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直流穩壓電源的設計方法范文1
以“直流穩壓電源”為載體，對運用Protel 99SE進行設計電路的方法進行了詳細而深入的講解。
關鍵詞：直流穩壓電源；Protel 99SE；設計電路的方法
中圖分類號：
TB
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）11018002
0概述
Protel 99SE是電子設計自動化軟件之一。它是電子設計工程技術人員設計和制作PCB常用的軟件，能進行電路原理圖繪制、電子元器件庫和封裝庫制作、PCB設計等工作，功能完善。本文結合“直流穩壓電源”電路講述PCB設計的過程與方法。從電路原理圖到PCB大致分為三個步驟，即繪制電路原理圖、生成網絡表、設計PCB。
1“直流穩壓電源”原理圖繪制
打開Protel 99SE軟件，創建一個名為“直流穩壓電源”的設計數據庫文件。在“直流穩壓電源.ddb”中，新建一個電路原理圖文件，命名為“直流穩壓電路.Sch”，打開該文件，設置圖紙大小、規格等參數。
放置“直流穩壓電源”電路需要的元器件，如果在現有的元器件庫中沒有找到相應的元器件，則需要載入新的元器件庫。值得注意的是，如果軟件自帶的原理圖元器件庫中無法找到原理圖所需要的元器件，則需要重新建一個新的元器件庫文件，自己設計元器件。其元器件列表如圖1所示。
將放置好的元器件按原理圖的要求用導線、I/O端口、網絡標號等連接起來，完成原理圖的繪制。
繪制好的“直流穩壓電源.Sch”如圖2所示。
2電氣規則檢查與生成網絡表
電氣規則檢查（Electrical Rule Check）是Protel 99SE提供的對電路進行電氣規則檢查，對電路規則、電路連接、網絡標號等方面進行檢測，確保電路的合理。電氣規則檢查可檢查原理圖中是否有電氣特性不一致的情況。如果出現不合理的電氣沖突現象，Protel 99SE會按照設計者的設置以及問題的嚴重性分別以錯誤（Error）或警告（Warning）等信息來提示設計者注意。其操作方法是執行菜單命令Tools＼ERC打開如圖3所示的“Setup Electrical Rule Check”對話框。
該對話框包括Setup和Rule Matrix兩個選項卡，它們主要用于設置電氣規則的選項、范圍和參數，然后執行檢查。
網絡表（Netlist）是各類報表中較為重要的一個，是電路原理圖與PCB間的橋梁，是自動布線的基礎。網絡表的內容從主要為原理圖中元件的數據（元件編號、元件類型或封裝信息）以及元件之間網絡連接的數據。執行菜單命令Design＼Create Netlist，彈出“Netlist Creation”對話框，如圖4所示。
網絡定義結束
網絡定義以“（”開始，以“）”結束，將其內容包含在內。定義網絡首先要定義該網絡的各個端口。
3PCB設計
首先，新建一個PCB文件，確定電路板的邊界、板層、布局、布線等要求。然后定義電路板的形狀和大小。
然后加載網絡表、按設計要求布局、布線。完成布線后，對元器件和走線做一些調整，為了方便調試和維修，對相應的線路進行敷銅。敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔。包地則通常指用兩根地線（TRAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。PCB圖如圖5所示。
敷銅是以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區，對于短路或容易燒毀的元器件，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源。
