前言：中文期刊网精心挑选了升压电路范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
升压电路范文1
关键词： 开关直流升压电路； 热插拔控制； 安全工作区； 输出保护
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）23?0165?03
Design application of the hot swap controller in the DC boosted circuit
LI Xing1， QIAN Yue?guo2， JIN Li1， ZHANG Jian?qing1
（1. The 36th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Jiaxing 314001， China；
2. Zhejiang JEC Electronic Co.， Ltd.， Jiaxing 314001， China）
Abstract： A hot?swap protection control chip is designed， which realized the protection of over?current and short circuit in DC boost circuit output. The work principle and implementation model of DC boost circuit and the hot?swap protection circuit are analyzed. The circuit， the parameters design， the selection process and actual work switching waveforms are introduced in detail， and the design examples are given. Experiments show that using hot?swap protection control chip can effectively avoid the inherent defects of the conventional DC boost circuit in overcurrent short circuit. It improved the reliability of power supply.
Keywords： switch DC booster circuit； hot?swap control； safety operation area； output protection
热插拔保护电路通常用于服务器、网络交换机、以及其他形式的通信基础设施等高可用性系统。这种系统通常需要在带电状态下替换发生故障的电路板或模块，而系统照样维持正常运转，这个过程称为热插拔（Hot Swapping）。本文将阐述热插拔控制器的另一种用法，利用热插拔保护电路具有的过流和短路保护功能，解决开关直流升压电路的输出端保护问题。
1 开关直流升压电路的基本原理
开关直流升压电路（The Boost Converter或者Step?up Converter），是一种开关直流升压电路。输出电压高于输入电压，输出电压极性不变，基本电路图如图1所示。
图1 The Boost Converter
开关管导通时，电源经由电感?开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管?负载形成回路，完成升压功能。
输出过流时，电路会采样开关管的峰值电流，减小占空比，导致输出电压下降。当输出电压降到输入电压时，过流保护不再受控，保护失效。另外输出过流点还会随着输入电压升高而变大。当输出短路时，输入电源会通过电感、升压二极管形成短路回路，导致电源故障。BOOST电路还有一个缺陷是不方便控制关闭输出，当控制芯片关闭，开关管截止时，输出仍然有电压，不像BUCK电路，很方便的将输出电压降到0 V。
2 热插拔控制器的基本原理
热插拔（Hot?Plugging或Hot Swap）即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性。如果没有热插拔控制器，负载端的模块插拔时，会对电源产生浪涌电流的冲击，影响电压的稳定与电源的可靠性。这个问题可通过热插拔控制器来解决，热插拔控制器能合理控制浪涌电流，确保安全上电间隔。上电后，热插拔控制器还能持续监控电源电流，在正常工作过程中避免短路和过流。
3 关键电路设计与实例
3.1 电源要求
电源实例如图2所示，其中的电源输入9～18 V，额定输出28 V/1.2 A，过流保护1.5 A。
3.2 电路简介
这是一款用了TPS2491热插拔控制芯片的升压电路，带有输出过流短路保护，当遥控端CTL接地时，电源进入待机模式，输出为零。
热插拔控制器包括用作电源控制主开关的N沟道MOSFET、测量电流的检测电阻以及热插拔控制器TPS2491三个主要元件，如图2所示。热插拔控制器用于实现控制MOSFET导通电流的环路，其中包含一个电流检测比较器。电流检测比较器用于监控外部检测电阻上的电压降。当流过检测电阻上产生50 mV以上电压的电流将导致比较器指示过流，关闭MOSFET。TPS2491 具有软启动功能，其中过流基准电压线性上升，而不是突然开启，这使得负载电流也以类似方式跟着变化。
TPS2491内部集成了比较器及参考电压构成的开启电路用于使能输出。比较器的开启电压为1.35 V，关闭电压1.25 V，有0.1 V的滞差保证工作的稳定。通过分压电阻精确设定了使能控制器所必须达到的电源电压。器件一旦使能，MOSFET栅极就开始充电，这种电路所使用的N沟道MOSFET的栅极电压必须高于源极。为了在整个电源电压[（VCC）]范围内实现这个条件，热插拔控制器集成了一个电荷泵，能够将GATE引脚的电压维持在比[VCC]还高10 V的水平。必要时，GATE引脚需要电荷泵上拉电流来使能MOSFET，并需要下拉电流来禁用MOSFET。较弱的下拉电流用于调节，较强的下拉电流则用于在短路情况下快速关闭MOSFET。
热插拔控制器还有一个模块为定时器，它限制过流情况下电流的调节时间。选用的MOSFET能在指定的最长时间内承受一定的功率。MOSFET制造商使用图3标出这个范围，或称作安全工作区（SOA）。
图3 MOSFET安全工作区
定时器还决定控制器自动重启的时间，故障导致关闭MOSFET，经过16个振荡周期后，芯片重新使能输出。
3.3 设计过程
保护电路参数设定分几步：
（1）过流采样电阻
[RS=0.05（1.2×IMAX），]取值33 mΩ，过流动作点为1.5 A左右。
（2）MOSFET的选型：耐压要大于输入电压和瞬态过冲，并放一定余量；选择[RDSON（MAX）。]
[RDSON（MAX）≤TJ（MAX）-TA（MAX）RθJA-I2MAX]
[TJ（MAX）]一般取125 ℃，热阻[RθJA]取决于管子的封装、散热的方式。
（3）选择MOSFET的[PLIM]
MOSFET在启动或输出短路时会有极大的功率消耗，限制[PLIM]可以保护管子防止温度过高烧毁。通过3脚PROG电压的调节，设定[PLIM]的大小：
[PLIM≤0.7×TJ（MAX）2-[（I2MAX×RDSON×RθJA）+TA（MAX）]RθJA]
[TJ（MAX）2]一般取150 ℃，[RDSON]为MOSFET最高工作温度时的导通电阻。
[VPROG=PLIM10×ILIM]
[VPROG=VREF×R10R9×R10]
式中[VREF]为4 V。实际选用MOSFE为AOL1242。
（4）选择[CT]
选择合适的电容，保证输出启动时能完成输出电容的充电且不引起故障保护的动作。
（5）选择使能启动电压
EN端启动电压为1.35 V，关闭电压为1.25 V。利用此引脚，可以做输入欠压保护；设计分压电阻为240 kΩ和13 kΩ，开启电压为26.3 V，在24.3 V时关闭。
（6）其他参数
GATE驱动电阻，为了抑制高频振荡，通常取10 Ω；PG端上拉电阻，保证吸收电流小于2 mA，在本设计中不需要，悬空处理；Vcc端旁路电容，取0.1 μF。
电源使能端串联一个二极管BAV70，低电平时可以关闭升压电路和电源输出。
4 测试结果和各测试点的工作波形
测试结果为过流保护动作点：1.45 A；输出长期短路无损坏，短路去除恢复输出；遥控端使能工作正常。
上电时各个测试点波形如图4所示。
图4 上电波形
图4中CH2是升压后的电压，当输入加电，升压电路立即工作，很快达到28 V。为了防止后极负载的浪涌电流对MOSFET的冲击，可以看到驱动电压（CH1）是缓慢上升的，输出电压（CH3）也是跟随缓慢上升。在启动过程中，很明显看到MOSFET的驱动电压不高，MOSFET工作于线性区，同样可以抑制输出端电流的增大，有效保护MOSFET在启动过程中不过载。
正常工作时的各点电压如图5所示。由图5可以看到，正常工作时，输出电压（CH3）等于升压后的电压（CH2），MOSFET驱动电压（CH1）比输出电压高了14 V，可以保证MOSFET良好导通，降低热耗和压差。
图5 正常工作波形
当负载过流或短路时的波形如图6所示。由图6可以看到，当输出过流或短路时，MOSFET驱动电压（CH1）迅速下降，导致输出电压（CH3）跟着下降，有效的保护电源的安全。经过2 s的重启周期后，驱动电压有个小小的试探电压，如果故障仍然存在，重启不成功，驱动电压又恢复到零。反之重启成功，正常输出。如图7所示。
图6 故障保护波形
图7 电源重启波形
5 结 语
实践证明，基于TPS2491热插拔控制器的保护控制电路具有电路简单可靠，应用方便的特点。本电路应用于开关直流升压电路中，完美解决了原来没有输出过流短路保护以及不能遥控输出的缺陷，收到了良好效果。
参考文献
[1] MARCUS O′Sullivan.理解热插拔技术：热插拔保护电路设计过程实例[J].Analog Dialogue，2009，42（2）：9?13.
