电源电路的设计范文篇1

关键词太阳能全桥逆变电路保护电路

0前言

目前，能源结构仍以煤、石油、天然气等一次能源为主，随着能源需求的增加，这些一次能源储量正在日趋枯竭。同时，煤、石油、天然气等常规能源在满足能源需求的同时，也对生态环境造成了严重的破坏。因而，要解决能源需求问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。

小型高效率太阳能逆变电源将太阳能转换为电能，经过能量存储、变换、控制等环节，向负载提供交流电源，可应用于各种功率较低的电器，如照明设备等，对于节能环保具有重大意义。

1太阳能电池板储能

太阳能电池板作为太阳能逆变电源中的核心部分，将太阳能电池通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能，进而用蓄电池中存储起来，其结构如图1所示。

储能蓄电池一般为铅酸电池，有12V和24V这两种，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。本设计采用24V铅酸电池。

2逆变电路设计

逆变主电路拓扑结构主要有全桥、半桥、推挽等结构。本文所设计的逆变电源采用全桥结构，电路如下图2所示。

逆变电源结构由全桥逆变电路、升压变压器及LC滤波电路构成。其中，全桥逆变电路的每个桥臂由可控器件MOSFET以及反并联的二极管组成，桥臂VT1、VT4为一对，桥臂VT2、VT3为一对，对角桥臂轮流控制导通，二极管实现续流作用；升压变压器可将电压升高到系统所需的电压等级，具有电气隔离、升压和储能的作用；滤波电路由电感Lf和电容Cf构成，滤除输出电压中的高次谐波分量，实现正弦波输出。

3保护电路设计

为保证电路正常工作，除了主电路之外，还需设计必要的保护电路。

3.1蓄电池反接保护

蓄电池反接保护如图3所示，D0为防反二极管，FU为保险丝。二极管D0及保险丝FU构成蓄电池反接保护电路，当蓄电池反接时，二极管D0及保险丝FU构成短路回路，过大的短路电流使保险丝L1快速熔断，从而保护了蓄电池充电电路中的其它元器件。

3.2MOSFRT过压保护

为了抑制MOSFET关断时的过电压并减小其关断损耗，需设置关断缓冲吸收电路。常见的关断缓冲吸收电路分为充放电型和放电阻止型两类。而充放电型的吸收效果好于放电阻止型，本设计采用RCD充放电型关断缓冲吸收电路，电路结构如图4所示。

RCD吸收电路并联在MOSFET的漏极和源极两端，关断时吸收电容C的电压从零开始充电上升，具有较好的过电压吸收效果。但电容C从零电压开始充放电的电流通过电阻R，造成其功耗较大，当运行频率较高时，会严重影响装置的运行效率。

4小结

随着电力电子器件的进步及各种新型电路拓扑结构的研究，太阳能逆变电源的应用将有更为广阔的发展前景。本设计中的太阳能逆变电源还有值得改进的地方，在调试中将进一步完善。

参考文献

[1]史卫华，陈玉.独立式太阳能光伏逆变电源的研究[J].信息与电脑：理论版，2010（3）.

[2]肖啸，许德富，等.太阳能电池的光学管理基本概念[J].四川大学学报（自然科学版），2015（5）.

电源电路的设计范文1篇2

关键词：供配电；能量耗损；节能环保；技术运用；可持续发展

中图分类号：TE08文献标识码：A

经济的持续进步和科学技术发展的持续升温，节能问题已被人们提上历史舞台，成为世界各国关注的热点。电力能源作为最紧缺的能源之一，供不应求的现象也日趋频繁。作为电力设计行业的工作人员，要深刻认识到节约能源的重要意义，并将节能这一理念合理地运用到电气设计与研发中去，真正做到节能目标现实化，从实际中缓解我国电力能源短缺的局面。

1供配电设计的特点

电源设计特点，也需要提高注意力有以下方面：（1）低压配电系统。低压配电系统设计的电源设计的重要组成部分，混合动力车，树干和辐射的主要类型，实验设计应该基于电力供应和分配系统的操作条件在一个合理的选择。（2）一个断路器。断路器与真空断路器、油断路器，气体绝缘断路器，结合变电站的快速发展，在实际的设计中应当优先真空断路器或气体绝缘断路器。（3）变压器。电力供应和分配系统的应用主要油浸式变压器，环氧树脂浇注式和干式三种，由于环氧树脂浇注式变压器油浸式变压器噪音小，防火、防潮、易处理的优点，值得选择。（4）电力和照明。基于我国电力和照明用电价格是不同的，当电力供应和分配系统的设计还需要单独的电源和照明配电，并考虑到正常工作和事故情况下的不同的要求，所以他们都是电力和照明配电系统可分为正常和事故系统。因此，在实际设计中，电源和照明系统必须分为正常，事故，正常照明，应急照明，根据其特点分别从不同的设计，以确保电源设计的安全、经济。

2供配电系统中的线路设计

电力线路由架空线路和电缆线路两大类组成。而金属导线传输电能是在任何一类输电线路中必不可少的，因为在输电线路上导线自身也存在电阻，所以自身也会产生相对应的功率损耗。用公式来表达：P=3I2R×10-3=P2RU2cos2φ×10-3式中：I为线电流，单位是A；U是线路两端电压电压，单位是V；R为输电线路中相应的电阻，单位是Ω；P为三项输电线路所损耗的功率，单位是kW；P为输电线路输送的有用功率，单位是kW；cosφ为输电线路的功率因数。因此可知，输电线路上功率的耗损是由其电路上的电压、电阻以及功率因数决定的。在负荷功率不变时，输电线路上功率的损耗随着输电线路电阻的增大而增大，随着电压和功率因数的增大而减小。由此可见，在设计供配电线路的过程中，为了能够降低输电线路中的能量损耗，节约电能。需要从提高两端电压等级，提高功率因数以及减小线路电阻等三个方面进行。根据输电线路的电阻公式R=PL/S，电阻的大小与导线截面面积S成反比，与输电导线的长度L以及导线的电阻率P成正比。以下几种措施可以减少运输电路过程中的能量损失：（1）适当增加截面面积，在保证载流量，保护配合，电压降和热稳定的前提下，线路较长的可选择截面大一级的导线；（2）尽量选择项铜芯导线这种电阻率较小的导线。（3）在布线路时尽量走直线以减少导线长度，而变电所应尽可能地安置在负荷中心，缩短供电半径。（4）在低压配电过程中，尽量避免走回头路。虽然这样会加大输电线路的费用投入，然而在长远发展中会带来巨大的经济效益。

3照明中的节能设计

照明用电量占据一大部分在电力供应和分配系统中，因此，也高度重视节能照明系统的设计。（1）电源的设计和详细的照明功率分布，以及严格的计算，根据中国目前的使用照明，电力照明数量和亮度的计算和审计，实现节能照明系统的设计。（2）调度负载在照明设计中，应严格按照三相负载等，为了防止因为三相不平衡负载等，造成损失的电线和变压器设备增加不良现象的发生。（3）注意照明灯具及光源的选择。

在科学技术不断进步的今天，照明灯具和电光源在节能方向发展迅猛、效果显著。在节能效果方面，T5型荧光灯的节能效果好过T8型，而T8型荧光灯的耗能仅为白炽灯的10%，而且寿命也比普通灯具长；金卤灯比高压汞灯减少约30%的耗能，高压钠灯比高压汞灯减少约37%的耗能。此外，第四代电光源LED（发光二极管LightEmittingDiode）继白炽灯、荧光灯和HID光源之后现世，其具有启动时间短、功耗低、寿命长和结构牢固等多种优点。合理选择照明控制方式也是照明设计中的重要且有效的方法。通常应工作场所的照明系统要求，大多会采用调节亮度和分区分时的控制方式，利用一些先进技术对照明灯具进行科学地控制，这样既简化了照明系统的布线又可以节能。

4电气设备选择

正确合理地选择有利于电气设备在供配电设计中改善电网的电能质量，以实现节能减排的目标。工业企业中无功功率的消耗，70%的消耗来自异步电动机，20%来自变压器，10%来自线路占，在设计中，正确选择电动机和变压器的容量可以达到减少线路感抗的目的。

5人工无功率补偿

使用同步电动机，使光消除间隙工作设备提高自然功率因数目的此外，通过人工补偿无功功率，即采取装设无功功率补偿设备的方式进一步提高功率因数。此外，在节能为主进行无功自动补偿方面，应选择无功功率参数调节方式。还应该就地平衡补偿（即低压无功功率的一部分应由低压电容器补偿、高压无功功率的一部分，应该由高压电容器补偿来达到减少电压损失和线路损耗。依照当时情况，选择集中补偿、分散补偿或单独就地补偿以及自动或手动的投切方式等形式。

结语

电能是当今社会使用最广的一项能源，也是耗损较为严重的能源之一。随着电能在企业发展和日常生活中的用途逐渐广泛，人们对电能的需求量也日益增加，随之而来的浪费现象也越来越严重，而电能也越来越紧缺。因此，供配电设计中的节能设计的发展成为缓解能源紧缺和浪费，实现节能环保理念势在必行的一步。优秀的节能设计方案，不仅能降低电网工程在电路传输过程减少电能的损耗，还可以给企业带来更大的经济效益，因此电路节能设计的应用，在一定程度上起到了电能能源节约的积极作用，为我国国民经济可持续发展带来长久利益。

参考文献

[1]刘权.浅谈供配电设计节能技术和措施[J].黑龙江科技信息，2013，7（06）：54.

