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電源穩定性設計范文1
【關鍵詞】 電阻抗斷層成像；恒流源；分布電容；屏蔽驅動
Design of a current source with high stability for brain electrical impedance tomography system
【Abstract】 AIM: To improve the stability of the current source for brain electrical impedance tomography (EIT) data acquisition system. METHODS: A shield guard technique was employed to minimize the shunting effect of the stray capacitance of wires between electrodes and current source. At the same time， an output current compensating method was adopted to compensate the current loss caused by the multiplexers stray capacitance. RESULTS: The simulation results showed that after those methods were used， the maximum relative current error on a 1.5 kΩ load dropped from 7% to 0.4% in working frequency range， and the practical results also showed that the final maximum relative current error on this load was less than 1%. CONCLUSION: The shield guard method for wires and the output current compensating method for current source can effectively improve the stability of current sources output current.
【Keywords】 electrical impedance tomography; current source; stray capacitance; shield guard
【摘要】 目的: 提高腦部電阻抗斷層成像數據采集系統的恒流源的輸出穩定度. 方法：采用屏蔽驅動的方法減弱電極導線分布電容的分流作用，同時采取輸出電流補償的方法對多路開關上的分布電容分流作用進行補償．結果：仿真結果表明通過這些措施后流經1.5 kΩ負載的激勵電流的幅度在工作頻率范圍內最大相對偏差可由原來的7%降至0.4%以下．最終所實現的激勵源的最大相對偏差也小于1%．結論：所采取的電極導線屏蔽驅動和輸出電流補償的方法可以達到有效提高恒流源輸出電流穩定度的目的．
【關鍵詞】 電阻抗斷層成像；恒流源；分布電容；屏蔽驅動
電阻斷層抗成像（electrical impedance tomography，EIT）是一種通過體表弱電信號激勵和體表電信號測量的方法獲取目標區域（某一斷面）內組織電阻抗分布信息，并以圖像的方式反映出來的新型醫學成像技術［1］．與現有的成像技術相比，該技術具有結構簡單、設備小巧、易于操作、無創無害等特點，在對機體生理或病理狀態的功能成像等方面有著誘人的應用前景，吸引著國內外眾多的學者，是近年來生物醫學工程領域的研究熱點之一．其中，高精度數據采集系統的研制是該技術的研究重點和難點之一．
我們目前的研究目標是利用EIT技術研制一種能實現對人腦出血、腦水腫等疾病進行長時間圖像監護的儀器．由于有顱骨這樣高電阻率組織的存在［2］，腦部EIT測量時，目標區域電阻率相對較高，同時又由于顱骨的影響，由顱內組織電阻率變化所導致的體表電信號的變化量也相對較弱，因而對相應的數據采集系統提出了更高的要求［3］．本研究以提高數據采集系統中恒流源的輸出穩定度為目標，分析影響系統工作時輸出電流穩定性的主要因素，并以屏蔽驅動和輸出補償的方式弱化這些因素的影響，達到提高輸出穩定度的目的.
1原理
目前的EIT數據采集系統多采用電流激勵、電壓測量的工作模式．測量時，以等間距貼于目標外周的16或32個電極中的1對（或多對）進行激勵，注入一定頻率的弱激勵電流，同時測量其余電極對上的電壓差［4］．理想情況下，恒流源的輸出阻抗無窮大，此時不論負載阻抗如何變化，流經負載的電流始終是恒定值，因而通過電壓與電流間的比值可精確求解出測量電極間的傳輸阻抗．但如圖1所示，對于實際的EIT系統，雖然恒流源自身的輸出阻抗可以達到數MΩ以上的水平，但由于激勵電流要通過多路開關和長達1 m以上的電極導線才能進入目標區域，多路開關的導通電阻、公共端等效電容、等效輸入電容以及電極導線的雜散電容等因素會對激勵電流形成一定的影響．為分析這些因素的影響，我們設恒流源輸出阻抗為Zs，多路開關公共端等效電容為C1、任意一對相鄰的輸入端等效并聯電容為C2、各通道的導通電阻為R，同時，假設負載阻抗為ZLoad，導線間電容為Cline．在忽略導線電阻的情況下，可以得到恒流源工作時的等效電路(圖2). 此時，令C=C2//Cline=C2+Cline，可得實際流過負載的電流Iload：式中，ω為激勵電流的角頻率．
可以看出，Iload不僅會隨負載阻抗而變化，同時還會隨激勵信號頻率的改變而改變．由于我們的系統要求在1~200 kHz的頻率范圍內提供相對可靠的阻抗信息，同時，前期的實驗結果表明，腦EIT成像時，采用準對向驅動模式［1］情況下，相對恒流源而言，負載阻抗一般在0.5~1.5 kΩ之間．因而，我們根據現有電子元件的相關參數，取R=300 Ω，C1=30 pF，C2=2pF，Cline=100pF，Zs=4 MΩ，并將恒流源輸出電流設為1 mA，以仿真的方式獲得了如圖3所示的ZLoad分別為0.5 kΩ，1 kΩ和1.5 kΩ時，負載電流隨頻率變化的曲線．可見，隨著頻率的上升，流經負載的電流急劇下降，特別是當負載為1.5 kΩ，頻率為200 kHz時，負載電流下降幅度可達7%以上，嚴重影響了EIT系統的測量精度．因而采取適當的措施降低這種影響是非常必要的.