[2] NEIL Gutierrez.不一样的热插拔控制器[J].今日电子，2008（5）：77?79.
[3] MARK Pearson.基于IC的热插拔保护电路应用[J].电子工程专辑，2003（2）：63?65.
[4] 殷高方，张玉钧，王志刚，等.ADM4210热插拔控制器的原理及应用[J].电子设计工程，2009（3）：1?3.
[5] Texas Instruments. TPS2490/1 positive high?voltage power?limiting hotswap controller （Rev. D）[EB/OL]. [2012?07?03]. http：//.cn/cn/lit/ds/symlink/tps2491.pdf.
升压电路范文2
【关键字】：电压互感器，二次压降，补偿
abstract
because the pt secondary loop voltage drop directly affects energy measurement. after consulting the pt secondary loop voltage drop a great amount of materials
the accuracy of the electric，the best method to reduce was put forward based on analyzing the cause of which.
keywords： voltage transformer, secondary voltage drop, compensation
一、绪论
随着电力市场的改革，电能计量关系到直接的经济利益，做好pt二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正合理意义较大。正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。在电力系统中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基本技术措施之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互感器、电压互感器的计量误差以及电压互感器到电能表的二次回路线路压降。当电能表、互感器的计量误差符合国家有关规程规定时，由电压互感器二次侧到电能表端子之间二次回路线路的电压降(简称为pt二次电压降)，将导致电压量测量产生偏差。
pt二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中。
几年来，经常发生电压互感器二次接线故障，直接影响二次回路的安全运行，给厂家经济造成一定的损失。电压互感器是一次和二次回路的重要元件，向测量仪表、继电器的线圈等供电，能正确反映电气设备的正常运行。故障现象：35kv母线电压互感器大部分采用的型号3xjdjj-35，电压比是： （请参考参考文献[6]）。每年当春秋阴雨季节或天气潮湿、有大雾时，中控室就会经常发出单相接地或电压降低信号，经值班人员切换电压表，有一相或两相电压指示下降，另两相或一相电压指示值不变，报告梯调请电气二次班前来处理。电气二次人员对二次回路及继电保护触点进行了打磨，对保护的继电器进行了整定，均未发现异常。经多方查找，发现3 5 k v母线电压互感器的二次接线的线头长年老化，有放电的痕迹。经分析，这种户外式电压互感器的二次接线引出端比较短，二次配线时所留线头端子比较短。一般正常运行时，由于北方气候干燥，常年少雨、灰尘大，空气中的污物比较多。当天气是阴雨或潮湿时，就会在电压互感器的二次接线表面形成一个导电层构成回路，致使电压互感器的二次侧发生单相接地或电压降低。但这不是真正线路上的接地和短路，只是二次回路保护误发信号，造成故障，影响了二次回路的稳定运行，造成一定的经济损失。
有文献指出，电压互感器装置在变电设备现场，二次电压需要通过几十米至几百米的电缆及各种辅助接点接到控制室，供继电保护、自动装置、测量仪表的电压线圈及电压回路。这些负载的大小，决定了二次回路电流的大小。由于二次回路电缆导线和各种辅助接点直流电阻的存在，在电缆两端产生了电压降，使负载端电压低于pt端电压 u伏，产生了幅值(变比)和相角误差。其误差大小决定于二次回路直流电阻大小，负载大小(二次电流大小)、性质(负载功率因数)及其连接方式。
有文献指出，某省网年售电100亿度，pt二次压降平均为1伏，按pt二次额定电压为100伏计算，漏计电能为1亿度，按0.2元/度计算，损失电费2000万元。
文献指出，某发电厂110 kvi段电压互感器二次回路压降为0.62%。110kvi段电压互感器二次回路压降超标，直接影响到3号发电机关口电能表计量装置的准确计量。3号机每年平均上网电量为2亿千瓦时，丢失电量w=w * 0.62%=1240000kwh，即年损失电量达124万度。
从上述例子中，可以看出pt二次压降直接影响电能量计量的准确度，由于pt二次压降的单向性，致使电力企业漏计电能，导致巨额经济损失;同时对电力系统安全运行也是一种潜在的威胁。
二、电压互感器二次回路的接线形式
现场运行中按照电压等级的不同，电压互感器二次回路采用了不同的接线形
式。
1.10kv至35kv电压互感器二次接线
电压互感器一次侧(高压侧)有熔丝，二次不设熔丝和任何其他保护设施，以减小电压互感器二次回路压降。从电压互感器与电能表距离的远近进行如下分析。
电压互感器与电能表相距较远(一般大于10m)。为了在测量电压互感器压降
时，不断其一次侧刀闸进行试验接线，采用图一所示接线形式。电压互感器二次出线进专用接线盒a，由于一般情况下电压互感器二次端子与接线盒a之间的距离小于0. 5 m，可不考虑两者之间的电压降。测量电压互感器二次压降时，二次电缆线从接线盒a接至电能表专用接线盒b，即可测出其间的电压降。采用这种接线方式开展测试工作安全、方便。
当电压互感器与电能表相距较近时，在实际电力客户接线时又分为两种情况。
(1)电能表直接装在电压互感器柜上(如手车柜)，电压互感器二次电缆直接进入电能表接线盒b，二次导线截面积大于4mm （请参考szepc.com/中的电能装置技术管理规程），如图二所示。电能表与电压互感器二次端子之间连线距离小于lm，一般不考虑电压降误差，但至少应每2年1次在停电的情况下检查和处理电压互感器二次端子接头生锈、腐蚀等情况。
(2)电压互感器二次通过插件接至电能表接线盒，如图三所示。这种接线方式一般是电压互感器装在手车柜上，用上电后就不再管理，压降不易侧试。实际这类“插件”操作频繁，接触电阻不能忽略。
2.110kv及以上电压互感器二次接线
