关键词：MSP430；开关电源；并联DC/DC；电流调节
中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1007-9599(2011)17-0000-01
SwitchingPowerSupplyModulesParallelPowerSupplySystemonMSP430MCU
XueXiao1,2
(1.NanyangPolytechnic,Nanyang473000,China;2.ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)
Abstract:Inthispaper,low-powerMSP430microcontrollersproducedbytwoparallelpowersupplysystem,theuseofintegratedchipLM2596converteroutputvoltage8V,powerof16W,theconversionefficiencyof65%,andmaximumcurrentupto4.5A;twoDC/DCmodulethecurrentratiocanbeautomaticallyadjustedwithin2%error.Aftertesting,thebasicpartandthepartplayedsomeoftheindicatorsareinlinewithrequirements.
Keywords:MSP430;SwitchingPower;ParallelsupplyDC/DC;Currentregulator
根据2011年全国电子设计竞赛A题题目要求：设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。根据这一目标，设计了基于MSP430单片机的开关电源模块并联供电系统
一、理论分析与计算
（一）DC/DC变换器稳压的方法。用开关电压调节器进行电压控制，采用LM2596电源管理单片集成电路，不仅可以输出3A的电流，还拥有很好线性、功耗小、效率高、负载调节特点。电路简单可靠，采用两相同模块并联，可以输出6A电流。输入电压为24V时，要求的输出8V电压刚好在可输出电压范围内，从而达到了要求。
电压输出：
因此，系统电压稳定在8V。
（二）电流电压检测。在输出端串联一个1Ω的电阻，通过运放衰减电路，采用MSP430单片机片内12位AD采集1Ω的电压值，得到DC/DC模块的电流。
ADC采样电压：
因此，单个DC/DC模块的电流：（单位：A）
（三）均流方法。本设计主要根据PID算法，在键盘上输入命令后，单片机动态调节电流比例，从而最终达到理想稳定的状态。离散化公式：
当时：
；；
当时：
；；；
对于LM2596来说，电流输出比与FB端口的电压比有关，单片机MSP430采集各个DC/DC模块电流后通过片内DAC模块控制FB端口，从而控制了电流的输出比值
二、电路设计
（一）系统组成。系统包括MSP430单片机最小系统，两个额定输出功率为16W的8VDC/DC模块，一个输入命令的键盘，显示检测电压值的液晶。键盘输入命令后单片机根据命令利用片内ADC和DAC控制DC/DC模块的电流比例，并且将采集的数据显示在液晶上。
（二）DC/DC模块设计。输入的直流电源经过电感滤波后输入到LM2596第一管脚，通过R3和R10调节目标电压，通过以上计算公式公式得：R3为5.5KΩ
（三）测控电路。测控电路主要使用MSP430片内单片机ADC与DAC及键盘，在采集和控制电路上分别使用运放LM385电压跟随电路，并且在采集电路上进行1/2分压，使信号刚好在ADC有效范围内。
三、测试结果及分析
（一）基本要求测试
1.额定输出功率下，负载电压及效率
2.负载电流1A时，系统测试数据
3.负载电流1.5A时，系统测试数据
（二）发挥部分测试
1.负载电流0.5A-3.5A时，系统测试数据
【关键词】高压直流电;通信电源;高频开关
一、引言
数据通讯的业务发展里程比较短，发展速度比较快，前几年，通信数据设备供电的UPS不间断电源系统配置多为200KVA以下的1+1并机冗余系统。但是现在，信息技术的快速发展，带动了通信数据技术质的飞跃，尤其是快速发展IDC业务，使不间断大容量UPS电源系统大幅增加，400KVA2+1并机冗余系统成为了主要的UPS不间断电源系，其电池配备多为6V和12V。以下就是对高压直流电的可行性和优势进行分析，并且阐述通信电源中的高频开关整流模块设计。
