時間:2023-05-30 09:13:29
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇pc電源,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
電源在pc中的重要性往往容易被忽視,甚至有不少人抱著隨便的態度選購電源。殊不知,電源選購也是有門道的,一款好的電源有利于電腦穩定健康運行。正如參加閱兵的部隊職能主要是保家衛國,PC電源的職能主要是穩定供電――簡單卻重要,“老套”卻不過時。讓我們以檢閱者的心態,回顧PC電源的“舊”常識、一覽PC電源(下統―簡稱電源)的新趨勢,以選購到優質、不過時的電源為目標,前進!
再加新標準,80PLUS變得更需警惕!
MC曾不止―次地向大家指出,評價電源除了看80PLUS認證之外,還要關注EMl電磁傳導干擾、EMl電磁輻射干擾、電壓波動、紋波大小、交叉負載能力等諸多與性能和安全環保相關的指標參數(相關參數在80PLUS官網或MC這類專業媒體的評測中都能看到)。但從普遍意義來說,80PLUS認證與電源品質成正比關系,80PLUS認證的等級越高,意味著電源的轉換效率越高。想要提高轉換效率,也就通常意味著電源內部的設計和元器件必須更好,這也就變相要求電源提高平均質量水平。從這個角度看,“80PLUS認證和電源品質掛鉤”的說法有一定的道理。但還是那句話,不可盲信,尤其是80PLUS推出自牌等新標準后,降低了入門門檻,不可避免地放入了一些濫竽充數的型號。與之對應,一些沒有通過80PLUS的產品,很可能只是因為設計思路和側重點不同,其產品實際的用料和品質卻屬上乘,接下來具體問題具體分析。
警惕偽參數和偽標簽
近幾年一直關注電源市場的用戶一定會發現市場的明顯變化,很多當年充斥于一線市場專門忽悠消費者的垃圾電源逐步銷聲匿跡。這是一個可喜的變化,主要歸功于80PLUS概念的興起帶動了用戶對電源品質的關注,同時銷售渠道的電商化、透明化、專業化也讓DIYer的識貨能力大大提升,讓垃圾產品生存更艱難。
但市場真的干凈了嗎?我看未必,偷斤短兩的型號從我們面前消失卻又可能去了3、4級不太發達的市場。另外,偷換概念、玩文字游戲、打球的產品則在一線市場猖獗了起來。比如有的產品大談電感效率、功率因數等單一指標,并不對整體轉換效率產生決定影響,但卻有“不服跑個分,但別跟我瞎扯做工用料”的忽悠氣勢。更有一些廠商昧著良心偽造類似80PLUS的標簽貼在機身上混淆視聽。不少消費者一看到“功率因數0.95”(以為是轉換效率)、“xx650”(不提額定瓦數,實際是峰值650W)、“白金認證品質”(以為是白金牌效率,其實跟80PLUS毫無關系)等字樣時很可能放松警惕。在這里除了提醒玩家們細心,還是細心、細心再細心!
警惕80PLUS隊伍中的濫竽充數者
以往PC電源、工作站和服務器的非冗余電源都要求在115V(交流電)下通過測試。對于國內220V使用場景而言,電源要通過測試必須使用寬幅電壓設計,這就要求電源在PFC級使用更高規格的用料。而2014年4N份80PLUS增加了230VEU Interna頤目,廠商可以在降低PFC級的用料的同時也通過230V的80PLUS認證。借此,原來一些只支持230V輸入的無牌電源也可以得到認證的機會,截至本文截稿時已有超過100款電源通過該項目認證(包括金牌產品)。本來Ecova只對送測的樣品負責,有時候市面上的零售版本和送測樣品會有些差異,這其中的貓膩之處不可不防。可以這么說,230V EU Internal認證推出之后,考驗廠商業界良心的時刻到70權衡之下,消費者在選購時如果拿不定主意,不妨無視230V EU Intemal項目這個“后進生”。與之類似的還有80PLUS白牌認證,都是降低電壓適應性的要求。白牌只有110V電壓下的檢測標準,缺乏230V下的量化指標,對國內220V電網環境的參考意義不大,廠商容易借此縮水、減配等等。通常情況下,我們認為一款通過了80PLUS傳統銅牌級以上認證的電源是靠譜的,其他的我們建議大家最好保持警惕。
“舊”常識:銘牌、元件、線路、結構、功率
無論有沒有通過80PLUS等行業認證,一個正規的電源總有一個正規的銘牌。總而言之,通常“看標識別電源優劣”很多時候是可行的。當然,這需要消費者對電源的基本知識有大致的了解。
在國內,“檢閱”一款電源的銘牌可以先從認證開始,拋開貼假標的情況,一款擁有80PLUS、3C、歐洲能源之星和環保之星標準等多個認證貼標的電源無疑是品質的保障。當然,如果一個電源的銘牌在關鍵電氣參數表格中有任何一個漏標(如多路+12V不標+12V聯合輸出功率)或亂標(如不標額定功率,只標峰值功率),那么這樣的電源可以直接無視。連參數都不敢明說,這種遮遮掩掩的態度很難讓我們對電源的品質有所期待。
新技術、新趨勢:使電源不易過時
電源行業要像其他數碼產品一樣融合最新科技、最酷體驗顯然不太容易。但在有心廠商的推動下,電源依然顯示出智能化和注重用戶體驗兩大亮點。
實時監控電源狀態,并通過專用軟件進行交互是近年來電源發展的一大趨勢。如Tt的ToughpowerDPS,通過APP實時顯示各項監測數據,更有曲線圖表顯示、電費計算等人性化功能。還有海盜船CorsairLink數字控制技術,如海盜船RMi、AXi等系列電源都支持通過Corsa’lr Link軟件來實時監控電源的工作情況。通過連接專用的Corsair Link套件,玩家還能輕松調節包括電源風扇轉速和LED燈效――這對“玩燈”一族而言是好消息,鍵盤、鼠標、主板乃至電源的個性燈光都可以輕松掌握。不得不說,這些看似微小的創新對優化用戶體驗是有幫助的。
在用戶體驗方面,電源的靜音效果也是各大廠商不懈追求的一個特性。靜音通常通過低轉速大風扇、智能溫控、風扇延遲散熱技術等途徑實現。如果你是完美主義者,近年來市面上出現的無風扇、全靜音電源可以更好地滿足你的需求。無風扇設計的電源用起來無疑是很舒適的,同時這也要求電源的轉換效率必須夠高,發熱才能盡可能少。通常,全靜音電源的元件品質也要比常規產品更出色一些,以滿足耐高溫、長時間持續工作等苛刻要求。
Tips:“檢閱”電源還有這些要點
單、雙路+12V輸出的抉擇:電源的+12V輸出主要是負責CPU、顯卡等供電需要。應對現在CPU和顯卡的性能不斷提升導致的功耗上升局面,單路設計可以提供更大的電流,更容易滿足CPU和顯卡的多樣化搭配需求。雙路+12V輸出電流都較同功率下的單路+12V輸出要小很多,顯得不夠靈活。單路輸出設計的電源也更適合極限超頻玩家使用,而雙路(或多路)+12V輸出的電源一般都會設計有限流電阻用來保護電源和其他硬件,因此更加適合追求穩定性的用戶。從經驗來看,一般的電源+12V輸出功率都占總功率的80%以上,如果占比過低則有虛標嫌疑,不建議購買。
5V和+5Vsb:+5Vsb是輔助電源,主要給機箱開關等需要喚醒電腦開機所需功能的部分供電。它與+5V電源是有區別的,首先,電源通電后,就一直有+5Vsb電力輸出了,而主5V電力必須在電腦開機或被喚醒狀態下才有輸出。有多部USB設備需要連接電腦進行“關機充電”的用戶可選擇+5Vsb電流充足的產品。
功率因素在交流電力系統里是針對電網的概念:功率因素低意味著電網能量損失高,為了吸收這部分無用能量,電力設備的設計容量、成本相應增加。目前來看只要是主動式PFC電源,當達到滿載時功率因素都高達99%以上,消費者通常也比較難遇到被動式PFC電源。近年來在高端電源上出現了交錯PFC(APFC電路的改進)等結構創新,比如交錯PFC+全橋移相的結構,交錯PFC+全橋LLC諧振甚至是無橋PFC技術(如海盜船AXl500i)――本文暫不展開進行深度研討,若你對高端電源很有興趣不妨對這些技術進行更詳細的挖掘。
模組:簡而言之,全模組電源的線材全部可拆卸,半模組電源除主板、CPU供電外的線材可以拆卸,而非模組電源全部線材不可拆卸。模組化接線設計的好處是,閑置接線可以拆下來,有利于機箱內布線整潔。此外模組化還使得更換個性化包線(安裝線頭射燈、光帶線材)及根據機箱大小更換超長線、超短線等需求變成可能。但模組化接線也衍生了一些額外的接觸電阻,這種接觸電阻隨著時間的推移和插拔次數的增加會有所提高進而導致更多的電壓損失(耗電越大,電壓損失的就越多,但廠家通過技術處理基本能降低該損失)。總的來看,模組化設計推高了電源的制造成本,而且可能增加產品故障的隱患,因此在服務器/工作站等行業應用場景中都會使用非模組設計電源。
一、商用PC需要節能
多數企業用戶追求的是電腦性能、價格,對電腦的能耗卻不加以重視,然而在企業辦公中,員工每天上班打開電腦,然后就長達8小時以上的工作,離開電腦時也不會考慮關機,但就這樣,不必要的電量被消耗了,據測算,一臺普通商用PC電腦的功耗大約在250至400W之間,如果以300W計算,一天開8小時,每個月的耗電量為72度,然而廠商專門設計的節能商用PC,可以將整機耗電量減少30%以上。
如果按商業用電1元/度計算,每臺電腦每年可節省250元以上,對于一個40人的小型企業,一年下來可節省近上萬元電費,所以,對于企業用戶而言,節能成為繼性能和價格之外,衡量PC設備的又一項重要指標。所以,企業用戶購買采用節能配件的商用PC,將有利降低電費的使用成本,那么,節能與哪些因素有關呢?商用PC又是如何做到節能的呢?
