止按鈕，FU1則是作主電路的短路保護作用，FU2是控制電路的短路保護，KH是用于作過載保護。
三、展示成果
在學生做完實驗后先自己檢查，在自己小組檢查無誤的情況下再由各個小組相互觀察――展示成果、互相學習。然后互相比較后，給其他小組以及自己的小組實驗打分，并說出理由。最后由老師點評并對每個小組的實驗作出評價，指引學生去學習好的，從而也要著重地講解學生容易出錯的步驟。
四、延伸與擴展
在學生熟悉掌握了課本上的論文知識以后，應該向課外的知識做一定的擴展。根據以上的學習內容做有關的擴展：
1.KM2電源接觸器主觸頭通過電動機的額定電流，也就是所謂的線電流；電動機的相電流其實就是三角形KM3接觸器主觸頭通過的，它只有線電流的根號三分之一倍，熱繼電器是按電動機的額定電流來整定的。但是，假設當電路出現了其他原因的故障的時候，而電動機則長時間在Y接法的線路下運行，那么線電流有可能達不到熱繼電器的整定值，最后相電流會超出額定值，那么就會造成電動機過熱損壞。
2.KM2、KM3接觸器主觸頭所通過的均是相電流。這樣一方面，會延長他們的使用壽命；另一方面，按電動機相電流而進行選用接觸器，從而能夠降低成本，熱繼電器是按根號三分之一的電動機額定電流整定的。他的優點其實就是：假設電路意外發生故障，而電動機長時間在Y接法下運行，一樣能夠做到保護的作用。
3.對于一般功率比較大或者是帶有一定負載起動的電動機，如果起動時間較長，那么就會造成熱繼電器在起動過程中誤動作，其實就是把熱繼電器轉移到KM3接觸器回路中，這樣使它能夠不通過起動電流，而它的動作值還是按電動相電流來整定。
五、結論
總之，想要讓學生能夠快速并且輕松地掌握課堂上的知識，應該跟進新教材的課改，不應該只是局限于傳統的灌輸教學方式。一定要正確地引導學生，多做，多學，多說。把學習的知識用到實際生活中，也應該從實際生活中的示例來作指導，而且更應該擴展課外的知識，從而達到擴展學生的思維。相互交流必不可少，加強實際實驗性操作也勢在必行。
參考文獻：
[1]范貽潘.電路拖動控制線路與技能訓練（第四版）.中國勞動社會保障出版社.
升壓電路范文5
關鍵詞：角色;職業生涯;管理
中圖分類號：G451.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）19-0029-03
筆者認為，最關鍵的是電大教師角色勝任力定位不清晰，進而缺乏有效的職業生涯管理路徑。原因在于角色勝任力和職業生涯管理是前因后果的關系，只有明確角色勝任力要求，才能有針對性地提高勝任素質來進行職業生涯管理。電大教師因其工作方式、工作對象的不同，對專職教師、教學管理教師、雙肩挑教師、教學輔助人員有不同的角色勝任力要求，因此有必要對教師角色勝任力進行分類研究，進而有針對性地探究出職業生涯管理路徑。
一、角色勝任力研究綜述
勝任力（competency），指在特定工作崗位、組織環境和文化氛圍中能將有績效優秀人員與普通人員區分開的個人能力[1，2]。它的構成包括知識、技能、個人特質和動機。隨后各學者針對不同行業、不同崗位展開勝任力研究。近年來關于電大教師勝任力，各學者分別圍繞教師職責、電大教師獨特性、教學過程展開研究。
從職責研究，劉波指出電大教師既從事教學工作又從事管理工作，既需要知識又需要技能，知識包括專業知識、教育技術知識、遠程教育專業知識;能力包括課程設計能力、組織課堂教學能力、口頭表達能力、多媒體編輯能力等[3]?；谂c普通高校教師工作任務的對比差異，即圍繞“獨特性”展開研究，李平提出電大教師應是“一專多能”的全面型人才、“獨當一面”的開拓型人才、“講求實效”的應用型人才[4]。胡幼梅也指出廣播電視開放大學的教師，應做到“一專”，即精通本專業知識;“二能”，即能指導電大學生自覺，能研究距離教育理論與實踐問題;“三會”，即會設計、撰寫多媒體教材文學稿本，會做電視教學編導，會操作兩項以上的電教設備。圍繞教學過程，王玉娟指出教師是教學的設計人員、學生學習的指導者和學生工作學習的榜樣，并指出教學設計包括教學內容設計、教學方法設計、教學媒體最佳組合設計，學習指導包括學習方法的傳授，工作學習的榜樣包括品德、事業心、責任感、嚴謹的治學態度和勇于探索、不斷創新的精神，同時結合電大教育特色，指出教師要學習現代教育技術理論，樹立現代教育觀念，精通遠程教學業務，具有運用多媒體組織教學的能力，成為遠程教育的專家。
