導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源模塊，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

這種設(shè)計(jì)的復(fù)雜性加大了無線網(wǎng)絡(luò)及有線系統(tǒng)應(yīng)用工程師的負(fù)擔(dān)。他們的選擇只能是：要么大量投資提高內(nèi)部電源管理技術(shù)水平，要么依靠外部設(shè)計(jì)公司的專業(yè)技術(shù)。

最近，出現(xiàn)了第三種選擇：負(fù)載點(diǎn)DC／DC電源模塊。這種模塊整合了大部分或全部即插即用解決方案所需的組件，最多可取代40種不同組件。這種集成有助于簡(jiǎn)化并加快設(shè)計(jì)速度，同時(shí)減小電源管理系統(tǒng)的尺寸規(guī)格。

實(shí)現(xiàn)這些模塊所需性能，同時(shí)控制在預(yù)算和空間要求范圍內(nèi)，關(guān)鍵是切實(shí)掌握現(xiàn)有不同技術(shù)。

如圖1所示，大部分傳統(tǒng)通用非隔離式DC／DC電源模塊仍采用單列直插封裝。這些開放式框架解決方案在減小設(shè)計(jì)復(fù)雜性方面取得了一定進(jìn)步，但也只是在印刷電路板上采用標(biāo)準(zhǔn)封裝部件。它們一般為低功率設(shè)計(jì)(約300kHz)，功率密度并不突出。因此，受其尺寸的影響，很難成為許多空間受限應(yīng)用的選擇。下一代電源模塊需要在減小尺寸上下功夫，以提高設(shè)計(jì)靈活性，

為提高設(shè)計(jì)人員所需的功率密度，電源管理系統(tǒng)供應(yīng)商必須提升開關(guān)頻率，以減小儲(chǔ)能元件的尺寸。但利用標(biāo)準(zhǔn)器件提高開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致效率下降，這主要是M0sFET開關(guān)損耗造成的。這種情況促使行業(yè)尋找經(jīng)濟(jì)高效的方法，降低DC／DC模塊中MOSFET驅(qū)動(dòng)功率通道的寄生阻抗，使成型模塊的大小相當(dāng)于一塊集成電路。

在評(píng)估特定應(yīng)用的解決方案時(shí)，尺寸和成本是兩個(gè)重要考慮因素。但其他因素對(duì)于最終應(yīng)用同樣重要或更加重要。下面說明其中的部分考慮因素。

可靠性

可靠性是所有系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要解決的一個(gè)主要問題。許多分布式電源架構(gòu)應(yīng)用需要多年正常運(yùn)行，基本不發(fā)生故障?？煽啃栽谙到y(tǒng)總擁有成本中發(fā)揮重要作用。由于大量部件組合封裝、高功率密度產(chǎn)生的熱疲勞現(xiàn)象以及附屬電路故障，可靠性成為電源模塊必須解決的重要問題。

電子系統(tǒng)和部件失效率呈浴盆曲線形狀(見圖2)。曲線中，由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的陡度和銳度取決于選用的組件和組件的等級(jí)，以及這些組件與模塊中其他組件的兼容性。例如，采用30V MOSFET，在20V輸入條件下，只要注意驅(qū)動(dòng)電路、肖特基二極管和緩沖電路的選擇，DC／Dc模塊就可以滿足預(yù)期要求。

電源模塊中的熱疲勞是由于功率轉(zhuǎn)換效率低，散熱空間有限造成的。這種情況最終會(huì)使溫度上升，從而縮短產(chǎn)品使用壽命。為降低溫度對(duì)平均無故障時(shí)間(MTBF)的影響，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮散熱、氣流和模塊功率損耗降級(jí)曲線，如圖3所示。

另一個(gè)產(chǎn)生嚴(yán)重故障的現(xiàn)象是焊點(diǎn)裂紋造成溫度升高。如果模塊經(jīng)受機(jī)械震動(dòng)或多次溫度周期沖擊，焊點(diǎn)很容易產(chǎn)生裂紋，最終與基底脫離，從而造成電阻升高，溫度應(yīng)力加大。這種情況會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，直到斷線為止，造成致命故障。

電熱性能

權(quán)衡性能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選擇最佳模塊時(shí)面臨的一大困難。缺少標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試條件和測(cè)量結(jié)果，特別是在功率、效率和瞬態(tài)響應(yīng)等數(shù)據(jù)手冊(cè)公布的主要參數(shù)方面，進(jìn)一步加大了模塊選擇的難度。

進(jìn)行功效比較時(shí)，需考慮功效對(duì)比的輸入電壓、輸出電壓和電流量。瞬態(tài)響應(yīng)是進(jìn)行有效比較時(shí)需要考慮的另一個(gè)參數(shù)。必須保證輸入和輸出電壓一致，輸出電容值相同或參數(shù)相似(ESR、ESL等)。最后，瞬態(tài)電流階躍變化的大小和量級(jí)相同。

許多應(yīng)用場(chǎng)合，電源模塊需要在惡劣的環(huán)境下工作。比較模塊功效時(shí)，不應(yīng)只關(guān)心25℃時(shí)的電性能，而且還要考慮系統(tǒng)環(huán)境溫度、氣流和模塊的散熱方法。例如，Intersil采用QFN封裝的ISL820xM系列，優(yōu)化了PCB的導(dǎo)熱能力，模塊底部大面積銅箔有助于提高整體功效水平。

篇2

關(guān)鍵詞：SIMPLE SWITCHER?易電源；美國國家半導(dǎo)體；LMZ14203；電源模塊，

Power Modules in High-End Market Segments

Ralf Regenhold

（ Technical Marketing Manager Power Management Europe）

Abstract： The new SIMPLE SWITCHER? power modules from National Semiconductor reach the highest possible level of “Ease of Use” by integrating an inductor and a monolithic synchronous regulator within one power package. Professional power designers have far more requirements than “Ease of Use” related to design efforts, including: high ambient temperatures, requiring guaranteed performance and electrical specs; electrical emission （EMI） within international standards, reliable soldering; and vibration robustness.

This article describes how these high performance targets can be achieved in the following market segments: Industrial, medical, avionics and military, broadcast video and communication infrastructure.

Key words: SIMPLE SWITCHER?Easy Power Supply,；National Semiconductor；LMZ14203,；power module

工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、航空和軍事領(lǐng)域、廣播視頻和通信基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域等所有細(xì)分市場(chǎng)都要求高度可靠性，其對(duì)電源的要求近似。以下將介紹具體領(lǐng)域的性能要求，雖然面向不同市場(chǎng)，但實(shí)際上在所有的高端系統(tǒng)上這些要求大同小異。

1工業(yè)市場(chǎng)

工業(yè)應(yīng)用要求電源的額定輸入電壓在24V，同時(shí)在電壓瞬變到36V或者42V時(shí)也要能保證其全功能性。美國國家半導(dǎo)體的全新電源模塊均可滿足上述電壓要求。不同的負(fù)載通常要求從5V至0.8V的不同電壓值，為滿足此類要求，最佳方案是采用一個(gè)二階轉(zhuǎn)換器。美國國家半導(dǎo)體的WEBENCH?電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具使我們可以很好的分析在不同的中間總線電壓下的總系統(tǒng)效率。

基于總效率，占位面積及方案成本可以對(duì)幾類穩(wěn)壓器組合進(jìn)行比較。給出的組合將受到一些限制，即在成本和效率間找到最好平衡。如果優(yōu)化調(diào)諧旋鈕移動(dòng)了，將看到相應(yīng)的其他解決方案。

選擇好一個(gè)專用的解決方案，只要用一個(gè)穩(wěn)壓器就可以生成5V總線電壓。所有的二階穩(wěn)壓器都是從5V電壓開始，產(chǎn)生幾個(gè)負(fù)載點(diǎn)電壓。在對(duì)項(xiàng)目?jī)?yōu)化過程中，為了降低解決方案成本，可以為低負(fù)載電流選擇替換器件。圖1所示的就是最終設(shè)計(jì)框圖，可獲得的總效率是82%。

工業(yè)應(yīng)用中要求產(chǎn)品在環(huán)境溫度高達(dá)85℃，沒有外部散熱片或風(fēng)扇的情況下正常工作。在設(shè)計(jì)的第一階段，LMZ14203即可展示美國國家半導(dǎo)體電源模塊的出眾性能，它能滿足一般性需求。其輸入電壓為24V，輸出電壓為5V，輸出電流為2.52A，在這樣的條件下LMZ14203能獲得的效率為87.7%，相應(yīng)的功率損耗為PIC=1.75W。該電源模塊采用了優(yōu)化的封裝，實(shí)現(xiàn)了極低的熱阻抗，通過在模組背面加一個(gè)固態(tài)的外露焊盤就可以讓PCB板均勻散熱 （見圖2）。

當(dāng)熱阻JA=19.3℃/W時(shí)，可以計(jì)算出結(jié)溫增幅ΔTJ= JA x PIC = 33.8℃。這意味著在環(huán)境溫度85℃的情況下，結(jié)溫可以達(dá)到最高TJ operating =119℃。符合數(shù)據(jù)表規(guī)定的最高額定溫度TJ max =125℃。PCB板上的實(shí)際熱量分布可以借助WEBENCH“熱仿真”來模擬，見圖3（熱成像）。

在選擇相位時(shí)，通過降額曲線，模塊的數(shù)據(jù)表可以幫助設(shè)計(jì)師估計(jì)出最大輸出電流和最高環(huán)境溫度。在85℃甚至更高的環(huán)境溫度下，只有專為工業(yè)市場(chǎng)設(shè)計(jì)的模組會(huì)提供全負(fù)載電流，見圖4（降額曲線）。 在環(huán)境溫度達(dá)到106℃，Vin=5V，Vout=3.3V時(shí)，LMZ10504能夠提供4A的全負(fù)載。

