发布时间：2023-09-27 09:25:50
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电子电源技术样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
本文探讨电子产品中的能量损耗并探讨用于减少能量损耗的技术。如果广泛应用这些技术，潜在的能源支出将节省达到每年600亿美元。如果你是电源电子产业的专才，这就是你跻身“绿领”的机会。一些实据 如今，美国每年的碳排放量是27.5亿吨。如果延续当前的轨迹，到2050年将增加超过40％。这排放的一大来源便是烘烤和烹调系统、照明、电器和电子设备中所使用的电力。电源电子工程师在保护地球宝贵的资源中能够发挥重要的作用。下面是一个简要分析。
1 美国所有电力应用中的6％～10％是在电源从交流(AC)转换到直流(DC)。
2 由于现有电源效率欠佳，美国所有电力消耗的3％～4％是在电源内部消耗的。
3 以更好的设计、使用IC控制器、场效应管(FET)和二极管等最新的电子元器件来增加电源的效率，能节省美国所有电力消耗的1％～2％，也就是每年30～60亿美元的节省潜能。
上述分析提供了电源转换机会的宽泛估计，但缺乏必要的详细数据，那么，就让我们研究得更深一点……
住宅用电部分
美国每年的住宅电能消耗总量达13000亿kWh。其中，17％来自“插头负载(plug load)”，耗电量达到2210亿kWh。这部分的电能消耗可划分为占31.1％(687亿kWh)的信息技术产品，占41.3％(913亿kWh)娱乐产品，“其他”占27.6％(610亿kWh)。图1显示了这种电能消耗划分。
如果只计算IT和娱乐产品的话，其电能消耗就是1600亿kWh。按照每0.1美元／kWh计算，每年的电能支出就是160亿美元。将这些用电设备的效率提升20％(务实的目标)，就能够节省32亿美元，可与早前30～60亿美元的数字相比，而后者还包含了商业用电部分。
商业用电部分
美国每年的商业部分电能消耗为12300亿kWh，其中9％(1107亿kWh)来自办公设备。假设办公设备的电能消耗能够降低15％，潜在的电能节省达166亿kWh，以0.10美元／kWh计算，就接近17亿美元。
将不同部分的节省潜能相加
对于美国而言，如果提升常见电子产品的电源效率，结合住宅和商业用电部分能够节省总额达49亿美元的电能开支。更高效的产品工作模式设计所带来的节省还能够产生更多的效益。
功率是如何损耗的，针对功率损耗采取了什么措施
在电子设备，功率损耗分为两部分，分别是待机损耗和工作损耗。待机损耗在设备(计算机、电池充电器、电视机等)关闭时出现，这时设备仍在消耗功率；而工作损耗则是由通常在电源中的电源转换阶段的低效所导致。在家庭应用中，待机损耗预计占到总损耗的25％，而工作损耗占余下的75％。
近年来，所做的很多工作都旨在提升公众对电能节省的兴趣，而世界各国政府启动了很多自愿性和强制性的项目来促进更高效产品的设计和电能更被善用。在美国，最成功的一个例子就是“能源之星”(ENERGY STAR)，这是一个自愿性项目，旨在推广更高效的产品，并鼓励消费者来购买这些产品。“能源之星”项目的基本途径是调查现有产品，并设定一个产品要获得ENERGY STAR标签所必须符合的阈值，如图2所示。
另外一个例子：80 PLUS计划
如省略/网站上所述，“80 PLUS计划是一个开创的平台，联合电力公用机构、计算机产业和消费者，在计算机和服务器应用中，以突破性的方法来推广高能效电源。”这规范要求在满载的20％、50％和80％下都具有80％或更高的电源效率，并具有0.9或更高的功率因数。这个计划启动于2004年，由美国的Ecos Consulting管理。如今，超过450款台式电脑电源已经获得80PLUS标签认证。此后世界各地出现了越来越多的类似规范。
功率因数校正
除了低待机能耗和高工作效率，第三个要求――高功率因数，通常也非常重要，80 PLUS规范对此就有要求。在大多数国家，在连接至主电源的输入功率为75W或更高的产品中需要低输入电流谐波。在开关电源中，这个要求通常以增加功率因数校正(PrC)升压预稳压器来实现。这种升压预稳压器改变输入电流，来匹配输入电压。这就将输入谐波减到最少，并降低了输入电流的均方根(rms)值。这就节省了电力公司生产无功功率的成本，并将电力基础设施高昂的扩展成本减到最小，为电网提供更大的电流。
电源电子设计人员面对的三重挑战
在待机能耗和工作效率要求之外再增加PFC要求，就构成了当今节能型电源转换的景象。如今的电子产品包括电源的设计人员，必须洞悉这三项要求，并且随时准备在设计的时候将其考虑在内。仅就清楚这三项要求而言就是一项挑战，因为世界各地围绕这些要求的规范标准正不断涌现。
为了符合这些不断演进的要求所面对的挑战，电源管理制造商协会(PSMA)，省略，已经开发出一个交互式能量规范数据库，方便电源设计人员快速地浏览不同地区、应用、国家或机构的规范。如今，随着不同规范易于获知，设计人员已经准备好为拯救地球展开工作!