电源电路的设计范文篇3

关键词：射频前端无源器件寄生参数PAD互连线

中图分类号：TN402文献标识码：A文章编号：1007-9416（2016）11-0138-02

1引言

随着半导体工艺和微电子技术的快速发展，硅基工艺微波射频集成电路受到了工业、科技、医药医疗等领域的科研工作者的兴趣[1，2，3]，硅基工艺集成电路相对于其他工艺电路具有集成度高、价格低等优点。然而，当硅基工艺集成电路的工作频率提升到微波波段范围时，其集成电路设计将受限于电路中有源器件和无源器件的模型精度，同时受限于电路中其它一些参数性能，如传输线寄生参数、电路的pad结构、dummy金属填充等。因此，在实际的电路设计中既要考虑有源器件和无源器件模型，同时还要考虑电路设计中的寄生参数对电路性能的影响。

无线接收机是无线通信系统的重要组成部件，其主要作用是将空气中的目标信号进行接收，然后通过下变频转换成低频信号，再通过解调将数据恢复成原来的格式发送给目标用户。虽然无线接收机由射频前端，基带信号处理部分和应用接口等部件构成，但在现有成熟的基带技术情况下，接收机的性能主要决定于射频前端的性能[3]。对于接收机而言，通常要求具有满足应用要求的灵敏度和动态范围，如果将灵敏度和动态范围进行转换，则可以转换成接收机对应的噪声系数，动态范围和增益等指标。由于接收机的主要性能取决于射频前端的性能，因此接收机的主要性能取决于射频前端的噪声系数，增益，线性度等主要指标。在射频前端电路设计，通常采用不同的结构来得到需要的射频性能指标，然而，在实际的电路设计中，不但要考虑电路的结构同时还需要考虑电路设计中的寄生参数，本文主要讨论射频前端电路的设计中如何考虑寄生参数。

2硅基射频前端电路设计总体考虑

图1是常规的超外差式接收机射频前端电路结构[4]，射频前端电路中包含滤波器，低噪声放大器，混频器，压控振荡器（VCO），可变增益放大器（中放）等模块构成，射频信号通过天线进入到RF滤波器中进行需要射频信号的选频，通过RF滤波器将接收机需要的射频信号从空中信号中选择出来。经过RF滤波器出来的信号通常信号幅度都很弱，增加其信号能量是进行有效检测的重要手段，通过低噪声放大器可以大幅度提高信噪比。由于RF滤波器的信号中通常含有镜像信号，该镜像信号将在后续的变频电路中对有用信号产生影响，因此低噪声放大器输出信号需要通过镜像抑制滤波器对镜像信号进行抑制。混频器将本地振荡器产生的信号和接收的射频信号进行下混频得到中频信号，在输出的中频信号中将含有不少数量的交调成分，IF滤波器对无用交调成分进行过滤，然后送入到可变增益放大器中进行放大，进而放大后的信号到基带中进行解调或者进行进一步下变频得到更低的中频信号。

在实际的射频前端电路设计中，由于各个滤波器通常是采用电感和电容无源器件来实现，受限于硅衬底的低电阻率特性，RF滤波器、IR滤波器和IF滤波器通常由片外模块来实现，而其中的各个有源电路，如低噪放、混频器、VCO和中放则通过片上电路来实现，这种情况下片外模块-各种滤波器和片上电路之间的连接需要通过PAD和键合线来实现。

对于射频前端而言，噪声系数、线性度、增益和功耗是影响其实际使用的四个因素。通常期望射频前端具有低的噪声系数，高线性度、高增益和低功耗。然而，在实际的电路设计中低的噪声系数、高线性度、高增益通常将带来功耗的增加，因此在实际的射频前端电路设计中通常以功耗为主要限制条件，对射频前端电路的设计以功耗为约束条件，在一定功耗和确定增益的情况下对噪声系数，线性度等进行分配。

对于射频前端另一个需要考虑的因素是电路设计中的各类无源器件，用于和片外电路连接的PAD、金属键合线以及电路大量存在的各类传输线。由于射频前端常用的电感和电容这两类无源器件工艺厂商在提供设计模型（PDK文件）时已经进行了精确的模型验证，在射频前端设计中可以直接利用模型进行设计。然而，对于其余的器件如PAD，金属键合线、互连线等，通常工艺厂商无相关的模型，需要在集成电路设计中进行考虑。同时，由于模块电路的各个元器件之间以及各个模块之间需要采用大量采用互连线进行连接，此时大量存在的互连线将不可避免的对射频前端性能产生影响。

3射频前端的寄生参数设计

图2是片上射频前端电路包含无源器件的电路框图，不同于图1的射频电路结构，图2中各个器件之间的互连线以及和片外电路连接的金属PAD都显示于图中，在图中，各个模块内部有源器件、无源器件相互之间的互连线没有显示出来。

从图2中可以看出，对于射频前端而言，其不可避免的存在大量的互连线和金属PAD。由于这些互连线和金属PAD存在，将不可避免的对电路性能产生影响，在实际的电路设计中需要对这些无源器件寄生参数进行考虑，提高系统电路性能。

3.1PAD考虑及效应影响

如图1所示，射频前端电路中由于其内部模块需要和外部电路之间进行信号交换，需要采用PAD来把片上的模块如低噪声放大器和片外的滤波器连接。对于射频电路而言，为了保证功率无反射，通常需要和外部电路连接片上模块的输入阻抗和输出阻抗为50欧姆，这就要求低噪声放大器的输入端和输入端，混频器的输入端都要匹配成50欧姆，保证信号能够良好传输。在实际的电路设计中，由于PAD通常由一层或两层金属作为信号线层，底层金属作为地这样结构构成，这些信号层将和地构成电容，影响电路性能。

对于PAD而言，其对电路设计带来的影响主要是在电路的输入端和输出端增加寄生电容和寄生电阻[4]。由于PAD带来的寄生电容在电路的输入端和输出端和电路相互并联，该并联电容将和输入端和输出端的阻抗一起构成了射频模块新的输入阻抗和输出阻抗，改变了电路的输入输出反射系数，导致损坏增加。由于该电容直接和地相连，理论上该电容越小越好，即尽可能的采用顶层金属和较小的面积来实现PAD结构，从而减小电容量。另一方面，对于PAD而言，当其接入到射频电路中，PAD本身带来的寄生电阻将和输入阻抗、输出阻抗相互串联，进而导致其信号的损耗增加。由于PAD的寄生电阻和金属面积成反比，和金属的厚度成正比，为了减小这种寄生电阻的损耗，有效的策略是增加其面积，同时顶层金属和临近顶层金属层通过过孔连接起来。然而，当采用这种把两层金属作为信号层结构时，信号金属层和地金属层之间的距离将显著减小，这将导致PAD寄生电容的增加，因此在电路设计时需要综合进行考虑。

对于PAD另一个需要综合考虑的是其面积。由于PAD的面积直接影响其寄生电阻大小和寄生电容大小。PAD面积越大，寄生电容越大，寄生电阻越小，同时带来的关键问题是芯片面积的显著增加，因此，为降低其寄生电容，同时减小其芯片面积，通常PAD的尺寸按照可以实现金属键合线连接的最小尺寸为主。

3.2互连线考虑及效应影响

对于射频前端而言，另一个不可避免的无源器件是系统内大量存在的互连传输线，如图2所示。这些互连线其主要的寄生参数包含串联电感和电阻，并联电容，并联电导这几部分构成。各个寄生参数的大小和互连线的尺寸成正比，为了减小这些寄生参数，各个互连线的尺寸应该尽可能短。同时，对于射频集成电路而言，其工作信号的频率通常达到几个吉赫兹甚至更高的几十吉赫兹，此时，传输线的寄生效应，尤其是寄生电阻和寄生电感将会对电路的性能带来显著影响。为降低这些寄生参数影响，射频电路的各个器件之间的互连线应该单端从电路设计中提取出来，然后通过电磁场仿真软件如HFSS，ADS-Momentum等进行模型构建和寄生参数提取，再将提取的寄生参数放入到电路中进行仿真。在实际电路设计中，可以将这些互连线作为电路中匹配元件的一部分，降低这些互连线对电路影响。

对于互连线另一个需要重点考虑的因素是互连线的对称性。根据集成电路知识可以知道，为减少共模信号对电路的干扰，电路中信号通常是采用差分信号结构的形式，如混频器，放大器，VCO等通常采用的是差分结构形式[5]。然而，对于差分电路而言，一个至关重要的因素是差分信号的一致性，即差分信号的幅度相等，相位相反。当差分信号的失配严重系统射频性能将大幅度降低。为了保证差分信号一致性，在电路结构上应该尽可能的使电路对称。这种电路结构的对称既包含电路的有源器件对称，也包含器件之间的互连线的对称性。当电路中不可避免的需要采用长的互连线时，应该保证互连线两支路都是采用相同的金属层，互连线的长度严格一致，同时两支路的结构严格完全相同。

4结语

随着无线通信技术的快速发展，硅基工艺射频集成电路在集成电路设计的热点领域。本文主要讨论了考虑无源器件寄生参数的硅基接收机射频前端电路设计问题。对于射频前端而言，其不可避免的需要和片外电路进行相互连接，此时用作输入输出接口的PAD寄生参数将对电路设计带来影响，为降低其寄生电容和寄生电阻的影响，文中分析了PAD结构和尺寸的相互制约问题。射频前端电路设计中另一个重要的问题是电路内部大量存在的互连线，文中讨论了如何在电路设计中进行互连线参数提取，以及设计互连线中需要考虑的因素。

参考文献

[1]毛军发，“硅衬底微波集成电路，”微波学报，2001，17（1），pp.43-50.

[2]G.Retz，H.Shanan，K.Mulvaney，etal.，“RadiotransceiversforwirelesspersonalareanetworksusingIEEE802.15.4”，IEEECommu.Mag.，pp.150-158，Sept.2009.

[3]B.Liu，J.ZhouandJ.Mao，“Designof0.5VCMOSCascodeLowNoiseAmplifierforMulti-gigahertzApplications，”JournalofSemiconductors.，2012，33（1）：015006-1～6.

