升压电路范文

导语：如何才能写好一篇升压电路，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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（北京化工大学机电工程学院，北京100029）

摘要：为了克服传统直流升压电路体积大、能耗大的缺点，设计一种基于NE555的直流升压电路。该电路具有功耗低、结构简单、变换效率高等特点。利用Proteus电路仿真技术，对该直流升压电路模型进行仿真分析。通过改变影响直流升压电路输出的两个关键因素，得到电路输出电压的变化规律。通过实验验证，设计电路达到了预期目标。实验结果表明，在保持脉冲频率和储能电感的电感量一定的情况下，负载电阻和控制脉冲的占空比的增加，将导致电路输出电压增大。

关键词 ：直流升压电路；电路模型；电路仿真技术；Proteus

中图分类号：TN782+.3?34；TP62+1；TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）18?0144?03

低功率直流升压原理应用广泛，常应用于电路开关控制器和直流电源的设计[1?2]。直流升压电路分为隔离型和非隔离型两种，传统直流升压电路采用电磁感应变压器的隔离型电路，具有体积大、能耗大的缺点。非隔离型直流升压电路又分为电容型和电感型，电容型电荷泵倍压转换电路输出电压的范围有限，未获得广泛应用。本文设计了一种基于NE555 的电感式非隔离型直流升压电路，NE555 无稳态多谐振荡电路能产生频率和占空比可调的脉冲信号，可将直流5 V电压升高至所需直流电压，适合作为直流升压电路的开关电路。

1 系统组成与原理

直流升压电路系统主要由电源、开关信号发生器、开关三极管、储能电感和整流二极管等器件组成，如图1所示。

系统的工作原理为：NE555输出脉冲信号控制三极管Q1的通断。Q1导通，电源流入的能量储存于电感中；Q1从导通到截至的瞬间，电感另一侧将产生高于电源电压的瞬时脉冲。此脉冲经整流后给电容C7充电，输出放大的低功率电压。

2 电路分析

根据多谐振荡电路原理[3]，基于NE555的无稳态多谐振荡电路设计如图1左半部分所示。通电后，NE555的2脚电压小于1 3 VCC，3脚输出高电平，内部放电管截止，使7脚挂空，电源VCC 通过R1 和R2 对电容C1 充电；当C1 充电到2 脚电压大于2 3 VCC 后，3 脚输出变为低电平，内部放电管导通，7 脚接地，电容C1 通过R2 对地放电，2脚电压下降；当2脚电压下降到小于1 3 VCC 后，电源VCC 又通过R1 和R2 对电容C1 充电，使2 脚电压上升。循环过程中，3脚将输出方波信号：

式中：tL 为低电平持续时间；tH 为高电平持续时间；q 为输出方波占空比；f 为输出方波频率。

稳态下，忽略管子的导通压降，一个周期T 内电感L两端压差u 对时间的积分为零，即：

式中：ton 为电感的充电时间；toff 为电感的放电时间；Uo为输出电压；Ui 为输入电压。若电感的充放电时间等于控制脉冲的高低电平持续时间，由式（3），式（5）可得：

保持脉冲信号频率和电感量不变，作为电感升压的决定因素，电感电流主要受NE555发出的控制脉冲和输出负载R6影响。

（1）脉冲信号频率不变，占空比变化

当脉冲信号占空比增加时，三极管的导通时间增加，这将导致电感电流峰值增加，而电感放电时间减少了。稳态时，电感另一侧存在微弱感应电动势Ud，由式（5）可知：

式中：T 不变，Ud 远小于Ui ，toff 减小，输出电压将升高。

当脉冲信号占空比降低时，三极管导通时间减少，电感电流峰值降低，三极管截止时间增加。稳态时，电感电流降至零后出现短暂停滞。电感峰值电流减小，充放电时间比相对降低，输出电压将降低。

（2）输出负载电阻变化

当输出负载电阻R6减小时，输出负载电流增加。当三极管即将导通时，电感电流仍未下降至零，电感另一侧仍存在感应电动势Ud，由式（5）可知：

ton 和toff 不变，输出Uo 将降低。

当输出负载电阻R6增大时，电感放电时间变短。当电感放电结束时，三极管仍处于截止状态，导致电感电流降至零后出现短暂停滞。由式（6）可知，稳态下，当ton 不变，toff 减小时，输出电压将升高。

3 电路仿真与实验

3.1 电路仿真

为直观了解本直流升压电路的特性，用Proteus 构建仿真模型，进行仿真测试[4?5]。其输出电压Vout波形如图2所示，测得稳态输出电压Vout为15.3 V。

稳态下，三极管Q1的基级电压VQ 波形如图3所示，周期为0.035 ms，高电平持续时间为0.024 ms，符合理论计算。通过电感L1的电流I1波形如图4所示，其波形变化与VQ波形相对应，符合理论分析。

（1）保持脉冲信号频率不变，占空比变化

脉冲信号频率不变，占空比变为90%。稳态输出电压Vout 为38.2 V，电流I1 波形图如图5（a）所示。脉冲信号频率不变，占空比变为52%。稳态输出电压Vout 为12.3 V，电流I1波形图如图5（b）所示。

（2）输出负载电阻变化当负载电阻R6 为68 Ω时，为降低RC 低通滤波上限截止频率，将C8 增至100 μF，稳态输出电压Vout 为9.52 V，电流I1 波形图如图6（a）所示。当输出空载，即没有R6，C8为10 μF时，稳态输出电压Vout 为40.5 V，电流I1波形图如图6（b）所示。

由仿真分析可知，在保持脉冲频率和电感量不变的情况下：负载电阻不变时，增加脉冲信号占空比，将导致输出电压升高；脉冲信号占空比不变时，增大负载电阻，将导致输出电压升高。

3.2 实验分析

根据图1 所示电路原理图，搭建实验电路，并进行实验分析。根据仿真测试内容，通过改变元器件，测得不同情况下的稳态输出电压数据。稳态输出电压仿真实验对照数据表如表1所示。

由实验结果可见，输出电压变化规律与理论分析一致。由于实际电路有一定电路损耗，输出电压略低于仿真结果。

4 结语

本文设计了一种基于NE555的直流升压电路，利用Proteus 软件对电路进行仿真分析，并进行了实验验证。结果表明，在保持脉冲频率和储能电感的电感量一定的情况下，通过合理选择电路中的各器件参数，可以得到所需的低功率直流电压。

参考文献

[1] 李惺，钱跃国，靳丽，等.热插拔控制器在直流升压电路中的设计应用[J].现代电子技术，2013，36（23）：165?167.

[2] 张剑.一种直流电源转换电路的研究和设计[D].成都：电子科技大学，2006.

[3] ZHANG Z， THOMSEN O C， ANDERSEN M A E. Soft ?switched dual?input DC?DC converter combining a boost?half?bridge cell and a voltage?fed full?bridge cell [J]. IEEE Transac?tions on Power Electronics，2013，28（11）：4897?4902.

[4] [日]稻叶保.振荡电路的设计与应用[M].何希才，译.北京：科学出版社，2004.

[5] 周润景，张丽娜，刘印群.Proteus入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.

[6] 曹子林，陈戈珩，李文秀.一种优化逆变电源直流变压电路[J].长春工业大学学报：自然科学版，2012（2）：155?158.