二、顯示器節能技術
對于商用PC而言,是否搭配節能顯示器,將意味著是否為企業降低了電費支出,畢竟顯示器是整臺PC中耗電較大的部件之一,普通液晶顯示器的功耗在35W以上,而節能液晶顯示器功耗為15W或更低。從背光技術來看,液晶顯示器分CCFL背光(即LCD顯示屏)和LED背光(即LED顯示屏)兩種。
在功耗表現上,LED顯示屏僅為傳統LCD顯示屏的十分之一。傳統CCFL背光的啟動電壓高達1600V,啟動后的電壓也有800V,而LED背光啟動電壓只有24V,啟動后的電壓更只有12V。在環保方面,傳統LCD燈管必須使用一種汞元素,這是一種對人體有害的物質,而LED背光光源沒有采用對環境有害的汞元素,非常環保健康。
在機身設計方面,由于LED背光源是由很多柵格狀的半導體組成,每個格子中都擁有一個LED半導體,這樣就可以實現光源的平面化,以提供優異的亮度均勻性,而且不需要復雜的光路設計,整體功耗也更低,為此對于商用PC來說,搭配LED顯示器是最佳節能方案。
二、電源綠色節能技術
平時我們看到,某臺商用PC采用了400W高功率電源,然而額定功率并不代表真正的實際功率,在實際工作中,普通400W電源可能只能得到260W實際功率,而節能型350W電源能輸出280W實際功率,為什么會這樣呢?這主要是電源的轉換效率了,一般而言,電源可分為主動式PFC和被動式PFC兩種電路,采用主動式PFC電路的電源,其轉換效率一般只有65%甚至更低,而采用被動式PFC電路的電源可達到78%的轉換效率,同時搭配品質更高的元器件,甚至達到了80%以上的轉換效率,從而有效降低了電源功率的損失。
商用PC的電源節能還與待機功耗有關,企業員工每次下班后,關機后并不會切斷電腦的交流電源,電源依然處于通電狀態,此時就必須消費電能,而企業用的電腦每天16小時處于待機狀態,據了解,普通商用PC的電源工藝普通,內部材料并不高,導致其待機功耗達到了4W,而節能商用PC的電源采用了低功耗、高效率的電源線路和主板設計,可以將待機功耗到1W或更低,僅3W待機功耗的差距,可能讓企業每年多浪費幾千元電費。
三、CPU、主板省電設計
對于企業用戶而言,電腦速度決定了工作效率,而CPU是體現整機性能的主要配件,然而CPU的高性能與低功耗往往矛盾,一般而言,CPU性能越高,功率也越大,發熱也越高。企業辦公即要出色的性能、更低的功耗以及更小的噪音,這在采用酷睿2平臺架構的商用PC上得到了體現,酷睿2通過一系列的創新技術,如寬位動態執行技術、智能內存訪問技術等,使其性能提升了40%,而功耗則降低40%,使其功耗僅為65W,有的低電壓CPU將功耗降低至35W,為了滿足企業用戶需求,很多商用PC開始大量采用低功耗CPU。
低功耗CPU帶來的另一個好處,就是可以采用功率更小的散熱器,從而進一步達到節能目的,與此同時,為了讓商用PC節能更出色,搭配節能主板是至關重要的,比如主板具備了對應的節能技術,配合節能CPU可以根據系統負載動態調節CPU頻率,比如在文字辦公時降低CPU頻率以此節能。同時,很多商用PC的主板用料和設計出眾,并搭配了高品質電容,確保供電的純凈度以及充足性,減少了電流的浪費和損失,因此,企業用戶購買商用PC時,需要考慮內部主板是否具有節能功能。
四、量身定制:打造商用PC節能之道
關鍵詞:ATSE;PC級;CB級;選用;問題分析
ASTE即自行動作的轉換開關電器,是由一個或多個開關設備構成的電器,該電器用于從一路電源斷開負載電路并自行連接至另外一路電源上。如市電與發電機電源的轉換。兩路市電的轉換。
《供配電系統設計規范》(GB 50052―95)中,把電力負荷根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失或影響程度分為三級,并且明確了各級負荷的供電要求:一級負荷應由兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源不應同時受到損壞。二級負荷宜由兩回線路供電。不屬于一級和二級負荷者為三級供電。另外在《高層民用建筑設計防火規范》(GB 50045―95,2005年版)中規定:高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等的供電,應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。基于以上規范的要求。為保證重要負荷及消防負荷供電的可靠性和連續性,在電氣設計和電氣工程實踐中。要經常采用雙電源自動切換。
1、ATSE的分類
ATSE有PC級、CB級、CC級3種類別。
PC級ATSE:能夠接通、承載但不用于分斷短路電流。該ATSE是以負荷隔離開關作為主體開關,加裝電動操作機構、機械聯鎖機構、自動控制單元等一體化組裝而成。能快速接通、分斷電路或進行電路的轉換。操作性能可靠。
CB級ATSE:配備過電流脫扣器的ATSE。其主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。該ATSE是以斷路器作為主體開關,切換由自動控制單元完成,有機械和電氣聯鎖功能。是各種ATSE解決方案中結構最復雜的方案。一般情況結構越復雜,可靠性越低,因此CB級ATSE的可靠性低于PC級ATSE的可靠性。
CC級ATSE:能夠接通、承載,但不用于分斷短路電流(受短路電流沖擊后,主觸頭允許熔焊)。該ATSE的主體部分由接觸器構成,切換功能由中間繼電器或邏輯控制模塊組成二次回路完成控制功能。目前電氣設計中較少采用。
2、ATSE選用中應注意的問題
在選用ATSE時。經常碰到如何選用ATSE以及選用PC級還是CB級ATSE的問題。經過多個項目的應用,筆者對于ATSE的選用有了一些體會。
2.1 轉換時間
ATSE每一次轉換都是一個斷電過程,會對系統產生一些影響。不同的負載和電源狀況,有不同的要求,需要給予注意。在確認轉換時間時,要注意有兩種轉換狀態。一種是從常用電源到備用電源,一種是從備用電源返回到常用電源。
從常用電源轉換到備用電源,需要考慮不同負載允許的斷電時間,見表1。
表l 負荷允許斷電持續時間
較大的系統或者超過三級ATSE,要注意ATSE的轉換需要有一個“時間差”。一般而言,前級轉換要快于后級大約0.5s。
從備用電源恢復到常用電源,即復位,通常不希望常用電源一恢復就立即轉換。而需要在常用電源恢復正常一定時間后,ATSE再切換到常用電源。延時復位的目的在于確保常用電源正常。避免因為常用電源短時間恢復后再次故障,導致頻繁轉換或者柴油發電機頻繁啟動,所以,返回時間需要延時。
2.2使用類別
是反映ATSE在交、直流條件下對典型用途能夠可靠轉換的類別。使用類別由試驗電流、電壓、功率因數或時間常數、操作循環次數、通電時間、斷電時間等參數確定。
在《低壓開關設備和控制設備第6―1部分:多功能電器轉換開關電器》(CB/T 14048.11―2008,IEC 60947:2005,MOD)中,ATSE使用類別有明確的規定,見表2。
表2使用類別
注:A、B為根據應用情況所要求的操作次數.詳見GB/T14048.1l-2008表8~表lO。
2.3 PC級與CB級ATSE的選用
a.由于PC級的ATSE的可靠性高于CB級.因此需要設置ASTE的地方,都可以使用PC級ATSE.特別是重要場合更應優先選用PC級ATSE.如果系統需要設置短路保護功能,只需在PC級ATSE前端設置短路保護電器。
b. 《低壓開關設備和控制設備固定式消防泵驅動器的控制器》(GB/T 21208―2007,IEC/Ts62091:2003,MOD)8.6.10.1明確規定:用于消防泵的ATSE應符合PC級的要求。
C.在應用PC級的ATSE時。需要注意執行《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)第7.5.4條第3款,即ATSE的額定電流不應小于回路計算電流的125%,以保證自動轉換開關電器有一定的余量。
d. 《民用建筑電氣設計規范》7.5.4條規定:當采用CB級ATSE為消防負荷供電時,應采用僅具有短路保護功能的斷路器組成的ATSE,其保護應與上下級保護電器具有選擇性配合。