2方法和結果
通過公式(1)可以看出，由于恒流源輸出阻抗Zs遠大于多路開關的導通電阻R和負載阻抗ZLoad，導致負載電流隨頻率和負載變化的主要原因是分布電容．其中，導線分布電容Cline由導線的長度和布局決定，往往會隨著環境的改變而變化．為減小Cline對激勵電流的分流作用，我們對電極導線進行了屏蔽驅動，具體方法是以同軸電纜的芯線連接電極與恒流源，同時還與一個增益為1的電壓緩沖放大器的輸入級相聯，緩沖放大器的輸出級與同軸電纜的屏蔽層相連．工作時，由于芯線與屏蔽層電壓相等，激勵電流不會分流，從而將Cline的影響減到可以忽略不記的程度.
多路開關的公共端和輸入端的等效電容C2和C1由現有器件水平決定，無法降低．但根據公式(1)，負載電流總是隨頻率的升高而降低，如果我們能使恒流源輸出電流Is隨頻率的升高而升高，則會產生補償作用，從而在一定范圍內提高負載上的電流．根據這一原理，我們實現了如圖4所示的恒流源．圖中A1為美國Analog Devices公司的AD844型電流反饋型運算放大器．當其同相輸入端（In+）有一電壓Vs時，放大器內部電路會在負相輸入端（In-）建立一個與之相等的電壓，同時通過內部電流鏡的作用在輸出端建立一個與負相輸入端大小相等的電流．因而可得恒流源輸出電流Is：因而，我們取負載阻抗為1 kΩ，同時取Ri=4 kΩ代入上式，可得Ccomp=12.5 pF．此時，通過仿真可得如圖5所示的負載阻抗分別為500 Ω，1 kΩ和1.5 kΩ時負載電流隨頻率的變化曲線．從中可見：由于Ccomp的引入，當負載取為1 kΩ時，負載電流基本不隨頻率而改變．而當負載取為1.5 kΩ時，負載電流的最大相對偏差也不到0.4%，相對未加補償時7%的最大偏差而言，降低了10倍以上．
根據以上結果，在實際電路的實現上，我們通過匹配，將補償電容設置為13 pF，同時引入微調電位器，使Ri可在3.9~4.1 kΩ調整．最終測量得的激勵源在負載為1 kΩ時工作頻帶內負載電流的最大相對偏差不大于0.2%，負載為1.5 kΩ時負載電流的最大相對偏差也在1%以內，提高了負載電流的穩定度.
3討論
EIT技術由于具有成本低、使用方便和對人體無創等優點受到了國內外眾多的學者的青睞．在EIT研究中，如何進一步提高測量系統的精度的問題是困擾研究人員的難點之一.