电源电路的设计范文篇4

关键词：计算机应用；电子技术；高速数字；电路设计

由于近代科学技术发展的不断深入，高新技术层出不穷，电子技术行业也得到了前所未有的改革，开始进入了一个崭新的电气时代。高速数字电路通过电子技术和计算机技术的巧妙结合，能够集成高速变化信号在电路中所产生的电感、电熔等模拟特性的电路，对整个电路的各项参数进行调整和优化，让计算机高速数字电路系统保持一个理想的运行状态。计算机高速数字电路设计的过程中，最需要注意的还是各个元器件的搭配，否则会对电路信号甚至是电路元器件的正常运行造成影响。但是，在实际的应用中，计算机高速数字电路设计技术却受到一些因素的影响，例如，信号线间距离的影响、阻抗不匹配的问题、电源平面间电阻和电感的影响等，都会对计算机高速数字电路技术的运行效率产生影响，这也是要提升计算机高速数字技术的应用效率的重中之重。作者结合自身多年工作经验，以及自身对计算机高速数字电路技术的了解，通过对计算机高速数字电路设计技术的分析，找出了主要对影响计算机高速数字电路设计技术的关键因素，同时也提出了几点改进建议，希望对提升计算机高速数字电路系统的运行效率有所帮助，进一步促进电子产品行业的快速发展。

一、影响计算机高速数字电路设计技术的关键因素

1.1信号线间距离

计算机高速数字电路设计技术的出现，给电子设计领域带来了新的突破，对计算机电子技术的发展有着极大的作用。由于各方面原因及计算机高速数字电路设计技术自身的特点，现阶段的计算机高速数字电路设计技术在应用过程中却存在着许多问题。其中信号线间距离对计算机高速数字电路设计有着明显的影响，一般情况下，信号线间的距离会随着印刷版电路密集度的增大而变化，越来越狭小，而在这个过程中，也会导致信号之间的电磁耦合增大，这样就不会对其进行忽略处理，会引发信号间的串扰现象，而且随着时间的推移会越来越严重。

1.2阻抗不匹配

在计算机高速数字电路设计技术应用过程中，阻抗是影响其信号传输的关键因素，由于设计的不合理，造成阻抗增大，从而影响信号的传输。在现阶段计算机高速数字电路设计的过程中经常发现信号传输位置上的阻抗不相匹配的现象，这样极易引发反射噪声，而反射噪声将会对信号造成一定的破坏，使得信号的完整性受到极大的影响。

1.3电源平面间电阻和电感不稳定

目前计算机高速数字化电路设计技术在诸多领域都得到广泛的应用，根据实际情况，利用先进的电子技术进行设计，从而让电子设备达到更好的运行效果。现阶段计算机高速数字电路设计中，由于电源平面间存在电阻和电感，使得大量电路输出同时动作时，就会使整个电路产生较大的瞬态电流，这将会对极端级高速数字电路地线以及电源线上的电压造成极大的影响，甚至会产生波动的现象。

二、优化计算机高速数字电路技术的有效措施

2.1优化电路信号设计，确保电路信号的完整性

为了确保计算机高速数字电路信号的完整性，要对计算机高速数字电路技术进行合理的设计，现阶段计算机高速数字电路设计技术中，由于受到阻抗不匹配的影响，对电路信号的完整性也造成一定的影响，针对这点主要分为两方面研究：一方面是对不同电路之间电路信号网的传输信号干扰情况进行研究，也就是以上所提到的反射和干扰的问题；另一方面，要对不同信号在传输的过程中，对电路信号网产生的干扰情况进行分析。计算机高速数字电路在运行的过程中，会受到阻抗不相匹配的因素而影响到电路信号的传输效率，而且，现阶段计算机高速数字电路运行的过程中，阻抗很难控制，经常会出现阻抗过大或过小的现象，都会对电路信号传播的波形产生一定的干扰，从而对计算机高速电路传输信号的完整性产生直接的影响。为了避免这类情况的发生，要对计算机高速数字电路设计技术展开研究，从正常理论来看，高速数字电路设计难以使电路与临街阻抗的状态相互符合，可以对计算机高速数字电路设计技术进行改进，保持系统处于过阻抗状态，这样就能保证计算机高速数字电路设计不会受到阻抗不等的状态而影响到计算机高速数字电路信息传输的完整性。

2.2优化电路电源设计，减少电源系统阻抗

从理论上来看，如果高速数字电路设计中，电源系统中不存在阻抗的话是电路设计最理想的状态，这样整个信号的回路也不会存在阻抗耗损的问题，系统中的各个点的点位就会保持恒定的状态。电源是计算机高速数字电路技术的重要组成元件，通过以上的分析得知，计算机高速数字电路设计中，由于受到电源平面间电阻和电感的影响，使得电源运行过程中会出现过电压的故障，也就是电源的波形质量受到影响，严重影响到计算机高速数字电路运行的可靠性。计算机高速数字电路系统运行的过程中，就必须要考虑到电源的电阻和电感因素，而要减少电源面的电阻和电感对电源系统的影响，就必须对其采取降低的处理措施。从当今计算机高速数字电路系统电源材质的分析了解到，电路系统中大多数都是采用大面积铜质材料，如果结合电源系统要求来分析的话，这些材料远远达不到计算机高速数字电路电源的标准要求，这样在系统正常运行的过程中势必会受到一定的影响，对此，要将所有影响因素进行综合性的考虑和研究，可以采用楼电容应用到电路中，这样可以有效的避免或降低电源面电阻和电感对系统的影响，从而有效的提高计算机高速数字电路系统运行的可靠性。

三、总结

综上所述，由于现代社会信息化、科技化、电气化进程的不断加深，也不断促进电子设计行业快速发展，电子设计技术将在实践中不断创新进步，在社会经济快速发展的过程中以满足新时期的电气时代需求。通过对高速数字电路设计问题进行有效合理的解决，对高速数字电路设计技术进行完善和创新，更进一步的促进了现代化技术和电子设计行业的发展，为我们国民经济可持续发展带来了有力保障。■

参考文献

[1]李琳琳.高速数字电路设计中电源完整性分析[J].火控雷达技术.2010（02）

电源电路的设计范文1篇5

【关键词】双向可调；广适；开关电源；同步整流

【Abstract】Thetwoinverterbridgeareconnectedbybidirectionalsynchronoustransformer，realizingcircuitmultiplexing，andtheuseoftriggerpulsegeneratingcircuitgeneratesatriggersignalorsinewavetriggercircuitproducesatriggersignal，theswitchingcircuitcanrealizebidirectionalconversionfunction，DC/DCfunction，ortwo-waysinewaveinvertercanmeetvariouselectricityconditions，soastoachievethepurposeofonemachinewithmultifunction.

【Keywords】Bidirectionaladjustable；Wideadaptability；Switchingpowersupply；Synchronousrectification

0引言

现在市场所售直流开关电源和交流逆变电源一般电压为固定电压，即使可以调节，也只能在小范围内调节，而且电源变换为单方向的，即：交流变直流、直流变交流、直流变直流。而本装置的设计可满足多种情况下电源使用：（1）由220V交流电源可获得0-50V可调直流电源，既可以直接使用，也可对蓄电池充电；（2）由220V交流电源可获得可调交流电；（3）由蓄电池通过开关电源可获得0-50V可调直流电源；（4）由蓄电池通过逆变可获得220V交流；（5）各种功能可自由切换。

此电源装置可以满足复杂用电的要求，特别是实验教学、科研工作、维修工作中可以得到很好的应用，有较高研究价值，市场前景较好。

1研究内容与方法

1.1研究目标就是实现一种电源装置满足多种电能使用条件，避免购买多种电源造成浪费，方便用户使用，弥补电源市场供应品种的不全。

1.2研究内容：

（1）控制电路的设计制作，主要是触发信号的产生、调节、保护信号与控制信号的采集与处理；

（2）切换电路的设计，主要是实现可靠性切换，采用单片机控制；

（3）电能变换主电路的设计、关键是参数计算、器件选用；

（4）电能变换电路的复用；

整机功率500W，直流电压稳压精度0.5%，交流稳压精度1%，频率50±0.5Hz。

1.3研究方法

针对本项目成立专门研究小组，由3名2015级热爱研究的电气工程及其自动化专业的同学组成。（1）研究小组各成员进行分工合作，除平时按照分工各自研究外，每周至少一次召集研究小组成员进行交流、讨论，以便掌握研究的进度和及时改进方法；（2）根据研究内容及时搜集相关资料、拟定研制方案；（3）分析研究并设计开关电源电路；（4）设计制作PCB板并选定开关电源所用元器件；（5）反复调试并找出电路的最佳参数。

2电路设计与实现

2.1装置要实现的主要功能

（1）作为双向DC-DC变换器使用：将一种电压级别的电能经过换能电路可以变换成另一种电压级别的直流电能，电能变换电路采取高速低损耗开关器件，其目的是提高电能变换效率，同时可以减小选用的器件体积，使装置更加紧凑。

（2）作为DC-AC逆变电源功能：将一种电压级别的直流电能，通过换能电路，采用脉冲等效原理和高频开关控制方式，变成50Hz、220V电能输出或可调交流输出。对于大多数电器，一般采取市电供电，采用输出220V、50Hz时，可满足在市电停电时，可以采用储能装置（蓄电池）供电，也可以作为不间断电源使用。

（3）作为AC-DC逆变电源功能：将变成50Hz、220V电能作为输入，通过换能电路，变成0-50V可调直流电源，可以调节到相应电压级别，可以直接使用，也可以对蓄能装置储能。

图1为开关电源的工作原理框图，由电能输入/输出电路（2个）、双向电能变换电路、采样电路、控制信号电路、切换电路组成。电能输入/输出电路有2两个，可以实现双向换能、双向电能变换电路有两个H桥，既可以做逆变电路使用，也可以做同步整流桥使用，采样电路主要采集电压、电流、温度等信号，以便实现调节和保护；控制信号电路主要是处理采集的信号，实现合适的输出电压和电流以及使保护电路动作；切换电路主要实现改变电源的工作模式，以便获得所需要的电压级别和电能形式。

2.2电路设计

根据整个装置要实现的功能，将其分成若干个功能单元，针对每个单元的作用，设计出功能电路，并详细计算出元件参数，确定元器件型号规格，采购元器件，然后画出原理图，并根据元器件外形封装画出PCB图。

2.3装置制作与调试

元器件准备好后，将设计好的PCB进行加工，焊接元件，逐个单元测试，达到要求后，进行整体组装并测试。

限，不在此一一列举。

3总结

通过设计、制作以及测试，指标性能够满足设计要求，并有以下创新点：

（1）实现双向换能；

（2）实现双向可调；

（3）交、直流兼顾；

（4）主电路复用，逆变和整流功能通过电路切换实现，电路简化且减少元器件使用；

（5）效率高、安全可靠、各种工作状态可自由切换，适应面广。

【参考文献】

[1]杨梁军.单相光伏并网逆变器的研究与设计[J].价值工程，2016，35（27）：124-125.

