摘要：根据电源设备监控的现状，本文给出了基于LabVIEW 的电源仪器设备监控系统设计，主要介绍了上位机LabVIEW 的设计，实现对温度、电压、电流的显示，报警值设定以及超限报警。下位机以AT89C52 为核心通过串口实现与上位机交互，设计对温度、电压、电流的采集，该系统直观反映了电源仪器的工作状态，界面美观友好。 　　0 引言 　　近几年来，电源监控被广泛的应用到工厂、银行、通信等部门。监控系统最根本的目的和意义是对电源的监测和早期预警，因此监控系统最重要的功能是故障告警和实时监测。为提高劳动生产率、实现无人值守，则对电源的监测和早期的预警就显得尤为重要，这也决定了电源监控系统必须是实

BOM建议直接使用原理图，BOM只供参考 支持QI协议的无线充电接收端芯片 可编程的3.5-9V输出电压 5W BPP 无线功率接收 Rx 极简的电路设计解决方案：1 个线圈+1 片 NU1680 + 12 颗外围器件 无固件烧入，可节省研发和生产时间和资源 去除了同步整流桥上的自举电容，使成本更低 具备 I2C 功能，可通过它配置 FOD 等寄存器参数 小尺寸，16 脚 QFN 封装，3.0mm x 3.0mm，脚间距 0.5mm 原理图和BOM可点绑定资源下载，LC部分电容建议X7R。

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引言       近年来，随着我国农产品需求量的增加，农业自动化水平的提高，以及大量农业机械、电气照明和温控设备的增加，农业电耗逐年增加，生产成本不断提高。随着电子技术的迅猛发展，开关稳压电源已作为一种较理想的电源为人们所使用，其运用功率变换器进行电能变换，能够在满足各种农业用电的前提下，降低电耗，其高效节能可带来巨大的农业经济效益。然而当前的农业用开关稳压电源，虽然体积小，效率高，但输出电压的纹波较大 ,难以保证输出电压高稳定性，常常影响农用机械和电气设备的连续生产，反而增加了耗能。为此，本文提出一种新的带过载保护的开关稳压电源设计方案，能为农用大型机械和农业照明设备电路提供稳定的电源，具 电源技术在农业领域的应用日益广泛，特别是在农业自动化和电气设备的增多背景下，高效节能的开关稳压电源成为了农业电耗管理的关键。开关稳压电源利用功率变换器转换电能，能在满足农业用电需求的同时，降低能耗，对于农业经济的可持续发展具有重要意义。然而，现有的农业用开关稳压电源存在着输出电压纹波大、稳定性不足的问题，这不仅影响了农用机械和电气设备的连续运行，还可能导致额外的能耗。 针对这一问题，本文提出了一种新的带过载保护的开关稳压电源设计方案，旨在为农用大型机械和农业照明设备提供更稳定、可靠的电源。设计的核心是优化DC2DC主回路拓扑电路，以降低输出电压纹波，提升电源稳定性。方案比较了三种常见的主回路设计方案：单端正激式电路、全桥整流式电路和双管推挽放大电路。单端正激式电路结构简单，但效率不高，全桥整流式电路虽适合高压环境但损耗较大，而双管推挽放大电路在保证较低损耗的同时，输出电压更为稳定，因此被选为最优方案。 在控制方法上，文章探讨了键控、稳压及显示控制的两种策略，即数字芯片方案和嵌入式方案。数字芯片方案虽然理论可行，但在实际操作中控制和显示较为困难；相比之下，嵌入式方案采用51单片机进行控制，配合以7279为核心的按键扫描显示模块，具有编程简便、控制灵活、显示易实现的优点，因此被采纳。在PWM芯片的选择上，文章推荐使用SG3525，因其驱动能力强、性能稳定且外围电路简洁。 此外，设计还包含了过流保护自动控制功能。文章比较了纯硬件实现和软件实现两种方式。纯硬件实现虽然逻辑性强，但参数选择严格，实施难度较大；软件实现则通过单片机监控负载电平，控制SG3525的shutdown端，更便于系统控制和调整，更适合本系统的需求。 这种新型的开关稳压电源设计方案结合了优化的电路拓扑、高效的控制策略和智能的保护机制，旨在解决现有农业电源的不足，为农业电气设备提供更高效、安全的电源保障，具有广泛的应用潜力和良好的发展前景。

