电源完整性设计-需要多大的电容量 需要多大的电容量 有两种方法确定所需的电容量。 第一种方法利用电源驱动的负载计算电容量。 这种方法 没有考虑 ESL 及 ESR 的影响，因此很不精确，但是对理解电容量的选择有好处。第二种方 法就是利用目标阻抗（Target Impedance ）来计算总电容量，这是业界通用的方法，得到了 广泛验证。你可以先用这种方法来计算，然后做局部微调，能达到很好的效果，如何进行局 部微调，是一个更高级的话题。下面分别介绍两种方法。 方法一：利用电源驱动的负载计算电容量 设负载（容性）为 30pF，要在 2ns 内从 0V 驱动到 3.3V，瞬态电流为：
（公式 5） 如果共有 36 个这样的负载需要驱动，则瞬态电流为：36*49.5mA=1.782A 。假设容许电压波 动为：3.3*2.5%=82.5 mV，所需电容量为 C=I*dt/dv=1.782A*2ns/0.0825V=43.2nF 说明：所加的电容实际上作为抑制电压波纹的储能元件，该电容必须在 2ns 内为负载提供 1.782A 的电流， 同时电压下降不能超过 82.5 mV， 因此电容值应根据 82.5 mV 来计算。 记住： 电容放电给负载提供电流，其本身电压也会下降，但是电压下降的量不能超过 82.5 mV（容 许的电压波纹） 。这种计算没什么实际意义，之所以放在这里说一下，是为了让大家对去耦 原理认识更深。 方法二：利用目标阻抗计算电容量（设计思想很严谨，要吃透） 为了清楚的说明电容量的计算方法，我们用一个例子。要去耦的电源为 1.2V，容许电 压波动为 2.5%，最大瞬态电流 600mA， 第一步：计算目标阻抗
第二步：确定稳压电源频率响应范围。 和具体使用的电源片子有关，通常在 DC 到几百 kHz 之间。这里设为 DC 到 100kHz 。 在 100kHz 以下时，电源芯片能很好的对瞬态电流做出反应，高于 100kHz 时，表现为很高 的阻抗，如果没有外加电容，电源波动将超过允许的 2.5%。为了在高于 100kHz 时仍满足电 压波动小于 2.5%要求，应该加多大的电容？ 第三步：计算 bulk 电容量 当频率处于电容自谐振点以下时，电容的阻抗可近似表示为：
频率 f 越高，阻抗越小，频率越低，阻抗越大。在感兴趣的频率范围内，电容的最大阻 抗不能超过目标阻抗，因此使用 100kHz 计算（电容起作用的频率范围的最低频率，对应电 容最高阻抗） 。
第四步：计算 bulk 电容的最高有效频率 当频率处于电容自谐振点以上时，电容的阻抗可近似表示为：
频率 f 越高，阻抗越大，但阻抗不能超过目标阻抗。假设 ESL 为 5nH，则最高有效频
率为：
。这样一个大的电容能够让我们把电源阻抗在 100kHz 到
1.6MHz 之间控制在目标阻抗之下。当频率高于 1.6MHz 时，还需要额外的电容来控制电源 系统阻抗。 第五步：计算频率高于 1.6MHz 时所需电容 如果希望电源系统在 500MHz 以下时都能满足电压波动要求，就必须控制电容的寄生 电感量。必须满足 ，所以有：
假设使用 AVX 公司的 0402 封装陶瓷电容，寄生电感约为 0.4nH，加上安装到电路板上 后过孔的寄生电感（本文后面有计算方法）假设为 0.6nH，则总的寄生电感为 1 nH。为了满 足总电感不大于 0.16 nH 的要求，我们需要并联的电容个数为： 1/0.016=62.5 个，因此需要 63 个 0402 电容。 为了在 1.6MHz 时阻抗小于目标阻抗，需要电容量为：
因此每个电容的电容量为 1.9894/63=0.0316 uF 。 综上所述，对于这个系统，我们选择 1 个 31.831 uF 的大电容和 63 个 0.0316 uF 的小电 容即可满足要求。
注意：以上基于目标阻抗（Target Impedance）的计算，只是为了说明这种方法的基本原理， 实际中不能这样简单的计算就了事， 因为还有很多问题需要考虑。 学习的重点是这种方法的 核心思想。
电源完整性设计 作者:于博士 一、为什么要重视电源噪声 芯片内部有成千上万个晶体管，这些晶体管组成内部的门电路、组合逻辑、寄存器、计数器、延迟线、状态机、以及其他逻辑功能。随着芯片的集成度越来越高，内部晶体管数量越来越大。芯片的外部引脚数量有限，为每一个晶体管提供单独的供电引脚是不现实的。芯片的外部电源引脚提供给内部晶体管一个公共的供电节点，因此内部晶体管状态的转换必然引起电源噪声在芯片内部的传递。 对内部各个晶体管的操作通常由内核时钟或片内外设时钟同步，但是由于内部延时的差别，各个晶体管的状态转换不可能是严格同步的，当某些晶体管已经完成了状态转换，另一些晶体管可能仍处于转换过程中。芯片内部处于高电平的门电路会把电源噪声传递到其他门电路的输入部分。如果接受电源噪声的门电路此时处于电平转换的不定态区域，那么电源噪声可能会被放大，并在门电路的输出端产生矩形脉冲干扰，进而引起电路的逻辑错误。芯片外部电源引脚处的噪声通过内部门电路的传播，还可能会触发内部寄存器产生状态转换。 除了对芯片本身工作状态产生影响外，电源噪声还会对其他部分产生影响。比如电源噪声会影响晶振、PLL、DLL的抖动特性，AD转换电路的转换精度等。解释这些问题需要非常长的篇幅，本文不做进一步介绍，我会在后续文章中详细讲解。 由于最终产品工作温度的变化以及生产过程中产生的不一致性，如果是由于电源系统产生的问题，电路将非常难调试，因此最好在电路设计之初就遵循某种成熟的设计规则，使电源系统更加稳健。 二、电源系统噪声余量分析 绝大多数芯片都会给出一个正常工作的电压范围，这个值通常是±5%。例如：对于3.3V 电压，为满足芯片正常工作，供电电压在3.13V到3.47V之间，或3.3V±165mV。对于1.2V 电压，为满足芯片正常工作，供电电压在1.14V到1.26V之间，或1.2V±60mV。这些限制可以在芯片datasheet中的recommended operating conditions部分查到。这些限制要考虑两个部分，第一是稳压芯片的直流输出误差，第二是电源噪声的峰值幅度。老式的稳压芯片