电源能效设计
【关键词】电子脉冲 高压灭菌 脉冲电源
液体食品（饮用水、饮料、啤酒、牛奶）的灭菌是食品工业的重要加工工序，高压脉冲电子灭菌和传统上普遍使用的巴氏灭菌法相比，因其除仍保持有不改变液体成分的优点外，还有设备小、成本低、消费少、易操作、灭菌强度可控、环保等著多优点，是灭菌方法的技术革新主方向。
高压脉冲电子灭菌是在食品处理设备中的传输液体食品的管道中设置高压电极，高压电极上加上高压电脉冲，使流经电极腔的液体内的细菌在瞬态的高压、大功率电击下死亡。
食品工业管道内的液体食品因为种类不同、悬浮物颗粒浓度及体积不同、离子种类及浓度不同而导致其电导不同，对灭菌高压脉冲的功率要求不同；管道内的液体食品需杀灭的细菌不同，对高压灭菌脉冲的电压要求不同；管道内的液体食品的流速及流量不同、对脉宽和脉冲频率要求也不同。这就是脉冲变压器直接升压式的电子灭菌高压脉冲电源不能满足工业灭菌实用要求的原因，新的灭菌高压脉冲电源要有足够的高压功率（瞬态）输出，要有一定宽度的高压可调范围，要有可调的放电脉冲宽度。
1 工作原理
该电子灭菌高压脉冲电源由电源电路部分、高压储能电路部分与高压脉冲放电电路部分及电脑控制部分构成。
1.1 电源电路
电源电路见图1所示。电路由整流电路（Z）、稳压控制器（K）、开关管Q、高频变压器（B）构成。整流电路（Z）先将220V交流整流为310V左右的直流，再经频率是30K的脉宽调控式稳压控制器（K）控制开关管Q，受到调控的电流经高频变压器（B）的初级绕组L，高压由高频变压器（B）的次级高压绕组L1-Ln多路输出，其输出电压的稳定值大小由稳压控制器（K）根据电脑指令控制开关管Q导通角实现。Lp是取样绕组，给稳压控制器（K）提供稳压调控参数。
1.2 高压储能电路
高压储能电路见图2。高压储能电路元件包括高频变压器（B）的次级绕组Ln，高压整流二极管Dn，高压电容Cn（n=1，2…n-1，n）。Ln、Dn、Cn串联成环路，Ln上输出的高压经Dn整流后给电容Cn充电，在2脉冲内充电达到饱和并被高压电容储存。高频变压器（B）的次级绕组有n组等电压输出级，分别给n个高压电容冲电，灭菌的放电电压则是所有高压电容上的电压之和。
1.3 高压脉冲放电电路
高压脉冲放电电路见图2。电路由放电三极管Qn、偏压阻尼二极管Dbn、限流电阻Rn、 放电脉冲耦合变压器（B1）的次级Lin（n=1，2…n-1，n）构成。偏压阻尼二极管Dbn和三极管Qn的发射结反向并联，三极管Qn的基极通过限流电阻Rn和Lin一端相连，Lin另一端接Qn发射极。工作时，放电脉冲形成与控制电路产生的放电脉冲信号经脉冲耦合变压器（B1）初级Li耦合给次级Lin（n=1，2…n-1，n），经Rn、Dbn产生正向偏压使Qn导通，n个导通的三级管使得n个相应的存储着高电压的电容得到叠加级联，叠加后的n倍高压直接释放到灭菌放电电极上实现灭菌的功效。当三极管Qn关断时，Lin中的反向电压被偏压阻尼二极管Dbn所释放。
1.4 控制电路
该电子灭菌高压脉冲电源的电源电路和放电电路均由电脑控制，电脑依据各种传感器获取的参数和操作者输入的参数运算出合适的灭菌脉冲电压峰值和脉冲宽度及脉冲频率。电脑通过稳压控制电路控制灭菌脉冲电压峰值的大小，以确保灭菌脉冲电压大于被灭菌的电压耐压值。电脑通过放电脉冲形成与控制电路控制着灭菌脉冲的宽度和频率，是针对不同灭菌溶液的流量变化和电导变化。
2 结论
本文所设计研究的电子灭菌高压脉冲电源采用了高压电容级联进行能量储存，使用电子开关进行放电控制，极大降低了高压脉冲电源的输出内阻，增加了高压脉冲的瞬态输出功率，是高压脉冲灭菌有效的高压电源，其可调控的输出高压值对不同种类的细菌确保有可靠且稳定的灭菌率，其脉宽脉频的可调性则加强了灭菌设备对不同食品液体和处理量要求不同的适应。
参考文献
[1]邱 剑，刘克富，肖后秀，胡琼.高频高压脉充电源软开关技术[J].高电压技术，2006，32（4）：62-64.
[2]徐伟东，宣伟民，姚列英，王英翘，王树锦.基于PSM技术高压脉冲电源的模拟实验[J].电工电子技术，2008，23（1）：100-113.
[3]陈爱群，刘禹莲，胡方霞.基于高压电脉冲对液体食品灭菌的实验研究[J].西南师范大学学报，2013.38（07）：89-92.
[4]金伟，平雪良，吉祥，许卫斌.高压脉冲电场杀菌系统的研究进展[J].食品与机械，2012（1）：247-249.
[5]曾玉彬，汪军林，郝晓伟，杨萍萍，军，贾剑平.油田注水高压脉冲电场杀菌实验研究[J].环境科学与技术，2011，（12）：97-99.
