導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源管理，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

關(guān)鍵詞：數(shù)字電源；電源管理；電源模塊；Intersil；英飛凌；Wolfson

如今，低碳經(jīng)濟(jì)成為全球時髦之詞，我國是世界碳排放第二大國，電源輸出效率的提高和有效管理，成為了節(jié)能環(huán)保的重要環(huán)節(jié)之一。電源的哪些領(lǐng)域是增長熱點(diǎn)?

數(shù)字電源增長可期

數(shù)字電源十年前發(fā)展起來，目前頗引人關(guān)注。據(jù)iSupplit分析，過去五年來，數(shù)字電源技術(shù)一直處于電源市場的中心，未來五年數(shù)字電源市場的年復(fù)合增長率(CAGR)為45.3％。2008年來，發(fā)生了幾次重要收購，英飛凌收購了Primarion公司，Intersil收購了Zilker Labs，TI收購Ciclon公司，Exar收購了FyreStorm的知識產(chǎn)權(quán)。

2008年剛剛收購專業(yè)數(shù)字電源廠商zilker Labs的latersil對數(shù)字電源的發(fā)展非常樂觀：“我相信數(shù)字電源總有一天會取代模擬電源。不過。這將是一個很漫長的過程。因?yàn)檫@里涉及到很多因素，包括成本，還有所有模擬電源的性能是不是數(shù)字電源全部能夠做到，使得最后模擬電源無法跟數(shù)字電源比擬?！盜ntersil公司中國區(qū)總經(jīng)理陳宇說。

電源領(lǐng)域現(xiàn)在受到了很多不同于傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)，其中最重要的幾個方面有：

?在高密度的應(yīng)用上所面臨的散熱和占板空間的挑戰(zhàn)，例如在多電壓域或?qū)捸?fù)載范圍內(nèi)仍要保持高效、快速的瞬態(tài)響應(yīng)，墻上電源有限等問題。

?復(fù)雜的電源管理需求?，F(xiàn)在的工程師在設(shè)計(jì)時，會大量采用DSP、ASIC、FPGA等，這就對電源管理提出了排序要求、上升沿控制要求和系統(tǒng)可靠性的要求等等。

?系統(tǒng)可靠性的關(guān)注。

數(shù)字電源可謂解決這些問題的一個很好的途徑。

一個芯片，多種方案

今天，有兩種形式的數(shù)字電源主導(dǎo)市場：

?數(shù)字電源管理器(DPM)，使用數(shù)字信息來管理電源系統(tǒng)及其中電源的整體運(yùn)作；

?電源數(shù)字控制器(DCP)，使用數(shù)字技術(shù)來控制電源單元內(nèi)部的功率開關(guān)功能。目前DCP已經(jīng)成為了主導(dǎo)技術(shù)。

例如，Intersfl-ZilkerLabs提供了一個智能化的數(shù)字電源管理解決方案，產(chǎn)品很有特點(diǎn)體現(xiàn)在：首先，可以在負(fù)載很寬的范圍內(nèi)提供高達(dá)90％的工作效率；其次，解決方案非常靈活?？蔀榭蛻籼峁┝艘粋€完全數(shù)字化的電路，客戶可以根據(jù)自己的需求在芯片內(nèi)部做配置，Intersil-zilker Labs也可以根據(jù)客戶的要求在生產(chǎn)芯片的時候就為客戶完成這個配置；最后，產(chǎn)品具有高集成度(如圖1)。

具體來說，在高集成度方面，傳統(tǒng)的模擬解決方案一般都需要限流電路、回路補(bǔ)充電路、時鐘同步、高精度的檢測電阻和輸出電壓的配置等周邊電路或器件。但在數(shù)字電源解決方案中，上述功能可全部數(shù)字化后集成在一塊芯片中。

數(shù)字電源解決方案的另外一個優(yōu)勢是設(shè)計(jì)簡單：同一塊IC可以適合很多不同的應(yīng)用，從3A到40A，只需要把輸出端的MOSFET和電感電容調(diào)整好就行。所以當(dāng)工程師做出一套解決方案之后，可以很容易地?cái)U(kuò)展到其他規(guī)格要求的解決方案上。所以可實(shí)現(xiàn)“一個產(chǎn)品設(shè)計(jì)，多套解決方案”的目標(biāo)，可以大幅縮短產(chǎn)品開發(fā)時間。

數(shù)字電源目前適合高端應(yīng)用

iSuppli認(rèn)為，數(shù)字電源增長最快的領(lǐng)域?qū)⑹歉叨朔?wù)器、數(shù)據(jù)通信和電信市場，預(yù)計(jì)筆記本電腦和顯示卡等低端計(jì)算市場將隨后加快增長。

“盡管數(shù)字電源能夠?yàn)榭蛻魷p少元件的數(shù)量，因此整體的成本會更便宜，”Intersil亞太區(qū)業(yè)務(wù)副總裁Kent Chon認(rèn)為，“但這并不意味著數(shù)字產(chǎn)品要比目前的模擬產(chǎn)品總體成本低。Intersil有兩種模擬產(chǎn)品，都是非常低端的模擬產(chǎn)品，特點(diǎn)是低功耗，價格在0.5-1美元之間?！盜ntersil-Zilker Labs的數(shù)字產(chǎn)品一股針對的不是這類低端模擬應(yīng)用，而是高端電源模塊，如3A、6A、10A和40A。在低端產(chǎn)品上，數(shù)字電源產(chǎn)品要比低端的模擬電源產(chǎn)品貴。

“在瞬態(tài)響應(yīng)、輸出的精度方面，數(shù)字電源和模擬電源還有些差距，”陳宇補(bǔ)充道，原理上，模擬可以做得非常精準(zhǔn)。所以客戶在選擇模擬與數(shù)字時，需要有個評判：更在乎空間小，還是更加精準(zhǔn)，還是成本。

高功率晶體管的發(fā)展趨勢

英飛凌(Infineon)6月在華首發(fā)了高性能功率晶體管CoolMOS c6，比較注重成本的降低。英飛凌是高功率晶體管的領(lǐng)先廠商、其產(chǎn)品特點(diǎn)具有一定代表性。英飛凌科技奧地利有限公司全球開關(guān)電源高級市場經(jīng)理ThomasSchmidt介紹了600Vc6的特點(diǎn)。

首先，c6的成本比c3低，成本主要取決于芯片尺寸的大小，CoolMOSc6硅片變得更小，并采取新的封裝技術(shù)來降低成本。在單位封裝方面，以T220封裝為例，其他品牌類似產(chǎn)品的導(dǎo)通電阻大約是380mΩ，而英飛凌c6現(xiàn)在做到最好的是99mΩ。如果競爭對手為實(shí)現(xiàn)同樣的導(dǎo)通電阻需要應(yīng)用TO-247封裝，成本將會增加。英飛凌在TO-247封裝方面能做到45mΩ，而其他品牌難以做到這么低。在硅片方面，尺寸和功率往往成正比，如何平衡兩者的關(guān)系?要做到小硅片，英飛凌通過做到降低損耗來達(dá)到平衡。如果損耗跟之前一樣，那是沒有競爭力的。

其次，在電源工作頻率方面，英飛凌的MOSFET開關(guān)頻率可以提高到2S0kHz-400kHz。如果用其他品牌的超級結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS，會產(chǎn)生大的損耗。但如果采用CoolMOS，可以實(shí)現(xiàn)頻率超過2sokHz。當(dāng)然開關(guān)頻率越高，損耗越高，例如超過450kHz以上，就要采用零電流、零電壓等軟開關(guān)架構(gòu)，英飛凌的方法是配合二極管去實(shí)現(xiàn)。

英飛凌的c6主要替代c3，特點(diǎn)是成本更低。英飛凌沒有C4系列，因?yàn)?在中文里有不好的寓意；英飛凌把其c5系列實(shí)際命名為CP。CP的開關(guān)損耗是最低的，所以c6不能代替CP，CP更適合在更高效的電源產(chǎn)品中。

篇2

電池顧慮

我們都知道，鋰電池是存在最大充電放電次數(shù)壽命的（筆記本電池大約300～500次），為了延長電池的壽命，很多用戶在辦公室或家里都習(xí)慣卸下電池再插上電源給本本供電。但是，對聯(lián)想Yoga這種無法拆卸電池的超極本來說，又該如何保證電池的壽命呢？

 

嘗試解決

帶著這個困惑，我首先查看的是筆記本和系統(tǒng)自帶的電源管理系統(tǒng)。但很遺憾，即使是Windows 8的電源管理系統(tǒng)，也未發(fā)現(xiàn)只給系統(tǒng)供電、不給電池充電之類的設(shè)置。打開聯(lián)想的電源管理軟件Energy Management（圖1），發(fā)現(xiàn)電池設(shè)置有兩個模式選項(xiàng)：

 

“最長續(xù)航時間”模式：電源接通時，只要電池電量低于100%就會給電池充電，保證電池的電量始終處于比較高的狀態(tài)，以便拔下電源時能夠獲得最長的電池續(xù)航時間。

“最佳電池壽命”模式：勾選此選項(xiàng)時，界面提示此模式能夠獲得最佳的電池壽命，并且主屏幕右下角的電源圖標(biāo)顯示“電源已接通，未充電”—這也許正是我所需要的：電源已接通，未充電，說明了此時筆記本的工作完全依靠外接電源供電，并且還未給電池充電。但此時我又產(chǎn)生了一點(diǎn)疑慮：如果接通外接電源把電池充滿電以后，再選擇“最佳電池壽命”的模式，此時系統(tǒng)工作只依靠外接電源供電，電池不也同樣能夠保證較長的續(xù)航時間嗎？