二、高压直流电的供电可行性及优势
我国目前几乎都使用交流电220v的服务器接入UPS用电业务的电源之中，AC/DC整流电路和AC/DC整流电路着两部分组成了服务器的内部电源。其中，服务器的滤波器、全桥整流电路和平滑滤波等电路组成了服务器，高频逆变电路、隔离变压器和整流滤波电路等构成了DC/DC变换电路。一般情况下，服务器允许的交流输入电压为220V±25%的范围内，即是165-275V，也就是说，电容的平均电压的范围198-330V是整流后滤波，389V为最高峰值电压。直流母线满足服务器工作电源要求的波动范围是在216-282V之间。此外，高压直流电源技术已经成熟的广泛地应用于通信设备中，并且已经有几十年的运行经验了，通信用高压直流电源其电压等级与电力用直流操作电源相同。因此，电力用直流操作电源系统对于通信用高压直流电源的系统设计来说，有很多可以借鉴的优点。另外，高频开关式整流器的成功运行和维护经验也有几十余年了。
高压直流电的供电优势有：
1）高压直流电在供电备份冗余上与直流-48V开关整流模块的配置几乎相同，减轻了供电系统的配置负担，只需要整流模块N+1的并份即可（N为主用模块数量）。
2）在高压直流供电系统中，整流机柜并机比较方便，可以提高系统扩容效率，节约投资成本。
3）该模式的控制系统与UPS相比较，供电模式并机简单，不存在交流电源振幅、频率、相位等参数，减少了系统的故障点。
4）直流开关整流器模块为该系统的核心部位，维护起来比较方便。
5）该系统在整组后，备电池单体只数相应的减少了很多，也减少了系统中的故障发生，确保了系统供电安全的可靠性。
6）系统中不存在单瓶颈故障隐患，因为没有设置自动静态旁路开关。
7）不需要反复变换，系统变换效率与UPS比较，其供电性能稍高，有利于电能的节约。240v高压直流电供电模式在国内的电信运营商中的应用，已经有十几年的经验了，经过运营事实证明了高压直流供电模式对于电信数据业务来说是比较安全可靠的。
三、高频开关电源系统中的的整流模式设计
高频开关电源系统中的重要部分就是整流模块，因为整流模式的稳定性直接关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的正常。本文所阐述的整流模式设计，主要是利用无源PFC和DC/DC变换器的原理，在模块整流原理上进行的改进和完善，以实现使模块能够有效完成整流作用的目的。其工作原理框图如图1所示：
图1整理模式的工作原理图
在工作过程中，想要保证模块后级电路的安全，就应该使其先通过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理。经过处理后，把三相交流转换成高压直流的时候要经过整流和无源PFC，高压直流要电压要经过DC/DC变换器再次转换才能输出。此外，模块控制部分还发挥着保证输出电压的稳定的作用以及保护各模块部件的作用，例如负责过压、过流以及短路保护等作用。模块还在远程监控中提供了遥控、遥调、遥测、遥信等四遥接口。有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值就是即功率因数校正，简称PFC，它用来表示有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系。无源PFC般情况下由二极管、电阻、电容和电感等无源器材组成，是指不使用一些有源器件，例如晶体管等组成的校正电路。本文中的PFC组成就是利用电感上的电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，以实现改善电路中电流的畸变的目的，就是在整流桥堆和滤波电容之间加1个电感，改善功率因数和电磁干扰，并利用电感上的电压超前于电流的特性，来补偿滤波电容电流超前电压的特性。但是这种方式对于校正电流畸变和补偿功率因数的效果有限，只能实现抑制电流突变的目的，是一种简单的补偿措施。