[2]戴明雪.逆变电源的数字控制技术研究[J].科技展望，2016，26（11）.

[3]许正平，李俊，XUZhengping，等.双向全桥DC-DC变换器高效能控制研究与实现[J].电力系统保护与控制，2016，44（2）：140-146.

电源电路的设计范文

关键词：星载电源；多路输出开关电源；小型化设计；电路设计

中图分类号：TN710?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）20?0145?03

Designofsatellite?bornemulti?channeloutputDC/DCconverter

ZHANGQian，LIUKe?cheng，WANGWei?guo

（LanzhouInstituteofPhysics，Lanzhou730000，China）

Abstract：Asatellite?bornemulti?channeloutputDC/DCconverterisintroduced.Themethodofthepowersupplydesigncanmeettheneedsofmostofthesatellite?bornemulti?channeloutputDC/DCconverters.Thedesigncharacteristicsofthepowersupplyareparticularlyintroduced.Theoperatingprincipleisanalyzed.Thedesignformulasarealsogiven.Theminiaturizationdesignofthesatellite?borneDC/DCconverterwasoptimized.Itcanbewidelyusedinsatellite?bornemulti?channeloutputDC/DCconverters.

Keywords：satellite?bornepowersupply；multi?channeloutputDC/DCconverter；miniaturizationdesign；circuitdesign

随着我国航天事业的发展，卫星有效载荷的数量和种类越来越多，势必要求与之相配套的开关电源的体积和重量进一步减小。因此，开关电源的小型化设计成为目前星载开关电源研究的一个热门课题。众所周知，开关电源的小型化可以从优化电路设计和采用新工艺两个方面入手，例如采用混合厚膜工艺可以大幅度地减小电源的体积和重量，但国产混合厚膜开关电源在航天领域目前还处在推广中，主要是其抗辐照性能对于高轨长寿命卫星来说存在着一定的局限性。因此，采用表贴工艺的开关电源在航天领域依然具备广阔的市场。这就要求必须在电路设计上进行优化，以满足星载开关电源小型化的要求。本文介绍一种多路输出开关电源，它采用不同拓扑组合的方式，能够满足星上大部分中小功率设备的供电需求。

1星载多路输出开关电源的几种设计方案

1.1单端反激式多路输出开关电源

图1所示单端反激式多路输出开关电源的设计思路是：考虑到星载开关电源的磁隔离要求，采取前级自持预稳压，后级各路输出进行二次稳压的方式。反激式拓扑的特点是电路结构简单，易于实现多路输出。如果不采用二次稳压，次级各路输出的电压和负载稳定度不会优于±3%，很难满足星上大部分用电设备的需求，因此，常常会在输出端进行二次稳压。常用的方法是采用三端稳压器进行二次稳压，这样输出各路电压稳定度优于±1%，能够满足星上用电设备的需求，采用三端稳压器进行二次稳压的另一个优点是如果用电设备对低频干扰比较敏感，那么输出后级采用三端稳压器进行二次稳压还能有效隔离输入端引入的低频干扰，保证用电设备正常工作[1]。但是单端反激式多路输出开关电源同样有它的局限性，如果其中某一路输出电流比较大，后级采用三端稳压器进行二次稳压会造成很大的功耗，从而降低了电源的转换效率，进而影响了电源的工作寿命。

1.2单端正激式多路输出开关电源

图2所示单端正激式多路输出开关电源的设计思路是：主路输出采用闭环直接反馈控制，辅输出采用磁链耦合技术以改善辅路输出的电压和负载稳定度。设计上一般主路输出功率比较大，辅路输出功率相对比较小，即便如此辅路输出的电压和负载稳定度也不会优于±5%，而且辅路输出的功率越大，辅路输出的稳定度也越差。这种方案一般设计成3路电源，路数再多辅路输出的稳定度就无法接受了。总体上单端正激式多路输出开关电源辅路输出负载和电压稳定度要比单端反激式多路输出开关电源各路输出负载和电压稳定度差。

图1单端反激式多路输出

图2单端正激式多路输出开关电源

1.3单端反激和单端正激相结合的多路输出开关电源

从图3可以看出电源由反激拓扑和正激拓扑组成，考虑到电源小型化的需求，电源共用一个消浪涌电路和输入滤波电路。反激电路组成三路小电流输出，后级各路输出通过三端稳压器进行进一步稳压，反激主变压器上绕制的两个辅助绕组的输出电压给正激电路的PWM芯片供电，由于反激电路采取了前级预稳压，同时给PWM芯片供电的负载电流比较小（小于100mA）。因此反激主变压器上的两个辅助绕组给PWM芯片的供电电压非常稳定，能够满足在不同条件下PWM芯片的供电要求。这种方案既满足了星用开关电源的磁隔离要求，又避免了方案（1）中大负载电流下使用三端稳压器进行二次稳压造成的功耗过大的问题，同时也解决了方案（2）中的辅路输出稳定度不高的问题。最大的优点是这种方案不受路数上的限制，设计上可以把小电流各路全部在单端反激中输出，大电流各路从单端正激中输出。本文设计了一款五路输出电源，其中18.5V，±14.5V负载电流小于1A从三路反激电源中出；7.5V，5.5V负载电流比较大从正激电源中出，它们的PWM芯片供电电压都是从三路反激电源的辅助绕组中输出的。

2关键电路参数设计

技术指标如下：输入电压为DC25～33V；开关频率为200kHz；最大占空比为0.5；输出电压/电流为18.5V/0.33A，+14.5V/0.3A，-14.5V/0.11A，7.5V/2.9A，5.5V/5.8A；转换效率≥78%。

图3单端反激和正激相结合的多路输出开关电源

2.1变压器的设计

电源涉及反激电路和正激电路变压器的设计，反激变换器的特点是当主功率开关管导通时变压器原边电感存储能量，负载的能量从输出滤波电路的电容处得到；而当关断时，变压器原边电感的能量将会传送到副边负载和它的滤波电容处，以补偿滤波电容在开关导通状态下消耗的能量[6]。具体设计如下：由于铁氧体材料有很好的储能和抑制信号传输过程中的尖峰和振铃作用，因此采用这种材料作为变压器磁芯是最好的选择之一。综合考虑反激电源的额定功率，转换效率以及磁芯的窗口利用率，选择RM8作为反激电源变压器的磁芯。初级线圈的峰值电流为：

[Ipmax=2TPoTonmaxUiminη]（1）

式中：[Uimin]为变压器初级输入的最小直流电压；T为开关电源周期；[Tonmax]为开关管导通时间；[Po]为输出功率；η为变换效率。

初级线圈的电感为：

[Lp=UiminTonmax0Ipmax]（2）

初级绕组的匝数为：

[Np=UiminTonmaxScΔB×104]（3）

式中：[Sc]为磁芯有效截面积；[ΔB]为磁芯工作磁感应强度。

初次级绕组匝数比为：

[L0≥（Uin-U0）U0TUinI0]（4）

式中：[UD]为输出整流二极管，[Us]为次级输出电压。

次级绕组匝数为：

[n12=NpNs]（5）

变压器气隙为：

[Ig=μrN2pScLp]（6）

式中：[Ig]的单位为mm；[μr]=4π，[Sc]的单位为mm2；[Lp]的单位为mH。按照式（1）～式（6）计算得：[Ipmax]=3A，[Lp]=16.7μH，[Np]=7匝；18.5V的匝数为9匝；±14.5V时匝数为7匝。给PWM芯片供电的两个辅助绕组的匝数为6匝，变压器气隙为0.24mm。

正激电路变压器的设计同样需要综合考虑电源的额定功率，转换效率、磁芯的窗口利用率以及磁芯的最佳磁密度。7.5V选择RM6作为变压器磁芯，5.5V选择RM8作为变压器磁芯。初级绕组匝数为：

[Np=UiminTonmaxScΔB×104]（7）

式中：[Tonmax]的单位为s，[ΔB]的单位为T，[Sc]的单位为cm2。

次级绕组匝数为：

[Ns≥Np（Us+UD）DmaxUimin]（8）

式中[Dmax]为最大占空比。

按照式（7）～（8）计算得：7.5V输出[Np]为13匝，[Ns]为10匝；5.5V输出[Np]为8匝，[Ns]为5匝。变压器导线电流密度取7～8A/mm2。

2.2输出滤波电路的设计

反激变换器由于其主变压器初级充当了储能电感的作用，因此其输出各路可以不要差模电感，考虑到EMC的需要，可在输出各路增加一个共模电感，反激变换器的输出电容可由式（9）算出。

[C≥5TsU08UoppR]（9）

式中：[Ts]为电源周期；[U0]为电源各路额定电压；[Uopp]为输出纹波电压，[R]为负载电阻，工程实际中还需要考虑电源的ESR值。

按照式（9）计算得：18.5V输出[C≥]21μF，14.5V输出[C≥]19μF，-14.5V输出[C≥]7μF。正激变换器输出差模电感工作在连续状态其输出纹波电压小，工作在非连续状态其输出纹波电压大。设计上一般将额定输出电流的设定为电感连续和非连续工作状态的临界点，得到输出差模电感的计算公式为：

[L0≥（Uin-U0）U0TUinI0]（10）

按照式（10）计算得：7.5V输出[L0]=57μH，5.5V输出[L0]=20μH。按照式（9）计算得各路输出滤波电容：7.5V输出[C≥]169μF，5.5V输出[C≥]365μF。

2.3关键点波形和数据

表1列出了反激电路两个辅助绕组给正激电路PWM芯片供电的电压在不同输入电压负载一定下的电压值，表2列出了输入电压一定负载变化下的电压值。

表1不同输入电压负载一定下的电压值V

表2输入电压一定负载变化下的电压值V

图4额定输入下反激电路主开关管漏源波形

图5额定输入下7.5V正激电路主开关管漏源波形

3结论

本文介绍了一种新型的星用多路输出开关电源，不仅有效地解决了传统星用开关电源的一些弊病，同时在电源的小型化设计上具备一定的优势，在星用开关电源的应用上具备广阔的前景。

图6额定输入下5.5V正激电路主开关管漏源波形

参考文献

[1]PRESSMANAL.开关电源设计[M].王志强，译.北京：电子工业出版社，2005.