在电力电子领域中，BUCK拓扑作为一种广泛使用的DC-DC转换器，其功能是降低直流电压。随着数字控制技术的发展，数字电源系统已经逐渐取代了传统的模拟控制系统。PLECS（Piecewise Linear Electrical Circuit Simulation）是一款强大的电力电子系统仿真软件，特别适合进行复杂电源系统的建模和仿真。本文将详细介绍如何使用PLECS软件对基于BUCK拓扑的数字电源进行仿真。 BUCK转换器的基本工作原理是通过开关元件的周期性通断，将输入的直流电压转换为所需的较低直流电压输出。它由几个基本组件构成，包括开关管、二极管、储能电感、滤波电容和负载。开关管通常是MOSFET或IGBT，负责控制电路的导通与关断；二极管作为自由轮功能，用于续流；储能电感和滤波电容则用于平滑输出电压和电流，减少纹波。 在PLECS中进行BUCK拓扑的数字电源仿真时，可以采取模块化的设计思路。根据BUCK转换器的结构，在PLECS中搭建电路模型，包括输入直流电压源、开关模块、电感、电容和负载。接着，需要为这个电路模型添加数字控制环节，这是数字电源仿真区别于传统模拟仿真之处。数字控制器通常包括一个或多个数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）或者其他形式的数字处理单元。 在数字控制器的设计过程中，通常会用到数字控制算法，比如PID控制、状态空间控制等。这些控制算法需要编写相应的代码，并在PLECS中通过DLL（Dynamic Link Library，动态链接库）调用实现。PLECS软件支持通过DLL将Matlab/Simulink中开发的控制算法与PLECS的电路模型相结合，这使得PLECS能够模拟真实的数字控制器对电源系统的控制效果。 在本次的仿真案例中，提供了两个PLECS文件：BUCK_DI.plecs和BUCK_AN.plecs。这两个文件很可能分别代表了数字控制和模拟控制下的BUCK转换器仿真模型。通过对比这两个文件，可以观察到数字控制相比于模拟控制的优势和特点，比如更精确的控制性能、更好的动态响应能力以及更方便的参数调整等。 此外，PLECS仿真中还可能包括对BUCK转换器在不同工作条件下，如不同负载、不同开关频率以及不同输入电压下的性能测试。这样可以全面地评估数字电源系统的性能，确保系统设计满足要求。在仿真实验中，通常还会分析系统的稳定性、效率、输出电压和电流的纹波大小等关键指标。 PLECS软件提供了一个高效、直观的平台，使得工程师能够对基于BUCK拓扑的数字电源进行详尽的设计和仿真。通过模拟真实的工作条件和控制策略，可以显著减少实物原型的测试次数，节省研发时间和成本，提高设计的成功率。

**基尔霍夫定律及其在MATLAB中的应用** 基尔霍夫定律是电路分析中的基本原理，由德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫于19世纪提出。该定律分为电流定律（KCL）和电压定律（KVL），是解决复杂电路问题的重要工具。 1. **基尔霍夫电流定律（KCL）**： KCL指出，在电路的任一节点处，流入该节点的总电流等于流出该节点的总电流。换句话说，对于一个节点，所有支路电流的代数和为零。这在数学上可以表示为： \[ \sum_{i=1}^{n} I_i = 0 \] 其中，\( I_1, I_2, ..., I_n \) 是流入或流出该节点的电流。 2. **基尔霍夫电压定律（KVL）**： KVL则规定，围绕电路中的任意闭合回路，沿回路方向上的电压降之和等于电压升之和。