电压互感器一次侧没有熔丝，电压互感器二次侧必须装设保护设备(熔丝或快速空气开关)，防止电压互感器二次短路。对于进线供电的情况，为了保证计量准确，便于加封，在电压互感器杆下装设专用电压互感器端子箱，接线方式如图四所示。将接线盒a和快速开关zkk装于电压互感器二次箱内，二次电缆从快速开关zkk直接接到电能表接线盒b，可测量出从接线盒a到电能表之间的电压降，同样电压互感器二次端子接头应至少2年1次检查和处理锈腐等情况。zkk应使用单相的快速空气开关，便于对电压互感器进行一相一相的测量，同时测量时应有足够的操作距离，保证工作人员的安全。电压互感器电缆首端、中端和末端保护层金属部分一定要可靠接地，以屏蔽外磁场感生的电势，保证电压降测量的准确性。
三、降低二次压降的措施
由于电压互感器二次压降直接影响电能计量的准确性，甚至对系统稳定运行产生不良影响，为此人们在改善二次压降方面做了大量工作，归结起来可以分为降低回路阻抗、减小回路电流和增加补偿装置等三大类降低二次压降的措施。下面就这三种降低二次压降措施进行细致分析。
1.降低回路阻抗
在所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关注的参量。根据前面分析的结果，电压互感器二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等三个组成部分。
1.1导线阻抗
由于电压互感器二次回路的长度达100米至500米之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在《电能计量装置技术管理规程》d l / t 448-2000中，对计量用电压互感器二次回路的侧试作出了相关的规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm 。在实际工作中，电压互感器二次回路线路的截面积一般选在6mm 。但无论若何选取导线截面积，导线阻抗是存在的，只是量值的大小而已。
1.2接插元件内阻
考虑到电压互感器二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。
1.3接触电阻
许多文献指出，在电压互感器二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。
从上述分析中，可以清楚看到，电压互感器二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗;接插元件内阻基本不变;接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。于是得到降低电压互感器二次回路阻抗的具体方案为：
（1）电压互感器二次回路更换更大截面积导线;
（2）定期打磨接插元件、导线的接头，尽量减小接触阻抗。
但无论采取何种处理手段，都只能将二次回路阻抗减小到一个数值，不能减小到零。
2.减小回路电流
一般情况下，电压互感器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200ma，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200ma时，可采取以下措施减小电流：
（1）采用专用计量回路
目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立。否则电压互感器二次回路电流较大。
（2）单独引出电能表
专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。
（3）选用多绕组的电压互感器
对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。
（4）电能表计端并接补偿电容
由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压线圈的电流即电压互感器二次回路电流无功分量较大，电压互感器二次回路负载功率因数较低。采用在电能表电压端子间并接补偿电容的方法，可以降低电压互感器二次回路电流的无功分量，从而降低电压互感器二次回路电流，达到降低压降的目的。实际并接电容时，应选好电容值，一般以压降的角差最小为最佳选值。还应注意电容的耐压，以保证可靠性。但是此措施由于未被有关部门完全认可，所以并未被广泛采用，建议慎重使用。
2.5装设电子电能表
电子电能表功能全，往往1只表可代替有功、无功，最大需量及复费率等表，因而可减小电能表计数量，同时电子电能表输入阻抗高，单只表负载电流只有30ma左右，因而使得电压互感器二次回路电流大大降低，压降也就较小。
在上述5种减小电压互感器二次回路电流的方法中，采用专用计量回路和装设电子电能表的效果明显，而且易于实现。但使用上述方法减小电压互感器二次回路电流方案，只能有效降低回路中电流到一定值，因为该值是由仪表数量和仪表阻抗性质决定的，一旦接线形式和连接仪表数量确定了，二次回路电流的大小就基本确定了，即由于电压互感器二次回路接线特点决定了二次回路电流，无论采用何种方法，电压互感器二次电流不可能等于零。
3.增加补偿装置（虽然是不提倡，但是在方法是却是可行的，许多文献上都有这个方法）
目前补偿器种类较多，从原理上分，主要有3种：定值补偿式、电流跟踪式、
电压跟踪式。
3.1定值补偿式
定值补偿式补偿器根据其工作原理可以分为有源定值补偿器和无源定值补偿器。无源定值补偿器的工作原理是利用自祸变压器补偿比差，利用移相器补偿角差。利用此补偿器可以将电能表计端电压与电压互感器二次端电压幅值与相位调至相等，从而达到补偿的目的。这种补偿器可以对回路阻抗和回路电流一定的线路调节补偿电压，使二次压降为零。但如果二次回路阻抗或电流发生变化，例如熔体电阻或端子接触电阻增大或电压互感器二次负载电流发生改变，这种补偿器就不能适应了。采用无源定值补偿装置，可靠性相对较高。
有源定值补偿器的工作原理是在电压互感器二次回路中计量仪表接入端口处串入一个定值的电压源，达到提高计量仪表的入口电势以抵消二次压降影响的目的。当电压互感器二次回路阻抗和回路电流一定时，调节补偿电压，使二次压降接近于零，但二次回路阻抗或电流发生变化时，这种补偿器就不适应了。
总之，定值补偿器在电压互感器二次回路阻抗和回路电流不变的前提下，能够对二次压降进行有效补偿，由于不能跟踪电压互感器二次回路阻抗和回路电流发生变化而引起二次压降的变化，因此不可避免地引起电压互感器二次综合压降欠补偿或过补偿现象发生。由此可以说，定值补偿装置（无论是有源的，还是无源的）在设计时就存在缺陷，是绝对禁止用于二次压降补偿的。
3.2电流跟踪式