https://www.doczj.com/doc/756053808.html,/ 备用/不间断电源设计攻略——第一部分 作者：Michael A. Stout，Falcon Electric公司 除非人们已经碰到过造成有价值的计算机文件丢失—或更糟的是设备损坏—的电源事件，你通常不要指望一般的人有电源保护的意识。在这样一个如此巨大又充满竞争的电源保护市场中，确定防止此类事件再次出现的解决方案，可能甚至让人更感挫折，这是因为人们必需要努力钻研足够的知识，为他特定的电源质量问题做出正确的决定；这种情况已经变成了一种无意识的误导。他们可能去他们本地的家庭维修中心说明这一问题，并且通常他们只会被告知采用带浪涌保护的插头带(plug strip)来解决这一问题，他们带着这一问题已经得到解决的想法回到了家，但这并非是解决方案。接着，他们可能到电脑商店，并被告知他们需要一台UPS。在明白UPS与包裹服务无关时，他们展示出三十种不同的型号和大小的UPS。这导致要有更多的研究和日益扭曲的决定。最终，这种“以一应百”的方法往往并不能防止此类问题的再次发生。 这种状况并非完全不可救药，人们也不必非要成为一个电子工程师才能解决一般的终端用户所面临的大部分电源问题。以下几点将带领你成功地确定你的特定环境下所需的电源保护设备的类型和级别。 什么是备用电源(SBS)和不间断电源(UPS)，为什么它们不能提供相同水平的电源保护? 这一点往往得不到清晰的理解，这是因为不间断电源这个术语往往指的是宽范围的电源保护产品。它往往被混淆地用来描述备用电源(SBS), SBS只能解决极少量的电源质量问题。它被适当地用来确定真正的在线不间断电源(UPS)，UPS能排除或消除最大数量的电源质量问题。 为在当今UPS市场中对此有更好的理解，人们能以低至50美元的价格买到一个SBS，而一个真正的在线UPS将更加昂贵。SBS和在线UPS的性能之间存在很大的差异。 有三种基本的设计类型，每种类型比目前正在使用的将提供更多的电源保护。如果制造商诚实的，他们会把设计类型清楚地标明在产品包装盒或参数表上，这三种设计类型是： * 离线SBS, 最低级； * 在线交互式SBS，中等级别； * 在线UPS，最高级别； 离线SBS 离线SBS为基本的浪涌保护和备用电池提供本质的电源保护。通过这种类型的SBS，你的设备可被直接连接到进入的公用电源，该公用电源采用跟在跨越整个电源线连接的普通浪涌保护的插头带中所采用的相同的电压瞬时箝位器件。当进入的公用电压跌落到低于预先确定的
2012 ~ 2013 学年第 2 学期 《电力电子实训》 课程设计报告 题目：UPS不间断电源 专业：自动化 班级：自动化（2） 姓名：唐青荣怀润 指导教师：周松林 电气工程系 2011年5月12日
1、任务书
摘要 UPS（Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。 电力电子技术的应用围已经深入到我们呢的日常生活中去了，其中UPS不间断电源就是其中的重要应用围。此次电力电子课程设计中，对UPS电源的设计就是本次设计的主要容。随着UPS的广泛使用，在现代社会中的重要性越来越强，使用围越来越广，目前，UPS在电力电子产品中已占市场相当大的份额，所以这次课程设计对我来说具有非常的实际意义，能从中让我学习许多先进的知识和理论，将所学的知识进行升华，这将有利于我今后的工作。 关键词：储能逆变器不间断电源稳压器向负载供电
Abstract UPS (Uninterruptible Power System), namely the uninterruptible power supply, is a kind of energy storage device, uninterruptible power supply voltage and frequency of the main part of the inverter. Mainly used for power supply to a single computer, computer network system or other power electronic equipment to provide uninterrupted. When the power input is normal, UPS city electricity voltage supply to load, the UPS is an AC voltage regulator, at the same time it also to the machine battery charging; when the power outage (outage), UPS will immediately built-in battery power, continue to supply 220V alternating current to the load by the method of inverse transformation, the load to maintain the normal work and protect the load of soft, hardware damage. UPS devices are often large and the