移动电源设计报告精选(九篇)

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第1篇：移动电源设计报告范文

关键词 移动通信电源系统；安全性；可靠性；智能化

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0184-02

在整个移动通信电源系统之中，通信电源系统运行质量又直接关系着整个移动通信网络的安全和可靠运行，对于其的维护和管理工作重要意义不言而喻。本文为此具体地探讨了提高移动通信电源系统安全性与可靠性，现报告如下。

1 移动通信电源系统的典型配置

移动通信电源系统主要是为各移动通信网络设备提供安全、稳定、可靠、不间断的供电保障。移动通信电源高低压系统主要包括高压配电系统设备、燃油贮存、供给系统、变压器、油机/市电切换设备、应急油机接入/切换设备、低压配电系统设备、固定备用发电机组等，其相关设备的典型配置如下。

1.1 高压配电系统典型配置

采用两路10 kV市电供电方式，两路市电取自不同的变电所，采用两路独立的引入路由；高压配电系统具备两段独立母线，配置母联开关；同一低压配电系统中两台变压器分别从两段母线取电。

1.2 备用发电机组典型配置

备用发电机组容量应满足局楼保证用电设备运行的最大负荷；多台备用发电机组应根据低压配电系统配置，采用分段运行方式或并联运行方式。

1.3 低压配电系统典型配置

采用低压母线分段供电方式；低压供电系统应满足当任一主要输出开关故障中断，都不应影响其承担负载的正常运行；固定柴油发电机组输出与变压器输出采用自动转换开关切换；开关电源系统、UPS系统、机房专用空调系统的供电，应分别从两段低压母线各取一路，形成主备用供电输入模式。

1.4 变压器典型配置

省际枢纽楼变压器的配置应按不少于2台设置；地市级以上移动通信局变压器应采用2台或多余2台的变压器，在其中一台变压器故障或检修时，其余的变压器可满足保证负荷用电。

2 移动通信电源系统安全性与可靠性的要求

2.1 安全性

近年来，随着移动电子产品的普及，也促使了移动电源的产生，并迅速得到了发展。消费者对移动电源认知与需求的提高，是对市场上所有移动电源产品的考验，更是促进移动电源行业发展的助推剂。人们最为关心的就是移动通信电源系统的安全性和可靠性，移动通信系统必须实时满足通信控制安全数据传输业务和安全监控数据业务需求，确保通信系统满足实时的可测性、可控性、可靠性、有效性、可维护性、安全性、保密性等需要。因鉴于移动通信电源系统控制所需的通信系统从提供的业务种类和现有公众移动通信网络业务应用存在一定的差异，公网首先可进行一些如远程视频监控等特色业务的探索，然后通过高带宽、高冗余来保障移动通信的安全性的业务需求。而3G系统中的安全防范技术是在2G的基础上建立起来的。3G系统提供了双向认证机制，而且在改进算法的同时把密钥长度增加到128bit，还把3GPP接入链路数据加密延伸至无线接入控制器（RNC），既提供了接入链路信令数据的完整性保护，还向用户提供了可随时查看自己所用的安全模式及安全级别的安全可视性操作。

2.2 可靠性

在通信网络中，电源设备是通信设备的心脏和枢纽，尤其对于核心交换和长途传输设备而言，电源设备的可靠性就显得更加重要。比如对于通信基站而言，电源产品除了要稳定可靠以外，还要具备较强的环境适应能力。随着通信技术和通信需求的不断发展，我国的移动通信产业正逐渐从“注重用户数量增长”向“业务种类与业务结构并举、用户数量与服务质量并重”的发展模式转变。至于系统间的无线干扰问题，低频段800 MHz的系统频段由于系统发的频段据GSM-R较近，而2000 MHz频段的3G系统由于距GSM-R较远，其干扰不大，在具体应用中可以忽略。

3 提高移动通信电源系统安全性与可靠性的措施―智能化

3.1 休眠功能

比如中移动公司的某某分公司大多数通信设备采用开关电源直流供电方式，造成整流模块长期处于低负载率工作，转换效率低下；并且出于对通信电源系统的安全、可靠性考虑，开关电源系统容量采取整流模块冗余配置，且预留的蓄电池充电容量在正常工作时并不使用，极大地浪费了能源。为提高电源设备的转换效率，减少能源浪费，某某分公司应用了开关电源整流模块休眠节能技术。某某分公司计划部技术专家介绍，开关电源整流模块休眠技术是根据负载电流大小，通过智能休眠技术，与系统的实配模块数量和容量相比较，来自动调整工作整流模块的数量，把整流模块调整到最佳负载率下工作，从而降低系统的带载损耗和空载损耗，使部分模块处于休眠状态，实现节能目的。基于以上，某某分公司2012年投入资金200万元，对全省首批1664套基站开关电源进行节电改造，当年底完成全网5038套开关电源改造，该项共节电1612.8万度。

3.2 充放电管理功能

某某电信经过对各能耗的调研分析，得出机房和基站耗电占总耗电的85%左右，而基站耗电中以主设备耗电和空调耗电为主，机房耗电中以空调耗电和机房设备耗电为主。因此，通过空调改造、引入自然冷源降低空调能耗，成为某某电信重点采用的技术之一。在确保基站运行环境正常的前提下，某某电信根据对基站室内外温、湿度的监测和逻辑判别来控制基站智能通风设备，直接引入室外冷空气对基站进行自然冷却，并联动控制基站原有空调设备的启停，该系统为“智能通风控制系统”，有效降低了基站空调的运行时间或替代基站空调设备，达到了利用自然风对基站通风散热、降低基站电能消耗的目的。从201年起，某某电信通过总结基站智能通风/换热系统在运行维护过程中的经验，以及环境因素对通风/换热系统的节电效率影响，连续通过一期、二期工程完成了全网可改造基站三分之二以上的智能通风系统改造。至2012年底，累计投资1100万元改造完成智能通风基站2121个，占全网可改造基站数量的67%，共节电1094.6万度。

3.3 谐波治理

通信电源系统谐波治理不仅能降低通信电源系统的运行能耗，有效节约电费，还能较大地提高供电系统的有效利用率、提高柴油发电机组的有效利用率、延长供电系统的使用寿命，从而很大程度的节约了通信电源系统的一次性投入，有效的节约了投资成本从而进一步达到节能降耗的效果。比如H 局配电系统的总容量为5800 kVA，在采取了各种谐波综合治理措施后，整个系统运行的电流降低了600 A，相当于整个配电系统有效容量提高了416KVA，即系统容量提升了7.17%，节约了一次投资430万元。另一方面通过谐波治理后，通信电源系统的谐波得到有效抑制，提升了供电系统的供电可靠性，消除了供电系统中谐波对通信设备的影响，改善了因电流过大引起电缆及设备开关发热严重问题，因此，进行通信电源系统谐波综合治理意义重大。

总之，在移动通信电源系统的运行中，安全性与可靠性意义重大。本文首先概述了移动通信电源系统的典型配置，分析了移动通信电源系统安全性与可靠性要求，提出了提高移动通信电源系统安全性与可靠性的措施―智能化。

参考文献

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第2篇：移动电源设计报告范文

不可抗拒的手游时代

根据《中国游戏产业报告》（以下简称“报告”）的数据显示，2016年1～6月，中国游戏用户达到4.89亿人。其中，客户端游戏用户规模达到1.38亿人，同比增3.1%；网页游戏用户规模达到2.79亿人，同比降8.7%；移动游戏用户规模达到4.05亿人，同比增10.7%。在各个细分市场方面，客户端游戏市场实际销售收入达281亿元，同比增长5.2%；网页游戏市场实际销售收入达100.6亿元，同比下降2.1%；中国移动游戏市场实际销售收入达374.8亿元，同比增长79.1%。值得一提的是，手游的销售收入已经占到整个游戏产业的收入的47.6%，近乎半壁江山，各大页游端游纷纷转型手游。

持续多年的高增长让手游成为网络应用领域的明珠，强大的吸金能力和赚钱效应带动了整个手游生态圈，除游戏本身外，由游戏衍生出的IP更带动多个产业链的蓬勃发展，而在人们讨论游戏文化乃至信仰的时候，游戏硬件产业也因为手游的兴起正发生着改变。

游戏成为硬件催化剂

战争是科技发展的催化剂，而游戏则足以成为IT硬件技术和产品发展的催化剂。传统PC时代，

端游和页游推动了CPU、显卡、内存、硬盘等PC硬件的发展和更迭，在个人消费领域，游戏应用对硬件性能需求的提升往往成为人们更换或升级PC的原动力，很长一段时间，游戏玩家的应用需求以及游戏硬件的形态，往往影响着整个PC硬件的发展趋势。