根據(jù)IEC 61132 PLC規(guī)范，此處將不討論靜電放電（ESD）、突發(fā)和浪涌，及電流注入等要求。本文涉及的測(cè)試，無需對(duì)系統(tǒng)魯棒性有需求的保護(hù)電路，其電源設(shè)計(jì)可以獨(dú)立完成。

2醫(yī)療和電信市場(chǎng)

該細(xì)分市場(chǎng)要求很高的系統(tǒng)完整性。敏感的信號(hào)鏈產(chǎn)品要求不受來自電源的電磁干擾。線性穩(wěn)壓器常用于支持模擬放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。除此之外，數(shù)字處理單元還需高功率產(chǎn)品。只有開關(guān)穩(wěn)壓器能滿足上述要求，因?yàn)槠浔仨毦哂懈咝始暗湍芎模?低熱阻） 。

通過集成所有的開關(guān)功率元件和全隔離電感，美國國家半導(dǎo)體電源模塊實(shí)現(xiàn)了最小的電磁干擾，圖5所示即為其關(guān)鍵路徑圖。開關(guān)穩(wěn)壓器都會(huì)存在高dI/dt的開關(guān)電流回路 。它們會(huì)像天線一樣，帶來高電磁干擾，因此必須盡可能小。

通過兩個(gè)步驟以滿足特性要求：

（1）畫出電流環(huán)路，此時(shí)打開（環(huán)路1），關(guān)斷（環(huán)路2）。注意兩個(gè)環(huán)路各自獨(dú)立，均非要徑，也無需最小化。

（2）環(huán)路1和環(huán)路2中不重疊的支路 包含關(guān)鍵的高di/dt電流。在工作周期內(nèi)，支路電流被認(rèn)作直流電流（僅有很小的紋波），不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。因此只有局部的區(qū)域?yàn)楦遜I/dt（如圖5中所標(biāo)出），需要將其盡可能最小化以確保最低輻射。所以輸入電容（Cin1）必須安裝在盡可能挨近LMZ10504 VIN 引腳和接地裸焊盤的地方。

開關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)域也很重要，通過在穩(wěn)壓器封裝內(nèi)集成電感器而得以優(yōu)化。

基于這些優(yōu)化設(shè)計(jì)，美國國家半導(dǎo)體的電源模塊可以確保其數(shù)據(jù)表上列出的性能參數(shù)符合國際CISPR22（Class B）和EN55022標(biāo)準(zhǔn)要求，見圖6（LMZ10504輻射電磁干擾圖）。

3航空電子和軍事市場(chǎng)

集成穩(wěn)壓器、電感器甚至在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的電容器對(duì)于此類應(yīng)用的意義最大。器件和系統(tǒng)的故障應(yīng)降到最低。此外，對(duì)每個(gè)負(fù)載穩(wěn)壓器都提供了最好的過溫保護(hù)。符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的TO263封裝鉛含量達(dá)標(biāo)，為了確保高抗振性，采用了單面裸焊盤。同時(shí)，正在申請(qǐng)國際標(biāo)準(zhǔn)兼容性認(rèn)證。

為實(shí)現(xiàn)低能耗 及高可靠性，效率非常關(guān)鍵，而這僅有同步穩(wěn)壓器可以做到。盡管如此，效率仍很大程度上取決于輸入和輸出電壓的差值。美國國家半導(dǎo)體的電源模塊效率可以達(dá)到90%甚至更高。

例如:

LMZ10504 輸入電壓=5V 和輸出電壓=3.3V， 輸出電流=3A ，效率（η）=95%

LMZ10504輸入電壓=5V和輸出電壓=1.8V，輸出電流=2A，效率（η）=93%

LMZ14203輸入電壓=24V和輸出電壓=5.0V，輸出電流=1.5A，效率（η）=90%

像FPGA和DSP這類高端數(shù)字處理單元要求快速瞬態(tài)響應(yīng)，因?yàn)樗麄兛赡芩矔r(shí)變更處理模式。這要求在模塊內(nèi)有專門的調(diào)節(jié)回路。圖7（LMZ10504瞬態(tài)響應(yīng)）示意了在從0.4A到3.6A的大負(fù)載瞬態(tài)電流變化時(shí)產(chǎn)生的2.5V輸出電壓偏差。

在支持模擬系統(tǒng)時(shí)，也要求低輸出紋波。所有美國國家半導(dǎo)體電源模塊的輸出電容只需選用陶瓷電容，低等效串聯(lián)電阻的電解電容或鉭電容即可穩(wěn)定工作。電源模塊開關(guān)頻率很高，最高可達(dá)到1MHz，同時(shí)又支持低等效串聯(lián)電阻的電容，因此其輸出電壓紋波可以低至幾個(gè)mV，見圖8（LMZ10504輸出電壓紋波）。

4總結(jié)

篇3

關(guān)鍵詞：MSP430；開關(guān)電源；并聯(lián)DC/DC；電流調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 17-0000-01

Switching Power Supply Modules Parallel Power Supply System on MSP430 MCU

Xue Xiao1,2

(1.Nanyang Polytechnic,Nanyang473000,China;2.China University of Geosciences,Wuhan430074,China)

Abstract:In this paper,low-power MSP430 microcontrollers produced by two parallel power supply system,the use of integrated chip LM2596 converter output voltage 8V,power of 16W,the conversion efficiency of 65%,and maximum current up to 4.5A;two DC/DC module the current ratio can be automatically adjusted within 2%error.After testing, the basic part and the part played some of the indicators are in line with requirements.

Keywords:MSP430;Switching Power;Parallel supply DC/DC;Current regulator

根據(jù)2011年全國電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽A題題目要求：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16W的8VDC/DC模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)。根據(jù)這一目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于MSP430單片機(jī)的開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)

一、理論分析與計(jì)算

（一）DC/DC變換器穩(wěn)壓的方法。用開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行電壓控制，采用LM2596電源管理單片集成電路，不僅可以輸出3A的電流，還擁有很好線性、功耗小、效率高、負(fù)載調(diào)節(jié)特點(diǎn)。電路簡(jiǎn)單可靠，采用兩相同模塊并聯(lián)，可以輸出6A電流。輸入電壓為24V時(shí)，要求的輸出8V電壓剛好在可輸出電壓范圍內(nèi)，從而達(dá)到了要求。

電壓輸出：

因此，系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在8V。

（二）電流電壓檢測(cè)。在輸出端串聯(lián)一個(gè)1Ω的電阻，通過運(yùn)放衰減電路，采用MSP430單片機(jī)片內(nèi)12位AD采集1Ω的電壓值，得到DC/DC模塊的電流。

ADC采樣電壓：

因此，單個(gè)DC/DC模塊的電流： （單位：A）

（三）均流方法。本設(shè)計(jì)主要根據(jù)PID算法，在鍵盤上輸入命令后，單片機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流比例，從而最終達(dá)到理想穩(wěn)定的狀態(tài)。離散化公式：

當(dāng) 時(shí)：

； ；

當(dāng) 時(shí)：

； ； ；

對(duì)于LM2596來說，電流輸出比與FB端口的電壓比有關(guān)，單片機(jī)MSP430采集各個(gè)DC/DC模塊電流后通過片內(nèi)DAC模塊控制FB端口，從而控制了電流的輸出比值

二、電路設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)組成。系統(tǒng)包括MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)，兩個(gè)額定輸出功率為16W的8VDC/DC模塊，一個(gè)輸入命令的鍵盤，顯示檢測(cè)電壓值的液晶。鍵盤輸入命令后單片機(jī)根據(jù)命令利用片內(nèi)ADC和DAC控制DC/DC模塊的電流比例，并且將采集的數(shù)據(jù)顯示在液晶上。

（二）DC/DC模塊設(shè)計(jì)。輸入的直流電源經(jīng)過電感濾波后輸入到LM2596第一管腳，通過R3和R10調(diào)節(jié)目標(biāo)電壓，通過以上計(jì)算公式公式得：R3為5.5KΩ

（三）測(cè)控電路。測(cè)控電路主要使用MSP430片內(nèi)單片機(jī)ADC與DAC及鍵盤，在采集和控制電路上分別使用運(yùn)放LM385電壓跟隨電路，并且在采集電路上進(jìn)行1/2分壓，使信號(hào)剛好在ADC有效范圍內(nèi)。

三、測(cè)試結(jié)果及分析

（一）基本要求測(cè)試

1.額定輸出功率下，負(fù)載電壓及效率

2.負(fù)載電流1A時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)

3.負(fù)載電流1.5A時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)

（二）發(fā)揮部分測(cè)試

1.負(fù)載電流0.5A-3.5A時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)

篇4

關(guān)鍵詞:FC;SoC;電源管理模塊;電路

中圖分類號(hào):TP331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)10-2449-02

隨著集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和超深亞微米技術(shù)的高速發(fā)展,集成電路設(shè)計(jì)已步入片上系統(tǒng)SoC(System on Chip)時(shí)代。SoC是專用集成電路ASIC(Application Specific Integrated Circuits)設(shè)計(jì)方法學(xué)中的新技術(shù),是指以嵌入式系統(tǒng)為核心,以IP核復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ),集軟、硬件于一體,并追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成芯片。SoC是將數(shù)字電路、模擬電路、信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、MPU、MCU、DSP等集成在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)。以超深亞微米(VDSM)工藝和IP核復(fù)用(IP Reuse)技術(shù)為支撐的系統(tǒng)級(jí)芯片技術(shù)將是超大規(guī)模集成電路(VLSI)發(fā)展的必然趨勢(shì)和主流。

為突破傳統(tǒng)電源管理模式,將研發(fā)的智能電源管理模塊以SoC為核心,利用SoC內(nèi)部的ARM922T處理器提供處理能力,外部配置AD采樣邏輯、存儲(chǔ)器等資源;并采用光纖通道(Fiber Channel,FC)為通信接口,通過FC總線,接收系統(tǒng)其它模塊發(fā)送的控制命令,進(jìn)一步提高了電源模塊的可靠性、通用性、易擴(kuò)展性和靈活的配置能力,并促進(jìn)了FC技術(shù)的應(yīng)用,保證了系統(tǒng)功能和性能的優(yōu)化。