voltage is too low to provide protection for all voltage Application of power electronic technology has penetrated into our daily life in London, where UPS uninterruptible power supply is one of the important applications. Power electronics course this design, design of UPS power is the design of the main content. With the wide use of UPS, in the modern society is becoming more and more strong, used, currently, UPS has accounted for a large share of the market in electric and electronic products, so the curriculum design has practice meaning to me, let me learn a lot from the advanced knowledge and theories, to learn the knowledge of sublimation, which will be helpful for our future work. Keywords: energy storage inverter uninterruptible power supply voltage to the load power supply
于博士信号完整性研究网 https://www.doczj.com/doc/756053808.html, 电源完整性设计详解 作者：于争 博士 2009年4月10日
目 录 1 为什么要重视电源噪声问题？....................................................................- 1 - 2 电源系统噪声余量分析................................................................................- 1 - 3 电源噪声是如何产生的？............................................................................- 2 - 4 电容退耦的两种解释....................................................................................- 3 - 4.1 从储能的角度来说明电容退耦原理。..............................................- 3 - 4.2 从阻抗的角度来理解退耦原理。......................................................- 4 - 5 实际电容的特性............................................................................................- 5 - 6 电容的安装谐振频率....................................................................................- 8 - 7 局部去耦设计方法......................................................................................- 10 - 8 电源系统的角度进行去耦设计..................................................................- 12 - 8.1 著名的Target Impedance（目标阻抗）..........................................- 12 - 8.2 需要多大的电容量............................................................................- 13 - 8.3 相同容值电容的并联........................................................................- 15 - 8.4 不同容值电容的并联与反谐振（Anti-Resonance）......................- 16 - 8.5 ESR对反谐振（Anti-Resonance）的影响......................................- 17 - 8.6 怎样合理选择电容组合....................................................................- 18 - 8.7 电容的去耦半径................................................................................- 20 - 8.8 电容的安装方法................................................................................- 21 - 9 结束语..........................................................................................................- 24 -