从游戏主板、游戏内存到电竞显示器、电竞键鼠，厂商们往往会将最前沿的科技和时尚的设计元素融入游戏硬件中，以满足游戏应用的需求，而在手游普及初期，轻度游戏的特性让手游不会对用户手机硬件性能有太大需求，而随着技术和大IP的深度挖掘，重度手游逐渐成为趋势，而这类手游对移动终端设备硬件性能的需求，显然推动了整个硬件的进步。 硬件需要拥有诸多前沿科技以满足游戏应用的需求

有多少人能想到《精灵宝可梦GO》2周后，美国市场上移动电源的销量几乎翻了一倍，虽然移动电源的销量从2015年开始出现上涨，但《精灵宝可梦Go》之前的几周里涨幅只有4%，因此可以说，这款游戏的大热带动了移动电源的销量增长。当然，移动电源仅是配件类的存在，手游的兴起，对硬件技术和产品本身又会有哪些推动呢？

以游戏为核心的迭变

手游对移动性的需求进一步提升PC轻薄、便携设计元素，除让智能手机、平板电脑这样便携性出色的产品占据优势外，也催生了二合一设备这样的产品，更成为未来笔记本电脑形态设计重要的发展方向，通过平板电脑+笔记本的模式满足手游移动性和重度体验的需要。 《精灵宝可梦GO》推动了不少硬件产品的普及

二合一产品领域的崛起，或多或少有手游在背后的推动，而新一代智能手机、平板电脑性能的提升同样极大受到手游的影响。越来越多手机品牌厂商将注意力放在性能相对强劲的中高端产品身上，这类产品除凭借更强强劲的整机性能为用户带来更流畅应用体验外，更让手游应用变得更为流畅。除更强的处理器芯片外，突破百GB的USF 2.0存储芯片能轻松满足手游游戏下载安装的需要，而6GB运行内存同样为用户带来“高速公路”般应用体验。而为获得更好的操控体验，大屏自然是不可或缺的配备，5英寸及以上尺寸手机能够进入主流消费市场，自然少不了手游的推动力。

无论是笔记本电脑还是智能手机，传统消费市场经过多年的推广和普及已经趋于饱和，换机成为市场发展的主要推动力，而游戏应用无疑是整个技术和产品更迭的核心驱动力。 手机极大刺激了MOGA ACE POWER这类外设产品的崛起

移动外设市场的兴起

一款《精灵宝可梦GO》就可以推动移动电源市场销量，高速发展的手游对整个移动外设市场的推动显然不止于此。无论是以《武士2：复仇》为代表的FTG格斗游戏还是《FIFA 14》为代表的SPG体育竞技，又或者《泽诺尼亚传奇》这样的ARPG动作角色扮演类游戏，玩家除需要大屏幕提升操控体验外，更需要各种外设以提升游戏体验，这样的市场需求也刺激了MOGA ACE POWER、Steelseries Stratus这类游戏外设的崛起。

为获得更好的手游操控体验，移动外设产品的崛起几乎是必然的，而移动VR等应用更会催生新的移动硬件需求，让整个市场形成一个健康的循环。

跨界催生创业游戏设备

跨界融合是近几年IT领域发展的重要趋势，手游的兴盛以及游戏IP的深度挖掘，让定制手游硬件的出现成为必然。早在2014年8月，蜗牛游戏手机首代机型（78点P01）的出现，便体现了手游与硬件的深度融合，实体按键的加入，让这类设备更类似索尼、任天堂的掌机，不过在便携和通话等方面的让其更具有手机元素。在新游互联、UC九游、小米、蜗牛游戏将目光聚焦在手柄、游戏手机等硬件领域时，也有云创新这样的初创企业将目光放在新领域拓展上，Cool Gym这样以游戏减肥为目的的产品，更为手游与硬件的跨界融合提供了新的思路。

从移动性、操控性入手，手游与硬件厂商的融合无疑能为用户带来更好的游戏体验，而随着跨界融合的深入，裸眼3D、手游与客厅大屏的互动等等应用需求势必催生更多新奇体验和设备。 蜗牛游戏手机首代机型（78点P01）早在2014年便尝试手游与硬件的融合

写在最后：内容助推硬件发展

第3篇：移动电源设计报告范文

随着无线传输技术的发展，基于2.4GHz无线传输技术的鼠标在性能上比以前已经有了大幅度提升，但仍旧无法完全避免跳帧和延迟等老毛病，这也让不少使用无线鼠标的用户感到烦心。在这个纠缠无线鼠标多年的问题面前，双飞燕新推出的G7630无线鼠标给了我们一个较好的解决方案。

双飞燕G7630无线鼠标采用银灰色表面搭配黑色底壳设计，外壳使用了烤漆质感的处理工艺，光泽度很好。鼠标两侧采用内凹式设计，进行了磨砂处理，握感舒适。在鼠标的按键上，左右按键的键程适中，弹性很足，这让按键的反应相当迅速。鼠标的滚轮上带有刻度，滚动时段落感强，不过在下按滚轮时稍有些紧。G7630的电池仓设计在底部，只要装入一节AA电池就可供鼠标使用。另外，它还配备了电源开关和接收器仓，在不使用鼠标的时候，可以关闭鼠标电源，同时将接收器放置在仓内。

那么，双飞燕G7630无线鼠标为什么号称“零延迟”呢?这主要是由于双飞燕将G7630的US时报告率提高到了500Hz，也就是说鼠标每秒钟向计算机传输500次数据包，换算后为2ms响应一次，如此迅速的响应时间就能很好地避免了延迟现象的出现。同时G7630的USB报告率还可以切换到250Hz和125Hz，当我们并不需要太高响应时间时(如常规办公应用)，就可以适当调低鼠标的USB报告率。在实际游戏测试中，我们通过CS来考察这款鼠标在无线延迟以及移动定位上的表现。总的来说，延迟现象在G7630身上已经表现得不明显了，同时这款鼠标的定位能力也让人满意。只是它的分辨率仅有800dpi，在高分辨率的大屏显示器上移动显得有些迟缓。

当前基于2 4GHz无线技术的鼠标在无障碍物的情况下传输距离普遍只有10米，而双飞燕G7630无线鼠标仅配备了一个迷你接收器，却标称无障碍状态下能达到15米的传输距离，让人非常吃惊。通过实测，我们也发现G7630在有障碍物情况下的传输距离就能达到10米左右，超过同类产品不少。同时配台驱动程序还可以显示电池的余量，在更换电池后也不需要重新识别就能使用，非常方便。目前双飞燕正在做限量销售活动，G7630的体验价仅为99元，性价比非常高，很适合有意选择无线鼠标的消费者购买。(刘东)

第4篇：移动电源设计报告范文

关键词：节能；电源管理；功率半导体；智能电网

随着环保问题日益引起重视，低碳、环保之词充斥于各大媒体，引发了一系列关于环保问题的讨论。其实。在我们讨论环保问题之时，必须明确的一个前提是不影响现阶段的生活状态。试想，如果让人们强调环保以至于回到过去“钻木取火”“日出而作日落而息”的状态，估计没多少人会继续坚持将环保的口号喊下去。因此，所谓环保，就是在现有生活水准基础上尽可能减少对地球环境的破坏，直观点就是尽可能减少不可再生能源的应用，以缓解二氧化碳给气候带来的压力。然而人类现代化生活所需要的正常能源又是不可或缺的，因此必须在解决必要能源需求的基础上实现环保的要求。

开源节流，从来都是相辅相成的两个方面，对于环保而言同样如此。开源，就是充分开发如太阳能、风能、水利等可再生资源，而节流则是在相同生活需求的前提下，尽量降低能源损耗。对于半导体产业而言，环保的责任就是通过尽可能降低半导体产品的电力消耗以及由半导体产品带来的电力节省来实现能源消耗的节流。

BP世界能源报告指出，2007年全球能源消耗的三分之一来自于电子系统，累计耗电量超过17：IM Gwh(17.1兆千瓦时)，这个数字还将以3％左右的速度不断攀升。2007年，中国电子系统的能源消耗超过2.8兆千瓦时，仅次于美国，如果通过半导体技术将现有电能消耗节约5％，就相当于每年节省出5个三峡水电站的发电总量。

半导体的节能趋势

无论从半导体厂商还是电源制造商的观点来看(往往两者有很多共同点)，今后的主体发展趋势仍将集中在进一步提高转换效率，提升功率密度，高可靠性及更低成本。电源的效率几乎是电源技术与应用中永恒的主题，随着全球经济的一体化和对节能环保的关注，更高的转换效率意味着对能源的有效利用和减少能耗开支。以马达驱动为例，近年来逐渐得到普及和应用的电力电子变频调速技术就变革性地改变了全世界工业和家庭用的交流电动机的使用，并极大程度地节约能源。配合液晶显示技术而来的背光源电力电子应用完全改变了传统彩色电视机的市场、产品和消费。