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[4]甘久超，谢运祥，颜凌峰.DC/DC变换器的多路输出技术综述[J].电工技术杂志，2002（4）：1?4.

电源电路的设计范文篇7

>>开关电源模块并联供电系统设计开关电源并联均流系统一种用于单片机开关电源的节能控制系统设计基于PWM控制的开关电源系统仿真研究开关电源模块并联供电系统的设计浅谈开关电源模块并联供电系统的设计一种开关电源模块并联供电系统的设计基于并联双电源按比例对负载供电控制系统的设计开关电源设计高频开关电源双闭环反馈并联系统基于MSP430单片机的开关电源模块并联供电系统基于CANopen协议的三相逆变器并联控制系统设计基于PWM控制的开关电源技术研究基于PIExpert的反激式开关电源设计基于小型高效直流开关电源的设计基于UC3875的开关电源设计基于ARM的智能数字开关电源设计基于TOPswitch的反激式开关电源设计开关电源并联系统自动均流技术的相关分析基于集中控制的模块化开关电源系统的研究常见问题解答当前所在位置：

关键词：开关多电源；移相式变化器；逆变电路

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.007

*基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（2011K09-16）

引言

传统的线性稳压电源[1-3]具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的需要。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源，通过控制开关的占空比来调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源形式。

方案设计

本设计基本要求：实时监控电源的输出电压和输出电流。通过RS485通信接口与上位机监控系统通信，上位机可实时监控电源的工作状态和各种参数。具有输出过压、过流以及过热等多种检测和保护电路，带有告警指示灯可以在线设置和修正电源的参数和运行状态。具有自动均流功能，可以实现系统的任意扩展，满足现场实际需要。指标要求采用大功率电源设计，输出电源0～100伏，输出电流10A采用4组并联，最大输出电流40A各组电流不平衡误差小于5%。

输入回路将交流电通过整流模块变换成含有脉动成分的直流电，然后通过电容使得脉动直流电变为较平滑的直流电。功率开关桥将滤波得到的直流电变换为高频的方波电压，通过高频变压器传送到输出侧。最后，由输出回路将高频方波电压滤波成为所需要的直流电压或电流，主回路进行正常的功率变换所需的触发脉冲由控制电路提供。

在本系统中采用四路电源并联，由于每个模块的结构相同，故在下面框图中，只画出来了一个模块。其余三个模块跟下图中的模块并联，并同时受监控电路控制。在本设计中，UC3825作为控制电路的核心，产生PWM波以控制主电路的电压输出。UC3907芯片作为均流控制系统的核心，用于保障四个模块的输出电流保持在稳定状态，使系统处于最佳的状态。我们采用STC80S52单片机作为监控电路的核心，单片机的任务是采集每一个模块的输入电压和输出电压、电流，并将其数据通过通信接口电路上传给上位机，相反，上位机同样可以通过此电路设置系统的输出参数。系统一个模块的示意图如图1所示。

均流控制系统设计

大功率电源系统需要采用若干台开关电源并联，以满足负载功率的要求，并联系统中，每个变换器只处理较小的功率，降低了应力，提高了系统的可靠性。由于大功率负载需求和分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性日益增加。但是并联的开关变换器模块间需要采用均流措施，它是实现大功率电源系统的关键。用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。在本设计中，采用基于最大值电流自动均流法的集成芯片UC3907作为均流控制系统的核心。

电路工作过程如下：UC3907的调节放大器将模块自身的电流和均流母线的电流相比较，当模块自身的电流小于均流母线的电流，即它为从模块时，调节器使基准电压升高100mV，使输出电压增大，对应的输出电流增大。当模块自身的电流和均流母线的电流差不别不大时，该模块有可能是主模块。但是下一次，该模块又可能是从模块，如此循环往复。在本设计中输出电流最大值为10A，采用电阻来检测电流。根据芯片资料，UC3907内部电流放大器的输出最高电压可达5V。为此，我取4V。根据测算，此时需要送给UC3907检测的电压为0.2V。UC3907内部的驱动放大器将电压放大器输出电压转换成电流信号送给光耦电路。根据所选择的光耦电路参数，光耦电路原方电流应小于1mA。根据芯片资料和调试经验，可以得到相关参数。R1=330kΩ，R2=2kΩ，R3=10kΩ，R4=7kΩ，R5=10kΩ，R6=5kΩ，R7=10kΩ，C1=C2=0.22μF。

所以加在输出整流二极管上最高的反压为705.7V。输出整流二极管流出的电流即为流过输出滤波电感的电流，所以其有效值为11.51A。所以根据以上分析，同时考虑一定的裕量，选取RURU3O12O作为输出二极管。该二极管的耐压为120V，额定电流为30A。控制和保护单元电路的设计采用PWM（脉冲宽度调制）作为控制方式。在本系统中我们选用的PWM集成控制器为UC3825。UC3825适用于电压型或电流型开关电源电路，实际开关频率可达到1MHz，输出脉冲的最大传输延迟时间为50ns，具有两路大电流推拉式输出，具有软启动控制功能，并具有良好的保护功能。并采用IR2110作为驱动芯片。过流保护我们采用了三重保护：一是在系统的输入级的三相交流引入处安置熔断保险管，在系统出现短路和其它意外重大故障的时候切断外部电源的输入以保护系统免受损坏；二是在用于控制软启动的触发器后级安置熔断保险管，以防止启动浪涌电流的过大而破坏功率器件；三是系统的最主要的过流保护部分，通过对系统电流的检测来控制PWM信号脉宽从而达到过流保护的目的。在本设计中，监控单元采用STC80S52单片机作为控制核心。系统主监控模块作为一个独立的模块，可以监控整个电源系统各单元的运行状况，具有对系统的运行参数进行采集、显示及设置的功能。监控单元还能不断接受上位机的送来的命令，并根据命令对电源系统进行操作或者将电源系统的运行参数反送给上位机，完成远程控制。

系统主控制程序设计

系统主控制程序流程图如图4所示。

系统实际测试

（1）稳压测试

测试条件：Uin=15V，负载由1kΩ减少到2Ω（表1）。

（2）均流测试（表2）。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础数字部分[M]北京：高等教育出版社.2006.1

电源电路的设计范文篇8

摘要：文章介绍了《ISO7637-2道路车辆—由传导和耦合引起的电骚扰第2部分：沿电源线的电瞬态传导》。通过分析标准中的脉冲波形，设计一款可通过标准的高可靠低成本电路，该电路与传统电路相比，具有良好的浪涌抑制性能，并通过试验来验证该电路。

关键词：干扰抑制；脉冲；瞬态传导；车载远程监控终端

随着现代汽车的高速发展，大量的电子设备用在汽车上，包括感性负载、容性负载、发电机等设备，这些设备都接在电源上，不定时地突加、突卸，或发生各种故障，都可能产生大量电磁干扰，这些干扰可通过传导、耦合、辐射的方式干扰电子设备，严重情况下会导致设置死机甚至损坏，因为所有设备的电源都并联在一起，通过电源线带来的破坏是最严重的。因此，高性能的车载电源设计是车载电子设备可靠工作的保障[1-2]。国际标准ISO7637针对道路车辆及其挂车内通过传导和耦合引起的电干扰，提出了沿电源线的电瞬态传导及测试方法，适用于12V或24V的电气系统车辆[3]。我们设计的电路必须满足ISO7637标准才能可靠安全地安装在汽车上。

1ISO7637标准介绍

ISO7637规定了5种脉冲波形，归纳了大部分汽车可能发生的情况所带来的电源冲击和干扰，我们的车载远程监控终端只有通过这5种脉冲波形的冲击，才能保证在实际使用过程中，相对可靠地运行。

2电路设计部分传统的设计方案

如图1所示，原理上正高压是通过瞬态抑制（TransientVoltageSuppressor，TVS）管强制吸收泄放，负压是采用串联的二极管来防止负压冲击。D40二极管需要足够的反向耐压保证在负脉冲﹣600V处不会被击穿，此处选择3A的肖特基二极管1N5408，反向电压1000V。对于脉冲1、脉冲3a、脉冲4的负压有很好的抑制阻断作用。对于脉冲2a、脉冲3b、脉冲5a、脉冲5b的高正向电压通过D13的TVS吸收。该电路的缺点是，对于脉冲5a，因为电压最高+174V，持续时间最大350ms，瞬间能量很大，需要用很大的TVS管，会大大提高电路成本。同时，在干扰的瞬间D40二极管和D13TVS管所承受的应力非常大，而且该吸收电路，在吸收嵌位的时候，瞬间电流能达到50A以上，电源线上的保险丝容易烧断。TVS后的电源芯片需要选择高耐压，比TVS的嵌位电压更高耐压的电源芯片，对于24V的车电系统，根据《GBT19056—2012汽车行驶记录仪（工信部3C）》中的5.3.3要求，对于24V的系统要求车载远程监控终端的电源需要在36V条件下仍然正常工作1min，所以TVS需要选择5KP36A，TVS后的电源芯片耐压至少要60V以上，保证电源芯片的安全。综上几点，电路的成本相对较高，对电路的要求较高。新的设计方案如图2所示，原理是：通过金属氧化物半导体（MetalOxideSemiconductor，MOS）管的嵌位作用，限制输出端的电压。电路介绍如下：N沟道MOS管特性分析：此电路选择14N30管，RDS（on）=290mΩ，在VGS=10V时，ID=7A。耐压VDSS=300V，保证VDSS>脉冲5a的最高电压（+174V）。ID>车载远程监控终端的工作电流0.2A。管子最大功耗PD=140W。按MOS管S极输出为32V电压计算，当脉冲5a最高电压174V通过时，管子的DS压降为U=174－32=142V。公称压力（NominalPressure，PN）结的最高结温为150℃，如果设备工作在75℃条件下。