總體而言，關于電大教師勝任力研究涵蓋了通用性、獨特性、綜合性的同步研究。圍繞職責的研究，體現了教師勝任力的通用性;從差異性研究，體現了教師勝任力的獨特性;綜合性研究，結合了教師勝任力的通用性和電大教師的獨特性。可這些研究都很少體現出角色差異，專任教師、教學管理教師、雙肩挑教師、教學輔助教師，對于知識、技能、素質要求程度，各類教師各有不同的目標定位與側重，因此圍繞角色差異，對電大教師進行角色勝任力研究將豐富電大教師的勝任力研究，同時指導電大教師突破職業“高原瓶頸”進行職業生涯管理。
二、角色勝任力分類研究設計
電大教育，根據教師職責劃分為：專任教師、教學管理教師、雙肩挑教師、教學輔助教師。專任教師負責教學科研和教學資源的建設與完善等;教學管理教師，負責學校教學秩序、教學組織、教學管理等基本工作;雙肩挑教師履行各項管理職能，同時承擔部分教學任務;教學輔助教師服務教學整個過程，例如圖書、教材、實驗室等。對于各類教師的角色勝任力分析過程如下。
1.初次訪談。在理論分析的基礎上，以電大的專任教師、教學管理人員、雙肩挑教師、教學輔助人員為訪談對象，請他們圍繞在工作中需要具備的勝利素質進行討論并回答。訪談代表訪談前就勝任素質進行統一講解，要求訪談對象圍繞知識、技能和素質展開回答。
2.提煉勝任素質指標。對各類教師代表的回答進行統一整理歸納，形成基本指標。
3.修改調整指標。為使初步提煉指標更具精準性，圍繞各類教師角色勝任力素質指標展開第二輪訪談。在第二輪訪談中，與訪談對象就每項指標的具體含義達成共識，最后剔除“事業心”指標，因其與“進取精神”含義相同;“團隊協作”與“合作能力”意義相同，將其合并為“團隊協作能力”。整理如下。
三、各類教師角色勝任力特征
基于角色勝任視角，對各類教師角色勝任素質特征進行概括總結，呈現出以下特征：第一，各類教師對知識的要求凸顯“遠程教育”教師角色特點。為適應現代遠程開放教育，現代遠程教育理論的學習更顯重要，已成為電大各類教師知識結構的通用要求。各類教師對知識的要求圍繞其角色勝任力，專任教師更強調作為普通教師的教育學、心理學和專業知識;教學管理人員和雙肩挑人員同時強調其管理知識的學習。第二，各類教師對技能的要求各有側重。由于各類教師的角色差異，其所具備的能力圍繞其職責呈現差異，技能要求體現出獨特性。專任教師，作為傳道授業解惑者，為提升教學能力，專任教師需加強其現代信息技術運用能力、教學組織能力、溝通能力、表達能力、信息收集能力、反思總結能力、理論聯系實際能力、情緒控制能力;為提升科研水平，需具備科研能力、學習能力、團隊協作能力;教學管理人員更強調組織協調能力;雙肩挑人員，由于工作多樣性，突出時間管理能力和情緒控制能力;教學輔助人員，為更好地完成教學輔助職責，強調信息管理能力。第三，各類教師對素質要求基本一致。遠程教育，作為服務行業的重要組成部分，為學員的學習服務是電大教師的根本宗旨，因此各類教師均需立足服務意識，具備責任心、熱情及探索創新意識。
四、角色勝任力視角下的電大教師職業生涯管理
（一）教師職業生涯困境制約因素
近年來有學者開始探究制約電大教師職業生涯發展的因素，有學者從主客觀方面分析原因，張卓指出客觀因素包括：社會偏見、工作量加大、電大教師評價制度滯后、缺乏職業生涯發展規劃的指導;主觀因素包括：思想認識不到位、角色定位模糊、知識專業化水平低。有學者從不同層面的制約因素進行研究，可概述為社會層面、學校層面和個人層面，社會層面包括社會偏見，學校層面集中在管理評價體系與培訓體系的混亂，個人層面集中關注個體職業角色定位模糊、成就動機缺失等。事實上，職業生涯管理的開展是學校與教師個人對職業生涯進行設計、規劃、執行、評估、反饋的綜合管理過程。因此基于教師角色勝任力要求，教師職業生涯管理需要教師個人與學校合力開展。