1 智能電源管理模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能電源管理模塊是以片上系統(tǒng)SoC為控制中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。模塊由電壓電流調(diào)理電路、開關(guān)陣列電路、AD選通轉(zhuǎn)換電路、控制器、存儲(chǔ)器、FC接口等構(gòu)成,主要負(fù)責(zé)電源模塊的檢測(cè)和控制。當(dāng)上電BIT測(cè)試正確,則電源管理模塊以一組固定的動(dòng)作序列去控制開關(guān)陣列PSA向外供電;若流經(jīng)PSA電流超出范圍Is≥IsMAX,控制PSA并對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換;在應(yīng)急供電下,停止對(duì)通用模塊供電,只對(duì)關(guān)鍵模塊供電;電源管理模塊通過FC接口與系統(tǒng)管理者進(jìn)行傳輸開關(guān)動(dòng)作狀態(tài)、報(bào)警信息、數(shù)據(jù)(各支路電流),記錄電源自測(cè)試BIT結(jié)果、故障信息。

電源管理模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括如圖1所示的主要功能塊。

2 電源管理模塊電路設(shè)計(jì)

2.1 復(fù)位電路

復(fù)位類型包括上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、調(diào)試口復(fù)位、軟件復(fù)位和看門狗復(fù)位。

上電或手動(dòng)復(fù)位有效時(shí)產(chǎn)生200ms的低電平復(fù)位信號(hào),提供給SoC芯片作為系統(tǒng)復(fù)位觸發(fā)源之一。調(diào)試口復(fù)位由外部調(diào)試工具產(chǎn)生,用于復(fù)位ARM922T處理器的調(diào)試接口。軟件復(fù)位指系統(tǒng)根據(jù)軟件運(yùn)行要求生成的復(fù)位觸發(fā)源。而當(dāng)系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi),沒有得到響應(yīng)時(shí)產(chǎn)生看門狗復(fù)位。

當(dāng)SoC芯片接收到上述復(fù)位類型中任意一種觸發(fā)復(fù)位機(jī)制,由SoC芯片輸出系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)對(duì)電源管理模塊進(jìn)行復(fù)位。

2.2 時(shí)鐘電路

電源管理模塊中需要使用時(shí)鐘的電路有:SoC芯片、FC接口。其中,SoC芯片選擇53.125MHz運(yùn)行時(shí)鐘,內(nèi)部進(jìn)行4倍頻提供ARM922T處理器使用。FC接口收、發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率為106.25MHz。

2.3 存儲(chǔ)器電路

電源管理模塊中的存儲(chǔ)器是SDRAM存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器工作電壓為3.3V,封裝為54引腳的TSOP,容量為32M*16。在設(shè)計(jì)時(shí)使用2片K4S511632E實(shí)現(xiàn)32位操作。SoC芯片內(nèi)置SDRAM存儲(chǔ)器控制器,提供SDRAM的時(shí)序控制邏輯,并且提供SDRAM訪問時(shí)鐘,時(shí)鐘頻率為56.125MHz,同存儲(chǔ)器時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率和相位在EDA設(shè)計(jì)時(shí)保持一致。

2.4 電壓轉(zhuǎn)換電路

模塊中使用了多種電壓的電源,分別為+3.3V、+2.5V和+1.8V,統(tǒng)一由外部+5V經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn),輸出電流可達(dá)到3A。由于SoC芯片要求內(nèi)核上電時(shí)間萬余I/O上電時(shí)間,所以在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)內(nèi)核電壓(+1.8V)轉(zhuǎn)換電路增加場(chǎng)效應(yīng)管控制,使其滿足SoC芯片供電要求。

電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

2.5 模擬量輸入電路

系統(tǒng)的模擬量信號(hào)是由多路模擬開關(guān)進(jìn)行選通。多路開關(guān)是采用2片16通道模擬開關(guān)和1片8通道模擬開關(guān),通過4位通道地址選取相應(yīng)通道,其中最高位為片選位。因此,最多可選通38路模擬信號(hào),滿足本模塊所需的24路模擬量信號(hào)的要求。模擬開關(guān)用于選通被測(cè)試信號(hào),包括4路電壓檢測(cè)信號(hào)、16路電流模擬量信號(hào)和4路應(yīng)急模擬量信號(hào),通過對(duì)GPIO0-5配置進(jìn)行通道選擇。

A/D轉(zhuǎn)換器件控制端直接與EBI接口連接,CS信號(hào)接EBI_CS2,讀寫信號(hào)則與EBI讀寫信號(hào)相連。A/D轉(zhuǎn)換的操作為中斷方式或查詢方式,轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志EOC信號(hào)作為外部中斷連接到SoC芯片,當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后產(chǎn)生中斷,由SoC芯片讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并作出相應(yīng)處理。EOC信號(hào)在設(shè)計(jì)時(shí)也連接到SoC芯片的GPIO端,可作為輸入信號(hào),當(dāng)轉(zhuǎn)換開始后查詢?cè)撔盘?hào)狀態(tài)判斷是否轉(zhuǎn)換結(jié)束。

模擬量輸入和A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

2.6 離散量輸出電路

離散量輸出主要用于控制開關(guān)陣列的工作狀態(tài),當(dāng)狀態(tài)一旦置出,在沒有檢測(cè)到錯(cuò)誤或是在沒有接受到系統(tǒng)管理者更新指令時(shí),該狀態(tài)是不能變更的。

在設(shè)計(jì)時(shí),利用EBI數(shù)據(jù)作為開關(guān)陣列的控制信號(hào)。首先,對(duì)EBI數(shù)據(jù)通過鎖存器進(jìn)行鎖存,然后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,以此輸出滿足開關(guān)陣列使用的+5V電平信號(hào),初始默認(rèn)開關(guān)陣列的狀態(tài)為全開,所以采用+5V上拉方式保證離散量輸出信號(hào)為高電平。設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

2.7 FC接口

SoC芯片提供FC接口,所以只需要在外部連接串并轉(zhuǎn)化器和光電收發(fā)器即可。串并轉(zhuǎn)換器具有10bitTx/Rx總線接口,提供并行回環(huán)測(cè)試模式,接收、發(fā)送時(shí)鐘可達(dá)到106.25MHz,兼容SSTL-2電平,供電電壓為3.3V。而光電收發(fā)器也采用的是一款高性能光纖模塊,具有4通道接收器/發(fā)送器,單通道帶寬1Gbps至2.7Gbps,兼容8B/10B數(shù)據(jù)格式。設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)考慮PCB制作和FC接口端接匹配電阻的選擇。

3 結(jié)論

電源管理系統(tǒng)模塊利用FC接口,通過FC總線接受應(yīng)用系統(tǒng)中其他模塊發(fā)送的控制命令,并根據(jù)命令,控制開關(guān)陣列的輸出,可以實(shí)現(xiàn)分別為各可替換功能模塊(LRM)的上下電。而當(dāng)智能電源模塊發(fā)生故障時(shí),電源管理模塊能夠通過FC總線將故障信息發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)的主控模塊。在系統(tǒng)控制下,發(fā)生供電系統(tǒng)的重構(gòu)動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)電源故障隔離。

參考文獻(xiàn):

[1] Furber S[英].田澤,于敦山,盛世敏,譯.ARM SoC體系結(jié)構(gòu)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2002.

篇5

關(guān)鍵詞： 綜合布線；無線醫(yī)療；移動(dòng)辦公；機(jī)房自動(dòng)報(bào)警；IPTV；醫(yī)用物流

0 前言

隨著現(xiàn)代化綜合醫(yī)院建筑的迅速發(fā)展，醫(yī)院醫(yī)療水平和服務(wù)質(zhì)量不斷提高，先進(jìn)的軟硬件設(shè)施成為醫(yī)院比拼醫(yī)療實(shí)力，管理水平等的很重要組成部分，而這些軟硬件設(shè)施基本都包含在弱電系統(tǒng)中。

醫(yī)院建筑弱電一般包括如下系統(tǒng)：1）公共廣播及病房呼叫系統(tǒng)。2）衛(wèi)星接收有線電視系統(tǒng)。3）視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)。4）視頻示教，會(huì)議，遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。5）大屏幕公告欄及觸摸引導(dǎo)系統(tǒng)。6）門禁，考勤，停車，食堂，賣場(chǎng)系統(tǒng)。7）電話系統(tǒng)。8）智能叫號(hào)排隊(duì)管理系統(tǒng)。9）綜合布線系統(tǒng)。10）無線醫(yī)療系統(tǒng)。11）弱電機(jī)房。12）樓宇自控系統(tǒng)。公共區(qū)域照明與亮化系統(tǒng)。13）醫(yī)院物流管理系統(tǒng)等。

下面介紹的我院弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施，是在考察了解最先進(jìn)的國內(nèi)國外同類醫(yī)院智能化水平的基礎(chǔ)上，充分考慮工程的醫(yī)療范圍，工程投資，就診流程，管理模式，以綜合信息管理系統(tǒng)（IBMS）為設(shè)計(jì)主線，以結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)及相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)的布線為鏈路基礎(chǔ)，涵蓋樓宇自動(dòng)化，辦公自動(dòng)化，通信自動(dòng)化三大范疇的各子系統(tǒng)，完整，先進(jìn)，實(shí)用，同時(shí)也考慮了未來發(fā)展需要。

1 工程概況

此工程位于沈陽市中心地段偏東，原遼寧省人民醫(yī)院門診大樓原址，三級(jí)甲等醫(yī)院。占地面積5000㎡，總建筑面積約120000㎡，主樓建筑高度為70米，裙樓建筑高度為24米，地上17層，主要為門診部，手術(shù)室，病房，檢驗(yàn)中心，體檢中心，監(jiān)控室。地下共2層，主要為冷熱交換站，三氣控制室，泵房，變配電站，放射科，500個(gè)車位的停車場(chǎng)。