作者简介
陈爱群（1956-），男，汉族，山东省泰安市人，本科，副教授。主要研究方向：电子应用技术研究。
【关键词】自备电源；不间断电源系统设计；技术分析
一、自备应急柴油发电机组
为了保证一级负荷别重要的负荷用电，或中断供电将会造成重大损失时，应设置自备应急柴油发电机组。
1.机房
自备应急柴油发电机组的机房应包括发电机房、控制及配电室、燃油准备及处理间等。
机房应设置在靠近一级负荷或变电站的地方，可布置在坡屋、裙房的首层或附属建筑内，也可位于地下层，但应避开主要出口通道。
2.容量
发电机组的容量与台数应根据应急负荷大小、投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合考虑确定。机组总台数不宜超过两台。初步设计时可按变压器容量的10%一20%估算柴油发电机组的容量。施工设计时可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量，按稳定负荷、最大单台电动机或成组电动机启动容量以及电动机启动时母线允许的电压降来计算发电机的容量。
3.选型
当选用多台机组时，应选择型号、规格和特性相同的成套设备，所用燃油性质应一致。
一般应选用高速柴油发电机组和无刷型自动励磁装置，选用的机组应装设快速自动启动及电源自动切换装置及连续三次自动启动功能。
4.机房设备布置
自备应急柴油发电机组机房设备布置应符合机组运行工艺要求，力求紧凑、经济合理、保证安全及便于维修。
5.发电机的中性点接地
（1）单台机组的发电机中性点应直接接地；（2）当有两台机组并列运行时，在任何情况下至少应保持一台发电机中性点接地。发电机中性点经电抗器与中性线连接，也可采用中性线经刀开关与接地线连接；（3）中性线刀开关可根据发电机允许的不对称负荷电流及中性线上可能出现的负荷电流选择。在各相电流均不超过额定位的情况下，发电机允许各相电流之差不超过额定值的20%；（4）采用装设中性线电抗器这种方法时，应考虑既能使中性线谐波电流限制在允许范围内，又能保证中性点电压偏移不太大。电抗器的额定电流可按发电机额定电流的25%选择，阻抗值按通过额定电流时端电压小于10v选择。
6.柴油发电机组的保护和控制
（1）柴油发电机组应设短路、过载、接地故障及过、欠电压保护装置；（2）当两台机组并列运行且无人经常值班时，应设逆功率保护；（3）机组控制方式有机旁控制、控制室集中控制和自动控制三种。控制系统按功能可分为起停装置、并车装置、额载调书装置、总体逻辑控制、事故处理和报警装置、附有系统控制装置及电源控制装置等。具体配置按机组自动化等级确定；（4）柴油发电机组严禁与电力系统电源并网运行，应设置防止误并网的可靠连锁，包括双电源互投开关的机械、电气连锁和供配电监控管理系统的软管理；（5）机组的机旁控制应满足机旁人工启动、调速、停机的要求；机房与值班室（或消防控制室）间应设必要的联络信号；也可装设自期待装置；（6）机组的控制室集中控制除应满足机旁控制的要求外，还应能在控制室或配电室控制或监视以下全部或部分功能，同时应单独设置蓄电池组作为控制电源，并设整流充电设备。
二、不间断电源
1.不间断电源设备的选择
（1）不间断电源设备输出功率，应按下列条件选择：1）不间断电源设备对电子计算机供电时，其输出功率应大于电子计算机各设备额定功率总和的1.5倍；对其他用电设备供电时，为最大计算负荷的1.3倍；2）负荷的最大冲击电流不应大于不间断电源设备的额定电流的150%。
（2）不间断电源装置配套的整流器容量，应大于或等于逆变器需要容量与蓄电池直供的应急负荷之和。
（3）不间断电源的过压保护除应符合GD/T 3886.1—2001《半导体电力变流器》关于过电压保护的规定外，对没有输出电压稳定措施的不间断电源，应有输出过电压的防护措施，以使负荷免受输出过电压的损害。
（4）不间断电源的过电流保护应能保证在负荷发生短路或电流超过允许的极限时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。
（5）不间断电源设备用的不间断电源开关类型的选择，可根据供电连续性的要求，选用机械式、电子式自动的和手动的开关。
（6）不间断电源正常运行时所产牛的噪声，不应超过80dB，对于额定输出电流在5A及以下的小型不间断电源，不应超过85dB。
2.不间断电源系统的交流电源
（1）不间断电源系统宜采用两路电源供电。当备用电源为柴油发电机组时其机组不应做旁路电源；（2）当不间断电源设备交流输入侧电压多不能满足要求时，宜采用有载调压变压器或其他调压措施；（3）不间断电源系统的交流电源不宜与其他冲击性负荷出同一的变压器及母线段供电；（4）不间断电源系统的输入、输出回路宜采用电缆。
3.蓄电池
（1）蓄电池组容量应根据停电后由其维持供电时间长短的要求选定。不间断电源系统用的蓄电池需在常温下能瞬时启动，宜选用碱性或酸性蓄电池；（2）蓄电池的额定放电时间宜按下列条件确定：
1）不间断电源系统在交流输入发牛故障后，为保证用电设备按照操作顺序进行停机时，其蓄电池的额定放电时间可按停机所需最长时间来确定，一般可取8—15m2）当有备用电源时，不间断电源系统在交流输入发生故障后，为保证用电设备供电连续性，并等待备用电源投入，其蓄电池额定放电时间的确定，一般可取10一30mm；2）如有特殊要求，其蓄电池额定放电时间可根据负荷特性来确定。
4.对不间断电源的监测及谐波污染的治理
（1）对不间断电源的下列运行状况、参数及报警信号应进行实时监测：
1）逆变器工作电压、电流及过载、过流、过压、过温等报管信号；2）电池电压、电流、浮充、均充以及预告警、故障等信号；3）对于容量较大、可靠性要求高的不间断电源的电池还应实时监测每块单体电池的内阻，以及时发现电池是否失效或即将失效；4）整流器工作以及关闭、锁定、高温等报警信号；5）静态开关状态（市电正常、市电带载、逆变器带载）静态开关锁定等报警信号；6）维修旁路断路器状态信号等。
（2）不间断电源的整流及逆变设备都会产生高次谐波，对电源造成谐波污染。谁污染谁治理的原则，应对其进行治理。鉴于不间断电源的谐波次数及含量相对固定，可采用由LC谐振回路构成的无源滤波器进行吸收或补偿。