 

問題出現(xiàn)

大約半小時以后，點(diǎn)擊主屏幕右下角的電源圖標(biāo)，雖然依然顯示“電源已接通，未充電”，但發(fā)現(xiàn)電池的電量卻已經(jīng)從剛才的100%下降到了90%，這是怎么回事？難道電源已接通，未充電，筆記本工作消耗的是電池的電量嗎？既然此模式消耗的是電池的電量，電池的電量消耗完畢不是一樣需要再次充電嗎？又何談“最佳電池壽命”模式呢？隨著時間的延長，電池電量依然在下降，看來此模式也不是想象中的理想模式。

 

柳暗花明

約兩小時以后，電池電量下降到60%。又過了15分鐘左右觀察發(fā)現(xiàn)，電量依然保持在60%，此時提示依舊是“電源已接通，未充電”。這15分鐘電池的電量沒有消耗，還是此時已經(jīng)轉(zhuǎn)入由外接電源供電了呢？通過網(wǎng)上查詢無數(shù)資料后，答案終于明朗了。

 

原來，Yoga在“最佳電池壽命”模式下存在55%～60%的充電閥值：接通電源時如果電池電量大于60%就不會給電池充電，而是先耗費(fèi)電池電量，直至電池電量降到60%后才轉(zhuǎn)入到外接電源供電。只有當(dāng)電池電量低于55%時才開始充電，但截至60%就會停止充電。這是因?yàn)殡姵夭皇褂没蛘吲紶柺褂玫那闆r下，電池經(jīng)常處于100%的狀態(tài)下會出現(xiàn)電池壽命衰減加快的情況。系統(tǒng)自動將充電容量限制在60%以下，可以改善電芯衰減，延長電池壽命。

 

總之，在“最佳電池壽命”下電池的最高電量就是60%，不可能像“最長續(xù)航時間”那樣，拔下電源時電池能處在100%狀態(tài)。

期待改進(jìn)

對于Yoga這類超極本而言，如果你確認(rèn)短期內(nèi)沒有外出的計(jì)劃，就可以選擇“最佳電池壽命”模式給筆記本供電，這樣就避免了電池經(jīng)常處于100%的狀態(tài)下，延長了電池使用壽命。但是，一旦出現(xiàn)需要臨時外出的情況，60%的電池電量能否夠用就不好說了。如果你出差和外出已成慣例，那就不要吝嗇電池壽命了，選擇隨時能讓電池保持在100%電量的“最長續(xù)航時間”才最靠譜。

 

總之，從Yoga的電源管理中我們不難發(fā)現(xiàn)它缺乏足夠詳細(xì)的說明，而且將55%～60%作為充電閥值也不太合理。對無法更換電池的超極本而言，最需要的就是像ThinkPad筆記本那種可以自定義充電閥值的電源管理功能（圖2）。

 

希望包括聯(lián)想在內(nèi)的所有筆記本/超極本廠商可以重視電源管理系統(tǒng)的開發(fā)研究，解決此類不可更換電池的筆記本的壽命隱患，真正把用戶的需求放在首位，讓用戶能根據(jù)自己的使用習(xí)慣，在最長續(xù)航時間和最佳電池壽命之間找到平衡點(diǎn)。

 

擴(kuò)展閱讀 如何用好充電閥值

包括ThinkPad在內(nèi)的很多產(chǎn)品都提供了針對電池充電閥值的設(shè)置功能，而這類功能也必將成為未來很多超極本的標(biāo)配，所以我們還是有必要簡單探討一下最合理的自定義充電閥值的大小。

 

對于支持自定義充電閥值功能的筆記本來說，為了兼顧電池保養(yǎng)而又不影響筆記本正常使用，分如下三種類型提出使用建議：

1. 對于經(jīng)常臨時外出使用筆記本的用戶，可以自定義閾值范圍70%～90%。相對于Yoga現(xiàn)有55%～60%的閾值范圍，不僅可以延長臨時外出時筆記本的續(xù)航時間，而且閾值范圍的變寬也能延長放電時間，降低充電次數(shù)，兼顧電池的使用壽命。

 

2. 對于很少外出使用筆記本的用戶，可以自定義閾值范圍10%～100%。在插上外接電源的情況下，開機(jī)時不放電，關(guān)機(jī)時少放電，能保證每次100%至10%的放電時間持續(xù)一個月以上，大大減少充電次數(shù)。

篇3

【關(guān)鍵詞】電力通信電源；管理；維護(hù)

一、引言

通信電源對電力通信是最重要的環(huán)節(jié)，所以如果通信電源出現(xiàn)了故障，那么不僅僅是通信設(shè)備中斷，而且還會引起通信電路的中斷，進(jìn)而導(dǎo)致一些重要的信息不能進(jìn)行正常的傳輸。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模也越來越大，通信技術(shù)也不斷的進(jìn)步，這都極大地促進(jìn)了電力通信事業(yè)的發(fā)展。因此加強(qiáng)對通信電力電源的管理與維護(hù)更有著重要的意義，也對電力通信網(wǎng)絡(luò)安全平穩(wěn)工作有著直接的影響。

二、電力通信對電源的要求

通過長期的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，造成電力通信網(wǎng)絡(luò)中斷的原因主要有兩個，一是通信設(shè)備本身出現(xiàn)問題，二是通信電源發(fā)生了故障造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，雖然通信設(shè)備的可靠性有所增強(qiáng)，本身出現(xiàn)故障的概率不高，但是關(guān)于電力通信電源仍然是導(dǎo)致電力通信不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要原因。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)錯誤導(dǎo)致的電力系統(tǒng)故障占通信總故障的70%以上，所以說通信電源已經(jīng)成為影響電力通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。電力通信對電源的要求主要有以下幾個方面：

第一是可靠性。電力通信必須時時刻刻保障通暢，這不僅僅要求提高通信設(shè)備的可靠性，同時，還必須提高電源系統(tǒng)的可靠性，電力通信電源不能有一刻的間斷。一般情況下，電源會給多個通信設(shè)備供電，所以如果電源系統(tǒng)出現(xiàn)了故障會給通信帶來很大的影響。為了保證供電的可靠性，應(yīng)該優(yōu)先使用整流器和電池并聯(lián)浮充的供電方式以實(shí)現(xiàn)對通信系統(tǒng)的供電。此外，對開關(guān)的整流器應(yīng)該采用多個整流模塊并聯(lián)工作的方式，這樣即使一個模塊出現(xiàn)了錯誤，也不會給其他通信的供電造成影響。

第二是穩(wěn)定性。通信設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開一個穩(wěn)定的電壓，所以通信設(shè)備電源的電壓不能超過一個允許的范圍，電壓過高會使通信設(shè)備的原件造成損傷，電壓不夠又會導(dǎo)致設(shè)備不能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時，對于通信設(shè)備中的電源電壓的脈動，也必須要求其雜音在規(guī)定的允許范圍內(nèi)，不然會對通信的質(zhì)量有所影響。

第三是小型性。隨著科技的不斷進(jìn)步，集成電路也朝著小型化和集成化前行，為了滿足通信設(shè)備的要求，電力電源也必須朝著小型化和集成化的方向發(fā)展。同時，各種移動設(shè)備以及航空航天裝置中的通信設(shè)備也要求電源裝置的體積不能超過一定的限度，保證質(zhì)量必須輕。為了減少電源的體積和質(zhì)量，集成穩(wěn)壓器和無功頻率變壓器得到了越來越多的重視，同時被應(yīng)用到電源中。據(jù)了解，近幾年在通信設(shè)備中大量的采用工作頻率高達(dá)幾百赫茲而且體積較小的諾振型開關(guān)電源。

第四是頻率高。隨著科技的不斷變化發(fā)展，通信設(shè)備也越來越先進(jìn)化，最明顯的表現(xiàn)為通信設(shè)備的容量日益增加，電源系統(tǒng)承載的負(fù)荷也不斷增加。因此為了節(jié)省電源，我們在日常的工作運(yùn)行中必須提高電源的利用率和工作效率。提高電源工作效率的方式主要是采用高效率的通信電源設(shè)備，在過去相當(dāng)長的一段時間中，我國大部分的通信設(shè)備電源采用的是控型整流器，電源的效率比較低，而且對變壓器的損耗較大。而相比之下，高頻開關(guān)電源效率最高可達(dá)90%以上，因此現(xiàn)階段大部分的通信電源都采用的是高頻開關(guān)電源，從而節(jié)省能源，減少不必要的浪費(fèi)。

