电力电源模块

发布时间：2022-10-26 09:34
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：1428

　　电力电源智能高频开关充电模块、直流变换模块是电力操作电源中的核心设备，其主要作用是将交（直）流供电转换成为需要的直流电，用于直流供电设备和蓄电池充电，已广泛应用于35KV到500KV的各种发电厂、变电站、开闭所以及其它需要直流供电的场合中。主要系列有MK系列、HD系列。

电力电源模块

电力电源模块的简介

　　电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。 电力电源模块

　　一般说来，这类模块称为负载点 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。这类电源构造上有点较多，所以近些年得到了大力的发展。特别是随着国家对电力行业的大力扶持以及电力相关元器件的日益成熟，使得模块电源在电力行业得到的更多的发展。主要应用于电表，集中器等器件。用在电力设备上的模块电源就称之为电力模块电源。


电力电源模块分类

　　电力电源模块简单的分为三类：

　　1.MK系列、HD系列电力电源智能高频开关充电模块、直流变换模块是电力操作电源中的核心设备，其主要作用是将交（直）流供电转换成为需要的直流电，用于直流供电设备和蓄电池充电，已广泛应用于35KV到500KV的各种发电厂、变电站、开闭所以及其它需要直流供电的场合中。

　　2.XRDT系列逆变电源模块专为发电厂、变电站、供电局等设计，广泛应用于电力系统远动、通信、载波、继电保护、RTU、监控以及事故照明，也可为发电厂交流风机、水提供不间断电力。供电系统可从利用电厂或变电站现有的直流屏取电，加装逆变电源组成电力专用不间断电源。

　　3.XRDT壁挂电源直流系统是我公司专为小容量电池系统而设计；适合小型开关站、小型用户变电站、系统采用一体化设计思想，由整流模块、监控模块、降压单元、配电单元和电池安装箱构成；具有体积小、结构简单、独立构成系统等特点。