在数学上表示为： \[ \sum_{j=1}^{m} V_j = 0 \] 其中，\( V_1, V_2, ..., V_m \) 是沿回路的电压。 3. **MATLAB实现**： MATLAB是一款强大的数值计算和数据可视化软件，广泛用于工程和科学计算。在MATLAB中，我们可以编写程序来模拟和解决基于基尔霍夫定律的问题。例如，`Kirchoffss_Law (1).m.mltbx` 和 `Kirchoffss_Law (1).m.zip` 文件可能包含一个MATLAB脚本或函数，用于计算在两个电源下通过五个不同电阻器的电流。这个程序可能涉及以下步骤： - 定义电阻值：在MATLAB中，我们首先定义每个电阻的阻值。 - 设定电源电压：指定两个电源的电压值。 - 建立方程：根据KCL和KVL建立一个线性方程组，其中方程的数量等于节点数加上回路数。 - 解方程组：使用MATLAB的内置函数，如`linsolve`或`solve`，求解电流。 - 输出结果：程序可能输出每个电阻器的电流值。 4. **MATLAB编程技巧**： 在MATLAB中，可以使用数组和矩阵操作来简化电路问题的处理。例如，利用向量表示电流和电压，使得代码更加简洁且易于理解。此外，MATLAB的图形用户界面（GUI）工具箱，如Simulink，也可以用于构建电路模型并进行动态仿真。 5. **Sreetam Bhaduri的贡献**： 提供的描述表明，这个MATLAB程序是由Sreetam Bhaduri创建的。他可能是一位电路理论或电力系统领域的专家，通过分享这个程序，他为学习者提供了一个实用的工具，帮助他们理解和应用基尔霍夫定律。 基尔霍夫定律是电路分析的基础，而MATLAB是其理想的计算工具。通过解析和运行提供的MATLAB程序，我们可以深入了解如何在实际问题中应用这些定律，同时学习到MATLAB在电路分析中的强大功能。

开关拓扑电源电路是电力电子领域中的重要组成部分，它们在各种设备和系统中起到电压转换、功率调节和能源管理的作用。这些拓扑结构各有特点，适用于不同的应用需求。以下是关于标题和描述中提及的几个主要开关电源拓扑的详细解释： 1. **半桥同步整流**：半桥拓扑由两个开关管组成，它们交替导通以控制电流流向。同步整流是指使用低内阻的MOSFET代替二极管作为整流元件，以降低损耗，提高效率。 2. **正激变换器**：在正激拓扑中，变压器初级侧的开关器件（如IGBT或MOSFET）和负载之间没有隔离。这种设计允许直接耦合，但需要复杂的控制来防止磁饱和。 3. **反激变换器**：与正激相反，反激变换器在开关器件关闭时储存能量，并在开关打开时通过变压器传递到次级侧。它提供了隔离，适合小功率应用。 4. **LLC谐振变换器**：结合了升压和降压特性，LLC拓扑利用谐振电路实现零电压开关，从而减少开关损耗，提高效率。它适用于宽输入电压范围和高功率密度的应用。 5. **不对称半桥**：在这种拓扑中，两个开关管的开关频率或占空比不同，可以实现特定的电压和电流波形，以满足特殊需求。 6. **对称半桥**：对称半桥拓扑中，两个开关管的开关频率和占空比相同，用于保持电流的平衡，常见于逆变器和马达驱动。 7. **全桥变换器**：四个开关管组成全桥结构，能够改变电流流向，提供更大的设计灵活性，适用于高电压、大功率应用。 8. **推挽变换器**：两个开关管并联工作，交替导通，可以实现双向电流流动，适用于需要双向电压转换的场合。 9. **输入/输出滤波器经典EMI电路**：为了抑制电磁干扰（EMI），在电源电路的输入和输出端通常会加入滤波器。这些滤波器包括LC滤波器、π型滤波器等，用于减少高频噪声，确保系统符合EMI标准。 