固定的直流电压借助DC/DC变换器就可以变换为可变的直流电压，这种控制的优点就是能够节约电能、提高平稳性和响应的速度。一般情况下，把变阻器换成直流斩波器，可以节约20%～30%的电能。直流斩波器的优势有：调压、抑制电网侧谐波电流噪声等作用。本文所说的DC/DC变换器，采用的是双管正激式DC/DC变换器，变压器T1发挥着隔离和变压的效果，如果想要实现能量的储存及传递只需要在输出端要加一个电感器Lo（续流电感）即可。由于VD1、VD2的导通限制了两个调整管关断时所承受的电压，因此，变压器初级无再有复位绕组。整流二极VD3和一个续流二极管VD4既可以构成一个输出回路，也可以选用回复时间比较快的VD3、VD4。为了实现降低文波电压的效果，应该选择大容量的滤波电容。双管正激式DC/DC变换器的工作特点有以下几点：
1）VD1、VD2应该选择快恢复管，使它们在其实际设计和调试中只许很短的时间就可以恢复，满足两个开关在任何工作状态下可以承受的电压都不会超过UIN和Ud的条件;
2）双管正激式DC/DC变换器不需要复位电路，与单端正激式DC/DC变换器相比，其电路和变压器的设计比较简化，即使使用耐压值较低功率器件，它也会有很大的功率等级;
3）工作状态比较一致的两个开关管，会出现同时通态或断态的状况，因此，可以选择智能高频开关电源，整流电路将交流电变为脉动直流电的时候，会含有大量的交流成分（称为纹波电压）。
想要获得平滑的直流电压，可以加接滤波电路在整流电路的后面，达到滤去交流部分的目的。缩短二极管得到时间，应该留有足够的电流裕量，可以在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容，电容CO充电的瞬时电流较大，会导致二极管损坏。
四、总结
综上所述，本文主要针对高压直流通信电源中的高频开关整流模块设计的阐述，可以发现利用无源PFC电路，能够实现改善电路中电流畸变的目的。该系统可以准确的将进行交流变换，缺点就是成本比较高，同时对于备用电源充电时的均匀性比较弱，防雷滤波的效果也不是太好，因此，需要在这些方面进行提高。
参考文献
[1]李稳孙.高压直流供电模式的探讨[J].现代电信科技，2011，03：66-67.
关键词：一体化电源；变电站；认知；自适应
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.142
0引言
常规的变电站站用电源分为交流电源监控、直流电源监控、电力用交流不间断电源监控、通信电源监控等，各个子系统采用分散设计，独立组屏，设备由不同的供应商生产、安装、调试，供电系统也分配不同的专业人员进行维护管理。这种设计方式会带来很多局限性例如：自动化、信息化程度不高；经济性差；安装、服务协调较难；运行维护不方便等。
由于不同厂家的电源装置存在技术上的脱节不协调，在运行调试时遇到很多问题，有时甚至影响设备的正常运行，特别是对于智能变电站和无人值班电站，影响更大。如果系统软件的需求增加、数据的增减，可能会导致一体化电源系统的与直流、交流等电源系统软件版本不匹配，设备无法正常运行。
基于此我们将按照层次化、模块化的设计方式，采用基于认知的自适应匹配的通信机制，涉及了一套智能变电站一体化电源系统。本系统将全站交流、直流、UPS、通信电源装置统一管理，实现一体化配置、一体化监控，系统结构简单，对上对下的接口丰富，将各子站用电源装置通信网络化，实时监测一体化电源系统与上位机的软件版本是否匹配，无需手动修改配置，使用时灵活方便，提高了配置维护效率。
此系统投运后，可以对整个电源系统的信息采集、状态检测、故障预警、过程控制进行统一的集中管理。从技术上保证了系统的准确及时预警、故障的及时发现和处理。一体化电源总监控装置，可以作为变电站电源系统的集中控制平台，实现对整个变电站电源系统的集中监控，由专门的一体化电源运行人员来监测和维护。
1智能变电站一体化电源监控系统架构
一体化电源监控系统采用分层次设计，每个电源子系统可以有独立的分监控，保证了电源运行的独立性，不会因为某一部分电源故障导致整个一体化电源系统瘫痪。同时，设置一体化电源总监控装置对各子监控进行统一、集中管理，使整个一体化电源系统形成一个有机的整体。
系统采用分层分布式设计共分三层，分别为总监控、分监控层、采集模块层。具体系统架构如下图1所示。
一体化电源总监控系统为总监控，相当于数据采集装置，负责对下采集各个分监控的数据，并负责对上转发采集数据，处理上级数据处理中心的控制命令并下发到装置中。监控装置通信方式多样，与后台进行通信时支持CAN，RS-232，RS-485，网线等通信方式；并且支持多种通信规约，通信电力常用的RTU-MODBUS规约，CDT规约、IEC101规约，IEC103规约，IEC104规约，IEC61850等。
