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關鍵詞：三端離線PWM開關；正激變換器；高頻變壓器設計
引言
TOPSwitch是美國功率集成公司（PI）于20世紀90年代中期推出的新型高頻開關電源芯片，是三端離線PWM開關（ThreeterminalofflinePWMSwitch）的縮寫。它將開關電源中最重要的兩個部分——PWM控制集成電路和功率開關管MOSFET集成在一塊芯片上，構成PWM/MOSFET合二為一集成芯片，使外部電路簡化，其工作頻率高達100kHz，交流輸入電壓85～265V，AC/DC轉換效率高達90％。對200W以下的開關電源，采用TOPSwitch作為主功率器件與其他電路相比，體積小、重量輕，自我保護功能齊全，從而降低了開關電源設計的復雜性，是一種簡捷的SMPS（SwitchModePowerSupply）設計方案。
TOPSwitch系列可在降壓型，升壓型，正激式和反激式等變換電路中使用。但是，在現有的參考文獻以及PI公司提供的設計手冊中，所介紹的都是用TOPSwitch制作單端反激式開關電源的設計方法。反激式變換器一般有兩種工作方式：完全能量轉換（電感電流不連續）和不完全能量轉換（電感電流連續）。這兩種工作方式的小信號傳遞函數是截然不同的，動態分析時要做不同的處理。實際上當變換器輸入電壓在一個較大范圍發生變化，和（或者）負載電流在較大范圍內變化時，必然跨越兩種工作方式，因此，常要求反激式變換器在完全能量和不完全能量轉換方式下都能穩定工作。但是，要求同一個電路能實現從一種工作方式轉變為另一種工作方式，在設計上是較為困難的。而且，作為單片開關電源的核心部件高頻變壓器的設計，由于反激式變換器中的變壓器兼有儲能、限流、隔離的作用，在設計上要比正激式變換器中的高頻變壓器困難，對于初學者來說很難掌握。筆者采用TOP225Y設計了一種單端正激式開關電源電路，實驗證明該電路是切實可行的。下面介紹其工作原理與設計方法，以供探討。
1TOPSwitch系列應用于單端正激變換器中存在的問題
TOPSwitch的交流輸入電壓范圍為85～265V，最大電壓應力≤700V，這個耐壓值對于輸入最大直流電壓Vmax=265×1.4=371V是足夠的,但應用在一般的單端正激變換器中卻存在問題。
圖1是典型的單端正激變換器電路，設計時通常取NS=NP，Dmax<0.5（一般取0.4）,按正激變換器工作過程,TOPSwitch關斷期間，變壓器初級的勵磁能量通過NS，D1，E續流（泄放）。此時，TOPSwitch承受的最大電壓為
VDSmax≥2E=2Vmax=742V（1）
大于TOPSwitch所能承受的最大電壓應力700V，所以，TOPSwitch不能在一般通用的正激變換器中使用。
2TOPSwitch在單端正激變換器中的應用
由式（1）可知，TOPSwitch不能在典型單端正激變換器中應用的關鍵問題，是其在關斷期間所承受的電壓應力超過了允許值，如果能降低關斷期間的電壓應力，使它小于700V，則TOPSwitch仍可在單端正激變換器中應用。
2.1電路結構及工作原理
本文提出的TOPSwitch的單端正激變換器拓撲結構如圖1所示。它與典型的單端正激變換器電路結構完全相同,只是變壓器的去磁繞組的匝數為初級繞組匝數的2倍,即NS=2NP。
TOPSwitch關斷時的等效電路如圖2所示。
若NS與NP是緊耦合，則，即
VNP=1/2VNS=1/2E（2）
VDSmax=VNP＋E=E=1.5×371
=556.5V<700V（3）
2.2最大工作占空比分析
按NP繞組每個開關周期正負V·s平衡原理，有
VNPon(Dmax/T)=VNPoff[(1-Dmax)/T]（4）
式中：VNPon為TOPSwitch開通時變壓器初級電壓，VNPon=E；
VNPoff為TOPSwitch關斷時變壓器初級電壓，VNPoff=（1/2）E。
解式（4）得
Dmax=1/3（5）
為保險，取Dmax≤30％
2.3去磁繞組電流分析
改變了去磁繞組與初級繞組的匝比后，變壓器初級繞組仍應該滿足A·s平衡，初級繞組最大勵磁電流為
im(t)|t=DmaxT=Ism=DmaxT=(E/Lm)DmaxT（6）
式中：Lm為初級繞組勵磁電感。
當im(t)=Ism時，B=Bmax，H=Hmax，則去磁電流最大值為
Ism==(Hmaxlc/Ns)=1/2Ipm(7)
式中：lc為磁路長度；
Ipm為初級電流的峰值。
根據圖2（b）去磁電流的波形可以得到去磁電流的平均值和去磁電流的有效值Is分別為
下面討論當NP=NS，Dmax=0.5與NP=NS，Dmax=0.3時的去磁電流的平均值和有效值。設上述兩種情況下的Hmax或Bmax相等，即兩種情況下勵磁繞組的安匝數相等，則有
Im1NP1=Im2NP2（10）
式中：NP1為Dmax=0.5時的勵磁繞組匝數；
NP2為Dmax=0.3時的勵磁繞組匝數；
設Lm1及Lm2分別為Dmax=0.5和Dmax=0.3時的初級繞組勵磁電感，則有
Im1=E/Lm1×0.5T為Dmax=0.5時的初級勵磁電流；
Im2=E/Lm2×0.3T為Dmax=0.3時的初級勵磁電流。
由式（10）及Lm1，Lm2分別與NP12，NP22成正比，可得兩種情況下的勵磁繞組匝數之比為