Microsemi功率产品部应用工程经理钱昶认为，随着电源系统功率处理能力的不断上升和对系统体积不断减小的要求，功率密度变成未来发展的重要课题：不同于早期的体积重量要求主要集中在航天军工等特殊领域，功率密度现在大量的民用产品和应用中也占据了举足轻重的地位。便携式电脑和手持移动通信设备就要求有极高的功率密度，使得设备本身变得更小超薄。另外，在中等功率范围的应用中。例如集中式的太阳能逆变器和工业电焊机，设备体积和重量也是重要的考虑因素。

高可靠性和成本常常是一对矛盾：在提高可靠性的同时，将会牵涉到使用更昂贵的材料或更多的元器件与电路。如何在此二者之间找到最佳的平衡和折衷也是未来电源技术与市场发展的主题之一。在通信电源领域，器件工作的可靠性历来受到制造商和终端客户的重视。半导体和系统的可靠性越高，生产厂商所承担的产品保证所带来的费用就越低，而且同时降低了用户在设备维护方面的人工与成本。在可靠性与成本方面突破性的发展将依赖于半导体器件的新工艺技术，以及无源元件，特别是磁元件和电容的材料，设计和制造的进展。

直面设计挑战

帮助工程师提升电源设计效率，一直是半导体厂商与电源系统工程师最关注的问题。进一步提高能效依赖于半导体器件，电路拓扑结构和封装技术的新发展或优化选取。

首先，从器件方面，功率型金属氧化物场效应管(MOSFET)一直以来在小功率应用方面占主导地位。沟道栅极技术已普遍于低压MOSFET以减小通态电阻从而降低损耗。而在未来几年里，淘道栅极技术有向较高电压MOSFET推广的趋势。所以这对于300V以上的功率型MOSFBT管是一个新变化。近些年来超结(SuperJunction)MOSFET发展也很快，对应于传统的500V以上的平面MOSFET在通态电阻和电流密度方面具有竞争力，但是它的动态开关特性还是弱于平面MOSFET，从而使高频高电压应用仍然偏向传统型的MOSFET。另外宽禁带MOSFET器件。例如氮化镓(GaN)和碳化硅(sic)MOSFET在研发中不断取得的成就也表明这些新型的复合半导体器件会逐步走向商用化，极大提升系统能效，改变硅半导体目前在市场上的一统局面。

其次，工程师可以灵活运用各种各样的拓扑结构以提高系统效率。像现在通信电源和服务器电源设备中常用的零电压开关相移式全桥结构就是新拓扑加新控制的典范。在太阳能功率变换中，三电平二极管钳位逆变器具有低成本、高效率的特点，作为一种新兴的电路拓扑结构能在特定应用场合下提高能效。

最后，优化半导体器件或电路的封装也是提高系统能效的一种积极手段。关于这点常常被人们忽视。优化的封装可以直接改善电路中的杂散参数，例如寄生电感，从而优化电特性。实践表明紧凑的封装不仅减小电路体积，更重要的是能减小开关过程中的电压电流尖峰。使用相对低电压等级的器件将有利于减少损耗。另外，优化的封装可改善系统散热，以减低电路或器件的工作温度，从而进一步降低损耗。

概括地说，从系统角度出发，认真选择与优化器件，电路与封装配合优化的控制方法就一定能最大限度地降低损耗，提升系统能效。

凌力尔特公司电源产品市场总监Tony Armstrong介绍，任何系统中的功耗都必须以两种方式解决，首先，跨整个负载电流范围最大限度地提高转换效率，其次，降低DC／De转换器在所有工作模式时的静态电流。因此，为了在降低系统功耗方面发挥积极作用，电源转换和管理Ic必须提高效率，也就是降低功耗，并在轻负载和休眠模式具有非常低的功耗水平。特别是很多大功率系统都采用多种单阶转换或两阶转换方法的组合来应对有关的热量问题。然而，系统设计师面临着一个以哪种方式来满足特定系统需求的难题。电压不断下降的同时提高电流的需求日益增加，这持续促进了很多这类大功率系统的开发。在这一领域取得的大多数进步都可以追溯到电源转换技术领域的改进，尤其是电源Ic和电源半导体的改进。总之，这些组件允许在对电源转换效率影响最小的情况下提高开关效率，对提高电源性能做出了贡献。这是通过降低开关和接通状态的损耗、同时允许高效率去除热量而得以实现的。不过，向较低输出电压迁移给这些参数施加了更大的压力，这反 过来又导致了极大的设计挑战。

节能方法大家谈

当能效标准逐渐成为电子产品新的紧箍咒，各大电源半导体厂商不得不面对电源管理技术的全新挑战。

节能减耗是电源技术发展的主要趋势和方向。目前的国际国内标准对待机功耗，负载效率提出严格要求，比如EnergyStar、EPA等，对于半导体厂家来说要求提供更为有效方案来节能减耗。数字电源是另外一个发展趋势，其具有传统模拟所不具备的许多优势，在通信电源，新能源等将会得到更多应用。德州仪器高级技术市场开拓工程师刘学超认为，对于电源半导体供应商来讲，主要是通过新的控制方式和模式转换来帮助提高效率降低功耗，在电源领域未来比较重要的发程热点包括谐振控制技术、低待机功耗、超薄电源、LED驱动电源和数字电源。

半导体制造商正在开发多种创新技术，如全新的控制方法，可以省去附加的外部组件，从而也可以降低功耗。同时，虽然效率主要由所选择的外部功率级设计和开关频率来决定，但是半导体组件能够减少I2R损耗。飞兆半导体亚太区市场行销及应用工程副总裁蓝建锎认为，主要发展趋势和市场需求将会集中在提高功率转换效率、组件集成度和降低待机功耗等方面。同步整流、交错式拓扑和数字通信等应用不断增多，未来数年，这三个方面将给电源和功率管理方式带来重大的影响。

美国国家半导体(Ns)亚太区资深市场经理吴志民介绍。NS一直在提高电源产品的易用性和功率密度方面进行不懈的努力：客户希望减少在电源设计方面的工作量，因此倾向于选择易于使用的电源技术。电子设计业的专业化分工日趋明显，许多客户并非电源管理技术的专家，他们希望电源厂商提供容易使用的电源模块，并且能够提供相应的设计指导来加快产品设计进程。另一方面，由于现在的电子越来越朝着“轻薄”方向发展，供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间，因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。美国国家半导体目前有多个办法可以解决这些问题，例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。

安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄认为，主体趋势将是以创新技术来帮助电子产品提高能效，进一步推动绿色节能趋势。举例来说，目前液晶电视市场快速发展，就其背光源而言，仍是传统的冷阴极荧光灯(ccFL)占主导地位；新兴的发光二极管(LED)背光源与之相比，色彩表现更优势，大幅降低能耗，且更加环保，但碍于成本因素，目前市场渗透率还相对较低，不过，LED背光源的液晶电视市场将在今后几年内赶上及超过CCPL背光源。除了液晶电视背光应用，LED通用照明市场也将快速发展，随着应用规模的扩大，将进一步从商业应用向主流消费及住宅市场渗透，让用户更广泛地享受到绿色节能的好处。

更高层面的机遇

第5篇：移动电源设计报告范文

关键词：嵌入式系统；电源管理；电源管理软件；传感器网络能耗管理

引言

普适计算、智能空间等概念前所未有地扩展了嵌入式系统的应用范围。同时也对嵌入式系统的功能、可靠性、成本、体积、功耗提出了更严格的要求。各种移动终端、可穿戴设备、消费类电子产品、传感器网络节点等典型嵌入式设备对能耗越来越敏感，电源管理技术正成为这些产品设计的关键所在。电源管理技术正由传统的基于电源管理器件和外设控制为主的静态控制方式，转到以具备智能电源管理功能的嵌入式微处理器结合操作系统为核心的智能管理软件的动静态结合的综合控制模式。

为了应对电源管理技术面临的挑战，芯片厂商推出了效率越来越高的电源管理芯片以及对能耗管理功能更加强大、精细的微处理器。以此为基础，如何设计高效、智能的系统软件对嵌入式设备进行能源管理，已成为研究热点。本文将以典型硬件的电源管理功能为基础，分析几种代表性嵌入式操作系统的电源管理实现，探讨电源管理系统软件现状及研究应用前景。

电源管理基本概念与方法

在电地供电的嵌入式系统中，一般采用高效率的电源管理芯片用于供电管理，或采用大容量的电池以解决能耗需求。但这两种技术的发展还无法满足快速增加的芯片动态功耗和静态功耗。当电路工作或逻辑状态翻转时会产生动态功耗，未发生翻转时漏电流会造成静态功耗。在供电电压Vdd下消耗的功率P如公式(1)所示：