直流电源监控、交流电源监控、通信电源监控、逆变电源监控为分监控，负责对下各个智能采集模块的数据采集和控制操作，对上（总监控）数据传输和命令响应。同总监控一样可以支持多种接线方式和规约。可以根据各个变电站的实际应用灵活配置。
采集模块层主要负责变电站各个基础单元的数据采集与控制执行。采集模块的数量、有无可以通过在各个分监控装置内灵活配置。因为总监控可以适应多种通信方式和规约。所以无需重新添购装置和设备，直接将现有变电站的各种模块接入分监控即可。对于新建站，可以采用图1一体化电源监控系统架构框图种列出的各种模块。其中，采样模块主要采集各个系统的母线电压、电流等重要信息。开入模块主要采集各个系统的开关状态、馈线状态、馈线接地报警等信息。开出模块实现控制开关的实时控制和报警动作的开出等。绝缘检测装置、电池巡检模块、充电机、UPS、ATS等模块可以根据各变电站的实际需求接入相应的设备。
2智能变电站一体化电源监控系统
2.1分层式设计
现有的电源监控装置，多使用工控机（电脑）或者插板式（多个模块集合式）装置。这种一体化电源监控装置存在以下缺陷：
（1）造价高、成本投入大；
（2）体积大、安装配置不方便；
（3）一体化装置显示形式单一、界面不够丰富。
（4）功能比较固定，配置不够灵活。
鉴于以上情况，将一体化电源监控系统采用分体式电源监控设计。电源监控由三部分组成，包括信息管理模块、人机交互装置、电源模块。如图2所示。
电源模块负责给信息管理模块和人机交互模块供电。信息管理模块负责系统所有数据信息的采集、保存、处理、传输等工作。人机交互模块负责数据展示和与人交互等工作，与信息管理模块通过串口进行通信和数据的交互。
2.1.1信息管理模块
通信管理模块为以高性能的32位ARM芯片为核心使用linux系统的信息综合处理平台，提供了多种接口（16路串口、2路CAN通讯口、2路USB口、2路网口、1路B码对时口等），支持多种规约。
通信管理模块应用软件采用模块化、层次化的设计方式，方便以后代码的移植以及升级维护。本软件设计可分为三层，数据采集层、通讯控制层、业务逻辑层。数据采集层主要负责完成数据的采集功能，与智能采集模块进行通信；通讯控制层是本系统的基础层，它衔接数据采集层与业务逻辑层，实现整个系统的数据管理及信息的上传下达。逻辑业务层是针对一体化监控的逻辑控制功能整合，其中包括充放电管理、开出管理、报警管理、事件管理、自动硅链控制等。
2.1.2人机交互模块
人机交互模块采用MCGS触摸屏。该触摸屏造型小巧，结构简单，便于安装。具有耐高低温、防电磁干扰，运行稳定等特点，能够适应变电站对设备的工业级要求。
人机交互模块的软件采用图形化设计，可直观展示变电站的系统结构图、系统接线图，并且可以显示各个单元的实时开关状态，电压电流等模拟量数据和报警提示。根据需要可以产生充放电曲线，电池电压电流等数据的报表。
2.1.3电源模块
电源模块使用AC220V/110V转DC24V开关电源作为监控电源模块给监控信息管理模块和监控人机交互模块供电。
2.2基于认知的自适应的通信方法
智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。目前电力设备的通信机制是先人工手动配置端口信息，然后保存参数重启生效。如果下位机更换其他类型的设备需要重新修改配置，然后保存参数重启生效。这种配置修改-保存-重启的机制对操作人员的技术要求高，灵活性、兼容性差。
基于上述问题我们将认知的自适应的通信机制应用到一体化电源监控系统中。从通信系统的角度认知包含的基本功能：观察、学习、记忆、决策，即对获取的信息以及当前观察结果做出响应。本方法满足了用户需求的灵活可靠通信。
基于认知的自适应的通信系统，包括：智能系统和外部环境。智能系统通过接口与外部环境通信；外部环境包括下位机模块和后台。
智能系统包括观察模块、自学习模块和行为模块。观察模块与自学习模块通信，自学习模块与行为模块通信。
观察模块包括消息单元和系统内部状态单元，根据系统的内部状态从自学习模块获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习模块。消息单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据。系统内部状态单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。