4結語
Protel 99SE是電子類專業尤其是硬件設計工作者進行電路設計與制作的必備技能，需要長期的實踐。
參考文獻
直流穩壓電源的設計方法范文2
關鍵字：直流穩壓 整流 濾波 變壓器
市電220V AC經過變壓、整流、濾波、穩壓四個過程后形成了所需要的直流穩壓電源，實現了市電220V向直流電壓的轉換如圖1所示。設計直流穩壓電源的過程恰好和上述過程相反，應先從最右邊的直流電壓穩壓輸出部分開始，向左邊推導、設計電路。
現直流穩壓電源設計步驟歸納如下：
1、確定電源的輸出電壓UOUT、最大電流IOUT
首先應先確定電源的電壓和電流，同時能夠確定負載電路的功率。設計直流穩壓電源最終是為了給負載供電，所以在設計之前就要搞清楚負載到底需要多大的電壓和電流。負載的工作電壓一般都可以通過分析電路獲得。例如負載可能是一只燈，也可能是一臺收音機或者電視機等電子設備。作為負載一般都有額定工作電壓，即電壓是一個某一固定值或一定范圍的值，為分析問題方便我們一般選擇電壓固定輸出，即UOUT確定。負載的電流往往不是一個恒定值，大部分負載所需電流會隨著狀態的改變而變化，如負載電流會隨著音量的升高、顯示器畫面亮度的增加而增加。在電源設計時我們要計算出電流可能出現的最大值，這個值我們記為IOUT。
2、穩壓電路設計
假設負載工作電壓為UOUT = 5V DC，最大電流為IOUT = 500mA。電流和電壓78系列三端穩壓器所能承受的最大電流，故考慮使用78系列三端穩壓器進行穩壓。7805三端穩壓器能夠提供5V穩定電壓和最大1.5A的輸出電流，故選之。
3、整流濾波設計
整流選擇橋式整理，整流管選擇常見的1N4007。
濾波可以選擇用大容量點解電容進行濾波，理論上濾波電容容量大濾波效果好，一般選取時根據電路的功耗來估算，負載功耗小一般取1000μF；負載功耗大，或對電源要求質量高的電路，例如音頻功率放大器，電容取值一般較大，有時取值在10000μF以上，本電源中取1000μF電容即可。
確定電容容量的同時要注意其耐壓值不能小于施加在其兩端的電壓，否則電解電容可能會因為電壓過高發生爆裂。本設計中選取耐壓值要考慮變壓器副線圈電壓的大小，在此先選擇耐壓為25V的點解電容，濾波電容確定為1000μF/16V的電解電容。
在濾波電容和穩壓器之間為克服導線的電感效應而加一只小電容，該電容的容量為0.1μF～1μF之間，本設計中選擇0.1μF/16V電容。
在穩壓器輸出端加濾波電容以穩定輸出電壓，該電容不用太大，選擇470μF/16V。
4、變壓器選擇
變壓器能通過原副線圈的匝數比來改變輸出電壓。在該設計中我們選擇能將市電220V AC電壓值變小的降壓變壓器，到底變壓器副邊線圈輸出電壓多大才合適呢？
首先考慮78系列三端穩壓器輸入端IN電壓至少要比輸出端OUT 高出3V，所以整流濾波之后電壓應大于5V+3V = 8V。
其次假設變壓器經變壓之后副邊線圈電壓有效值為U2則U2 = 8/1.2 = 6.7V，所以變壓器選擇副邊線圈電壓為8V的比較合適，
變壓器的最大功率應該考慮負載的功耗，負載的最大功耗為POUT = = UOUT ×IOUT = 5×0.5=2.5W，考慮一定的余量應該選擇的變壓器功率大于3W，所以本次設計的變壓器功耗為3VA，這樣表示指的是變壓器的視在功率為3VA。
再回頭看一下7805輸入端電壓為8V，我們選擇電容的耐壓值都是16V，能滿足條件。
至此，我們已經確定了直流穩壓電源的各個部分，該電源的原理圖如圖所示：
參考文獻：
[1]模擬電子技術基礎，華成英，高等教育出版社.
[2]電子設計從零開始，楊欣，清華大學出版社.
[3]模擬電路項目教程， 張杰，韓敬東，北京交通大學出版社.