住院部共有1800張床，門急診日就醫(yī)人數(shù)為2500-4000人次。

2 幾個(gè)弱電系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)及實(shí)施

2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

我院骨干網(wǎng)絡(luò)采用光纖雙核心萬兆星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用兩臺(tái)H3C12500核心級(jí)萬兆路由交換機(jī)，通過集成的防火墻，負(fù)載均衡等業(yè)務(wù)板卡來實(shí)現(xiàn)安全保證和流量均衡，可提供萬兆或拾萬兆豐富的服務(wù)器接入方案。接入層采用H3CS3100-PWR千兆交換機(jī)，可為AP提供電源。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電話網(wǎng)絡(luò)均使用6類雙絞線作為傳輸介質(zhì)，接口設(shè)備使用6類RJ45接口，對(duì)于ICU，CCU，檢驗(yàn)中心，急診中心等信息密集的區(qū)域采用高密度接口（15個(gè)信息點(diǎn)以上），診療區(qū)采用中等密度（6-14個(gè)信息點(diǎn)），病房康復(fù)區(qū)采用中低密度（2-6個(gè)信息點(diǎn)），對(duì)于傳染病隔離區(qū)、手術(shù)區(qū)及ICU區(qū)等，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性要求更高，為避免人為操作失誤引起的故障，采用特殊顏色進(jìn)行管理，如線纜、跳線以及配線架等全部采用彩色。對(duì)于需要考慮醫(yī)療設(shè)備本身易產(chǎn)生電磁干擾的區(qū)域（如放射區(qū)），為保證醫(yī)療設(shè)備及信息的安全性，采用屏蔽或光纖到桌面的解決方案。整個(gè)布線系統(tǒng)考慮了防鼠設(shè)計(jì)。由建筑群配線架到各建筑物配線架之間的主干布線系統(tǒng)采用單模光纜，在樓層都預(yù)留光纖接口方便擴(kuò)充。充分考慮可靠性，管理性，把以前的中心機(jī)房設(shè)置成冗災(zāi)和備份中心，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的雙備份，原來的服務(wù)器放在此處和現(xiàn)在中心機(jī)房的服務(wù)器構(gòu)成雙工，維護(hù)運(yùn)營，事故預(yù)防，災(zāi)難恢復(fù)，有很短的系統(tǒng)恢復(fù)平均時(shí)間（MTTR），有更高的安全性（實(shí)時(shí)入侵監(jiān)測(cè)，報(bào)警，交換機(jī)端口管理使管理員能防患于未然），有更高的管理性（高級(jí)連接指引與追蹤幫助快速，準(zhǔn)確的遷移，添加與改變連接）有災(zāi)難恢復(fù)（通過快速準(zhǔn)確地連接復(fù)制，迅速重建連接）不同網(wǎng)絡(luò)之間的物理隔離。而將要實(shí)施的云計(jì)算方案，更能發(fā)揮出多服務(wù)器的功效，也更加安全。

2.2 “一卡通”系統(tǒng)

“一卡通”系統(tǒng)是使用近場(chǎng)通信技術(shù)，將可使用的身份信息、授權(quán)信息、消費(fèi)信息等統(tǒng)一集成存儲(chǔ)在一個(gè)智能卡上，當(dāng)卡片近距離靠近讀卡器時(shí)，通過讀卡器的感應(yīng)，將卡上的各種信息讀入系統(tǒng)，并根據(jù)授權(quán)信息完成各種動(dòng)作。

在“一卡通”系統(tǒng)中，我們通過手機(jī)使用的雙界面SIM卡的方式來實(shí)現(xiàn)。雙界面SIM卡支持接觸與非接觸兩個(gè)工作接口，接觸界面的通訊完全符合ISO7816的規(guī)定，非接觸界面完全符合ISO14443規(guī)范，支持TypeA和TypeB兩種通訊協(xié)議。將這張雙界面SIM卡插到手機(jī)的SIM卡插槽中，接觸界面實(shí)現(xiàn)SIM應(yīng)用，完成手機(jī)卡的正常功能，與此同時(shí)，非接觸界面可以實(shí)現(xiàn)非接觸方式的消費(fèi)、門禁等應(yīng)用。使用者可以通過在讀卡器上“刷”手機(jī)來完成各種操作，刷卡后，讀卡器將卡上的認(rèn)證信息傳回認(rèn)證中心進(jìn)行鑒權(quán)后再由現(xiàn)場(chǎng)的終端設(shè)備進(jìn)行開門、扣費(fèi)、紀(jì)錄等一系列動(dòng)作。我院將醫(yī)院的辦公室/診療區(qū)/停車場(chǎng)的門禁系統(tǒng)、食堂/水吧/售貨機(jī)的消費(fèi)系統(tǒng)、日常考勤/簽到管理系統(tǒng)、公務(wù)車輛管理系統(tǒng)中的日常工作、消費(fèi)過程全部整合到一卡通系統(tǒng)中來。即在需要身份認(rèn)證獲消費(fèi)確認(rèn)的所有場(chǎng)合，全部可以通過“刷”手機(jī)來完成，極大地方便了職工，也提高了醫(yī)院管理水平。

2.3 移動(dòng)辦公系統(tǒng)

移動(dòng)辦公系統(tǒng)是將我醫(yī)院現(xiàn)有的OA系統(tǒng)進(jìn)行適配，根據(jù)手機(jī)應(yīng)用的特點(diǎn)，將所有功能展現(xiàn)在手機(jī)上。通過移動(dòng)辦公系統(tǒng)可以在手機(jī)上完成公文批閱、信息查詢、通知發(fā)送等功能，達(dá)到了“無論身處何處，一切盡在掌控”的目的。對(duì)于任何一個(gè)醫(yī)院，在使用手機(jī)等移動(dòng)通信工具時(shí)信息安全都十分重要。使用APN技術(shù)，由醫(yī)院對(duì)使用移動(dòng)辦公系統(tǒng)的手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行授權(quán)，未經(jīng)授權(quán)的手機(jī)無法完成接入，并通過多重加密技術(shù)保障信息傳遞過程中的安全。

2.4 IPTV互動(dòng)電視

以往單位采用衛(wèi)星接收或有線電視接收的比較多。而我院采用IPTV這種先進(jìn)方式。采用最新一代數(shù)字電視技術(shù)，以電視機(jī)為主要顯示終端，利用寬帶IP網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)字化的視頻音頻、文本圖像等信息，為用戶提供各種交互式電視服務(wù)。它以寬帶網(wǎng)絡(luò)為主要接入方式，以寬帶網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒+電視機(jī)為用戶終端，向用戶提供電信級(jí)的服務(wù)和使用簡(jiǎn)便的電視式體驗(yàn)。互動(dòng)電視與有線電視（數(shù)字電視）相比具有如下特點(diǎn)：

內(nèi)容豐富：點(diǎn)播節(jié)目庫匯集近36000小時(shí)的節(jié)目，幾千部熱門電影、電視劇，各種時(shí)事類節(jié)目，從歷史到未來。從娛樂到教育，包羅萬象，滿足各個(gè)年齡層次人群的需要。

人機(jī)互動(dòng)，給用戶更多的掌控權(quán)?？稍谌魏螘r(shí)間內(nèi)回看48小時(shí)內(nèi)的任何電視節(jié)目，讓電視為您等待；即時(shí)時(shí)移，看電視時(shí)就能隨意暫停當(dāng)前節(jié)目，可以隨時(shí)倒退，不怕錯(cuò)過任何精彩鏡頭。采用最新的數(shù)字電視技術(shù)，圖象清晰穩(wěn)定，生動(dòng)流暢，讓用戶感受新一代的數(shù)字媒體服務(wù)。

書簽：觀看點(diǎn)播時(shí)可隨時(shí)中斷觀看，設(shè)定斷點(diǎn)標(biāo)識(shí)（書簽），下次從中斷處繼續(xù)觀看。

IPTV的使用，極大地方便聊患者和陪護(hù)。

2.5 無線通信系統(tǒng)

按照醫(yī)院規(guī)定，醫(yī)生醫(yī)囑要在指定時(shí)間內(nèi)及時(shí)下發(fā)，在傳統(tǒng)工作模式下，醫(yī)生需要隨身攜帶一大堆病歷本，到病房探視病人，了解不同患者病情，并且以手寫方式記錄醫(yī)囑信息，等查房完全結(jié)束后，再錄入到電腦中交給護(hù)士去執(zhí)行，醫(yī)生要花大量時(shí)間在文字工作上，患者也只有等待查房結(jié)束才能得到及時(shí)治療；護(hù)士需要不停地在紙上記錄采集的數(shù)據(jù)和信息，之后在需要時(shí)反復(fù)的轉(zhuǎn)抄這些數(shù)據(jù)，這些無疑要耗費(fèi)他們大量的精力和時(shí)間。有了無線接入系統(tǒng)后，醫(yī)生只需手持平板電腦或者PDA即可在病床前實(shí)時(shí)調(diào)閱病人各種信息，而下達(dá)的醫(yī)囑信息也能通過WLAN無線方式及時(shí)傳遞給護(hù)士去執(zhí)行，護(hù)士在執(zhí)行醫(yī)囑的過程中，如果發(fā)生異常情況，還可通過無線的方式及時(shí)通知醫(yī)生，醫(yī)生可對(duì)醫(yī)囑進(jìn)行調(diào)整。臨床移動(dòng)信息系統(tǒng)使臨床醫(yī)護(hù)人員在移動(dòng)中可以通過便攜式移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)獲取和查詢新的信息，記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，提高了醫(yī)護(hù)人員的臨床決策響應(yīng)能力，溝通機(jī)制和工作效率，降低患者等待時(shí)間，提升患者滿意度。

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的核心優(yōu)勢(shì)就是移動(dòng)性，醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息非常龐大，無線網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中應(yīng)用正好能滿足建立“以人為本”的醫(yī)療模式。無線網(wǎng)絡(luò)可以使新建的網(wǎng)絡(luò)與原來的有線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)有機(jī)無縫的結(jié)合起來，可以幫助醫(yī)院實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備，信息的高度共享和有效利用，從而達(dá)到提高效率，節(jié)省醫(yī)院人手和提高服務(wù)質(zhì)量的目的。無線網(wǎng)絡(luò)所具有的可擴(kuò)容性還利于今后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充作準(zhǔn)備留出空間。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代醫(yī)院建筑的特點(diǎn)是從智能化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，要建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院，就必須根據(jù)醫(yī)院建筑的功能特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)要求，從方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選擇以及施工等方面對(duì)弱電系統(tǒng)提出特殊的要求，以確保最終交付的弱電系統(tǒng)能為醫(yī)院的各功能區(qū)提供更好的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靜娟；，綜合性醫(yī)院弱電系統(tǒng)先進(jìn)性的體現(xiàn)，中國中元國際工程公司，科技與企業(yè)，2012，03，06.