2.4三極與四極ATSE選擇
三極ATSE主要用于同種性質電源,一般是指同一電網下不同變壓器或不同線路等之間的轉換。四極ATSE主要由于不同性質電源,一般是指市電與發電機電源的轉換。選擇原則:
a.正常供電電源與備用發電機之間應選四極開關。
b.帶剩余電流動作保護的ATSE應采用四極。
c.在兩個不同接地系統間電源切換開關應采用四極。
3、結語
關鍵詞:ATSII、PC級、CB級
引言
在現代電氣設計對于雙投開關的選用變得越來越多,我國國家標準以及IEC標準將ATSE分類為PC級和CB級兩個級別,由于CB級ATSE存在著體積大,動作速度慢,機械聯鎖可靠性較差等缺點,其應用領域正在逐步縮小,而PC級ATSE由于其結構簡單,體積小,自身聯鎖,轉換速度快,安全,可靠已成為ATSE的主流。本文中針對兩種轉換開關的特點、結構及性能做一下客觀的分析結合專業特點來談談對于雙投開關選用方面的設計體會。
1.對雙投開關選用的概述
在電氣設計中,常遇到對于一、二級負荷做配電,如消防負荷等重要負荷,此時就需要雙投切開關。而投切開關的選用往往值得細細考慮,否則可能對于用電設備及單位造成很大的經濟及安全影響。
ATSC即雙電源自動轉換開關,由一個(或幾個)轉換開關電器和其他必需的電器(轉換控制器)組成,用于監測電源電路、并將一個或幾個負載電路從一個電源轉換至另一個電源的開關電器。作為消防負荷和其他重要負荷的末端互投裝置,ATSE在工程中得到了廣泛的應用,正確合理的選擇ATSE可確保重要負荷的可靠供電,ATSE在重要負荷的供電系統中是不可缺少和重要的一個環節。
ATS C在我國的發展有4個階段:兩接觸器型、兩斷路器型、勵磁式專用轉換開關和電動式專用轉換開關。
兩接觸器型轉換開關為第一代,是我國最早生產的雙電源轉換開關,它是由兩臺接觸器搭接而成的簡易電源,這種裝置因機械聯鎖不可靠、耗電大等缺點,因而在工程中越來越少采用。兩斷路器式轉換開關為第二代,也就是我國國家標準和IEC標準中所提到的C B級ATsE,它是由兩斷路器改造而成,另配機械聯鎖裝置,可具有短路或過電流保護功能,但是機械聯鎖不可靠。勵磁式專用轉化開關為第三代,它是由勵磁式接觸器外加控制器構成的一個整體裝置,機械聯鎖可靠,轉換由電磁線圈產生吸引力來驅動開關,速度快。電動式專用轉換開關為第四代,是PC級ATSE,其主體為符合隔離開關,為機電一體式開關電器,轉換由電機驅動,轉換平穩且速度快,并且具有過0位功能。
2,對Pc級和CB級的分析比較
1.從結構可靠性來講,PC級ATSE可靠性高于采用斷路器組成的CB級ATSE(PC級是一體式的,而CB級是由2個斷路器和控制器組合的)。所以,高可靠性要求的場所,宜選用PC級ATSE。
2.從短路保護功能對比,PC級無短路保護功能(一體式相當于一個投切隔離開關),CB級有短路保護功能(是靠斷路器實現的)。PC級前面加上短路保護電氣,系統就具備與CB級同樣的保護功能,但成本高。可靠性要求高,宜選用PC級產品;要求成本低可選用CB級。
3.斷開故障電源的時間不同,PC級ATS采用一體式轉換結構,勵磁驅動,簡單可靠,動作時間快,一般100-200Ms。觸頭為銀合金,觸頭分離速度大,有專門設計的滅弧室。體積小,只有CB級的1/2.具有耐短時電流。
CB級ATs是由兩臺斷路器為基礎,由控制器控制帶有機械連鎖的電動傳動機構來實現2路電源的自動轉換。切換時間1-2s。
4.要注意選擇適合負載特.1生的ATSE,此點非常重要,否則可能一次切換就導致開關損壞。帶電感負載的ATSE宜選用具有南京亞派科技APEQ3使用類別的ATSE.符合這種要求的開關,觸頭材料應當是銀合金,開啟速度要較快,還必須有專門的滅弧裝置。
5.操作、維護、更換的方便性:PC級是體一性的,控制器應當是外置式設計,也就是可以不用拆開關就可以方便快捷更換控制器。而C B級,短路保護跳閘以后需要專門的操作才能夠恢復。如果出現其中一個斷路器故障,就必須整個更換新的同型號ATSE,出現故障將會導致長期停電。
Key words: ATSEtransfer conditiontransfer timeUtilization categories Choosing of parameters。
摘要:本文簡單介紹了ATSE目前的基本狀況,提出了合理選擇ATSE除考慮其型式、電壓、額定電流、級數外,更必須明確ATSE的轉換條件、轉換時間和使用類別這三個ATSE特殊的參數。對各種參數的選擇提出了建議。
關鍵詞:ATSE 轉換條件 轉換時間 使用類別 參數選擇
中圖分類號: TL503.5 文獻標識碼:A文章編號:
ATSE已經越來越廣泛運用在各種重要用電場合,筆者發現,絕大多數設計師在選擇ATSE時,僅僅關注其額定電流和級數,而對決定ATSE工作特性的關鍵指標:轉換條件、使用類別和轉換時間未加注意,故特寫此文僅供參考。
一、關于ATSE的一些基本狀況
1. ATSE是決定電源能否正常供應的關鍵開關。規范要求對重要負荷設計兩路電源供電,而雙電源供應系統的可靠性,基本上取決于ATSE的可靠性,ATSE的故障損失大于其他電器的故障損失,可靠性是選擇ATSE的主要依據。
2. ATSE是低壓開關中最復雜的開關,是真正的智能型開關,一個完整的ATSE包括開關本體+控制器,其中開關本體決定ATSE的電氣特性,控制器決定ATSE的轉換特性。因為用途的不同,往往一種開關本體可以組合不同的控制器,實現不同的轉換特性。控制器是ATSE的大腦,但目前被普遍忽視,這是我國ATSE從設計、制造到應用最大的問題。
3. ATSE還沒有實施CCC認證,唯一能夠證明產品符合ATSE要求的依據就是CQC認證,目前國內有幾百個ATSE品牌,但依據中國質量認證中心公開的資料,只有50幾家通過CQC認證,還有大量未經任何型式試驗的產品在使用,埋下很大安全隱患。無論是什么品牌的ATSE,都必需進行CQC認證才能夠銷售和使用。
4. ATSE已經有產品標準(GB/14048.11)和設計標準(見《民規》相關條文),但還沒有統一的驗收標準,由于受到現場條件限制,實際場合都是在無負載狀況下,切斷常用電源,檢查ATSE是否轉換到備用電源,然后接通常用電源,檢查ATSE是否自動復位。有的項目甚至沒有任何驗收,發現不了有質量問題的產品,留下很大的安全隱患,只有在設計、采購階段嚴格控制。
5. 絕大部分的設計師在設計ATSE時,往往只考慮額定電流和級數,而對決定ATSE核心功能“在電源故障下可靠轉換”的參數:“轉換條件、使用類別和轉換時間”普遍未予重視,而這三個重要參數也是不同品牌的差異所在。因為ATSE市場供應的混亂和型號標注的不規范,僅僅標注型號、電流、級數三項指標,對ATSE幾乎沒有“控制力”,最后導致使用不合適的產品,留下潛在隱患。
二、ATSE的選用
1. 選用前要檢查供應商產品下列資料:
1.1 要選擇經過CQC認證的產品。制造商必須能夠提供與CQC證書相符合的完整檢 測報告。注意制造商通過認證的電流等級,采用的電流等級必須通過CQC認證。
1.2 注意了解供應商的控制器功能,控制器的功能決定了ATSE的轉換特性。還要注意電源故障的判定方式,不同的判定方式會影響延時轉換特性。
1.3 如果供應商有多種控制器,要按照ATSE本體+控制器組合方式選擇ATSE。
2. ATSE型式選擇:
ATSE有PC級和CB級兩種型式,在選擇時,應注意下列問題:
2.1 PC級ATSE的可靠性高于CB級ATSE:ATSE是一種轉換開關,其可靠性的關鍵指標是轉換可靠性。到目前為止,世界上CB級ATSE都是由兩個斷路器構成本體,是各種ATSE解決方案中結構最復雜的方案(CB級ATSE每一次轉換,都需要一個斷路器分斷,另外一個斷路器接通,其運動部件比PC級ATSE多一倍以上),按照“結構越復雜,可靠性越低”的原則,CB級ATSE的可靠性低于PC級ATSE的可靠性(就如同斷路器的可靠性低于負荷開關的可靠性一樣的道理)。另外,世界著名的ATSE專業廠商,例如ASCO、GE、溯高美等,只制造PC級ATSE,不生產CB級ATSE(盡管CB級ATSE功能更多,技術開發更加簡單,成本也更低),也說明PC級ATSE是更加合理的ATSE方案。