按热导为1.12W/℃计算。功耗P=（150－75）×1.12=84W。最大电流IP=84W/（174V－32V）=0.59A。如果设备超过该工作电流，MOS管会瞬间过热温度超过PN结而损坏，表现为GDS击穿等现象，应用中需要控制工作电流小于0.59A。对高电压干扰信号不吸收，而是采用高耐压MOS管来阻挡高压传给后级的方法。工作原理如下：当VCC_CAR的24V车电进来后，通过R7电阻使D2的G极电压达到24V，VGS（TH）按4V计算，满足VGS>VGS（TH），所以D2MOS管的DS极导通，DS极导通后，后面的DC-DC启动，脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）来自于DC-DC的PWM脚，与D11和D14构成倍压电路，使D14负极处的电压接近48V，该电压通过R6限流和D10的稳压，稳定到36V。因为导通后，只要保持VGS>VGS（TH），即可保证D2可靠导通。所以在24V供电的情况下，该电路正常导通。以脉冲5a的波形来分析该电路的保护作用。脉冲5a的波形如图3所示。当输入电压升高到40V以上后，由于D10稳压管的稳压嵌位作用，D2MOS管的G极电压稳定在36V。因为MOS管的DS极导通的条件是VGS>VGS（TH），VGS（TH）按规格书在4V内，所以供电电压（VoltCurrentCondenser，VCC）的电压嵌位到32V。就算前端电压升到174V，也可以将VCC的电压嵌位到32V。如果VCC>32V，因为MOS管G极的电压被稳压在36V，很快会破坏VGS>VGS（TH）的条件，让MOS截止，所以VCC不可能高于32V。该电路的性能取决于MOS管的参数。首先MOS管的耐压需要大于174V，而14N30的VDSS电压可以达到300V，满足要求。其次，因为高压干扰过来的时候，MOS管DS之间的压差会比较大，瞬间功耗取决于压差和流过MOS管的电流。因为记录仪工作电流较小，所以该电路可安全使用。

3测试验证

主要通过最高正压的波形来验证选择脉冲5a波形来做实验（见图3），实验环境安装ISO7637的标准搭建。脉冲5a（Us=+174V，Ri=1Ω，td=350ms），用示波器捕捉脉冲1和经过MOS管后级S级VCC的波形，可以看出后级VCC最高电压不超过32V。实验完成后，T-BOX设备正常。达到ISO7637中规定的功能等级A级。图3VCC_CAR_IN为车电输入的电压，可以看出有5a波形，VCC为MOS管后端电压，当5a波形冲击的时候，可以嵌位到32V的最高电压，从而保证后端电路的安全可靠。

4结语

电源电路的设计范文

关键词：逆变系统；PFC电路；输入均流；设计探究；UPS

中图分类号：TM46文献标识码：A

1.逆变系统

含义：逆变系统包括直流升压电路，逆变电路，驱动电路，保护电路以及通信电路等等。逆变器是指将直流转换成交流的换流器，输入直流可以是低压输入或者高压输入，通过内部直流升压电路提供高压直流给逆变电路，逆变电路根据需求有单相逆变和三相逆变。保护电路是指防止电流冲击、电压冲击、输出短路、器件过温保护等保护系统可靠性，避免逆变系统受外部冲击等影响正常输出的辅助电路。

2.PFC电路

2.1作用

PFC的英文全称是PowerFactorCorrector，意思是功率因数校正器。随着开关电源的普及应用，普通的整流电路PF值低，输入无功功率大，电力效能低，同时对市电电网存在较大谐波干扰，影响整个电网的稳定性和高效性，所以对产品的功率因数要求越来越高。PFC就是通过主动式和被动式两种方式，提高整流电路的PF值，减少无功功率输入和谐波干扰，减小整流过程中的电能损耗，起到节能的目的。

2.2分类

PFC理论上可以分为主动式和被动式两种，主动式为有源电路控制方式，可以拥有更高的功率因数（大于0.99），适应宽范围的输入电压，但需要专用集成路进行PFC控制，所以产品电路复杂，成本高昂；被动式为无源电路控制方式，功率因数达到0.8已经是非常好的产品，但是它的优点是电路简单，成本低廉，稳定可靠，缺点是PF值低，体积较大。在一些小功率的开关电源产品中应用广泛。

2.3主流PFC控制芯片

随着半导体技术的发展和电源开关电源技术的不断创新，主流的半导体生产厂家推出各种类型的PFC控制芯片，极大简化了PFC控制电路的设计，比如TI公司推出的UC系列产品，其中经典产品UC3854，还有比如ON公司推出的NCP1654，IR公司推出的IR1150，凌特公司推出的LT1248，仙童公司推出的FAN4810等等产品，随着PFC控制技术研究的深入，在新型拓扑结构和新型控制方法的不断突破和创新，将会有更多的更好的PFC控制芯片面世。

3.UPS

3.1含义

UPS（UninterruptiblePowerSystem），就是为了解决市电突然掉电或者突变导致设备损坏而研发的，通过市电将电能存储在蓄电池上，通过主机PFC电路、逆变器等模块电路将不稳定的，质量差的市电转换成稳压，波形质量好，不间断地供电给系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统、交通通信设备或其他电力电子设备提供稳定可靠的、不间断的电力供应。

UPS的最主要功能：稳压输出，滤除谐波，不间断供电。在市电电网正常供电时，UPS通过内部的PFC整流控制模块，电池模块和逆变模块的能量转换，消除电网中的脉冲冲击，谐波干扰和幅值波动，起到稳压器和滤波器的作用，保证电力电子设备可靠稳定地运行；在市电电网断电时，通过电池模块和逆变模块提供交流供电给负载，通过UPS整个系统的控制系统，可以做到市电电网掉电时输出不掉电，这样就使电力电子设备保持正常运行状态，真正保证了设备的不间断运行。

3.2逆变拓扑选型

随着不间断电源技术的不断发展和市场的不断扩大，传统两电平结构比如H桥逆变等已经无法满足市场需求，因此具有谐波小、损耗低、效率高等优势的三电平拓扑结构便应运而生。

目前针对三电平拓扑结构有很多种，最常见的两种拓扑结构为三电平“I”型和三电平“T”型，两种拓扑互有优势。I型三电平电路，每个管子只承受一半直流电压，开关损耗低，而且开关频率越高，开关损耗低的优势就越明显；T型三电平电路，主管承受全部直流电压，钳位管承受一半直流电压，对比I型三电平会少两个元件，同时控制算法简单。

4.UPS不间断电源中的PFC电路

主动式PFC整流的根据控制的变量不同，可以分为以下4种方式：峰值电流控制；滞环电流控制；单周期控制技术；平均电流控制。以上4种方法都有各自的优缺点：峰值电流控制，因为只控制电流的峰值，与电流平均值误差较大，THD值存在较大缺陷，同时对噪声的敏感，易产生次谐波振荡等等缺点，该技术将逐渐被淘汰；滞环电流控制，设置最大电流参考和滞环回差值，虽然提高了电流控制精度，但是缺点同样明显，开关频率难于做到恒频控制，在实际应用不多；单周期控制技术，该技术主要特点是反应快，精度高，于每个开关周期内对电流进行调节，能有效地抑制电源侧的扰动，既没有稳态误差，也没有暂态误差。单周控制能优化系统响应、减小畸变和抑制电源干扰，整个控制系统具有反应快、动态特性良好、开关频率恒定、易于实现、抗干扰强、控制电路简单等优点。缺点是需要快速复位的积分电路。平均电流控制，主要是在峰值电流控制和滞环电流控制的基础上进行调整，集中了峰值电流控制的恒频控制优点和滞环电流控制的精度优点，可以提供极低输入THDv和THDi，同时，简化了输出滤波器的设计，且因为有电流控制器做调节，取的是平均电流，所以提高了系统在噪声干扰下的稳定度和精度。主要缺点是：控制电路复杂，需检测电感电流需电流控制环路；参考电流与实际电流的误差随着占空比的变化而变化，可能引起低次电流谐波。但目前平均电流控制是应用最广泛、技术最成熟的PFC控制方式。

5.三相UPS高效前级PFC设计实例

三相UPS项目后级采用三路单相T型三电平逆变，通过DSP控制三路逆变输出相位相差120°构成三相逆变输出；三相UPS前级采用凌特的LT1248控制芯片，通过三路单相PFC整流电路构成三相UPS的PFC电路，电路结构简单，性能优良。

三相不同输入的均流问题，系统通过采样三相的输入电流，经过均流电路，把每相输入电流和三相平均输入电流的差值引入到各路的LT1248电流环中，使得每路的输入电流保持均衡。

单相PFC整流电路采用单电感双boost功率拓扑，节省了一个功率电感，同时整合整流和升压电路，电路更简洁，成本更低，如图1所示。

实际产品开发应用过程中，根据产品的性能指标，安规和认证的要求，需要在输入增加LC滤波电路，同时在PFC的工作前需要对正负BUS进行缓启动处理，防止PFC模块启动瞬间的冲击电流损耗器件，同时为了保证提供给后级逆变系统平衡的稳定的正负BUS电压，还需要对正负BUS进行均压控制，BUS过压保护，这些指标要求需要对正负BUS电压采样并通过硬件处理后送入LT1248的控制环路，保证每路的PFC功率模块正常工作，同时为增加系统可靠性还要加入系统输入电流过流保护，功率器件的过温保护，IGBT的过流保护等等措施来满足产品的规格设计要求。

参考文献

[1]杨成林，陈敏，徐德鸿.三相功率因数校正（PFC）技术的综述（1）[J].电源技术应用，2002（8）：50-55.