作者簡介
王然升（1980年3月），男，漢族，山東諸城人，講師，煙臺師范學院，學士，主要從事電子電路方面的教學工作。
直流穩壓電源的設計方法范文3
關鍵詞：“教學做”一體化；直流穩壓電源；自主探究
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）08-0087-02
課程與教學理念
《電子技術基礎與技能》課程 “直流穩壓電源”是中職國家規劃教材《電子技術基礎與技能》第四章的內容。《電子技術基礎與技能》是集理論、技能教學于一身的課程。針對電子技術應用專業的特點，應以在生產一線從事電子產品設計與生產的技能型人才所必需的知識、能力和素質要求為基本依據，以完成一個真實的項目為主線，整合優化本課程的教學內容，設計教學環節與教學方法，提高學生發現、分析和解決問題的能力，從而使學生形成嚴謹的探究意識，提升學生職業能力。
教學理念 鑒于本課程理論實踐一體化的特點，應將“教學做”一體化理念貫穿整個教學過程，如圖1所示。把直流穩壓電源作為一個項目，分成若干個學習單元，每個學習單元又遵循學習規律，小步走，步步遞進，逐步實現，最后達成教學的最終目標。在教學時，應以學生自主學習為主線，通過一個個學習任務驅動，讓學生在做中體會、聯系實際，激發學生的情感參與，增強學生的團結合作意識，培養學生的創新精神。
教學目標及教學重點、難點
教學目標 根據本節課的教學內容及特點，筆者參照布盧姆提出的行為目標分類體系，將本節課的教學目標劃分為如下三個層次：認知領域、動作技能領域及情感領域，如表1所示。
教學重點和難點 教學重點是利用實際電路的安裝和測試，學習電子技術基礎理論知識和方法；教學難點是串聯型穩壓電路原理的探究。
教學資源準備與教學方法
教學資源準備 （1）環境資源：學生在電子電工實訓室上課、學習、實訓。（2）信息資源：在生活、課堂、書本之外通過多渠道獲取整流電路相關信息，如圖書館、互聯網。（3）設備資源：電子電工實訓臺、萬用表、示波器、電烙鐵等。（4）材料資源：萬能板、直流穩壓電源PCB板、焊錫絲、整流二極管、三極管、變壓器、發光二極管、電阻等元器件。
教學方法 （1）項目教學、做中悟理：采用一個教學項目貫穿整個教學過程的方法。整個項目分成四個學習單元，每個學習單元前后聯系，從陌生元器件識別、檢測、特性的研究，到電路的組成、安裝、測試，再到對測試結果進行研究、分析和討論，最后探究電路原理。這樣，做到做中學、做中教、“教學做”一體化，理論聯系實踐，實踐探究理論，培養和提高學生學習電子技術理論和實踐操作技能。（2）自主探究、引導發現：通過本項目的學習，學生不僅要掌握器件檢測、安裝焊接技能，更要掌握電子技術基礎理論，所以，培養學生學習方法和思路顯得尤為重要。自主探究、引導發現的教學方法能更好地發揮學生的主動性，促進知識內化，激發興趣，提升學習能力。
教學過程設計與成果
教學過程設計 （1）根據直流穩壓電源的組成和功能，分成四個學習單元開展教學，如圖1所示。每個學習單元前后聯系緊密，逐個推進，層層深入，最后實現整個教學目標。（2）每個單元具體教學過程設計如圖2所示。（3）直流穩壓電源電路每個單元的學生活動和教師活動如表2所示。
教學評價與反思
教學評價 以就業為導向，實施有效的評價策略，能起到更好地促進學生職業能力發展的效果。每個學習單元為一個階段，每個階段都進行三方面的評價：（1）知識目標達成度評價。根據直流穩壓電源知識目標要求，對學生掌握情況進行評價，可以采用書面試卷的形式考核。（2）技能目標達成度評價。根據直流穩壓電源電路安裝與調試的技能要求，對學生的動手實踐技能進行評價，可以采用自評、小組評、教師評等形式進行。（3）情感態度評價。根據情感態度目標，對學生的參與狀態、協作狀態、思維狀態和情感狀態等進行評價，也可以采用自評、他評、教師評的形式進行。最后進行總體評價，評價出“焊接技術最優”線路板和“性能最優”線路板、“知識掌握最優個人”等。
教學反思 （1）項目教學、做中悟理的教學方法，增強了學生的主體意識，提高了學生的學習積極性，學習效果事半功倍。同時，學生在完成項目的過程中，通過自由討論，互相學習，不僅增進了相互了解，還加強了團隊的合作意識。更重要的是，項目的完成改變了學生的學習模式，提高了學生的自學能力和創新能力。（2）自主探究、引導發現的教學方法，是以一個完整的項目為主線，以學生為主體，以教師為主導的教學法。因此，在完成項目的過程中，教師不僅要教授學生知識和技能，更要讓學生學會自主學習和獨立正確操作。（3）通過學習單元的逐個遞進，不斷地提出問題、分析問題和解決問題，驅動學生主動地去學習，不但可以使學生掌握許多新的基本知識與技能，同時可給他們營造了一種競爭的環境，在完成每個學習單元的過程中，使學生不斷地獲得學習的自信和創新的動力。
參考文獻：
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[7]王樹瑾，陰其越.《電工電子技術》課程“教學做”一體化教學模式的研究[J]科技創新導報，2011（4）.