我們根據國外在腦EIT成像方面的研究基礎［5-6］和課題組在前期研究的工作基礎，在國內外率先提出將EIT技術應用于人顱腦出血、水腫等病的動態床旁圖像監護，并通過近期的研究基礎也證實了這種方法的可行性［7］．但由于頭部高電阻率顱骨的存在，由顱內阻抗變化所導致的體表電信號被大大減弱，從而要求測量系統具有相對更高的測量精度．而根據目前現有的器件水平，影響系統性能的主要因素之一是多路開關對恒流源的影響．這種影響的主要表現是由于多路開關和電極導線等的分布電容的存在使得最終流入成像目標區域的負載電流不穩定，并隨負載阻抗以及頻率的變化而變化，從而會引入較大的非線性測量誤差．為減小這種誤差，本研究一方面從減小電極導線分布電容的影響的角度出發，對電極導線進行了屏蔽驅動；另一方面從減小多路開關等效分布電容的影響的角度著手，采取對恒流源進行補償的方法使實際流過負載的電流保持相對穩定．通過仿真結果可以看出：采用這些措施后，負載電流的穩定性提高了10倍以上．在實際應用中雖然受器件等諸多因素的影響，負載電流的穩定度無法達到仿真的水平，但測量結果也表明電路的輸出電流穩定度也有了明顯的提高，從而提高了EIT測量結果的準確性．
【參考文獻】
［1］ 史學濤，董秀珍，帥萬鈞，等. 適用于腦部電阻抗斷層成像的單源驅動電流模式［J］. 第四軍醫大學學報， 2006， 27(3): 279-282.
［2］ Goncalves S， de Munck JC， Verbunt JPA， et al. In vivo measurement of the brain and skull resistivities using an EITbased method and the combined analysis of SEF/SEP data［J］. IEEE Trans Biomed Eng， 2003， 50(9):1124-1128.
［3］ MurrietaLee JC， Pomfrett CJD， Beatty PCW， et al. EIT voltage changes on the human scalp due to brain stimulus［J］. Proceedings of the 15th International Conference on Electronics［C］. Communications and Computers (CONIELECOMP 2005).
［4］ 史學濤，尤富生，付峰，等. 同時工作于四種頻率的多頻電阻抗斷層成像系統 ［J］．航天醫學與醫學工程，2006， 19(1): 47-50.
［5］ Yerworth RJ， Bayford RH， Cusick G， et al. Design and performance of the UCLH Mark 1b 64 channel electrical impedance tomography (EIT) system optimized for imaging brain function［J］. Physiol Meas， 2002， 23(2): 149-158.
電源穩定性設計范文2
關鍵詞：負載點設計；環路穩定性：LM20k
DOI：10.3969／j.issn.1005-5517.2009.07.005
引言
即使擁有簡單易用的器件配合，但有時候仍然很難單憑計算去預計控制環路的穩定性。然而，有一個簡單的方法可以在無需使用昂貴的網絡分析儀下，計算出任何開關電源的OdB交叉頻率及相位裕度。下面，我們將解釋設立測試電略的方法，以及除了負載瞬態測試外，還有什么方法可更深入了解某設計的控制環路穩定性。
負載點穩壓器的特性
一般的負載點電壓調節都會把諸如是SV的低輸入電壓降低至2.5V、1.SV、1.1V或甚至更低的輸出電壓，而不少要求低輸入電壓的應用均傾向使用大電流。FPGAe及ASIC這兩種電路是設有負載點穩壓器的典型電源負載的例子，它們均具有特殊的電源管理要求，尤其是高性能的FPGA，一般均要求多個電源軌，例如芯核和輸入／輸出需要兩個電源軌是很常見的情況?？墒牵行〧PGA需要的電源軌數量更多，其真正的電流要求則視FPGA的實際用途而定。對于某些FPGA來說，其他需要注意的地方包括供電電壓的單調啟動及各電源軌的上電定序。