P=C*V2dd*fc+VddIQ(1)

这里c为电容，fc为开关频率，Vdd为电源电压，Io为漏电流。C*V2aa*fC为动态功耗；VddIQ为静态功耗。随着芯片运行速度的提高和工艺尺寸的不断缩小、密度增加，其动态功耗和静态功耗也在不断增长，加剧了电源管理的复杂性。

有一种方法可以协调高性能与低功耗之间的矛盾，就是根据系统负载进行性能调节。从公式(1)中我们可以得知，对一个给定负载，动态功耗的量值与供电电压的平方成正比，与运行频率成正比。减少供电电压并同时降低处理器的时钟速度，功耗将会呈平方速度下降，代价是增加了运行时间。此外，还可以通过停止芯片模块的时钟和电源供应的办法，将能耗降至最低，代价是重新启动该模块时需要额外能耗。因此，通过有效地利用上述能耗管理方法，得到性能和功耗间的最佳平衡，达到节能最大化。

嵌入式微处理器对电源管理的支持

从8位单片机到32位高性能处理器，都在一定程度上支持电源管理功能。例如处理器支持多种电源状态，如图1所示。

系统在运行态(Run)时，设备全部正常工作。在空闲态时，处理器按照特定的模式，进行相应的节能。在挂起状态下，处理器挂起，主存储器运行在节能的自刷新模式，只有功耗管理电路、唤醒电路继续工作。现有的单片机、ARM等32位RISC处理器一般都支持以上模式，下面分别加以介绍。

单片机的电源管理支持

在传感器网络应用中，传感器节点一般采用低廉的8/16位单片机，其电池寿命至关重要。节点工作时按功率消耗由小到大有睡眠(sleep)、空闲(idle)、接收(receive)及发送(transmit)等四种模式。大多时间内，节点都处于睡眠与空闲模式，只有少量能耗。

ATMEL采用picoPower技术的AVR微控制器显著降低了功耗。这些技术包括一个超低功耗晶振、睡眠模式下自动终止和重激活欠压检测器、能完全停止对设备电力供应的省电寄存器以及能够关闭特定管脚输入的数字输入中断寄存器。picoPower技术使工作电流大幅度降低，减少了断电状态下不必要的功耗，使电池使用寿命得到了延长

ARM的电源管理技术

ARM以其优秀的低功耗技术在消费类电子等领域得到广泛应用。ARM实现了不同级别的低功耗管理技术，如表1所示。

据ARM估计，32位的Cortex-M3处理.器内核以0.19mW/MHz(0.18微米)极低的功耗在特殊应用中占据优势。32位Cortex-M3设备执行任务的速度比8位设备快许多倍，所以活动模式中所用的时间更短，平均功率相应降低。其功耗如表2所示。

高端ARM处理器还支持功能更强大的电源管理功能，通过电压调节与频率调节相结合，极大地降低功耗，提高能量效率。动态电压调节(DVS)是通过对系统的负载预测，在一个开环电压控制系统中用多组能耗级别的频率、电压对来实现。自适应电压调节(AVS)用一个闭环电压控制系统来实现，它无需配对的频率、电压，能提供更优的节能效果。

例如以TI的OMAP1610(ARM926E核)处理器为例，内部可以调节参数包括：CPU电压，DPLL频率控制，CPU频率控制，交通控制器(TC)，外部设备控制器，DSP运行频率，DSP MMU频率，LCD刷新频率。通过定义操作点(OperationPoints，OP)数据结构来抽象表示频率、电压等能耗级别，如表3所示。

其中，192MHz-1.5V操作点参数1500表示OMAP3.2核心电压1500mV；16表示DPLL频率控制12MHz晶振输入倍频16倍；1表示分频为1；1表示OMAP3.2核心分频为1(所以它运行在192MHz)；2表示TC(交通控制器)分频为2(所以它运行在96MHz)；如果使用TI的DSP代码，则后四个参数为不可控，均使用默认值。

更先进电源管理功能的嵌入式微处理器还有90nm工艺的Marvel PAX300系列，提供更细颗粒的电源管理技术(称为MSPM)，API和驱动程序；飞思卡尔iMX31支持DVFS(动态的电压和频率调节)和DPTC(动态的处理器温度补偿)等技术，它配合飞思卡尔MCl3783和MC34704 IC管理器件，Linux驱动和策略管理代码，用户可以方便地构建一个具备优秀电源管理能力的嵌入式系统。

ARM与国家半导体(NS)开发出了先进的能量管理解决方案，智能能量管理器(IEM)预测软件决定了处理器可以运行的最低性能级别，同时，通过智能能量控制器(IEC)的帮助、通过自适应功率控制器(APC)与外部能量管理单元(EMU)一起工作，使处 理器运行在能保证应用软件正确运行的最低电压和频率下。

典型嵌入式系统能耗组成

典型嵌入式系统，例如移动终端，其能耗主要部件包括嵌入式微处理器(CPU)、内存、LCD及背光，电源转换部件，其他部件还可能包括基带处理器、DSP、外设控制器等。据统计，CPU占20％～25％，LCD以及背光占用了20％，内存占15％，电源转换占5％～10％，其他的组成占用剩余的30％～40％。典型嵌入式系统的能耗组成如图2所示。在这些元件中，有些元件性能指标和能耗固定；有些元件可在不同时间工作，并有多种可控的耗能状态。后者的有效使用成为系统节能的关键所在。

三种典型嵌入式操作系统电源管理实现

伴随着消费电子产品的普及，电源管理已经成为重要技术指标和产品的有机组成。传感器网络的普及迫切需要一种小型化、有极高能耗管理能力的网络化小型操作系统。源于斯坦福大学的TinyOS是其中典型代表。Windows CE在嵌入式移动终端设备中得到广泛应用，其能耗管理实现与Windows CE内核架构紧密相关。Linux以其开放性和可定制等特点在嵌入式领域得到极大的发展。本文选择上述三种典型嵌入式操作系统，对其电源管理实现进行讨论与分析。

TinyOS

在无线传感器网络中，每个传感器节点都是典型的嵌入式系统，主要功耗器件有处理器、内存、带A/D的传感器和无线收发单元等。传感器由于存储容量小、运算能力弱、功耗低、易失效等特点，对嵌入式开发提出了更高要求。无线传感器网络的特点决定了降低系统功耗是系统设计的核心，决定了电源管理是传感网专用操作系统重要组成。对电源管理的支持优劣，决定了整个传感器网络系统生存周期长短。TinyOS操作系统是一个传感网专用操作系统的典型代表。它具有基于组件的特性，采用相互关联的模块进行能量管理。

・Tinyos的每个设备都可以通过StdControl.stop命令被停止。

・负责管理硬件设备的组件将切换该设备到低功耗状态。

・TinyOS的HPLPowerManagement构件通过检查处理器的I/O引脚和控制寄存器状态，识别当前硬件的状态，将处理器转入相应的低功耗模式。

・调度器会在就绪任务队列为空时，自动将处理器置于低功耗模式。但是保留设备的运行，以至于他们中的任何一个可以唤醒系统。

・系统的定时器服务可以工作在大多数处理器的极低功耗的省电模式下。

Windows CE

Windows CE从4.0版本引入电源管理器(Power Manager)来提供管理电源框架。电源管理器负责管理设备电源，提高操作系统整体能耗效率，并且与不支持电源管理功能的设备和应用兼容，存内核OAL层、设备驱动程序和应用程序之间充当中间人角色。电源管理器还严格区分系统的电源状态与设备的电源状态，让一些智能设备可管理自己的电源状态。

・电源管理器结构

Windows CE电源管理器PM.DLL直接与设备管理器Device.exe链接，并支持三个接口：

・驱动程序接口：被需要进行电源管理的设备的驱动程序使用。

・应用程序接口：被需要利用电源管理的应用程序使用。

・提醒接口(Notification)：被需要接受电源事件提醒的应用程序使用。

电源管理器直接或间接地与应用程序和驱动程序交互。电源管理器与驱动程序主要通过驱动程序接口进行交互，与应用程序通过API和提醒接口进行交互，如图3所示。

・系统电源状态

Windows CE系统电源状态的改变可以作为一个OEM事件，或者通过OEM的应用程序和工具调用SetPowerState()函数产生。Windows CE支持以下几种电源状态：(1)ON状态，用户在主动使用设备。(2)UserIdle状态，用户与设备停止交互，但仍有可能使用设备。(3)SystemIdle状态，在经过一段时间的UserIdle后进入此状态，但是驱动和系统仍然活动。(4)Suspend状态，当驱动程序和系统进程不再与系统交互时进入此状态。(5)ColdReboot和Reboot状态，冷启动后系统电源状态。