直流穩壓電源的設計方法范文4
關鍵詞 STM32單片機；控制；無線遙控；直流減速電機
中圖分類號：TP87 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）01-0031-02
目前在政府部門、學校、企業，商場等場所在一些特定時候都會懸掛條幅，然而懸掛條幅一般都采用人工懸掛的方法具有一定的危險性。隨著信息時代的飛速發展，特別是自動控制與單片機控制的發展，可以應用自動控制系統來完成對條幅的懸掛。本文基于stm32單片機設計了一種可遙控自動條幅懸掛系統，采用STM32F103C8作為主控芯片，該芯片性能高、成本低、功耗低，保證了所設計系統的穩定可靠。
隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，人們也越來越追求物質的使用方便安全，本文所設計的可遙控自動條幅懸掛機，通過無線遙控器來控制條幅的升降，它集成了機械，電子，計算機控制于一體。通常人們懸掛條幅時都是人工操作，不僅工作效率低，而且還就具有高風險，操作不當，人們就會受到傷害。因此我們研究設計了可遙控自動條幅懸掛機，它代替了人工懸掛條幅，降低了危險，提高了工作效率。
1 系統總體結構
圖1 自動控制升降條幅系統框圖
系統框圖如圖1所示，stm32單片機是核心控制芯片，最高工作頻率為72 MHz，滿足本系統處理速度和實時性需求。工作過程通過無線遙控，由單片機發出指令，對控制電機的繼電器進行驅動，讓電機正轉或反轉，控制條幅升降。直流穩壓電源部分設計采用LD3985，WRB1205ZP實現隔離穩壓電源為電路板中數字部分供電，K7805為非隔離穩壓電源為模擬部分供電；報警系統部分設計采用霍爾電流檢測的方法，當電機沒有正常工作或條幅超重時，通過電流傳感器采集電機電流信號，以實現負載過高、電機異常等狀態的判斷與報警；無線遙控模塊，采用433M頻率傳輸芯片實現10 m內的控制信號傳輸；直流減速電機控制部分設計采用單片機控制繼電器的開閉，進而控制直流減速電機的轉動。
2 系統主要硬件設計
2.1 直流穩壓電源設計
本系統的內部電路供電電源為12 V，但是由于一些芯片的工作電壓為5 V和3 V所以設計以下降壓電路如圖2所示，12 V電源給直流減速電機供電，5 V給光耦原件、繼電器、電流傳感器供電，3 V給stm32主控芯片及蜂鳴器供電。
2.2 報警系統設計
此報警系統是通過基于霍爾感應原理的電流檢測芯片輸出一個線性的電壓信號給單片機，來判斷電機是否正常工作。如果橫幅超重電機超負荷工作則常蜂鳴器報警、黃色指示燈亮。當電機正常工作時，電流檢測芯片輸出一個合理的電壓信號，此時綠燈亮；當電機遇故障或嚴重超負運行，則電機會自動斷電保護并發出聲光報警，進而達到報警和保護的目的。設計選用的是ACS712一種線性電流傳感器，該器件內置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應時間快。
圖3 電流傳感器電路圖
2.3 直流減速電機的控制設計
直流減速電機為條幅升降系統提供動力，本設計通過stm32單片機來控制繼電器的開閉從而改變直流減速電機兩端電壓極性，即控制電機的正反轉，實現條幅的升降。在單片機與繼電器之間，采用了光電隔離技術，能夠有效地避免在電機轉動時對主控芯片的干擾。