电力电源模块特点

　　MK22005-5/11010-5 充电模块

　　* 移相谐振技术，效率>92%

　　* LED显示，可查询模块信息

　　* 完善的保护及告警功能

　　* 采用自然冷/风冷兼容性设计

　　MK22010-5/11020-5 充电模块

　　* 移相谐振技术，效率>92%

　　* LED显示，可查询模块信息

　　* 完善的保护及告警功能

　　* 采用自然冷/风冷兼容性设计

　　HD高频开关充电模块

　　* 移相谐振技术，效率>92%

　　* LED显示，可查询模块信息

　　* 完善的保护及告警功能

　　* 采用自然冷/风冷兼容性设计


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　　一、常用的通讯方式　　在前面数字电源与模拟电源中有讲到，为了能够更好的实现数字电源的管理与控制，数字电源需要具备通讯功能。　　通过上位机软件，工程师能够设置电源参数并控制电源状态。但是由于数字电源控制核心输出的是TTL电平，与外围设备通讯时存在电平标准定义不一致的情况，因此需要电平转换芯片来实现两者间的数据交换。数字电源中常用的通讯方式包括RS485、RS232、CAN、TCP/IP以及I2C等。　　(一)通讯方式分类　　通讯方式按照数据的传输方式分为串行通讯以及并行通讯。　　并行通讯：以字节或字节倍数为传输单位进行传输，传输速度快但远距离时成本高，适合于近距离、大量和快速的信息交换场景。　　串行通讯：又称为点对点通讯，通讯一次发送一位数据，线路少成本低，易于扩展，适合远距离传输，是目前最为常用的通讯方式。　　按照不同分类方式，串行通讯又可以分为以下几种：　　1、按照通讯方向分为单工通讯、半双工通讯以及全双工通讯。①单工通讯中信息只能单向传输，收发端固定不变。②半双工通讯信息可双向传输，但发送与接收不能同时进行，通讯收发端可变，如对讲机就是典型的半双工通讯方式。③全双工通讯允许数据同时在两个方向上传输，在每一端都设置了发送器和接收器，并配置2根数据线进行信号传递。　　2、按照数据同步方式可分为同步通讯与异步通讯。①同步通讯要求收发端的时钟频率一致，信息帧由同步字符、数据字符和校验字符(CRC)组成。②异步通讯时不要求收发端时钟同步，发送时间间隔不定，传输时应给字节加上开始位和停止位，以便接收端正确接收信息。　　(二)通讯方式对比这里对数字电源中常用通讯方式进行了对比。　　二、通讯电路介绍　　(一)RS232RS-232采用负逻辑电平，“0”电平电压范围为3~15V，“1”电平电压范围为-15~-3V，9引脚是目前主流的接口形态。RS-232电平转换电路分隔离与非隔离两种。　　其中非隔离型电路可利用三极管或非隔离电平转换芯片实现(如ADI公司的MAX232ESE、ADM232AARNZ 以及ti公司的MAX3232IDR等)。而隔离型电平转换芯片有RSM232，ADI的ADM3251EARWZ以及Maxliner的 SP3232EEY等。　　本文提供了一种典型的三极管电平转换电路以及RSM232的接口连接电路图。　　三极管电平转换电路的工作原理分析：　　通过二极管D1与电容C7的作用使得A点电压保持在-3V~-15V。　　当TXD=1时，Q3截止，PCRXD电压与PCTXD电压相等，PCRXD=1;　　当TXD=0时，Q3导通，则PCRXD电压约为+5V，PCRXD=0。　　当PCTXD=1时，Q4截止，RXD电压约为5V，RXD=1;　　当PCTXD=0时，Q4导通，RXD电压为0，RXD=0。　　D2是为了防止Q4的BE反向击穿。　　(二)RS485RS-485标准弥补了RS-232通讯距离短、速率低等缺点，数据信号采用差分传输方式，抗干扰能力强。RS-485使用一对双绞线(A线与B线)进行数据传输，当AB线之间的电压差在-6~-2V范围内时表示“0”，当AB线之间的电压差在 +2~+6V范围内时表示“1”。同时RS485在传输电缆的最远端需要连接匹配电阻，其阻值应等于传输电缆的特性阻抗，连接示意图如下。　　RS485电平转换芯片分为隔离与非隔离两种。　　典型的非隔离型芯片有MAX3485、ADI公司的MAX13487EESA+T以及TI公司的SN75176BDR;常用的隔离型芯片有RSM3485PHT、TI公司的 ISO3082DWR以及 ISL32705E。　　(三)CANCAN总线通讯采用差分信号的形式进行数据传输。信号传输线分为CAN_H以及CAN_L。总线上逻辑“0”表示显性，差分电压差约为2V(CAN_H=3.5V,CAN_L=1.5V);逻辑“1”表示隐性，差分电压为0V9CAN_H=2.5V,CAN_L=2.5V)。CAN采用数据帧的方式进行数据传递，标准的CAN数据帧结构如下图。　　CAN通讯接口电路可分为隔离与非隔离两种。　　非隔离电路是将控制核心的CAN接口与驱动IC的TX、RX直接连接，各节点之间没有电气隔离。为了保证总线网络的通讯稳定性，CAN通讯接口通常会采用隔离结构。隔离电路可以利用分立器件(如光耦)或采用集成器件(隔离型CAN收发器)实现。　　常用CAN通讯收发芯片有恩智浦的TJA1050T、 美国微芯的MCP2551T以及TI公司的ISO1050等。　　以ISO1050为例。芯片内部集成了电气隔离结构，同时采用隔离变压器对芯片两侧电源Vcc1与Vcc2进行隔离，确保芯片能够起到有效的隔离作用。电路在芯片的电源端与接地端间连接有去耦合电容以降低干扰，并在CAN_H、CAN_L端与地之间并联TVS二极管起到快速电压保护作用。　　(四)TCP/IPTCP/IP协议分为四个层次：链路层、网络层、传输层和应用层。　　应用层包含了http、ftp等协议，传输层包含了TCP与UDP协议。网络层包含了IP协议，对数据加上IP地址和其他数据以确定传输目标。数据链路层为数据加上以太网协议首部，并进行CRC编码，为最后的数据传输做准备。　　TCP/IP通讯可采用内嵌TCP/IP协议的以太网协议栈芯片(如W5500、 CH395、WT8266-S3)或采用交换机实现，目前数字电源中常采用后一种方式。　　数字电源常用通讯方式的通讯原理以及电路实现就介绍到这里了。讲过了采样电路、驱动电路、通讯电路，那我们的数字电源外围电路课程也就告一段落了。