2.2 所有需要設置ATSE的地方,都可以采用PC級ATSE(如果系統需要短路保護 功能,只需在PC級ATSE前端/后端設置短路保護電器即可);
2.3 按照《IEC62091固定式消防泵控制器》標準,用于消防泵的ATSE只能夠采用 PC級ATSE(可以延伸為,用于消防設備的ATSE,應采用PC級ATSE);
2.4 最新《民規》已經明確提出:“微斷不宜用作CB級ATSE的主開關”。
同時明確規定:“當采用CB級ATSE為消防負荷供電時,應采用僅具有短路保護功能的斷路器組成的ATSE,其保護選擇性應與上下級保護電器相配合。”
2.5PC級ATSE要校驗短路特性:ATSE是重要開關,必需具備抵抗安裝地點電流沖擊的能力。ATSE標準是用Icw或者額定限制短路電流(其概念是指ATSE前端SCPD保護動作完成后,ATSE仍然能夠可靠的轉換和導電)表示開關的抗電流沖擊能力。
3. ATSE參數選擇:
明確ATSE選擇的參數,是正確選擇ATSE的首要條件,按照ATSE標準,要合理的選擇ATSE,就必需明確:額定工作電壓Ue、額定工作電流Ie、頻率、相數、額定限制短路電流、轉換條件、使用類別、轉換時間等。ATSE是一種轉換開關,轉換條件和使用類別是決定ATSE功能和可靠性的關鍵指標。
3.1 額定工作電壓、頻率、電流和相數:這些參數僅僅表明ATSE滿足作為“導體”最基本的要求,ATSE必需能夠滿足所在地的電壓、頻率、電流和相數要求,一般電氣工程師已經很熟悉。
3.2 轉換條件:我們需要ATSE的目的,就是需要在“特定”的條件下ATSE能夠自動可靠的轉換。這個“特定條件”就是ATSE的轉換條件,或轉換前提,是選擇ATSE首要考慮要素。
在數字衛星接收機開關電源的維修中,有時會遇到這樣的情況:同類開關電源不同部位元件損壞,表現出相同的故障現象。對此類問題進行歸納總結,有利于增強對某一類開關電源電路原理的理解,提高維修技術水平,快速維修受損的開關電源。
以XX0380R為核心元件構成的開關電源,具有電路簡捷、保護措施完善等優點,被金泰克KT-D8320F、通達TDR-6000S、海克威HC-2000、中大WS-9618、九洲DVS-398E等眾多品牌數字機采用。在該類開關電源的檢修實踐中,發現有時受損開關電源發出“吱吱”聲的故障,但故障部位并不完全相同。現以金泰克KT-D8320F數字機開關電源為例,簡述之。(圖為金泰克KT-D8320F數字機開關電源相關電路原理圖)
[例1] 開機無任何顯示,可聽到開關電源發出的“吱吱”聲。
打開機蓋,先測量開關電源各電源輸出電壓,各組電源輸出電壓均明顯偏低,下降幅度約為正常值的一半,拔下電源板與主板的連線,查各組電源輸出端無短路故障。根據檢修經驗,開關電源各組電源輸出電壓偏低,判斷故障可能發生在取樣電壓反饋網絡,于是重點對N2(PC817)、IC3(TL431)及元件進行了檢查,當更換IC2(PC817)后,故障排除。
[例2] 開機無任何顯示,可聽到開關電源發出的“吱吱”聲。
實測開關電源各組電源輸出電壓,12V組電源正常,其他各組電源輸出電壓均比正常值偏低。拔下電源板與主板的連線,故障依舊,說明故障應發生在電源板。查取樣電壓反饋電路未發現異常。后測量N1(5M0380R)各引腳電壓時發現其③腳電壓隨著開關電源發出“吱吱”聲而不停變動,于是對5M0380R③腳外接的C7、R2、R3、D2等元件進行檢查,發現R3(20Ω)已斷路,更換R3后,接通電源試收,故障排除。
數字機開關電源發出的“吱吱”聲,說明其振蕩頻率已降至聲頻范圍,電路中存在故障。通過上述實例及平時對該類開關電源的維修經驗,對該類開關電源可能引起此類故障現象的原因歸納總結如下:
1、負載過重。一般主要是電源輸出端或與電源輸出端連接的主板部分電路存在短路故障,為了確定短路故障的范圍,可先斷開開關電源與主板的連線。當斷開連線時,開關電源輸出電壓恢復正常,則說明短路故障發生在主板相關電路,如斷開電源板與主板的連線后故障依舊,則短路故障發生在開關電源的電路中。但無論短路故障發生在主板還是在電源板,只需在斷電的情況下,用萬用表測量相關電路的阻值,即可很容易確定短路部位,進而查出受損元件。
2、電壓取樣反饋網絡故障。發生此類故障時一般電源各組輸出電壓均偏低,或只有帶穩壓器件的電源支路輸出電壓正常,很容易判斷其取樣反饋電路存在故障,使正常的反饋信號無法傳遞到主變換電路。電壓取樣反饋電路通常采用精密穩壓器件TL431和光電耦合器PC817為主要元件組成,應重點檢查穩壓器件TL431、光電耦合器PC817及取樣電阻等相關元件。
3、主變換電路故障。當數字機接通電源時,電源板整流、濾波電路產生的約300V直流電壓,一路經開關變壓器初級繞組加至XX0380R②腳,另一路經啟動電阻降壓后加至XX0380R③腳,XX0380R內部振蕩電路開始工作,在初級繞組中產生感應脈沖電壓,由于電磁耦合作用,反饋繞組也會產生感應脈沖電壓,反饋繞組產生的感應電壓經二極管整流、電阻限流(有的數字機此類開關電源無此限流電阻)、電容濾波后得到直流電壓,注入XX0380R③腳,為XX0380R內部電路提供工作電源,這就是此類開關電源的完整工作過程,其中各環節均無故障才能保證開關電源的正常工作。如反饋電路發生故障,雖主變換電路能正常起振,但也會因無電源而無法維持正常的工作狀態,表現為起振后立即停振, 發出“吱吱”聲。■
關鍵詞:Windows Mobile;電源管理;PXA270;功耗
中圖分類號:TP311
如今在以數碼消費產品為代表的嵌入式系統領域,大多數系統采用電池供電,由于電池容量有限,這使得實現產品的低功耗,延長待機時間成為一個重要的課題。在已確定硬件電路功耗的情況下,提高電池電源的使用效率是實現低功耗的一個重要任務,其基本思想是在系統中沒有任務等待運行時,把系統置于盡可能低的能量狀態,等到有任務需要執行時,再將其快速喚醒,盡可能有效地利用功耗。
1 Windows Mobile中的電源管理
WinCE系列操作系統中的電源管理模塊正是出于后者的考慮而出現的,圖1為電源管理(Power Manager)的運行機制。該模塊根據系統實際運行情況,以CPU為中心,管理器件和外設的功耗狀態,實現系統在不同電源狀態間的轉換,從而在保證系統性能的前提下降低功耗。而Windows Mobile系統針對其專用于移動通信平臺的特點,對電源管理部分做了進一步的定制,使其具有更好的效能,進一步提高系統的電源效率。Power Manager的實現在軟件上需要OS內核、驅動層及應用層的協作,對于預先定義好的系統電源狀態,Power Manager將這些狀態映射到具體的CPU電源狀態和設備電源狀態,在系統電源狀態切換時就會執行對應的CPU和外設的電源狀態切換操作。
1.1 電源管理與系統其他部分的交互
在Windows Mobile中Power Manager以名為PM.dll的動態鏈接庫形式在啟動時被設備管理器Device.exe加載如圖2所示。
應用程序可通過API申請將系統電源置于一定的狀態,同時也可申請將指定設備設置于特定的電源狀態,應用程序也可以申請電源狀態通知,以便在系統電源狀態切換時收到消息以執行對應的操作。當需要切換系統電源狀態時,電源管理模塊與電源管理的設備通信,進而調用這些設備的電源相關函數,實現對這些設備的電源管理,同時如果有應用程序或設備驅動申請了電源狀態通知,則電源管理模塊會向消息隊列中發送消息。
1.2 [ZK(]Windows Mobile中的電源狀態以及狀態間的切換
Windows Mobile有兩個版本,SmartPhone和Pocket PC,這里采用是Windows Mobile 6的Pocket PC,它定義了以下幾個電源狀態(Windows Mobile的電源狀態是不能像WinCE那樣再定制的):
ON: 用戶與系統交互時的狀態;
Backlight OFF: 在一段時間內(默認15 s),如果┮恢豹沒有用戶操作就關閉背光,這時其他的設備都沒變化;
Screen OFF: 一般由某些程序指定,才進入這個狀態。比如音樂播放器程序,當你聽音樂時按下某個鍵可以將屏幕關閉;