圖4 繼電器控制電路
2.4 無線遙控模塊
本模塊采用433M頻率傳輸芯片，通過遙控器發出指令，由傳輸芯片傳給單片機，再通過單片機來控制電機轉動，達到條幅升降的效果。433 MHz無線收發模塊，低功耗，低速率，低成本，準確有效，安全可靠。當電壓變化時發射頻率基本不變，和發射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩定地接收。
3 系統軟件設計
本設計利用的是keil4編譯環境，通過J-LINK把程序下載到stm32單片機中。具體的程序框圖如圖5所示。
3.1 硬件調試
硬件調試采用單獨模塊調試，然后系統整體運行調試的思路。
1）直流穩壓電源調試：通過系統內部供電12 V，依次用萬用表測得LD3985的輸出電壓是否為5 V，WRB1205ZP的輸出電壓是否為5 V，K7805的輸出電壓是否為3 V，若滿足要求的則直流穩壓電源工作正常。
2）報警系統與直流減速電機控制模塊調試：通過單片機控制繼電器，能否控制電機的正轉反轉，若能則直流減速電機控制模塊工作正常；當電機正正轉時，卡住電機使電機不能正常工作，此時蜂鳴器是否報警，若報警則報警系統工作正常。
3）無線遙控模塊調試：通過無線模塊調試，當按下“A”鍵時，電機正轉；當按下“D”鍵時，電機停止轉動；當按下“B”鍵時，電機反轉；當電機在堵轉的情況下，電機停止工作并且蜂鳴器和黃色指示燈報警，按下“D”鍵時確認取消報警。若各個功能均能正常工作則無線模塊調試成功。
圖5 具體程序框圖
3.2 軟件調試
采用模塊化設計，結構清晰，各個模塊對應功能明確，在調試采用逐步的方法，先對各個模塊在線調試，當各部分功能實現后，再對整個系統主程序完整調試。全部采用C語言編寫，除語法與邏輯差錯外，當確認程序沒問題是，可下載到單片機運行調試。
4 實施效果
將制作好的條幅掛在條幅懸掛機上，接通電源，手持遙控器按“A”鍵，則條幅將隨著電機的轉動向上運動，此時綠燈亮電機運行正常；當條幅上升到目標位置時，通過該位置的接近開關使橫幅自動停止綠燈熄滅，如果在特定場合需臨時調整高度也可以手動調節；當活動或會議結束，需要撤下條幅時，通過“B”鍵控制電機反轉使條幅降下來，按“D”鍵橫幅停在指定位置；當電機堵轉時電機會自動停止工作并發出聲、光報警，經工作人員確認故障后按“D”鍵取消報警；當條幅超過一定重量產生安全隱患時，則蜂鳴器和黃色指示燈報警。
該裝置實現了以下功能。
1）實現對條幅的自動懸掛和自動降落功能。
2）實現無線遙控器對條幅懸掛機進行控制。
3）實現具有超重自動報警、電機異常報警功能。
因此我們所設計的基于stm32單片機的可遙控自動條幅懸掛機的優點，代替人工手動升降條幅，縮短會場布置時間，降低危險；懸掛機體積小，具有防雨功能，適用與室內以及室外場合，安裝更加方便。
5 結論語
此可遙控自動條幅懸掛機經過我們多次的實踐和檢測，可以實現對條幅的可遙控懸掛，滿足在各種條件下對條幅正常懸掛的要求。同時具有結構簡單、牢固、操作靈活省力、性能可靠并便于養護維修的特點。因此，基于stm32單片機的可遙控自動條幅懸掛機有著很好的應用前景，在生產生活中會用廣泛的應用。
參考文獻
[1]STM32F10X數據手冊[M].2001.