基于以上的要求，單靠一個電源管理電路實不足擔當FPGA或類似負載的負載點電源。美國國家半導體的LM20000負載點穩壓器系列具備各種規格，能夠在設計過程中互相替換。假如FPGA的最終代碼在開發期間被修改或被要求需要更大的電流時，可以改用LM20000系列中具備更大電流額定的成員，而此期間無需再花時間重新設計，因為系列中所有成員的特性均相互近似。假如一個系統采用多個不同的開關頻率，便很容易產生諸如差拍現象等頻率問題，而通過將多個負載點穩壓器同步化便可解決這一問題。這些穩壓器將會起動進入一個具備單調斜波特性的預偏置負載，以防止出現某些FPGA式ASIC的鎖存或類似行為。配合軟啟動及追蹤功能，便能夠根據個別FPGAASIC的類型來緊密控制起動。圖1所示為一個典型的大電流負載點電源的例子。由于電源管理電路內同時包含了高邊及低邊功率晶體管，因此只需選用少量的外置元件及進行簡單的優化程序便可。
遠比電路本身更加復雜的解決方案
對于一些不擅長電源管理的設計人員來說，他們確實需要一些支持去優化電源的設計。例如，仿真工具可協助展現電源系統的實際特性，但由于仿真工具一般都不能夠直接地提供元件間的折衷建議。由此，比仿真能力更重要的設計支持是要協助設計人員找出最合適的外置元件。LM20000穩壓器系列可提供一個Excel格式的設計指導，可幫助設計人員迅速地挑選出最合適的外置元件并可計算出其可預測的穩定性。圖2表示出由美國國家半導體設計網站所提供的免費精簡設計電子表單。
利用示波器及信號產生器檢查穩定性
通過利用數學電子表單的方法可輕易地找出開關電源的穩定性，尤其當設計人員擁有上述提及的工具時更是如此。可是，設計人員如何確定實際的硬件也擁有足夠的穩定性裕度?電子表格反映的只是用戶輸入變量的結果，但假如探討的是輸出電容器的等效串聯電阻(ESR)，那么便很難從生產商獲得正確的數值，尤其當設計中有多個不同或相同ESR的電容器并聯在一起。如此，究竟作用在控制環路的總輸出電容器ESR是多少?
毫無疑問，檢查電源設計穩定性的最佳方法是在實際環境中進行測量。測量的方法是采用一個普通的信號產生器和示波器去測量調節環路轉換函數的OdB交叉頻率及OdB交叉頻率的相位裕度。圖3所示為測量的設置。
設置測量的第一步是加入一個小信號注入點，對此可通過把一個20歐姆的電阻器放置在輸出電壓與高邊反饋電阻器高邊連接端之間的反饋路徑內來完成。下一個步驟便是設置信號產生器，而在設置時必須在輸出端加入一個變壓器，以避免測試期間有任何的直流電從電路流到信號產生器。在這里的變壓器T1并不需要很精密，一個簡單的離線式200V至12V變壓器便足以應付，而其他簡單的變壓器也可應對有如。
將信號產生器的頻率設置在電源電路的開關頻率以下，而波形應被設置成正弦波，其波幅位置則應被設置于變壓器T1后面(即位于A及B點)，正弦波的波幅應大約介乎30mV到100mV。接著，將示波品的一個頻道連接到A點，而另一個則連接到B點，并將示波器設置成帶寬限制模式以防止開關噪聲影響敏感的測量結果。最后，將示波器的單位設定到最小幅度，例如是每單位10mV或20mV。
完成上述設置后便可啟動LM20145或其他電源管理電路的電源并觀察示波器的屏幕。這時可看到一個正弦波出現在其中一個頻道上、而另外一個則可能是一條直線。接著，把信號產生器的頻率從幾赫茲掃頻至電源開關頻率的一半，視所采用的變壓器T1，正弦波的波幅會稍微地出現變化，這是由于變壓器的增益會隨頻率而改變。因此，當進行掃頻時，有必要調節信號產生器的波幅以把注入信號的波幅維持在30mV至100mV的范圍內。
此外，當掃頻信號產生器的頻率時，應該可發現在某一個頻率下，示波器上的頻道A和頻道B會同時出現一個波幅一樣的正弦波，而在這個頻率下，電源控制環路的增益便等于1dB或OdB。這一個點就得出了電源系統的帶寬。在這個頻率下，可以看見頻道A和頻道B之間發生了一個位移。利用示波器作繪圖，并將一個時間標記放到其中一條頻道的正弦波波峰上，同樣也把另一個時間標記放在另一個正弦波的波峰上。如此一來，測量出來的相位差角度便是電源轉換器轉換函數的相位裕度。