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【关键词】职业生涯规划 ，大学生， 职业价值观 ，现状与对策

【 abstract 】 in various work of the rapid development of the field at the moment, the market higher education to meet the needs of the growing and change, the higher education system reform and open. But, with the deepening of the reform of the graduates' employment and change the way of, the career planning of the college students is particularly important. This paper mainly summarizes the meaning of career planning of college students' employment and social significance of, and the current situation of college students' career planning of the paper, and to put forward the corresponding countermeasures and Suggestions.

【 key words 】 career planning, college students, the professional values, present situation and the countermeasures

中图分类号：C913.2文献标识码：A 文章编号：

随着各大高校的扩招，高校毕业生的就业工作遇到了巨大的挑战，解决大学业生就业问题，成了社会舆论的热点和高校及相关部门工作的焦点。许多高校在学生毕业前夕，通过各种形式（如组织各种就业洽谈会、见面会，建立就业网，开展了网上求职、对口沟通等多种新形式）来提高毕业生的就业率。此外，各级政府和社会各界也就高校毕业生的就业问题，采取了相应的对策。同时，在认清了这种严峻的就业形势后，大学生本身的的就业观念也逐步发生着深刻的变化，他们从以往的只局限于正式的就业岗位中走了出来，逐渐开始接受各种各样的就业岗位。自主创业、合作创业也逐渐变得大众化，成为毕业大学生就业的潮流。

针对目前的大学生职业生涯规划问题，解决措施应从教育的全过程抓起。许多大学生在当初高考填报志愿时，选择专业时带有一定的盲目性。因此我认为，在学生在进入大学时，高校应该指导大学生树立正确的就业观，指导他们逐步完成对自己职业生涯的规划。但从现状来看，此项工作开展的并不容乐观，在对我校大学生的调查中显示，大部分学生对自己将来的职业并没有具体的规划。在大学期间，大学生对自己的发展规划不明确，不能运用职业设计理论，规划未来的工作与人生发展方向，这种情况严重影响了学生对就业的提前准备和准确定位，甚至影响对工作的适应性。所以，大学生的职业生涯规划就成为了亟待解决的问题。

大学生职业生涯规划是指大学生根据自身情况,结合发展机遇,对决定个人职业生涯的主客观因素进行分析、测评和总结,确定其事业奋斗目标,选择合适的职业,制定相应的教育和培训计划,并对每一步骤的时间、项序和方向作出合理的安排。大学生职业生涯规划是通过大学生的自我认识,进行自我肯定并自我成长,最终达到自我实现的个人发展过程

能够合理、有效地做好职业生涯规划，是大学生通向成功的第一步。它可以使大学生充分地认识自己，突破生活的格线，塑造清新充实的自我，清晰分析客观环境，正确选择职业，采取有效的措施克服职业生涯发展中的各种困扰，从而实现自己的理想。大学生要想在最短的时间内适应社会，在纷繁复杂的职业世界中找到适合自己的职业并不断探索，就必须对自己的人生进行合理的职业生涯规划。从学校走向社会，大学生将会面对一个全新的世界，在这个社会里，使大学生能够立足的是所选职业，它不仅是生活的基础，更重要的是它所体现出每个人存在的价值。

一、当前大学业职业生涯遇到的现状

(一)职业生涯规划意识淡薄

通过对应届毕业生的问卷调查和座谈,我们发现,在校大学生普遍缺乏职业生涯规划意识,他们对制作简历、写自荐信、搜集就业信息、准备面试、就业基本礼仪等常识性问题了解甚少,表现为求职过程中没有目标和想法,看到需求就投简历。在与用人单位沟通时,过分关注经济利益,而不考虑职业前景与长远发展,更不考虑个人的能力和优劣势,择业盲目。目前,大学生职业生涯规划问题越来越受到各高校的重视,但其普及面还不够广。.生涯设计公益网职业规划据有关调查显示,61.7%的学生希望在大学期间获得有关职业生涯规划的服务;87.2%的学生对学校开展的职业生涯规划教育感到不满意或仅仅是一般。高校并没有在大学期间对大学生进行充分的职业生涯规划,导致大学生渴求职业生涯规划方面的知识,但却没有机会系统地学习。

(二)职业生涯规划定位不准确

相当部分学生的就业期望值过高,缺乏对自身的准确定位,在择业过程中普遍追求“三大”(大城市、大企业、大机关)、“三高”(高收入、高福利、高地位),致使人才流动呈现不均衡现状。这表明,学生在择业过程中,不能充分了解自己的优势和劣势,无法准确对自身和职业定位,缺乏职业生涯规划的自主意识。

（三）规划盲目,短视行为倾向明显

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关键词：继电保护 电流回路 电压回路 控制信号回路 电气闭锁回路

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0075-02

对于发电厂，其运行方式比较灵活，大部分发电厂在厂内由变压器、高压母线、高压配电装置以及传输线构成了升压站。相应的继电保护装置以及远动设备构成了升压站的二次系统。将二次设备互相连接起来对一次设备实现监测、控制以及保护功能的电气回路即为二次回路。

1 二次回路的分类及作用

按照电源性质分类，二次回路可以分为交流电流回路、交流电压回路以及直流回路。按照用途分类，二次回路可以分为测量回路、开关控制信号回路、操作电源回路以及电气闭锁回路。以往发生的继电保护事故中，二次回路出现故障常常是根本原因，二次回路对电力生产的正常运行具有重要影响。若线路保护接线错误，当线路发生故障时，将导致该跳闸的断路器拒动，不该动作的断路器却误动，扩大了事故范围，严重时可能导致电力系统瓦解。若测量回路出现问题，则会在电能的计量上出现差错，对于电费的计算将出现问题。由此可见，二次回路在电力生产过程中，对于系统的安全以及电能计量方面都具有重要作用。该文对几类较为重要的回路进行分析。

2 几种重要二次回路分析

2.1 电流回路

电流回路为电流互感器（CT）的二次侧引出来，经过二次电流元件电流线圈的所有回路。电力二次回路电缆的路径是从电流互感器接线盒到断路器端子箱，然后由断路器端子箱经电缆沟到达继保室相应的保护、测量以及计量屏柜。其原理图如图1所示。

电流回路需要注意下述要求。电流互感器二次绕组的二次接线必须正确。一个电流互感器的二次回路必须只能是一点接地。电流回路所用电缆截面要符合CT工作准确等级相应的要求。二次回路一般不设置切换，如果需要切换，则要做好防止电流回路开路的措施。在验收和维护过程中，要重点检查CT变比、容量以及准确度是否符合设计要求。检查CT各次绕组的连接方式、极性、相别标示是否正确。

电流互感器二次回路的检验要点为，对于差动保护，电流回路的相对极性关系以及变比务必准确。对于带方向的电流保护、距离保护等，特别注意电流回路的相别、极性以及保护方向必须正确。除保证接线正确外，电流回路连线必须牢靠。从端子相处到负载端测定电流回路的压降和阻抗值，必须符合误差要求。

2.2 电压回路

电压回路从电压互感器（PT）二次侧引出来，经过测量仪器的电压线圈。电压回路一般从电压互感器就地端子箱接到PT并列装置，经母线电压切换/并列装置切换后接到电压小母线，然后各个线路间隔的保护、测量、计量装置再各自切换使用。其中母线电压互感器隔离刀闸的辅助接点、各线路间隔母线隔离刀闸辅助接点以及母联断路器辅助接点控制电压回路的切换、并列、解列等。电压回路需要注意下述要求。电压互感器二次绕组的二次接线必须正确。中性点小母线（N600）连通的几组PT二次回路，只能在主控制N600一点接地，PT在开关场地二次中性点的接地点要断开。为了保证接地点可靠，PT中性点不能接熔断器或其他开关。对于独立的PT，则既可以在主控制一点接地，也可以在开关场地一点接地。电压互感器二次回路的检验要点为，PT的变比、容量、准确级、各绕组连接方式以及极性关系必须符合设计要求。电压回路自PT二次侧引出端到主控室电压母线的直流电阻必须负荷要求，其电压降不能超过额定电压的3%。