（二）學校層面的路徑設計
1.幫助教師角色定位，建立職業通道。隨著知識更新速度的加快，各類教師更加關注個人職業發展問題，因此學校應將職業生涯管理導入教師人事管理過程，幫助教師明確角色，確定職業生涯發展通道，從理念、制度等方面對教師加以引導、保證和支持，協助教師完成個人職業生涯發展的設計、目標的確定、評估和調整等一系列綜合性動態流程管理。同時，學校還要使教師理解和認識電大的長遠規劃和發展目標，將教師的個人職業生涯融入電大的長遠規劃中，因此教師能夠在電大的發展中明確自己的奮斗目標，以實現教師和電大目標的“雙贏”。
2.開展多種培訓，提升專業勝任力。①繼續教育培訓。電大是實現終身教育的有利平臺，作為電大教師也要有終身學習的理念，促進教師提升學歷，改善知識結構[9]。根據教育發展和科學進步的要求，學校要組織教師參加繼續教育項目，更新和補充知識和專業能力，開拓視野，提高工作責任感和興趣。②現代信息技術培訓?，F代信息技術應用于電大教學，促進了遠程教育的可能性，因此，電大教師現代化信息技術水平的掌握與應用程度至關重要，決定了電大未來發展趨勢。然而電大遠程教育實踐較短，就要求電大教師突破傳統教學模式，運用信息技術、多媒體技術、計算機網絡技術等多種現代化教育教學手段，轉變角色，探索新的教育教學和管理方法，成為既能錄像錄音，又能面授輔導;既懂編導和多媒體教學，又能編寫教材和各種輔導材料的綜合人才。因此學校要定期安排教師的信息技術專題培訓、強化專任教師、教學管理人員、雙肩挑人員的信息技術運用能力，促進教輔人員的信息管理能力。
3.搭建科研平臺，提升支持服務水平。專任教師發展通道要求其具備一定的科研能力與成果，因此構建科研平臺是電大教師開展科研工作的重要保障。一是提供科技信息與文獻平臺，舉辦學術沙龍、學術報告、學術講座、專題研討會，提供參加國內外重要學術會議、赴國內外重點大學做訪問學者的機會等，洽談不同層次的科研項目;二是提供科研硬件設施，以提升支持服務水平，構建科研活動中心，配套專項科研經費，設置科研獎勵等。
4.改善工作環境，緩解職業倦怠。電大的工作特性，各類教師經常處在角色沖突的變換中，時間緊，任務急，工作要求高，導致電大教師心有余而力不足，情緒耗竭，身心疲憊，成就感降低，最終產生職業倦怠。因此學校要注重以人為本，營造和諧適宜的工作環境，關注教師的個人情緒、價值觀、生活觀，以工作輪換、工會活動、心理輔導、素質拓展等項目增強電大教師的組織認同感和歸屬感，緩解職業倦怠，從而規范和整合個人目標和組織目標，促進個人職業生涯發展和組織生涯發展的協調統一。
5.完善績效激勵機制，突破職業高原。電大教育雖隸屬于高等教育，但又不等同于普通高等教育，因此在電大教師的評價體制上，也應該有別于普通高等教育。但現有的教師評價體系中缺乏對電大教師的評價體系，導致多數教師進入職業高原。因此需要完善人事管理，建立校內職業發展通道評審制度，建立以崗位勝任力和職業發展為導向的教師績效考核體系，績效考核指標遵循SMART原則，使教師既有壓力，又有發展的奔頭;既有公平感，又有職業的危機感，進而突破職業“高原瓶頸”，實現職業生涯發展目標。績效考核結果與校內聘任、加薪、培訓等多種獎勵掛鉤，對于專任教師，加大學術帶頭人和骨干教師的獎勵傾斜，通過職業生涯發展的績效指標，引導其教學科研，多出成果;對于教學管理人員，以績效考核為依據對其管理發展通道定級聘任，引導其強化崗位管理意識，變身份管理為崗位管理，工資待遇隨崗位變動;對于教輔人員，依據考核結果指導其做好規劃，突破事業“瓶頸”。
（三）教師個人層面的路徑設計
1.明確角色定位。角色的差異確定了各類教師有不同的發展通道。電大教師的職業發展通道一般可分為管理系列、專業技術系列、教輔系列。因此隨著教師職業生涯的開始，需要明確自己的角色，避免角色模糊或角色沖突帶來職業發展通道選擇的盲目。電大的專任教師是學生學習的輔導者、學生學習的合作者、學習的服務者和科研工作者，因此可選擇專業技術系列發展通道;電大的教學管理教師和雙肩挑教師，是學生學習的設計者、教學管理的管理人員，因此可選擇管理系列的發展通道;教學輔助教師，作為學生的服務人員，可選擇教輔系列通道。