机房UPS供电系统设计方案 .txt年轻的时候拍下许多照片，摆在客厅给别人看;等到老了，才明白照片事拍给自己看的。当大部分的人都在关注你飞得高不高时，只有少部分人关心你飞得累不累，这就是友情！机房UPS供电系统设计方案探讨 1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS(不间断电源)供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立～个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这～问题进行探讨。 2对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： (1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15%。电压过低，将使UPS备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15%，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 (2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电
电源完整性理论基础 ------- 阿鸣随着PCB设计复杂度的逐步提高，对于信号完整性的分析除了反射，串扰以及EMI之外，稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加，核心电压不断减小的时候，电源的波动往往会给系统带来致命的影响，于是人们提出了新的名词：电源完整性，简称PI(power integrity)。其实，PI和SI是紧密联系在一起的，只是以往的EDA仿真工具在进行信号完整性分析时，一般都是简单地假设电源绝对处于稳定状态，但随着系统设计对仿真精度的要求不断提高，这种假设显然是越来越不能被接受的，于是PI的研究分析也应运而生。从广义上说，PI是属于SI研究范畴之内的，而新一代的信号完整性仿真必须建立在可靠的电源完整性基础之上。虽然电源完整性主要是讨论电源供给的稳定性问题，但由于地在实际系统中总是和电源密不可分，通常把如何减少地平面的噪声也作为电源完整性中的一部分进行讨论。 一． 电源噪声的起因及危害 造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下，瞬态的交变电流过大；二是电流回路上存在的电感。从表现形式上来看又可以分为三类：同步开关噪声（SSN），有时被称为Δi噪声，地弹（Ground bounce）现象也可归于此类（图1-a）；非理想电源阻抗影响（图1-b）；谐振及边缘效应（图1-c）。
对于一个理想的电源来说，其阻抗为零，在平面任何一点的电位都是保持恒定的（等于系统供给电压），然而实际的情况并不如此，而是存在很大的噪声干扰，甚至有可能影响系统的正常工作，见图2： 开关噪声给信号传输带来的影响更为显著，由于地引线和平面存在寄生电感，在开关电流的作用下，会造成一定的电压波动，也就是说器件的参考地已经不再保持零电平，这样，在驱动端（见图3-a），本来要发送的低电平会出现相应的噪声波形，相位和地面噪声相同，而对于开关信号波形来说，会因为地噪声的影响导致信号的下降沿变缓；在接收端（见图3-b），信号的波形同样会受到地噪声的干扰，不过这时的干扰波形和地噪声相位相反；另外，在一些存储性器件里，还有可能因为本身电源和地噪声的影响造成数据意外翻转（图3-c）。 从前面的图3-c我们可以看到，电源平面其实可以看成是由很多电感和电容构成的网络，也可以看成是一个共振腔，在一定频率下，这些电容和电感会发生谐振现象，从而影响电源层的阻抗。比如一个8英寸×9英寸的PCB空板，板材是普通的FR4，电源和地之间的间距为4.5Mils，随着频率的增加，电源阻抗是不断变化的，尤其是在并联谐振效应显著的时候，电源阻抗也随之明显增加（见图4）。
不间断电源设计毕业设计
摘要 随着现代工业的发展,供电网络的负载越来越复杂,特别是大型用电负载的启动和停止,大型可控电力电子设备的应用以及网络内部噪声会使交流正弦波发生畸变。另外,自然界的雷电,电网的接地不良等因素均能够影响到电网的供电质量。一套好的UPS系统可以提高运行的稳定性，随着单片机，DSP等的应用，UPS已经可以实现全数字化和智能化。同时，电力电子器件的飞速发展也为主功率部分的简化以及先进控制策略的应用提供了必要条件。目前，以电力电子器件组成的逆变器，以单片机为控制核心的UPS电源已普遍应用于我国的各行各业，而本课题就是以IGBT组成的逆变器，以单片机为控制核心的不间断电源为基础展开研究和设计的。 目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 1.绪论 (5) 1.1引言 (5) 1.2UPS发展现状 (5) 1.3不间断电源UPS的分类和结构 (6) 1.3.1动态UPS工作原理 (6) 1.3.2静止式UPS (6) 1.4本设计技术参数 (9) 2.UPS总体结构和整流、逆变主电路 (10) 2.1UPS总体结构 (10) 2.2UPS整流、逆变主电路的设计 (10) 2.2.1三相电源变压器 (10) 2.2.2三相不控整流桥 (11) 2.2.3单相倍频逆变桥 (12) 2.2.4阻容吸收装置 (13) 3.控制电路 (14) 3.1正弦脉宽调制电路 (14) 3.2驱动电路 (16)