2.3 断路器操作信号回路

断路器操作机构能够实现分闸和合闸，保护装置对断路器分合位进行监视。测控装置给操作机构发分合闸命令，操作机构执行相应动作。断路器常闭辅助接点并联接入测控装置的信号开入端子，给出断路器分闸位置发信，当断路器断开时报“分闸”信号。断路器常开辅助接点串联接入测控装置的信号开入端子，给出断路器合闸位置发信，当三相断路器都处于合闸位置后，报“合闸”信号。

断路器本体信号回路，对断路器本体的运行状态进行监视，包括“弹簧未储能”信号、“SF6压力低告警”信号、“SF6压力低闭锁”信号、“断路器非全相动作”信号等。断路器压力降低到闭锁设定值以下时，断路器机构箱内压力继电器将动作，给测控装置发压力低闭锁信号，通过二次回路控制保护闭锁重合闸。

通常利用传动试验检验分合闸回路、防跳回路、三相不一致回路、信号回路、远方/就地方式是否正常，包括以下试验步骤：断路器就地分合闸传动试验;断路器远方分合闸传动试验;断路器三相不一致传动试验;断路器操作闭锁功能试验等。

2.4 电气闭锁回路

电气闭锁回路是根据“五防”的要求，以实现防止误操作的目的。以隔离开关闭锁回路为例，隔离开关的操作必须受到对应断路器的闭锁。在断路器在合闸状态下不能对隔离开关进行操作，以防止带电误操作隔离开关。同时隔离开关需要接受接地刀闸的闭锁，在接地刀闸在合闸状态时，不能对隔离开关进行操作。对于操作闭锁回路，其检验方法为实际对断路器、隔离刀闸、接地刀闸进行操作，逐一验证各闭锁回路的功能。

3 结语

继电保护二次回路中，电流回路、电压回路以及控制信号回路是最为重要的回路。该文对升压站二次回路的分类进行了介绍，联系二次回路与一次设备之间的关系，对几种二次回路的功能进行了说明。介绍了行业规程对各种二次回路的要求，给出了具体回路的调试要点。只有深入了解二次回路，对其采用正确的完整的调试方法，才能保证电站的安全稳定运行。

参考文献

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关键词：高压输电线路，建设，环境影响

中图分类号：TM723文献标识码： A 文章编号：

1.线路施工的环境影响和防治措施

1.1噪声

(1)施工过程中的施工噪声和交通运输噪声，这仅是暂时性的影响，只要在施工中采取一定的措施，事先与有关机关及当地居民充分协商，遵循有关法规和规定，控制施工时间，影响就会减少到最低限度。

(2)运行中的输电线路表面，由于附近的空气电离会产生电晕，尤其在恶劣气候下，交流线路的电晕活动会显著增加，并由此产生噪声。

1.2输电线路电磁污染

高压输电线路的特点是电压高、频率低。输电线路的运行电压通常要比日常电器设备运行电压大3个数量级。50Hz的工频在电磁频谱中属于极低频，与广播电视、微波通讯相比，要小5～10个数量级。输电线路的电磁效应主要是通过电场、磁场和电晕等3种形式起作用的。

(1)输电线路运行时，输电导线上的电压会在周围空间产生电场。交流输电线路产生的电场虽然是交变电场，但是因为其频率极低，所以可用静电场的一般概念来认识。它同样具有静电场的普遍特性，即电场强度的大小与导线上的电压成正比。

一个般在超高压输电线路下的最大地面场强为5-10kV／m，而在自然界，晴朗天气时大气中的电场强度仅为130V／m左右(在雷暴雨等恶劣天气的地面场强也会达到10kV／m)。

(2)输电线路的磁场强度的大小只与电流大小有关，而与电压无关。50Hz的工频磁场很容易穿透大多数物体，如建筑物和人，且不会受到这些物体存在的干扰。

在日常生活中，彩色电视机或电炊具附近的磁场强度为0.5～1.0mT。与之相比，500kV输电线路下的最大地面磁场强度仅为0.035T，要小1～2个数量级。所以，对于220kV及以下的输电线路来说，输电线路所产生的磁场是比较弱的。

(3)输电线路的电晕放电主要受线路本身特性的影响，如线路电压越高，电晕放电就越强。线路导线直径越大，电晕放电则越弱。导线的表面光洁度越高，电晕放电则越弱。同时，它还受到环境因素的影响，如空气污染越严重，电晕放电就越强。相对空气密度越小，电晕放电就越弱。相对空气密度越大，电晕放电就越强。风速越大，电晕放电就越强。因此，在大气环境质量较差的地区和天气比较恶劣的气候条件下，输电线路的电晕放电现象总是比较强烈的。

1.3电磁污染对环境的影响

1.3.1对通信线路的干扰和危害

输电线路对通信线路的影响包括静电感应和电磁感应。

由于静电耦合作用，输电线路的电场会在邻近的通信线上产生感应电压，即静电感应。当输电线路与通信线路较近和三相导线换位不对称时，就会因为三相静电容量不平衡而在通信线中产生感应电压。如果此时杂音电平较大，超过了一定限度，就会对正常通信造成干扰。

同样，输电线路的磁场也会在邻近的通信线路上产生感应电压，输电线路的磁影响主要来自输电线路中的谐波。因为通信线路音频通道的工作频率为300～3400Hz，而输电线路的许多谐波正好迭落在这个频率范围内，所以一般规定系统中的谐波等效干扰电压低于系统额定电压值的1％，才能符合要求。

通过多次实测和计算结果表明：在输电线路50m以内，电场的影响较大，是干扰通信的主要因素，相比之下磁场的影响很小，可以忽略不计。随着距离增大，电场的影响显著下降。在距离100m以外，磁场影响就上升为主要因素，静电影响则可忽略不计。

如果在通信线上的感应电压形成了短路电流，还可能危及人员、设备的安全。在输电线路故障断路或短路以及遭到雷击时，输电电压或电流就可能在瞬间升高几倍，其影响足以对人员、设备构成威胁，防止这类危险的有效办法主要还是依靠在系统中设置完善的保护装置。

1.3.2对无线电、电视的干扰影响

输电线路产生的工频交变磁场随距离的衰减是很快的，它的波长与电视、微波相比要大得多。交流输电线路就好象是个性能极差的“发射天线”，50Hz的低频功率是无法发射出去的。但是，输电线路电晕放电产生的无线电杂音却具有很高的频率，能传播较远的距离。

现场实测结果表明：在距输电线路200m的地方，其干扰场强就小得可以忽略不计。无线电杂音的强度受气象条件的影响很大，在恶劣天气下的无线电杂音要比晴朗天气强得多。因此，通常只有在恶劣的天气下，无线电杂音才会对距输电线路很近而且接收信号较弱的特殊住户造成无线电和电视干扰。