三、電力通信電源系統(tǒng)的常見配置與特征

電力通信網(wǎng)中主要包括以下幾個內(nèi)容：電力載波通信站、光纖通信站、微波通信站以及各級調(diào)度通信中心。

（一）通信站通信電源系統(tǒng)典型配置

第一是電力載波通信站方面，隨著時代的發(fā)展，電力載波通信站已經(jīng)不再作為通信的主要手段；第二是光纖通信站，地調(diào)和變電站以及電廠內(nèi)一般都會設(shè)有管線通信站，一些超長的光線電路中還會存有中繼站，中繼站中主要是采用的DC-48V直流電源。電源系統(tǒng)通常是有一路或兩路的交流電源，通過交流配電器送達(dá)高頻開關(guān)電源，再通過高頻開關(guān)電源整流之后對兩組蓄電池進(jìn)行浮充，同時對設(shè)備進(jìn)行供電。第三是微波通信站，目前微波通信站仍然采用的是數(shù)字微波電路，所以微波站的數(shù)量多，分布的也比較廣泛。微波中繼站一般是無人站，部分甚至是修建于高山上，運(yùn)行環(huán)境也較差。第四是調(diào)度通信中心機(jī)房，調(diào)度通信中心機(jī)房主要包括省調(diào)、地調(diào)的通信機(jī)房，機(jī)房中設(shè)備較為齊全，供電的要求也較高。通常情況下，調(diào)度通信中心的條件較好，有可靠的交流電，有多個直流配電屏可以滿足不同地方的通信設(shè)備的需求。

（二）電力通信電源的特點(diǎn)

1.高頻開關(guān)電源的特點(diǎn)

高頻開關(guān)電源除了效率高之外，體積小、質(zhì)量輕、輸出文波低而且動態(tài)響應(yīng)快、控制的精度可以很高，模塊可以疊加的輸出。高頻開關(guān)電源由于具有以上幾個特點(diǎn)，大大減少了日常維護(hù)工作的工作量，極大地展現(xiàn)了通信電源維護(hù)的工作效果。高頻開關(guān)電源具有模塊化的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得它的任何一塊整流模塊都相當(dāng)于一臺控制電源設(shè)備，都能夠進(jìn)行獨(dú)立的工作，多個模塊的并聯(lián)，一旦其中的某一個模塊發(fā)生故障，其他幾個模塊仍然能夠正常工作。

2.VRLA蓄電池的特點(diǎn)

VRLA蓄電池是一種新型的直流儲能電源，主要的特點(diǎn)是：堅(jiān)固、耐用、高能量、體積小、污染少以及使用安全方便等。VRLA蓄電池如今已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到通信領(lǐng)域中，尤其是在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中，代替了原有的開放式鉛酸蓄池。

四、電力通信電源管理方面存在的問題及解決方案

（一）電源管理存在的問題

1.通信電源在設(shè)計(jì)、配備和建設(shè)方面存在的不足

電力通信電源在設(shè)計(jì)的過程中僅僅考慮了通信設(shè)備對電源可靠性的要求，對于意外情況發(fā)生沒有足夠的考慮。就像我國一些通信站只有一路的交流供電，沒有其他應(yīng)急的備用電源方式，一旦現(xiàn)有的電源出現(xiàn)故障而且時間較長，由于缺乏應(yīng)急的供電設(shè)置，那么現(xiàn)有的蓄電池是不足以維持通信設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，從而影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行。另一方面，電源在設(shè)計(jì)的過程中沒有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，電源相關(guān)設(shè)備的擺放、電源所使用的材料以及電源電纜布線等各個方面都存在著不規(guī)范的現(xiàn)象，這導(dǎo)致電源在使用后很可能會引發(fā)電源故障，嚴(yán)重的還會造成火災(zāi)。

2.機(jī)房環(huán)境較差，不能滿足電源運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求

機(jī)房環(huán)境對電池的運(yùn)轉(zhuǎn)有很大的影響，但是現(xiàn)階段我國大部分的電源機(jī)房除了防雷接地之外，其他方面都不滿足相關(guān)的要求，“三防”工作做的也不好，溫度較高所以很難達(dá)到電源設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。

3.沒有嚴(yán)格的規(guī)范電力電源系統(tǒng)的管理以及設(shè)計(jì)技術(shù)的章程和規(guī)范

由于在電力通信電源的設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)行管理維護(hù)方面缺乏完善的規(guī)章制度，所以在電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)和管理方面根本無章可循，工作隨意，給整個通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來巨大的影響。

4.通信電源管理薄弱

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分的通信電源運(yùn)行和維護(hù)管理基本上沒有設(shè)立專門的崗位，同時也缺乏有效的技術(shù)管理，沒有針對通信電源運(yùn)行的特點(diǎn)有針對性地進(jìn)行管理，也沒有相關(guān)的科學(xué)維護(hù)方法。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在所有的電源設(shè)備事故中有70%的事故來自于電源的原因，有20%是來自于高壓的原因，剩下的主要是高頻開關(guān)電源事故。所以說，對電源進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)行和管理可以有效地降低通信設(shè)備事故的發(fā)生。

（二）解決方案

1.從思想意識角度

通信電源的管理之所以一直處于一個無人監(jiān)管的狀態(tài)，主要還是電力集團(tuán)方面對電力通信系統(tǒng)電源管理的疏忽，其表現(xiàn)在思想意識不高，他們大部分認(rèn)為電源不是工作的重點(diǎn)。所以，想要加強(qiáng)通信電源的管理主要還是要提高電力企業(yè)對電源的重視程度，在企業(yè)的內(nèi)部加強(qiáng)對電源重要作用的認(rèn)識，進(jìn)而從根本上提高通信電源的管理。

2.從技術(shù)角度

應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的要求對電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)審查，不能因?yàn)橘Y金問題就將質(zhì)量降低。同時還應(yīng)該建立一個可靠的且使得電源能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)房環(huán)境，及時地掌握通信電源的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并及時對電源系統(tǒng)進(jìn)行檢查以保證電源系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證整個通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時應(yīng)該加強(qiáng)機(jī)房溫度的管理，由于現(xiàn)階段使用的電源系統(tǒng)大部分集成度較高，對工作環(huán)境的溫度要求會較高，因此要嚴(yán)格的控制機(jī)房的溫度以降低電源系統(tǒng)老化的速度。

3.從管理角度

隨著電力體制和通信系統(tǒng)的不斷改革和完善，電力公司應(yīng)該挑選一批具有相關(guān)專業(yè)知識的技術(shù)人員，建立一個獨(dú)立的部門來專門負(fù)責(zé)電源的管理與維護(hù)工作。同時，要不定期地安排該部門技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)相關(guān)工作人員在通信電源崗位專業(yè)知識的培訓(xùn)，尤其是當(dāng)出現(xiàn)新的電源系統(tǒng)時，要及時地安排相關(guān)人員對該系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以達(dá)到了解并熟識該電源系統(tǒng)的目的，這有利于以后對該電源系統(tǒng)管理與維護(hù)工作的開展。

參考文獻(xiàn)

[1]李晨煜.電力通信機(jī)房電源系統(tǒng)供電模式探析[J].中國高新科技企業(yè)，2011（4）.

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關(guān)鍵詞：Linear；電源管理；PMIC

背景

USB技術(shù)提高了電子產(chǎn)品的便攜性，同時需要較大的電池容量為更多功能供電。以個人媒體播放器為例，隨著可下載媒體內(nèi)容的爆炸性增長，人們想要將PC中的數(shù)據(jù)傳送到便攜式手持設(shè)備，USB使得這種傳送速度更快。用同樣的USB端口給設(shè)備充電也很方便。不過，用USB端口給設(shè)備的電池充電時，在功率上有一些限制。電源通路(PowerPath)拓?fù)浼呻娐方鉀Q了這些問題，為最終用戶帶來了各種益處，例如能夠自主和無縫地管理各種不同的輸入電源、電池、以及為負(fù)載供電、以最低的熱量快速充電以及實(shí)現(xiàn)“即時接通”工作。凌力爾特公司提供的LTC3555是一種電源管理集成電路(PMIC)，片上有基于開關(guān)模式的電源通路管理器、鋰離子電池充電器、3個降壓型穩(wěn)壓器以及LDO。該器件具有很多高性能功能，有益于最終產(chǎn)品，其微型扁平QFN封裝以及極少的外部組件可為手持式電子產(chǎn)品組成簡單、緊湊和經(jīng)濟(jì)的解決方案。

主要的設(shè)計(jì)難題

在很多情況下，能夠用USB端口給電池充電為用戶提供了更大的方便。但是，USB規(guī)范對USB電流有一定限制。一個基于USB的電池充電器必須盡可能高效率地從USB端口抽取盡可能多的功率，以滿足今天的電源密集型應(yīng)用在空間和熱量方面的嚴(yán)格限制。

在產(chǎn)品內(nèi)管理電源通路是另一個問題。例如，今天很多由電池供電的便攜式電子產(chǎn)品可以用交流適配器、汽車適配器、USB端口或鋰離子／聚合物電池供電。不過，自主管理這些電源、負(fù)載和電池之間的電源通路帶來了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)師們一直嘗試用少量MOsFET、運(yùn)算放大器和其它分立組件實(shí)現(xiàn)這一功能，但是一直面臨著熱插拔、大浪涌電流等巨大的問題。這些問題可能引起嚴(yán)重的系統(tǒng)可靠性問題。直到最近，即使分立的集成電路解決方案也需要幾個芯片來實(shí)現(xiàn)一個實(shí)用的解決方案。