3.3调整电路 (17) 4.转换开关 (20) 4.1转换开关的主电路 (20) 4.2触发电路 (22) 4.3控制电路 (24) 5.充电电路 (26) 5.1充电电路的主电路 (26) 5.2充电电路的控制电路 (28) 5.3充电过程 (31) 6.保护电路 (33) 6.1过压保护 (33) 致谢 (35) 参考文献 (36) 附录一:整流逆变主电路 (37) 附录二：触发电路 (37) 附录三：控制电路 (38) 附录四：充电电路 (40)
电源完整性设计电容的安装方法 电容的安装方法 电容的摆放 对于电容的安装，首先要提到的就是安装距离。容值最小的电容，有最高的谐振频率，去耦半径最小，因此放在最靠近芯片的位置。容值稍大些的可以距离稍远，最外层放置容值最大的。但是，所有对该芯片去耦的电容都尽量靠近芯片。下面的图14就是一个摆放位置的例子。本例中的电容等级大致遵循10倍等级关系。 图14 电容摆放位置示例 还有一点要注意，在放置时，最好均匀分布在芯片的四周，对每一个容值等级都要这样。通常芯片在设计的时候就考虑到了电源和地引脚的排列位置，一般都是均匀分布在芯片的四个边上的。因此，电压扰动在芯片的四周都存在，去耦也必须对整个芯片所在区域均匀去耦。如果把上图中的680pF电容都放在芯片的上部，由于存在去耦半径问题，那么就不能对芯片下部的电压扰动很好的去耦。 电容的安装 在安装电容时，要从焊盘拉出一小段引出线，然后通过过孔和电源平面连接，接地端也
是同样。这样流经电容的电流回路为：电源平面->过孔->引出线->焊盘->电容->焊盘->引出线->过孔->地平面，图15直观的显示了电流的回流路径。 图15 流经电容的电流回路 放置过孔的基本原则就是让这一环路面积最小，进而使总的寄生电感最小。图16显示了几种过孔放置方法。 图16 高频电容过孔放置方法 第一种方法从焊盘引出很长的引出线然后连接过孔，这会引入很大的寄生电感，一定要避免这样做，这时最糟糕的安装方式。 第二种方法在焊盘的两个端点紧邻焊盘打孔，比第一种方法路面积小得多，寄生电感也较小，可以接受。 第三种在焊盘侧面打孔，进一步减小了回路面积，寄生电感比第二种更小，是比较好的
谢志超U P S不间断电 源的设计 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
毕业设计 姓名：谢志超 专业：机电一体化班级：机电1001班指导教师：史琳芸 电子信息工程系印制 二○一二年十一月
宝鸡职业技术学院毕业设计任务书 姓名：谢志超 专业：机电一体化 班级：机电1001班 设计课题：UPS不间断电源的设计 指导教师：史琳芸 电子信息工程系印制 二○一二年十月
参考文献： 1. 浣喜明电力电子技术高等教育出版社 2011.7 2. 谭恩鼎电工基础高等教育出版社 2000.9 3. 王廷才彭慧纯 Protel 99 SE EDA 技术及应用机械工艺出版社 2008.5 4. 李成章现代电源及电路图集电子工业出版社2001.7 5. 张乃国UPS供电系统应用手册电子工业出版社2003 6. 王其英何春华编着新型UPS工作原理与实用技术及选购指南2006 7. 张乃国电源技术中国电力出版社 1998 8. 陈汝全电子技术常用器件应用手册机械工业出版社1998 教研室主任意见： 系主管领导意见： 任务下达日期 2012年9月19 日规定完成日期 2012年11月19 日 摘要 随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行就离不开UPS 不间断电源这已成为信息业界乃至各行各业的共识。根据UPS不间断供电的原理本文以提高UPS的可靠性为基本点从UPS电源装置的结构和形式来考虑其设计方案。整个UPS主电源装置由整流/充电器、逆变器、静态旁路、维修
机房UPS不间断电源设计（服务器机房） 1、最新UPS选型理念 UPS的生产商习惯按其主电路结构的技术属性来对UPS进行分类，这种分类也已被广大用户接受，并以此来判定UPS的优劣。第一类为后备式，主要有APC的BK500，山特的TG500；第二类为在线互动式，主要有APC的SmartUPS；第三类为在线双变换式，主要有MGE和EXIDE的大机；第四类为在线电压补偿式，主要有APC秀康DP300系列UPS。 而具体描述UPS的技术性能指标有四大类：1)对电网的适应能力；2)满足负载要求的UPS常规输出指标；3)UPS的输出能力和可靠性；4)智能管理和通信功能。 那么在这四大类指标中，比较和选择UPS应重点关注哪些特性呢？以下是当前专家和行业大用户普遍认可的一些观点： a．选择大功率UPS要慎重考虑UPS的输入功率因数和输入电流谐波（电力公害问题）。 双逆变在线式UPS，其AC/DC逆变器多为整流滤波电路，它的输入功因数低，一般只在 0.8左右，输入电流谐波大，达30％，加专门滤波措施后，也仅能降到10％。输入功率因数低，意味着输入无功功率大，输入谐波电流则干扰破坏电网，特别是三相大功率UPS这两项指标危害很大，形成所谓的电力公害，这会1)使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热、加速老化；2)引起异步电动机转矩降低，振动加剧噪声增大；3)引起继电器和自动装置误动作，其次谐波对通讯线路、测量仪器产生辐射干扰，影响电能计量的精度等。所以，UPS的输入功率因数和输入谐波电流应被视为重要性能指标之一，应该把输入功率因数＞ 0.95，输入电流谐波＜5％作为判定UPS性能指标是否合格的标准之一。 欧美发达国家早已立例，严格限制用电设备对电网的污染。我国有关部门亦正制订相关法规，施行日期亦不会遥远，因此用户在购买UPS不间断电源