电流跟踪式补偿器基本原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪产生一个与二次回路阻抗大小相等的负阻抗，最终使二次回路总阻抗等效为零。这样，即使有pt二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。这种补偿器对于二次线路较长的，可补偿线阻。对于pt二次负载不稳定、二次电流变化的回路，由于二次回路总阻抗等效为零，可以保持压降为零。但对于二次回路阻抗变化的情况，则不能自动跟踪，也就是说，如果熔体电阻或接点接触电阻发生改变，则回路等效阻抗就不为零了，这是该补偿器的局限性。
换句话就是说，电流跟踪式补偿器的设计前提是电压互感器二次回路阻抗不变，只要跟踪二次回路变化的电流就可以达到补偿二次压降的目的。从前面对二次回路阻抗的特性分析可以看出，电压互感器二次回路阻抗是变化的，且具有一定随机性，显然电流跟踪式补偿器同样存在设计缺陷，可能造成过补偿或欠补偿现象的发生，因而也是绝对禁止用于二次压降补偿的。
3.3电压跟踪式
电压跟踪式补偿器的原理是通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生1个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。当电压互感器二次回路电流或阻抗改变导致回路电压改变时，补偿器自动跟踪压降的变化并产生相应变化的补偿电压叠加于电压互感器二次回路，以保持回路压降始终为零。因而这种补偿器几乎适用于所有场合，唯一不足的是需同时敷设一条从电压互感器二次端电压信号取样的电缆。
3.4目前应用较多，效率较高的二次压降自动补偿装置
3.4.1自动补偿装置的原理
pt二次压降自动跟踪补偿器的原理如图五所示，图五中：
u为pt二次绕组出口a点电压，u1为二次回路末端电能表端子c点电压：
u为pt二次回路综合电阻r (导线电阻和接触电阻之和)上的压降，即pt二次回路压降;
u1为pt二次压降自动跟踪补偿器的输出电压。
当调整电路参数得当，使 u= u1，则下式成立：
u1=u- u+ u1=u
即抵消pt二次回路压降 u的影响，使电能表端子c点的电压等于pt出口a点的电压，如同将电能表直接接到pt出口点上。从而达到了提高计量精度、减少计量损失的目的。
3.4.2应用效果
pt二次压降自动跟踪补偿器要选择通过权威电力部门的产品型式试验合格的产品，并结合本单位的具体情况，选择相应型号。在投运前，必须进行现场的性能、功能、抗干扰、附加波形失真等试验，确保装置的技术指标和功能满足产品的技术要求和符合现场实际条件。
某发电单位220kv电压互感器二次电能计量回路应用pt二次压降自动跟踪补偿器，效果良好，其投运带满负载后pt二次压降测量值如下表:从下表可知，pt二次压降自动跟踪补偿器实现了矢量补偿，即实现比差和角差的补偿，补偿后的pt二次压降小于二次额定电压的0.2%，完全能满足电能计量装置管理规程的要求，达到了提高计量精度、减少计量损失的目的。
4.其他方法
4.1取消pt二次回路的开关、熔断器、端子排等:此措施可避免开关、熔断器、端子排的接触电阻造成的pt二次压降，但取消开关、熔断器设备后，计量二次回路的失去故障保护，后果严重，不宜采用。
4.2调快电能表:此措施可临时性地解决pt二次压降问题，但在开关、熔断器、接线端子上形成的接触电阻是变化的，随着时间的推移，导体接触部位逐渐老化，其接触电阻亦逐渐增大，pt二次压降增大。同时，此措施在电能计量管理规定上是不允许的。
4.3对pt二次同路实施定值补偿:此措施与调快电能表的措施相仿，只能临时性地解决pt二次压降问题，不能实施动态补偿
四、结语
综上分析，电压互感器二次回路线路压降由二次等效阻抗和二次回路电流共同影响。这两个影响因素又随环境和工况不同而变化:二次等效阻抗又随环境的变化而变化，二次电流也随二次运行方式的不同而改变。若要达到国家颁布的电能计量装置技术管理规程和电能计量装置检验规程sd109-83的要求，必须揭示pt二次压降的产生机理，并设计补偿办法，对电压互感器的二次负荷进行补偿。
电压互感器二次压降的治理措施有降低二次回路阻抗、减小回路电流和加装补偿装置三种。降低二次回路阻抗、减小回路电流两种方法在保证二次压降原有性质的基础上，可以有效降低二次压降，但不能保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求；加装电压跟踪式补偿装置，可以保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求，但要注意电压互感器二次压降单向性的特点，确保欠补偿才是有效的。
【参考文献】：
[1] 胡晓蔚.电压互感器二次回路电压降对电能计量的影响.成都:《四川电力技术》，1997 .lunwenwang.com
[2] 陈新亮.电压互感器二次回路压降改造的分析.华东电力，1998
[3] 陈蕾.电压互感器二次电能表回路压降分析与测试.江苏电机工程， 2002
[4] 毕志周，曹敏，吕宏.减小电压互感器二次回路压降的方法研究.云南电力技 术，2000
升压电路范文3
查看更多《压电与声光》杂志社信息请点击： 《压电与声光》编辑部
无
(i0001)《压电与声光》2012年第34卷总索引 无
(i0014)投稿须知 无
声表面波及体声波技术
(811)微声薄膜耦合谐振滤波器的仿真与设计 杜波 刘善群 马晋毅 江洪敏 杨靖 徐阳
(814)基于saw色散延迟线的chirp_uwb接收机设计 樊孝明 葛礼春 王玫
(817)面向电网应用的saw温度传感器设计 王磊 刘文 卢小荣
声光及光纤技术
(820)驻波管测试下压差式光纤矢量水听器的改进 熊水东 王付印 罗洪 王建飞
(824)基于labview的光纤光栅波长解调系统 王桂英 金杰 吕辰刚
(828)声光调制器驱动源电路研究 高晶 张志伟
惯性技术
(831)光纤陀螺基于snr检测的emd滤波方法 姬忠校 马彩文
(834)光纤陀螺自动化测试软件的设计 赵忠 范毅 赵玉
(839)任意失准角下初始对准系统的建模和仿真 许建国 张志利 周召发
(843)零速修正技术在车载惯性导航中的应用研究 赵玉 赵忠 范毅
(848)mems压阻式加速度传感器的优化设计 杜春晖 何常德 葛晓洋 于佳琪 熊继军 张文栋
无
(852)《压电与声光》网络投稿 无
压电功能器件
(853)基于压电材料的引线键合微夹持器设计 隆志力 刘谋洋 张建国
(857)压电式四向无定心钻削测力仪的研制 高长银 刘江
(860)风动压电发电机的结构设计及实验研究 孙加存 陈荷娟
(864)基于comsol multiphysics超声波电机的谐振特性分析 吕琼莹 杨艳 焦海坤 张志杰
(868)四价添加剂掺杂zno压敏电阻器的性能 姚银华 曹全喜 邹青文