篇6

關(guān)鍵詞：模塊化電源 信息技術(shù) 電力應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)07-0036-01

1、概述

隨著信息技術(shù)與電力應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)式UPS已經(jīng)不能滿足廣電網(wǎng)絡(luò)的使用需求，但模塊化UPS因其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及可靠性、維護(hù)性而具有更多優(yōu)勢(shì)。一般在廣電網(wǎng)絡(luò)機(jī)房?jī)?nèi)的負(fù)載主要是各種計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、磁盤陳列、廣播電視設(shè)備等重要的關(guān)鍵性負(fù)載，所以在負(fù)載的供電可靠性和供電質(zhì)量上優(yōu)顯重要，現(xiàn)今的數(shù)據(jù)機(jī)房在整體設(shè)計(jì)時(shí)也都體現(xiàn)了“綠色機(jī)房、科技機(jī)房”的特點(diǎn)，響應(yīng)國家“節(jié)能減排”政策的號(hào)召，利用先進(jìn)技術(shù)理念來整體提高系統(tǒng)節(jié)能指標(biāo)。在諸多技術(shù)方面都體現(xiàn)了模塊式UPS比傳統(tǒng)式UPS可用性大幅度的提高。

2、模塊化UPS的特點(diǎn)及作用

模塊化UPS電源具有多種工作制式，可實(shí)現(xiàn)三相輸入三相輸出、單相輸入單相輸出、三相輸入單相輸出、單相輸入三相輸出、輸出頻率可為50Hz或60Hz、輸出電壓可設(shè)定為220V、230V、240V等。超寬的輸入范圍，具有市電寬輸入電壓、頻率的范圍，具有良好的油機(jī)輸入適應(yīng)能力與輸出不受電網(wǎng)干擾的特點(diǎn)，適應(yīng)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境，是理想的綠色環(huán)保電源。輸入功率因素高，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染小，采用了三相功率因素校正技術(shù)，使輸入諧波電流小于5%，輸入功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，減少了線路損耗，提高了電源利用率，大大降低了對(duì)電網(wǎng)的污染。模塊支持熱插拔，操作逆變模塊、顯示模塊均可實(shí)現(xiàn)熱插拔功能，方便維護(hù)更換模塊，且各模塊機(jī)架完全分離，便于擴(kuò)容和減容，可實(shí)現(xiàn)在線更換、在線維護(hù)、降低了維護(hù)難度、減少了維護(hù)時(shí)間。智能充電方式，在外接蓄電池組時(shí)UPS可以自動(dòng)判別并選用不同電池容量時(shí)的最佳充電電流，滿足不同用戶在選用不同電池時(shí)充電電流的困難。全數(shù)字化控制，運(yùn)用最先進(jìn)的DSP全數(shù)字化控制技術(shù)，具備自我保護(hù)和故障診斷能力，高度保護(hù)了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。采用N+X冗余技術(shù)，比傳統(tǒng)的雙機(jī)并聯(lián)更具有可靠性，輸出功率部分可根據(jù)需求進(jìn)行升級(jí)，各模塊獨(dú)立控制并聯(lián)運(yùn)行，顯示模塊主要提供網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的可靠性沒有影響。分散式并聯(lián)邏輯控制，各模塊之間的并聯(lián)控制采用了分散式邏輯控制方式，沒在主機(jī)與從機(jī)之分，任何一個(gè)模塊拔出或插入不會(huì)影響其它模塊的正常工作，這樣既增加了整機(jī)工作的可靠性，又簡(jiǎn)化了用戶維護(hù)難度?？裳b置輸出變壓器，可根據(jù)用戶的自行設(shè)定，在UPS的輸出端加裝輸出變壓器。實(shí)現(xiàn)了“綠色電源”，其輸入電流的的THDI≤5%，輸入功率因數(shù)PF=1，采用連續(xù)電流模式（CCM）運(yùn)行，減少了對(duì)電網(wǎng)的干擾。

模塊化UPS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，相對(duì)于傳統(tǒng)意義上的UPS，模塊化UPS具有三大優(yōu)勢(shì)。第一，“模塊化冗余并聯(lián)”技術(shù)避免了資源浪費(fèi)。第二，高安全、易維護(hù)的熱插拔技術(shù)突破了應(yīng)用瓶頸。模塊化UPS系統(tǒng)中采用的熱插拔技術(shù)可以允許單體模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出并聯(lián)單元，從而實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的在線維護(hù)，同時(shí)無需專門的儀器或技術(shù)即可進(jìn)行。第三，電源相位多制技術(shù)降低了采購和管理成本。在模塊UPS系統(tǒng)下，可采用電源相位多制技術(shù)來改變過往單一性造成的制約，用戶無需再考慮如何采購不同相位或容量的UPS產(chǎn)品來適應(yīng)系統(tǒng)的需要。模塊化UPS采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每套系統(tǒng)由功率模塊、監(jiān)控模塊、靜態(tài)開關(guān)組成。其中功率模塊可并聯(lián)，平均分擔(dān)負(fù)載。如遇故障自動(dòng)退出系統(tǒng)，由其它功率模塊來承擔(dān)負(fù)載，既能水平擴(kuò)展，又能垂直擴(kuò)展。獨(dú)特的冗余并機(jī)技術(shù)使設(shè)備無單點(diǎn)故障，以確保電源的最高可用性。所有的模塊可以實(shí)現(xiàn)熱拔插，可以實(shí)現(xiàn)在線更換，維修是最安全的電源保護(hù)方案。模塊化UPS功率模塊采用雙變換在線式結(jié)構(gòu)，包括整流器、逆變器、充電器、控制電路、與輸入輸出電池母排的斷路開關(guān)。具有輸入功率因數(shù)補(bǔ)償功能。所有模塊均可在線熱插拔更換，提供最高級(jí)別的可用性、可維護(hù)性。

3、模塊式電源的保養(yǎng)與維護(hù)

模塊式電源在使用和維護(hù)中：(1)要做到定期保養(yǎng)，逆變模塊內(nèi)的風(fēng)扇需要定期檢查吸塵，檢查各模塊的指示燈是否處于正常狀態(tài)，檢查輸入輸出導(dǎo)線有無損傷或老化。(2)要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)UPS發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，逆變模塊、功率模塊、旁路模塊、顯示模塊指示狀態(tài)以及觸摸顯示屏的相關(guān)信息。(3)在使用環(huán)境中，環(huán)境溫度最好控制在15℃～30℃，溫度過低不但會(huì)減小電池組的容量，還會(huì)進(jìn)一步影響使用壽命。(4)由于UPS的電池組電壓很高，對(duì)人體存在一定的電擊危險(xiǎn)，所以在裝卸導(dǎo)電連接條和輸出線時(shí)應(yīng)具有安全保障，采用的工具應(yīng)絕緣，特別是輸出接點(diǎn)更應(yīng)該有防止觸電的設(shè)置。(5)在UPS的充電過程中，如果充電電壓過高會(huì)導(dǎo)致電池組的過量充電，反之則會(huì)造成電池組的充電不足。在安裝電池組時(shí)，特別要注意電池規(guī)格和數(shù)量的正確性，不同規(guī)格、不同品牌的電池應(yīng)盡量避免混用。(6)做好UPS電源的防雷接地保護(hù)工作，接地電阻應(yīng)小于等于4Ω，確保其良好的接地狀態(tài)。

4、結(jié)語

隨著模塊化UPS的技術(shù)的不斷成熟與完善，UPS電源它是一個(gè)局部的高度可靠，性能齊全、高智能化的供電中心。鑒于模塊化UPS所具有的易擴(kuò)容、便于維護(hù)、高可用性，其獨(dú)有的“模塊化構(gòu)造”使得UPS的分期建設(shè)更加容易，對(duì)電池的管理更為合理等優(yōu)勢(shì)。模塊化UPS電源是電網(wǎng)停電后繼續(xù)為廣播電視設(shè)備提供可靠的電源保障。對(duì)于保證廣播電視網(wǎng)絡(luò)安全播出、傳輸有著非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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    直流充電模塊主要包括蓄電池組、絕緣監(jiān)測(cè)、單元集中監(jiān)控、單元直流饋電、單元充電模塊、交流配電單元等共同組成。由于受到了開關(guān)器件性能的影響,因此每個(gè)開關(guān)電源模塊只有幾千瓦的最大輸出功率,然而在實(shí)踐中直流系統(tǒng)供電需要幾百千瓦。為此,必須要選擇并聯(lián)多個(gè)高頻開關(guān)電源模塊的方式確保充電機(jī)完成大功率的輸出,隔離變壓器由于高頻化因此具有更小的質(zhì)量和體積,這樣對(duì)模塊化的實(shí)現(xiàn)非常有利。除此之外,選擇軟開關(guān)技術(shù)可以使開關(guān)損耗得以大幅度減少,并且使變換效率得以提升。在直流系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)可以對(duì)正負(fù)母線對(duì)地的絕緣情況進(jìn)行時(shí)刻監(jiān)視,如果正母線接地就有可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)保護(hù)的誤動(dòng)作,如果系統(tǒng)在負(fù)母線接地的時(shí)候出現(xiàn)一點(diǎn)接地的現(xiàn)象,就會(huì)導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)[1]。