便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品常常采用鋰離子電池和鋰離子聚合物電池，因?yàn)檫@類電池的能量密度相對較高一與使用其它可用化學(xué)材料制成的電池相比，在給定的尺寸和重量限制條件下，它們的容量更大。隨著便攜式手持產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜，它們消耗的功率也更多，因此對較高容量電池的需求也越來越大了，對更先進(jìn)的電池充電器也產(chǎn)生了相應(yīng)的需求。容量較大的電池需要較高的充電電流或者更多的時間才能充電至滿電量。大多數(shù)消費(fèi)者希望充電時間較短，因此提高充電電流似乎是明顯可取的，但是提高充電電流帶來了兩大問題。首先，就線性充電器而言，電流增大會增加功耗，也就是熱量，將典型的實(shí)際功率“最大值”降至2.1W。其次，根據(jù)主控制器協(xié)商好的模式，充電器必須將從5V USB總線吸取的電流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。這種對高效率充電的需求，加之電池充電器集成電路必須實(shí)現(xiàn)高水平的功能集成以及節(jié)省電路板空間和提高產(chǎn)品可靠性的需求，都給電池供電型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師帶來了壓力。

總之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的主要挑戰(zhàn)如下：

?最大限度地提高從USB端口(可提供2.5W)獲取的電流；

?管理多個輸入電壓源、電池和負(fù)載之間的電源通路；

?最大限度地減少熱量；

?最大限度地提高充電效率；

?最大限度地減小解決方案占板面積和高度。

“富有意義地集成”的電源管理集成電路(如凌力爾特公司提供的電源管理集成電路)就可簡單輕松地解決這些問題。

一個簡單的解決方案：電源通路控制

電源通路控制能夠自主和無縫地管理各種不同輸入源之間的電源通路，如USB端口、墻上交流適配器和其他類型的交流適配器以及電池之間的電源通路，并向負(fù)載提供充足的功率。電源通路系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)“即時接通”工作，因?yàn)橐幌螂娐饭╇?，中間電壓就可向系統(tǒng)負(fù)載供電，這允許最終產(chǎn)品插電后立即工作，而不管電池的充電狀態(tài)。一個具有電源通路控制功能的器件既為該器件負(fù)載供電，又用電源為單節(jié)鋰離子／聚合物電池充電。為了確保一個滿充電電池在連接USB總線時保持滿電量，集成電路通過USB總線直接向負(fù)載輸送功率，而不是從電池抽取功率。一旦電源被去掉，電流就通過一個內(nèi)部低損耗理想二極管從電池流向負(fù)載，從而最大限度地降低了壓降和功耗。參見圖1以獲得詳細(xì)信息，該圖是一個簡化的開關(guān)電源通路方框圖。理想二極管的正向壓降遠(yuǎn)低于普通二極管或肖特基二極管的正向壓降，因此最大限度地提高了能量傳送效率，而且反向漏電流也較小。微小的正向壓降減少了功耗和自熱，延長了電池壽命。

開關(guān)電源通路系統(tǒng)

第一代USB充電系統(tǒng)應(yīng)用直接在USB端口和電池之間設(shè)置限流的電池充電器，電池直接給系統(tǒng)供電。第二代線性USB充電系統(tǒng)在USB端口和電池之間產(chǎn)生一個中間電壓(電源通路系統(tǒng))。新的第三代USB充電系統(tǒng)具有基于開關(guān)模式的拓?fù)?。此類電源通路器件從一個符合USB規(guī)格的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個中間總線電壓，該電壓被調(diào)節(jié)至一個高于電池電壓的固定電壓，參見圖1。這種形式的自適應(yīng)輸出控制被凌力爾特公司稱為Bat-TrackTM(電池跟蹤)。穩(wěn)定的中間電壓僅調(diào)節(jié)到足夠通過線性充電器恰當(dāng)充電的電壓值。不過，通過以這種方式跟蹤電池電壓，最大限度地減小了線性電池充電器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了負(fù)載可用功率。另外，平均開關(guān)輸入電流限制最大限度地提高了利用USB電源提供全部2.5W功率的能力?？蛇x外部PFET降低理想二極管的阻抗，以實(shí)現(xiàn)較低的熱量損耗。這種架構(gòu)對具有大電池(＞1.5Ahr)的系統(tǒng)而言是“必須”的。

LTC3555：基于開關(guān)電源通路管理器的電源管理集成電路

LTC3555電源管理集成電路將USB開關(guān)電源通路管理器和鋰離子電池充電器與3個同步降壓型穩(wěn)壓器和LDO結(jié)合在一起，采用小型28引腳(4mm×5mm)QFN封裝，可提供完整的電源解決方案(參見圖2)。

恒定電流、恒定電壓鋰離子／聚合物電池充電器利用電池跟蹤功能，通過產(chǎn)生自動跟蹤電池電壓的輸入電壓，最大限度地提高電池充電器的效率。獨(dú)立自主工作無需外部微處理器實(shí)現(xiàn)充電終止。由于節(jié)省了功率，因此LTC3555允許VOUT上的負(fù)載電流超過USB端口吸取的電流，而不會超出USB負(fù)載規(guī)格；因此可從USB端口獲得700mA充電電流，實(shí)現(xiàn)了快速充電(參見圖3)。12C串行接口使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠徹底控制充電器和降壓型穩(wěn)壓器，以實(shí)現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用中改變工作模式這種終極適應(yīng)性。LTC3555的3個用戶可配置降壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器能夠向低至0.8V輸出電壓提供0.4A、0.4A和1A輸出電流，在輸出電壓高于1.8V時，以100％占空比工作并具有高達(dá)92％的效率。突發(fā)模式(Burst Mode)工作以每個穩(wěn)壓器僅為35uA的靜態(tài)電流(停機(jī)時＜luA)優(yōu)化了輕負(fù)載時的效率，2.25MHz高開關(guān)頻率允許使用高度不到1mm的纖巧低成本電容器和電感器。另外，穩(wěn)壓器用陶瓷輸出電容器可穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了非常低的輸出電壓紋波。這個器件還提供始終接通3.3V LDO穩(wěn)壓器輸出，能夠?yàn)槿鐚?shí)時時鐘或按鈕監(jiān)視器等系統(tǒng)提供25mA電流。

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關(guān)鍵詞：更新理論；硬盤；動態(tài)電源管理

中圖分類號：TP302文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2011)10-2419-03

Renewal Theory and Hard Disk Power Management

RAO Peng

(Technical Support Centre of ATMB of Southern and Middle China, CAAC, Guangzhou 510403, China)

Abstract: The process of hard disk from idle to low-power mode, and then turning to idle can be viewed as a renewal process. The user and hard disk construct a queuing system. The hard disk power management system is modeled by renewal theory and queue system theory.

Key words: renewal theory; hard disk; dynamic power management

從總體上講，功耗降低技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)范疇內(nèi)可以分為兩大類[1]：靜態(tài)技術(shù)和動態(tài)技術(shù)。靜態(tài)技術(shù)主要在系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)過程中使用，其假設(shè)系統(tǒng)的功能定義和工作模式已知，而且在將來也不會改變。與靜態(tài)技術(shù)相對應(yīng)，動態(tài)技術(shù)則是系統(tǒng)在運(yùn)行階段充分利用工作負(fù)載的變化性來動態(tài)改變設(shè)備工作模式，從而達(dá)到降低系統(tǒng)功耗的目的[2]。動態(tài)技術(shù)本質(zhì)上是一個系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)方法，其最關(guān)鍵之處在于電源管理(Power Management，PM)單元：PM監(jiān)控整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于低負(fù)載或者無負(fù)載狀態(tài)時，就發(fā)送命令來控制目標(biāo)設(shè)備的工作模式。

1 硬盤電源管理系統(tǒng)模型

硬盤電源管理系統(tǒng)模型如圖1所示。系統(tǒng)的每一部分行為都可以用概率分布來描述。用戶行為可以用請求到達(dá)間隔時間分布來描述。同樣，設(shè)備的行為，可以用服務(wù)時間分布來描述。狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間分布描述設(shè)備在不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換的行為。請求到達(dá)間隔時間分布和服務(wù)時間分布之間的聯(lián)系就描述了緩沖隊(duì)列的行為。這幾類概率分布就組成了電源管理系統(tǒng)需要解決的隨機(jī)最優(yōu)化問題。

1.1 用戶

通過采集硬盤請求到來的軌跡可以分析用戶的行為。本文采用Brigham Young大學(xué)的PEL實(shí)驗(yàn)室采集的硬盤請求軌跡[3]。這個硬盤軌跡是連續(xù)15天在程序開發(fā)人員的環(huán)境下采集的，包括文本編輯器，編譯器，IDE，瀏覽器，郵件，桌面環(huán)境的使用。

用戶有活動和空閑兩種狀態(tài)。文獻(xiàn)[4]給出了硬盤超時策略的最佳取值2s，將這段時間有請求到來的時間視為用戶活動狀態(tài)（在分析中為了精確，采用了3s）。通過Matlab來分析用戶活動狀態(tài)請求來到時間間隔的分布，如圖2。

在圖2中，實(shí)驗(yàn)曲線是實(shí)際的用戶請求來到時間間隔分布，指數(shù)曲線是用戶請求來到時間間隔指數(shù)分布曲線。在用戶活動狀態(tài)下，請求到來間隔時間分布近似于指數(shù)分布，可以用指數(shù)分布來描述活動狀態(tài)下的請求間隔時間分布。用λra來表示單位時間內(nèi)請求到來的平均個數(shù)，1/λra則表示請求平均間隔時間，那么在間隔時間t內(nèi)，請求到來的概率分布函數(shù)如下：

(1)