(NP1)/(NP2)=0.5/0.3
及(Im1)/(Im2)=(Np2)/(Np1)=0.3/0.5(12)
當NS1=NP1時和NS2=2NP2時去磁電流最大值分別為
Ism1=Im1=Im（13）
Ism2=Im2=(0.5/0.6)Im（14）
將式（10）～（14）有關參數代入式（8）～（9）可得到，當Dmax=0.5時和Dmax=0.3時的去磁電流平均值及與有效值Is1及Is2分別為
Is1=1/4ImImIs1=0.408Im（Dmax=0.5）
Is2≈0.29ImIs2=0.483Im（Dmax=0.3）
從計算結果可知，采用NS=2NP設計的去磁繞組的電流平均值或有效值要大于NS=NP設計的去磁繞組的電流值。因此，在選擇去磁繞組的線徑時要注意。
3高頻變壓器設計
由于電路元件少,該電源設計的關鍵是高頻變壓器,下面給出其設計方法。
3.1磁芯的選擇
按照輸出Vo=15V，Io=1.5A的要求，以及高頻變壓器考慮6％的余量，則輸出功率Po=1.06×15×1.5=23.85W。根據輸出功率選擇磁芯，實際選取能輸出25W功率的磁芯，根據有關設計手冊選用EI25，查表可得該磁芯的有效截面積Ae=0.42cm2。
3.2工作磁感應強度ΔB的選擇
ΔB=0.5BS，BS為磁芯的飽和磁感應強度，由于鐵氧體的BS為0.2～0.3T，取ΔB=0.15T。
3.3初級繞組匝數NP的選取
選開關頻率f=100kHz（T=10μs），按交流輸入電壓為最低值85V，Emin≈1.4×85V，Dmax=0.3計算則
取NP=53匝。
3.4去磁繞組匝數NS的選取
取NS=2NP=106匝。
3.5次級匝數NT的選取
輸出電壓要考慮整流二極管及繞組的壓降，設輸出電流為2A時的線路壓降為7％，則空載輸出電壓VO0≈16V。
取NT=24匝。
3.6偏置繞組匝數NB的選取
取偏置電壓為9V，根據變壓器次級伏匝數相等的原則，由16/24=9/NB，得NB=13.5,取NB=14匝。
3.7TOPSwitch電流額定值ICN的選取
平均輸入功率Pi==28.12W（假定η=0.8），在Dmax時的輸入功率應為平均輸入功率，因此Pi=DmaxEminIC=0.3×85×1.4×IC=28.12，則IC=0.85A，為了可靠并考慮調整電感量時電流不可避免的失控，實際選擇的TOPSwitch電流額定值至少是兩倍于此值，即ICN>1.7A。所以，我們選擇ILIMIT=2A的TOP225Y。
4實驗指標及主要波形
輸入AC220V，頻率50Hz，輸出DCVo=15(1±1％)V，IO=1.5A，工作頻率100kHz，圖3及圖4是實驗中的主要波形。
圖3中的1是開關管漏源電壓VDS波形，2是輸入直流電壓E波形，由圖可知VDS=1.5E；圖4中的1是開關管漏源電壓VDS波形，2是去磁繞組電流is波形，實驗結果與理論分析是完全吻合的。
摘要：小康住宅電源插座設置數量選用布置供電回路
電源插座是為家用電器提供電源接口的電氣設備，也是住宅電氣設計中使用較多的電氣附件，它和人們生活有著十密切的關系。現在居民搬進新房后，普遍反映電源插座數量太少，使用極不方便，造成住戶私拉亂接電源線和加裝插座接線板，經常引起人身電擊和電氣火災事故，給人身財產平安帶來重大隱患。所以，電源插座的設計也是評價住宅電氣設計的重要依據。筆者根據國外以及我國有關住宅規范及標準，結合多年來的實踐提出住宅電源插座的數量及布置要求，供參考。
1電源插座設置數量的規定
（1）國家標準《住宅設計規范》（GB50096－1996）第6．5．4條規定，電源插座的
數量應不少于表1的規定；
（2）小康住宅電氣設計《設計導則》中第4．3．5條規定，小康住宅中設置的插座數量不少于表2中的規定；
（3）《上海市工程建設規范》（DGJ08－20－2001）12．2．2條規定，電源插座設置數量應不少于表3的規定；
（4）“江蘇省住宅設計標準”（DB32／380－2000）中規定，每套住宅內電源插座的設置，應符合表4中的規定；
（5）香港非凡行政區政府機電工程署1997年版《電力（線路）規例工作守則》家庭用途的裝置及用具中規定，電源插座數量應不少于表5中的規定；
（6）美國國家電氣法規NEC的第210－52（a）條對電源插座的布置作了更量化的規定。其中兩個電源插座間的距離不得超過3．6m，因為美國規定家用電器電源線長達1．8m，一個家用電器如不能自左側接電源插座，定能自右側接電源插座，如圖所示；
（7）小康住宅是由建設部在各大城市指導建設，面向21世紀的大眾住宅，其定位標準是“科技先導，適度超前”。這將是我國住宅產業未來發展的方向。很顯然，國家標準“住宅設計規范”中的電源插座數量偏少，參照國內外住宅電源插座設置數量標準，根據目前使用和超前發展的要求，建議住宅內電源插座的設置數量應不少于表6的要求。
2電源插座的選用和設置要求
2．1電源插座的選用
（1）電源插座應采用經國家有關產品質量監督部門檢驗合格的產品。一般應采用具有阻燃材料的中高檔產品，不應采用低檔和偽劣假冒產品；
（2）住宅內用電電源插座應采用平安型插座，衛生間等潮濕場所應采用防濺型插座；
（3）電源插座的額定電流應大于已知使用設備額定電流的1．25倍。一般單相電源插座額定電流為10A，專用電源插座為16A，非凡大功率家用電器其配電回路及連接電源方式應按實際容量選擇；