参考文献
【关键词】电子技术 电路原理图 技校 识读教学
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2012）24-0178-02
一 针对技校学生学习现状，激发学识图兴趣
技校学生入学时，多数学习基础差，理论学习能力较低，缺乏学习动力，对理论知识的学习有一种抵触和畏难情绪，尤其是遇到电子技术中的电路图更是无从下手。针对这一现状和这门课的实际教学情况，在教学中可以选择一些生活中常见的电路图实例，如扩音器、直流稳压电源、助听器、简易数字钟、门铃、收音机等，通过展示这些产品和相应的电路图，告诉学生：通过学习，掌握基本电子元件和电路原理图的识读，弄清原理，这些产品都可以通过自己动手制作出来。从而激发学生的学习兴趣，使他们从开始的厌学到想学再到主动去学。
二 采用模块式教学，让学生容易接受
电子技术基础一体化教学主要有模拟电子和数字电子两大模块。在电子制作项目中学生对识读电路原理图有困难，因此，有必要提高他们在识图技巧方面的能力。可以安排一定的课时对其进行电路原理图识读技能训练。根据一体化教学课程安排的特点，本文对电路原理图识读教学分以下三部分进行探讨。
1.模拟电路原理图的识读
电子产品制作课题中元器件较多，教学中一般不要求学生进行定量计算，而是要求学生进行定性分析。从这一点看，教学上要让学生了解交流信号的传输线路，知道交流信号经过的具体元器件及受到的处理，明白经过一个单元电路后信号幅度是增大还是减小。识读电路原理图应从以下几方面来进行教学安排。
第一，分析放大器类型。单级放大器类型有三种，分别是共射极放大器、共基极放大器和共集电极放大器。共射极放大器能放大电流和电压，这种放大器应用最广泛；共集电极放大器只能放大电流不能放大电压，应用也很广泛；共基极放大器的频宽很大，通常用来做高频放大器。放大器类型的判别方法简单，以共射极放大器为例，基极是信号输入电极，集电极是信号输出电极，而共用发射极的，就是共射极放大器。
第二，分析直流电路。有源电路需要直流电压才能工作，振荡器也需要能量的补充，如放大器和变频器。由于电容器具有隔直特性，将电路图中的所有电容器看成开路；由于电感器具有通直特性，将所有电感器看成短路。直流电路的识图方向从右到左，再从上向下。
第三，分析信号传输过程。信号传输过程分析就是信号在该单元电路中如何从输入端传输到输出端，信号在这一传输过程中受到怎样的处理，是放大还是衰减。信号传输的识图方向一般是从左到右。
第四，分析元器件作用。元器件作用分析就是电路中各元器件各起什么作用，有时不必对各个元器件进行详细分析，比如掌握耦合电容的作用后，在进行元器件作用分析时只要判断出某些电容是耦合电容即可。
第五，分析耦合电路。一级放大器的放大量是有限的，实用电路往往采用多级放大器，级间用耦合电路来连接。耦合电路不仅用于两级放大器之间，还用于信号源与第一级放大器之间、最后一级放大器与负载之间的耦合。耦合电路有RC耦合电路、直接耦合电路、LC耦合电路和变压器耦合电路等。
第六，分析电路故障。电路故障分析就是假设电路中元器件出现开路、短路、性能变劣后，对整个电路工作造成的不良影响，使输出信号出现故障现象，比如没有输出信号、输出信号小、信号失真、有噪声等。掌握电路工作原理后，元器件的故障分析将会变得简单。
2.数字电路原理图的识读
中职技校的数字电子技术一体化教学涉及门电路、编码器、译码器、触发器、分频器、计数器、比较器和555定时器等。电子制作中，它们一般以集成块的形式出现，一个集成块里有一个或多个完整的单元电路。数字电路的识图是电路原理图分析中的一个重点。识图方法可以从以下几个方面来分析：
第一，分析集成块特点。一般情况下集成块的内电路不需要分析，它具有规律性，在掌握了它们的共性后，可以方便地分析许多功能相同而型号不同的集成块。一个集成块在电路原理图里通常是一个方框加多个引脚，许多学生初学时觉得原理图大而繁，比起分析分立元器件的电路来更困难而不敢下手。实际上识图也好、检修也好，集成电路比分立元器件电路更为简单。
第二，分析集成块引脚类型。集成块引脚一般有以下几种类型：一是电源引脚。通常电源引脚只有两个，一个接电源的正极，用VCC来表示，一个接电源的负极，用GND来表示。大部分集成电路的电源正极引脚编号最大，电源负极引脚编号是电源正极引脚编号的一半。电源引脚接直流电源为内电路提供工作能量，电子制作中一定不能漏接。二是输入输出引脚。电路原理图中一般输入引脚在集成电路的左侧，输出引脚在集成电路的右侧。三是控制类引脚。控制类引脚的作用是控制集成电路的工作状态，影响输出信号，比如使能、清零、灭灯引脚等。此外，还有一种没用到的引脚，符号一般记为NC。
第三，分析集成电路引脚小圆圈表示的功能。电路原理图中集成电路输入端有小圆圈，输出端也有小圆圈，许多学生几个电路做下来对此更是迷惑不解，因此有必要进行分析。左侧的小圆圈表示的功能为：输入端的小圆圈表示低电平有效，高电平时无效（不起作用）；控制端的小圆圈表示低电平有效，执行控制功能，高电平时无效。右侧的小圆圈表示的功能为：互补输出时表示两个输出反相；单端输出时表示输出与输入反相；译码器中表示低电平输出有效。
第四，数字电路原理图的分析。数字电路原理图主要是信号传输过程的分析。与模拟电路原理图信号传输过程一样，要掌握信号在电路中如何从一个单元电路传输到下一个单元电路，了解经过一个单元电路后信号波形的变化。信号传输的识图方向也是从左到右。
3.复杂电路原理图的识读
电子制作中往往会遇到元器件较多的项目，给学生理解及分析造成极大的不便，通常把复杂电路原理图简化成原理方框图来表示。原理方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。讲解和分析原理方框图要让学生了解以下几个方面：
第一，原理方框图表示了电路原理图各单元电路之间的信号传输方向，包含了各单元电路之间的传输次序。
第二，根据原理方框图中所标出的电路名称可以知道信号在这一单元电路中的处理过程。
第三，方框图粗略地表达了电路的组成，通常给出复杂电路的主要单元电路名称、位置，以及各部分单元电路之间的连接关系。