可以采用分析活動狀態(tài)請求的方法來分析空閑狀態(tài)的請求，如圖3。

仍然可以用指數(shù)分布來描述空閑狀態(tài)下請求間隔時間的分布。用λri來表示空閑狀態(tài)下請求在單位時間到來的平均個數(shù)，1/λri表示請求平均間隔時間，那么在間隔時間t內(nèi)，請求到來的概率分布可以表示為：

(2)

為什么要把用戶請求分成活動狀態(tài)和空閑狀態(tài)來分析呢？這和用戶的I/O特性是緊密相關(guān)的。用戶對硬盤的I/O請求主要集中在某段時間，而且I/O請求在這段時間內(nèi)來到的間隔時間幾乎都是在1s中之內(nèi)，如果將空閑狀態(tài)請求和活動狀態(tài)請求放在一起分析，空閑狀態(tài)將會被忽視掉。

1.2 硬盤

硬盤的服務(wù)時間分布可以用指數(shù)分布來描述[5]。用λsp表示單位時間內(nèi)硬盤服務(wù)的請求的個數(shù)即服務(wù)率，平均服務(wù)時間為1/λsp，則在間隔時間t內(nèi)，硬盤服務(wù)請求的概率分布函數(shù)可以表示為：

(3)

λsp可以通過硬盤參數(shù)傳輸率來估算。

硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)換到sleep狀態(tài)的平均時間用Tts表示，Tts的值約為0.67秒；硬盤從sleep狀態(tài)轉(zhuǎn)換到active狀態(tài)的平均時間用Tta表示，Tta的值約為1.6秒。

1.3 服務(wù)隊(duì)列

隊(duì)列用來描述還有多少個請求處于等待狀態(tài)。通過對請求軌跡的分析，可以用大小為10的隊(duì)列。

通過上面的系統(tǒng)描述和軌跡分析，可以獲得表1的結(jié)論。

由于用戶請求來到間隔時間與硬盤的服務(wù)時間在活動狀態(tài)都是指數(shù)分布，用戶與硬盤就組成了一個M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)[6]。

2 更新理論與硬盤動態(tài)電源管理

更新理論研究隨機(jī)過程中存在獨(dú)立同分布的間隔時間序列，其過程在每一間隔時間都可視為一個重新開始的過程；泊松過程是更新理論的一個特例，下面給出其嚴(yán)格定義。

隨機(jī)過程{N(t),t≥0}稱為一個計(jì)數(shù)過程，若N(t)表示到時刻t為止已發(fā)生的“事件”的總數(shù)。計(jì)數(shù)過程{N(t),t≥0}稱為泊松過程[7]，具有參數(shù)λ，λ＞0，如果

1）N(0)=0,

2）過程有獨(dú)立增量，

3）在任一長度為t的區(qū)間中事件的個數(shù)服從均值為λt的泊松分布。即對一切s,t≥0，

以X1記第一個時間來到的時刻，對n≥1，以Xn記第(n-1)個到第n個事件之間的時間，序列{Xn,n≥1}稱為來到間隔分布[6-7]。泊松過程中Xn,n=1,2,…, 為獨(dú)立同分布的均值為1/λ的指數(shù)隨機(jī)變量。

從泊松過程的定義我們知道過程在任何時刻都重新開始，即從任何時刻起過程獨(dú)立于先前已發(fā)生的一切（獨(dú)立增量），且有與原過程完全一樣的分布（平穩(wěn)增量），也就是說過程無記憶性（指數(shù)分布）。

如果計(jì)數(shù)過程{N(t),t≥0}的來到間隔獨(dú)立同分布，分布函數(shù)任意，則稱為更新過程[7]。由于間隔是獨(dú)立同分布的，所以在各個更新時刻此過程在概率意義上重新開始。

在硬盤電源管理系統(tǒng)中，用戶在活動狀態(tài)，空閑狀態(tài)的請求來到間隔時間分布，硬盤服務(wù)間隔時間分布都是指數(shù)分布，可以視為泊松過程來研究。

硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換到idle狀態(tài)這一循環(huán)過程可以視為一更新過程[5]。當(dāng)硬盤處于idle狀態(tài)時，可以做決策，將硬盤轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)，如sleep狀態(tài)；硬盤進(jìn)入sleep狀態(tài)，如果有請求到來，硬盤轉(zhuǎn)入active狀態(tài)，服務(wù)完所有請求，硬盤進(jìn)入idle狀態(tài)，即重新進(jìn)入一個更新過程。而硬盤處于idle狀態(tài)，在轉(zhuǎn)入sleep狀態(tài)前有請求到來，硬盤將轉(zhuǎn)入active狀態(tài)。圖4是基于更新理論的硬盤狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

3 系統(tǒng)建模

把等效工作時間平均分成N段時間間隔，每一等分時刻作為一個決策時刻，策略由每一決策時刻進(jìn)入低功耗狀態(tài)的概率集合組成。

定義S={jh|j=1,2…,N}為系統(tǒng)在idle狀態(tài)決策時刻集合，其中Nh等于等效工作時間；

P={p(j)|j=1,2…,N }系統(tǒng)的策略優(yōu)化決策集合，p(j)是系統(tǒng)在jh時刻將硬盤從idle狀態(tài)轉(zhuǎn)入sleep狀態(tài)的概率；

E(tj)系統(tǒng)在jh時刻至下一個更新過程來到的時間間隔數(shù)學(xué)期望；

q(j)在E(tj)時間的性能損耗；

c(j)在E(tj)時間的能量損耗；

Pst為能量損耗約束，則可以構(gòu)造在能量損耗約束的條件下，性能損耗最小的最優(yōu)化問題（反之亦然），如公式4。

(4)

是能量損耗數(shù)學(xué)期望，是能量損耗約束下數(shù)學(xué)期望，能量損耗要小于等于能量損耗約束。

4 結(jié)束語

硬盤在嵌入式系統(tǒng)特別是移動設(shè)備如筆記本電腦等的能耗中占據(jù)相當(dāng)大的比重，為硬盤提供有效的電源管理，對系統(tǒng)的節(jié)省能耗，延長使用時間具有重要的意義。本文研究了硬盤電源管理系統(tǒng)模型，硬盤從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài)，再轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)這一過程可以認(rèn)為是一個更新過程，而用戶、緩沖隊(duì)列和硬盤則構(gòu)成了一個排隊(duì)系統(tǒng)。本文利用更新理論模型算法對硬盤電源管理系統(tǒng)進(jìn)行建模。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

[關(guān)鍵詞] 通信電源 通信系統(tǒng) 管理 維護(hù)

在通信系統(tǒng)中，電源是一個不可缺少的部分。完整的通信電源系統(tǒng)分為5個部分：直流配電單元、交流配電單元、蓄電池組、整流模塊和監(jiān)控系統(tǒng)，這種通信電源系統(tǒng)能夠被廣泛的應(yīng)用，也適合于專網(wǎng)通信和公眾網(wǎng)通信。

1.通信電源的基本要求和特點(diǎn)

對通信電源系統(tǒng)來說，最重要的要求就是可靠性和穩(wěn)定性，在通信系統(tǒng)中，如果其他的設(shè)備出現(xiàn)故障，只會對局部造成一定的影響，這種影響較小，但是如果通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么就會造成通信系統(tǒng)的全面中斷。所以通信電源系統(tǒng)必須有一個備份設(shè)備，電源設(shè)備要有備品備件，要進(jìn)行雙路或多路輸入，直流和交流互相備用。在目前，我國對通信電源的要求是：要有完善的防雷措施、設(shè)備要能夠滿流輸入電源范圍的大幅度波動，用多重的備用設(shè)備來防止電源發(fā)生故障而導(dǎo)致通信的全面中斷。因電網(wǎng)的分布和許多地方的電壓波動范圍很大，這就要求電源設(shè)備能夠有著更寬的工作電壓范圍，不然就需要進(jìn)行穩(wěn)壓裝置的安裝或是增添。

2.通信電源的管理

2.1提高對電源設(shè)備的認(rèn)識、重視

電源設(shè)備和通信網(wǎng)中的其他設(shè)備在交換、傳輸?shù)确矫嬗兄艽蟮牟顒e。從本質(zhì)上來講，其實(shí)電源設(shè)備是屬于機(jī)電設(shè)備而不是通信設(shè)備。因此，在通信業(yè)中，通信電源在很多的地方都得不到保證，無論是從機(jī)構(gòu)組織上、人員資金上或是管理上，通信電源都得不到相應(yīng)的保障。然而通信電源作為整個通信系統(tǒng)中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，它的作用從整體到局部上，都占據(jù)了最重要、最關(guān)鍵的地位，因此，必須要引起對通信電源的重視。

2.2加強(qiáng)專業(yè)化管理

對通信電源的管理上，要求通信網(wǎng)的各個網(wǎng)點(diǎn)都要有專門的、獨(dú)立的電源管理機(jī)構(gòu)和人員，因?yàn)橄鄬τ谕ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)來說，通信電源是另外的一個專業(yè)，而且是一個包含了多種學(xué)科和系統(tǒng)的大專業(yè)。因此，通信電源的管理要配備專業(yè)的管理人員，由其他專業(yè)的人來兼管通信電源是一種不科學(xué)的行為。