(872)一种基于梯形压电悬臂梁的能量采集器研究 何挺 马剑强 刘莹 李保庆 褚家如
(877)多自由度超声电机振动频率的修正 李小云 张小凤 郝君宇 宋智广 周方
(882)一种用于管道地面标记的mems仿生矢量声传感器 葛晓洋 张国军 杜春晖 王晓瑶 宋小鹏 张文栋
(886)一种高精度压电换能器导纳仪的研究 郭雯 袁金库 沈建国
(890)一种高指向性mems声矢量传感器结构设计与分析 刘振亚 苑伟政 邓进军 任森 马骋宇
(894)压电复合换能器的结构对其频率特性的影响 刘鹏 龙士国 程驰 袁娅
压电功能材料
(898)dy2o3对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响 张晨 肖佳楠 徐新进
(902)添加tio2的znnb2o6陶瓷的相结构和性能 秦登静 杨传仁 陈宏伟 张继华 赵强 雷贯寰 何日清
&nb
sp; (905)介质材料对等离子体激励器放电特性的影响 周章文 李益文 刘展
(908)sio2粒径对ptfe／sio2复合材料性能的影响 庞翔 张彩虹 童启铭 肖勇 李攀敏 袁颖
(912)ta掺杂钛酸镧陶瓷的铁电和介电性能研究 冉少念 陈刚 符春林 蔡苇 向炼
(915)电清洗人造石英晶体技术的研究 漆婷 李和新 谢克诚 李建芝 石自彬 蒋春键
(917)一种特殊的单片晶体滤波器模块 孙峰 张忠友
系统及组件
(919)一种x波段同轴双工器设计 魏强 黄莹 王彬
(923)机敏约束层阻尼结构动态模型辨识 邓兆祥 刘会杰 曹友强 鲜晓军
(928)一种h形缝隙多频微带天线设计 杨虹 陈川江
(932)混凝土结构超声阵列探头成像算法研究 廖寅 熊必成 李秋锋 孙颖 马辉聪
(936)压电式推力测试系统动态性能分析与改善 张军 杜昌雄 张学军 孙树江
(940)基于rfid的读卡器射频前端硬件设计与实现 黄俊 李旭梅
(944)汽车防盗油阀密码控制器的研究 陈海初 熊根良 梁发云 刘玲腾
(948)一种ltcc叠层耦合馈电圆极化微带天线的设计 夏祺 赵云 苏桦 张怀武 钟智勇
(951)基于rfid超低功耗射频标签的研究与实现 廖志鹏 黄俊 雷杏
升压电路范文4
降压启动电路动手能力一、加强学生的动手能力
自从新教材改革以来，很大地改变了教师和学生在课堂上的立场，特别是对于物理以及其他动手比较强的学科，让学生能够亲自动手操作得到了很好的改善。只有在实际操作学习之后才能让学生快速地掌握课本知识以及能够把学到的知识用到实际生活中来。
1.引导学生思考
例如，在“电力拖动基本控制线路”课题中：降压启动控制电路。如果三角大功率电机直接启动，假设电源变压器的容量不够大的情况下，那么将会直接导致电源变压器的输出电压会引起大幅度的下降，在相同电源线的情况下，从而将会影响其他设备的正常运行。电动机启动时在星形连接的定子绕组附加三角形连接的各项定子绕组电压，如果电机是只有三角形联接的根号三分之一，其起动电流为三角形连接的三分之一，以便使引入星三角形下降压力启动控制线路的安装问题。
2.学习指导
三角转换实现手动，第一次连接的形状为星形接触器，然后再依次接通开关电源接触器，星形接触器和三角形接触不准吸在一起，可以让连接形成星形启动，后接成三角形运转，不要先让三角形启动，然后星形运转，同一时间在星形和三角形按钮被按下时，该电路不能被接通。
3.动手操作
通过上面引导学生思考以及学习指导之后，首先应该让学生在作业或者练习本上画出相应的线路图，之后再让学生在实验室里自己动手操作，从而加强学生的动手能力，在操作过程中学生才能更好地理解以及巩固课本上的理论知识。
二、学生对所做的电路进行互相交流、讨论
在实验过程中，可以分为两个一组，或者是四五个人一组，根据自己的班级情况而定，成绩好的和成绩一般的组合成为一组才能给有效地引导成绩差的学生，从而提高学生的平均成绩。在实验开始之前，两组之间或者以上可以互相讨论，确保实验能更好地实施，从而也能够增加学生的交流与沟通能力，这更是新教材的要点之一。
在实验开始的前一天或者前几天，就应该让学生做好相关的学习资料预习，课堂上在教师的领导下，学生才能更好更快地理解。例如，以电动机定子绕组Y、接法时，其绕组上的电压和电流有什么区别？为实验任务。
根据实验的任务，学生可以先在网上或者是书本上找相关的资料，然后和自己的小组进行交流。在学生预习之后，由老师给学生讲解本次实验的相关原理。
首先，从图上可以看出线路本身是由3个接触器、1个时间继电器、1个热继电器、2个按钮组成。
其次，用KM接触器作为本次实验的引入电源，KM和KMY接触器分别运行用和作Y形降压启动用，KT时间继电器是用来控制Y形降压启动时间和完成Y-自动切换。SB1在本次实验中是启动的按钮，SB2在本次实验中为停止按钮，FU1则是作主电路的短路保护作用，FU2是控制电路的短路保护，KH是用于作过载保护。
三、展示成果
在学生做完实验后先自己检查，在自己小组检查无误的情况下再由各个小组相互观察――展示成果、互相学习。然后互相比较后，给其他小组以及自己的小组实验打分，并说出理由。最后由老师点评并对每个小组的实验作出评价，指引学生去学习好的，从而也要着重地讲解学生容易出错的步骤。
四、延伸与扩展
在学生熟悉掌握了课本上的论文知识以后，应该向课外的知识做一定的扩展。根据以上的学习内容做有关的扩展：
1.KM2电源接触器主触头通过电动机的额定电流，也就是所谓的线电流；电动机的相电流其实就是三角形KM3接触器主触头通过的，它只有线电流的根号三分之一倍，热继电器是按电动机的额定电流来整定的。但是，假设当电路出现了其他原因的故障的时候，而电动机则长时间在Y接法的线路下运行，那么线电流有可能达不到热继电器的整定值，最后相电流会超出额定值，那么就会造成电动机过热损坏。
2.KM2、KM3接触器主触头所通过的均是相电流。这样一方面，会延长他们的使用寿命；另一方面，按电动机相电流而进行选用接触器，从而能够降低成本，热继电器是按根号三分之一的电动机额定电流整定的。他的优点其实就是：假设电路意外发生故障，而电动机长时间在Y接法下运行，一样能够做到保护的作用。
3.对于一般功率比较大或者是带有一定负载起动的电动机，如果起动时间较长，那么就会造成热继电器在起动过程中误动作，其实就是把热继电器转移到KM3接触器回路中，这样使它能够不通过起动电流，而它的动作值还是按电动相电流来整定。
五、结论
总之，想要让学生能够快速并且轻松地掌握课堂上的知识，应该跟进新教材的课改，不应该只是局限于传统的灌输教学方式。一定要正确地引导学生，多做，多学，多说。把学习的知识用到实际生活中，也应该从实际生活中的示例来作指导，而且更应该扩展课外的知识，从而达到扩展学生的思维。相互交流必不可少，加强实际实验性操作也势在必行。
参考文献：
[1]范贻潘.电路拖动控制线路与技能训练（第四版）.中国劳动社会保障出版社.