电源电路的设计范文篇10

Abstract：AprincipleblockdiagramofpowersupplyforLEDdrivingbasedonPWMcontrollerICwaspresented.UsingthePWMICFAN7554asthemainmicrochiptodesignafly-backLEDdrivethatisdesignedwithanoutputpowerof120W，anoutputvoltage33Vandanoutputcurrent0.9A.ThecircuitcansupplydrivepowerforaLEDarraywith30tubeswiththepowerof1Wbyusing10inseriesand3inparallel.Andintroducestheoperationprinciplesofthedesignedcircuit.ThepowersupplyforLEDdrivingofthisdesignhaspassedaseriesofrelatedelectrictestsandithasgotsomesatisfactoryresultsintheactualoperation，capableofenteringthelowpowerLEDlightingmarket，andcanbeareferenceforhighperformance，lowcostlow-powerLEDpowersupplydesign.

关键词：脉冲宽度调制；FAN7554；反激式；LED驱动电源

Keywords：PWM；FAN7554；fly-back；LEDdriverpower

中图分类号：TN6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）17-0104-03

0引言

LED作为新型绿色环保光源，具有亮度高，发光效率高，寿命长以及工作电压低等特点，具有广阔的应用前景，但是LED照明中的驱动电路部分却是目前制约其发展的一个重要瓶颈之一[1-3]。为了LED管稳定的发光，需要设计出LED恒流恒压驱动电源。本设计利用FAIRCHILD公司的FAN7554作为PWM控制器，设计了一款输出电压范围为33V～37V，输出电流0.9A的30WLED驱动电源。通过对其EMI（电磁干扰）滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和制作，成功地实现了反激式LED驱动电路，该驱动电源具有结构简单、成本低廉、节能高效和稳定可靠等特点。

1LED驱动电源的组成

本文设计的LED恒流驱动电路的工作原理框图如图1所示。它主要由输如EMI滤波电路、PWM控制电路、反激变换电路、光耦反馈电路、电流环恒流控制电路、保护电路等组成。交流电输入经EMI滤波电路及整流滤波电路后，由光耦的反馈信号调整PWM控制电路输出的脉冲信号宽度，从而对滤波之后的输入信号大小进行控制调节，再通过反激式变换电路进行电压变换。以电流型PWM控制芯片FAN7554为控制器件组成的恒流恒压控制电路，将电流取样信息和电压采样信息分别经电流比较器处理后由光耦反馈至变换级驱动端，实现电流电压控制调节，最终提供稳定电流和稳定电压，驱动LED负载。在保护电路方面主要有浪涌保护、欠压保护、过压保护和高频MOS管保护等。

2LED驱动电源电路设计及原理分析

2.1核心元件概述

FAIRCHILD公司提供的FAN7554芯片集成了一个固定频率的电流模式控制器。图2为FAN7554芯片的内部结构，该芯片具备软启动、通断控制、过载保护、过压保护、过流保护和欠压锁定等功能，这为电路简单、成本低廉的LED驱动电源电路设计方案提供了所需要的一切。芯片没有集成高频MOS管，在设计时需要与独立高频MOS管组成实现PWM控制电路，这极大方便了设计者进行调试与维修，这主要是因为设计者一般会对LED驱动电源中的高频MOS管的PWM信号进行观察和测试，且LED驱动电源工作时高频MOS管损坏的概率较大。

图3为LM358双运算放大器的引脚功能图，其内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。LM358的主要特性有：直流电压增益高达100dB；单位增益频带宽约1MHz；单电源电压范围宽为3～30V。这些特性决定了LM358适合于LED驱动电源的误差放大电路的设计。

2.2基于FAN7554芯片的30WLED驱动电源电路设计

根据LED驱动电路的原理框图，设计了如图4所示的基于FAN7554芯片的30WLED恒流恒压驱动电源的电路原理图，该驱动电源LED负载采用30只功率为1W的LED管进行10串3并混联方式组成的LED阵列，组内所有的LED管电压额定值为33V、电流额定值为0.9A，光功率约为30W，设计要求LED驱动电源效率大于80%，则电源输入功率约为37.5W。考虑到小功率LED驱动电源对功率因数不做要求，在低成本设计的前提下本设计没有采用无源功率因数校正电路。

2.3基于FAN7554芯片的30WLED驱动电源电路原理分析

①LED驱动电路的电源。

LED驱动电源的供电电源是220V/50Hz交流电。

②浪涌保护电路。

采用保险丝F1、负温度系数的热敏电阻RY1、RY2、电阻R21、R22和电容C16设计浪涌保护电路。当满载开机时，C6电压不能突变，相当于短路，导致输入电压很大。而热敏电阻在冷态时电阻很大，可起到限制输入浪涌电流的作用。在电源接入端加入防止浪涌保护电路，主要是用来防止由于雷电过电压和操作过电压等瞬态过电压，造成LED驱动电路核心器件的损坏。

③EMI滤噪电路。

采用电感L3、电容C13、C7和C8设计EMI滤噪电路，主要是为了滤除共模和差模噪声，并提供放电回路。

④整流电路。

采用DB107设计桥式整流电路，将双相输入交流电转换成单相交流电。

⑤前端电感电容复式滤波电路。

采用电容C6、C3和电感L1设计电感电容复式滤波电路，不仅起到过滤噪声的作用，同时还起到将单相交流电转换成纹波较小的直流信号的作用。

⑥过压保护和欠压保护电路。

FAN7554芯片的电源主要来源于由变压器T1的6号管脚和1号管脚组成的次级线圈，在芯片电源管脚与模拟地之间反向接入稳压二极管D9，起到过压保护作用，从而保证芯片的电源电压不高于18V。当次级线圈供电不足时，由R2电阻和R5电阻组成的欠压保护电路，芯片电源直接由整流后的直流电源提供电源，实现了欠压保护功能，从而保证芯片的电源电压不低于18V。

⑦高频MOS管保护电路。

采用电阻R3、电容C2和二极管D6设计高频MOS管保护电路。当高频MOS管截止时，如果不是高频MOS管保护电路为电感所存储的电磁场能量提供泄放回路，那么电感所存储的电磁场能量将直接注入高频MOS管，从而在MOS管上产生过大的电压应力，甚至损坏MOS管[4，5]。

⑧LED负载电源电路。

在变压器T1和MOS管完美配合工作下，实现了将输入电能量耦合至LED负载端和恒压恒流电路两部分电路中。LED负载的电能量由变压器T1的12号管脚和9号管脚组成的次级线圈提供，为了防止负载的电流回流至次级线圈，在次级线圈的12号管脚和LED负载之间正向并联接入二极管D2和二极管D4。可是为了防止加在D2和D4并联电路两端的电压过大而损坏它们，因此在D2和D4的并联电路两端并联上由R1和C1组成的串联电路；LED负载端的电感电容复式滤波电路由电容C4、C5、电阻R4和电感L2组成，不仅起到滤除噪声的作用，而且还起到了将单相交流电转换为纹波较小的直流电的作用。

⑨反馈控制电路。

为了实现稳定的LED驱动电源，加入了电压采样和电流采样电路，通过LM358双运放将所采样的电压值、电流值与相应的基准电压值、基准电流值相比较后转换为误差量，该误差量通过光耦器件PC817反馈至FAN7554芯片的反馈管脚达到调整高频MOS管脉冲宽度的目的，从而实现对LED负载的输出电压、电流调节[6，7]。

3总结

本文提出了一种基于PWM控制芯片的小功率LED恒流恒压驱动电源的电路架构，并利用FAIRCHILD公司的PWM芯片FAN7554作为主控制器，设计了一款功率达30W的反激式LED驱动电源，其输出电压为33V，输出电流为0.9A，可为30只功率为1W的LED管采用10串3并混联方式组成的LED阵列提供驱动电源。通过对其EMI（电磁干扰）滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和测试，通过对其EMI（电磁干扰）滤波电路、PWM控制电路、反馈控制电路、反激式变换电路、各种保护功能电路等进行设计和测试，结果表明其恒流效果好，输出电压纹波低，成功实现了该反激式LED驱动电源，这对设计高性能、低成本的小功率LED驱动电源具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]赵安军.隧道LED照明技术研究及应用探讨[J].中国交通信息产业，2008（6）：117-118.

[2]蒋明刚，杨洁翔，范荣.新型LED灯具在室内照明中的应用[J].科技资讯，2012（15）：244.

[3]付佳.升压型双模式PWMLED驱动芯片设计[D].浙江大学，2007.

[4]刘松，张龙，王飞，等.开关电源中功率MOSFET管损坏模式及分析[J].电子技术应用，2013，39（3）：64-66.

[5]陈菊华.避免MOS管在测试时受EOS损坏的方法[J].电子与封装，2007，7（8）：17-20.