（4）為了插接方便，一個86mm×86mm單元面板，其組合插座個數最好為兩個，最多（包括開關）不超過三個，否則采用146面板多孔插座；
（5）對于插接電源有觸電危險的家用電器（如洗衣機）應采用帶開關斷開電源的插座。
2．2電源插座設置位置要求
電源插座的位置和數量確定對方便家用電器的使用。室內裝修的美觀起著重要的功能，電源插座的布置應根據室內家用電器點和家具的規劃位置進行，并應密切注重和建筑裝修等相關專業配合，以便確定插座位置的正確性。
（1）電源插座應安裝在不少于兩個對稱墻面上，每個墻面兩個電源插座之間水平距離不宜超過2．5m～3m，距端墻的距離不宜超過0．6m。
（2）無非凡要求的普通電源插座距地面0．3m安裝，洗衣機專用插座距地面1．6m處安裝，并帶指示燈和開關；
（3）空調器應采用專用帶開關電源插座。在明確采用某種空調器的情況下，空調器電源插座宜按下列位置布置摘要：
①分體式空調器電源插座宜根據出線管預留洞位置距地面1．8m處設置；
②窗式空調器電源插座宜在窗口旁距地面1．4m處設置；
③柜式空調器電源插座宜在相應位置距地面0．3m處設置。
否則按分體式空調器考慮預留16A電源插座，并在靠近外墻或采光窗四周的承重墻上設置。
（4）凡是設有有線電視終端盒或電腦插座的房間，在有線電視終端盒或電腦插座旁至少應設置兩個五孔組合電源插座，以滿足電視機、VCD、音響功率放大器或電腦的需要，亦可采用多功能組合式電源插座（面板上至少排有3個～5個不同的二孔和三孔插座），電源插座距有線電視終端盒或電腦插座的水平距離不少于0．3m；
（5）起居室（客廳）是人員集中的主要活動場所，家用電器點多，設計應根據建筑裝修布置圖布置插座，并應保證每個主要墻面都有電源插座。假如墻面長度超過3．6m應增加插座數量，墻面長度小于3m，電源插座可在墻面中間位置設置。有線電視終端盒和電腦插座旁設有電源插座，并設有空調器電源插座，起居室內應采用帶開關的電源插座；
（6）臥室應保證兩個主要對稱墻面均設有組合電源插座，床端靠墻時床的兩側應設置組合電源插座，并設有空調器電源插座。在有線電視終端盒和電腦插座旁應設有兩組組合電源插座，單人臥室只設電腦用電源插座；
（7）書房除放置書柜的墻面外，應保證兩個主要墻面均設有組合電源插座，并設有空調器電源插座和電腦電源插座；
（8）廚房應根據建筑裝修的布置，在不同的位置、高度設置多處電源插座以滿足抽油煙機、消毒柜、微波爐、電飯煲、電熱水器、電冰箱等多種電炊具設備的需要。參考灶臺、操作臺、案臺、洗菜臺布置選取最佳位置設置抽油煙機插座，一般距地面1．8m～2m。電熱水器應選用16A帶開關三線插座并在熱水器右側距地1．4m～1．5m安裝，注重不要將插座設在電熱器上方。其他電炊具電源插座在吊柜下方或操作臺上方之間，不同位置、不同高度設置，插座應帶電源指示燈和開關。廚房內設置電冰箱時應設專用插座，距地0．3m～1．5m安裝；
（9）嚴禁在衛生間內的潮濕處如淋浴區或澡盆四周設置電源插座，其它區域設置的電源插座應采用防濺式。有外窗時，應在外窗旁預留排氣扇接線盒或插座，由于排氣風道一般在淋浴區或澡盆四周，所以接線盒或插座應距地面2．25m以上安裝。距淋浴區或澡盆外沿0．6m外預留電熱水器插座和潔身器用電源插座。在盥洗臺鏡旁設置美容用和剃須用電源插座，距地面1．5m～1．6m安裝。插座宜帶開關和指示燈；
（10）陽臺應設置單相組合電源插座，距地面0．3m。
3電源插座供電回路
（1）住宅內空調器電源插座、普通電源插座、電熱水器電源插座、廚房電源插座和衛生間電源插座和照明應分開回路設置；
（2）電源插座回路應具有過載、短路保護和過電壓、欠電壓或采用帶多種功能的低壓斷路器和漏電綜合保護器。宜同時斷開相線和中性線，不應采用熔斷器保護元件。除分體式空調器電源插座回路外，其他電源插座回路應設置漏電保護裝置。有條件時，宜按分回路分別設置漏電保護裝置；
（3）每個空調器電源插座回路中電源插座數不應超過2只。柜式空調器應采用單獨回路供電；
（4）衛生間應作局部輔助等電位聯結；
（5）廚房和衛生間靠近時，在其四周可設分配電箱，給廚房和衛生間的電源插座回路供電。這樣可以減少住戶配電箱的出線回路，減少回路交叉，提高供電可靠性；
（6）自配電箱引出的電源插座分支回路導線截面應采用不小于2．5mm2的銅芯塑料線。
參考文獻
1香港非凡行政區政府機電工程署編．《電力（線路）規例工作守則》1997
2北京市建筑設計探究院編．《建筑電氣專業設計技術辦法》中國建筑工業出版社，1998
3《住宅設計規范》（GB50096－1999）．中國建筑工業出版社，1999
4李天恩主編．《小康住宅電氣設計》北京中國建筑工業出版社，1999
5全國建筑電氣設計技術協作及情報交流網編．建筑電氣設計通訊．2001；1
6國際銅業協會（中國）編．《住宅建設應滿足電氣平安和遠期負荷增長的要求》2000
跨多種應用領域的系統設計人員具有類似的需求以及對傾向于采用dc/dc電源模塊的要求。最經常提到是對更薄厚度、更小面積、更高效率及更大功率密度[1]等特性的需求。新一代dc/dc電源模塊應運而生，正開始步入市場以滿足上述要求。這些雙輸出和三輸出隔離式模塊運行于標準的-48V局端電源中，可提供3W～100W的功率。它們包括輸出電壓最低達1.0V的模塊及最高輸出電流達30A的模塊。
尺寸