参考文献
[1]胡斌.图表细说电子技术识图[M].北京：电子工业出版社，2006
[2]李萍.电子电路识图[M].北京：化学工业出版社，2011
【关键词】电力自动化系统；直流供电电源；监控技术
为了保证电力系统的安全可靠性，发电厂、变电所、开闭站（所）内的保护装置、继电器、跳合闸开关等的工作电源均采用有蓄电池贮能的直流电源。该直流电源发生一点接地时，电力行业规程规定必须尽快找出接地线路与接地点；否则，若发生第二点接地，可能造成继电器或保护装置误动作或拒动作，酿成重大事故。因此，直流系统绝缘在线监测，对直流系统及整个电力系统的正常运行，起着至关重要的作用。由于直流系统接线复杂、分支多，给接地选线造成一定困难。在中国，电力行业有关研究人员做了大量工作，已研制出一些自动监控装置。直流供电系统故障在线监测装置工作原理，主要分为两种方法。第一种方法是用欧姆定理直接计算，这种方法比较理想化，不需向直流系统注入信号，且不受线路对地电容的影响，但易发生剩磁变化，导致监测装置零点漂移。第二种方法采用直流母线上注入低频交流信号的方法，这种方法受线路对地电容的影响较大，而很多厂家在电源与大地间接抗干扰电容，使得支路电容增大，造成这种方法监测不准。电力自动化系统中直流供电电源的分布式监控技术的工作原理为第一种方法。
1.直流供电电源的分布式监控的作用
在电厂及变电站等电力设施的的二次系统中，为了给控制、保护、自动装置、事故照明等设备用电，必须有可靠的直流电源。直流电源的作用是：正常时为变电站内的断路器提供合闸直流电源；故障时，当厂、站用电中断的情况下，为继电保护、断路器跳合闸、载波通讯提供直流电源，其稳定运行直接影响着电力系统的安全可靠运行。电力设施直流电源通常主要由以下四个部分组成：蓄电池系统、充电模块部分（分为交流整流及稳压整流）、微机监控部分、调压模块部分。目前，现代直流电源的发展正以高频开关技术为基础，并兼备高频化、高效率、大功率、无污染和模块化等特点。在管理方式上，结合计算机网络技术的发展，形成多级计算机网络的集中监控管理系统。电力自动化系统中直流供电电源的分布式监控系统是整个电力设施监控系统的核心部分，它主要通过选用智能传感器，用于多支路接地故障选线，而软件交流磁调制检测法则可灵活地避免剩磁引起零点漂移的问题。
2.装置的工作原理
目前通信程控机房及无人值守中继站、电站控制操作机构的直流备用电源等都采用蓄电池组作为直流备用电源。而避免采用直流电源的相关装置发生意外，产生事故就是分布式监控技术监控的主要项目。该技术采用软件磁调制工作原理，软件自动跟踪传感器输出电流的变化，进行及时校正。首先，通过检测正、负母线电压值，判断系统工作状态。若系统母线电压出现异常，装置内平衡电阻桥失去平衡，装置自动启动，开始巡检各智能传感器输出的数字信号。智能传感器用于检测各支路不平衡负载电流，采用软件磁调制技术，传感器输出直流信号，经内部放大电路对直流信号进行放大。设有双重振荡电路，对传感器一侧受电流冲击后的剩磁进行消磁。通过DSP数字传输技术把模拟信号转化为数字信号后与主机进行传输。传感器套穿在各路主流回路的正负母线上。当回路绝缘水平正常时，穿过传感器的直流电流大小相等，方向相反。此时传感器中的合成直流磁场为零，其输出也就为零，当回路中出现合成直流电流时，输出就不为零。因此，主机通过巡回检测各回路传感器的输出是否为零，来判定直流系统接地故障回路。通过传感器检测数据进行故障识别后，完成故障信息处理与报警。
3.基于TMS320F240的系统硬件设计
3.1 系统组成
直流系统自动化监控装置的结构采用TMS320F240、PSD813F组成主控电路，程序RAM和数据RAM均选用CY7C199（32K）。采用霍尔效应传感器检测两段母线的四路母线电压，由256个智能传感器检测256路支路负载的工作状态，主机与各智能传感器通过RS485总线网相连接。在通信模块，主控电路通过M（）DEM与公共交换线PSEN连接，实现远程通信。同时，主控电路还通过485总线与监控中心主机交换数据。此外，该技术还扩展一个触摸式3×3阵列按键、汉字液晶显示控制接口芯片、实时时钟芯片、报警电路、检测控制电路、显示灯电路、手动复位电路等。触摸式按键用于菜单选择和手工输入设置参数。汉字液晶显示控制接口芯片选用T6963C，可显示240×128点阵。实时时钟芯片选用DSl302串行时钟芯片，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数。报警电路用于对直流供电系统出现的一段母线或二段母线过压、欠压、接地等6种情况进行及时报警。检测控制电路用于选择两段母线4路A/D信号中的两路A/D信号。显示灯电路共有12个显示灯，分别显示一、二段母线过压、欠压、接地、装置运行正常、装置有故障、装置处于通信状态、系统接地、装置内电源正常、传感器电源正常等12种状态。手动复位电路使用户可通过触摸式薄膜按键方便地对装置进行复位操作。
3.2 DSP与RAM的接口
TMS320F240是TI公司专为数字电机控制应用而推出的高性能16位定点运算数字信号处理（DSP）芯片[，包含看门狗定时器、实时中断定时器和串行通信接口（SCI），并集成了两组8路10位的A/D转换器和事件管理模块等设备。该技术利用DSP的双通道模数转换器同时进行两段母线电压的检测，并设有双通道测试口，以提高装置的可靠性。DSP外接程序RAM和数据RAM芯片CY7C199。DSP的SCI通信口用作与RS485、RS242通信。DSP的定时器不仅对装置进行不同的定时，也为串并转换通信接口电路提供了不同的时钟。另外，DSP芯片还直接控制汉字液晶显示芯片和实时时钟芯片。
3.3 PSD控制器
WSI公司的可编程单片机通用接口芯片（PSD）将单片机所需的多个器件集成在一个芯片中，与单片机实现所谓无缝连接，显著提高了系统的可靠性。作为PSD系列中的新成员，PSD813的闪速存储器和可编程逻辑具有在线可编程特性，集成了优化的“微控制器宏单元”逻辑结构，并允许系统地址/数据总线与PSD内部寄存器直接相连，简化了MCU和其外部器件之间的通信。