    1.2交直流一體化電源系統(tǒng)的通信電源模塊

    在常規(guī)變電站中通信電源往往都是獨(dú)立設(shè)置,從而將穩(wěn)定可靠的電源提供給運(yùn)動(dòng)裝置和融信設(shè)備。然而這種方式具有較高的設(shè)備投資、較大的占用空間等不足,而且其具有與站內(nèi)直流系統(tǒng)相類似的一些功能,無法使智能變電站網(wǎng)絡(luò)化、經(jīng)濟(jì)化以及簡(jiǎn)約化的要求得到滿足。根據(jù)我國電網(wǎng)公司的最新規(guī)定,一些變電站必須要選擇使用交直流一體化電源系統(tǒng),不再單獨(dú)配置通信電源,也就是經(jīng)過DC/DC變換之后由直流系統(tǒng)向通信設(shè)備供電。在直流充電模塊中選擇冗余技術(shù)、均流技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、模塊化小型化等高頻開關(guān)電源技術(shù)在通信電源DC/DC變換器中同樣適用。

    1.3交直流一體化電源系統(tǒng)的UPS電源模塊

    在站用變壓器發(fā)生供電故障之后,UPS可以將可靠的電能提供給交換機(jī)、五防閉鎖機(jī)以及后臺(tái)監(jiān)控機(jī)等重要的負(fù)荷。在具體的運(yùn)行過程中UPS存在著2路輸入電源,其在正常的時(shí)候經(jīng)整流、逆變將由交流輸入的電能提供給負(fù)載。如果中斷交流輸入,那么在經(jīng)過逆變后,將由直流輸入的電能提供給負(fù)載。在UPS中的逆變部分和整流部分仍然對(duì)高頻開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用。除此之外,UPS的非常重要的發(fā)展方向就是冗余技術(shù)和模塊化[2]。

    2交直流一體化電源系統(tǒng)均流技術(shù)和N+1冗余技術(shù)

    UPS電源、通信電源和直流充電電源都選擇了冗余供電方式并聯(lián)N+1模塊化,N+1冗余技術(shù)由于高頻開關(guān)電源的模塊化、小型化和高頻化而得到了較快的發(fā)展。N+1冗余主要指的是選擇N個(gè)電源模塊并聯(lián)供電從而使全部負(fù)荷的電能需要得到充分的滿足,而要想使供電可靠性得以進(jìn)一步提升,就需要再將一個(gè)電源模塊并聯(lián)進(jìn)來,這樣剩下的N個(gè)模塊在其中的一個(gè)模塊發(fā)生故障之后人仍然可以使供電的要求得到滿足。相對(duì)于采用單臺(tái)電源供電的方式而言,采用這種方式具有更高的可靠性。同時(shí),選擇熱插撥方式能夠在系統(tǒng)中隨時(shí)將故障電源模塊退出,這樣就確保維護(hù)檢修工作的方便性[3]。常用的高頻并聯(lián)電源模塊均流技術(shù)為:以輸出阻抗的大小為根據(jù)選擇均流技術(shù),采用這種方法具有較低的均流準(zhǔn)確性,主從均流技術(shù)一般需要將一個(gè)主模塊人為的確定下來,然后與其他的從模塊之間開展通信。而民主均流技術(shù)并聯(lián)運(yùn)行的各個(gè)電源模塊中并非是人為事先設(shè)定主模塊,而是以哪個(gè)模塊具有最大的輸出電流為根據(jù)來確定,如果某模塊而具有最大的輸出電流那么其就屬于主模塊,而從模塊就是剩余的模塊,采用這種自動(dòng)設(shè)定主模塊的方法就可以確保冗余設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

篇8

1新建方案

220V直流電源設(shè)備是保證電網(wǎng)安全、斷路器分合閘操作和繼電保護(hù)設(shè)備可靠運(yùn)行的獨(dú)立電源，不受其他電源的影響，具有安全、穩(wěn)定、可靠的優(yōu)勢(shì)，是每個(gè)變電站的標(biāo)準(zhǔn)配置。建議將通信設(shè)備-48V電源模塊更換為直流220V電源模塊，直接采用變電站已有直流220V電源系統(tǒng)，即不再建設(shè)通信設(shè)備專用電源系統(tǒng)，如圖3所示。新建變電站直流電源系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。(1)共用變電站直流電源設(shè)備，電源更可靠，同時(shí)減少了設(shè)備投資和相應(yīng)的安裝空間。(2)減少了通信人員的運(yùn)維量，使通信人員更加關(guān)注于通信設(shè)備的運(yùn)維。(3)減少了設(shè)備種類，增加了備品備件種類。(4)提高了設(shè)備電壓，電流降低，電纜上的壓降降低，對(duì)電纜要求降低，同時(shí)降低了電源與設(shè)備間的距離要求。從目前來看，采用直流220V電源模塊的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備比較多，如D-link網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器，現(xiàn)代通信大量使用的EPON設(shè)備已支持高壓直流供電。2009年12月，工信部推出了通信技術(shù)準(zhǔn)標(biāo)《通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》，制定了通信用直流供電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，對(duì)通信直流供電系統(tǒng)明確了技術(shù)要求。中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通等各大移動(dòng)運(yùn)營商都在大力推廣高壓直流供電系統(tǒng)，其中江蘇電信已全面采用高壓直流供電系統(tǒng)。雖然各運(yùn)營商大力推廣高壓直流供電系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的交流UPS，以解決UPS可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低、輸入電流諧波大等問題，但也側(cè)面證明了高壓直流供電系統(tǒng)是大勢(shì)所趨。從某電網(wǎng)公司實(shí)際情況來看，該電網(wǎng)公司擁有500kV變電站1座，220kV變電站15座，110kV變電站34座，35kV變電站33座，所有通信設(shè)備均采用48V電源，其電源設(shè)備配置如表1所示。若將通信設(shè)備全部改為直流220V電源模塊，按電源模塊每只0.3萬元測(cè)算，每變電站按4臺(tái)通信設(shè)備，每臺(tái)通信設(shè)備配置2塊電源模塊計(jì)算，則每變電站需：0.3×4×2=2.4萬元。對(duì)于新建智能變電站，由于直流-48V電源模塊與直流220V電源模塊價(jià)格差別不大，不增加通信設(shè)備投資費(fèi)用。對(duì)于常規(guī)變電站通信電源設(shè)計(jì)，220kV變每站可節(jié)省投資20萬元，110kV變每站可節(jié)省投資4萬元，35kV變每站可節(jié)省投資2萬元；對(duì)于智能變電站一體化電源設(shè)計(jì)，則220kV變每站可節(jié)省投資10萬元，110kV、35kV變每站可節(jié)省投資5萬元。電網(wǎng)企業(yè)每年新投運(yùn)上百座變電站，直接經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。同時(shí)，減少了通信系統(tǒng)運(yùn)維量，提高了110kV及以下非重要變電站通信節(jié)點(diǎn)通信設(shè)備電源保障能力。

2實(shí)現(xiàn)途徑

現(xiàn)在變電站內(nèi)采用-48V直流電源的通信設(shè)備種業(yè)較多，包括SDH，PDH，PCM，EPON，OTN、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、光放、調(diào)度交換機(jī)等設(shè)備，涉及廠家眾多，包括華為、中興、烽火、廣哈等，且數(shù)量較大，因此實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)通信設(shè)備采用直流220V電源是一個(gè)循環(huán)漸進(jìn)的過程。(1)由國家電網(wǎng)組織技術(shù)人員制定相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，作為電網(wǎng)企業(yè)的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，并修改變電站典型設(shè)計(jì)。(2)新建變電站的通信設(shè)備電源直接采用直流220V。(3)老舊變電站的通信設(shè)備老化進(jìn)行更換時(shí)，新?lián)Q通信設(shè)備應(yīng)直接采用直流220V；通信專用-48V電源老化需更換時(shí)，應(yīng)強(qiáng)制退役通信電源，將通信設(shè)備電源模塊改為直流220V供電。(4)建議非變電站的通信機(jī)房繼續(xù)使用-48V供電；對(duì)于供電公司核心通信機(jī)房，要結(jié)合交流IT設(shè)備電源由交流改為直流，單獨(dú)建立直流220V電源系統(tǒng)后，通信設(shè)備根據(jù)運(yùn)行情況逐步改為直流220V供電。

3結(jié)束語

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；報(bào)警；升壓；電抗器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.251

0 引言

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，智能化的數(shù)控機(jī)床的日益普及，極大提高了生產(chǎn)效率，公司目前數(shù)控機(jī)床使用數(shù)量占總設(shè)備數(shù)量的95%以上，僅我們分公司就有將近300多臺(tái)數(shù)控設(shè)備，其中又有很多是上世紀(jì)末及本世紀(jì)初的老舊設(shè)備，如何維護(hù)保養(yǎng)是一大難題，因其出現(xiàn)的問題是各種各樣，除了機(jī)械原因外，在電氣方面，有硬件本身，線路故障等，還有一部分表現(xiàn)為硬件故障，卻實(shí)際不是硬件本身的隱蔽性故障，筆者將列舉相關(guān)故障實(shí)例進(jìn)行分析。