系統設計人員為在更小空間中實現更高性能的信號處理電路，所面臨的競爭挑戰日益激烈。先進的DSP與ASIC有助于提供此功能，但需要更多電壓較低的電源軌，并需具備高精度排序與調節。通過減少實施電力系統所需的整體模塊數，最新的多輸出電源模塊滿足了這一要求。
描述模塊效率面積（平方英寸）成本(1千/年)
多個單輸出隔離式模塊33W效率單輸出3.3V/9A89.0%3.742.38美元
20W單輸出2.5V/8A75.0%3.0638.52美元
總計：77.6%9.82119.42美元
單個三輸出隔離式模塊25A三輸出3.3/2.5/1.8V87.0%5.4196.64美元
多輸出電源模塊提供了可節省板級空間的獨特設計選擇。分布式電源架構正逐漸滲透電信與數據通信市場。就需要超過三種不同電壓的應用而言，設計人員可使用多輸出模塊提供電源總線隔離，并可為各種負載點模塊供電。這種配置使設計人員不必再擔心使用所有單輸出模塊所需的板級空間。
電氣性能
排序
最新的DSP、ASIC、FPGA及微處理器需要多個低電壓，并可能要求復雜多變的加電／斷電排序。由于產品上市時間的限制，眾多更高級產品（其中電源模塊僅是該產品的一個組件）的設計沒有時間或板級空間來構建外置排序電路。而且，即便不受時間與板級空間的限制，他們也必須考慮組件成本的增加。比較簡單的解決方案就是選擇采用可利用新型內部排序多輸出電源模塊的系統電源架構。
例如，諸如德州儀器(TI)PT4850系列的三輸出模塊的加電特性就能夠滿足微處理器及DSP芯片組的要求。該模塊運行于標準的-48V輸入電壓下，其額定組合輸出電流可達25A。輸出電壓選項包括一個用于DSP或ASIC內核的低電壓輸出，以及兩個用于I/O和其他功能的額外電源電壓。
PT4850提供了最佳的加電順序，可監視輸出電壓，并可在短路等錯誤情況出現時提供所有電壓軌道的有序關閉。所有三個輸出均在內部進行排序以便同時加電啟動。
在加電啟動時，Vo1起初升至約0.8V，隨后Vo2與Vo3快速增加至與Vo1相同的電壓數。所有三個輸出而后一起增加，直至每個均達到其各自電壓為止。該模塊一般在150ms內產生完全自動調整的輸出。在關閉時，由于整流器活動開關的放電效果，所有輸出快速下降。放電時間一般為100µs，但根據外部負載電容而有所差異。
效率
在低功率應用中，即便最小的dc/dc電源模塊可能也會有數百毫瓦的靜態損失。這解些損失主要由耗費功率的組件造成的，如整流器、交換晶體管及變壓器。如果使用一個部件來提供原本需要二至三個獨立分組部件所做的工作，那么就可以減少耗費功率的組件總數量。如表1所示，這提高了9.4%的效率。
一些最新的多輸出模塊可在全額定負載電流中以90%的效率運行。這樣的高效率恰恰是由那些使用MOSFET同步整流器的拓撲實現的。該整流器消耗的電量比上一代dc/dc電源模塊中使用的肖特基二極管耗電要少。
互穩壓
最新的多輸出電源模塊采用先進的電路，消滅了互穩壓問題，提高了輸出電壓的波紋和瞬態相應。根據以前的經驗，在模塊的任何一個輸出上增加輸出電流均會導致其他輸出上的電壓改變。TI的PT4850與PT4820系列三輸出模塊則解決了這一問題。新一代電源模塊在隔離阻障的輸出端上就每個輸出都采用穩壓控制電路。通過專有磁耦合設計，控制信號可在模塊初級端與二級端之間進行傳遞。圖5顯示了輸出一(≤5mV)在輸出二負載增加情況下的變化。
瞬態與波紋
PT4820與PT4850系列具有出色的瞬態響應和輸出電壓波紋性能等特點。該模塊的三邏輯電壓輸出是獨立調節的，這有助于可與單輸出電源模塊相媲美的瞬態響應(≤200µSec)和輸出電壓波紋(≤20mV)。
成本
多輸出電源組件不再需要兩個或更多單輸出器件，這就減少了成本。表1顯示了電源相同的一個25A三輸出模塊與三個單輸出模塊的對比。
在分布式電源應用中，設計人員通過利用單個多輸出模塊和非隔離式負載點模塊（圖2）替代了高成本的單輸出磚，從而實現了成本節約。也可以實現，由于多輸出模塊在更少組件情況下也可得以實施，因此進一步節約了成本（和板級空間）。例如，在某些應用中，多輸出模塊僅要求一個熱插拔控制器和輸入去耦電容器。相反，這些組件在電源系統中則必須與每個單輸出磚結合使用。
產品上市時間是一種間接成本，利用多輸出電源模塊可減少該成本。這種成本節約主要是由于OEM廠商減少了設計、測試和制造等資源。
故障管理
設計人員必須確定其電源系統如何對故障情況進行響應。當今的多輸出電源模塊結合了先進的故障管理功能。這些功能包括過壓、過流和短路保護，有助于防止損壞設計者的電路。
輸出過電壓保護利用的是可不斷檢測輸出過電壓情況的電路系統。當電壓超過預設級別(presetlevel)時，電路系統將關閉或箝住電源輸出，并使模塊進入鎖定狀態。為了恢復正常操作，一些模塊必須主動重啟。這可通過立刻消除轉換器的輸入電源得到實現。為了實現故障自動保護運行和冗余，過電壓保護電路系統是獨立于模塊的內部反饋回路的。
過電流保護可防止負載錯誤。在某些設計中，一旦來自模塊的負載電流達到電流限制閾值，如果負載再嘗試吸收更多電流的話，那么就會導致模塊穩壓輸出電壓的下降。該模塊不會因為持續施于任何輸出的負載錯誤而損壞。
當模塊各輸出的組合電流超過電流限制閾值時（如任何輸出引腳上發生短路），短路保護將關閉模塊。該關閉將迫使所有輸出的輸出電壓同時降至零。關閉之后，模塊將在固定間隔時間中通過執行軟啟動加電定期嘗試恢復。如果負載故障仍然存在，那么模塊將持續經歷連續的過電流錯誤、關閉和重啟。