2.对人类及其活动的影响

2.1对人体的生态影响

电气设备的电磁场对人体的影响可分为短期影响和长期影响。短期影响表现为毛发颤动和电击2种形式。毛发颤动和电击这2种现象都是由人或车辆等导电物体上的感应电压和电流造成的，感应电压的大小主要与外电场的强度以及导电物体的外形尺寸成正比。所以，外电场的强度增大，人所感应的毛发颤动感亦随之增加，甚至产生刺痛感。在9kV／m的场强下，大约20％的人会产生头发刺痛感。在2～3kV／m的场强下，能感觉到头发颤动的人少于5％。毛发颤动虽然不会造成人体损伤，但是其心理影响是不可忽视的。

电击现象可以分为暂态电击和稳态电击。暂态电击发生在感应带电物体与接地物体相接触的一瞬间，带电物体上的积累电荷在瞬间释放而造成电击，即火花放电。暂态电击的强弱主要取决于放电能量的大小，当放电能量大于0.1mJ会使人感到刺痛。

当放电能量达到0.5～1.5mJ时，则会引起不自觉的肌肉反应(如惊跳)，但还不致于造成伤害。如果放电能量达到25～5OmJ时，就会对人体造成损伤(如烧伤)，超过此限就有生命危险。在超高压输电线路下，由于人的体形尺寸有限，感应电压较低，接地时的电击通常是十分微弱的，小于人的感觉水平。

电气设备和高压输电线路对人体的长期生态影响是个较复杂的问题，要搞清其作用机理和影响程度，需要做长期系统的辐射实验。而目前国内外所进行的此类研究还主要局限于动物实验和对受影响人员的调查研究。

要避免电磁辐射对人体可能造成的危害，可以从设计和劳动保护2个方面采取措施。在运行中对工作人员采取局部屏蔽和限制工作时间等保护措施，也能起到减少电磁辐射的作用。

2.2对生活质量的影响

噪声和静电感应的影响是客观存在的，在一定的范围内可能对公众健康产生影响。由于一般人员不能进入或靠近运行中的变电所区内，而运行操作人员在良好的环境下工作，工作环境噪声值、电场强度满足国家关于工业卫生和劳动保护方面的法规要求，因此这些影响是很小的。

3.消除不利影响的方法

3.1项目位置选择

输电线路路径应选择在没有大的环境资源的地方，不损害任何有价值的陆生或水生生态资源，不危及任何历史文物或历史上重要的东西，不受水灾或地震干扰，需拆迁移民的人口尽可能少。所选择的地点不作为旅游、再生产或环境美化用途。

3.2项目建设中采用的方法

优先使用当地的劳动力，减少外来工人。使用尘压器减少尘土飞扬。在平整土地时，污水经沉淀后排放，沉淀物用于平整及填垫。为防止扬尘可以适当洒水及植树绿化。

3.3感应、电磁干扰的防治措施

选择合理的线路走向和路径。在屏蔽效果较好的地方安装屏蔽线，以避免电磁感应对通信系统的影响。

3.4职业安全与公众卫生

设立职业安全与公众卫生监测、监督机构，进行必要的环境监测，进行职业健康与安全检查，正常情况下与当地的有关部门合作，加强生产运行中的劳动安全管理。

4.结论

综上所述，只要在项目的建设中充分考虑其对环境各要素的影响，采取切实有效的措施，由高压输电线路建设对环境产生的影响是可以减小到可以接受的范围的。

参考文献：

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【关键词】 高压输电；电磁辐射；人体健康；流行病学调查

Properties of distribution of electromagnetic irradiation of high-voltage transmission and investigation of its influence on human health

【Abstract】 Objective To study the influence of electromagnetic irradiation of high-voltage transmission on human body.Methods The distributions of electric and magnetic fields generated by high-voltage transmission lines with 110kV and 220kV were measured. Epidemiological investigations to 1400 inhabitants near high-voltage transmission line in Hubei， Hunan and Jiangxi， etc， were made. Some physiological parameters were measured among those people who have been living beside transformer substations for a long time and who live far away from high-voltage transmission systems.Results The intensity of electric filed of high-voltage transmission lines ranged from 7000V/m to 300V/m while magnetic filed from 0.1 Gauss to 0.01 Gauss. Results showed that the intensity of the electromagnetic field decreased quickly with increasing of distance from the transmission lines. The electromagnetic irradiation of the high-voltage transmission can really influence health of human body， especially for men， through investigation of epidemiology in Beijing， Sichuan and Hunan etc. Physiological parameters of those who were exposed to transformer substations for a long time were different from those of people who lived far away from transformer substations.Conclusion The electromagnetic irradiation of high-voltage transmission line might cause some influence in human body at different degree.

【Key words】 high-voltage transmission;electromagnetic irradiation;health of human body;epidemiological investigation

随着国家工业化程度的发展，高压输电线路和各种电视台、电台、微波辐射台及变电站布满了我们生活的空间，特别在城市地区更是如此。这些高压输电线路、电台和电视台向我们生活空间辐射了大量的低频电磁波，几乎使生活在城市的人们都不同程度的受这种电磁辐射的影响，在高压输电线路、电台和电视台附近的人们，受到辐照的时间特别长，强度特别大。由于这些电磁辐射都携带有极高的电磁能量和具有强大的电磁力，它必然对周围的人和动物产生强烈的相互作用，改变生物的电磁特性，影响生物的生理健康和生物功能。这种影响的程度和产生的生物效应和疾病一直以来引起人们的怀疑，但是并没有进行过系统的研究和测试。我们查阅了最近十多年来相关研究的资料，虽然有些人做过一些高压输电线路生物医学效应测试，但是由于测试的部位不同，所用方法的差别，仪器精确程度的不同，并且大多数在宏观层次上做零星的测试，所得的结果相当分散，不能说明任何问题。因此，高压输电线路对人体是否有影响引起了长期的争论，没有一个定性的结论。至此，国家关于高压输电线路电磁辐射对人体健康的影响的标准长期不能出台，虽然有些行政部门已提出了一些标准，但很快就遭到很多人的反对而不能实施。其根本原因是缺乏有充分说服力的实验证据来证明高压输电线路电磁辐射对人体健康构成了实际的影响。在这种情况下，我们在全国各地，特别是在高压电输送比较集中的三峡、四川和贵州等地区进行了流行病学调查，主要针对生活在高压输电线路附近的人群和远离输电线的同一地区的不同年龄，不同性别，不同文化程度，不同工作的人的神经系统、血液循环系统、生殖系统和听力、视觉系统、内脏器官等的状况进行调查。并对长期生活在变电站附近的居民与生活在同地区，远离高压输电线路的居民进行生理指标的检测。从这些指标我们看出高压输电线路电磁辐射确实对人体的健康造成了不同程度的影响。

1 材料与方法

1.1 高压输电线路和变电站周围电磁辐射强度分布 在北京和成都、华阳的高压变电站和空旷的高压输电区（220kV和110kV的高压输电线路），用电磁场测试仪测量了从离高压输电线路大约1.5m到地面范围内的电场和磁场的分布情况。

1.2 高压输电线路对人体健康影响的流行病学调查 为了研究高压输电线路对人体的长期效应，我们分别在湖北三峡地区、湖南、江西、四川、贵州、北京等地对居住在高压输电线路附近的1400多人进行了调查；对远离高压输电线路的800多居民也进行了对比调查。主要调查了以下几个方面：神经系统症状、皮肤及附属器官疾病症状、循环系统疾病症状、消化系统疾病症状、泌尿生殖系统疾病症状、血液系统疾病症状、内分泌系统疾病症状和眼耳鼻喉疾病症状等。

