分析高性能数字化交流稳压电源的设计与开发战略
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【摘要】数字化技术的使用可以大大提高产品的整机性能和竞争力，进而提高市场占有率。因此，本文就针对高性能数字化交流稳压电源的设计与开发战略进行简单分析，旨在为日后的交流稳压电源设计提供简单参考。
中图分类号：TM71文献标识码A文章编号1006-0278（2015）09-148-01
一、高性能交流稳压电源的发展趋势
（一）智能化与数字化
目前在研制高性能、高精度、多功能的仪器设备时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器设备的常规电子线路，将计算机技术与控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化仪器设备”。智能仪器解决了许多传统仪器不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统可靠性，加快产品的开发速度。交流稳压电源一方面为仪器设备提供电能量，是仪器设备的“动力源”，另一面它本身就是仪器设备，因此，它有可能而且应当智能化。
（二）模块化
电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化；其二是指电源单元的模块化。我们常见的功率器件模块含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块（SPM）。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的电源装置。
由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。
（三）绿色化
电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能（或少）对电网产生污染，国际电工委员会（IEC）对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECI000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色交流稳压电源产品奠定了基础。
二、高性能数字化交流稳压电源的设计与开发
（一）功能设定
功能设定是交流稳压电源进行设计与开发的基础与依据。首先交流稳压电源的设计应当满足最基本的电源功能要求，从大的方面来说一个是供电功能―电源应当保证具有稳定的供电功能，另一个是保护功能：1.如果电路出现短路问题，可及时切断电源，当故障解决，可恢复原本工作状态；2.如果电路负载过大，应根据负载情况在一定的时间内自动关机（过载>>12o%，6oB后关机/过载大于lso%，2sB内关机；3.电压保护，电压过大或者过小都会对电源本身以及设备运行造成影响，因此当电压在264V以上或者176V以下时应及时使稳压电源关闭；4.过热保护，当逆变器的温度达到安全值以上时，应使稳压电源关闭；5.直流母线电流负载超过规定的1s0%时，应当使稳压电源关闭。
（二）电路设计
电路设计采用拓扑结构，交流电在整流桥予以整流处理后变为直流信号，这一信号再经由滤波电路到达逆变电路，逆变电路又将这一信号整合为交流信号，反向输回滤波电路，然后在隔离变压器的作用下，交流信号成为精密且稳定的电压。变化电路由逆变开关的各种器件所组成，有隔离与非隔离两种、隔离式的变化电路应用较为广泛，逆变装置应用的功率变换电路有三相全桥、单项全桥、半桥以及推挽等。
（三）控制系统
整个控制系统由八个模块组成，每个模块都有不同的功能分区：1.信号采集模块，对信息的采集有利于系统参数的设置，保证输出波形能够达到理想的状态，系统需要采集的信息包括电网与稳定电源的电流幅值、电压幅值以及频率；2.通信模块，技术人员对设备的操控与管理都需要通过通信系统来完成，稳压电源的通信模块有两个接口，Ethernet与RS485；3.键盘控制与屏幕显示模块，键盘可以取代开关完成对稳压电源的远程控制，完成对逆变器的开关，可对其进行菜单设置，输入或取消指令，查询信息与设置密码等、屏幕则可以将电源运行的状态，功率、电流、电压等参数都可在屏幕上作以展示；4.驱动模块，主要是指对逆变电路的驱动，有两种方式：a.对PWM信号的功率予以放大；h.将主控电路与PWM信号以及逆变电路的电气进行隔离；5.DSP单元模块，DSP是逆变主控芯片，可对IGBT予以瞬时保护，能够保证输出电压的稳定性，使波形达到理想状态，另外还能够产生脉冲信号以驱动IG-BT}OARM模块，ARM有着通信功能，它能将DSP收集到的运行数据传送给系统，也可以将系统发出的命令传输给DSP，它是人机互动实现的技术支持与基础；6.实时时钟，保证操作系统与运行系统时间的一致性，另外也可对系统参数与故障数据进行必要记录；7.保护与报警模块，系统在运行的过程中也在进行自我检测与保护，故障发生时可进行自主诊断，如有较大故障则发出警报.以警示灯或蜂鸣器进行警示。
三、结语
总而言之，交流稳压电源有着较高的稳定性、精确度与可靠性，其设计与开发对自测设备的运行有着重要的意义，随着科技的发展，交流稳压电源呈现出了数字化与高性能的特点，对其进行探究，有着一定的现实意义。
参考文献：
[1]徐永顺.逆变技术在交流稳压电源中的应用研究[D].河北工业大学，2012.
[2]谈必礼.交流调压和稳压电源的发展动向[J].变压器，2004（5）： 29-31.