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　　在电力供应领域，冗余电源和不间断电源(UPS)是常见的备用电源解决方案，用于确保关键设备和系统在电力中断或故障时继续正常运行。尽管它们都为提供稳定电力起到至关重要的作用，但冗余电源和UPS电源之间存在一些关键区别。本文将深入探讨这两种备用电源方案的特点、用途和优势，以便读者更好地理解它们之间的差异。　　1. 冗余电源　　1.1 特点　　冗余电源系统涉及将多个电源单元连接在一起，以实现对主电源的备份。　　在冗余电源系统中，当主电源发生故障或中断时，备用电源单元会自动接管电力供应，确保系统的连续性和可靠性。　　1.2 用途：冗余电源通常用于关键设备和系统，如数据中心、通信基站等，以确保在主电源失效时能够无缝切换到备用电源，避免停机时间和数据丢失。　　1.3 优势　　冗余电源系统具有快速切换的能力，可以在几毫秒内完成电源转换，减少了系统中断的时间。　　冗余电源系统相对较简单，成本较低，适用于需要基本备用电源功能的场景。　　2. UPS电源　　2.1 特点　　UPS电源是一种独立的电源系统，通过内置的蓄电池提供电力，用于在主电源中断时维持设备的运行。　　UPS电源通常包括整流器、逆变器和蓄电池等组件，可以实现从交流电到直流电再到交流电的转换。　　2.2 用途　　UPS电源广泛应用于对电力质量要求高、不能容忍任何停机时间的设备和系统，如医疗设备、金融机构的服务器等。　　UPS电源还可用于稳压、滤波和保护设备免受电力波动和浪涌损害。　　2.3 优势　　UPS电源系统具有更长的备用电源时间，依赖蓄电池提供电力，可以支持数分钟甚至数小时的运行时间。　　UPS电源系统能够在电力中断时平稳过渡到备用电源，避免了设备由于突然掉电而受损的风险。　　3. 冗余电源和ups电源的区别总结　　冗余电源和UPS电源都是重要的备用电源解决方案，其选择取决于具体应用场景的需求和要求。
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　　在电子产品领域，电源是关键的组成部分之一，电子设备的功能越来越强大，对电源稳定性和效率的要求也越来越高。电源直出和全模组是两种电源供应方式，它们在设计、制造和应用上有所不同。　　1. 电源直出　　1.1 定义　　电源直出(Direct Output)是指将电源输出部分集成在电子产品主板上的一种供电方式。通常包括电源管理芯片、稳压器和滤波电容等组件。　　1.2 特点　　紧凑设计：电源直出可以将电源相关组件集成在主板上，节省空间，并且适用于小型化电子设备。　　自定义灵活性：由于电源直出可以根据产品需求进行定制设计，因此具有较高的灵活性和可扩展性。　　节省成本：相比于全模组电源，电源直出可以降低一些制造成本，尤其适用于大规模生产。　　1.3 应用场景　　嵌入式系统：电源直出广泛应用于嵌入式系统，如工控设备、智能家居等，它们通常需要紧凑的设计和高度的自定义能力。　　小型电子设备：由于电源直出可以节省空间和成本，因此在小型电子设备中得到广泛应用，如智能手表、便携式音频设备等。　　2. 全模组电源　　2.1 定义　　全模组(Full Modular)电源是指将电源的所有功能模块都集成在独立的模块中，与电子产品主板相互连接。这些模块包括输入滤波器、变压器、整流器、稳压器等。　　2.2 特点　　灵活更换和维护：全模组电源的每个功能模块都是独立的，可以方便地更换或维修。　　高可靠性：由于各个模块之间的隔离，全模组电源具有较高的可靠性和抗干扰能力。　　适应多种功率需求：全模组电源可以根据不同产品的功率需求进行选择和配置。　　2.3 应用场景　　DIY电脑：全模组电源在DIY电脑领域得到广泛应用，由于其更换和升级的便利性，能够满足不同用户对功率需求的变化。　　高端服务器：对于对稳定性和可靠性要求较高的高端服务器，全模组电源是理想的选择。　　3. 电源直出和全模组的区别　　空间和灵活性：电源直出将电源相关组件集成在主板上，节省空间，并具有自定义的灵活性，适用于小型化电子设备和嵌入式系统。而全模组电源则将各个功能模块独立出来，更容易进行更换和维护，并能够适应不同功率需求的产品。　　成本和制造：电源直出相对于全模组电源在制造上具有一定的成本优势，尤其适用于大规模生产。而全模组电源的制造成本较高，但在更换和维护方面具有更好的灵活性。　　可靠性和稳定性：全模组电源由于各个模块之间的隔离设计，具有较高的可靠性和抗干扰能力，适用于对稳定性要求较高的场景。而电源直出的可靠性则取决于主板的设计和质量。　　应用场景：电源直出适用于小型化电子设备和嵌入式系统，可以满足紧凑设计和高度自定义的需求。全模组电源适用于需要更换和维护便利、稳定性要求较高的场景，如DIY电脑和高端服务器。　　电源直出和全模组电源是两种常见的电源供应方式，它们在设计、制造和应用上具有一些差异。电源直出适用于小型化电子设备和嵌入式系统，具有紧凑设计、自定义灵活性和成本优势等特点。全模组电源则更适合需要更换和维护便利、稳定性要求较高的场景，具有高可靠性和适应多种功率需求的优势。　　在选择电源供应方式时，应根据产品的需求和预算来决定。如果需要紧凑设计、自定义能力和成本优势，可以选择电源直出;如果需要更换和维护便利、稳定性和可靠性要求较高，可以选择全模组电源。同时，在实际应用中，还需要根据产品的特性、预期使用环境和经济因素等进行综合考虑，以确保选择的电源供应方式能够满足产品的需求并提供稳定可靠的电源支持。
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