如何实现电源PCB板完整性的设计 在电路设计中，一般我们很关心信号的质量问题，但有时我们往往局限在信号线上进行研究，而把电源和地当成理想的情况来处理，虽然这样做能使问题简化，但在高速设计中，这种简化已经是行不通的了。尽管电路设计比较直接的结果是从信号完整性上表现出来的，但我们绝不能因此忽略了电源完整性设计。因为电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性。电源完整性和信号完整性二者是密切关联的，而且很多情况下，影响信号畸变的主要原因是电源系统。例如，地反弹噪声太大、去耦电容的设计不合适、回路影响很严重、多电源/地平面的分割不好、地层设计不合理、电流不均匀等等。 （1）电源分配系统 电源完整性设计是一件十分复杂的事情，但是如何近年控制电源系统（电源和地平面）之间阻抗是设计的关键。理论上讲，电源系统间的阻抗越低越好，阻抗越低，噪声幅度越小，电压损耗越小。实际设计中我们可以通过规定最大的电压和电源变化范围来确定我们希望达到的目标阻抗，然后，通过调整电路中的相关因素使电源系统各部分的阻抗（与频率有关）目标阻抗去逼近。 （2）地反弹 当高速器件的边缘速率低于0.5ns时，来自大容量数据总线的数据交换速率特别快，当它在电源层中产生足以影响信号的强波纹时，就会产生电源不稳定问题。当通过地回路的电流变化时，由于回路电感会产生一个电压，当上升沿缩短时，电流变化率增大，地反弹电压增加。此时，地平面（地线）已经不是理想的零电平，而电源也不是理想的直流电位。当同时开关的门电路增加时，地反弹变得更加严重。对于128位的总线，可能有50_100个I/O线在相同的时钟沿切换。这时，反馈到同时切换的I/O驱动器的电源和地回路的电感必须尽可能的低，否则，连到相同的地上的静止将出现一个电压毛刷。地反弹随处可见，如芯片、封装、连接器或电路板上都有可能会出现地反弹，从而导致电源完整性问题。 从技术的发展角度来看，器件的上升沿将只会减少，总线的宽度将只会增加。保持地反弹在可接受的唯一方法是减少电源和地分布电感。对于，芯片，意味着，移到一个阵列晶片，
通信机房UPS供电系统设计方案探讨 1引言 计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS（不间断电源）供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立～个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计角度对这～问题进行探讨。 2对UPS前级供电系统的要求 UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面： （1）前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输人电压范围应为380V±15％。电压过低，将使UPS 备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命，相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有～定的范围，一般为额定电压±10%，额定频率±15％，如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。 （2）前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。所以在条件许可下，宜将UPS电源尽可耀于电网输入的前端。 （3）前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5－2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。 3 UPS容量的确定 根据负载容量及性质，选择适当的UPS，既可保证UPS的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时，也要考虑几个因素：
SIwave电源完整性仿真教程V1.0 目录 1软件介绍 (4) 2.1功能概述 (4) 2.2操作界面 (5) 2.3常用热键 (7) 2仿真的前期准备 (8) 2.1软件的准备 (8) 2.2 PCB文件导入 (8) 2.2.1 Launch SIwave方式 (8) 2.2.1 ANF+CMP方式 (9) 2.3 PCB的Validation Check (10) 2.4 PCB叠层结构设置 (11) 2.5仿真参数设置 (13) 2.6 RLC参数修正 (14) 2.6.1 RLC的自动导入 (14) 2.6.2检视自动导入的RLC默认值 (15)
2.6.3批量修改RLC值 (16) 2.6.4套用大厂的RLC参数 (16) 3 SIwave仿真模式 (17) 3.1谐振模式 (17) 3.2激励源模式 (19) 3.3 S参数分析 (22) 4实例仿真分析 (24) 4.1从Allegro中导入SIwave (24) 4.2 Validation Check (24) 4.3叠层结构设置 (24) 4.4无源参数RLC修正 (25) 4.5平面谐振分析 (27) 4.6目标阻抗（Z参数）分析 (28) 4.7选取退耦电容并添加 (29) 4.8再次运行仿真查看结果 (30) 5问题总结 (32)