靈活性
電壓和電流輸出以及封裝設計的靈活性是多輸出電源模塊的一個關鍵特性。某些制造商可提供24V（18V至36V）與48V（36V至72V）兩種輸入。其采用完全隔離輸出的通用架構可使系統設計人員在雙或三輸出電路中使用模塊，而不會造成過多最低負載要求或互穩壓降級的情況。
由于芯片供應商開發器件的操作電壓不一定符合以前的迭代法，因此電壓和電流輸出方面的靈活性正變得日趨重要。眾多的多輸出模塊都以獨立調節和可調的輸出電壓來解決此問題。為了獲得獨特的電壓，某些模塊上的輸出可從外部電壓進行遠程編程。此外，諸如Tyco公司的CC025等三輸出系列模塊還可以通過使用連接到調整引腳(trimpin)的外部電阻來允許輸出電壓設定點調整。
封裝靈活性簡化了主板設計人員的工作。許多現有的多輸出模塊都使用業界標準的磚形封裝(bricktypepackaging)和面積規格，這確保了引腳兼容性和輔助貨源。TI的Excalibur™系列等創新型模塊均采用具有表面安裝、垂直通孔和平行通孔封裝風格的鍍錫薄板銅盒。
多輸出電源模塊的商業可用性為設計人員提供了極佳的靈活性。表2顯示了一些制造多輸出模塊的業界領先供應商。這些模塊存儲于領先的分銷商處，可為設計資格認證和最后時刻的更改提供極快的可用性。
表2、多輸出模塊制造商
制造商產品類型
Artesyn科技公司15W至60W雙、三輸出
Astec20W至150W雙輸出
愛立信30W至110W雙、三輸出
APower-One2.5W至195W雙、三、四輸出
SynQor40W至60W雙輸出
德州儀器3W至75W雙、三、四輸出
TycoPowerSystems25W至50W雙、三輸出
可靠性
具有高度可靠性的電源系統設計是系統設計人員始終都要面對的挑戰。從內在來說，使用單個多輸出模塊的電源系統的可靠性要高于所有單輸出模塊。例如，一個三輸出模塊可提供1,108,303小時的額定MTBF（902.3FIT）。與此相對照，提供相同輸出電壓和電流的三個單輸出模塊則達到了984,736MTBF(1015.5FIT)的額定MTBF。多輸出模塊之所以具有更高的可靠性，是因為其架構中使用的總體組件數量更少。
結論
隨著產業潮流要求設計人員使用體積更小、效率更高的電源供應，電源模塊制造商推出了可簡化系統設計及操作的多輸出dc/dc電源模塊，以響應上述潮流。最新的多輸出模塊能夠通過為混合邏輯應用（諸如DSP、ASIC和微處理器等）提供穩壓低電壓輸出而使設計人員受益。與前代產品相比，上述模塊顯著提高了給定面積上的功能。在某些情況下，該小型架構所占空間僅為單輸出電源模塊的55%。減少模塊數量也可以降低成本，同時提高效率和可靠性。內置的操作和保護特性免除了開發外部電路系統的任務和費用，從而不僅節省了板級空間，而且還大大加快了產品的上面進程。
配電系統的基本單元是饋線。饋線的首端經過高壓降壓變壓器與高壓配電網相連接，末端經低壓降壓變壓器與用戶相連。我國饋線電壓等級大多是10kV，每條饋線上線路成樹狀分布，以輻射形網絡連接若干臺配電變壓器。饋線的不同位置分布有若干負荷，這些負荷種類繁多，隨機性大，要準確地描述比較困難。為方便研究，文章采用靜態恒功率模型來表示各節點的負荷。考慮到配電網電壓較低，線路長度較短，設定以下假設條件：各節點負荷三相對稱，三相線路間不存在互感。然后將所有線路阻抗均折合到系統電壓等級，得出饋線模型。分布式電源的接入可以提高系統的整體電壓水平，其接入位置與節點電壓幅值密忉相關。相同容量的分布式電源接在配電線路的不同位置，對線路的電壓分布產生的影響差別很大，接入點越接近線路末端節點對線路電壓分布的影響越大，越接近系統母線對線路電壓分布的影響越小。因此，在配電網規劃及分布式電源接入系統設計時，需要根據分布式電源的性質、容量確定合理的接入點，確定合理的控制方式，只有這樣才能改善線路的電壓質量，提高供電可靠性。
2分布式電源接入系統
2.1分布式電源的分類
一般可以根據分布式電源的技術類型、所使用的一次能源及和與電力系統的接口技術進行分類。按照技術類型可分為小型燃氣輪機、地熱發電、水力發電、風力發電、光伏發電、生物質能發電、具有同步或感應發電機的往復式引擎、燃料電池、太陽熱發電、微透平等，按照一次能源可分為化石燃料、可再生能源；按照與電力系統的接口可分為直接相聯、逆變器相聯；按照并網容量分，可分為小型分布式電源和大、中型分布式電源。小型分布式電源主要包括風力發電、光伏發電、燃料電池等；大、中型分布式電源主要包括微型汽輪機、微型燃氣輪機、小型水電等。
2.2微網技術簡介
微網是一個小型發配電系統，由分布式電源、相關負荷、逆變裝置、儲能裝置和保護、監控裝置匯集而成，具有能量管理系統、通訊系統、電氣元件保護系統，能夠實現自我調節、控制和管理。微網既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。從其內部看，微網是一個個小型的電力系統。從外部看，微網是配電網中的一個可控的、易控的“虛擬”電源或負荷。微網系統如圖3所示。
2.3將分布式電源組成不同類型的微網