1.3 高压输电线路对脑电、心电、肌电和血常规指标等生理状态影响 对长期居住在变电站附近的人员随机选择了13名居民（作为实验组），进行心电图、血常规、肌电及脑电的测定，同时对远离高压输电线路电磁辐射的人群随机选择了10名相同年龄段人（作为对照组），进行相同指标的测定。

2 结果

2.1 高压输电线路和变电站周围电磁辐射强度分布 实验测得220V和110V高压输电线路以及变电站周围电场强度值大约从7000V/m变化到300V/m，其磁场强度值大约从0.1高斯变到0.01高斯左右，同时，我们发现高压输电线路的电磁场辐射强度随着距离的增大而迅速减少。我们测量了高压输电线路正下方、距离地面1.6m到2.3m电磁场场强分布大约是3500～4100V/m和0.1～0.09高斯左右。

2.2 高压输电线路对人体健康影响的流行病学调查 对1375份和789份有效的调查表统计后表明高压输电线路的电磁辐射主要引起神经系统疾病，其中神经系统患病率64.7%，皮肤及附属器官疾病患病率19.2%，循环系统疾病患病率17.1%，消化系统疾病患病率22.7%，泌尿生殖系统疾病患病率7.4%，血液系统疾病患病率19.9%，内分泌系统疾病患病率14.5%，眼耳鼻喉疾病患病率31.6%。在所有神经系统疾病中眩晕、头痛、头昏、困倦、乏力、失眠、入睡困难、多梦、烦躁、易发怒、健忘、记忆力衰退、注意力不集中等症状较为明显，已达到总数的10%以上，其中记忆力衰退达20.5%。另外，皮肤及附属器官疾病中经常发作的有瘙痒和毛发脱落，其中毛发脱落患病达10.1%；在循环系统疾病中心悸和高血压较突出，高血压占7.15%；在消化系统疾病中厌食和便秘较高，便秘达9.78%；在泌尿生殖系统中尿频和性功能减退发病率较高，尿频达2.86%；在血液循环系统中贫血和高脂血症较为明显，贫血达14.62%；在内分泌系统疾病中多汗较为显著，占到13.95%；在眼耳鼻喉疾病中视力减退和流泪、耳鸣较明显，视力减退达19.65%。我们也对不同血型，不同性别，不同年龄段人患病情况进行了分类统计和对照。其中不同血型间患病症状和比率并无明显差异，男女性别间患病情况和比率也很相近，但是随着年龄的不断增长，患病率逐渐增加。关于不同血型人在电磁辐射作用下患病情况(作为辐照组)的调查结果如图1所示。

图1 不同血型电磁辐射患病症状百分比对比（注：图中标注与表1相同）（略）

我们在湖北的三峡地区、湖南、江西、四川、贵州、北京等地远离高压输电线路的800多居民(即对照组)对上述问题也进行了同样的询问对比调查。通过辐照组和对照组对比分析，发现女性受高压输电线路的影响相对较小，只有视力减退有所增高；而男性受高压输电线路电磁辐射的影响相对较大，在神经系统方面的困倦，记忆力衰退，皮肤及附属器官疾病中毛发脱落，血液循环系统中的贫血，在内分泌系统疾病中的多汗，眼耳鼻喉疾病中视力减退等症状都有显著高于对照组，其对比结果见表1及图2；而从总体分析记忆力衰退，多汗及视力减退等症状要高于对照组。从上面的调查和分析可以看到高压输电线路对人体健康的影响绝对不能忽视。同时我们从电磁场对神经系统、血液循环系统、心血管系统和生殖系统在高压输电线路电磁辐射照射大鼠1年以后的变化进行了生物学、生理学、生物物理学和生物医学等检查，通过实验组和对照组的对比发现高压输电线路确实对这些系统引起了不同程度的改变［1］，并对这些系统的分子结构进行观测，也发现了相应的变化，从而使我们得出结论，高压输电线路确实对人体构成了不同程度的影响，如长期居住在高压传输线附近，这种影响不可忽视。

表1 高压输电线路电磁辐射辐照组与对照组男性患病百分比对比 （略）

注：s-male表示实验组男性；d-male表示对照组男性。1～1眩晕，1～2 头痛， 1～3 头昏， 1～4 困倦，1～5 乏力，1～6 失眠， 1～7入睡困难，1～8 多梦，1～9 烦躁， 1～10 惊恐， 1～11紧张， 1～12 易发怒， 1～13 抑郁， 1～14 焦虑， 1～15 多疑， 1～16 健忘，1～17 记忆力衰退， 1～18 注意力不集中， 1～19 心神不定，1～20 喜怒无常， 1～21 坐卧不安；

2～1 红斑， 2～2 丘疹，2～3 风团，2～4 水疱，2～5 脓包， 2～6 紫癜， 2～7 瘙痒， 2～8 毛发脱落；

3～1 心悸， 3～2 心律失常， 3～3 高血压， 3～4 冠心病；

4～1 厌食， 4～2 恶心、呕吐， 4～3 便秘， 4～4 慢性腹泻， 4～5慢性腹痛， 4～6 黄疸，4～7 肝肿大，4～8 脾肿大， 4～9 胆囊炎；

5～1 尿频， 5～2 排尿困难， 5～3 尿失禁， 5～4 遗尿， 5～5 血尿， 5～6 男性不育，5～7 女性不育， 5～8 性功能减退；

6～1 贫血， 6～2 出血倾向， 6～3 血小板减少， 6～4 白细胞减少，6～5 淋巴结肿大， 6～6 高血脂， 6～7 高血粘 ；

7～1 甲状腺肿大， 7～2 乳腺肿块， 7～3 多汗；

8～1 结膜炎， 8～2 流泪， 8～3 视力减退，8～4 耳鸣，8～5 咽痛，8～6 咽部异物感，8～7 声音嘶哑

图2 高压输电线路电磁辐射辐照组与对照组男性患病百分比对比（注：图中标注与表1相同）（略）

2.3 脑电、心电、肌电和血常规指标等生理状态

2.3.1 脑电 见图3。图3表示了对照组和实验组的脑电具体结果。图中PSD是脑电功率谱。从图中可以看出生活在变电站附近的人群的脑电图中α波段（8～13Hz）和θ波段（1～3.5Hz）普遍高于正常人群。如我们所知，人在清醒、安静和闭眼时出现α波，波的振幅越大，表示上述状态脑的兴奋度越高；θ波在睡眠、深度麻醉、缺氧和大脑有器质性病变时出现，它的振幅越高，表示脑组织的上述状态更加明显。从这个结果我们看到高压输电线路的电磁辐射对脑组织的影响确实不能忽视。虽然我们不能和某种疾病挂钩，但这种影响确实存在，其影响的程度，有待今后做定量的分析和广泛的研究。但我们应该指出，在θ波中可能包括环境噪声的成分。

2.3.2 心电 结果显示实验组有23.1%的人心电图异常，7.7%的人为边缘心电图；对照组有20%的人心电图异常，10%为边缘心电图。用正常病例统计方法进行统计分析发现二者对比显示， 居住于变电站附近受电磁辐射影响的居民其心电图异常率稍高于远离高压输电线路电磁辐射的居民。

2.3.3 人体肌电测量 测定了生活在高压输电线路附近和远离人群的肌电， 随机选择13名人员作为实验组，采用求统计平均值方法分析了实验组人群肌电的区域时间、最大值、峰值及两点差值并较对照组人群(随机选择10名人员)的结果作比较（见表2），发现两者没有明显差别（P>0.05），但是对于最小值与对照组人群比较，发现实验组的值显著增大（P