Suspend: Pocket PC的睡眠模式,幾乎所有設備都被關閉,直到某個硬件設備觸發中斷才將系統喚醒,這是Pocket PC系統中功耗最低的一個狀態,對這個狀態的實現直接影響到待機時間;
Resuming: Pocket PC被喚醒后的狀態,這時屏幕是關閉的,并啟動一個15 s的計時器,在這段時間內決定接下來進入哪個狀態,如果計時器超時則重新回到睡眠狀態;
Unattended: 這個狀態只在Pocket PC中被使用,用戶對其不會有所察覺,即程序在后臺執行。
這里可以用系統電源狀態機來簡單地描述Windows Mobile的電源管理策略。以Pocket PC為例,系統電源狀態機如圖3所示。
系統內部的電源管理器負責協調電源狀態的轉換,電源狀態的轉換主要由計時器超時(Timeout)、電源鍵事件(ON/OFF Event)、用戶操作(User Activity)等方式觸發。
2 PXA270平臺上電源管理的實現
電源管理的實現,涉及到系統中軟件硬件的互相配合。對于軟件來說,涉及到各個層面,包括Windows Mobile內核和設備驅動,這二者主要負責電源管理在處理器和物理外設等硬件上的實現,另外有些應用程序也會有涉及,這主要是系統電源狀態與具體應用需求之間的協調。這里應用的平臺是開發的基于PXA270的Windows Mobile智能手機平臺,該平臺搭載了NXP的基帶處理器及其電路,以實現GSM通信。另外,還有藍牙、攝像頭等功能模塊,因此對該平臺進行電源管理優化是十分必要的。
2.1 內核電源管理的實現
2.1.1 Suspend/Resume模型
對于SmartPhone,采用的是Always On模型,只是在工作一段時間后關閉背光和屏幕,但是系統仍在運行。該平臺實現的是Pocket PC,采用Suspend/Resume模型,在系統處于空閑時,可將系統置于Suspend狀態,此時系統處于最低的功耗狀態,在必要時再將其喚醒。在兩個模型之間需要權衡,雖然Always On沒有休眠模式,但是Suspend/Resume在Suspend和ON之間切換也是需要消耗大量能量的。系統電源狀態的切換最終會導致內核中OEM函數的調用,下面重點介紹內核中電源管理的實現,在Windows Mobile的樣例BSP中有示例代碼框架在Off.c和Xllp_SuspendAndResume.c可供參考。
2.1.2 Suspend流程
在平臺實現上,切換至Suspend狀態時會調用OEMPowerOff函數,此時會將外設關閉,將PXA270處理器置于sleep模式,OEMPowerOff中Suspend的具體流程,即Xllp_SuspendAndResume函數如下:
(1) 設置當前程序狀態寄存器CPSR的I位和F位,以禁止IRQ和FIQ中斷;
(2) 根據第一步中獲得的地址,將Power,Interrupt,GPIO,CLOCK等硬件平臺及OS相關的寄存器保存在Xllp_SuspendAndResume函數的全局變量中,即將這些寄存器的值保存于SDRAM中;
(3) 保存ARM架構下處理器模式的相關寄存器值,除了User模式的6種處理器模式,需保存的是SP,LR,和SPSR。另外,FIQ模式還需保存R8~R12。為了使用stmdb批拷貝指令,在此使用“偽堆棧”,即用SDRAM中的物理空間來模擬堆棧;
(4) 配置MDREFR寄存器,設置好SDRAM的自刷新頻率,在sleep模式下,SDRAM將處于自刷新狀態以維持之前保持的狀態數據,供系統喚醒時恢復到suspend之前的狀態;
(5) 利用PSPR寄存器來保存Resume參數的物理地址,如重啟原因、睡眠模式等, PSPR的數據在sleep時不會丟失;
(6) 配置PWER,PRER或PFER寄存器,以使能特定的喚醒源,這里設置RTC、來電RING中斷和電源鍵的喚醒;
(7) 保存當前處理器模式的狀態寄存器,保存MMU寄存器,保存Resume的返回地址XllpResumePhase3,回寫Cache,配置CP14寄存器CR7,讓處理器進入sleep模式。到此,PXA270進入sleep模式,系統處于Suspend電源狀態。
2.1.3 Resume流程
總的說來,Resume流程與Suspend是相反的,處理器初始化之后,會載入Suspend之前保存在SDRAM中的各種狀態參數,恢復之前狀態,其流程簡要介紹如下:
(1) 當已使能的喚醒事件發生時,處理器會從BootLoader啟動,進行基本的硬件初始化之后,會判斷是Reset,還是sleep Resume,如果是后者,則會跳轉到Xllp_ResumePhase2A;
(2) 在Xllp_ResumePhase2A中首先會將保存在PSPR中的參數取出,檢查無錯誤后,重新配置好MMU,載入處理器狀態寄存器和堆棧,跳轉至XllpResumePhase3;
(3) 在XllpResumePhase3載入所在環境的處理器狀態寄存器,接著逐級返回至OEMPowerOff函數,在OEMPowerOff函數中會獲得喚醒源,然后退出;
(4) 此時系統由Power Manager置于Resuming狀態,Power Manager根據喚醒源判斷是否將系統置于ON,還是繼續Suspend。
此時,系統狀態已經恢復至睡眠之前,結束了Resume流程,完成對系統的喚醒。
2.2 設備驅動電源管理的實現
除了對處理器的電源管理,Power Manager還有┮桓霆主要工作就是平臺上設備的電源管理。對于只有ON和OFF兩種電源狀態的設備,Power Manager通過DeviceIOControl在Suspend和Resuming時分別調用各設備驅動中實現的PowerUp和PowerDown函數,以開啟和關閉設備。在該平臺上大多數設備都屬于這種管理方式,包括LCD,Audio Codec等,這些工作主要是在Wince流驅動的IOControl中執行一些開啟或者關閉處理器I/O電源的操作。
對于GSM和藍牙等較復雜的設備,需要能及時喚醒,如在系統Suspend來電時,GSM模塊需快速喚醒并做出響應,因此這些設備也支持sleep等模式。在進入Suspend會相應調用這些設備驅動的sleep函數,進入設備的省電模式,而在Resuming時也會調用對應的退出sleep的函數,以實現快速喚醒。
2.3 應用程序電源管理的實現
在此以自己編寫的基于DirectDraw的照相程序為例來說明應用程序中電源管理的實現。
首先,在開啟照相程序時,預覽一段時間沒有操作后,不希望按照定時器的值進入Suspend,此時需定時修改SuspendTimeout,以阻止系統進入睡眠狀態。具體做法是:啟動一個30 s的定時器,每30 s調用一次SystemIdleTimerReset函數。
另外,由于該照相程序是Overlay顯示效果,在進入拍照程序后,如果按下電源鍵進入Suspend狀態,再喚醒時系統仍處于拍照程序,但是由于PXA270的LCD Controller沒有再次創建Overlay層,因此程序不能顯示圖像。從使用者的角度考慮,在系統Reume之后照相程序應能恢復正常。做法如下:在程序中創建一個線程,用CreateMsgQueue創建一個消息隊列,調用RequestPowerNotifications申請獲得電源管理消息,然后調用WaitForSingleObject等待通知,當收到Suspend的消息時,對程序窗口發送重新初始化Overlay的消息,在Resume后,程序會馬上執行重新初始化的流程,照相程序恢復正常。
3 數據分析
對系統運行時幾個典型電源狀態的電流值做了測量,數據如表1所示。
關鍵詞:以太網供電;供電設備;MSP430F148;TPS2384;FC-BUS
引言
以太網電源技術標準IEEE 802.3af對路由器、變換機和集線器等網絡設備通過以太網電纜向IP電話、安全系統以及WLAN接入點等設備提供電源的方式進行了規定。
德州儀器公司先后推出了電源管理芯片TPS2383和TPS2384I它們兼容802.3af標準,可以通過一條標準的以太網線纜提供直流電源并傳輸數據,可以廣泛應用于以太網交換機、路由器、集線器等中跨設備,也可以和上述設備集成在一起更加方便應用。本設計主要基于TPS2384設計出符合IEEES02.3af標準的供電設備。