電源穩定性設計范文3
【關鍵詞】SEPIC；環路補償；環路控制；直流-直流變換器
0 引言
隨著能源短缺、環境污染等問題日益嚴重，電動汽車作為一種安全、經濟、清潔的綠色交通工具，在能源、環境方面有其獨特的優越性和競爭力，因而具有廣闊的發展前景。
電動汽車驅動系統作為唯一的動力裝置，由電機和控制器組成?？刂破髦饕晒β誓K和控制模塊構成。不管是功率模塊還是控制模塊，其有源器件的電源一般來自直流電源或電池，這就需要廣泛使用DC-DC 轉換器。在DC-DC轉換器中，Buck-Boost，Cuk，SEPIC轉換器都能滿足升降壓的要求。但是經過Buck-Boost和Cuk轉換器變換后的輸出電壓與輸入電壓的極性是相反的。這個問題一方面雖然能通過在電路中加一個隔離變壓器來修正，但是不可避免地會增加轉換器的體積和成本；另一方面，由于SEPIC既能夠工作在升壓和降壓模式，又不會有極性相反的問題。對于這樣的應用，SEPIC轉換器無疑是一種理想的選擇。
SEPIC電源轉換電路作為一種開關模式的功率轉換器，控制方法采用脈寬調制技術（PWM），通過閉環負反饋來改善開環系統的響應，達到期望的電源調整率、負載調整率及動態響應等要求。由于環路設計受到輸入電源、輸出負載和溫度等因素的影響，工作過程中可能產生自激振蕩或者寄生振蕩，影響整個電源的工作，因此其設計對于SEPIC電源的穩定性起著決定性的作用。在反饋環路控制的設計中， 由于涉及到多種電路原理， 需要大量復雜的數學推導。為簡化設計， 可采用波特圖的方法完成補償參數設計。
本文以分塊電路介紹環路參數的設計方法，利用波特圖，為設計者選擇元件參數提供依據， 通過實驗調試進行適當調整， 可達到最佳的控制效果。
1 電源環路控制理論
圖1為一個典型的SEPIC轉換器負反饋閉環調節系統。雖然脈寬調制電路包含誤差放大、PWM形成電路外還具備許多輔助功能， 但對于閉環穩定性問題， 僅需考慮誤差放大器和PWM電路。對于輸出電壓Vo緩慢或直流變化，圖1的負反饋電路是穩定的。但在環路內， 對于動態變化的情況下，存在低電平噪聲電壓和含有豐富連續頻譜的瞬態電壓。這些分量通過輸出LC濾波器、誤差放大器和Vea到Vy的PWM調節器會引起增益改變和相移。噪聲干擾諧波分量中的任意一個分量，其增益和相移發生變化時都可能導致正反饋，并因此引起振蕩。因此，SEPIC電源轉換電路的環路補償是非常必要的。
SEPIC轉換器是一種四階的高度非線性系統，具有復雜的頻率特性，工作過程中極易產生自激振蕩或者寄生振蕩。本文根據經典控制理論中的頻率穩定判據，利用波特圖，判定SEPIC控制系統的穩定性并確定補償電路的參數。
2 SEPIC電路頻率特性
控制環路有兩部分組成，第一部分是電源級，由脈沖寬度調制器、輸出濾波器、電流感測電路和負載組成。第二部分是誤差放大器，這是將運放配置成一個反相放大器組態來實現的。控制環路補償的一種通用方法是為電源級和誤差放大器創建增益和相位的波特圖。
SEPIC轉換器不含反饋回路時是一種系統，峰值電流模式SEPIC轉換器由直流增益、一個負載極點、ESR零點、一個右半平面零點和峰值電感電流的采樣產生的一個雙重極點組成。電流感測電路被當作一個直流增益，并包含在APS的表達式中。
負載極點會造成低頻處增益以-20dB/十倍頻程產生滑降。右半平面零點和采樣雙重極點的結合可維持斜率超出開關頻率之外。相位在低頻處趨向于-90°，但接著會增加至-180°，并會超出RHP零點和采樣雙重極點?？梢圆挥^察ESR零點的影響，因為其頻率一般位于開關頻率之上的幾個十倍頻程處。
采用誤差放大器實現補償，并提供高直流增益（為輸出精度）和高相位裕度（為控制環路穩定性）。將誤差放大器作為帶輸入阻抗ZI和反饋阻抗ZF的反相運算放大器，能夠推導出補償模塊的傳遞函數GEA。
4 結論
本文分析了SEPIC電源系統的頻率特性，通過串聯反饋校正，實現了整個系統的穩定收斂，最后通過測試實驗驗證了該方法的正確性。
【參考文獻】
[1]張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[M].北京：電子工業出版社，2004：16-56.