升压电路范文5
关键词：角色;职业生涯;管理
中图分类号：G451.2 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）19-0029-03
笔者认为，最关键的是电大教师角色胜任力定位不清晰，进而缺乏有效的职业生涯管理路径。原因在于角色胜任力和职业生涯管理是前因后果的关系，只有明确角色胜任力要求，才能有针对性地提高胜任素质来进行职业生涯管理。电大教师因其工作方式、工作对象的不同，对专职教师、教学管理教师、双肩挑教师、教学辅助人员有不同的角色胜任力要求，因此有必要对教师角色胜任力进行分类研究，进而有针对性地探究出职业生涯管理路径。
一、角色胜任力研究综述
胜任力（competency），指在特定工作岗位、组织环境和文化氛围中能将有绩效优秀人员与普通人员区分开的个人能力[1，2]。它的构成包括知识、技能、个人特质和动机。随后各学者针对不同行业、不同岗位展开胜任力研究。近年来关于电大教师胜任力，各学者分别围绕教师职责、电大教师独特性、教学过程展开研究。
从职责研究，刘波指出电大教师既从事教学工作又从事管理工作，既需要知识又需要技能，知识包括专业知识、教育技术知识、远程教育专业知识;能力包括课程设计能力、组织课堂教学能力、口头表达能力、多媒体编辑能力等[3]。基于与普通高校教师工作任务的对比差异，即围绕“独特性”展开研究，李平提出电大教师应是“一专多能”的全面型人才、“独当一面”的开拓型人才、“讲求实效”的应用型人才[4]。胡幼梅也指出广播电视开放大学的教师，应做到“一专”，即精通本专业知识;“二能”，即能指导电大学生自觉，能研究距离教育理论与实践问题;“三会”，即会设计、撰写多媒体教材文学稿本，会做电视教学编导，会操作两项以上的电教设备。围绕教学过程，王玉娟指出教师是教学的设计人员、学生学习的指导者和学生工作学习的榜样，并指出教学设计包括教学内容设计、教学方法设计、教学媒体最佳组合设计，学习指导包括学习方法的传授，工作学习的榜样包括品德、事业心、责任感、严谨的治学态度和勇于探索、不断创新的精神，同时结合电大教育特色，指出教师要学习现代教育技术理论，树立现代教育观念，精通远程教学业务，具有运用多媒体组织教学的能力，成为远程教育的专家。
总体而言，关于电大教师胜任力研究涵盖了通用性、独特性、综合性的同步研究。围绕职责的研究，体现了教师胜任力的通用性;从差异性研究，体现了教师胜任力的独特性;综合性研究，结合了教师胜任力的通用性和电大教师的独特性。可这些研究都很少体现出角色差异，专任教师、教学管理教师、双肩挑教师、教学辅助教师，对于知识、技能、素质要求程度，各类教师各有不同的目标定位与侧重，因此围绕角色差异，对电大教师进行角色胜任力研究将丰富电大教师的胜任力研究，同时指导电大教师突破职业“高原瓶颈”进行职业生涯管理。
二、角色胜任力分类研究设计
电大教育，根据教师职责划分为：专任教师、教学管理教师、双肩挑教师、教学辅助教师。专任教师负责教学科研和教学资源的建设与完善等;教学管理教师，负责学校教学秩序、教学组织、教学管理等基本工作;双肩挑教师履行各项管理职能，同时承担部分教学任务;教学辅助教师服务教学整个过程，例如图书、教材、实验室等。对于各类教师的角色胜任力分析过程如下。
1.初次访谈。在理论分析的基础上，以电大的专任教师、教学管理人员、双肩挑教师、教学辅助人员为访谈对象，请他们围绕在工作中需要具备的胜利素质进行讨论并回答。访谈代表访谈前就胜任素质进行统一讲解，要求访谈对象围绕知识、技能和素质展开回答。
2.提炼胜任素质指标。对各类教师代表的回答进行统一整理归纳，形成基本指标。
3.修改调整指标。为使初步提炼指标更具精准性，围绕各类教师角色胜任力素质指标展开第二轮访谈。在第二轮访谈中，与访谈对象就每项指标的具体含义达成共识，最后剔除“事业心”指标，因其与“进取精神”含义相同;“团队协作”与“合作能力”意义相同，将其合并为“团队协作能力”。整理如下。
三、各类教师角色胜任力特征
基于角色胜任视角，对各类教师角色胜任素质特征进行概括总结，呈现出以下特征：第一，各类教师对知识的要求凸显“远程教育”教师角色特点。为适应现代远程开放教育，现代远程教育理论的学习更显重要，已成为电大各类教师知识结构的通用要求。各类教师对知识的要求围绕其角色胜任力，专任教师更强调作为普通教师的教育学、心理学和专业知识;教学管理人员和双肩挑人员同时强调其管理知识的学习。第二，各类教师对技能的要求各有侧重。由于各类教师的角色差异，其所具备的能力围绕其职责呈现差异，技能要求体现出独特性。专任教师，作为传道授业解惑者，为提升教学能力，专任教师需加强其现代信息技术运用能力、教学组织能力、沟通能力、表达能力、信息收集能力、反思总结能力、理论联系实际能力、情绪控制能力;为提升科研水平，需具备科研能力、学习能力、团队协作能力;教学管理人员更强调组织协调能力;双肩挑人员，由于工作多样性，突出时间管理能力和情绪控制能力;教学辅助人员，为更好地完成教学辅助职责，强调信息管理能力。第三，各类教师对素质要求基本一致。远程教育，作为服务行业的重要组成部分，为学员的学习服务是电大教师的根本宗旨，因此各类教师均需立足服务意识，具备责任心、热情及探索创新意识。
四、角色胜任力视角下的电大教师职业生涯管理
（一）教师职业生涯困境制约因素
近年来有学者开始探究制约电大教师职业生涯发展的因素，有学者从主客观方面分析原因，张卓指出客观因素包括：社会偏见、工作量加大、电大教师评价制度滞后、缺乏职业生涯发展规划的指导;主观因素包括：思想认识不到位、角色定位模糊、知识专业化水平低。有学者从不同层面的制约因素进行研究，可概述为社会层面、学校层面和个人层面，社会层面包括社会偏见，学校层面集中在管理评价体系与培训体系的混乱，个人层面集中关注个体职业角色定位模糊、成就动机缺失等。事实上，职业生涯管理的开展是学校与教师个人对职业生涯进行设计、规划、执行、评估、反馈的综合管理过程。因此基于教师角色胜任力要求，教师职业生涯管理需要教师个人与学校合力开展。
（二）学校层面的路径设计
1.帮助教师角色定位，建立职业通道。随着知识更新速度的加快，各类教师更加关注个人职业发展问题，因此学校应将职业生涯管理导入教师人事管理过程，帮助教师明确角色，确定职业生涯发展通道，从理念、制度等方面对教师加以引导、保证和支持，协助教师完成个人职业生涯发展的设计、目标的确定、评估和调整等一系列综合性动态流程管理。同时，学校还要使教师理解和认识电大的长远规划和发展目标，将教师的个人职业生涯融入电大的长远规划中，因此教师能够在电大的发展中明确自己的奋斗目标，以实现教师和电大目标的“双赢”。