・设备电源管理

Windows CE设备电源状态管理和系统相分离。驱动程序需要实现：(1)响应电源管理器的请求，报告它的电源能力。(2)处理电源管理器发送的电源请求。(3)启动后给设备加电。(4)关闭时给设备停止供电。(5)如果它可以唤醒系统，则为设备启用唤醒功能。设备还可以通过调用RegisterPowerRelationship()函数告诉电源管理器它为独立的子设备驱动处理电源请求。例如总线设备驱动或某些设备驱动。

电源管理器和支持电源管理的设备之间的交互包括两种机制：(1)电源管理器到驱动程序，电源管理器使用DeviceIoControl()函数向设备驱动程序发送I/O控制(IOCTLs)。设备必须能响应管理器的电源管理能力查询、状态设置等IOCTLs。(2)驱动程序到电源管理器，驱动程序使用DevicePower Notify()函数与电源管理器交互，请求电源管理器把它的设备置于某种状态。如果电源管理器接受该请求则通过发送IOCTL_POWER_SET等IOCTLS来进行设置。

・应用程序与电源管理器交互

Windows CE应用程序与电源管理有两种交互机制：(1)应用程序接口，用以获取当前系统和设备的电源状态；(2)电源事件提醒接口，提供电源事件的提醒。应用程序接口中，GetSystemPowerState()函数用来返回当前系统电源状态。SetSystemPowerState()函数可被OEM程序或者其他应用程序调用，来把系统电源状态设置为需要值。SetDevicePower()用来设置设备电源状态。为了实现提醒接口，应用程序还得通过CreateMsgqueue()函数建立消息队列，将其句柄传给电源管理器。而后电源管理器把提醒发送到消息队列中，调用者可选择可用提醒的一个子集进行响应。

第6篇：移动电源设计报告范文

根据IMS Re search的研究报告，全球能源分立式元件与模块市场由2006年的125亿美元增加到2007年的136亿美元，增长了9.3％。功率半导体元件和模块市场在未来5年的年平均增长率预期为8％～9％。随着油价上涨与环境保护需求增长相结合的影响，能源效率已成为所有半导体公司最关心的主要问题。为了在各种不同应用中实现更高效率或更优越的能源管理产品与技术，如马达控制、电源、运算设备、消费类电子、照明设备及汽车，功率半导体成为改善燃料效率与降低排放的关键，也构成了半导体产业的新挑战。

便携式设备与壁电源应用的产品中有基本的能源限制。便携式的能源损耗在要求更高的效率与功能时已造成两倍的损失，然而由数据存储器、伺服器等所消耗的能源也大约占美国能源消耗的1.5％，ADI公司研发副总裁兼技术总监Samuel Fuller表示：“更高的能效只有通过更进一步降低能源消耗来实现。”

人们只专注于能效，而不是功率，在过去这会导致大量的能源浪费。但现在人们开始注意架构上的改变(如多核处理)及材料的改善(如高k材料)，从而可以节省更多的能源。Fuller表示：“很多能源的损失要追溯到来源，如果我们可以降低这些损失，便可以节省更多的能源。”

Intersil运算电源管理应用工程资深经理Bogdan Duduman也持相同的看法。他相信未来的产品将不断地对更低的成本及增加效率提出挑战。他指出，对更多的电源或更高效率的电源总是有可实现的技术，但都还没有达到满足成本要求的地步。

除了在电源管理方面宏观的观察，微观到元件部分，对制造者也提出了挑战。例如，新世代的移动电话使能源有效率的应用成为必要，为电源管理硬件设计师制造了新的难题。移动装置集合了多重功能，其多种电话配备多重模式以及多模操作促进了对多模功率放大器的需求。Skyworks公司线性产品生产总经理Beth Logan表示，利用单一装置实现多种模式的方案到现在仍不存在。目前的方案是借用多重功率放大器，但其效率极低。

RFMD公司策略行销经理Kevin walsh提出，电池技术也需要改变。他主张电池转换到更高的容量是不理想的，因为这会降低工作电压，制造商必须调整功率放大器使之工作在较低的电压，这对实现高效率的电源管理不是一件好事。

电源管理集成

对所有这些挑战，半导体公司正努力开发解决方案，而集成电源管理功能到芯片中是一个可行的方案。

Allegro Microsystems公司IC事业部策略行销总监Steven Lutz说：“我们看到集成电源管理功能到IC中是一种趋势。在过去，低成本的电源管理IC已被大量使用，但随着提高能效的考虑，更高效能的电源管理IC现在已有更多应用，例如马达控制。”

RFMD公司的walsh说：“人们也了解到在系统中有功率放大器的好处，而不只是单纯增加了成本。一些公司也正在研究集成在IC上的其他架构，例如降压转换器、降压升压状态。”

skyworks公司也热衷于集成，以降低在转换时的能源损失。Logan表示：“现在许多测量的应用将不同供应商的零部件组合起来，这样效率低且成本高。Skyworks在整个设计上有完整的概念，且可以集成分立元件的功能，以获得系统级的设计。与其他产品相比较，还能实现电路板面积上的大幅缩小。”例如，skyworks在它的测试测量方案中将电源管理功能集成到前端模块中。该方案将省电功能插入前端模块，可以协助在睡眠模式下进一步节省能源。睡眠模式电路的作用是协助前端在待机时使电流尽可能低于1μA。“这些分立元件的实际寿命大大延长，它们之间的协作只在需要时才会发生。”

系统级集成

系统级集成是另外一种可以改善电源效率的方法。RFMD公司与半导体方案供应商、参考设计工程师等的合作非常密切，而不是给他们一些固定的选择，该公司要持续不断的提供策划，提供一个更动态的方案来设计产品。

RFMD公司的Walsh解释说：“当我们开始一个新计划时，不仅仅是考虑特定功率放大器的问题，而是整个系统级电源管理的问题。我们评估问题，诸如前端的损失、频率带宽的要求等，尝试找出前端或应用将会怎样，从而对系统有一个更完整的认识。”

RFMD企业公关总监Ben Thomas说：“我们乐于看到更高级系统集成的趋势，而不是从不同的厂商购买分立元件再将它们组合在一个平台上，我们集成所有的零件、模块、前端，这时关于功率放大器与前端的知识对完整的系统级方案将会有帮助。”

CREE电源部门的Paul Kirestead指出，为了实现系统级的电源管理，传统硅半导体工艺将受到先进且集成的模拟与数字设备的挑战。分立式电源必须采用更多的外来设备、制造工艺与材料来改善内部的电源密度与热特性。

能实现取代吗?

除了考虑电源如何能更有效的使用之外，包括半导体公司、研究机构与大学等在内的组织也在持续地寻找电源管理更优越的取代品或下一步要实现的目标。然而一个概念从实验室/研发(原型)阶段到商业实现通常要花约10年～15年的时间。ADI公司的Fuller说：“考虑到我们目前的状况，如果要去改革开关、转换和调控，现有的CMOS晶体的替代品必须已经实现才行，但事实上它还不存在，因此还存在一个潜在的差异。”

这是很严峻的挑战，且在电源管理和芯片设计中需要更多的创新。“必须了解什么是高效电源管理的关键因素?如何得到改善?我相信参与这一设计的每个人都有所贡献。”

Fuller还表示，一些制造商正在考虑3D结构的CMOS工艺。堆叠CMOS器件是一种选择，在高浓度端或许可以实现额外的电容。同时有些制造商也在考虑如更慢的处理器这类措施，实际上却是徒劳无功的。

减少损耗：应用

最直接地开发更好的电源管理芯片的方法是降低芯片的消耗。半导体公司已开始尝试满足持续低电流、低功率操作的需求。

LED背光

照明造成大部分能源的消耗，各家公司也在寻找传统低效率电灯的替代品，而LED的兴起使之成为候选者之一。同时，由于尺寸与能效的优势，在显示器产业中由CCFL转向LED背光也是一个趋势。

CREE公司的目标是提供更便宜、亮度更高且更高效率的方案。背光，特别是笔记本电脑和TV的LCD是其最主要的应用，其次是工 业及车用。由于LED节省能源的好处，也将为其带来更多家庭消费类产品的应用。

CREE业务开发总监Mark McClear：“目前的应用大部分已经商业化，但我们期望更多的在家庭中应用。”像许多其他技术一样，LED技术发展到成熟阶段还要花一段时间，不只是技术本身，也包括价格。“顾客购买产品不只会考虑技术上的先进性，更重要的是经济意义即性价比的考虑。”

McClear预测从传统照明方案转换到新的照明方案将会花上几年时间，而系统级的改变则是必须的。“人们使用灯泡已经有很多年了，这些新产品将LED、驱动器、光学、热管理集成到一个产品中。即使LED提供了一种更高能效的选择，仍需要时间让人们熟悉和接受它。”