目前，比較成熟的分布式發電技術主要有風力發電、光伏發電、燃料電池和微型燃氣輪機等幾種形式。在城鎮配電網中，風力發電、燃料電池、光伏發電發電容量遠小于配網負荷，對于這些小容量的分布式電源，采用與附近負荷組成微網的形式并入配網系統，通過技術措施使微網內的發電功率小于其負荷消耗的功率，使這些“不可見”的分布式電源完全等效為一個負荷。針對發電出力達到最大、負荷功率最小的工況，根據發電出力與負荷消耗功率的差值及持續時間計算出需要存儲的電量，該電量作為儲能裝置容量的一個約束條件，再考慮其他的約束條件，為微網配置容量合理的儲能裝置。當出現發電出力大于負荷消耗功率時，將這部分電量存到儲能裝置中，在負荷功率高于發電出力時，再將這部分電量釋放掉。大型的微型燃氣輪機多用于需要穩定的熱源、冷源的工商企業，以實現熱、電、冷三聯供，這些企業的負荷穩定，易于預測。微型燃氣輪機的發電功率由用戶對供熱和供冷的要求決定，發電功率也易于預測。這樣，以這些微型燃氣輪機為分布式電源的微網是可控、易控的。將分布式電源納入到微電網，并將其分為純負荷性質的微網和發電、負荷可控的微網兩種，有效的解決了分布式電源潮流不可控的難題，給配電網的調度、運行帶來的極大的方便。
2.4微電網接入系統方案
純負荷性質的微網在配網中是一個內部帶有電源的負荷，將其接入到配網饋線的中間至末端，可有效地改善配電網電壓分布，降低配電網網損。當微網內分布式電源突然故障或者失電時，由配電網對微網內的負荷進行供電，此時配電線路潮流增大，微網內的電壓會發生躍變，如電壓幅值變化超過用電設備允許值，將會對用電設備造成損壞。針對這種情況，可以利用微網內的儲能裝置將存儲的能量進行逆變，有效地支撐電壓，避免產生電壓跌落，減少電壓波動，有效的保護用電設備。當配電網失電時，微網自動脫網孤島運行，孤島的運行方式由微網內部自行控制，對配電網的故障分析、檢修、試驗不產生影響。對于發電、負荷可控的微網，尤其是容量較大的，在配電網規劃及接入系統設計時，需統一考慮中接入位置對配電網電壓、繼電保護、安全自動裝置的影響，需要進行充分的論證，必要時可采用專線接入系統，以確保配電的安全、可靠運行，充分發揮分布式電源的經濟效益和社會效益。
3結束語
作者：張建英 范春甫 胡建云 單位：重慶工業自動化儀表研究所
系統特點我們通過對優化設計前智能切換屏存在的問題進行了大量分析，并依據《GB/T19826-2005電力工程直流電源設備通用技術條件和安全要求》及《YD/T5027-2005通訊電源集中監控系統工程設計規范》等相關要求，對該裝置進行了優化設計，確保在設備正常運行方式、交流電源中斷或充電裝置發生故障的情況下，直流母線連續供電[1]。該裝置具有掉電保持、信息多點處理、遠程監控等特點，實現了機房對該裝置進行集中監控管理的功能，設備更加安全、可靠，更加人性化[2]。據梁平供電局值班人員的信息反饋：在近19個月的運行過程當中，通過監控管理系統發現并解決相關設備問題已有3次，告警及時準確，維修人員反應迅速，沒有導致輸出電源中斷現象發生；并且，在蓄電池充放電過程中，該裝置都成功切換，除了定期巡檢外，真正實現了機房無人值守。系統介紹系統參數工作方式：設有手動和遠程控制方式（手動時采用刀閘并聯在接觸器旁）；標稱電壓：直流48V；輸入電壓：2路直流-48V，正極接地；輸出電壓：2路直流-48V，每路分別對應10個電流為15A的配電回路；工作電壓：-56V到-42V(范圍通過管理系統可調節)，正極接地；啟動電壓：≥-42.5V或≤-56.5V（可調），正極接地；故障切換時間：0秒；網絡通訊：采用RS485與觸摸屏通訊進行現場監控，通過以太網與上位機通訊進行集中管理；通用參數按照相關規定[1]設計。
模擬量數據采集采用EM231的8回路輸入模塊，用來測量母線電壓和電流值；以太網模塊選CP243-1作為通訊模塊，和監控站進行信息聯絡，監控中心通過監控站對智能切換屏進行集中管理。接觸器之前的設備選用的是NDZ1-400K型接觸器，其主觸點為常開狀態，當系統出現故障或控制線圈故障時，接觸器主觸點失電斷開，導致整個通信電源設備掉電。為了避免這種情況的發生，我們選用了天水213電器廠的單級直流接觸器,型號為：GSZ2-400D，其主觸點為常閉，故障時其主觸點會立即閉合，同時PLC向監控站發出故障信號，等待處理。這里需特別注意的是，在檢修輸出設備需斷電時，必須取出對應輸出回路熔斷器FU3、FU4的熔芯，防止故障時接觸器掉電閉合。觸摸屏為了方便現場巡檢人員查看設備的運行狀態，同時維修人員可以更加直觀的查看告警記錄，快速判斷故障位置，我們選用威倫通科技生產的8寸觸摸屏，型號為：MT4403TE。該款觸摸屏配置了10M/100M自適應以太網接口RJ45，支持給予CS架構的以太網通訊，同時也可以通過以太網接多個HMI構成多HMI聯機或與PC機通訊，方便了多點監控和通訊，這樣，大大提高設備的可擴展性。組態軟件MT5000可以實現參數設定、數據監視、運行監控、故障顯示、歷史記錄及數據報表，功能十分強大，這也是我們選它的主要原因。開關電源開關電源在本系統中作為控制電源起著非常關鍵的作用。這里我們選用航天朝陽軍品電源：4NIC-TX250DC/DC輸入直流48V，輸出直流24V。其特點是：低紋波、免維護、功率密度大及良好的電磁兼容性；在工作時，該電源是雙路輸入，雙路輸出，當任意一路出現電源故障將不會影響兩路輸出，而且電源輸出兩個回路并聯使用，其中的一路出現故障將不影響另外一路的電壓波動；它還具有寬電壓輸入范圍：DC36V-DC72V，同時電壓精度達到：≤±1%，紋波Vrms≤0.1%VP-P≤1%。上述這些特點正是我們選擇控制電源最關注的地方，也是其它同類開關電源不具備的方面。集中監控管理系統優化設計前設備只有唯一人機交互界面——觸摸屏，并且只能在現場監控，值班人員必須每天值守。不僅如此，設備沒有跟其他相關設備聯網，不能和其它設備聯動，且只有本地操作，及不方便。優化后，設備集中監控管理系統具有故障管理、性能管理、配置管理和系統本身安全管理功能，實現了供電電源相關設備無人自動聯動功能，并且可以進行遠程集中管理。值班人員只需在通信局監控（站）中心對該設備集中監控，派專人進行需定期巡檢和設備保養即可，無需專人值守機房。使設備更加可靠、更加人性化。