2.確定職業生涯目標。各類教師結合自身實際和發展通道，確定職業生涯發展的總體目標，在總目標下還應該設立教師專業發展階段目標，使自身不斷成長，因此在總目標和各具體目標的指引下，各類教師才可以有針對性地提升角色勝任力，實現目標。
3.執行計劃路徑。基于角色勝任力，各類教師在知識、技能和素質方面有所差異，因此需要有針對性地制定計劃提升角色勝任力。①自我提升，適應并引領知識更新。動機是一個人行為的根本動力，角色勝任力要求各類教師的學習能力要不斷提升，因此，教師個人可通過網絡課程、書籍、各類培訓班、專題研討會，自主學習新知識，尤其要加強現代遠程教育理論知識。作為專任教師，需要緊跟和帶領學科前沿;作為教學管理類教師，需要結合實際，補充管理知識，提升工作中的管理效率。②加強實踐，增強理論轉化實踐的能力。電大的學生主體為在職工作者，他們有豐富的實踐經驗，而電大教師大多理論知識完善但缺乏實戰經驗，難免在授課中單向傳授專業學科知識、理論性技能及策略，導致學生被動接受知識，卻難以應用轉化。為更好地促進學生應用理論解決問題，專任教師可通過課題研究、企業咨詢等方式提升實踐能力。
4.定期評估與調整。隨著教育環境的變化和教師對自身勝任力的了解，教師會對職業生涯重新進行評估，以便強化或轉變自己的職業思想，維持或調整專業發展通道，進而有針對性地提高自身的知識、技能。評估和調整保證了教師勝任力的完善，也促進了教師職業生涯的可持續性。
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升壓電路范文6
關鍵詞： 硅PIN光電二極管； 偏置電路； 電子濾波器； 閃爍探測器
中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）13?0159?03
Design and application of low?price bias circuit for Si?PIN photodiodes
JIA Mu?lin1， ZENG Guo?qiang2， MA Xiong?nan3
（1. Guangxi Radiation Environment Supervision and Management Station， Naning 530222， China； 2. Chengdu University of Technologe， Chengdu 610059， China；
3. China Institude For Radiation Protection， Taiyuan 030006， China）
Abstract： The Si?PIN photodiodes have been more and more widely used in the areas of weak light signal detection， but the result of detection is more likely affected by bias voltage and other factors. The high?stability bias voltage with low ripple coefficient is essential for accurately achieving the detected weak light singal. A Si?PIN photodiode bias circuit based on TPS61040 DC/DC boost converting chip was design and applied to the weak light signal detection of the NaT （Tl） scintillator. A good result was achieved.