电源电路的设计范文篇11

1配电系统问题

《住宅设计规范》（以下简称《住规》）第6.5.2条第1点规定住宅供电应采用TT、TN-C-S、TN-S三种接地方式。在设计时由城市公用低压线路供电的住宅楼一般采用TT系统：住宅小区的每幢住宅楼采用由小区变配电站配电时采用TN-C-S系统；对附设有配电所的高层电梯住宅采用TN-S系统。

2每户电源进线问题

大多数住宅每户一般都为单相电源进线。随着社会的发展和生活水平的提高，住宅电源应采用三相电源进线，出线回路亦设一路三相断路器作空调主机电源。《住规》第6.5.2条第5点还规定每套住宅进线断路器应采用同时断开相线和中性线的开关电器，所以对于单相电源进线采用双极开关；对于三相电源进线采用四极开关。在配线过程中各出线断路器的相线与零线要分别从电源取电，禁止各出线间跳线连接。

3每户配电箱出线回路的设计问题

一般出线回路按照明、普通插座、空调插座、厨房插座、电热水器插座等回路设计。另一种方式，除了厨房和电热水器插座回路外，其余插座完全可以按房间分片区设置回路，且线路敷设方便，交叉少。

4每户的电源进线不应小于10mm2

住宅一方面向大户型大面积方向发展，另一方面也有向小户型发展的情况。对于类似小户型应允许将每户电源进线减至6mm2，但为了避免施工方偷工减料的情况，以及作为配电预留，还是有必要统一，用不小于10mm2的电源进线。

5电能表的选型及表箱的设置

住宅照明计量表箱的设置方式在《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第8.2.2.2条中做了详细规定，对单相电源进线的用户采用单相电表，对三相电源进线的用户采用三相电表。另外，在城市电网直供用户可享受波峰波谷电价的地区应采用分时段计量电表。本地区应用较常见的是6只、9只、12只电能表，结构尺寸也基本固定为980×720×160、1310×720×160和1310×850×160。

6漏电断路器极数及漏电动作电流的选择

《住规》第6.5.2条第7点要求每栋楼进线断路器设漏电保护，常遇到的问题是断路器的极数与漏电动作电流的选择。根据《低压配电设计规范》GB50054-95第4.5.6条规定“当装设漏电电流动作的保护电气时，应能将其所保护的回路所有带电导线断开。”在住宅设计中多为单相负荷或单相负荷与三相负荷同时存在，N线不可能保持地电位，所以应选用三相四极漏电断路器(末端插座回路选用两极漏电断路器或可断开N线的1P+N型漏电断路器)。设漏电保护的目的根据条文说明是为防电气为灾，根据《低压配电设计规范》GB50054-95第4.4.21条“其额定动作电流不应超过0.5A”以此为依据进行设计。防电气火灾的安全意识的提高首先就是选择漏电断路器作为进线断路器进行漏电保护。

7进线电源中性线规格问题

对于一栋住宅楼而言，其进户电源一般设计采用三相五线制电源。设计人员进行配电设计时，对三相的负荷进行平衡后，从经济角度考虑，其中性线截面往往按规定的下限选取。认为三相负荷平衡时中性线上电流接近零，但在实际工程中笔者曾发现住宅三相电源的中性线电流接近甚至大于相线电流。笔者分析认为其原因在于：一方面住户在用电时，实际三相负荷是不平衡的，因此，设计人员在进行配电系统设计时，应充分考虑到住宅用电设备的多样性和住户用电的不平衡性，慎重选择中性线的截面，以确保用电安全。

8工程安装施工方面

应配备专业人员，做到知识化、专业化，应从过去的目测检查深化到科学检查，在保留过去对操作工艺检查的同时，还应要求施工人员对图纸的质量进行检查，检查图纸的设计数据有无错误和隐患，同时检查电气设备的产品质量，并制定设备进场的保管条例，杜绝电气事故的发生。管内穿线符合要求，不同电压的导线不能穿在同一穿线管内，不同一个回路导线（除规范有规定者外）不应穿在同一个穿线管内；导线穿线时要注意穿线管的空闲面积，一般导线截面积（边外皮计算在内）不应超过穿线管孔内面积的40％。

9相关规范的相关条文

在住宅电气设计过程中往往会用到其它规范的有关条文，其中较重要的条文应注意。

《供配电系统设计规范》GB50052-95、《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93、《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92、《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002。

电源电路的设计范文篇12

【关键词】高层建筑；消防供配电；消防负荷；

中图分类号：TU208文献标识码：A

1.高层建筑消防供配电设计应当遵循的主要规范：

《火灾自动报警系统设计规范》GB50116－2013（以下简称《报警规范》）、《高层

民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005版）（以下简称《高规》）、《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008（以下简称《民规》）、《供配电系统设计规范》GB50052-2009（以下简称《供配电规范》）等。

2.高层建筑消防电源设计

2.1高层建筑消防用电负荷等级

《高规》规定：消防控制室、消防水泵、防烟和排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。

2.2各级消防负荷的供电要求

根据民规中的相关规定，建筑物(群)的消防用电设备供电，应符合下列要求：

1消防用电负荷等级为一级时，应由主电源和自备电源或城市电网中独立于主电源的专用回路的双电源供电；

2消防用电负荷等级为二级时，应由主电源和与主电源不同变电系统，提供应急电源的双回路电源供电；

3为消防用电设备提供的两路电源同时供电时，可由任一回路作主电源，当主电源断电时，另一路电源应自动投入；

4消防系统配电装置，应设置在建筑物的电源进线处或配变电所处，其应急电源配电装置宜与主电源配电装置分开设置；当分开设置有困难，需要与主电源并列布置时，其分界处应设防火隔断。配电装置应有明显标志。

5《高规》中规定，高层建筑的消防控制室、消防电梯、消防水泵、防排烟风机等设备的两个供电回路，应在最末一级配电箱处自动切换。

2.3消防电源的选择

下列电源可作为应急电源：

1、独立于正常电源的发电机组。

2、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。

3、蓄电池、干电池。

4、EPS应急电源装置。

5、UPS不间断电源装置。

3.目前存在的高层建筑消防电源配置的问题

3.1关于消防负荷容量的确定

如何确定供电系统中消防负荷，《民用建筑电气设计规范》指出：当消防用电的计算负荷有功功率大于火灾时可能同时切除的一般电力、照明负荷计算有功功率时，应按未切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总的设备功率计算负荷，反之则不考虑消防负荷。而《火灾自动报警设计规范》4.10.1指出：消防联动控制器应具有切断火灾区域及相关区域的非消防电源的功能，当需要切断正常照明时，宜在自动喷淋系统、消火栓系统动作前切断。两个规范中需切断的非消防负荷是不易确定的，与火灾的规模有关，每一栋建筑、每一场火灾可能都不相同，最少应切除多少，让设计者无法考虑。因此，设计计算应把握如下原则：三级负荷按全部切除考虑。选变压器时：将三级负荷相加作为总计算负荷。选柴油发电机组时：将消防负荷与一、二级总计算负荷相比，取大者作为计算依据。这样，就能比较容易统计计算，满足平时和应急的供电要求。

3.2关于高层建筑配置柴油发电机组的问题

《高规》中规定，消防设备的供电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计。而该规范中所规定的一级负荷别重要的负荷并没有涉及到消防负荷，按照规范的要求，消防设备的供电只要有两个电源就可以满足负荷要求，而《高规》中同时又规定一类高层建筑的消防用电应按一级负荷要求供电，并应在最末一级配电箱处设置自动切换装置，保证消防设备在发生火灾时供电可靠、正常运行。在《高规》中并没有明确规定一、二类高层建筑必须要配置柴油发电机组。由此近几年国内新出现的很多高层建筑消防负荷没有配置柴油发电机组。然而在具体的供电设计中，绝大部分高层建筑是从电网中引接两路10KV高压电源进线供电，但这样不一定能满足规范里两个独立电源供电的要求，因为在大多数地区的10KV双电源都是引自同一变电站，从严格意义上来讲其实质就是一个电源，所以用户无论从电网上取几回电源进线，也无法得到严格意义上的两个独立电源，当变电站发生故障时，可能引起全部电源进线同时失去电源而造成停电，使供电系统完全瘫痪。事实上，两回路10KV高压电源引自不同的变电站是有困难的，而柴油发电机组配置投资小，使用效果好，可靠性独立性高，又能符合规范要求，所以在高层建筑供电设计中应当配置柴油发电机组。

3.3关于消防用电设备的供电可靠性问题

建筑火灾可能会造成电气线路和其他设备着火，电气线路可能使火势蔓延扩大，还可在救火中因触及带电设备或线路等漏电，造成人员伤亡。根据实战需要，消防员到达火场进行灭火时，一般要先切断正常供电电源。如果建筑正常用电与消防用电的配电线路混合敷设，不易分清消防用电设备的配电线路，很容易导致消防用电设备不能正常运行。因此，消防用电设备均应采用专用的（即单独的）供电回路，电源直接取自建筑内设置的配电室的母线，当切断（停电）工作电源时，消防电源不受影响，保证灭火救援和消防设备的正常运行。

对于建筑的低压配电系统主接线方案，目前在国内建筑电气工程中采用的设计方案有不分组设计和分组设计两种。对于不分组方案，常见消防负荷采用专用母线段，但消防负荷与非消防负荷共用同一进线断路器或消防负荷与非消防负荷共用同一进线断路器和同一低压母线段。这种方案具有主接线简单、造价较低的特点，但这种方案使消防负荷受非消防负荷故障的影响较大，供电可靠性不高。对于分组设计方案，消防供电电源是从建筑的变电站低压侧封闭母线处将消防电源分出，形成各自独立的系统，参见图一。如果建筑的配电为低压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源和非消防电源分开，使得消防电源相对建筑而言是独立的。这种方案虽增加了断路器，主接线较不分组方案复杂，但提高了消防供电的可靠性。

当采用柴油发电机作为消防设备的备用电源时，要尽量设计独立的供电回路，使电源能直接与消防用电设备连接，参见图二。

图一：

图二：

4.结束语

高层建筑的消防设施是确保建筑物消防安全，保障人们的生命和财产安全的重要设施，而当高层建筑消防供配电系统直接为消防设备提供动力，所以供配电系统设计是否合理也关系到高层建筑消防设施能否正常运行。建筑电气设计人员一定要充分认识到高层建筑消防供配电系统的重要性，并认真理解和严格执行相关规范，科学合理的进行设计，让消防电气的设计更加完善、更加合理。

参考文献

[1]火灾自动报警系统设计规范（GB50116-2013）.

[2]高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95,2005年版）.

[3]民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）.