2.3.4 血常规 从血常规指标来看，实验组有23.1%的人的血常规部分指标异常，对照组有20%的人部分指标异常。但实验组指标异常主要是血相倒置及红细胞数、血红蛋白数同时偏低状况显著，人体已有一些病症出现；而对照组指标异常主要是白细胞数相对偏低，但仍比实验组的相对值高。在一定程度上这表明变电站电磁辐射可能对人体血液指标有一定的影响。

图3 生活在变电站附近生活的人群和正常人群的脑电图的比较（略）

a. Center PSD: 脑顶叶 PSD； b. Occipital PSD: 脑枕叶 PSD；c. Left Temp PSD: 脑左颞叶 PSD； d. Right Temp PSD: 脑右颞叶 PSD---abn: 居住在变电站附近人群的结果； －Nor: 正常人群结果

表2 高压工频电磁场对人体肌电的影响（略）

3 讨论

从总结以上的流行病的调查和生活在高压输电线路附近人群与远离它的正常人群的部分生理指标的测试结果，我们发现高压输电线路电磁辐射对人体众多生理指标有不同程度的影响，其中记忆力衰退、心神不定、慢性腹泻、贫血、高血脂、声音嘶哑等症状的发生率明显增高；而白细胞减少和血小板减少等症状的发生率相对较低，这也与很多文献关于电磁辐射使人体白细胞数目增加的报道相符［2，3］。另外高压输电线路的电磁辐射对女性的影响相对较小，对男性的记忆力和毛发的脱落、贫血、多汗及眼鼻喉疾病的产生都有一定的作用；同时不同血型间患病的差异并不明显；实验组的调查结果显示对人的肌电、脑电和心电都有不同的增多，因此我们得出高压输电线路的电磁辐射对男性有较大的负面影响。

参考文献

1 庞小峰.生物电磁学.成都：电子科技大学出版社，2004， 45-198.

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2、电路基板上的电池正负极输入线是否断、短路：若断、短路发生在集成电路的芯片附近，修复比较困难，需换用新的电路基板；

3、升压电路故障：以常规法检测升压电路，若升压电容击穿，则需换用新电容，若升压电容正常，即为CMOS集成电路故障，需换电路基板；

4、导电橡胶故障：导电橡胶故障有压缩量小、轴向尺寸小，或塑料支架变形而压不紧等，可换用压缩量较大轴向尺寸稍大的导线橡胶；

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关键词：不间断电源（UPS）；正弦脉宽调制；电压电流双闭环控制

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

一、设计方案论证

方案一：采用DSP作为核心控制器，主电路采用半桥逆变。这种方案控制部分功能强大，可同时控制逆变主电路和各个分支电路。但半桥逆变电压利用率低，要求输入电压很高。而且DSP控制的成本较高，程序复杂，给设计增加了难度.

方案二：SPWM逆变器

SPWM型变换器是给逆变器固定的直流电压，通过开关元件有规律的导通和关断，得到由宽度不同的脉冲组成的电压波形，削弱和消除某些高次谐波，得到具有较大基波分量的正弦输出电压。

方案三：采用U3988作为控制核心，逆变主电路采用全桥逆变。这样可以做到硬件电路简单，电路可靠性增强，设计周期变短。这样输入电压不用提到很高就可输出要求的电压。

方案四：采用SA866控制芯片，SA866所有的运行参数，包括载波频率、波形、最小脉冲宽度、死区脉宽等都是通过外接的EEPROM编程，由于数字电路在高频电路中会受到严重干扰，因此SA866在应用上有了一定的局限性。

方案五：采用多重移相叠加阶梯波合成逆变器阶梯波合成逆变器的输出波形为阶梯波，其阶高按正弦规律变化。这种阶梯波中的谐波含量比方波显著减少，如阶梯波数为18的阶梯波总谐波含量为基波的9.48%。如果阶梯数越多，则总的谐波含量就越小。但这种电路过于复杂，因此本方案不予采用。

综上所述，在方案二中，由于采用恰当的芯片，使电路简单，无须编程，成本低廉，能够满足系统设计的要求，所以选择方案二。

二、组成单元

主电路单元：采用全桥逆变电路共有四个臂，可以看成是两个半桥逆变的组合而成，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180度，全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的。

主控制单元：采用采用U3990F6-50控制芯片，在逆变状态下，OUTA输出的SPWM脉冲序列经过逆变后对应正弦波的正半周；OUTB输出的SPWM脉冲序列经过逆变后对应正弦波的负半周，并且要注意的是加在反馈引脚上的电压必须是实时的。

反馈单元：利用变压器将生成的交流信号变到9V，再将整流之后的电压反馈给U3990F6-50的2脚，从而实现稳压、调压。

辅助电源单元：采用UC3842控制芯片，此芯片构成的反激电源，电路简单而且效率高，可以满足各个用电单元的需求。

充电单元：采用的是恒流充电电路，充电电流可以达到0.4A，而且还具有过充保护功能。设计采用运放LM358，通过调节同相端与反相端的分压电阻可以实现对电池过充的保护。本设计的过充电压设定为38V。当电池电压超过36V时，反相端的电压将超过同相端的设定值，使得放大器输出发生翻转，输出低电平，三极管截至，使得TIP42截至，停止充电，实现了过充保护的功能。

功能保护单元：过流保护和短路保护是利用电流互感器来实现的，通过示波器的观察电流互感器能快捷准确的采集输出的交流信号，这样使得保护动作快，整个电路受到的冲击降到了最小。欠压保护和升压变换通过运放构成的比较电路来控制继电器实现的，在实际运行过程中有完美的表现，完全到达了要求。

驱动单元：采用的光耦隔离驱动能很好的将主电路与控制电路分开，达到了利用弱电控制强电的目的。

显示单元：采用的是单片机89S52和TLC2543组成的信号采集处理方案，可以准确的显示输出的电压、电流以及输出功率。

Boost升压电路单元：为保证交流输出幅度维持在24V，逆变之前的直流电压至少为24×1.4=33.6V，但蓄电池工作电压范围的下限为29V，如果逆变前的电压不做处理，会使电压调整率降到很低。所以本设计在输入滤波和逆变之间加入一级Boost升压电路，主控芯片采用UC3843

三、部分电路的分析

（一）控制电路的分析

控制电路共分两部分，一部分为逻辑量控制，一部分为模拟量控制，根据主逆变电路为单极性的要求，电路采用正负半周分别驱动的方式，当正半周时，LM339比较器输出为低电平，通过与非门4011B转换成高电平，从而打开与门4081B，使得输出脉冲在整个正半周期间通过与门4081B的4脚，控制输出主电路开关管Q2、Q3导通；同理，当正弦波为负半周时，LM339输出为高电平，从而控制对角桥臂Q1、Q4导通，这样就实现了SG3525双组驱动脉冲在每个半周期内同时输出的要求，保证了整流后的正弦波与三角波比较，完整输出的要求。

模拟量控制采用电压、电流双闭环控制调节，其基准为标准正弦波，电压反馈通过电压互感器再经放大器放大后进入PI调节器与标准正弦波进行比较，从而达到消除误差正弦跟随的目的，PI调节器的输出作为电流比例调节器的基准输入，同时电流反馈信号经电流互感器输入比例调节器，经比例调节器对电压信号和电流信号的综合调节，输入至精密整流电路，达到SG3525仅能输入单极性的要求，其中重要的一点电流反馈信号的引入对增加系统的阻尼、改善波形的失真度都起到了良好的作用。