2.3從技術(shù)上規(guī)范

在管理過程中，對運(yùn)行維護(hù)中存在的問題要進(jìn)行及時、有效的研究，經(jīng)常分析運(yùn)行參數(shù)，對故障的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測，并及時的排除，盡量把設(shè)備的平均故障修復(fù)時間縮短。建立排除電源故障有效的應(yīng)急措施，保證可靠的供電。建立健全管理規(guī)章制度，以適應(yīng)新形勢下的管理需要。

2.4智能化管理

隨著通信設(shè)備的集成化、小型化，通信電源設(shè)備也開始向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展，符合開放式的通信協(xié)議。同時，因供電方式從集中供電向分散供電的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了人工監(jiān)控的模式難以實(shí)現(xiàn)有效的管理。所有，實(shí)施集中監(jiān)控管理是通信電源管理的一個必然的管理趨勢，是現(xiàn)代化通信網(wǎng)的必然要求。

3.通信電源系統(tǒng)的維護(hù)和檢修

3.1做好電源故障的清查

當(dāng)通信電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，必須首先清查原因，分清是因?yàn)樨?fù)載還是因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)，是主機(jī)或是電池組，雖然說通信電源系統(tǒng)主機(jī)有著一定的故障自檢功能，但是這種堅(jiān)持功能是一種面的堅(jiān)持，而不是對點(diǎn)的，對于配件的更換會很方便，但是要想進(jìn)行故障點(diǎn)的維護(hù)，還需要對故障進(jìn)行大量的分析和檢測工作。另外如果是自檢部分出現(xiàn)故障，那么自檢出來的內(nèi)容也肯定是錯誤的。在主機(jī)出現(xiàn)擊穿、燒毀器件或斷保險(xiǎn)等故障，一定要先查明故障的原因，并在故障排除后再進(jìn)行重新啟動，否則就會接連出現(xiàn)相同的故障，這樣就會嚴(yán)重的減少設(shè)備使用壽命。不要因?yàn)楦咧悄芏雎粤吮緫?yīng)該做的維護(hù)工作，預(yù)防措施在任何條件下都是對通信系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行的重要保障。

3.2做好除塵工作

高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常的使用情況下，一般出現(xiàn)的維護(hù)工作較少，主要是進(jìn)行定期的除塵和防塵。特別是在一些氣候干燥的地區(qū)，一般空氣里面所含的灰粒會很多，如果不進(jìn)行必要的防塵和定期的除塵，就會造成灰塵在機(jī)器里面沉積，如果再遇到空氣變得潮濕，就會引起主機(jī)控制的紊亂，造成主機(jī)工作失常，并不斷發(fā)出一些不準(zhǔn)確的警告。另外大量的灰塵還對器件散熱產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以要在每個季度開展一次全面、徹底的灰塵清理。其次在進(jìn)行除塵時，要對各個連接件和插接件進(jìn)行檢查，主要檢查是否出現(xiàn)了松動或是接觸不牢等情況。

3.3做好電池組的維護(hù)工作

蓄電池除了有進(jìn)行直流電能的儲存功能外，其等效電容量的大小也和蓄能電池容量大小成正比關(guān)系，因此在維護(hù)過程中，進(jìn)行蓄電池的維護(hù)和檢修也是一項(xiàng)非常重要的工作，雖然說蓄電池組現(xiàn)在一般都采用了免維護(hù)電池，但這只能夠免除以往的配比、測比以及定式添加蒸餾水等幾項(xiàng)工作。但是工作狀態(tài)對電池的影響并沒有發(fā)生改變，不正常工作狀態(tài)對電池的影響也沒有發(fā)生改變，所有蓄電池的工作全部都處在浮充狀態(tài)。對這種情況，要求在每年進(jìn)行一次電池的放電，放電前要對電池組進(jìn)行均衡的充電，讓全組電池達(dá)到一個平衡狀態(tài)。放電過程中，如果一只電池達(dá)到了放電終止電壓，就要停止放電，想要繼續(xù)放電就必須先排除落后的電池再進(jìn)行放電。注意要關(guān)注、發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行落后電池的處理，通過對落后電池的處理后再進(jìn)行核對性放電試驗(yàn)，這樣可以有效的防止事故發(fā)生，以免在放電過程中，落后電池變成反極電池。在平時每組電池中至少要有8只電池來作為標(biāo)示電池，作為了解電池組工作狀況的參考，對這些標(biāo)示電池要進(jìn)行定期的測量，并在測量后做好記錄工作。還要注意在日程維護(hù)中要做好電池組的清潔，并對電池兩端的電壓、溫度、連接處松動和腐蝕情況、連接條壓降、電池外觀是否完好、是否有滲漏、極柱和安全閥周圍是否有酸霧逸出以及主機(jī)設(shè)備是否正常等進(jìn)行檢查，對于免維護(hù)電池要做好日常的運(yùn)行維護(hù)和管理，保證設(shè)備的安全、政策運(yùn)行，從而延長設(shè)備的使用壽命。

4.結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：雙電源正確操作；雙電源的風(fēng)險(xiǎn)；反向送電；自動轉(zhuǎn)換開關(guān)雙電源

中圖分類號：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

從19世紀(jì)末第二次工業(yè)革命的爆發(fā)，標(biāo)志著電氣時代的來臨。人們的生產(chǎn)生活隨著電力產(chǎn)生發(fā)生變化，電力開始日益融入人們生活中來，在各行各業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用。當(dāng)人們遇到不可抗力的停電狀況時，例如：企業(yè)無法生產(chǎn)、醫(yī)院無法救人等因?yàn)橥ｋ姛o法進(jìn)行常規(guī)的操作；于是人們開始想辦法來解決因?yàn)橥ｋ娫斐傻膿p失。因此雙電源應(yīng)運(yùn)而生，解決了許多人們因?yàn)橥ｋ姸鵁o法進(jìn)行工作的窘境。而大多數(shù)使用雙電源客戶是國家用電客戶的重要組成部分，它們用電狀況直接影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，所以國家對于雙電源用戶就有嚴(yán)格的要求，并提出了四項(xiàng)條件限制，而符合條件的用戶必須需要向電力部門申請，并由電力部門監(jiān)督進(jìn)行安裝備用電源，杜絕反向送電情況發(fā)生。

一、雙電源的供電性質(zhì)

雙電源的供電性質(zhì)是引自兩個性質(zhì)不同的電源，饋電線路是兩條；有一用一備兩個電源。雙電源重要的作用就是一旦發(fā)生停電，用戶啟動雙電源可以減少很多損失。例如：如果醫(yī)院在手術(shù)的過程中發(fā)生停電現(xiàn)象，醫(yī)生無法進(jìn)行正常的手術(shù)，所以雙電源的啟用就會解救了生命垂危的患者讓手術(shù)繼續(xù)進(jìn)行。但是，事物的發(fā)展是雙面，有好的一面也有壞的一面，要辯證看待雙電源的問題，看到我們多大多數(shù)人不會了解的危害與性質(zhì)。

用戶在使用備用電源時，有些都未經(jīng)電業(yè)部門許可，就擅自在停電時借來一臺備用發(fā)電機(jī)使用，只會些簡單基本的操作。大多數(shù)用戶為了恢復(fù)電力完全沒有注意到，在使用備用電源不與電力部門的人聯(lián)系，根本無法保證個人所使用的備用電源是否安全，常常做出違規(guī)操作還不自知，而且他們在操作過程中無法保證在啟動自備發(fā)電機(jī)時是否斷開公用電源，是否會發(fā)生反向送電的危害。這樣不恰當(dāng)?shù)牟僮鞑粌H給將來維修作業(yè)的電力維修人員帶來危害，也給自身安全帶來了不確定。

二、雙電源管理存在的風(fēng)險(xiǎn)

（一）雙電源的安裝時留下隱患

一些企業(yè)在安裝雙電源時草草而行，不認(rèn)真檢查在安裝過程，不按照國家電力部門頒布的條例進(jìn)行安裝。

企業(yè)安裝雙電源是為了在停電時避免損失，因此用戶在安裝雙電源時要嚴(yán)格按照該用戶所在的地區(qū)電業(yè)部門的要求進(jìn)行申請安裝，并向電力部門提交裝修方案、裝修隊(duì)資料和地點(diǎn)等詳細(xì)資料進(jìn)行審核，嚴(yán)格按照此地電業(yè)部門的要求進(jìn)行裝修，避免留下隱患。雙電源應(yīng)設(shè)在一個變電所或配電室內(nèi)，其進(jìn)線開關(guān)要有明顯斷開點(diǎn)，并設(shè)有安全可靠的聯(lián)鎖裝置，防止倒送電。良好的雙電源配置能夠避免重大事故的發(fā)生，嚴(yán)格準(zhǔn)守要求能夠避免在安裝過程中遺漏，這也是企業(yè)用戶保護(hù)自己財(cái)產(chǎn)的方法。

（二）操作人員對電力知識不了解

許多企業(yè)用戶在操作備用電源時并不了解詳細(xì)過程，無法保證安全措施是否到位，在連接電源時是否將備用電源與公用電源斷開，沒有明確的安全步驟，不知自己的操作能否導(dǎo)致反向送電。所以用戶在設(shè)置雙電源時一定要嚴(yán)格按照政府的要求，制定出明確的故障維修制度、安全檢查規(guī)章、安全防火措施和安全可靠的絕緣工具等等，最重要的是雙電源的操作人員和維修人員一定要是具有基本電氣知識，并且是通過電力管理部門考試合格，取得電力管理部門頒發(fā)的《電工進(jìn)網(wǎng)作業(yè)許可證》，這樣才能盡可能的避免工作人員發(fā)生意外和因錯誤操作引發(fā)倒送電的危險(xiǎn)。