IEEE802.3af標準
IEEE802.3af標準定義了一種允許通過以太網在傳輸數據的同時輸送48V直流電源的方法,它將以太網供電(PoE)技術引入到現有的網絡基礎設施中,和原有的網絡設備相兼容,它最大能提供12.95W的功率,傳輸距離為100m。
PoE由兩部分組成:供電設備(PSE)和受電設備(PD)。PSE負責將電源注入以太網線纜,并實施功率的規劃和管理。IEEE802.3af標準定義了端接式和中跨式兩種類型的PSE,端接式PSE是支持PoE的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡設備,這種設備在CAT-5線纜的信號線對或備用線對上傳輸電源;中跨式PSE是專門用于電源管理的設備,不進行數據交換,它通常和數據交換設備放在一起協同工作,以完成以太網供電的功能。PSE主要完成對PD的偵測、分級、供電、斷電等功能,PD負責任網絡終端設備中分離出48V電源和數據信號,并將48VDC電源變壓為通常情況下終端設備工作所需的5VDC。在PSE對PD進行偵測、分級時,PD應做出相應的反應,同時,在PSE供電過程中,PD通過維持功率特征發送持續工作信號。
硬件體系結構與組成
在POE系統中,PSE是主要部分。PSE除了完成上述電源管理功能外,在一些特殊應用場合,還必須能夠提供各路PD的實時工作參數,并且可以通過運行于PC上的終端監控程序來監控整個系統。PSE系統分為硬件和軟件兩部分,圖1為供電系統的硬件體系結構圖。
系統主要由電源模塊、電源轉換電路、TPS2384及其電路、MSP430F148及其電路、CP2102及其電路組成。單片機MSP430F148通過FC-BUS對TPS2384內部寄存器進行讀寫,從而完成電源管理功能;通過模式設置信號線來設置TPS2384的工作模式;通過出錯中斷信號線獲得來自于TPS2384的出錯中斷信號,從而通過復位信號線對TPS2384產生有效的低電平復位脈沖信號。同時,MSP430F148通過內部UART模塊,經過CP2102橋接為USB接口后完成與PC上終端監控程序的通信,這樣就可以對系統進行直觀的監控,并且當系統識別到沒有與PC建立連接時會自主運行,系統各部分硬件的具體功能如下:
電源部分
電源部分主要為系統中各個器件提供工作電壓,系統工作時需要+48V、+5V和+3.3V三種電壓,CP2102需要的+5V由PC的USB接口提供,其它器件由電源模塊輸出的+48V或經過轉換后提供工作電壓。
電源模塊:采用220V轉+48V的開關電源模塊,由于一個TPS2384可以對四個以太網口進行供電管理,I2C-BUS上可以掛載多個TPS2384,因此,可以根據實際情況來選擇電源模塊的功率。TPS2384工作時只需要外部單獨的+48V供電,這直接由電源模塊提供;
電源轉換電路:本設計采用電源轉換芯片LM2575HVS-5.0將+48V轉換為+5V,經過AMS1117-3.3將+5V轉換為MSP430F148工作時所需要的+3.3V。
以太網供電管理器部分
TPS2384是美國德州儀器公司推出符合IEEE802.3af規范的以太網供電管理器,TPS2384運行時內部工作所需要的10V、6.3V和3.3V由外部的+48V產生。TPS2384內部有一個15位的A/D轉換器,用來測量每個口的電阻、電壓、電流。TPS2384具有標準的I2C-BUS,MSP430F148通過I2C通信完成高級電源管理功能。TPS2384具有三種工作模式:自動模式(AM)、半自動模式(SAM)和供電管理模式(PMM)。在AM模式下,TPS2384自動完成對標準PD的偵測、分級和供電等功能而不需要微控制器進行控制,因此,在低成本設計中可以直接設置TPS2384為AM模式,AM模式下TPS2384采用DC斷路檢測法檢測PD是否斷開;在SAM模式下,可以通過PC總線來獲得TPS2384內部所有讀寄存器和A/D寄存器的內容,可以不需要微控制器的控制而自動檢測有效的PD;在PMM模式下,可以執行優越的AC斷路檢測,可以實時地獲得每個PD的電壓與電流,這些需要通過I2C總線對TPS2384內部的讀寫寄存器進行控制來完成,因此需要編寫運行于微控制器MSP430F148上的程序來完成對供電的高級管理。
TPS2384有五位有效的地址設置位,作為I2C-BUS的從設備,可以通過外部地址設置電路來設置TPS2384的地址。
TPS2384需要在每個端口的供電回路上加入檢測顯示電路。這樣TPS2384工作在三種模式下都可以直觀的顯示各個端口的工作狀態。
在PMM模式下,可以通過設置TPS2384的內部寄存器配合外部的AC斷路檢測電路來產生疊加在供電回路中的AC斷路檢測信號。
單片機控制部分
MSP430F148是TI公司的超低功耗混合信號控制器MSP430系列中的FLASH型單片機。
USB橋接器CP2102
CP2102是一款高集成度的專用通訊芯片,該芯片的功能是實現UART和USB格式間數據的轉換,集成了一個符合USB2.0標準的全速功能控制器、EEPROM、緩沖器、和帶有調制解調器接口信號的UART數據總線,同時具有一個集成的內部時鐘和USB收發器。通過CP2102可以很簡單的實現UART到USB間的橋接,從而為系統添加USB通信接口。
軟件設計與實現
PSE的軟件實現主要包括兩個部分:運行 于MSP430F148的PSE運行控制程序和運行于PC的PSE終端監控程序,兩者通過由CP2102構成的USB接口通信。
PSE運行控制程序
PSE運行控制程序主要完成系統初始化、對TFN2384進行控制、與PC通信和對數據進行封裝與解析等功能。如圖2所示,當沒有與PC連接時,將設置TPS2384工作在AM模式下,TPS2384將自主運行,此時將不能夠得到各個供電端口的具體運行數據,只能通過狀態顯示電路中的LED顯示各個端口的運行狀態;當與PC連接時,系統將按照用戶的要求將TPS2384設置為相應的工作模式,此時系統將能夠采集到各個端口的運行參數,在SAM和PMM模式下,系統將可以按照用戶的設置部分或者完全對各個端口的供電進行控制。監控過程是通過對TPS2384各端口寄存器的讀寫操作來實現的。
系統初始化
系統時鐘初始化:選擇8MHz時鐘XT2作為主時鐘的時鐘源,選擇DCO為子時鐘的時鐘源。
I/O口初始化:將P3.3設置為輸出用來作為驅動蜂鳴器的信號;P4.0設置為輸出作為TPS2384的模式選擇信號;P4.2設置為輸出作為TPS2384的復位信號;P4.1設置為輸入作為TPS2384的出錯中斷輸入信號;
串口初始化:MSP430F148通過UARTI與CP2102通信,UARTI設置如下:發送字符位數為8位;發送/接收速率為9600;選擇輔助時鐘ACLK作為波特率發生器的時鐘源;使能串口接收和發送操作;將P3.6和P3.7的功能選擇寄存器設置為串口收發模式。
I2C-BUS的實現
在MSP430F148中,沒有標準的I2C-BUS通信模塊,因此,需要將I2C-BUS通信規范中的SDA和SCL通過P3.0和P3.2用軟件來模擬實現,完成FC-BUS的讀寫操作。
I2C-BUS寫操作:I2C-BUS的寫函數voidWritel2C(char Addr,char Reg,chm Ctr)由形參Addr-TPS2384的地址、Reg-TPS2384寄存器地址、Ctr-控制信息構成;寫函數由I2CInit( )、12CStart( )、12CSent(unsigned char data)、12CReceiveAck( )、12CRecei veAck( )、12CReceiveAck( )、12CStop( )和delay( )子函數組成,I2C-BUS的寫函數完成向指定的TPS2384內部寄存器中寫入控制信息。