[2][美]Abraham I. Pressm an，王志強，等，譯.開關電源設計[M].北京：電子工業出版社，2005.
[3]Vuthchhay Eng，Unnat Pinsopon， Chanin Bunlaksananusorn. Modeling of a SEPIC Converter Operating in Continuous Conduction Mode [J]. IEEE， 2009.
電源穩定性設計范文4
最近，Antec了Signature系列電源，分為650W和850W兩款產品，除全部采用日系高品質元組件外，該電源還是目前第一個采用DC-to-DC電壓調節模組的產品，再配以雙層PCB架構，無論從散熱，還是輸出的穩定性來看，它都是目前表現最為突出的一款產品。
僅從外觀來看，Signature SG-850就展現了一種王者之氣，磨砂質感的外殼嵌以銅質Antec Logo，給人非常高檔的感覺。據稱該電源由臺達代工制造。從電源銘牌來看，它的最大功率為850W，4路+12V聯合輸出可以達到65A，聯合輸出功率最高可達768W。其中，+12VlIV2分別為22A，V3/V4則可以達到25A+6V和+3.3V聯合輸出則可以達到160W。規格上，該電源符合ATXl2V2.3版和EPS 2.91規范，通過了包括RoHS和80PIus在內的環保認證，支持100～240V的寬幅電壓輸入，并提供了過功率，短路，過載，過流，欠載等保護功能。另外，Signature SG-850也絕對算是一款節能環保電源，通過了包括RoHS和80Plus銅牌認證在內的所有環保規范。其50％典型負載時轉換效率可以達到86.68％，20％輕載和滿載時，轉換效率也可以達到82％以上。不過和目前市面上眾多的1000W、1200W電源相比，這些指標也不那么讓人“感冒”。事實上，這款電源真正強悍的地方還在于它采用了眾多了新設計，使得它在輸出穩定性方面有著自己獨特造詣。
首先，它采用了雙層PCB設計，簡單地說就是可以降低元器件的密度，使得內部散熱環境大大改善，整個電源內部看上去更為清爽。因此盡管該電源功率高達850W，但整個電源僅使用了少量的散熱片和一個8cm的PWM風扇就解決了內部的散熱問題。這個8cm PWM風扇最低轉速只有800rpm，工作時甚至比大多數12cm或14cm風扇都要安靜。從拆解來看，該電源的交流和直流被分為了兩部分，分別做在上下兩塊PCB板上，元器件密度因此大幅降低，同時也減小了電磁串擾對輸出的影響。
不過，相對于其它電源，SignaTureSG-850最大的改進還在于低壓電路部分首次采用了DC-to-DC電壓調節模塊設計，是業內首款采用OC-to-DC的電源產品。和傳統電源低壓部分的磁性放大電路(由電感和相關電容電阻組成)相比，使用DC-to-DC電路最大的好處在于工作，效率更高，瞬態響應更快。其瞬態響應時間由普通電源的1毫秒縮短為0.01毫秒，輸出電壓更加穩定。一個更穩定的3.3V輸出意味著芯片組和內存在超頻時電壓將一如既往地保持穩定，使得超頻成功的幾率大增。而且采用這種分離式輸出設計之后，各輸出線路之前的干擾也得以大幅降低，輸出品質得到了更好的保障。相關測試表明，從輕載到滿載時，Signature 850W的12V輸出壓降也僅下降了70mV(普通電源在100mV以上)：紋波更加強悍，只有13mV，遠低于其它電源，可能只有一些高端服務器電源才能達到這個水準，說它是目前輸出品質最好的電源之一一點也不過分。
盡管Antec Signature SG-850在輸出功率和指標上沒有任何亮眼之處，但在穩定性方面表現異常優秀，正是這個特點，使得它得到了大多數超頻玩家的親睞。當然，試用中我們也發現了該電源的一些不足，比如說在面對三路GTX280 SLI系統時，它的功率略顯不足，不過這個問題在后續大功率電源推出之后就以迎刃而解?？偟膩碚f，Signature SG-850是目前市面上輸出品質最好的大功率電源之一，如果你是一個追求穩定的玩家或者是高端超頻發燒友，那這款電源就比較適合你。
電源穩定性設計范文5
【關鍵詞】開關型；直流穩壓電源；探究；電路設計
【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2016）04-0163-02
在電力電子技術的不斷發展與技術革新下，開關型直流穩壓電源以其自身的工作表現與其可靠性成為我國電力系統中廣泛使用的一種設備。在實際應用中，開關型直流穩壓電源自重輕，工作內故障低，工作效率高，且其性價比占優勢，并具有功耗曉得良好表現。相比于其他開關型電源，開關型穩壓電源應用范圍廣，競爭力強，特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說，開關型穩壓電源具有著良好的專業性與穩定性。通過對于開關型穩壓電源的技術標準研讀與相關的影響因素分析，目前此類技術研究區域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關型穩壓電源的電路設計。
1.對于動態小信號模型的相關闡述