自学习模块包括依次连接的推理单元、信息库、学习单元和策略库。自学习模块接收观察模块的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息。对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略。推理单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型。信息库指所有系统支持的下位机的消息集合。学习单元指对消息的观察、推理。策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。
行为模块包括自适应配置单元、数据转发单元和分组调度单元。根据学习模块的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台转发。自适应配置单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件。数据转发单元用于将测点数据对后台转发。分组调度单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。
本方法具有自动识别下位机，方便操作，灵活性、兼容性强的优点。
3现场应用及优势
本项目开发完成的智能变电站一体化电源系统，已通过了电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心的型式试验；目前，本项目已通过有关专家的鉴定，并在全国多个省市供电公司推广应用，得到一致好评。
与我公司及行业内现有产品相比具有以下优势：
（1）整个系统的网络化、智能化、数字化水平更高；一体化设计，多套系统可共用蓄电池组，经济性更好；一体化设计，分布式实现，更注重故障隔离；
（2）一体化电源对内统一设计，对外统一通信接口，依据行业推荐标准进行模型及通信接口，兼容性更好；
（3）整个系统安装装配方便，不占用单独的屏体。布局方便，节省成本；
（4）本系统自动识别下位机，降低了维护人员的技术要求，操作方便，灵活性、兼容性强提高了施工效率，减少了维护成本。
关键词：测距仪FSD-40电源故障TPS
中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0041-02
测距仪（distancemeasuringequipment）系统是通过询问应答方式来测量距离的。当测距仪与仪表着陆系统配合使用时，测距仪可以替代指点信标，以提供飞机进近和着陆的距离信息[1]。DME系统的主要组成部分，机载测距机发射射频脉冲对信号，所谓的询问信号；测距信标台的接收机收到这一询问信号后，经过固定延迟，由发射机产生相应的应答信号发射出去；机载测距机在接收到地面射频脉冲对后，可由距离计算电路根据询问脉冲与应答脉冲之间的延迟时间，计算出飞机到地面信标台之间的视线距离。
1FSD-40设备简介
FSD-40测距机由意大利THALES公司生产，具备遥控、本地电脑实时监控功能。通过电脑可以实时监控设备运行状态、具有控制转换主备机、关机、查看和修改各种重要参数等功能。FSD-40测距仪[2]主要由I/O系统、控制系统、监控系统、脉冲收发信机、RF通道、外部连接接口系统、电源系统、天线和计算机组成，如图1所示。
主要模块的功能如下：I/O系统功能是可以利用计算机和/或控制（INC）模块控制、监视信标及相关合装设备；通过专用或交换电话线连接到一个或多个远程控制中心；控制系统功能是用来协调构成设备的各个组的所有操作，它通过I/O系统与操作员进行交互，执行与命令和预置相关的操作，并提供与设备操作情况相关的信息；监控系统的作用是对脉冲收发信机进行测试以及测量它们的回答，并将测量结果送到控制器用来检查设备操作是否正确；脉冲收发信机的作用是接收机载询问信号并进行处理后，延时产生应答信号经调制放大送至天线发射；电源系统则为整个设备提供工作电源。
2故障现象