不按要求操作的用戶在使用備用電源時，無法保證自己的操作是否正確，無法保證在切換備用電源時關(guān)閉公用電源，常常會導(dǎo)致反向送電，造成不可估量的危害，輕則設(shè)備損壞，重則人員傷亡。

（三）雙電源的品質(zhì)

大多數(shù)安雙電源的企業(yè)都會選擇現(xiàn)在市面上流行的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的雙電源，這種雙電源可以用來檢測被監(jiān)測電源（兩路）工作狀況，當(dāng)被監(jiān)測的電源發(fā)生故障時，控制器發(fā)出動作指令，開關(guān)本體則帶著負(fù)載從一個電源自動轉(zhuǎn)換至另一個電源。當(dāng)故障電源恢復(fù)正常時根據(jù)不同的工作方式（根據(jù)不同的工作需要提前設(shè)置），決定是否由現(xiàn)工作電原返回到原供電電源。而市面上的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)雙電源有兩種：電動機(jī)型的雙電源和電磁驅(qū)動一體化雙電源，雖然這自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的雙電源很方便安全，但是一旦出現(xiàn)問題也不好解決，所以一定要選擇正規(guī)廠家出產(chǎn)的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的雙電源，因?yàn)檫@樣才有良好的維修檢查的售后技術(shù)支持，減少機(jī)器故障的發(fā)生。

而大多數(shù)私營小企業(yè)未向電力部門申報(bào)，自行用一些手動柴油發(fā)電機(jī)來供電，這種手動柴油發(fā)電機(jī)不僅污染環(huán)境而且運(yùn)行過程中的噪音和電波輻射也會對環(huán)境造成污染，甚至危及人體健康。所以選一款安全的雙電源電源很是重要，不僅僅是對自己的負(fù)責(zé)也是對他人健康還有自然環(huán)境的負(fù)責(zé)。

三、結(jié)束語

綜上訴述，企業(yè)在雙電源的使用過程中一定要謹(jǐn)慎，雙電源在操作不當(dāng)?shù)那闆r容易產(chǎn)生反向送電，帶來不可估計(jì)的后果。企業(yè)在使用的時候一定要遵守國家電力部門關(guān)于雙電源的規(guī)章制度，并在具有電氣知識的專業(yè)人員進(jìn)行操作，有條理有規(guī)則的進(jìn)行備用電源與公用電源的切換。而作為未能符合申請標(biāo)準(zhǔn)的商家不能亂用后備電源，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引發(fā)的后果是商家無法承受的。

參考文獻(xiàn)：

[1]田偉，莊立，田俊紅.談縣級電網(wǎng)雙電源的管理[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013（08）：61-63.

篇8

在討論云計(jì)算技術(shù)的同時，我們也應(yīng)該看到日益緊張的能源消耗對于云計(jì)算應(yīng)用前景的威脅，數(shù)據(jù)中心的電源管理將與“云”緊密相關(guān)。

電源是云計(jì)算的重要核心

我們投資建設(shè)了很多的數(shù)據(jù)中心，但為什么這些數(shù)據(jù)中心不足以成為云計(jì)算中心？實(shí)際上，不論是IaaS、PaaS還是SaaS，當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心都可以支持這樣的服務(wù)。但是，如果與真正意義上的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心相比，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心在效率和能源成本方面的差距就會顯現(xiàn)出來。

借助虛擬化技術(shù)，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能夠充分利用計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲資源。借助桌面虛擬化技術(shù)，人們還可以將這種能力延伸到PC機(jī)接入端。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，是為了讓數(shù)據(jù)中心降低運(yùn)營成本。而因能源消耗造成的運(yùn)營成本才是今天數(shù)據(jù)中心面臨的最大挑戰(zhàn)。如今越來越多的用戶關(guān)注數(shù)據(jù)中心的能源消耗。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心的電力消耗已占到了全球能源電力消耗的8%。更為可怕的是，數(shù)據(jù)中心電力消耗正在以每3年翻一番的速度迅猛發(fā)展。在用戶每年的IT投資成本中，運(yùn)維成本已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IT設(shè)備的采購成本，電源消耗已經(jīng)成為了用戶的痛點(diǎn)。

所以，云計(jì)算中心必須采用大量綠色節(jié)能技術(shù)以減少能源開支，降低運(yùn)維成本。在這個基礎(chǔ)之上構(gòu)建的云計(jì)算服務(wù)，才能在價格、穩(wěn)定性、可靠性等各方面具有競爭力，而所有這一切都離不開電源管理。

加強(qiáng)電源管理要從細(xì)處入手

對于如何加強(qiáng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電源管理，具體問題還要具體分析。其中，獲得細(xì)化的用電數(shù)據(jù)是一個關(guān)鍵。以虛擬化為例，其中一個功能就是在業(yè)務(wù)低谷期，通過虛擬機(jī)遷移，把業(yè)務(wù)集中到少數(shù)服務(wù)器，關(guān)閉剩余的物理機(jī)，達(dá)到最大的節(jié)能效果。但在具體操作時，就需要數(shù)據(jù)的支撐。如果不能了解每一臺服務(wù)器消耗電力的情況，何談相應(yīng)的管理策略？

在這一領(lǐng)域，美國Raritan（以下簡稱力登）公司對于數(shù)據(jù)中心的電力消耗問題顯示出了敏銳的洞察力?！昂芏嘤脩粝Ｍㄟ^準(zhǔn)確、連續(xù)的電源監(jiān)控來抓住電源問題的核心，例如：找出減少能源成本的方法、有效地對機(jī)架進(jìn)行冷卻以及優(yōu)化容量，并且希望獲得先進(jìn)的遠(yuǎn)程開關(guān)切換和電源排序功能，而我們正是瞄準(zhǔn)了這一目標(biāo)。” 力登公司CEO徐清一說。

根據(jù)徐清一介紹，數(shù)據(jù)中心能耗的快速發(fā)展并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結(jié)果，而是由長期不合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和使用所造成的。以制冷為例，每消耗1W電力，制冷設(shè)備至少可以帶走3W IT設(shè)備所產(chǎn)生的熱量。在實(shí)際應(yīng)用中，超量制冷是普遍存在的問題，導(dǎo)致國內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值均在2.6以上。即便如此，局部熱點(diǎn)所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心故障依舊時有發(fā)生。

篇9

【關(guān)鍵詞】便攜 電源管理 電源應(yīng)用

1 引言

便攜式儀表憑借輕巧的體積、易用的操作，在野外測試中的應(yīng)用日益廣泛。便攜式儀表與臺式儀表相比，優(yōu)勢在于可以在無外接電源的情況下，在一定的工作時間內(nèi)仍能正常工作。某便攜式儀表要求提供5V充電，設(shè)備功耗3W，無外接電源情況下工作4h以上。

2 方案及硬件設(shè)計(jì)

2.1 方案

電源管理主要實(shí)現(xiàn)對電池組工作狀態(tài)、充電/放電過程的管理，通過電源管理保證電池組及其充放電過程安全、有效、可靠。通過監(jiān)測電池組的表面溫度來判斷電池組工作狀態(tài)是否異常；充電過程中，通過監(jiān)測電池組的電壓，防止出現(xiàn)過充引發(fā)危險(xiǎn)；放電過程中，通過監(jiān)測電池組的電壓和電流，防止出現(xiàn)過放、過流，降低電池組壽命。

電源管理主要由可充電電池組、充電模塊、充放電保護(hù)模塊、電量監(jiān)測模塊、電源上電和掉電模塊等5個部分組成，其功能框圖如圖1所示。供電電池是整個便攜式儀表的重要組成部分，承擔(dān)整個系統(tǒng)的電源供給。充電模塊產(chǎn)生恒定電壓或恒定電流供給可充電電池組，對電池組進(jìn)行充電。充電保護(hù)模塊和放電保護(hù)模塊對充放電過程的電壓、電流和電池組的溫度進(jìn)行監(jiān)測，充放電異常則斷開充放電回路，保證整個系統(tǒng)的安全。電量監(jiān)測模塊對電池組的電量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，系統(tǒng)通過I2C接口實(shí)時獲取電池組的電量信息，以便及時對電池組進(jìn)行充電。上電/掉電模塊控制系統(tǒng)供電通路的通斷，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行與關(guān)斷。

圖1 功能框圖

2.2 硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 可充電電池組

目前，便攜式儀表的主流供電電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池等。鋰離子電池具有高單體電池電壓、高比能量、高功率密度、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)、低放電率等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)備功耗3W，要求無外接電源情況下工作4h以上。本方案選擇18650鋰離子電池ICR18650E作為供電電池，采取4節(jié)單體電池并聯(lián)形成電池組的方式對設(shè)備進(jìn)行供電。單節(jié)ICR18650E額定工作電壓3.6V，一般工作電壓范圍為3.0～4.2V，額定容量2.2Ah，最大放電電流4.4A，工作溫度-10℃～60℃。電池組的容量為8.8Ah，可提供至少26W功率，常溫下可以確保正常工作8小時左右。溫度越低，電池容量越小。-10℃時電池的容量約為額定容量的89%，可確保正常工作7小時左右，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 充電模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)鋰離子電池的特性，選擇TP4056來實(shí)現(xiàn)鋰離子電池組的充電管理。TP4056具有高達(dá)1A的可編程充電電流，可以多顆并聯(lián)使用，以增大充電電流，提高充電速度。每個芯片的充電電流都可以單獨(dú)設(shè)置，互不干擾。本方案采用4片TP4056并聯(lián)的方式給鋰離子電池充電組充電。充電電流通過一個連接在PROG引腳與地之間的電阻器來設(shè)定。設(shè)定電阻器和充電電流采用下列公式來計(jì)算：