笔记本电脑的节能

从CCFL转换到LED的一个关键因素是怎样使LED工作在最佳状态。Allegro公司的方案致力于解决这一问题。其产品可供笔记本电脑背光使用(A8500、A8503)，为系统提供多重点流感应的功能，允许在电流通道中有更佳的显示效果与高精度，它也是一种升压转换器，能将电池的输入转换到更高电压以驱动LED。同时不断监测电流状况以使所需的电流与匹配相符而不至于让很多电能漏流到电流感应IC中。

这类产品采用一个线性电流感应单元来有效地控制LED。Allegro事业部总监(行政管理)Vijay Mangtani的疑问是：“根据定义，每个线性电流感应单元都有些电力损耗，所以问题是，如何将电力损耗降至最小，并且不能以牺牲准确度为代价?”要通过提高输出电压到刚好能够维持LED在可完全控制的状态，一个稳定的电流监控可有效满足这一功能。

Intersil公司提供给笔记本电脑的解决方案要能满足核心调节器的效率要求。根据Intersil笔记本电脑电源产品资深应用经理Matt Harris介绍，在笔记本电脑的应用中，对核心调节器的要求是根据一个快速(即刻)的反映来快速转换。其RQ调节器是一个频率调节器，特性位置由负载单独控制，当负载改变时导致非常快的类似线性的回应，与传统的调节器比较，其脉冲调节位置是由时钟信号来控制的。

伺服器

在伺服器市场中，电源管理的发展蓝图是不同的。Intersil公司的Duduman相信，伺服器部分主要由不断改变的电脑规格来驱动。“这是典型的，没有太多的空间让我们去改变。实际上我们可以为改善提出一些建议，但大部分仍取决于那些有较大功耗的部分来采取措施。我们要打破这些限制并不容易。对于我们所在的产业，只能通过大集团例如结合OEM来发动一项大行动。”他相信，到最后，制造商必须提出解决方案，不仅是可行(更高效率)的，还要更具成本效益。“对此，我们的方案将是利用一些原有技术提供给台式电脑和伺服器。”

Allegro公司专项技术的特定目标是在伺服器上实现更优越的电源管理，A11egro实施的一项独特技术能感应磁场，而不是通过霍尔效应感应器的使用来直接测量电流。“这种作法让我们在这个架构上有效地降低了电力损耗，如果每一个伺服器有6W的热损耗，而在一个资讯中心有10个伺服器，基本上可以节省60W来冷却能源。”Allegro的Mangtani做出上述阐述。该公司预期，测量一个系统里有多少电流是由个别部分流出的也是一种趋势。以这些特别的霍尔效应电流感应IC，例如ACS7112和ACS7154，该公司在这个潜在市场中已处于有利位置。

更先进的制造工艺

除改善产品本身之外，制造工艺及材料也是可以提高效率的领域。ADI公司的作法是不断采用更先进的制造工艺。该公司的eXtra快速互补双极型晶体管(XFCB)工艺允许轨对轨的电路模式，在功率放大器上实现最低的能源损耗。该公司相信其XFCB与CMOs工艺技术将在电源管理类领域中占据重要地位并向模拟设备应用扩展。

Skyworks公司拥有的技术如GaAs、HBT、SiGe、BiCMOS、PHEMT等，都是为了制造更高效率的产品。skyworks资深产品行销经理Wes Boyd说：“这些技术让我们开发出低插入损耗、高效率的产品。我们专有的HBT技术是独一无二的，因为它结合双极型晶体管与双极型场效应管(BiFET)制造工艺用于基于GaAs工艺的产品。当我们能够将两者结合在一种工艺上，就可以在同一颗芯片上实现低睡眠电流和电源关断模式，从而实现低成本、节省空间且高效的设备。”

另一方面，RFMD公司正在改进生产材料。RFMD公关总监BenThomas相信，GaN材料的开发能够显著增加芯片的效率，从冷却和能源损耗的角度出发对产品提出进一步的改善。该公司还表示，市场对GaN材料的需求是很大的，因为有广泛的市场需求。“无论怎样，在RF的领域，不管是高功率、高线性等，都会有GaN的应用。虽然它还在初期阶段，但我们也在推进大规模商业化的进程。通过GaN的应用，有线电视混合放大器能实现更高的线性、更低的扭曲以及非常好的电流损耗。”

CREE公司的Paul Kire stead说，其电源产品小组应用碳化硅(SiC)材料来生产分立的电源元件和芯片供电源模块应用。这些元件比硅材料有更低的损耗系数，而且有助于在相关的元件中将损耗降至最小，同时减少冷却系统所需的能源。

CREE公司生产sic接面屏障肖特基二极管来取代在电源功率因数校正(PFC)电路中传统的硅二极管，在反向器电路里的飞轮二极管用作太阳能的反向器与各种其他马达控制和功率转换电路。这些二极管具有零逆转恢复损耗，可以改善电路整体效率在1％～2％之间，等同于在电源应用中10％～30％的损耗改善。由于崩溃电场强度、热传导性以及SiC内部能阶改善的优点，该公司预测它是一种潜在的可取代硅在高效能开关中应用的材料。随着Sic成本的不断下降及产品应用的不断扩大，Sic将有望渗透到传统硅分立元件市场。

也有公司在研究将MEMS用于电源产品。“MEMS能实现极低损耗、高功率的放大器，在开关时可协助降低损耗。在第一阶段我们可看到MEMS作为开关的替代品，而进一步的应用如取代其他的分立元件还要在数年之后才能实现。我们目前把重点放在IP的开发上，且在这一主题上做进一步的研发。预期第一个MEMS产品大概在2010年问世。”RFMD的销售经理GarethEdwards解释说。

降低能源损耗

除此之外，有些公司也在为更好地利用内部能源而努力。例如飞兆半导体在公司内实施一系列绿色演练，目的在于为员工树立一个“典范”。这些演练包括各种加速马达的安装、设备关机指南、再生能源的使用等。飞兆公司全球销售部门总监Claudia Innes表示，在2004年～2007年，这些措施帮助公司减少能源损耗比例约为43％。

CREE公司也采用类似的作法。该公司在美国Durham办公室的主要区域以LED照明方案取代传统照明，其目的是为降低能源损耗。

第7篇：移动电源设计报告范文

【关键词】:消防安全;电梯设置

1 前言

随着生活水平不断提高,用火、用电、用油、用天然气日益增多,引发火灾的因素也在增加。与电梯有关的火灾事故也频有发生,后果十分严重。

2　防烟排烟

为了使火灾发生时,人员能够顺利进入相对无烟区且有利于通过消防电梯进行安全疏散,根据规范要求,消防电梯应设置前室,前室内应有机械排烟或自然排烟的设施,火灾时可将产生的大量烟雾在前室附近排掉,并宜靠外墙设置,这样更有利于利用直通室外的窗户进行自然排烟,这在一定程度又对消防电梯井进行了防护。消防电梯前室的建筑面积,要求居住建筑不应小于4. 5平方米,公共建筑不应小于6平方米。当与防烟楼梯间合用前室时,居住建筑不应小于6平方米,公共建筑不应小于10平方米。消防电梯前室应设乙级防火门,在首层应设置直通室外的安全出口,当条件受限制时,应设置能够直通室外的通道,其经过长度不应超过30米,便于消防队员能够迅速到达消防电梯入口处。

目前在火灾扑救的实践过程中,消防电梯的防烟设计愈来愈得到改善。规范强调消防电梯前室正压送风,以提高前室风压的方法来达到阻止烟气进入的目的。由于正压送风口设置位置及防火门难以保持常闭的原因,此方法实际防烟的效果不一定理想。通过消防电梯井道送风加压的效果可能更为理想,其阻止烟气进入前室、轿厢的效果应更为明显。

3　消防电梯供电及电缆电线设计

消防电源应该有两路电源.除日常线路所提供的电源外,供给消防电梯的专用应急电源应采用专用供电回路.消防电梯在发生火灾时,应切换到消防电源上,以保证紧急情况下的使用。但目前的状况是:部分二类高层建筑特别是住宅根本没有严格意义上的双电源,同时,电气线路没有按消防电源的要求进行敷设,一旦发生火灾,根本不能保证在市电切断下的紧急使用。

在建筑物顶棚内的消防电气线路,一般宜采用金属管或金属线槽布线:在难燃型材料的吊顶内,可采用难燃型(如氧指数大于50)硬质塑料管、塑料线槽布线。

4　消防电梯的设置位置

消防电梯井属于竖向管井,当建筑物发生火灾时,竖向管井是火势上下蔓延的主要途径,而且也是拔烟火的通道,若防火分隔不当或未作适当防火处理,高温烟火会迅速传播扩大,造成扑救困难,严重危及人身安全,增大火灾损失。电梯井一般都与电梯厅,走道及其他房间相通,若在其中设有可燃气体和易燃、可燃液体、电线(缆),不但不安全,而且一旦发生火灾会威胁其他管井及整个建筑物的安全。为此,消防电梯井应单独设置,消防电梯井与机房与相邻电梯井、机房之间,应采用耐火极限不低于2小时的隔墙隔开,在隔墙上开门时,应设甲级防火门。电梯井内应严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道,并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。消防电梯井壁除开设电梯门洞和通气孔外,不应开设其他洞口,电梯门不应采用栅栏门。