正确布线对于电源电路的性能至关重要，这涉及到信号完整性和电磁兼容性（EMC）。良好的布线实践可以减少电磁辐射，防止干扰，提高电源的稳定性和可靠性。具体方法包括： - 电源线和地线应尽可能粗，减少电阻和感抗。 - 高速信号线应远离模拟信号线和电源线，以减少耦合。 - 使用屏蔽电缆减少对外部噪声的敏感性。 - 布局时，将噪声源和敏感元件分开，并考虑信号流向，避免环路面积过大。 - 使用适当的去耦电容，减少电源纹波。 以上内容详细介绍了开关电源电路的各种拓扑结构以及输入输出滤波器的设计和布线方法，这些都是理解和设计高效、稳定电源系统的基础。

### 知识点汇总 #### X86服务器硬件结构 - **服务器原理图资源**：提供了一整套X86服务器硬件组件的布局图和原理示意图，这些资源对于硬件工程师以及维护人员了解和维护服务器硬件至关重要。 - **服务器管理模块**：包括服务器的管理芯片（如BMC），这些芯片负责监控服务器的关键指标并提供远程管理功能。 - **服务器底盘管理板**：涉及机箱管理电路板的相关设计，用于监测和管理服务器硬件的物理状态。 #### 服务器基础设施 - **硬件基础设施**：介绍了X86服务器中各个硬件组件的分布，例如电源模块、CPU、内存插槽、硬盘控制器、USB控制器等。 - **电源控制**：详细描述了服务器的电源拓扑结构，包括电源供应的路径和各组件的电源需求。 - **时钟控制**：展示了服务器内部的时钟系统布局，确保服务器各部件能同步工作。 #### 服务器主板及接口 - **主板布局**：通过原理图展示了主板各区域的硬件接口，包括DDR3接口、PCIE接口、LAN接口等。 - **接口电路**：详细解析了主板上的各种接口电路设计，例如串口、USB接口、HDD接口等，及其与主板其它部分的连接关系。 #### 服务器CPU模块 - **CPU接口**：针对服务器CPU的各种接口进行了详细说明，如内存控制器接口、PCIE接口等。 - **CPU供电与控制**：包括CPU电源的分布，供电线的设计以及管理重置等控制功能。 - **CPU温度监控**：涉及到CPU温度传感器的连接以及信号传输。 #### 存储与输入输出 - **硬盘控制器**：展示了硬盘数据传输和控制的电路图，以及硬盘的物理安装位置。 - **输入输出设备**：包括USB控制器、LAN控制器的设计以及与主板的连接方式。 #### 热管理与散热 - **散热设计**：说明了服务器内部各部件的散热设计，包括散热器的布局和风扇的布置。 - **热管理策略**：描述了服务器监控温度并通过管理芯片控制散热器工作的热管理策略。 #### 远程管理与故障排除 - **CPLD与BMC**：CPLD（复杂可编程逻辑设备）和BMC（基板管理控制器）在服务器中扮演着重要角色，负责硬件级别的控制和故障检测。 - **远程管理功能**：BMC可用于远程访问服务器，进行重置、监控状态、查看日志等。 #### 服务器安全与控制 - **电源与复位控制**：说明了服务器的电源开启顺序以及复位信号的传输路径。 - **物理安全控制**：涉及到机箱内部的物理安全措施，如按钮和接头的布局。 #### 服务器的信号分布与传输 - **信号分配器与驱动器**：RS232信号分配器和驱动器/接收器的电路设计。 - **信号传输**：描述了如何通过电路传输各种信号，例如I2C总线和SMBus。 #### 服务器维护与扩展 - **维护与升级**：提供了服务器硬件在维护和升级过程中所需的各类信息，如各种接口卡、扩展插槽等。 - **测试与验证**：原理图资源也有助于硬件测试和验证，确保硬件在安装或更换组件后的稳定性。

内容概要：本文详细介绍了100多种电源PFC（功率因数校正）电路拓扑及其应用场景，涵盖APFC、连续与断续模式、交错式和维也纳PFC电路。