考虑输出空载情况，电压上升过高，故此该电路设计了空载电压限制电路。

（二）充电单元的分析

充电电流较小，主控制管损耗不大，所以蓄电池充电电路采用线形电源结构，线形电路的主调节管为2SC3281，控制调节管为C2383，调节器采用OP37放大器，充电电路的最大充电电流为0.5A，最高充电电压为40V，采用倒接二极管的形式，当电池电压升至40V时，二极管自然截止，防止电池过充。

四、结论

由于在电源逆变之前加入了Boost升压电路，使逆变电源的电压调整率很小；所有经过大电流的线路均尽量采用粗导线，开关器件均选用优良器件，器件的各项指标参数均远大于额定值，所以电压调整率和负载调整率均得到提高；充电电源采用恒压恒流的形式，输出电流达到250mA，浮充电压41.4V，既能快速充电又能产生过充；逆变器的控制芯片采用正弦波逆变器专用芯片U3990F6-50Hz，大大降低了输出正弦波的失真度。所以本设计具有效率高、正弦失真度小、电压和负载调整率低、其他保护功能齐全等特点。

五、创新点

（1）逆变之前加入了Boost升压电路，提高了电压和负载调整率；

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【关键词】功率因数校正 降压输出型 高压输出型

1 问题的提出

目前，典型的降压型（BUCK）功率因数校正器对功率的提高还不能令人满意，虽然高压输出型（BOOST）功率因数校正器已在各种用电设备上获得广泛的应用，但是由于输出电压高，使得某些应用领域制造成本加大、产品可靠性降低。譬如，为荧光灯、高压纳灯等照明光源配套使用的电子镇流器就是如此。40瓦的荧光灯和高压纳灯的工作电压约100伏，如能使功率因数校正器的输出电压为200伏左右，就可降低电子镇流器上开关管电压应力，省掉开关变压器、减小降压电感的体积、容量，使产品的材料成本和生产成本大为降低。同时可靠性、耐用性、效率等性能指标会明显提高。再者，日本、美国等发达国家的市电电压约为110伏，我们对其先进产品的消化只能是方法上的模拟，也就是对其先进产品的电路参数，器件性能参数要重新设计，费事费力，事位功半，往往制造出的产品在性能上还有所下降。如能设计出输出电压为200V而成本又低的高功率因数校正器，我们对其先进产品的消化吸收就能从方法上的模拟变为形体上的仿真，为我们多快好省的研制出先进的电源产品提供了条件。这主是我们要研制降压型高功率因数校正器的目的。

2 降压型功率因数校正器

2.1 单管降压型高功率因数校正器电路

2.1.1 电路组成

单管降压型高功率因数校正器由升压型（BOOST）功率因数校正器电路和降压转换电路组成，其电路图如图1-1所示。在图1-1中，由开关管V1、电感器L1、二极管D1-5、D8、电容器C1、Co组成升压电路；由开关管V1、二级管D6-8、电感器L2、电容器C1、Co组成降压电路。

2.1.2 电路工作过程

设该功率因数校正器的输出电压Vo约为市电峰值电压的二分之一，即Vo≤200伏。当开关管V1工作时，在提高了功率因数便市电电压、电流波形保持一致的同时，所功率因数校正器的高压输出（Vi+Vo）变成降压。具体变换过程是：

当开关管V1在开关信号作用下导通时，电容器C1上的能量通过二极管D7、电感器L2、电容器Co、二级管D6及开关管V1级成的供电回路将电容器C1上存储的能量传输给输出电容器Co；当开关管V1在截止时，电感器L2存储的能量通过输出电容器Co、二级管D7、D8组成的续流供电回路传输给输出电容器Co；同时，电感器L1中存储的能量约有二分之一直接传输给输出电容器Co，实现了高效传输。到此该电器完成了一个工作周期，实现了高效功率因数和降压输出功能。

2.1.3 电路的设计

设该功率因数校正器中的升压电感器L1和储能电感器L2的设计完全和升压型功率因数校正器中的设计及降压型开关电源中储能电感的设计一样，不再叙述。

2.1.4 电路的优点

该电路的优点是简单方面的实现了降压高功率因数输出。与传统的BUCK电路相比，实现了输入电流的连续，减小了电磁干扰，方便了后级开关电源的设计，该电路可以广泛的应用在电子镇流器、家电、办公自动化等中小功率用电设备中。该电路根据不同需要还可以派生出图1-2、图1-3、图1-4三种电路，其工作过程不再叙述。如在图中a、b两点加入D9，会提高电路效率。

2.2 准单管降压型高功率因数校正器电路

2.2.1 电路的组成

准单管降压型高功率因数校正器电路由升压型（BOOST）功率因数矫正器电路、降压型（BUCK）功率因数矫正器电路和降压转换电路三部分组成。其电路图如图2-1所示。在图2-1中，由开关管V1、二极管D1～5、D7、电感器L1、电容器C1、Co组成升压电路；由开关管V2、电感器L1、二极管D1～5、电容器Co组成降压电路（在开关管V2导通时），由开关管V2、电感器L2、二极管D6、电容器C1、Co组成在开关管V2导通时向输出端供电的回路；由电感器L2、二极管D6、D7及电容器Co组成在开关管V2截止时向输出端续流供电回路。

2.2.2 电路工作过程

该电路的工作过程有二种模式，即当市电电压小于或等于输出电压前后，开关管V1、V2同时导通或截止为第二种工作模式。本文只对第一种工作模式进行说明。

设该电路的输出电压Vo约为市电峰值电压的二分之一，即Vo≤200伏。在市电电压Vi≤Vo前后，开关管V1、V2同时导通或截止，由开关管V1实现升压型功率因数校正器的功能，开关管V2实现把电容器C1的能量传输给输出电容器Co，完成降压转换功能。在市电电压Vi≥Vo时，开关管V1截止主开关管V2工作，V2导通时，由开关管V2、电感L1、一极管D1～5、电容器Co组成的降压功率因数校正电路把输入电流直接传送给电容器Co；同时还把电容器C1上能量通过与电容器Co、电感器L2、二极管D6组成的供电回路传送给输出电容器Co；开关管V2截止时，该电路由降压型工作模式变为升压型工作模式，使输入电流连续向输出电容Co供电。同时电感器L2中存储的能量通过与二极管D6、D7、电容器Co组成的续流供电回路向输出电容器Co供电。到此该电路完成了一个工作周期，实现了降压转换功能。

2.2.3 电路的优点

该电路的优点是使用一个主开关管实现了降压输出。且功率因数高，而主开关管承受的电压应力约为市电电压峰值的一半，且使得市电输入电流连续，电磁干扰小，效率高、成本低。可广泛应用于空调、电磁炉、微波炉、通信电源、逆变焊机等中大功率电源设备中。该电路根据不同需要还可以派生出图2-2、图2-3、图2-4三种电路，其工作过程不再叙述。如在图a、b两点加入D8，会提高电路效率。

3 结论

本文所提出的降压型高功率因数校正器电路简单、控制容易，减小开关器件的电压应力，功耗小，降低了用电设备成本，提高了可靠性。在输入电流连续的前提下，实现了降压输出，减少对电网的污染。而且为更好的消化吸收赶超国外的先进产品提供了有力的支持。随着电源技术的进步国内外都把减少用电设备对电网的污染、净化电网提出了更高的要求，为了减少入世后国外先进电源产品对我国电源市场的冲击，我们必须加大力度协作攻关，研制出具有自己特色的高功率因数校正器。去抢占这个极具潜力的电源大市场。