對于動態小信號模型來說，不同的模型選取進而得到的設計結果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應根據其實際情況進行分析與配置。對于開關電源來說，其本質是作為一個非線性的控制對象在進行工作，如果要對其進行成功的設計與分析，那么在進行指導建模時，應以近似建立在其穩態時的小信號擾動模型為依據。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩態時具有與設計目標相近的工作表現；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態不夠精準，會造成相應結論的誤差或偏差?；诖?，以小信號擾動模型來進行開關型穩壓電源的電路設計是保證其最終設計結果滿足設計要求的必要條件。
2.開關型穩壓電源的相關性能指標
2.1性能指標之穩定性
通過相關數據與實踐結果研究表明，在不同的開關型穩壓電源系統設計下，會產生不同程度的魯棒性。而在暫態特性方面，其表現也會相應提高。但對于直流新穩壓電源來說，其系統下對于增益余量的要求是大于或等于40dB，對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。
2.2性能指標之瞬間響應指標
當開關電源處于非穩定狀態下，由于其所受的干擾，輸出量會出現相應的抖動現象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當干擾停止時，則其最終也會回到穩定值，基于此，在對開關型穩壓電源進行這方面的性能指標確定時，是以過沖幅度與動態恢復時間的長短來衡量其系統的動態特性的。在此定義下，瞬態響應指標內容主要是表現為，如果穿越頻率越高，則其系統恢復到動態平衡點的時間就越短，另一方面，系統在干擾情況下所表現的過沖幅度與其相位余量呈相關性。
2.3性能指標之電源精度
在電源精度方面，其控制要求嚴格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上?？紤]到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網波動的影響，必須通過系統的負反饋來進行控制。
3.關于開關型穩壓電源的電路設計
3.1關于系統下的補償網絡與相關相關設計應用
目前來說，對于開關型直流穩壓電源系統來說，其補償網絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說，PI調節器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調節器來說，動態性差的缺點是無法忽視的。目前來說，實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統的響應速度。但其缺點也顯而易見：一方面是由于零點的大量引入直接造成系統對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產生堵塞現象；另一方面則是當開關紋波的放大倍數得到增大時，放大器也會隨之進入非線性區，這結果只會造成整個系統的不穩定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償的。
3.2關于開關型穩壓電源的電路設計原理
3.2.1理想性技術指標如下：（1）輸入交流：電壓220V（50—60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180—250V區間變化時，輸出電壓相對變化量應小于2%；（4）輸出電阻R0<0.1歐；（5）輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關于開關型穩壓電源的基本工作原理。當線性自流穩壓電源處于低頻率工作狀態下時，那么調整管的工作由于其體積大，則其效率相應低，但當其調整管工作處于開關狀態下時，那么其的工作表現就為體積小，效率高。
3.3開關型穩壓電源的電路設計探究
從以上論述可以看出，開關型直流穩壓電源系統其低功耗的特點是由于晶體管位于開關工作狀態下時，對于功率調整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態下的晶體管來說，當其處于一種截止狀態時，晶體管所經過的電流為0，相應的功耗也就為0；另一方面，由于開關型穩壓電源系統的穿越頻率較高，所以對于電路的動態響應速度得以提高，而且整個系統的響應速度不受低通濾波器的影響；另外，相對于直流470V的電壓來說，并環穿越頻率遠未達到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩定性方式，經過測試，其低頻紋波穩定率都在0.996以上，完全滿足了設計要求。
4.結語
綜上所述，在進行開關型穩壓電源的電路設計時，小信號的模型選擇是關鍵點。為了進一步提高開關型穩壓電源系統的穩定性，超前滯后網絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明，開關型穩壓電源的適用性非常強，必將為人們生活提供更好的服務。
參考文獻：
[1]湯世俊.淺談高性能開關型直流穩壓電源[J].學術探討，2011，（10）.