5　挡水、排水设计

消防电梯前室门口宜设置挡水设施,以阻挡灭火产生的水从此进入电梯内。尽管规范对此已有要求,但有些设计单位在图纸设计中不能非常详细的触及到致使在消防电梯投入使用中因此而出现问题。重庆中天大酒店13层发生火灾,由于消防电梯前室没有堵、排水的设计,水大量流进电梯,使消防电梯不能使用,消防人员只能利用楼梯进入着火楼层进行扑救,火灾造成了不必要的经济损失。

前车之鉴,后事之师,故应强调消防电梯前室内,电梯口至门口有一定的下水坡,同时应在电梯口增设排水槽,通过电梯井道内的专用排水管道将水排至集水井,以有效阻止流水进人消防电梯。这是消防电梯设计中最容易忽略的也是不应该忽略的问题。

6　高层超高层电梯的控制系统

由于超高层建筑采用多梯系统,为了提高电梯群的使用效率,以最快的速度满足乘客的需要,缩短乘客等候时间,为此应采用微机电梯控制系统,通过计算机控制系统及时地处理大量信息,判断各站台的呼叫信息和各电梯的位置、方向、开闭状态、轿厢内呼叫等各种状态,以提高运送能力,改善服务质量,提高超建筑的经济效益。电梯微机群控系统主要有以下几个方面:

1.轿厢到达各停靠站台前应减速,到达两端站台前强迫减速、停车,避免撞顶和冲底,以保证安全。

2.满载直驶,只停轿厢内乘客指定的站台。

3.对轿厢内的乘客所要到达的站台进行登记并通过指示灯作为应答信号,在到达指定站台前减速停车、消号,对候梯的乘客的呼叫进行登记并作出应答信号。

4.端站台乘客呼叫,调用抵端站台轿厢与空载轿厢之近者服务。

5.当轿厢到达某一站台而成空载时,另有站台呼叫,该轿厢与另外行驶中同方向的轿厢比较各自至呼叫层的距离,近者抵达呼叫站并消号。

6.站台呼叫被登记应答后,轿厢到达该站台时应有声音提醒候梯乘客。

7.在各站台设置轿厢位置显示器,对站台乘客进行预报,消除乘客的焦急情绪,同时可使乘客向应答电梯预先移动,缩短候梯时间。

8.运行中的轿厢扫描各站台的减速点,根据轿厢内或站台有无呼叫决定是否停车。

9.控制系统时刻监视电梯的状态,同时扫描各站台的呼叫的状态。

10.控制室将电梯群分类,分单数层站停和双数层站停,所有电梯都以端站为终点,在中间层站,单数层站台呼叫双数层站台的轿厢,控制室不登记,不作应答,反之也一样。

11.中间站台呼叫直达电梯不登记,不作出应答。

12.乘客站台呼叫轿厢,同站台能提供服务的所有电梯的应答器均作出应答。

13.轿厢完成输送任务,若无呼叫信号或被指示执行其它服务,则电梯停留在该站台,轿厢门打开,等待其它的呼叫信号。

7　高层超高层电梯的供电系统

超高层电梯的供电系统一般都配置两路独立的供电电源,以保证电梯的用电,防止电梯的供电中断而使乘客滞留在行驶的电梯内。当一路电源发生故障或进行维修时,另一路电源自动投入。若发生意外事故或大范围地区停电使第二电源也不能供电时,这时供电系统应转换到第三电源,超高层的第三电源一般由柴油发电机供给。当第三电源也发生故障时,只有依靠蓄电池供电,一般要求蓄电池能够给各楼层的公共通道提供应急照明和应急电力,其余向电梯供电,并且能够维持电梯继续工作。

8　弱电系统对电梯的监控功能

楼宇自控系统是计算机对建筑物内的设备实施一体化管理和控制。其对电梯的监控功能为:

(1)电梯的运行台数时间控制;

(2)电梯的运行状态监控;

(3)语音报告服务系统;

9　电梯的接地系统

现代电梯引用计算机系统控制以后,电梯的接地系统就变得复杂了。它包括信号接地、安全接地保护和防雷接地保护等。

1.信号接地

2.安全接地保护

3.防雷接地保护

第8篇：移动电源设计报告范文

关键词：配电网络 企业发展 谐波

1 配电网络中谐波危害分析

与一般无线电电磁干扰一样，变频器产生的谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰;感应耦合是指在传导的过程中，与 变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰;电磁辐射是指变频器输出端的谐波还会产生辐射作用，对邻近的无线电及电子设备产生干扰。配电网络中的谐波的危害具体表现在以下几个方面：

变压器：电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声等。感应电动机：电流和电压谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。电力电容器：当谐波产生时由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声。开关设备：由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。保护电器：电流中含有的谐波会产生额外力距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。计量仪表：计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转距，引起误差，降低精度，甚至烧毁线圈。电力电子设备：电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

2 谐波治理技术分析

对于全球的能源系统，谐波的存在越来越令人担心，因为过大的谐波电流可能导致电源变压器过热和保护继电器误触发。连接电网的负载和电源越来越依赖于电源电子设备，而这些设备会产生或消耗谐波能量，因此谐波污染日趋严重。最近Analog Devices, Inc.推出一款电能计量ICADE7880，它能为电表和电源质量监控设备提供实时谐波分析。ADE7880支持智能电网系统对谐波污染进行精确监控，以便在必要时，电力公司及其客户能够采取纠正措施。ADE7880电能计量IC设计用于三相电表，可提供完整的谐波分析，包括幅度和相位信息；在2000:1的动态范围内，针对最高的63次谐波，其精度优于1%。该器件是首款采用ADI公司专有的ARTM（自适应实时监控）谐波分析技术的新产品，设计人员再也无需定制开发复杂的数字信号处理电路，对系统微控制器的要求也得以降低。

2.1 ADE7880特点

电力电子元器件等大量非线性设备在电力系统中的投入使用，使得电网的谐波污染给电网和用电设备带来了安全隐患，所以对谐波进行实时检测，确切掌握系统谐波状况，对防止谐波危害、维护电网的安全运行十分必要。ADE7880是基于TMS320C2xx内核的定点数字信号处理器。器件上集成了多种先进的外设，为电机及其他应用的实现提供了良好的平台。同时代码和指令与F24x系列完全兼容，从而保证了项目或产品设计的可延续性。该芯片采用了高性能的32位中央处理器、哈佛结构，高性能静态CMOS技术，主频最高可达150MHz（时钟周期可达6.67ns）；具有外部存储器接口，可扩展多达1MB的空间。片内有18KRAM，128kflash存储器，128位的密钥；内部集成有定时器、事件管理器、SPI、SCI、CAN、AD等丰富的片内设备。

2.2 硬件接口设计

ADE7880有两种访问液晶模块的方式：总线方式和I/O口方式。由于液晶模块的处理速度比DSP慢得多，要使两者的速度达到匹配，必须加入一定的延时才能够满足要求，因此在该设计中采用I/O方式，用DSP的数字I/O口来控制液晶显示模块。ADE7880芯片的数字I/O口工作电压为3.3V，液晶模块的工作电压为5V，为了保证液晶的正常工作，以及DSP芯片不会因引脚电压过大而被烧坏，两者之间要接电平转换器实现电平转换，由于该系统只对液晶模块写信号，只要实现3.3V到5V电压转换即可，因此本设计用两片74HCT245作为电平转换芯片。

3 谐波治理的措施

3.1建立谐波监督管理体系

用电检查人员利用春秋检、定检、走访客户、标准化变电所会议等与用户交流的工作机会，广泛宣传谐波的危害性和治理方法，使用户深刻了解谐波治理的重要性，认识到谐波治理是电力企业和用户的共同责任。让用户明白谐波治理是一项互惠互利、节能增效，保证电网和设备安全稳定运行的举措。由于重庆地区电力需求持续急剧增加，电网建设逐步加大，每年电网运行方式都会有变化，每年初该局按最新的电网运行参数计算变电所最小短路容量，为用户谐波测试数据分析工作做准备。

3.2严格业扩报装审批手续

在新装用户负荷调查阶段，对于谐波设备容量较大的客户，严格按照用户的协议容量分配用户所容许的谐波注入量，并要求用户提供对该局电网电能质量影响的评估报告。超过国标允许值时，同步投入治理措施。在图纸审批阶段，对谐波治理措施审核。接入电网前，对消谐装置组织验收，如果验收不合格，不允许为其送电。通电后进行谐波实测，如果实测谐波超标，不允许该非线性负荷接入电网运行。