PSD813用于实现DSP电路功能，选用PSD813进行I/O重建、扩展控制器地址空间、外部芯片选择、逻辑组合实现DSP中断等以往较为复杂的电路设计。PSD813芯片通过Abel语言进行编程设计。该技术在PSD813硬件的基础上，采用专用的开发软件PSDsoft进行系统开发。PSDsoft是一套在Windows环境下运行的软件工具，运用可视化技术进行编程，具有方便的人机交互功能。在PSDsoft软件环境下，PSD813器件的开发主要包括Abel文件的编写、硬件特性的配置以及目标文件的写入等。结合Abel文件，其Abel语言实现功能如下：PSD的PA口作为数据口；通过PSD的PB El，该技术扩展了一个触摸式功能按键．可使用户方便地进行菜单选择和参数设置，按键处理采用中断方式；8251发送和接收数据也采用中断方式；PSD还提供了数据RAM、8251、LCD的片选信号以及I/O口。
3.4 通讯电路
3.4.1 智能传感器总线网
智能传感器与绝缘监测装置通过485总线网相连接。485总线的串行数据线接DSP的SCI串行通讯口，由DSP的I/O口控制收发。1个收发芯片的A1、B1可连接32个智能传感器，4个收发芯片至多连接256个智能传感器。
3.4.2 与监控中心主机的通讯
监控中心主机与绝缘监测装置通过422总线网相连接。在DSP主控板电路中，用8251串并转换芯片实现DSP并口1数据与1482串行数据的交换，由MAXl482实现422总线收发驱动。
4.系统软件设计
4.1 系统软件流程
系统软件工作流程如下：开机时，对整个监控装置进行全面自检。在运行过程中，定时插入自检子程序，自动判别硬软启动工作状态。该系统软件流程技术设计中，按键处理采用中断方式。当出现母线电压异常时，启动智能传感器工作，由主机采用分时查询方式读取各智能传感器所检测的各分支供电线路的状态信息。
4.2 有关计算公式
绝缘电阻计算公式如下：R+=U+/I+；R—=U一/I—。其中R+为母线正极对地绝缘电阻，R—为母线负极对地绝缘电阻；U+为母线正极对地电压，U—为母线负极对地电压；I+为测得母线正极对地电流，I—为测得母线负极对地电流。
5.技术设计优点
该技术设计的优点为：选用PSD芯片，具有很高的集成度和很强的在线编程功能；无需在直流系统中注入任何信号，因此对直流系统无任何影响；抗直流供电系统对地大电容的干扰；直流传感器抗电流冲击后的剩磁影响，保证了传感器长期的稳定性；传感器与主机采用数字信号传输，使传感器与主机的接线少，并且抗干扰能力强，连接使用方便；采用汉字液晶显示，操作采用图形菜单；可记忆接地故障及报警信息，装置掉电后信息不丢失，故障信息可远程传送，能实现远程监控，如图1所示。
6.小结
总之，电力自动化系统中直流供电电源分布式监控系统，是一种用于监测多支路直流供电系统中接地、过压、欠压等故障的技术。装设直流供电电源分布式监控系统后，可实时监控直流电源设备的运行情况，及时发现事故隐患，实现前瞻式管理，确保后备电源系统可靠、安全、高效运行，并且可以减少人工检测因误操作可能引起的设备损害。电力自动化系统中直流供电电源分布式监控系统的应用将大幅度提高直流电源设备的管理和维护。通过对该技术设备的研究设计，笔者希望对保证我国电力系统的安全可靠性，加强对直流系统绝缘在线监测，确保直流系统及整个电力系统的正常运行，避免酿成重大事故，切实确保广大人民群众的生命财产安全，促进我国经济社会的安全稳定发展做出有益贡献。
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作者简介：
1．优化教学内容，提高教学质量
考虑到针对物理专业的课程学时数少，但内容多，重点和难点多，而学生动手能力较弱，过于注重理论公式的推导等情况，整合了“模拟电子技术”课程内容结构，逐步减少理论学时，增加实验学时，使二者比例达到一个最合理值。删减部分陈旧知识，融入新技术的应用，以理论为基础，强调应用，将理论与实践、技术与应用较好的融合在一起。
2．教材与参考书目选用应符合物理师范生专业特点
全国各大高校都陆续出版了许多优秀的教材。但是每一本教材的侧重点和难易程度也各不相同。选用较多的是高等教育出版社出版、由康华光主编的教材，由童诗白主编的教材以及杨拴科等主编的教材。根据物理师范生注重公式的逻辑推理的思维特点。所以选取更侧重于基本概念的讲解，逻辑性强，知识点丰富，学生需要掌握的内容多，由童诗白主编的教材更加适合西部师范院校物理专业的学生。
3．核心突出内容的取舍
模拟电路就是处理模拟电压和电流的电路，而由于现实生活中大多信号较为微弱的模拟信号，所以要进行信号的放大，这也是模拟电子技术课程的核心部分。所以本课程的核心内容自然非放大电路莫属。与此同时，现实生活中相关器件的供电电源很多为直流电源，所以必然需要一种将电厂的交流电转为直流的电路，此电路就是直流稳压电源。由此可知，主讲内容就是放大电路和直流稳压电源，尤其是放大电路部分。
二、教学方法和教学手段改革
1．教学方法多元化
在选择教学方法的时候，要特别注意培养学生的感性认识，以调动学生的主观能动性为目的。比如在讲授“反馈”概念时，我们可以运用类比教学法。教师可以以常见的冷暖空调的温度调节过程为例。另外在教学过程中，也需多运用启发式教学法，教师只有善于提出问题，才能更好地启发学生进行积极的思考，变被动接收为主动学习。
2．充分利用仿真软件
因为师范生最在意教学形式，如果仅仅在课堂平白地传授复杂的模拟电路理论知识，枯燥的形式会让师范生认为理论与实际相差太远，进而对电子类课程失去兴趣。所以在讲授理论课时，利用计算机仿真技术，将虚拟电子实验引入课堂教学中，可以随时进行电路连接、仿真和测量，增强了教学的直观性、形象性和生动性，有助于加强课堂互动，激发和调动学生的学习兴趣，从而实现了理论教学和实践教学的有机结合。
三、实践教学环节
1．实验准备
首先在开展实验之前，在理论课堂上通过多媒体课件，使学生们对常用电子仪器、半导体元器件、实验箱等有直观认识，并进行演示实验，以激发其兴趣。其次针对不同的实验教学内容，采取不同的实验指导形式。
2．模块实验