5.1 PCB谐振的概念 (32) 5.2为何频率会有实部和虚部 (33) 5.3电容的非理想特性影响 (34) 5.4地平面完整与回流路径连续 (34) 5.5电源目标阻抗 (35)
1软件介绍 2.1功能概述 Ansoft SIwave主要用于解决电源完整性问题，采用全波有限元算法，只能进行无源的仿真分析。Ansoft SIwave虽然功能强大，但并非把PCB导入，就能算出整块板子的问题在哪里。还需要有经验的工程设计人员，以系统化的设计步骤导入此软件检查PCB设计。主要功能如下： 1.计算共振模式 在PDS电源地系统结构（层结构、材料、形状）的LAYOUT之前，我们可以计算出PDS 电源地系统的共有的、内在的共振模式。可以计算在目标阻抗要求的带宽或更高的带宽范围内共振频率点。 2. 查看共振模式下的电压分布图 避免把大电流的IC芯片放置于共振频率的电压的峰值点和电压谷点。原因是当把这些源放在共振频率的电压的峰值点和电压谷点的时候很容易引起共振。 3.侦测电压 利用电流源代替IC芯片放置于它们可能的LAYOUT placement位置的周围、同时放置电压探头于理想IC芯片的位置侦测该位置的电压频率相应。在电压的频率相应的曲线中，峰值电压所对应的频率点就是共振频率的发生点。 4.表面电压 基于电压峰值频率，查看这些频率点的表面电压的分布情况，把退耦电容放置于电压
第一章绪论 1.1 电力电子技术概况 电力电子技术有广泛的应用，其中UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源。当市电正常时，UPS将市电稳压或稳压、稳频后供负载使用，同时向机内电池充电；当市电中断时（异常时），UPS立即在4-10ms内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转换的方式向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作，以便保存资料并保护负载的软硬件不受损坏。从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路,自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备； 从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时,有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电,使你能有充裕的时间应付； 从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 不间断电源 (UPS) 在将关键负载（例如计算机、通信系统、医疗/生命支持系统和工业控制）连接至公共电网方面扮演着重要角色。它们旨在为主要处于任何正常或异常实用电源条件下的负载提供清洁、持续的电源。在各种 UPS 拓扑或配置中，在线 UPS，也称为反向器首选 UPS，可为负载提供最佳的线路调节性能和最强大的保护以防止出现公共电源问题。它可以在多条输入线路条件下提供稳定的正弦输出电压。从公共电力线获得电源后，它将保持正弦输入电流处于高输入功率因素。这些增强的输入/输出特性使在线 UPS 成为许多应用领域中的理想解决方案。但是，由于使用多个电源转换级和相关的模拟控制器，在线 UPS 从传统意义上说已经成为最复杂和最昂贵的系统类型。除模拟控制器之外，在线设计还需要使用低端微控制器以提供与主机计算机的简便连接，以便建立交互式通信并对系统进行适当监控。这些基于多个模拟和数字控制器的设计导致组件集成度降低和系统成本增加。可以用于实现高度集成的高性能微控制器现已推出，但是它们未必能提供经济高效的解决方案。 当今的低成本、高性能 DSP 控制器。其中包括：模数转换器 (ADC)、PWM 输出、定时器、保护电路、串行通信和其它功能。这些部件的高 CPU 带宽和集成电力电子外设使实现在线 UPS 的全面数字控制成为可能。包括作为指令的乘法累加 (MAC)，都是单周期。因此，可以高速执行多种控制算法，从而使实现所需的高采样速率成为可能，以便获得良好的动态反应。这也使得能够在单芯片
DesignCon 2011 Signal and Power Integrity for a 1600 Mbps DDR3 PHY in Wirebond Package June Feng, Rambus Inc. [Email: jfeng@https://www.doczj.com/doc/756053808.html,] Ralf Schmitt, Rambus Inc. Hai Lan, Rambus Inc. Yi Lu, Rambus Inc.
Abstract A DDR3 interface for a data rate of 1600MHz using a wirebond package and a low-cost system environment typical for consumer electronics products was implemented. In this environment crosstalk and supply noise are serious challenges and have to be carefully optimized to meet the data rate target. We are presenting the signal and power integrity analysis used