文中不仅提供了丰富的理论知识，如电感设计选型和PFC电源管理IC的工作原理，还附有实用的代码示例，帮助读者理解和实现PFC电路。此外，文章通过具体实例展示了不同类型PFC电路的特点和优势，如交错式PFC在高功率应用中的温控表现，以及维也纳PFC在三相电中的高效应用。作者还分享了许多实践经验，包括常见错误和解决方案，旨在帮助初学者快速掌握PFC电路设计的基本技能。 适合人群：电子爱好者、学生、电源工程师及其他对PFC电路感兴趣的读者。 使用场景及目标：①帮助初学者理解PFC电路的基本概念和技术细节；②为中级工程师提供优化设计方案的实际指导；③为高级工程师提供前沿技术和创新思路。 其他说明：文章强调了理论与实践相结合的重要性，鼓励读者通过实验和调试加深理解。同时，提醒读者在实践中要注意安全，避免不必要的损失。

导读：文介绍了一种掉电后备电源的设计，采用超级电容作为储能元件可长期浮充，大电流放电，提高了使用寿命；采用升压型拓扑，优化了超级电容容量配置，可在5V@5A条件下可在5V@5A 条件下，持续工作10s,并在电容因欠压停止工作时，可迅速关断输出，输出电压单调下降，不产生振荡，电性指标满足绝大。 　　1 引言 　　测量仪器、数据采集系统、伺服系统以及机器人等重要单元或关键部件需在非正常掉电时进行状态记录和必要的系统配置，使用电池往往由于长期浮充致使寿命减少，且需定期更换。超级电容器（Super Capacitor）兼有常规电容器功率密度大、充电电池比能量高的优点，可进行高效率快速充放电，且可长 【电源技术中的一种掉电后备电源设计方案】 在电源技术领域，设计一款高效的掉电后备电源至关重要，尤其是在关键设备如测量仪器、数据采集系统、伺服系统和机器人等需要在非正常断电时保持运行的场景。传统的电池解决方案由于长期浮充导致寿命缩短，需要定期更换，而超级电容器作为一种新型储能元件，具有高功率密度、快速充放电能力和长寿命，成为理想的替代方案。 本文介绍的掉电后备电源设计采用超级电容作为储能元件，能够进行长期浮充和大电流放电，从而提高了整体系统的使用寿命。设计中，选择了升压型拓扑结构，通过优化超级电容的容量配置，确保在5V@5A的条件下可以连续工作10秒。当电容电压低于阈值时，系统能够迅速关闭输出，避免电压振荡，保证输出电压平稳下降，满足电气性能要求。 在具体设计过程中，超级电容的容量选取是一个关键因素。考虑到需要提供短暂的掉电保护，设计者采用尽量小的电容容量以延长工作时间。通过对比Buck、Buck-Boost和高频变压器隔离等多种拓扑结构，最终选择了非隔离升压拓扑，这种拓扑能够在经济性、效率和功率密度方面达到良好的平衡。在这个设计中，超级电容的电压范围为3V-5V，最大输入电流为18A-20A，输出电压为+5V@5A，保持时间为10秒。 在主功率设计中，采用了Boost升压电路，包括超级电容、Boost拓扑和LC滤波部分。MOSFET和电感的选择需考虑高电流承载能力和热管理，以防止过流或电感饱和导致的损坏。同时，LC滤波电路有助于降低电压纹波，提高输出稳定性。 驱动控制部分采用UCC2813芯片，设定开关频率为100kHz，直接驱动MOSFET，实现高效转换。 在关断电路设计上，采用了TL431基准电路和LM339运放比较电路组成的滞环比较器，当超级电容电压低于3.5V时，系统将可靠地关闭输出，确保电压单调下降，避免产生不必要的波动。 实验结果显示，该设计在满载5A和空载条件下，输出电压和控制占空比波形稳定，电压纹波控制良好，关断过程符合预期，证明了设计方案的有效性和可靠性。 这款基于超级电容的掉电后备电源设计方案结合了超级电容的优越特性，实现了高效、快速响应和可靠的电源保护，为关键设备提供了安全、稳定的备用能源，适用于多种对电源稳定性要求较高的应用场景。