摘 要：电子技术基础是技工院校电气类专业的专业基础课程，学习难度较大。本文结合笔者的学习及教学实践经验，探讨如何帮助学生掌握正确的学习方法，坚定学习的信心，提高学习质量。
关键词 ：技工院校 电子技术基础 学习 方法
电子技术基础是技工院校电气类专业的专业基础课程，它包含了模拟电子技术和数字电子技术两大部分内容，理论性、实践性较强，涉及的电路多、概念多、原理分析多，内容极为抽象。而技工院校以初中生为主要生源，这部分学生知识层次相对较低，学习基础相对较弱，学习此课程的难度很大，学习效果不理想，久而久之，他们甚至失去了学习的信心。要让学生学好这门课程，为今后专业的拓展奠定坚实的基础，除了教师要使出浑身解数，精心备课，认真讲解，创新教学方式等之外，作为学习主体的学生更应注意做到以下几个方面，方能有所成效。
一、培养学习兴趣，激发学习热情
学生要静下心来想一想，放眼望去，生活中有大量的电子产品，没有一个不与电子技术有着密切的关系。这些电子产品给我们的生活带来了极大的方便，但是它们一旦罢工，便会给我们带来烦恼及经济上的损失。如果懂得电子技术，对它们的工作原理了如指掌，出现故障时就能够轻松地解决，既能享受成功的喜悦，又能够减少开支。即便是将来到企业就业，学生也应该想到，现在绝大多数机床设备都已采用了以单片机、PLC及电脑为主的自动控制系统，因此，电气专业的学生如果不能很好地掌握电子技术，将来它们出现故障时，自己又该如何应对呢？如果学生明白了这些，还有什么理由不去对电子技术产生兴趣呢？所以要学好电子技术，教师就要让学生从培养自身的兴趣做起，让兴趣成为敲门砖，让兴趣开启智慧之门，一旦有了兴趣，便会有了学习的热情。
二、扎实掌握专业基础理论知识
要想学懂学好电子技术基础，必须先学好专业基础理论知识，如电工基础课中所讲到的直流电、交流电的特性，电阻器、电容器、电感器的作用与工作原理，弄明白电磁感应现象、电容充放电现象、自感现象，掌握自感、互感电动势极性的判断，熟知串联、并联、混联电路的基本常识，熟练电路的基本计算。在学习过程中，学生要严格要求自己，深入细致，不能走马观花、似懂非懂，要知其然，更要知其所以然。否则学习将无法继续下去。例如，当不理解正弦交流电的幅度、频率、相位的关系，弄不明白互感、自感现象，不能正确判断感应电动势的方向，就不容易明白晶闸管调压调速电路，振荡、变频电路、开关稳压电源电路、PWM脉宽调制电路的原理。原理搞不懂，对于分析查找电路的故障则会难上加难。总而言之，大量的实践证明，学习电子技术基础，没有什么捷径可走，急功近利、小成即满都是行不通的，只有脚踏实地，一步一个脚印，先学好专业理论知识，并持之以恒，才能学有所成。
三、要勤于动手实践
众所周知，电子技术基础是一门实践性很强的学科，不以大量的动手实践来验证所学的理论知识，那么学习便是纸上谈兵。在学习中，很多学生只顾啃书本，力求掌握很多知识，弄懂许多原理，就是不愿去动手。真到了实际操作时，就感觉无从下手。即便是每个学校都有专门的实习课，但由于条件及课时时间所限，只能对专业对应的少数电子产品进行实践，有很大的片面性和局限性，不能满足整个课程及学生就业后的专业拓展需要。因此在平时学习理论的同时，学生可自行购置一些电子小制作方面的书籍及常用的电子元器件，进行制作实践，如稳压电源、声光控灯、台灯调光器、电扇调速器等；也可以从维修身边触手可及的小电子产品入手，如调光台灯、电饭锅、节能灯中的电子镇流器、手机和电动车的充电器等。利用这些实践，来验证、加深理解所学的理论知识，并在一次次的实践中享受成功的喜悦，坚定学习的信心。
四、边学边干，边干边学，相互促进，循序渐进
对初学电子技术基础学生的来说，抽象、枯燥的理论太多，学习难度很大，会产生一定的畏惧心理，这在所难免。通过不断的学习和实践，学生就会认识到学习电子技术最重要的还是实践，理论可以有选择地进行学习，十分抽象和难理解的内容可以“先不求甚解”。事实上现在要动手修理任何一个电子产品，都不可能先在动手之前看一大堆书，等什么都弄明白了才去操作。
教师要让学生明白，大量较为抽象和枯燥的电子技术理论知识时刻考验学习毅力和自信心，如果一直去钻这个牛角尖，会将你的兴趣消磨殆尽。所以完全可以边学边干、边干边学，等自己的动手实践能力达到了一定水平时，再回过头去对先前没有理解的理论知识进行深入学习和研究，许多难点便会迎刃而解；同时对电子技术理论的深刻理解反过来又能更好地指导实践，促进实践能力的提高。学干交替，相互促进，循序渐进，才会学有所用。当尝到了一点一滴地弄懂电路原理，一步一步地掌握操作技术的甜头，学生就会有更强烈的提高理论知识水平的欲望，学习的主动性和自觉性会得到进一步的激发，学习的动力也就更加强大。理论与实践的相互促进，良性循环，会使学习不断向更高的高度迈进。
五、广泛学习，勤于积累
要学好电子技术基础，仅仅依靠一两本教材是远远不够的。《电子报》《无线电》及《家电维修》等报刊是学习的好助手。报刊里结合实际的理论分析及实际经验，都是可以从中汲取现成营养的“盘中餐”，一定要注意自觉学习，从专门的文章和实例分析中汲取丰富的营养，借鉴经验，随手记录，积累资料，这样就会对学习电子技术基础起到事半功倍的成效。
六、紧跟时代，深入钻研，坚持不懈
现代电子技术的发展突飞猛进，新技术、新器件、新产品大量涌现，技术门槛不断提高，仅仅依靠电子技术基础课堂的学习是肯定不够的，知识需要不断更新。例如过去常用的直流电源，绝大多数采用变压器降压再整流稳压，效率低，功耗大。而现在凡是用到直流电源的地方基本都以开关电源取代，如手机、电动车充电器，电视机、计算机、PLC的电源，其体积小、功耗小、效率高。越接触实践操作，会越深刻地感到电子技术理论的重要性。学生必须不断努力，在深入学习电子技术基础课程的同时，还要深入钻研，坚持不懈，学习和掌握更多更新的电子技术知识，来弥补现用电子技术基础课程中知识的不足，还要不断提高实践动手能力，才能在将来的职业生涯中更好地适应电气行业飞速发展的需要。
参考文献：
［1]郭斌.电子技术基础[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
【关键词】Saber软件 脉冲电源 射频开关