新型智能切換屏內部具有監控性能和通信接口的PLC監控模塊（以太網模塊），通過該模塊與通信局（站）的監控站通信，最終將信息上傳至上級監控中心。新型智能切換屏的工作狀態通過監控中心實現的管理功能有：（1）故障管理功能：當出現熔斷器熔斷、接觸器誤動作、母線掉電、系統運行異常等情況時，具有多點、多事件同時告警的能力，并向值班人員提示故障位置及處理建議，同時支持操作人員對告警信息進行確認。（2）性能管理功能：可以進入到智能切換屏元件工作狀態的畫面，對其運行狀態進行監控；能對告警、值班人員的操控等信息進行保留；所保存的歷史數據可以以圖形和表格的方式顯示和打印。（3）配置管理功能：監控中心能調整PLC內部的系統參數、修改操控人員的權限等功能。（4）安全管理功能：具有完備的操作管理功能，對該裝置參數設置和系統參數設置具有多級管理權限，通過操作口令可以對設備進行“遙控”和“遙調”。
電源系統中的設備也是耗能較大的一塊，因此我們應盡可能地采用節能型設備，降低設備的運行損耗，追求更高的設備效率。
1.1變壓器變壓器節能可以從效率、容量選擇、運行方式等幾方面考慮。由于現目前用電負荷高，變壓器一般有很多臺，單臺容量一般都在1600KVA以上，因此，變壓器長期運行的話，損耗將是非常龐大的數字。比如，某品牌S10就較S9在80%負載率情況下課每年節能約0.48萬KVH.所以選擇合適的變壓器室非常重要的。盡管可能在前期投入上會相對較多，但是從長期來看，絕對是劃算的。同時，應該根據所載負荷的大小及成本，選擇合適的變壓器容量以及數量。以及根據實際運行情況調整多臺變壓器的主備用狀態。
1.2電容補償設備電容器是用來補償系統的功率因素，提高系統效率的。其內部一般都有放點電阻，其作用就是當電容器從系統撤出時，電壓能迅速至安全電壓。但是投入系統時則有放電損耗。而電子式放電容器能避免這種損耗。進行供配電系統方案設計時，我們應該選擇技術先進的節能型設備，減少設備自身損耗，提高節能效果。以及上面講到的合理選擇供電模式、降低導線用量；合理選擇導線截面和敷設方式，降低配電線路損耗。設計中也應盡可能地考慮系統的功率因素，積極治理諧波干擾。
1.3無功功率的補償無功功率的補償能夠有效的提高配電系統的功率因素，而提高功率因素的意義有以下幾點：（1）能夠提高供電設備的利用率，使其可以帶更多有功負載，節約設備投資，達到間接節能。（2）提高輸電效率，當有功功率一定時，若供電電壓不變，功率因素越大，則電流越小，損耗也就越小。（3）可改善供電質量，提高輸電安全。電流小，線路電壓損耗小，發熱量也小，輸電線路安全性也得到提高。
2諧波治理
YD/T50402005通信電源設備安裝工程設計規范規定，當交流供電系統總電流諧波含量（THD）大于10%時應配置濾波器。通常選用有源濾波器和無源濾波器。無源濾波技術的主要是利用LC濾波裝置來抑制諧波，提高電源質量。其設計簡單、成本低，因而被廣泛應用。有源濾波技術是通過對諧波進行采樣、分析，最后向電網送一個與諧波相反的諧波來抑制諧波。并且它還有一個大功能就是可以調整電壓與電流的相位角，提高功率因素。它的成本高，但效果好。通信電源系統比較適用于有源濾波技術。
關鍵詞：開關電源；TOP249Y；脈寬調制；TOPSwitch
1引言
隨著PWM技術的不斷發展和完善，開關電源得到了廣泛的應用，以往開關電源的設計通常采用控制電路與功率管相分離的拓撲結構，但這種方案存在成本高、系統可靠性低等問題。美國功率集成公司POWERIntegrationInc開發的TOPSwitch系列新型智能高頻開關電源集成芯片解決了這些問題，該系列芯片將自啟動電路、功率開關管、PWM控制電路及保護電路等集成在一起，從而提高了電源的效率，簡化了開關電源的設計和新產品的開發，使開關電源發展到一個新的時代。文中介紹了一種用TOPSwitch的第三代產品TOP249Y開發變頻器用多路輸出開關電源的設計方法。
2TOP249Y引腳功能和內部結構
2．1TOP249Y的管腳功能
TOP249Y采用TO－220－7C封裝形式，其外形如圖1所示。它有六個管腳，依次為控制端C、線路檢測端L、極限電源設定端X、源極S、開關頻率選擇端F和漏極D。各管腳的具體功能如下：
控制端C：誤差放大電路和反饋電流的輸入端。在正常工作時，利用控制電流IC的大小可調節占空比，并可由內部并聯調整器提供內部偏流。系統關閉時，利用該端可激發輸入電流，同時該端也是旁路、自動重啟和補償電容的連接點。
線路檢測端L：輸入電壓的欠壓與過壓檢測端，同時具有遠程遙控功能。TOP249Y的欠壓電流IUV為50μA，過壓電流Iav為225μA。若L端與輸入端接入的電阻R1為1MΩ，則欠壓保護值為50VDC，過壓保護值為225VDC。