1 故障產(chǎn)生及現(xiàn)場(chǎng)狀況

公司新廠房落成，進(jìn)行設(shè)備搬遷，一車間廠房5號(hào)初加工生產(chǎn)線10余臺(tái)數(shù)控設(shè)備搬遷完畢后，開始進(jìn)行通電聯(lián)機(jī)調(diào)試，其中第七號(hào)數(shù)控曲軸磨床（孝感產(chǎn)，本世紀(jì)初生產(chǎn)，配西門子SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)+611D數(shù)字模塊），在開機(jī)運(yùn)行過程中，時(shí)不時(shí)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤報(bào)警，而且數(shù)控系統(tǒng)的電源模塊故障報(bào)警燈亮，筆者先檢查了機(jī)床系統(tǒng)拆機(jī)后重新接線的部分及重要部件的屏蔽接線，各接線端子牢固且接法都正確，用萬用表檢查機(jī)床電源供電線路正常AC380V，測(cè)量測(cè)量611D電源模相序間以及對(duì)地?zé)o短路，懷疑電源模塊的控制IGBT模塊可能有硬件故障，決定更換新的電源模塊試機(jī)，但完成后依然出現(xiàn)模塊故障及系統(tǒng)報(bào)警。

2 排除法確定故障源

從能正常啟動(dòng)機(jī)床運(yùn)行，以及檢查機(jī)床各部分接線，可以排除機(jī)床接線錯(cuò)誤引起的可能性，從更換新電源模塊從而又排除了硬件本身的原因，而系統(tǒng)模塊的故障報(bào)警又可能是引l系統(tǒng)出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤報(bào)警的原因，目前需要進(jìn)行檢查診斷的是，什么原因引起電源模塊的報(bào)警？從西門子的安裝調(diào)試手冊(cè)上可以知道，數(shù)控系統(tǒng)電源模塊工作輸入電壓，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行撥碼開關(guān)選擇檔位：撥碼有AC380V＼AC415V＼等檔位選擇，我們根據(jù)供電的AC380V選擇高一級(jí)的AC415V，依舊會(huì)出現(xiàn)同樣的故障；此時(shí)再從機(jī)床本身線路進(jìn)行分析，可看到外部饋電直接接到了機(jī)床的電源模塊，為檢測(cè)供電的穩(wěn)定性，使用萬用表監(jiān)控配電箱的電源相電壓，發(fā)現(xiàn)在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)會(huì)時(shí)不時(shí)出現(xiàn)一段時(shí)間的800V以上的讀數(shù)值，保持時(shí)間甚至達(dá)到了幾十秒，當(dāng)出現(xiàn)升壓讀數(shù)時(shí)，數(shù)控磨床就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，把數(shù)控磨床關(guān)閉供電電源后，依然出現(xiàn)升壓現(xiàn)象，所以可排除本機(jī)床引起，初步確定故障源頭為外部供電線路。

通過檢查車間的供電電路方式得知，車間動(dòng)力線采用的是TN-S供電系統(tǒng)，各條生產(chǎn)線都獨(dú)立為從配電房引出的單回路三相五線制，我們首先監(jiān)控5號(hào)生產(chǎn)線的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床位置的動(dòng)力箱（相當(dāng)于檢查配電房源頭的供電情況），沒有出現(xiàn)升壓現(xiàn)象，排除了配電房供電電網(wǎng)，然后通過測(cè)量第二臺(tái)到出現(xiàn)問題的第七臺(tái)數(shù)控磨床的動(dòng)力箱供電電源，最終發(fā)現(xiàn)第六臺(tái)數(shù)控車床供電箱電源處，萬用表讀值出現(xiàn)升壓現(xiàn)象，把第六臺(tái)設(shè)備停止運(yùn)行關(guān)閉電源后，升壓現(xiàn)象消失，而此時(shí)第七臺(tái)也可以正常使用，電源模塊及數(shù)控系統(tǒng)不再報(bào)警。因此可確定，第六臺(tái)就是引起電網(wǎng)波動(dòng)及第七臺(tái)產(chǎn)生故障源頭。

3 分析引發(fā)原因

第六臺(tái)設(shè)備為大連本世紀(jì)初生產(chǎn)，配西門子SIEMENS 802S+611U模擬量控制模塊的數(shù)控車床，總動(dòng)力線路如圖所示，電源從總斷路器饋電后，經(jīng)過保護(hù)斷路器直接進(jìn)入了電源模塊，從西門子模塊的工作方式來說，611U系列模塊為模擬量控制模塊，其由802S數(shù)控系統(tǒng)通過±10V的直流控制電壓輸入611U模塊，從而控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的光電編碼器把位置反饋給611U模塊，再把信號(hào)以三相正弦波信號(hào)接入數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行位置計(jì)算及制動(dòng)，而611U模塊在進(jìn)行伺服電機(jī)的制動(dòng)時(shí)，沒有使用外接制動(dòng)電阻，在快速制動(dòng)時(shí)，本身無法消耗電機(jī)的制動(dòng)反作用勢(shì)能，一部分勢(shì)能將轉(zhuǎn)化為電能返回電網(wǎng)，從而引起了電網(wǎng)的升壓，所以引發(fā)出第七臺(tái)的報(bào)警，而另一方面，第七臺(tái)為數(shù)字化控制的611D系列模塊，其控制方式與611U不同，其位置控制通過SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算后，以數(shù)字信號(hào)通訊611D數(shù)字模塊，進(jìn)行提前制動(dòng)，其制動(dòng)勢(shì)能對(duì)饋電網(wǎng)影響很小。

4 解決辦法

要隔斷數(shù)控系統(tǒng)模塊與饋電升壓的互相影響，可以采用的辦法有，一、給第七臺(tái)數(shù)控曲軸磨床單獨(dú)提供一個(gè)穩(wěn)壓電源或者進(jìn)線電抗器，通過此類裝置隔斷短時(shí)間升壓對(duì)其數(shù)控系統(tǒng)的影響，從而消除報(bào)警，但此方法比較片面，僅保障了第七臺(tái)機(jī)床。二、對(duì)引起升壓的第六臺(tái)數(shù)控車床進(jìn)行升級(jí)改造，在主動(dòng)力線上增加一個(gè)進(jìn)線電抗器，或者在其總電源處增加穩(wěn)壓電源，隔斷消除其對(duì)電網(wǎng)的影響，同時(shí)也消除其他精密數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)報(bào)警，比較全面。我們選用了第二種辦法，在數(shù)控車床的供電主回流路中接入了一個(gè)西門子電抗器（6SN1111-0AA00-0BA1），實(shí)現(xiàn)了消除故障源，5號(hào)生產(chǎn)線正常運(yùn)行生產(chǎn)?？偠灾?，數(shù)控設(shè)備的精密程度越高，其對(duì)外部的供電要求也就越嚴(yán)格，部分早期的普通數(shù)控機(jī)床由于對(duì)外部環(huán)境要求較低，或者在設(shè)計(jì)上局限性，必然對(duì)供電網(wǎng)產(chǎn)生影響，從而影響其他精密設(shè)備的正常運(yùn)行，可通過優(yōu)化升級(jí)改造優(yōu)化線路，從而來保障所有設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏世鋼.電力電子技術(shù)問答[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

篇10

【關(guān)鍵詞】航模；發(fā)動(dòng)機(jī)；點(diǎn)火裝置

1.緒論

1.1 項(xiàng)目背景

航模運(yùn)動(dòng)是集科技、體育與實(shí)踐于一體、且綜合性很強(qiáng)的一項(xiàng)活動(dòng)。實(shí)踐證明：開展這項(xiàng)活動(dòng)是促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際和有效提高青少年綜合素質(zhì)的一種教育形式。由于航模活動(dòng)涉及的知識(shí)面較寬，入門難度較大，加上油動(dòng)航空模型又是這類活動(dòng)最具難度的項(xiàng)目，因而使許多青少年愛好者難于入門，最終望而卻步。

航模電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)用的點(diǎn)火裝置性能優(yōu)劣與否，直接關(guān)系著航模發(fā)動(dòng)機(jī)能否順利地啟動(dòng)。點(diǎn)火裝置隨著技術(shù)的發(fā)展，已歷經(jīng)錳鋅電池、甲電池、單隔鉛酸蓄電池、免維護(hù)蓄電池、鎳鎘充電電池和串聯(lián)式穩(wěn)壓電源等多種形式，其性能、技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)見附錄A。

上述在油動(dòng)模型運(yùn)動(dòng)中先后流行過的幾種點(diǎn)火裝置，其中大部分點(diǎn)火裝置（點(diǎn)火器）在支持大電流、連續(xù)放電等方面均存在一定缺陷，而且難于支持工作電流大于4A的日本產(chǎn)OS牌8冷型電熱塞，也不適合在點(diǎn)火電量要求較高的四沖程航模發(fā)動(dòng)機(jī)上使用；且這些點(diǎn)火裝置不具備自動(dòng)檢測(cè)、工作狀態(tài)指示等功能，電熱塞是否工作在正常狀態(tài)無法識(shí)別，發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)的原因無法準(zhǔn)確判斷，因而或多或少的影響電熱塞的正常工作，致使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)特別困難。有時(shí)不清楚故障何在，甚至要把電熱塞從模型發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下來，反復(fù)檢查、測(cè)試電熱塞、點(diǎn)火裝置或供電電源的性能是否正常等煩瑣過程。

1.2 項(xiàng)目的產(chǎn)生

在航模電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)困難司空見慣，究其原因：一是由于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單，不像汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置那么完善；二是點(diǎn)火器根本沒工作或電力不足；三是發(fā)動(dòng)機(jī)的油路與電路有時(shí)多種故障交織在一起，故障性質(zhì)很難正確區(qū)分；四是前置化油器發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋漿的旋轉(zhuǎn)面與油針、電熱塞之間距離太近，初學(xué)者均存在害怕打傷手指的恐懼心理；五是初學(xué)者盲目操作越調(diào)越亂，進(jìn)而造成點(diǎn)火器中的充電電池電量迅速消耗。這些問題在很大程度上阻礙了這項(xiàng)科技活動(dòng)的開展與普及。

航模電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難的原因：

航模電熱式二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)難以啟動(dòng)，往往有幾方面的因素造成，而且有些故障是多種故障組合后的結(jié)果。