2.开展多种培训，提升专业胜任力。①继续教育培训。电大是实现终身教育的有利平台，作为电大教师也要有终身学习的理念，促进教师提升学历，改善知识结构[9]。根据教育发展和科学进步的要求，学校要组织教师参加继续教育项目，更新和补充知识和专业能力，开拓视野，提高工作责任感和兴趣。②现代信息技术培训。现代信息技术应用于电大教学，促进了远程教育的可能性，因此，电大教师现代化信息技术水平的掌握与应用程度至关重要，决定了电大未来发展趋势。然而电大远程教育实践较短，就要求电大教师突破传统教学模式，运用信息技术、多媒体技术、计算机网络技术等多种现代化教育教学手段，转变角色，探索新的教育教学和管理方法，成为既能录像录音，又能面授辅导;既懂编导和多媒体教学，又能编写教材和各种辅导材料的综合人才。因此学校要定期安排教师的信息技术专题培训、强化专任教师、教学管理人员、双肩挑人员的信息技术运用能力，促进教辅人员的信息管理能力。
3.搭建科研平台，提升支持服务水平。专任教师发展通道要求其具备一定的科研能力与成果，因此构建科研平台是电大教师开展科研工作的重要保障。一是提供科技信息与文献平台，举办学术沙龙、学术报告、学术讲座、专题研讨会，提供参加国内外重要学术会议、赴国内外重点大学做访问学者的机会等，洽谈不同层次的科研项目;二是提供科研硬件设施，以提升支持服务水平，构建科研活动中心，配套专项科研经费，设置科研奖励等。
4.改善工作环境，缓解职业倦怠。电大的工作特性，各类教师经常处在角色冲突的变换中，时间紧，任务急，工作要求高，导致电大教师心有余而力不足，情绪耗竭，身心疲惫，成就感降低，最终产生职业倦怠。因此学校要注重以人为本，营造和谐适宜的工作环境，关注教师的个人情绪、价值观、生活观，以工作轮换、工会活动、心理辅导、素质拓展等项目增强电大教师的组织认同感和归属感，缓解职业倦怠，从而规范和整合个人目标和组织目标，促进个人职业生涯发展和组织生涯发展的协调统一。
5.完善绩效激励机制，突破职业高原。电大教育虽隶属于高等教育，但又不等同于普通高等教育，因此在电大教师的评价体制上，也应该有别于普通高等教育。但现有的教师评价体系中缺乏对电大教师的评价体系，导致多数教师进入职业高原。因此需要完善人事管理，建立校内职业发展通道评审制度，建立以岗位胜任力和职业发展为导向的教师绩效考核体系，绩效考核指标遵循SMART原则，使教师既有压力，又有发展的奔头;既有公平感，又有职业的危机感，进而突破职业“高原瓶颈”，实现职业生涯发展目标。绩效考核结果与校内聘任、加薪、培训等多种奖励挂钩，对于专任教师，加大学术带头人和骨干教师的奖励倾斜，通过职业生涯发展的绩效指标，引导其教学科研，多出成果;对于教学管理人员，以绩效考核为依据对其管理发展通道定级聘任，引导其强化岗位管理意识，变身份管理为岗位管理，工资待遇随岗位变动;对于教辅人员，依据考核结果指导其做好规划，突破事业“瓶颈”。
（三）教师个人层面的路径设计
1.明确角色定位。角色的差异确定了各类教师有不同的发展通道。电大教师的职业发展通道一般可分为管理系列、专业技术系列、教辅系列。因此随着教师职业生涯的开始，需要明确自己的角色，避免角色模糊或角色冲突带来职业发展通道选择的盲目。电大的专任教师是学生学习的辅导者、学生学习的合作者、学习的服务者和科研工作者，因此可选择专业技术系列发展通道;电大的教学管理教师和双肩挑教师，是学生学习的设计者、教学管理的管理人员，因此可选择管理系列的发展通道;教学辅助教师，作为学生的服务人员，可选择教辅系列通道。
2.确定职业生涯目标。各类教师结合自身实际和发展通道，确定职业生涯发展的总体目标，在总目标下还应该设立教师专业发展阶段目标，使自身不断成长，因此在总目标和各具体目标的指引下，各类教师才可以有针对性地提升角色胜任力，实现目标。
3.执行计划路径。基于角色胜任力，各类教师在知识、技能和素质方面有所差异，因此需要有针对性地制定计划提升角色胜任力。①自我提升，适应并引领知识更新。动机是一个人行为的根本动力，角色胜任力要求各类教师的学习能力要不断提升，因此，教师个人可通过网络课程、书籍、各类培训班、专题研讨会，自主学习新知识，尤其要加强现代远程教育理论知识。作为专任教师，需要紧跟和带领学科前沿;作为教学管理类教师，需要结合实际，补充管理知识，提升工作中的管理效率。②加强实践，增强理论转化实践的能力。电大的学生主体为在职工作者，他们有丰富的实践经验，而电大教师大多理论知识完善但缺乏实战经验，难免在授课中单向传授专业学科知识、理论性技能及策略，导致学生被动接受知识，却难以应用转化。为更好地促进学生应用理论解决问题，专任教师可通过课题研究、企业咨询等方式提升实践能力。
4.定期评估与调整。随着教育环境的变化和教师对自身胜任力的了解，教师会对职业生涯重新进行评估，以便强化或转变自己的职业思想，维持或调整专业发展通道，进而有针对性地提高自身的知识、技能。评估和调整保证了教师胜任力的完善，也促进了教师职业生涯的可持续性。
参考文献：
[1]邢强，孟卫青.未来教师胜任力测评―原理和技术[J].开放教育研究，2003，（4）.
[2]王昱，戴良铁，熊科.高校教师胜任特征的结构维度[J].高教探索，2006，（4）.
[3]刘波.浅谈广播电视大学教师应具备的素质[J].黑龙江教育学院学报，2003.
升压电路范文6
关键词： 硅PIN光电二极管； 偏置电路； 电子滤波器； 闪烁探测器
中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）13?0159?03
Design and application of low?price bias circuit for Si?PIN photodiodes
JIA Mu?lin1， ZENG Guo?qiang2， MA Xiong?nan3
（1. Guangxi Radiation Environment Supervision and Management Station， Naning 530222， China； 2. Chengdu University of Technologe， Chengdu 610059， China；
3. China Institude For Radiation Protection， Taiyuan 030006， China）
Abstract： The Si?PIN photodiodes have been more and more widely used in the areas of weak light signal detection， but the result of detection is more likely affected by bias voltage and other factors. The high?stability bias voltage with low ripple coefficient is essential for accurately achieving the detected weak light singal. A Si?PIN photodiode bias circuit based on TPS61040 DC/DC boost converting chip was design and applied to the weak light signal detection of the NaT （Tl） scintillator. A good result was achieved.