I2C-BUS的讀操作:I2C-BUS的讀函數voidRead12C(unsigned char Adr,unsignedcharRg)由形參Adr-TPS2384的地址、Rg-TPS2384寄存器地址構成,此操作的結果是將地址為Adr的TPS2384中的Rg狀態寄存器中的信息讀出,并將它存人char型全局變量中,讀函數由I2CInit( )、I2CStart( )、I2CSent( )、I2CReceiveAck( )、I2CSent(unsigned char data)、Rec_dat( )、I2CSentNAck( )、I2CReceiveAck( )、I2CStop( )和delay()子函數組成,由這些子函數共同完成I2C-BUS的讀時序。
PSE終端監控程序
PSE終端監控程序主要完成對各個供電端口的實時監控功能,由于使用了USB橋按芯片CP2102,存邏輯上監控程序只要完成串口通信就可以了,各種控制數據將通過終端監控程序來設置,同時采集到的各個供電端口的實時工作參數也將直觀顯示在監控程序上,終端監控程序實現了對供電的高級管理功能。
以太網供電設備在EPA系統中的應用
EPA系統是一種用于工業測量與控制的分布式工業自動化以太網,它將分布在工業現場的設備連接起來,通過EPA系統完成對工業生產過程的監控,EPA系統支持以太網供電技術。在實際應用中我們將PSE系統和集線器集成在一起設計出了端接式PSE,即PoE-Hub,使得應用更加靈活方便,典型應用如圖3所示,當PoE-Hub偵測到802.11b無線網關、Zigbee接入點和有線閥門定位器為合法的PD后,將執行可選的分級操作,之后將向它們提供工作所需的+48V最大13W的電力,同時傳輸EPA臨控上位機的監控數據,使得它們能夠正常工作,對各個端口供電情況的監控由監控PC上的PSE終端監控軟件完成。
恐怕,讓溫總理“睡不著”的原因還有一點:那就是這個社會對能源的浪費。
直到今天,水荒、電荒、油荒依然困繞著我們。記得有個公益廣告說:或許地球上的最后一滴水,是人類自己的眼淚……
對于PC來說,節能包含兩層意義:一是完成同樣的工作,電腦系統消耗的能量最小化;二是當處于待機狀態下時,電腦配件所消耗的能量最小化。
1.拒絕“電老虎”Pentium D
完成同樣的工作同時讓系統能耗最小化,消費者所能夠做的就是在搭建性能相同的電腦,盡可能地選擇能耗更低的配件產品。我們知道CPU和顯卡是PC系統的耗電大戶,用戶在攢機時選擇能耗更低的CPU和顯卡將具有重要的意義。然而我們也知道,能耗更低的產品通常價格更高,這是一個平衡的過程,對于不同消費水平和消費理念的人而言可能會出現很多不同的選擇。
從目前的CPU和GPU發展來看,隨著65nm和45nm制成時代的到來,CPU已經步入了低功耗時代。采用65nm工藝的Intel Core 2 雙核心CPU功耗為65nm,相比之下,由于Intel Pentium 4/Pentium D等采用采用110nm或90nm,CPU功耗大多維持在90W的高功耗水平,滿載工作時甚至超過了120W,所以考慮到節能,現在選購CPU應盡量選擇低制程工藝的CPU。
顯卡方面,GPU的制程工藝還處于90nm的水平,落后于CPU的發展步伐,如果考慮到節能消費者也應該選擇工藝較先進的產品。
2.計算一下你的電腦功耗有多少
一臺電腦一個小時要耗多少電?恐怕這不是三言兩語就能說得清楚的。對于顯示器來說,其每個小時的耗電量是可計算的,因為其功率通常標注的很清楚,例如17寸純平顯示器的功耗在85W左右,液晶顯示器在35W左右。然而,對于電腦主機的能耗,由于其配置不同,其耗電量也不同,最簡單的方法就是將各個配件的功耗相加。下表中是目前主流的PC平臺的功耗需求,從這些數據我們可以看出,主流市場電源應該在200W~300W之間,實際也是如此。
對普通用戶而言,在不借助電子儀器和第三方軟件的前提下,該如何來了解計算機各個配件的功耗呢?
當然有辦法,其實我們只要訪問/power_supply_calculator_popup.php網站(如圖),不需要你具有什么計算機硬件知識和電子知識,只要使用鼠標進行選擇,很快就可以算出計算機的功耗。
3.什么才是節能的電源
電源的節能包含轉換效率、功率因數、待機功耗等幾個方面的內容。我們都知道電源不可能輸入多少功率就輸出多少功率,必定會有一些能源被電源內部元件損耗并轉化為熱能釋放出來,電源輸出功率與輸入功率的比值,就是電源的轉換效率。轉換效率越高越好,轉換效率越高,說明電源越省電,發熱也會降低,也就是更加節能環保。
目前PC電源的轉換效率大多在70%~80%之間,不過市場上有的產品會宣稱自己的轉換效率達到98%,實際上這是在混淆功率因數和轉換效率的概念。功率因數表示對于所提供的電力能否有效運用,它是衡量一款電源由交流電轉換成直流電的能力。簡單的說,功率因數造成的損耗由電力公司承擔,轉換效率造成的損耗由使用者負擔。也就是說,功率因數高的電源可以為國家節省電源,這是一個更大范圍上的節能環保。
除了轉換效率和功率因數高之外,待機功耗也是不可忽略的。嚴格意義上的“待機功耗”,應該是電源連接上220V市電并且連接好一切用電設備(板卡、存儲設備)但并不啟動,此時整體功率損耗主要來自電源自身的空載損耗以及主板的待機功耗。電源在銘牌上都會有一路輸出叫做+5Vsb,它主要是在關機狀態下提供給主板較低電流以用來遠程喚醒等功能。目前的電腦主機,一般待機功耗在2~5W左右。
4.節能,你可以做得到
摘要:介紹了高頻開關電源的控制電路和并聯均流系統。控制電路采用TL494脈寬調制控制器來產生PWM脈沖,用軟件的方式實現多電源并聯運行時達到均流的方法。
關鍵詞:開關電源;脈寬調制;均流
引言
模塊化是開關電源的發展趨勢,并聯運行是電源產品大容量化的一個有效方案,可以通過設計N+l冗余電源系統,實現容量擴展。本系統是多臺高頻開關電源(1000A/15V)智能模塊并聯,電源單元和監控單元均以AT89C51單片機為核心,電源單元的均流由監控單元來協調,監控單元既可以與各電源單元通信,也可以與PC通信,實現遠程監控。
1PWM控制電路
TL494是一種性能優良的脈寬調制控制器,TL494由5V基準電壓、振蕩器、誤差放大器、比較器、觸發器、輸出控制電路、輸出晶體管、空載時間電路構成。其主要引腳的功能為:
腳1和腳2分別為誤差比較放大器的同相輸入端和反相輸入端;
腳15和腳16分別為控制比較放大器的反相輸入端和同相輸入端;
腳3為控制比較放大器和誤差比較放大器的公共輸出端,輸出時表現為或輸出控制特性,也就是說在兩個放大器中,輸出幅度大者起作用;當腳3的電平變高時,TL494送出的驅動脈沖寬度變窄,當腳3電平變低時,驅動脈沖寬度變寬;
腳4為死區電平控制端,從腳4加入死區控制電壓可對驅動脈沖的最大寬度進行控制,使其不超過180°,這樣可以保護開關電源電路中的三極管。
振蕩器產生的鋸齒波送到PWM比較器的反相輸入端,脈沖調寬電壓送到PWM比較器的同相輸入端,通過PWM比較器進行比較,輸出一定寬度的脈沖波。當調寬電壓變化時,TL494輸出的脈沖寬度也隨之改變,從而改變開關管的導通時間ton,達到調節、穩定輸出電壓的目的。脈沖調寬電壓可由腳3直接送入的電壓來控制,也可分別從兩個誤差放大器的輸入端送入,通過比較、放大,經隔離二極管輸出到PWM比較器的正相輸入端。兩個放大器可獨立使用,如分別用于反饋穩壓和過流保護等,此時腳3應接RC網絡,提高整個電路的穩定性。
如圖1所示,PWM脈沖的占空比有內部誤差放大器EA1來調制,而內部誤差?大器EA2則用來打開和關斷TL494,用于保護控制。腳2和腳15相連,并與公共輸出端腳3相連通,因腳3電位固定,所以,TL494驅動脈沖寬度主要由腳1(PWM調整控制端)來控制;腳16是系統保護輸入端,系統的過流、過壓、欠壓、過溫等故障以及穩壓或穩流切換時關斷信號都是通過腳16來控制。鋸齒波發生器定時電容CT=0.01μF,定時電阻RT=3kΩ,其晶振頻率fosc==36.6kHz。內部兩個輸出晶體管集電極(腳8和腳11)接+12V高電平,其發射極(腳9和腳10)分別驅動V1和V2,從而控制S1和S2,S3和S4管輪流導通和關閉。
2軟件介紹
2.1電源單元和監控單元的軟件