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在各种品牌型号的卫星接收机（卡）中，对室外LNB供电部分采用以LM317为主的电路比较多，来自电源板的23V电压（对于低电压工作的电脑内置式接收卡来说，其23V电压一般是来自开关式升压电路）通常由LM317第2脚入，再从第3脚输出，当然输出13V还是18V电压由其第1脚决定。不过在DVBWorld2102sUSB多媒体数据接收盒中，其LNB供电电路却不一样，它无需使用LM317来完成切换的，而是直接利用开关式升压专用芯片MC34063来完成的，下面笔者就向大家来简单介绍一下工作原理，错误或欠妥之处还望烧友们海涵。

图1是DVBWorld2102sUSB多媒体数据接收盒LNB供电电路实物图，图2是依据实物绘制出的原理图。MC34063是一枚双极性线性集成电路，采用SOIC－8贴片封装。它内部包含温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关。MC34063芯片输入电压范围在2.5V－40V之间，工作振荡频率在100Hz－100kHz之间，最高能输出1.5A的开关电流，使用该芯片可在使用最少外接元件的情况下构成升压电路、降压电路以及反相电路。MC34063的工作原理是：振荡器通过恒流源对外接在CT 管脚(3 脚)上的定时电容不断地充电和放电以产生振荡波形。充电和放电电流都是恒定的，振荡频率仅取决于外接定时电容的容量。与门C 输入端在振荡器对外充电时为高电平，D 输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。当C 和D输入端都变成高电平时触发器被置为高电平，输出开关管导通；反之当振荡器在放电期间，C 输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状态。电流限制通过检测连接在VCC（即6脚）和7 脚之间采样电阻（Rsc）上的压降来完成，当检测到电阻上的电压降接近超过300 mV 时，电流限制电路开始工作，这时通过CT 管脚(3 脚) 对定时电容进行快速充电以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的关闭时间延长。在本电路中，MC34063组成升压电路，储能电感L3接在MC34063的1、7脚之间，输出电压的计算公式为V＝1.25（1+R7/R8）。当接收垂直极化的节目时，CY7C68013A－56LF（U3）第40脚极化电压控制H/V输出端口为低电平，Q1和Q2均截止，MC34063输出电压由R7和R8决定，约13V左右。当接收水平极化的节目时，CY7C68013A－56LF（U3）第40脚极化电压控制H/V输出端口为高电平，经R35、R11使Q1和Q2导通，使得R9一端接地，即相当于R9与R8并连，这时MC34063的输出电压由R7、R8和R9决定，约18V左右，这样就达到了极化切换的目的。

由Q5、Q6、Q10和Q11等元件组成的电路完成F22/DisEqC信号的输入，由高频调谐器第11脚输出的F22/DisEqC信号经Q10和Q11放大后，被送到由Q5和Q6组成的复合管基极，由MC34063输出的LNB电压输入到复合管集电极，这样调制有F22/DisEqC信号的LNB电压最后由复合管发射极经保险电阻F1、隔离二极管D2和C16滤波后输送到室外的LNB。保险电阻F1是为了防止室外LNB短路而设计的，当室外LNB短路时会导致电流加大，这样F1就会断路从而保护了MC34063及Q5、Q6、Q10和Q11等元件的安全。

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【关键词】无线充电 升压电路 数字电源 超级电容

无线充电技术及相关领域是目前技术研究和消费电子领域的热点。一方面无线充电技术是对以往电源技术和充电技术领域一个革命性的创新；各个厂商和科研机构投入巨大资源进行技术改进和商业应用开发。另一方面，在实际应用方面，无线充电技术仍然未得到更广泛的应用推广。

限制无线充电技术发展推广的原因除了商业标准不同意和成本问题外，技术环节也有一些亟待解决的问题。传输效率受很多因素影响不能得到进一步的提高，直接输出电压范围较低等。

本文设计了一种改进的无线充电电路，在传统成熟无线充电电路的基础上添加了智能可调的升压电路模块，并且在电路中添加了超级电容模块，可以实现快速的储能和电能输出。。

1 无线充电技术概述

目前的无线充电主要有三种：

1.1 电磁感应式

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。主要就是感应线圈的方式。

1.2 磁场共振

磁场共振由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。这是目前被寄予最大期望的无线充电技术

1.3 无线电波式

这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

主流的无线充电标准有五种：Qi标准、Power Matters Alliance（PMA）标准、Alliance for Wireless Power（A4WP）标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术。

2 改进的无线充电电路的实现

2.1 前级无线充电电路

TI公司提供了多种类的无线充电解决方案，包括多种输出电压，多种输出功率，以及多种类型的传输线圈方案。本方案前级采用了成熟的全面集成型解决方案。方案基于的bq51025 和 bq500215 芯片。方案不仅支持防水、防尘以及便携式设计，而且还更快的为 1 节及 2 节（1S 和 2S）锂离子电池充电且不会产生过热。此外，该充电解决方案还兼容于市场上任何符合 5W Qi 标准的产品。

Bq51025 接收器支持 4.5V 至 10V 的可编程输出电压。与 TI bq500215 无线电源发送器相结合，还可在 10W 功率下实现高达 84% 的充电效率，从而可显著提高散热性能。硬件电路如图所示

2.2 数控升压电路

前级无线充电路已经具有可编程的输出电压，但是输出范围仍然不能够满足一些特点场合要求，譬如一些高电压场合。升压电路其实是DC/DC转换电路的一种。本方案采用了一个高效的数控升压电路将输出电压抬升到最高30伏输出。本模块采用单片机作为控制核心，采集前级输出的电压、电流。自动进行稳压操作，可以精确的控制输出电压。方案采用STM32单片机和TI公司专门针对高输出电压的LM25122-Q1。其输入电压范围广泛，最低3伏，最高40伏，输出电压可以提升至最高50伏。因此可用于12V、24V 和 48V 电源系统。电路如图2所示。

2.3 超级电容模块

超级电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置，具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点，现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。本方案所涉及的无线充电电路由于技术条件限制不能够作为大功率大电流的输出场合。因此在输出级并联一个超级电容模块，作为大功率备用输出就显得尤为重要。本方案采用超级电容管理芯片BQ33100 来实F超级电容模块。提供一系列丰富的管理、充电控制、监控和保护功能，用于 2、3、4 或 5 个超级电容器串联，可对每个电容器进行监控和平衡，或者用于多达 9 个电容器串联。bq33100 可以测量测量超级电容的可用电容、健康状况、电压、电流、温度和其他关键参数，保留准确的数据记录，并通过 2 线 SMBus 1.1 兼容接口将这些信息报告给系统主机控制器。

3 结论

本文设计实现了一个改进的无线充电电路。方案特点是实现了宽电压输出，同时应用超级电容模块来实现突发的大功率输出要求。在一些手持仪器的充电环节中，可以得到很好的应用。

参考文献

[1]潘力.一种锂电池无线充电模块的设计[D].电子科技大学，2013.

[2]汪岭.DC/DC升压变换器设计[D].上海交通大学，2007.

[3]武伟，谢少军，张祝许津铭.基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计[J].中国电机工程学报，2014（27）：4568-4575.

作者简介

汪立伟，男，四川省成都市人。硕士学位。研究方向为智能电子技术。