（1）油路方面

①發(fā)動(dòng)機(jī)上的電熱塞是否擰緊，是否漏氣；

②主油門開啟的大或小是否合適；

③化油器（風(fēng)門兼油門）開口大小是否合適；

④怠速油針開啟的大小是否合適；

⑤主、副油針貧油或富油判斷是否正確；

⑥電熱塞型號(hào)（熱度）的選擇是否合適。

（2）電路部分

①點(diǎn)火裝置供電電源的正負(fù)極接法正確與否；

②供電電源的電量是否正常；

③電熱塞工作狀態(tài)是正常、短路，還是開路；

④點(diǎn)火裝置本身的性能是否正常（空載）；

⑤點(diǎn)火裝置工作時(shí)，各階段工作狀態(tài)是否正常（滿載）。

（3）其他方面

在外場(chǎng)訓(xùn)練活動(dòng)中，因操作者經(jīng)驗(yàn)不足點(diǎn)火裝置缺電的情況時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致從外場(chǎng)無功而返。不僅如此，就是在全國性空模比賽時(shí)，也能時(shí)?？吹絺€(gè)別選手因準(zhǔn)備工作不充分，發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置在關(guān)鍵時(shí)刻不能正常使用。

3A、象真型等模型飛機(jī)為了外觀需要，發(fā)動(dòng)機(jī)多采取倒裝或側(cè)裝方式。首先是因電熱塞在發(fā)動(dòng)機(jī)下方不便加電點(diǎn)火；二是因電熱塞浸在燃油中致使點(diǎn)火啟動(dòng)困難；三是發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，容易造成富油而熄火。

目前，盡管用于模型發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的點(diǎn)火裝置，如：點(diǎn)火器比較流行，但它們均存在程度不同的問題。特別是對(duì)那些初涉油動(dòng)模型的愛好者們，如何順利點(diǎn)火啟動(dòng)油動(dòng)航模發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)是空模入門成敗之關(guān)鍵。在眾多影響因素中，以點(diǎn)火裝置性能欠佳或供電電池容量不足或電池缺電的情況居多。

由此可見：航模電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置的性能優(yōu)劣與否，直接關(guān)系著油動(dòng)模型發(fā)動(dòng)機(jī)能否順利點(diǎn)火啟動(dòng)。

2.設(shè)計(jì)目標(biāo)

機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置主要考慮其重量與尺寸方面要有利于微型化、輕量化的要求。

為了方便廣大航模初學(xué)者的使用，為了有利于航模這項(xiàng)科技活動(dòng)的推廣與普及，必須大幅度降低航模電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)初學(xué)者的入門難度，設(shè)法利用電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，來彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單而導(dǎo)致難于點(diǎn)火啟動(dòng)的缺陷，使原本交叉而又復(fù)雜的問題趨于簡(jiǎn)單，徹底改變多年來操作者對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)或盲地操作的落后格局。

3.2.5 限流控制電路

由電阻R10、R11、R5、R1、R17與集成電路IC內(nèi)部的運(yùn)放2組成。電阻R17用于對(duì)輸出電流進(jìn)行取樣，取樣電壓以差分方式，然后經(jīng)過電阻R1和電阻R11后送到IC內(nèi)部的運(yùn)放2的反相端15腳和同相端16腳。例如：當(dāng)輸出電流對(duì)大于額定電流時(shí)，進(jìn)行以下控制過程：V16>V15V3占空比V0I0，從而保持I0限定在額定電流范圍內(nèi)。（注：I0=Iout）

3.3 改進(jìn)提高DC/DC開關(guān)電源模塊的電氣性能

因?yàn)閅DS―305 DC/DC開關(guān)電源模塊的輸出電壓和輸出電流等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)不符合機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置的技術(shù)要求，所以，必須對(duì)電源模塊輸出電壓、輸出電流等電氣指標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。

3.3.1 改進(jìn)DC/DC開關(guān)電源模塊輸出電壓的調(diào)整范圍

在輸入電壓為7-30V時(shí)，YDS-305 DC/DC開關(guān)電源模塊標(biāo)稱輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：1.8-5.0V，而機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置要求的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍是1.2-1.6V。因此，原有開關(guān)電源模塊的輸出電壓區(qū)間值顯然不能直接使用。根據(jù)開關(guān)電源模塊電路原理分析，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，將DC/DC開關(guān)電源模塊輸出電壓調(diào)節(jié)的原有推薦接法（見圖3），改成如圖4的接法，改進(jìn)后的接法其輸出電壓固定為：1.8V。

3.3.2 確定DC/DC開關(guān)電源模塊輸出電壓調(diào)整范圍

為適合不同熱度、不同型號(hào)電熱塞的工作需要，那么輸出電壓應(yīng)該可調(diào)。在開關(guān)電源模塊上電阻R3的非接地端接上1只82-100KΩ電位器W和24-36KΩ固定電阻R2，使DC/DC開關(guān)電源模塊輸出電壓調(diào)整范圍為1.4-1.8V，這是非常理想的電壓控制范圍，具體接法見圖5。

3.3.3 加大DC/DC開關(guān)電源模塊的輸出電流

DC/DC開關(guān)電源模塊標(biāo)稱輸出電流最大值為3A，機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置要求輸出電流≥4.1A。通過分析發(fā)現(xiàn)，如果將1只YDS―305開關(guān)電源模塊輸出電流3.0A直接提高到4.1A，電流增加幅度并不算太大?？紤]到DC/DC開關(guān)電源模塊上的場(chǎng)效應(yīng)管NMOSFET（2SK2018）其額定功率有較大余量，所以直接采取減少R17限流取樣電阻阻值的辦法，并且保證取樣電阻R17兩端的0.3V動(dòng)作電壓值，試驗(yàn)證明效果很好。具體就是在R17（0.1Ω/2W）限流取樣電阻兩端直接并入1只金屬膜電阻R18（0.24Ω/1W），即可將電源模塊最大輸出電流擴(kuò)大到4.1A，實(shí)際接法見圖5。

3.4 開關(guān)電源模塊電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)上電熱塞的工作狀態(tài)，要為機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置增加監(jiān)測(cè)、測(cè)試、工作狀態(tài)邏輯指示等電路。

3.4.1 供電電源極性識(shí)別電路及指示電壓提升電路

為解決機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置供電電源極性接反的問題，機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置特別在DC/DC開關(guān)電源模塊供電電源回路中的電源負(fù)極一側(cè)接入一只正向壓降較小的肖特基二極管D1，D1的接入同時(shí)還為黃色發(fā)光二極管D3提升0.2V以上的工作電壓，接線圖見圖5。

3.4.2 ab跳線與電容組成的特殊電路

DC/DC開關(guān)電源模塊電路中ab跳線與電容C1的特殊作用，不僅有效解決了電熱塞R0正常工作時(shí)黃色發(fā)光二級(jí)管的指示問題，同時(shí)也解決了電熱塞R0短路時(shí)的指示難題，而且大大簡(jiǎn)化了開關(guān)電源模塊的的電路，增加了可靠性。否則，就需要開關(guān)電源模塊電路中增加比較復(fù)雜的測(cè)試電路，或者輔以單片機(jī)來完成測(cè)試和結(jié)果顯示等工作。

PCB電路板中設(shè)置的ab跳線與電容C1的特殊作用是通過反復(fù)試驗(yàn)獲得，ab跳線可以是一段導(dǎo)線，也可以是一段制作在PCB板中的一段印刷線路。目前，通過試驗(yàn)知道ab跳線的特殊作用與其長(zhǎng)度、粗細(xì)及ab跳線布線的接入位置密切相關(guān)，與ab跳線的幾何形狀無關(guān)（如：“U”、“C”、“L”、“Ω”、環(huán)形或直線等）。ab跳線具體選擇什么形狀，可根據(jù)機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置PCB板的外形和尺寸來確定，ab跳線可以采用圖6-1或圖6-2或圖6-3所示的形狀，工具型、機(jī)載型最終分別采用是圖6-1、圖6-4所示的形狀。試驗(yàn)表明，如果用同樣阻值的電阻取代ab跳線，那么其特殊作用將無法體現(xiàn)。ab跳線與電容C1的使用不僅大大簡(jiǎn)化了電路外，而且試驗(yàn)證明在負(fù)載正常工作或電熱塞R0短路時(shí)效果均特別好。另外，在輸出端短路或輸出電壓大小變化時(shí)黃色指示燈的亮度基本上不發(fā)生變化，而且這種特殊作用特別可靠（暫無理論支持）。

3.4.3 在線監(jiān)視、測(cè)試機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置和電熱塞的性能及工作狀態(tài)邏輯顯示

機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置上選用2只顏色不同的超高亮度發(fā)光二極管，根據(jù)供電電源極性及電熱塞狀態(tài)正常與否，機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置的運(yùn)行情況和電熱塞工作狀態(tài)正常與否，能干脆利落地進(jìn)行邏輯顯示。

電熱塞工作狀態(tài)包括：電熱塞工作正常，電熱塞短路和斷路（開路）。

機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置空載最高輸出電壓為1.8V，而普通LED發(fā)光二極管工作電壓要≥1.96V才能被點(diǎn)亮。所以，設(shè)計(jì)上選用工作電壓為1.30-3.0V的超高亮度發(fā)光二極管作為機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置的監(jiān)視、測(cè)試指示燈。當(dāng)引線輸出端電壓調(diào)低至1.2V時(shí)，在機(jī)載型智能點(diǎn)火裝置接上電熱塞R0后，那么接在PCB板上輸出端的紅色發(fā)光二極管D4將不能被點(diǎn)亮。為解決引線輸出端接上電熱塞R0有大電流通過時(shí)，接電熱塞R0的兩根輸出引線產(chǎn)生約0.2V壓降這個(gè)現(xiàn)象，則預(yù)先在PCB板輸出端電壓提高0.2V，用于抵消電熱塞R0輸出引線損失的0.2V壓降，這樣可使PCB板輸出端的紅色發(fā)光二極管D4得到≥1.4V的正常工作電壓。