高頻開關電源單元主要有數據采集,電壓電流輸出給定,鍵盤和LED顯示,故障處理以及與監控單元RS485通信等子程序組成。監控單元主要有鍵盤和液晶顯示,EEPROM以及與電源單元和PC機RS485通信等子程序組成。EEPROM用于存放工作參數和其他不能丟失的信息,它采用X5045芯片,X5045有512字節,內涵看門狗電路,電源VCC檢測和復位電路。
如果出現故障,電源單元立即做出相應處理,并主動向監控單元申請中斷,將故障數據傳送給監控單元,監控單元立即調用故障處理程序,如果故障嚴重將切除故障電源,并啟動備份電源,而且將故障情況傳送給PC機。
2.2均流處理程序
高頻開關電源單元將各自的電壓和電流發送給監控單元,監控單元接收到各電源單元的電壓和電流信息后,馬上進入均流判定處理程序。本程序將根據均流精度的要求,計算出該由哪個電源單元進行怎樣的調節以達到均流要求。該程序主要包括下面兩個模塊:第一個模塊主要完成電壓的檢查工作,發現電源單元電壓偏移超過要求,馬上進行相應調節,保證其電壓為要求值;第二個模塊用于進行均流計算,該模塊將找出電流偏移平均值超過規定要求的電源單元,并進行相應的調節。均流流程圖如圖2所示。
由于在實際運用中,各電源單元的電壓值并非完全一致,所以本系統對多電源單元并聯后的電壓有兩條要求。
1)多電源單元并聯時,若各電源單元之間的最大電壓偏差>0.5%,那么并聯后的輸出電壓要求在各電源單元的電壓之間;若各電源單元之間的電壓偏差均<0.5%,那么并聯后的輸出電壓應為各電源單元電壓的中間值加0.25%誤差。本要求同時兼顧了盡量提高穩壓精度和防止電壓調節過于頻繁的要求。
2)并聯后的輸出電壓與任一電源單元工作時的電壓之差≤1%(本電源要求穩壓精度<1%)。
若找不到符合要求的電壓點,則程序認為相互并聯的電源的電壓偏差過大,將停止均流調節,并按要求提出警告。
第二個模塊用于對各模塊的電流進行均流計算,在本系統中,軟件的均流精度定在5%。程序找出大于或小于平均電流的模塊,如果超過了精度范圍,程序將設置相應標志位,然后啟動通信程序,通知相應電源模塊啟動調節程序。
1、將設備斷電,按住設備面板上的Restore Factory Settings按鈕(LAN口旁邊的紅色小圓圈)。
2、開啟設備電源,同時按住WPS按鈕;
3、觀察電源燈(此時保持Restore Factory Settings和WPS按鈕不要松手),直到電源燈從橙色閃爍的狀態轉變到綠色閃爍的狀態(這說明設備已經進入TFTP修復模式)
4、將PC用網線連接到設備的LAN口,將PC的IP設置為192.168.1.X(此例中IP地址設置為192.168.1.2),子網掩碼為255.255.255.0,其他項目可不必設置。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:濕法煙氣脫硫;電氣系統;快切裝置
引言
現在我國電廠所使用的煙氣脫硫工藝是有很多種的,但目前使用最頻繁、最廣泛的是石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術。這種脫硫技術是經過長期地實踐,并且工藝也是通過不斷地改進和優化變得越來越穩定、合理。為了可以減少投資和占地面積,就可以使用無GGH、無旁路煙道、“煙塔合一”等優化措施,所以,為了保障穩定性就必須更好地運行脫硫系統,不斷提高自動化程度,為脫硫技術供電帶來合理性和可靠性,這樣才能保證脫硫系統的優勢就是不斷擴大,減少工人的工作量,這樣就可以使脫硫電氣系統的故障率降低,有效的保障鍋爐運行正常的提高。
1 高壓電源的引接
目前新建工程都是通過脫硫系統高壓電源向電廠高壓廠的母線引接,并且脫硫島內使用6kV分別為A、B段來脫硫單元負荷和共用負荷,其中脫硫A、B段要作為備用需要,聯絡開關需設置在段落中間,這樣就可以通過快切裝自定切換進線路程,因此這樣的供電方法,可以節省一臺高硫脫硫變壓器,但會使高壓廠變容量比常規的電廠要增加一些消耗,當初在設計時,就會想到高壓廠會用工作變預留脫硫電負荷能量。脫硫工藝系統在經過很多年的實踐及優化,使其過程日益簡化。煤在使用過程中含硫量的變化比較大,跟脫硫島電的負荷相差也很大,所以選擇時要充分考慮好,否則可能會導致選擇結果不合理、經濟不劃算。
2 低壓配電系統說明
脫硫島低壓配電系統的供電方法是通過使用380V脫硫動力中心(PC)和380V電動機控制中心(MCC),為了可以使系統的正常運行,脫硫低壓變壓器、380V脫硫PC段、380V MCC都會采用成對設置,并且建立雙電源通道。為了自投實現自由切換,脫硫島將使用380V脫硫PCA、B段,然后使母線的聯絡開關分別裝在其中,并且采用低壓供電,使兩臺變壓器相互備用。而MCC將使用雙電源供電,兩路電源可以使ATS實現自動切換、互相鎖閉。
3 事故保安電源的作用
根據工程脫硫工藝的要求和特點,所以一些輔機在廠用電消失后,為了保證如原煙氣擋板、凈煙氣擋板、旁路煙氣擋板、吸收塔攪拌器、除霧器沖洗水泵、增壓風機密封風機等正常的運行,必須需要繼續供電。而由于DCS系統、UPS系統、火災報警、事故照明等的特殊性所以需要提供保安電源,并且都會在0-30分鐘內進行設備的供電。而比如像吸收塔攪拌器、UPS旁路電源則需要在半個小時以后投運設備。直流系統充電電源、磨機漿液攪拌箱都是需要60分鐘以后投運的設備,則事故照明設備將會是在廠失去電后需要脫硫島不能斷電的設備。
因此,脫硫島采用專門的事故保安PC380/220V,并且由單母線分段來接線,事故保安按照PC A段和B段,分別給脫硫保安負荷1號和2號機組供電。正常的情況下,脫硫PC A段和B段都是由保安A、B段來供電的,而引入廠房保安段的電源供應是在發生事故的狀況下。
4 直流系統及UPS系統
脫硫島內是設有單獨的直流系統的,其中需要2臺爐為脫硫島在直流系統直接所用,所以主要承擔脫硫島內對電氣控制、信號、繼電保護、6kV及380V斷路器合閘、UPS、直流事故照明等供電負荷。直流電源主要是通過單母線分段,蓄電池的容量有200Ah,另外還需要兩組密封閥控鉛酸蓄電池、兩套高頻充電裝置(N+1熱備份)、一套直流配電屏,所以,當全廠失去電后直流系統可以通過設備繼續保證所有設備承擔所有的負荷,并且大于60分鐘。直流裝置也是通過兩路交流供電的,因為直流系統只有一組蓄電池,所以,在維修蓄電池的過程中,為了保障脫硫系統安全的運行,必須要保證交流電的可靠性。
UPS系統在正常的情況下,可以通過380V電源進行回路供電,并且還可以在交流電源失去電時,由UPS進行逆變器供電使用,如果當逆變器發生故障,可以把靜態開關切換成交流電源使用供電,所以,當全廠停電后可以在UPS的維持下,使其在不小于30分鐘內負荷所有的額定電壓。
5 快切裝置與備自投裝置對比
一般工程都是有特殊的情況的,如果沒有GGH、無旁路煙道、“煙塔合一”這些都可能會導致脫硫系統的停止運行,并且造成鍋爐熄火,然而為了可以使脫硫島合理正常的運行,就必須要可靠地和連續地供電系統。我國使用最多的電源方式就是通過電源開關直接啟用電源,這種方式無相頻檢測,并且切換廠用電成功率比較低、時間長。目前很多電廠都會使用電源自動切換裝置,這種裝置可以實時跟蹤角壓變化和殘壓的頻差,最主要可以使反饋電壓和備用電壓做到一起同時合閘,并且成功率很高,速度也相較過快,對備用電機和開關造成的沖擊也很小,所以,很適合在高壓廠用電系統中推薦采用。
6 結束語
隨著我國對煙氣脫硫技術和環境保護的重視,從而導致在脫硫的工藝系統方面進行了改變和進步,很多有效、節能的新工藝也越來越多,所以,當各種各樣的脫硫工藝系統創造出來時,我們就要根據不同脫硫系統特點設計出符合當前規范的要求,從而改進脫硫電氣設計,為日后的脫硫島運行的安全帶來萬無一失的保障。
參考文獻
[1]西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊[M].北京:水利電力出版社,2009.
[2]翁海勝.用快切裝置替代備自投裝置提高廠用電安全可靠性[J].冶金動力,2012,10(2):1-4.
[3]錢翊.煙氣脫硫電氣系統的設計特點[J].浙江電力,2014,23(2):40-43.
[4]丁承剛.濕法煙氣脫硫關鍵參數簡析[J].國際電力,2002,6(1): 53-55.