值班室FSD-40监控界面突然连接不上，立即通报塔台并请求塔台转告飞机观察DME信号是否正常，飞机反映信号正常。值班员立即赶到位于本场的下滑设备机房，发现设备并没有换机、关机的记录，但有四个板件的指示灯显示异常，分别为：一号机的TPS-M板件、控制器CTR1和CTR2、数字信号监控器MRA，并且在本地端接入监控计算机，无法与设备进行正常通讯。重启设备后，故障现象依旧存在，通过塔台询问机组是否接收到地面信标台的应答信号，机组反映信号正常。对TPS-M板件进行复位，故障现象消除，指示灯均恢复正常，本地端接入计算机，恢复与设备的正常通讯。登入监控软件后，监控主界面出现“MON1FAULTY”，应答延迟、应答效率等参数正常。由一号机切换至二号机，“MON1FAULTY”字样消除，监控器参数均正常。再由二号机切换至一号机，设备通讯和监控参数均正常。观察设备运行三十分钟后，故障现象重新出现。
3故障分析
因为在本地端接入计算机后仍然无法与设备进行通讯，故初步怀疑为IRS（RS-232接口）故障。IRS（RS-232接口）模块是信标的接口，它提供的RS-232C串行接口，是为了LCSU单元与主控制器（CTR）之间能够进行通信。IRS模块提供了两个串口，一个为SK1（独立的）供本机连接使用，一个为SK2（LCSU）供远程连接使用。通过后面对TPS-M进行复位后，设备恢复正常且本地端接入计算机能够正常通讯，排除了IRS和从设备机房至值班室的传输线路出现故障的可能。
结合控制器CTR1与CTR2指示灯情况，控制器CTR1的LP1灯和LP2灯均灭，控制器CTR2的LP1灯和LP2灯均亮。而LP1灯亮表示此控制器为主控制器，灭表示此控制器为从控制器。LP2灯只对从控制器才有意义并且表示此控制器上的EEPROM正在进行更新。控制系统由两个控制器CTR1、CTR2组成，系统默认CTR1为主控制器。一旦系统检测CTR1出现故障或者内存不正确，便会自动将CTR2变为主控制器，CTR1成为从控制器，并且更新其内存以匹配CTR2的内存。故障现象说明主控制器从CTR1切换至CTR2，并且CTR2更新其内存以匹配CTR1，表明CTR1板可能出现故障。
监控器MRA板上LP1灯灭表示识别码传输异常。监控器MON由伪询问器MIN、MRB、MRA组成，如图2所示，在设备重启后询问机组，机组反映信号正常。由此可见，MRA板的故障并没有影响DME收发信机的正常工作，由于两个监控器工作在逻辑与[3]的状态，即当一个监控器故障时，信标仍可以工作。只有当两个监控器告警故障时，才能产生换机或者关机动作。由此故障现象表明MRA板也可能故障。
通过复位TPS-M板后，设备恢复正常，可基本判断为TPS-M板故障导致此次监控失效。TPS模块为DC/DC的电源模块，为设备提供+5V、+15V、-15V的稳定电压，此模块接受从BCPS提供的53V直流电压或者由电池组提供的48V直流电压。而TPS-M模块是为有关的监控器和相相对应的CTR模块供电，TPS-T则为相应的收发信机模块供电，这就可以解释为什么故障不影响信号的收发。一号机的TPS-M为CTR1、MON1提供+5V、+15V、-15V的工作电压。在第二次故障重现时，技术人员测量了TPS-M上的TP1、TP3、TP4、TP5四个测试点，电压值均异常，基本可判断TPS-M板故障引起了此次监控失效和导致CTR1/MON1板件不加电。又因为CTR1模块提供了对I/O系统进行管理的功能以及和两个监控器、双工器进行通信的TTL接口，如图3所示，故在CTR1/MON1下电后影响了设备与监控计算机之间的通讯，导致不能登录监控软件。更换TPS-M板件，故障排除，后续观察设备运行稳定再无故障现象出现。
4结语
由于FSD-40DME这套设备服务年限太久，设备板件老化严重，相应的监控软件功能不齐全，是此次故障的间接原因。直接原因是由于一号机的DC/DC电源模块TPS-M故障导致CTR1、MON1（MIN、MRA、MRB）下电不工作，而CTR1板上提供了对I/O系统进行管理的功能以及和两个监控器、双工器进行通信的TTL接口，CTR板件不加电使I/O系统工作异常，造成计算机无法与设备进行通讯。总结此次故障排查和分析过程，当同型号设备出现类似故障现象时，倘若故障中出现电源模块异常，应优先考虑是否是设备给各模块的供电出现故障，对可能故障的电源模块进行排查，迅速排除故障恢复设备。
参考文献
[1]魏光兴.通信、导航、监视设施[M].成都：西南交通大学出版社，2004，6：97-100.