直流穩壓電源的設計方法范文5
要培養出適應社會需求的技能型、應用型人才，這就對高職院校提出新的要求，改變傳統的課程教學模式，要使理論教學與實踐教學有機地結合在一起，有效解決學生學習中的理論與實踐結合的問題，就要開展教學理論與實踐有機結合的教學模式，提高和強化學生動手能力?！敖虒W做”一體化正是實現新的高職課程教學目標的有效手段。從教學改革入手，要求把教師的教與學生的學有機結合起來，做到邊教邊做、邊學邊做，在做中學，在學中做，從做中找出差距及時更正，重新復習所學的理論知識，再重新動手操作，學生學的過程也是融入做的過程。教師教完了整個項目，學生不僅學會了相關的理論知識，也學會實際的操作，使所學的理論得到實操的驗證，專業技術學會了，技能也得到加強。
2如何進行“教學做”一體化教學
“教學做”一體化教學模式也是一種項目驅動教學模式，是在老師的指導下，將項目交給學生，從信息的收集、方案的設計到項目實施及最終評價，都由學生負責。每個項目設置了多個任務，以任務為主線、教師為主導、學生為主體，將所要學習的新知識隱含在這些任務中，學生通過對所提出的任務進行分析、討論，學生在完成任務的過程中在老師的指導、幫助下找出解決問題的辦法，從而實現對所學知識的掌握。“教學做”一體化教學一般包括“項目設計———項目實施———項目評價”等環節。通過“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”等一系列完整的行動來實施教學活動，在“做中學，在學中做”，理論和實踐有機的融合到了一起，教學往往能達到事半功倍的效果。例如，在“學習情境一直流穩壓電源的分析與實踐”模塊中，項目分成“掌握用萬用表識別與檢測二極管、穩壓二極管、電解電容、發光二極管的方法”，“用數字電壓表和示波器觀察、測試二極管單相橋式整流電容濾波硅穩壓管穩壓電路的波形和輸出直流電壓值”，“能按工藝要求進行電路的裝配與調試”，“能排除裝配、調試過程中出現的故障現象”4個任務，讓學生先了解要制作一個直流電源，不是照著電路圖進行機械裝配，還要了解其每個部分的作用，從而激發起學生的學習興趣。在提出任務后，教師可以對任務進行描述：在電子設備中，內部電路都由直流穩壓電源供電的。直流穩壓電源在使用時，能向負載提供一個穩定的直流電源。電路由四部分組成：變壓、整流、濾波、穩壓。其中變壓電路由電源變壓器將市電220V電壓降到電路所需的交流值，整流電路由半導體二極管構成的單相橋式整流電路組成，把變壓器次級交流電壓變換為脈動直流電壓，再經過電容濾波后送給穩壓管組成的并聯型穩壓電路得到一個平滑的符合負載需要的直流電壓。讓學生了解該項目情境，再分別列出完成這些任務必須要掌握的知識點和必須具備的技能，使得學生能夠明確自己通過此項目訓練得到那些收獲。這樣，學生能在任務的驅動下，帶著興趣學習，為了完成感興趣的實訓項目，而學習必須掌握的理論知識；為了順利實現項目，必須按照技能要求來操作，最后大部分學生都圓滿完成了設置的任務，不僅學習專業知識和技能，而且能夠通過經歷工作過程提高自身的職業素養，達到教學目的。其它的項目情境也是一樣，理論是依據設置的實踐項目而展開的，實踐是依據教師傳授的理論知識而開展的，兩者相輔相成。理論教學遵循夠用為原則，相應的設定需要掌握的實踐操作技能。實踐知識以深化為原則。實踐不僅可以促進學生技能水平的提高，而且可以檢驗理論、深化理論。因此，在項目制定中，實踐教學部分要充分考慮理論知識的延伸，真正體現做中學的理念。理論與實踐只有有機的結合到一起，通過一體化教學方式，才有可能促進學生綜合職業能力的提高，為學生的就業和職業生涯發展提供必要條件。
3結論
直流穩壓電源的設計方法范文6
關鍵詞： 煤礦用直流穩壓電源 井下通信專用開關電源本質安全
1.引言