[2]樊思絲.高性能開關型直流穩壓電源的設計探究[J].企業技術開發，2011，（03）.
電源穩定性設計范文6
一、整流模塊
整流模塊的維護措施包括三個方面。一，提高模塊的輸出能力。整流模塊的標定電流值與其實際輸出能力之間存在一定的差異，因此確定整流模塊的輸出能力要綜合考慮其運行環境、元件的使用時間等。控制整流模塊的滿負荷運行狀態，增加模塊備份，對模塊內部積熱進行處理，確保其輸出能力。二，對通信機進行定時清潔，包括除塵和防潮。模塊表面灰塵過多會影響其正常散熱，容易導致溫度升高，影響系統的運行穩定。防潮可通過建立密閉空間來實現，對地勢較低的基站，還要考慮雨水對其干燥度的影響，對地勢低的基站進行墊高處理，防止雨水帶來設備短路。三，合理設置接地電阻值，并認真檢查接地系統。在過壓保護的基礎上進一步確保系統電流輸出穩定。防止高壓帶來的整流模塊損壞。
二、交流配電單元
交流電源是基站電源系統的主流電源，使用交流電源能夠確保穩定的電源輸出，但需要對其配電電源進行合理的監控與設置，主要是針對安全預警值范圍的設置。交流配電單元的系統維護主要是確保其電流運行穩定，合理設置電壓輸出，并在必要的位置設置安全預警。根據當地用電需求，正確設置預警范圍，減少由于電壓波動而造成交直流的頻繁切換，影響設備的安全性。交流配電單元的穩定運行與預警值的設置有密切的關系，對于偏遠地區等電流不穩定現象，要對系統默認的預警值進行調整，安裝穩壓裝置，確保配電單元的運行穩定。
三、蓄電池保護
蓄電池的安裝、輸出電壓范圍以及負載能力均需要維護。維護措施如下：其一，要合理安裝蓄電池，安裝力度適中，搬運要小心，防止蓄電池受到擠壓而造成破損。蓄電池的安裝位置應選擇干燥、通風且遠離陽光直射點的地方，空氣濕度、溫度都會影響蓄電池的穩定性和使用壽命。溫度越低，容量越小，反之則內阻就越大，從而影響蓄電池的存放。其二，保持蓄電池良好的使用環境，使用合理的浮充電壓。移動基站電源系統的輸出精度低，會對輸入電壓造成較大影響，使其出現較大范圍的波動，縮短使用壽命。當長時間使用低電壓或高電壓運行時，蓄電池內部會發生硫化或極板老化，甚至導致脫落，要解決這一問題要求基站工作人員嚴格按照蓄電池的規定浮充和均沖電壓進行設置，不能以開關電源廠家所提供的出廠設計值來進行充電。其三，是通信電源的帶負載能力保護。要求維護人員對出現負載變化的整流模塊電壓進行調整，檢查蓄電池的浮充電壓，確保其在正常的使用范圍之內，在這一過程中還要保證整流模塊輸出電流一直，以避免模塊處理不均一個像正常運行。
四、集中監控裝置
從某種意義上講，集中控制是當下基站電源系統管理的主要手段，也是未來發展的一種趨勢。因此，通信電源的制造廠商也開始將設計中心轉向電源監控裝置。電源種類增多，監控模塊和電源監控設備也存在差異，給基站人員的維護工作帶來了麻煩。針對這一問題，要對集中監控進行合理的設置，要求運營商對其產品端口進行進一步完善與修改，亦可采取錯開通信基站的具體檢修實現來統一電源監控設備的目的。但在實際生產過程中，不同生產廠家的監控模塊在性能上、設置上存在一定的差別，要求基站選擇市場上較為成熟的監控技術，并且對于同一基站，要盡量統一使用統一廠家的監控設備，并對其進行使用前的調試。并且要充分掌握不同電源廠家通信電源的傳輸規約，由此設置一些再硬件活軟件設備，以實現統計性能，統一監管，確保基站電源的穩定運行。