【关键词】智能手机电源模块设计管理
手机行业的发展变化可谓是日新月异，近年来肉眼可见的黑白屏到彩色屏、仅有通话功能到目前的各种实用应用，都是智能手机功能进步的体现。然而这些复杂功能的实现都是需要稳定的电源系统作为支持的，因此开展电源模块的电压以及效率设计管理是为智能手机的良好发展前景奠定基础。
1智能手机电源管理模块的设计原则
智能手机的设计过程是设计师明确消费者对设备要求下进行的，因此需要从体积、重量、续航时间上等多方面进行详细考虑。智能手机体积的缩小处理是针对系统集中功能和元件封装技术的体现，因此需要考虑到减小PCB板后产生的各种影响。在体积和重量都有限制的情况下，提高电池的容量和密度是最佳的创新选择，同时注重电源系统在工作状态下的转化频率，也是处理续航时间的主要方案。由此可知，电源管理模块的转化率和能耗是手机改革重点，手机厂家需要从电能转化的效率和电源的使用效率两方面提高设备的科技含量，制造出具备高性价比和满足消费者需求的优势产品。
2智能手机电源管理模块的设计分析
2.1PMU
市面上很多电子产品需要根据实际功能调节出不同电压的电源，也就意味着电池在供电的同时还需要根据芯片迅速转换电压，转换期间的功率损耗也应当保持在规定范围之内，同时该电源模块还需要维持电源的充电安全。这样的新型电源模块电路被称作是电源管理单元，英文缩写为PMU，是为提高电源转化效率和降低能耗的电源管理方案。PMU的构架分为集中式和分布式，但是二者共同存在的几率很小，设计者需要在系统划分之初决定好使用哪种方案。集中式是仅执行PMU附近的单一处理器进行电压调节和电源切换工作，而分布式系统则是作用于每一个电源子系统上。二者的选择重点是从智能手机应用的数量和响应速度的要求，同时还要考虑到电源模块管理过程中的间隔距离。通过比较来看，PMU分布式的方案较集中式的灵活一些，只需要在系统之间加入一根电源轨，作为所有的电源连接线，那么每一个电路都会使用该电源轨完成电源模块的管理工作。而PMU集中式方案需要预先了解到连接的区域，同时还要保障连接组合的实用性和有效应，设计和管理上都较分布式复杂很多。
2.2DPM
DPM是智能手机运行期间对时钟或是电压进行动态管理达到提高电源效率的作用，由于该功能和系统运行的状态和应用开发密切相关，因此常常使用软件来完成DPM的实现。智能手机的工作模式调节往往是降低能耗的主要方式，因此DPM与设备的主CPU密切联系，从定义科学合理工作模式的角度提高电源的使用效率。中心管理系统在设备主频确定的情况下对工作模式做出了四种设定，分别是工作模式、空闲模式、休眠模式和关机模式。根据对四种状态设备的调查可以发现，工作模式中消耗的功率比其他的模式要大得多，因此在用户没有对手机进行频繁操作时进行合理模式的转化，是提高手机电源使用效率的基本原则，同时在用户使用设备功能时快速转换工作模式，恢复正常的使用功能也是提高用户感受的直接方案。智能手机的运行过程不仅仅要对软件的运行进行控制，还要从硬件连接的角度降低空闲外设的启动频率。目前智能手机已知可连接的外部硬件系统有摄像机、蓝牙系统、红外适配器、功率放大器、投影系统等等，但是很多功能都是在系统正常运行r处于空闲状态的，不能及时关闭就会形成电源模块不必要的消耗，影响电源的使用寿命。因此需要DPM开启设备主CPU对空闲外设的进行适时的关闭，降低电源模块的能耗提高智能手机的使用效率。
2.3LDO
LDO是在传统线性电压调节器的基础上进一步提高的电压转换的准确性，用来处理对电压输入极其严格的芯片工作要求。LDO通常使用的电压传递设备被称为PNP，该功率晶体管处于饱和状态的时候，电压调节器可以处于很低的电压范围，而传统的电压调节器的压降数据为LDO的十倍，很难满足芯片对于负载降压的极致要求。因此为适应目前大量应用的锂离子电池的较低输出电压需求，LDO是较为科学的稳压器选择之一，该系统对输出电压和输入电压相近的电源模块管理有较大优势，即使在电源的能量剩余不多，LDO也能对电压做出平稳的处理，保障其设备的工作时长。根据生产技术的不同，LDO稳压器也分为很多类型，常见的类型有Bipolar、CMOS、BiCMOS等，随着成本和市场压力的变化，CMOS成为了目前电子设备市场的主流产品。LDO从组成上分析是对于电压调节的微型反馈系统，是由二极管、电阻系统、保护系统等一系列功能电路集成的芯片，因此对智能手机的性能、噪声、PSRR和启动时间等参数都有影响作用。在进行智能手机布线时需要从LDO的稳定性和响应能力进行考虑，还有对音频部分的干扰和噪声的输出，这直接关系着设备的外放能力和电源模块是否干净，如图1所示。
3结束语
综上所述，智能手机电源管理模块的设计方案多种多样，但是基本的原则都是提高电能的转化率和使用率达到高性能的目的。便携式电子产品的使用在近年来越来越普及，在管理系统一致的情况下优化电源管理模块的设计则会成为企业提高市场竞争力的重要抉择。
参考文献
[1]徐进.智能手机电源管理模块和音频模块设计[D].上海：上海交通大学，2008.