Keywords： Si?PIN photondiode； bias circuit； electronic filter； scintillator detector
硅PIN光電二極管（以下簡稱SPD）作為一種成熟的半導體光電器件，因其特有的優勢在自控、通信、環保、醫療及高能物理研究等領域得到了越來越廣泛的應用，但其使用極易受所加偏置電壓的影響。因此，在實際應用中對SPD上所加的偏置電壓的要求非?？量?，必須具備很低的紋波系數和良好的穩定性，這也就造成常用的SPD偏置電路成本較高。針對這一情況，本文將介紹一款基于TPS61040電壓轉換芯片的偏壓電路設計，并將其應用于NaI（Tl）+SPD輻射探測器的信號檢測。
1 硅PIN光電二極管與偏置電壓關系
1.1 SPD及其偏置電壓簡介
與普通光電二極管相比，SPD是由中間隔著本征層的PN結構成。當在PN兩端外加反向偏壓時，內建電場幾乎集中于I層，使得耗盡層厚度加大，增大了對光子的吸收和轉換有效區域，提高了量子效率；同時，PN節雙電層間距加寬，降低了器件本身的結電容，如圖1所示。使得器件的響應速度提高，有利于在微弱光脈沖信號檢測領域的運用；此外，結電容的降低減小了信號電荷在其上的分配，有利于為前置放大電路輸入更多的原始信號電荷。
圖1 偏置電壓與結電容關系
1.2 偏置電壓電平選擇
但偏置電壓不是越高越好，原因是SPD的暗電流隨偏壓的增加而增加，如圖2所示。當偏壓超過一定值時，暗電流隨偏壓呈線性增長趨勢，使得整個系統的信噪比迅速降低。在進行微弱光信號檢測時，若所加偏壓自身噪聲較大，將直接影響到有用信號的提取，甚至可能將有用信號完全湮沒。綜合SPD的特性曲線和實驗結果，一般將偏置電壓設定在24 V。
圖2 偏置電壓與暗電流關系
2 偏置電路設計
2.1 升壓芯片確定
通常，便攜式儀器配用的電源電壓為較低，無法滿足SPD偏置電壓電平24 V的要求，須進行升壓處理。目前，主要選用APD（雪崩光電二極管）專用升壓芯片（如：MAX5026，MAX1932等）構成SPD的偏置電路，但成本相對較高，且這類芯片升壓幅度遠超過SPD的需要，造成了一定的浪費。因此，設計一款低成本的SPD專用偏置電路是非常有必要的。
本文選用的TPS61040升壓芯片是一款由德州儀器公司生產的電感式DC/DC升壓轉換器，其主要特點是價格低、功耗低、轉換效率高。該芯片采用脈沖頻率調制（FPM）模式，開關頻率高達1 MHz；輸入電壓范圍為1.8～6 V，可選用的供電電源較為豐富，適用性強；最高輸出電壓可達28 V，可滿足絕大部分SPD的偏壓電平要求。
2.2 TPS61040工作原理