3.3谐波超标反复踏查

重庆电企业对辖区内350户10KV客户变电所的用电设备进行了调查，并按用户负荷性质筛选出50户可能谐波超标的用户，对其进行不定期走访。检测严格执行电力谐波的国家标准，对于测试出谐波超标的用户，立即请电科院专家进行测试，出具正式监测报告，按照《电力法》、《供电营业规则》“谁污染，谁治理”的原则，下达《客户谐波检测结果及治理通知书》，与客户签订谐波治理协议，限期治理。

4 结束语

目前，由于用户对谐波的危害认识不足，谐波治理工作往往是供电企业单方努力，尤其是对于已经投产谐波源遗留问题的用户，谐波一直得不到有效的控制。尽管国家已经明确规定，谐波治理依据“谁污染，谁治理”的原则。但由于缺乏有效的制约手段，供电部门往往只能对有治理愿望的用户落实措施，用户往往占更多的主动地位。只有在谐波治理使用户获得明显的利益时，用户才肯投入资金进行谐波治理。虽然谐波治理前行的道路依然不平坦甚至充满了荆棘，但是重庆市的电力员工依然继续努力，对谐波超标的重点谐波源客户进行跟踪测量、分析和有效治理，做好新建和增容用户的谐波监督管理，为供电区域内所有用户提供更加可靠、清洁干净的电力。

参考文献：

第9篇：移动电源设计报告范文

【关键词】铁路 信号设备 联锁 安全预控 管理

Abstract：computer interlocking signal infrastructure in railway signal control system in recent years has been the rapid development of railway signal interlocking safety pre-control management, in accordance with the process to protect the results of the process of program control, management philosophy ,interlock safety to take the initiative to pre-controlled by passive controlled, collaborative management standardization, standardization of equipment design, construction, maintenance and other units, so that the management operation level to executive level in the production operations and management to achieve a reasonably human-machine joint control, self-control positions.

Key words：railway signaling equipment interlock safety pre-control management

中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：

一、铁道信号联锁设备的故障诊断

1、传统的故障诊断方法

依靠技术人员对设备故障机理的把握程度和经验，进行分析、判断和故障处理。主要方法有逻辑推理法、优选法、比较法、断线法、校核法、试验分析法、检查法、调研法、逐项排除法、仪表测试法等。

2、信号处理法

一般利用信号模型，如相关函数、频谱、自回归滑动平均、小波变换等，分析可测信号，提取方差、幅值、频率等特征值，检测出故障。这些方法简单方便。

3、解析模型法，它建立诊断对象精确数学模型的基础上，运用数理统计、解析函数等数学方法，对被测信息进行处理诊断。但在实际诊断中，经常难以构成被诊断对象的精确数学模型，加上大型复杂设备的非线特征，限制了解析模型诊断法的使用效果和范围。

4、人工智能故障诊断法，是利用神经网络、遗传算法、模糊逻辑、专家系统等进行诊断以及与其他传统技术相融合的诊断技术，构成以诊断对象进行状态识别、故障辨识和状态预测的故障智能诊断系统。这种诊断方法有：神经网络故障诊断法、遗传算法故障诊断法、模糊逻辑故障诊断法和专家系统故障诊断法等。

随着电子技术计算机技术及信息技术的发展，智能故障诊断技术广泛应用在铁道信号设备，为故障分析和诊断提供了现代化辅助决策工具。为提高故障预防和状态维修的水平发挥了重要作用。

二、可靠性与安全性技术保障

保障性是指道岔电子控制模块的设计特性满足实际使用要求的能力。通过可靠性、维修性设计以及测试性设计。能够使设备在实际应用中具有高安全性、高可靠性的技术保障。另一方面通过模块的技术保障设计，使模块得到所要求的保障资源和措施，在这个过程中，需要进行深入的技术保障分析，使设备的设计与技术保障措施达到最佳的匹配，保障系统以最佳的寿命周期，完成和实现应用领域的控制要求。

道岔电子控制模块的设计特性主要包括可靠性、安全性、易维护性、测试性、运输性、保障性、标准化等等，其重要性显得尤为突出的是可靠性和安全性，而达到高可靠性和高安全性的基础就是模块可靠性、安全性的技术保障。

1、硬件技术保障

硬件电路性能的好坏直接影响整个系统工作质量，应用硬件抗干扰措施是经常采用的一种有效方法。通过合理的硬件电路设计可以削弱或抑制绝大部分干扰，在道岔电子控制单元的硬件设计中，主要采取了以下几种保障措施：

1)尽可能的采用电流器件，减少使用电压器件。因为干扰都是以电压的形式出现的，而形成电流必须有一定的能量，所以少使用电压器件可以收到事半功倍的效果。

2)在模块设计时，选用性能好、质量高、参数稳定性好的元器件。对电阻功率、电容的耐压必须有储备系数，储备系数均须大于1．5。

3)充分考虑电源对单片机的影响，电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半，单片机对电源噪声很敏感，在该系统中采用给单片机电源以及逻辑电路加滤波电路，以减小电源噪声对单片机的干扰。

4)电路板合理分区，比如强、弱信号、数字、模拟信号等。在道岔控制单元中，设计时将继电器等较大干扰源和MCU等敏感元件远离。

5)用地线把数字区和模拟区隔离，数字地和模拟地也进行了分离，最后接于电源地。

2、软件技术保障

对于数据信息的传输，采用了正反码重传的冗余结构，即任意一条来自CAN总线的控制命令都可以在两个MCU中同时执行。另外可以采用16位CRC编码校验技术，从而保证了信息传输过程中的安全性，对于数据信息的存储，采用了定时刷新的措施,MCU周期性的自检、刷新其内存中的数据信息,保证与原始信息的一致。

三、建立常态化联锁安全应急管理流程

将日常故障处理、临时过渡施工、配合施工中积累的联锁安全管理经验和做法，按照“风险识别、系统评估、卡控措施、反馈信息的步骤制定成常态化工作流程。各级联锁管理人员在信号设备发生故障到达现场后，按照流程要求，查明故障原因，积极进行修复，确定联锁试验范围名称、项目，故障处理完毕及时将相关试验表格上报段调度。

对特殊中岔、场联、坡道、引导、道口、专用线设备等进行详细检查，利用段局域网平台，将特殊设备分布、原理、试验方法及维护注意事项登录在段信息网络平台上，方便车间学习、交流，强化联锁试验应急演练。落实卡控措施，坚决杜绝联锁试验缺项、漏试，联锁试验不彻底盲目开通使用等违章行为。

四、建立联锁安全信息快速反馈机制

建立《联锁安全问题库》。对铁道部、路局、电务段检查监测诊断发现的问题，全部建档入库，分类管理，动态更新，及时处理各类隐患和问题。运用电务试验车轨检车检测、用户回访、机电联劳等方式，对问题处理进行跟踪验证，闭环处理。

健全联锁安全信息诊断评估制度，建立段车间2级固定设备和移动设备安全运行信息诊断评估网络，明确评估标准，实现联锁安全信息资源的科学合理利用，形成指导安全生产的有效依据强化联锁图纸档案管理，做到信息化、标识化，制定落实5项管理要求: 每个车站相同的局部设备如有多套不同图纸必须合成为一套完整的图纸；工区、车间、电务段存放的同一个车站的图纸必须完全相同；室外箱盒内的图纸必须与车站整套图纸中的局部设备图纸完全一致；所有图纸应做到与实物配线完全一致；整套图纸应做到不缺图页、不缺边少角、张张清晰，并装订整齐。

五、建立联锁安全综合试验机制

强化计算机联锁修改软件仿真试验记录管理，针对部分软件厂家在仿真试验初期对发现问题、主要原因、处理措施等无任何记录的现象，电务段严格执行部 局规定，建立健全了计算机联锁仿真试验报告制度，在每次仿真试验时，由联锁软件研制单位和设备管理单位共同出具仿真试验书面报告，内容包括: 车站名称 试验日期、双方参加试验人、试验项目、发现问题、处理结果等，并由双方单位试验人签字。对完成仿真试验后的联锁软件芯片必须进行封存管理，研制单位和设备管理单位同时在封条上签字，现场施工封锁当天双方共同确认原封装良好后进行开封，如设备管理单位发现事前已经开封，应拒绝现场软件更换。

结语

总之，信号联锁是指通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系，确保联锁关系正确是信号设备设计、制造、施工、维护应遵循的基本原则，联锁错误或失效都将直接危及行车安全，以强化现场预防控制为重点，严格执行联锁纪律，严抓联锁责任制落实，实现了安全生产的持续稳定。

参考文献