煤礦用直流穩壓電源是保證煤礦監控系統安全、有效、準確工作的重要設備。它廣泛應用于井下通訊、信號采集處理、過程監控等環節，它的技術先進性、功能適應性，以及產品的質量對整個系統的可靠性和性能價格比有著重要的影響。根據資料顯示，電子設備的故障大約70%是由于電源引起的［1］。所以，直流穩壓電源的性能將直接影響煤礦的安全生產。
2.通信電源系統及電磁兼容和防雷設計
通信電源系統由交流供電系統、直流供電系統和接地系統組成，交流供電系統由主用交流電源、備用交流電源、高壓開關柜、電力降壓變壓器、低壓配電柜、低壓電容器屏和交流調壓穩壓設備及連接饋線組成的供電總體［2］。由整流設備、直流配電設備、蓄電池組、直流變換器、機架電源設備和相關的配電線路組成的總體稱為直流供電系統［3］。
根據對象不同，可采取不同的供電方式，主要供電方式有：整流器獨立供電方式，也稱沒有蓄電池的直流供電方式。電信系統經過整流器，從市電直接獲得直流電的供電。高頻開關整流器，也稱無工頻變壓器整流器［4］，主要有三部分組成：主電路、控制電路和輔助電源。
電磁兼容（EMC）是表示一種狀態的特征，即各種電氣設備正常工作互不干擾，它們對其它電氣設備不產生電磁干擾，并具有抗外界電磁干擾的能力，因而在同時運行時，各自的功能不受到影響，同時也不受到自然電磁現象［5］，如閃電雷擊的影響。
電磁騷擾分為傳導騷擾和輻射騷擾。
（1）騷擾限值
電源端口傳導騷擾值。當采用準峰值檢波測試儀所測試的騷擾值不大于平均值限值時，則認為受試單元滿足了兩種極限值，就不必在用平均值檢波測試儀進行測試。如果測試儀上所示讀數在極限值附近波動，則讀數的觀察時間不少于15s，記錄最高讀數，孤立的瞬間高值讀數忽略不計。電信電源設備信號/控制端口的傳導騷擾限值待定。
（2）輻射騷擾限值
在電源系統中經常受到過電壓的干擾，過電壓產生于下列主要原因。
（1）雷電過電壓，包括受直擊雷和感應雷產生的雷電過電壓。
（2）電源系統內部過電壓，包括工頻過電壓、操作過電壓和諧波過電壓。
按照YD5078―98通信行業標準《通信工程電源系統防雷技術規定》根據電源設備安裝地點條件和額定工作電壓的不同，在電信工程中，電源系統按耐雷電沖擊指標分為5類。氧化鋅壓敏電阻是電信電源設備主要采用的避雷器，由于它性能優越、結構簡單、小型可靠，得到廣泛應用，并有替代過去使用閥式避雷器的趨勢。壓敏電阻的規格以壓敏電阻值和耐流能力表示。主要技術指標有沖擊擊穿電壓、殘壓和耐流能力，與放電管比較，響應速度快，耐流能力可達10 K（8/20 μs電流波形）。
作為本質安全防爆開關電源，其設計和評價本質安全電路的基本依據是電火花的最小點燃能量。當電路中的電火花能量達到一定數量級時，將會引燃爆炸性混合物，造成不可估量的損失。因此，在設計本質安全防爆開關電源時，必須嚴格按照本質安全防爆的要求進行設計，也就是其放電火花能量不能大于最小點燃能量。
3.電信電源設備和系統的可靠性分析
可靠性就是在規定的條件下和規定的時間區間內完成規定功能的能力?？煽啃詫τ陔娦攀种匾?，這是因為電信設備乃至由它構成的電信系統日趨電子化，電信設備乃至由它構成的電信系統越復雜，出現故障的概率越高。
可靠度，產品在規定的條件下，規定的時間內，完成規定功能的能力的概率稱為該產品的可靠度。
（1）平均失效率
λ（t）==
將上式改寫成微分方式，得到：
λ（t）=-
（2）平均壽命與平均維修時間。使用壽命是產品在規定的條件下從規定時刻開始，到失效密度變到不可接受或產品的故障被認為不可修理時的時間區間。
根據可靠度的定義，一種產品在t時刻內正常工作的概率為R（t），則按照統計理論，該產品壽命的數學期望值亦即使用壽命T可表示為：
T=?蘩R（t）dt=?蘩edt=
電信電源系統的可靠性估算。