RPROG=1200/IBAT………………………………（1）

IBAT充電電流，取為780mA時，RPROG為1.5k。充電時間可采用下列公式來粗略計(jì)算：

tCHRG=（CBAT/CCHRG）×2…………………………（2）

CBAT為電池組額定容量，CCHRG為充電器每小時的充電容量。四片TP4056并聯(lián)，每片采用780mA的充電電流，每小時可提供3Ah的容量。常溫下電池組充電大致需要5～6個小時。

2.2.3 充放電保護(hù)模塊設(shè)計(jì)

本方案選擇R5402N163KD來實(shí)現(xiàn)鋰離子電池組的充放電保護(hù)。R5402N163KD設(shè)定過充電壓4.28V，過充釋放電壓4.1V，過放電壓3.0V，過放釋放電壓3.2V，過流檢測電壓0.1V，過流保護(hù)延時時間12毫秒，短路保護(hù)檢測電壓0.9V，短路保護(hù)延時時間為300微妙。

在正常狀態(tài)下電路中R5402N163KD的“COUT”和“DOUT”腳都輸出高電壓3.7V左右，兩個MOSFET都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗很小，3.7V導(dǎo)通電壓下導(dǎo)通阻抗20毫歐左右，因此其導(dǎo)通電阻對電路的性能影響很小。

電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，出現(xiàn)過充現(xiàn)象，當(dāng)控制IC檢測到電池電壓達(dá)到4.28V時，其“COUT”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海筕2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷充電回路，使充電器無法再對電池進(jìn)行充電，起到過充電保護(hù)作用。

電池在對外部負(fù)載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至3.0V時，其“DOUT”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海筕1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，使電池?zé)o法再對負(fù)載進(jìn)行放電，起到過放電保護(hù)作用。

電池在對負(fù)載放電過程中，若回路電流大到使U>0.9V時，控制IC則判斷為負(fù)載短路，其“DOUT”腳迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護(hù)作用。短路保護(hù)的延時時間極短，為300微妙。

篇10

關(guān)鍵詞：防腐電源監(jiān)控節(jié)點(diǎn)單片機(jī)

金屬發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象隨處可見。腐蝕給金屬材料造成的直接和間接損失是巨大的，以至造成災(zāi)難性的破壞事故，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。研究表明，因腐蝕造成的損失一般占國民生產(chǎn)總值的3％～4％，其中約有15％是可以通過現(xiàn)有的防腐技術(shù)避免的，而陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展又是與防腐技術(shù)的進(jìn)步分不開的。

防腐電源是陰極保護(hù)技術(shù)中最為關(guān)鍵的設(shè)備。由于易腐蝕的金屬構(gòu)件大部分分布在野外或者地下，并且分布范圍廣，如石油管道、輸電線路、海上平臺等，所以必然要求發(fā)展可靠性高、智能化的新型防腐電源，并且要求通過工業(yè)網(wǎng)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，從而提高現(xiàn)場設(shè)備的可靠性，實(shí)現(xiàn)無人管理。

1防腐電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

陰極保護(hù)技術(shù)簡單地說就是測量被保護(hù)金屬構(gòu)件的電位(即管地電位)，并根據(jù)其大小變化，調(diào)節(jié)補(bǔ)償保護(hù)電流大小，起到對金屬構(gòu)件的保護(hù)作用。圖1是遠(yuǎn)程監(jiān)控防腐電源系統(tǒng)示意圖。

很顯然，防腐電源是陰極保護(hù)系統(tǒng)中最核心的設(shè)備，其監(jiān)控系統(tǒng)要能對其電位、電流、電壓等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測與控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，滿足實(shí)時、快速響應(yīng)的要求。

2監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件由兩塊電路板組成。一塊為模擬板，主要對來自防腐電源的測量信號進(jìn)行濾波、放大、采樣保持，以及自動選擇放大倍數(shù)等；一塊為數(shù)字板，主要完成采樣信號的模／數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算(消除噪聲并還原信號)、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸[1]等。監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖如圖2所示。

監(jiān)控系統(tǒng)直接測量的是防腐電源現(xiàn)場的電信號，包括電壓信號和電流信號。防腐電源的現(xiàn)場環(huán)境惡劣，待測信號中夾雜著諸多干擾信號。前置調(diào)理電路包括差模放大電路和有源濾波電路，用來抑制現(xiàn)場信號中的共模干擾信號和高頻干擾信號。系統(tǒng)通過485總線與上位機(jī)進(jìn)行通訊，使用約定的協(xié)議交換數(shù)據(jù)。

2．1模擬電路設(shè)計(jì)

模擬電路框圖如圖3所示，其中Vinl、Vin2、Iinl、I-in2為從防腐電源現(xiàn)場采集的信號。由于待測信號比較微弱，現(xiàn)場環(huán)境又比較惡劣，待測信號中疊加了很多干擾信號，為了從噪聲中提取出有用的信號，采用差模調(diào)理電路和有源濾波電路相結(jié)合的調(diào)理電路對輸入信號去干擾，然后通過電壓分檔電路估算信號的范圍，提供給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)給定的信號計(jì)算出合適的放大倍數(shù)，進(jìn)而控制可編程放大器AD526的放大倍數(shù)，將已調(diào)理的信號放大到有效范圍，輸入到數(shù)字板上的AD574進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換。

2．1．1信號調(diào)理設(shè)計(jì)

通過試驗(yàn)對現(xiàn)場信號進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)干擾信號主要來自電源線的耦合干擾、電源的瞬態(tài)電壓干擾和外部電磁輻射干擾。因此，這部分電路的作用有兩個：一是根據(jù)干擾信號的頻率特點(diǎn)設(shè)計(jì)濾波電路，有效地濾除干擾信號；二是對輸入信號適當(dāng)放大，完成阻抗轉(zhuǎn)換。

2．1．2自動增益調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)

調(diào)理好的信號通過多路模擬開關(guān)進(jìn)行逐一選定和處理。信號通過模擬開關(guān)后，一路進(jìn)入分檔電路測定范圍，另一路進(jìn)入放大單元放大到合適的工作范圍。

AD526是專用五級變增益運(yùn)放，增益級數(shù)為G＝1、2、4、8、16，增益控制輸入腳有三個。設(shè)計(jì)中將兩個AD526串聯(lián)，這樣就構(gòu)成了1～256增益的放大單元，變增益放大電路如圖4所示。

該電路由8個電壓比較器構(gòu)成分檔電路，單片機(jī)讀取其輸出信號，根據(jù)得到的分檔信號設(shè)定合適的放大倍數(shù)，控制放大單元的工作，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整增益，保證每路信號都能放大到A／D的最佳工作范圍，滿足高精度、寬范圍的設(shè)計(jì)要求。

2．2數(shù)字電路設(shè)計(jì)

數(shù)字電路框圖如圖5所示。單片機(jī)80C51是本系統(tǒng)的核心，通過擴(kuò)展ROM增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲容量。A／D為數(shù)據(jù)采集模塊，D／A為標(biāo)準(zhǔn)電流控制信號輸出模塊，MAX485是與上位機(jī)進(jìn)行通訊的模塊，Vin為模擬部分的輸出信號。

2．2．1通訊接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過485通訊接口與上位機(jī)通訊，交換數(shù)據(jù)。RS-485采用的是一對平衡差分信號線，為半雙工通訊方式。RS-485對于多站連接是十分方便的，其標(biāo)準(zhǔn)允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器，這足以滿足一個中型構(gòu)件的多點(diǎn)防腐系統(tǒng)的要求。總線兩端接匹配電阻，提高了抗干擾能力。RS-485傳輸速率最高為10Mbit／s，最大電纜長度為1200m?？紤]到現(xiàn)場工作環(huán)境的惡劣性，使用TVS管實(shí)現(xiàn)了防雷功能，保護(hù)系統(tǒng)不受瞬間高壓破壞，提高了運(yùn)行的可靠性。

2．2．2標(biāo)準(zhǔn)控制電流輸出設(shè)計(jì)

上位機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)用一定的控制算法得出所需要的反饋控制信號。由于防腐電源為模擬器件電路，無法直接接收數(shù)字控制信號，因此必須通過單片機(jī)轉(zhuǎn)換成模擬信號，才能控制電源工作。

系統(tǒng)中采用的AD421是一種單片高性能數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。它由電流環(huán)路供電，16位數(shù)字信號以串行方式輸入，5～20mA電流輸出，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能工業(yè)控制。其數(shù)字輸入信號通過光電隔離保證信號的準(zhǔn)確有效，輸出為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接驅(qū)動相關(guān)的模擬器件。

3監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

為了提高程序編寫效率，采用了目前廣泛使用的MCS-51單片機(jī)高級語言C51作為軟件開發(fā)工具[4]。