Saber是美国Analogy公司开发现由 Synopsys公司经营的系统仿真软件，为复杂的混合信号设计与验证提供了一个功能强大的混合信号仿真器，兼容模拟、数字、控制量的混合仿真，现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于不同类型系统构成的混合系统仿真，与其他电路仿真软件相比，其具有更丰富的元件库和更精确的仿真描述能力，仿真真实性更好，便于分析产品设计可能遇到的问题，对于降低开发费用、缩短开发周期等十分有用。
射频开关是射频通信中常用的链路切换器件，其频率范围从DC到40GHz可以做到全覆盖，除了其射频性能以外，驱动方式及其性能也是其重要指标之一；在进货检验或初次使用时，都要对其做一个全面的考核；为了精确测量评估射频开关驱动性能，要求提供脉冲电压幅度、宽度和频率可调的精密脉冲电源；本文提出了一种用于射频开关驱动性能测量评估的高精度数字可调脉冲电源的解决方案，并把利用saber软件的仿真参数移植到脉冲电源样机设计，实验结果达到了预期效果。
1 脉冲电源技术指标
本文介绍的用于射频开关供电的数字可调脉冲电源的主要设计指标：
输入电压：AC（220±10%）V /（50±10%）Hz；
脉冲输出电压范围： 0V～35V；
脉冲输出电压调节分辨率：0.1V；
脉冲输出电压纹波：≤50mV；
脉冲输出电流：≤450mA；
脉冲电压频率：0Hz～1kHz；
脉冲电压上升/下降延迟时间：≤45?s。
2 脉冲电源解决方案
自高频开关电源问世以来，已在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域作为解决方案广泛应用，并随着电力电子器件的不断发展，高频开关电源以效率高、体积小和快速响应等特点逐步取代了线性电源，但在某些对直流电压纹波要求极高的场合，线性电源以低纹波、电磁干扰小等特点具有很大优势。
由于脉冲电源输出电压纹波要求高，为满足设计指标要求，本文采取了线性电源和微控制器方案来实现。原理框图见图1所示。
从图1可以看出，脉冲电源按照线形电源原理设计，其工作原理为：首先PC机下发脉冲电压幅值和脉冲宽度，MCU接收到控制指令后，根据脉冲电压幅值选择变压器匝比，为三端稳压芯片提供合适的输入电压（5-40V），同时下发脉冲电压幅值指令给D/A芯片，D/A输出电压与三端稳压芯片输出端反馈电压通过运放比较，从而驱动三极管来调节线形稳压器LDO（LM317HV）调整端，形成闭环控制回路使线性LDO稳压器的输出电压达到PC机下设的脉冲电压幅值。其次MCU根据PC机设置的脉冲宽度控制PWM口驱动NMOS管，输出满足射频开关要求的脉冲电压幅值和宽度。
3 仿真模型搭建
Saber软件中具有很大的通用模型库和较为精确的具体信号器件模型，本系统依据脉冲电源解决方案，在Saber中选择方案中具体选型器件搭建仿真模型，仿真器件如表1所示。
3.1 仿真模型搭建
按照设计解决方案，利用saber软件搭建了仿真模型，如图2所示：主要包括LM317HV输出电压调节电路、NOMS管浮地驱动电路、输出电压采样电路和闭环控制器三部分。
3.2 LM317HV输出电压计算、D/A选择以及反馈电阻计算
电压输出模块主要采用 LM317HV 芯片完成转换输出。由于LM317HV芯片的输入电压一般要比输出电压高3V（即有3V的压降），输出端的最小电压为1.25V，为了使脉冲电源能输出0-35V电压，要求其输入Vin接 40V 的电压，同时把LM317HV芯片的ADJ 端口引入闭环反馈环路，通过D/A转换器芯片的输出电压Vda与反馈采样电压进行比较，使LM317HV的输出端电压降为0V。输出电压取决于闭环回路中三极管Q1集电极电压Vc，计算公式为：Vdc=1.25+Vc。详细电路如图3所示。
由于本设计输出的电压为0V 到35V 之间，步进电压为0.1V，为了保证调节精度，选用5V/12位DAC7802作为基准参考，考虑噪声干扰因素，按照10位的有效精度考核，最小分辨率为0.00244V，即满足系统0.1V调节精度要求，反馈电阻精度0.01%，当R1采用1.8欧时，R2=6R1，即R2为10.8欧，满足脉冲输出35V电压要求。
3.3 仿真和样机实验结果
本文针对额定电压为12V/450mA的射频开关，对输出0.1V和12V的仿真结果和样机实验结果进行了对比。
图4为仿真输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.10025V，上升沿为12.175us，下降沿为8.4626us，脉冲宽度为0.099986s。
图5为样机实验输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.09725V，上升沿为31.2us，下降沿为26.9us，脉冲宽度为0.09999s。
图6为仿真输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿6.0126us，下降沿为4.8586us，脉冲宽度为0.099988s。
图7为样机实验输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿为43.93us，下降沿为42.13us，脉冲宽度为0.1000s。
该样机在带额定电压为12V/480Ma的射频开关时，输出的100ms的脉冲电压符合设计要求，已成功用于某射频开关测试设备产品。
4 结束语
本文根据某射频开关测试产品的要求，设计了一种射频开关供电脉冲电源。利用saber库中元器件建立了脉冲电源电路仿真模型，并以同样参数元器件设计了实验样机，仿真和实验结果基本一致，脉冲电压的动态响应和精度都达到了预期效果。采用saber仿真辅助产品设计，减少了实验样机开发轮次，缩短了产品开发周期，同时降低了设计成本。可见saber辅助仿真建模是未来开关电源设计必不可少的软件工具之一。
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作者简介
王生范（1980-）， 男，工程师。