對于電源系統，則要根據具體的電路結構、構成系統各種電源設備在考察情況下的可靠性用估算的方法估算其可靠性。為此，必須把物理結構的供電系統圖，改變成表示構成電源系統的各個部分在電路中關于可靠性的邏輯關系的方框圖。其供電方框圖如圖1所示。
（1）交流電源部分的穩態不可用度U和平均恢復前時間MTTR。二類市電的年穩態不可用度應小于3×10，平均故障持續時間應不大于6h；柴油發電機組運行過程中的故障率極低，其平均失效間隔時間MTBF應不小于600 h，遠低于啟動失敗率，可靠性估算中可予忽略。由于市電與柴油發電機組并聯，再與交流配電屏串來聯，先計算并聯柴油發電機組的U。
計算市電與柴油發電機組并聯的MTTR為：
MTTR===0.462
由于市電與柴油發電機組并聯后，再與交流配電屏串聯，故交流電源部分的平均恢復前時間MTTR為：
MTTR=
==0.534
（2）整流器以前部分的穩態不可用度U和平均恢復前時間MTTR。首先計算兩臺整流器并聯的穩態不可用度Uzs。
單臺整流器的平均失效間隔時間MTBF為5×10 h。由以下公式可求出單臺整流器的MTTR：
U=
MMTR==0.33（h）
由于兩臺整流器并聯，故：
MTTR=×0.33=0.165（h）
交流電源部分與整流器串聯，故整流器以前部分的穩態不可用度U為：
U=U+U=4×10+ 4.356×10≈ 4×10
整流器以前部分的MTTR為：
MTTR=
==0.534
4.主電路設計
4.1充放電控制電路的設計
系統選擇的STSR12M7.0AT型蓄電池在使用時要防止過充電和過放電，一般限制在±10%左右的額定電壓以內。對于12 V的鉛酸蓄電池，其充電電壓最高為13.2 V，最低放電電壓為10.8 V，三個12 V鉛酸蓄電池串聯使用時，則最高充電電壓為39.6V，最低放電電壓為32.4 V。
4.2DC/DC變換器的設計
AC/DC是交流和直流連接部，此時的額定電壓為220/380ACV，模擬雷電壓沖擊波電壓峰值為2.5kV（1.2/50μs），模擬雷電流沖擊波電流峰值為1.25 kA（8/20 μs）。選擇相應的避雷器產品滿足其要求［6］。
單片開關式集成穩壓器被譽為新型高效節能穩壓電源，其電源效率可達90%以上。由于它把開關電源所需的基準電壓源、鋸齒波發生器、脈寬調制器（PWM）、功率輸出級（即開關功率管）和各種保護電路全部集成在芯片中，實現了單片集成化，因此它在各種開關電源中的集成度最高、功能最全、性能優良而電路非常簡單［7］。
5.結語
煤礦用直流穩壓電源是保證煤礦監控系統安全、有效、準確工作的重要設備。長期以來一直是井下監控系統穩定、可靠工作的關鍵所在。它廣泛應用于井下通訊、信號采集處理、過程監控等環節，它的技術先進性、功能適應性，以及產品的質量對整個系統的可靠性和性能價格比有著重要的影響。
本文創新點：針對煤礦井下濕度大、礦塵大、電磁干擾大，以及空間小、工作場所分散等這些特殊要求，設計了井下通信專用開關電源，符合本質安全型輸出的要求，特別是本質安全信號在傳輸電纜斷裂等各種故障情況下，均不能導致燃燒和爆炸事故的發生。還可在75%―115%的輸入電壓范圍內能穩定工作，并有足夠的功率輸出，滿足不間斷供電，安裝使用也比較方便，可靠性和供電質量都非常高。
參考文獻：
［1］戶永清.高性能開環直流穩壓器設計［J］.微計算機信息，2006，（02）.
［2］張立森，王立志，邵一丹.基于CMOS的開關電容DC-DC降壓變換器［J］.微計算機信息，2007，（20）.
［3］朱雄世．新型電信電源系統與設備．人民郵電出版社，2002.
［4］李愛文．現代通信基礎開關電源的原理和設計．科學出版社，2001.
［5］白同云，呂曉德．電磁兼容設計．北京郵電大學出版社，2001.
［6］張衛平等．綠色電源―現代電能變換技術及應用．科學出版社，2001.
［7］王英劍，常敏慧，何希才.新型開關電源使用技術.電子工業出版社，1999.