[2]刘平.智能手机电源管理系统设计与故障分析方法研究[D].长春：吉林大学，2008.
[3]陈熹，陈英，戚正伟.一种智能手机电源管理方案的设计与实现[J].计算机应用与软件，2008（09）：80-82.
直流充电模块主要包括蓄电池组、绝缘监测、单元集中监控、单元直流馈电、单元充电模块、交流配电单元等共同组成。由于受到了开关器件性能的影响,因此每个开关电源模块只有几千瓦的最大输出功率,然而在实践中直流系统供电需要几百千瓦。为此,必须要选择并联多个高频开关电源模块的方式确保充电机完成大功率的输出,隔离变压器由于高频化因此具有更小的质量和体积,这样对模块化的实现非常有利。除此之外,选择软开关技术可以使开关损耗得以大幅度减少,并且使变换效率得以提升。在直流系统中绝缘监测可以对正负母线对地的绝缘情况进行时刻监视,如果正母线接地就有可能会导致出现保护的误动作,如果系统在负母线接地的时候出现一点接地的现象,就会导致断路器拒动[1]。
1.2交直流一体化电源系统的通信电源模块
在常规变电站中通信电源往往都是独立设置,从而将稳定可靠的电源提供给运动装置和融信设备。然而这种方式具有较高的设备投资、较大的占用空间等不足,而且其具有与站内直流系统相类似的一些功能,无法使智能变电站网络化、经济化以及简约化的要求得到满足。根据我国电网公司的最新规定,一些变电站必须要选择使用交直流一体化电源系统,不再单独配置通信电源,也就是经过DC/DC变换之后由直流系统向通信设备供电。在直流充电模块中选择冗余技术、均流技术、软开关技术、模块化小型化等高频开关电源技术在通信电源DC/DC变换器中同样适用。
1.3交直流一体化电源系统的UPS电源模块
在站用变压器发生供电故障之后,UPS可以将可靠的电能提供给交换机、五防闭锁机以及后台监控机等重要的负荷。在具体的运行过程中UPS存在着2路输入电源,其在正常的时候经整流、逆变将由交流输入的电能提供给负载。如果中断交流输入,那么在经过逆变后,将由直流输入的电能提供给负载。在UPS中的逆变部分和整流部分仍然对高频开关电源技术进行了应用。除此之外,UPS的非常重要的发展方向就是冗余技术和模块化[2]。
2交直流一体化电源系统均流技术和N+1冗余技术
UPS电源、通信电源和直流充电电源都选择了冗余供电方式并联N+1模块化,N+1冗余技术由于高频开关电源的模块化、小型化和高频化而得到了较快的发展。N+1冗余主要指的是选择N个电源模块并联供电从而使全部负荷的电能需要得到充分的满足,而要想使供电可靠性得以进一步提升,就需要再将一个电源模块并联进来,这样剩下的N个模块在其中的一个模块发生故障之后人仍然可以使供电的要求得到满足。相对于采用单台电源供电的方式而言,采用这种方式具有更高的可靠性。同时,选择热插拨方式能够在系统中随时将故障电源模块退出,这样就确保维护检修工作的方便性[3]。常用的高频并联电源模块均流技术为:以输出阻抗的大小为根据选择均流技术,采用这种方法具有较低的均流准确性,主从均流技术一般需要将一个主模块人为的确定下来,然后与其他的从模块之间开展通信。而民主均流技术并联运行的各个电源模块中并非是人为事先设定主模块,而是以哪个模块具有最大的输出电流为根据来确定,如果某模块而具有最大的输出电流那么其就属于主模块,而从模块就是剩余的模块,采用这种自动设定主模块的方法就可以确保冗余设计的实现。