to optimize the interface design and guarantee reliable system operation at the performance target under high-volume manufacturing conditions. The resulting DDR3 PHY was implemented in a test chip and achieves reliable memory operations at 1600MHz and beyond. Authors Biography June Feng received her MS from University of California at Davis, and BS from Beijing University in China. From 1998 to 2000, she was with Amkor Technology, Chandler, AZ. She was responsible for BGA package substrate modeling and design and PCB characterization. In 2000, she joined Rambus Inc and is currently a senior member of technical staff. She is in charge of performing detailed analysis, modeling, design and characterization in a variety of areas including high-speed, low cost PCB layout and device packaging. Her interests include high-speed interconnects modeling, channel VT budget simulation, power delivery network modeling and high-frequency measurements. Ralf Schmitt received his Ph.D. in Electrical Engineering from the Technical University of Berlin, Germany. Since 2002, he is with Rambus Inc, Los Altos, California, where he is a Senior Manager leading the SI/PI group, responsible for designing, modeling, and implementing Rambus multi-gigahertz signaling technologies. His professional interests include signal integrity, power integrity, clock distribution, and high-speed signaling technologies. Hai Lan is a Senior Member of Technical Staff at Rambus Inc., where he has been working on on-chip power integrity and jitter analysis for multi-gigabit interfaces. He received his Ph.D. in Electrical Engineering from Stanford University, M.S. in Electrical and Computer Engineering from Oregon State University, and B.S. in Electronic Engineering from Tsinghua University in 2006, 2001, and 1999, respectively. His professional interests include design, modeling, and simulation for mixed-signal integrated circuits, substrate noise coupling, power and signal integrity, and high-speed interconnects. Yi Lu is a senior systems engineer at Rambus Inc. He received the B.S. degree in electrical engineer and computer science from U.C. Berkeley in 2002 with honors. In 2004, he received the M.S. degree in electrical engineering from UCLA, where he designed and fabricated a 3D MEMS microdisk optical switch. Since joining Rambus in 2006, he has been a systems engineer designing various memory interfaces including XDR1/2 and DDR2/3.