TPS61040的內部功能結構如圖3所示，其脈沖頻率調制模式（PFM）工作原理如下：轉換器通過FB腳檢測輸出電壓，當反饋電壓降到參考電壓1.233 V以下時，啟動內部開關，使電感電流增大，并開始儲能；當流過外部電感的電流達到內部設定的電流峰值400 mA或者開關啟動時間超過6 μs時，內部開關自動關閉，電感所儲能量開始釋放；反饋電壓低于1.233 V或內部開關關閉時間超過400 ns，開關再次啟動，電流增大。通過PFM峰值電流控制的調配，轉換器工作在不間斷導通模式，開關頻率取決于輸出電流大小。這種方式使得轉換器具有85%的轉換效率。芯片內部集成的MOSFET開關，可使輸出端SW與輸入端隔離。在關斷過程中輸入電壓與輸出電壓間無聯接，可將關斷電流減小到0.1 μA量級，從而大大降低了功率。
圖3 TPS61040的功能模塊
2.3 升壓電路設計
本文設計（圖4所示）采用5 V電池作為電源，輸出電壓+24.5 V。根據TPS61040的數據手冊可知反饋電平決定了輸出電壓的值，反饋電平又與分壓電阻直接相關，輸出電壓[Vout]可按如下公式計算：
[Vout=1.233*（1+RTRB）]
式中：[RT]和[RB]分別為上下分壓電阻，在電池供電的情況下，二者的最大阻值分別為2.2 MΩ與200 kΩ。在選擇反饋電阻時，應綜合考慮阻值與反饋電平的關系，較小的阻值有利于減小反饋電平的噪聲，本文中[RT]和[RB]分別選用阻值1 MΩ與51 kΩ的電阻，根據上式可得輸出的電壓電平為24.5 V。為減小輸出電壓的紋波，可在[RT]上并聯一補償電容。三極管[Q1]用于隔離負載與輸入電源。
圖4 升壓轉換器原理圖
2.4 濾波電路設計
根據PFM模式的工作原理可知，流過儲能電感的電流呈現周期性的變化，從而將其內貯存的磁能轉化為電能輸出，造成了偏置電路的輸出電平也呈周期性變化，波形近似為三角波，如圖5所示。這使得升壓轉換器輸出的電壓不能直接用于的SPD偏置。
要得到理想的偏置電壓，必須對其進行處理。本文采用電子濾波器來完成偏壓的濾波，電路原理如圖6所示。根據電子濾波器有放大電容的作用，可以用容量和體積均較小的電容來實現超大電容的功能，基本設計如圖6所示。通過濾波處理后，成功將偏置電壓的紋波控制在2 mV以內（見圖7），且整個偏壓電路體積較小，而且成本較低。
圖5 升壓轉換器輸出電壓波形
圖6 偏壓濾波原理圖
圖7 濾波后的偏壓
3 應用實例
本文選用的SPD為濱淞公司S3590?08型大面積硅PIN光電二極管，可用于閃爍探測器中光電轉換功能，選用的閃爍體為一塊體積Φ30 mm×25 mm的圓柱形NaI（Tl）晶體，通過一塊聚光光錐將NaI（Tl）晶體發出微弱光線匯集到S3590?08的受光面進行探測，并采用本文設計的升壓電路為S3590?08提供偏壓；選用的放射源核素為Cs?137。SPD輸出信號經過前置放大器（原理如圖8所示）處理后，輸出信號的波形如圖9所示，可見本文設計的偏置電路基本達到輻射信號檢測的需要。
圖8 前放原理圖
圖9 加有偏壓核脈沖信號波形
4 結 論
本實驗表明，基于TPS61040升壓轉換器的升壓電路是可以用作對偏壓要求較高的SPD的偏置電源，與采用APD專用偏壓芯片構成的同類電路相比，成本更低，且電路結構簡單、功耗較低、體積較小，具有一定的實際運用價值。
參考文獻
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