Keywords： Si?PIN photondiode； bias circuit； electronic filter； scintillator detector
硅PIN光电二极管（以下简称SPD）作为一种成熟的半导体光电器件，因其特有的优势在自控、通信、环保、医疗及高能物理研究等领域得到了越来越广泛的应用，但其使用极易受所加偏置电压的影响。因此，在实际应用中对SPD上所加的偏置电压的要求非常苛刻，必须具备很低的纹波系数和良好的稳定性，这也就造成常用的SPD偏置电路成本较高。针对这一情况，本文将介绍一款基于TPS61040电压转换芯片的偏压电路设计，并将其应用于NaI（Tl）+SPD辐射探测器的信号检测。
1 硅PIN光电二极管与偏置电压关系
1.1 SPD及其偏置电压简介
与普通光电二极管相比，SPD是由中间隔着本征层的PN结构成。当在PN两端外加反向偏压时，内建电场几乎集中于I层，使得耗尽层厚度加大，增大了对光子的吸收和转换有效区域，提高了量子效率；同时，PN节双电层间距加宽，降低了器件本身的结电容，如图1所示。使得器件的响应速度提高，有利于在微弱光脉冲信号检测领域的运用；此外，结电容的降低减小了信号电荷在其上的分配，有利于为前置放大电路输入更多的原始信号电荷。
图1 偏置电压与结电容关系
1.2 偏置电压电平选择
但偏置电压不是越高越好，原因是SPD的暗电流随偏压的增加而增加，如图2所示。当偏压超过一定值时，暗电流随偏压呈线性增长趋势，使得整个系统的信噪比迅速降低。在进行微弱光信号检测时，若所加偏压自身噪声较大，将直接影响到有用信号的提取，甚至可能将有用信号完全湮没。综合SPD的特性曲线和实验结果，一般将偏置电压设定在24 V。
图2 偏置电压与暗电流关系
2 偏置电路设计
2.1 升压芯片确定
通常，便携式仪器配用的电源电压为较低，无法满足SPD偏置电压电平24 V的要求，须进行升压处理。目前，主要选用APD（雪崩光电二极管）专用升压芯片（如：MAX5026，MAX1932等）构成SPD的偏置电路，但成本相对较高，且这类芯片升压幅度远超过SPD的需要，造成了一定的浪费。因此，设计一款低成本的SPD专用偏置电路是非常有必要的。
本文选用的TPS61040升压芯片是一款由德州仪器公司生产的电感式DC/DC升压转换器，其主要特点是价格低、功耗低、转换效率高。该芯片采用脉冲频率调制（FPM）模式，开关频率高达1 MHz；输入电压范围为1.8～6 V，可选用的供电电源较为丰富，适用性强；最高输出电压可达28 V，可满足绝大部分SPD的偏压电平要求。
2.2 TPS61040工作原理
TPS61040的内部功能结构如图3所示，其脉冲频率调制模式（PFM）工作原理如下：转换器通过FB脚检测输出电压，当反馈电压降到参考电压1.233 V以下时，启动内部开关，使电感电流增大，并开始储能；当流过外部电感的电流达到内部设定的电流峰值400 mA或者开关启动时间超过6 μs时，内部开关自动关闭，电感所储能量开始释放；反馈电压低于1.233 V或内部开关关闭时间超过400 ns，开关再次启动，电流增大。通过PFM峰值电流控制的调配，转换器工作在不间断导通模式，开关频率取决于输出电流大小。这种方式使得转换器具有85%的转换效率。芯片内部集成的MOSFET开关，可使输出端SW与输入端隔离。在关断过程中输入电压与输出电压间无联接，可将关断电流减小到0.1 μA量级，从而大大降低了功率。
图3 TPS61040的功能模块
2.3 升压电路设计
本文设计（图4所示）采用5 V电池作为电源，输出电压+24.5 V。根据TPS61040的数据手册可知反馈电平决定了输出电压的值，反馈电平又与分压电阻直接相关，输出电压[Vout]可按如下公式计算：
[Vout=1.233*（1+RTRB）]
式中：[RT]和[RB]分别为上下分压电阻，在电池供电的情况下，二者的最大阻值分别为2.2 MΩ与200 kΩ。在选择反馈电阻时，应综合考虑阻值与反馈电平的关系，较小的阻值有利于减小反馈电平的噪声，本文中[RT]和[RB]分别选用阻值1 MΩ与51 kΩ的电阻，根据上式可得输出的电压电平为24.5 V。为减小输出电压的纹波，可在[RT]上并联一补偿电容。三极管[Q1]用于隔离负载与输入电源。
图4 升压转换器原理图
2.4 滤波电路设计
根据PFM模式的工作原理可知，流过储能电感的电流呈现周期性的变化，从而将其内贮存的磁能转化为电能输出，造成了偏置电路的输出电平也呈周期性变化，波形近似为三角波，如图5所示。这使得升压转换器输出的电压不能直接用于的SPD偏置。
要得到理想的偏置电压，必须对其进行处理。本文采用电子滤波器来完成偏压的滤波，电路原理如图6所示。根据电子滤波器有放大电容的作用，可以用容量和体积均较小的电容来实现超大电容的功能，基本设计如图6所示。通过滤波处理后，成功将偏置电压的纹波控制在2 mV以内（见图7），且整个偏压电路体积较小，而且成本较低。
图5 升压转换器输出电压波形
图6 偏压滤波原理图
图7 滤波后的偏压
3 应用实例
本文选用的SPD为滨淞公司S3590?08型大面积硅PIN光电二极管，可用于闪烁探测器中光电转换功能，选用的闪烁体为一块体积Φ30 mm×25 mm的圆柱形NaI（Tl）晶体，通过一块聚光光锥将NaI（Tl）晶体发出微弱光线汇集到S3590?08的受光面进行探测，并采用本文设计的升压电路为S3590?08提供偏压；选用的放射源核素为Cs?137。SPD输出信号经过前置放大器（原理如图8所示）处理后，输出信号的波形如图9所示，可见本文设计的偏置电路基本达到辐射信号检测的需要。
图8 前放原理图
图9 加有偏压核脉冲信号波形
4 结 论
本实验表明，基于TPS61040升压转换器的升压电路是可以用作对偏压要求较高的SPD的偏置电源，与采用APD专用偏压芯片构成的同类电路相比，成本更低，且电路结构简单、功耗较低、体积较小，具有一定的实际运用价值。
参考文献
[1] 尼曼（美）.半导体物理与器件[M].3版.北京：电子工业出版社，2005.
[2] 凌球，郭兰英.核辐射探测[M].北京：原子能出版社，1992.
[3] 侯振义.直流开关电源技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.
[4] 薛永毅.新型电源电路应用实例[M].北京：电子工业出版社，2001.