極限電流設定端X：外部電流設定調整端。若在X端與源極之間接入不同的電阻，則開關電流可限定在不同的數值，隨著接入電阻阻值的增大，開關允許流過的電流將變小。
源極S：連接內部MOSFET的源極，是初級電路的公共點和電源回流基準點。
開關頻率選擇端F：當F端接到源極時，其開關頻率為132kHz，而當F端接到控制端時，其開關頻率變為原頻率的一半，即66kHz。
漏極D：連接內部MOSFET的漏極，在啟動時可通過內部高壓開關電流提供內部偏置電流。
2．2TOP249Y的內部結構
TOP249Y的內部工作原理框圖如圖2所示，該電路主要由控制電壓源、帶隙基準電壓源、振蕩器、并聯調整器／誤差放大器、脈寬調制器（PWM）、門驅動級和輸出級、過流保護電路、過熱保護電路、關斷／自動重起動電路及高壓電流源等部分組成。
3基于TOP249Y的開關電源設計
筆者利用TOP249Y設計了一種新型多路輸出開關電源，其三路輸出分別為5V／10A、12．5V／4A、7V／10A，電路原理如圖3所示。該電源設計的要求為：輸入電壓范圍為交流110V～240V，輸出總功率為180W。由此可見，選擇TOP249Y能夠滿足要求。
3．1控制電路設計
該電路將X與S端短接可將TOP249Y的極限電流設置為內部最大值；而將F端與S端短接可將TOP249Y設為全頻工作方式，開關頻率為132kHz。
圖2
在線路檢測端L與直流輸入Ui端連接一2MΩ的電阻R1可進行線路檢測，由于TOP249Y的欠壓電流IUV為50μA，過壓電流Iav為225μA，因此其欠壓保護工作電壓為100V，過壓保護工作電壓為450V，即TOP249Y在本電路中的直流電壓范圍為100～450V，一旦超出了該電壓范圍，TOP249Y將自動關閉。
3．2穩壓反饋電路設計
反饋回路的形式由輸出電壓的精度決定，本電源采用“光耦＋TL431”，它可以將輸出電壓變化控制在±1％以內，反饋電壓由5V／12A輸出端取樣。電壓反饋信號U0通過電阻分壓器R9、R11獲得取樣電壓后，將與TL431中的2．5V基準電壓進行比較并輸出誤差電壓，然后通過光耦改變TOP249Y的控制端電流IC，再通過改變占空比來調節輸出電壓U0使其保持不變。光耦的另一作用是對冷地和熱地進行隔離。反饋繞組的輸出電壓經D2、C2整流濾波后，可給光耦中的接收管提供電壓。R4、C4構成的尖峰電壓經濾波后可使偏置電壓即使在負載較重時，也能保持穩定，調節電阻R6可改變輸出電壓的大小。
3．3高頻變壓器設計
由于該電源的輸出功率較大，因此高頻變壓器的漏感應盡量小，一般應選用能夠滿足132kHz開關頻率的錳鋅鐵氧體，為便于繞制，磁芯形狀可選用EI或EE型，變壓器的初、次級繞組應相間繞制。
高頻變壓器的設計由于要考慮大量的相互關聯變量，因此計算較為復雜，為減輕設計者的工作量，美國功率公司為TOPSwitch開關電源的高頻變壓器設計制作了一套EXCEL電子表格，設計者可以方便地應用電子表格設計高頻變壓器。
3．4次級輸出電路設計
輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構成。整流二極管選用肖特基二極管可降低損耗并消除輸出電壓的紋波，但肖特基二極管應加上功率較大的散熱器；電容器一般應選擇低ESR等效串聯阻抗的電容。為提高輸出電壓的濾波效果，濾除開關所產生的噪聲，在整流濾波環節的后面通常應再加一級LCC濾波環節。
3．5保護電路設計
本電源除了電源控制電路TOP249Y本身所具備的欠壓、過壓、過熱、過流等保護措施外，其控制電路也應有一定的保護措施。用D3、R12、Q1可構成一個5．5V的過壓檢測保護電路。這樣，當5V輸出電壓超過5．5V時，D3擊穿使Q1導通，從而使光耦電流增大，進而增大了控制電路TOP249Y的控制端電流IC，最后通過內部調節即可使輸出電壓下降到安全值。
圖3
為防止在開關周期內，TOP249Y關斷時漏感產生的尖峰電壓使TOP249Y損壞，電路中設計了由箝壓齊納管VR1、阻斷二極管D1、電容C5、電阻R2、R3組成的緩沖保護網絡。該網絡在正常工作時，VR1上的損耗很小，漏磁能量主要由R2和R3承擔；而在啟動或過載時，VR1即會限制內部MOSFET的漏極電壓，以使其總是處于700V以下。
4電源性能測試及結果分析
根據以上設計方法，筆者對采用TOP249Y設計的多路輸出開關電源的性能進行了測試。實測結果表明，該電源工作在滿載狀態時，電源工作的最大占空比約為0．4，電源的效率約為90％，紋波電壓控制、電壓調節精度及電源工作效率都超過了以往采用控制電路與功率開關管相分立的拓撲結構形式的開關電源。
關鍵詞：休閑式酒店；園林設計；景觀布局
Abstract：Thisarticleunifiedtheprojectexampleindetailtodiscusstheleisuretypehotelbotanicalgardendesignidea,thebotanicalgardenlayout,thesubjectlandscapedesigncreativityandthelandscapegardeningcharacteristicandsoon,exhaustedtheoutlinedrawingenjoyablebotanicalgardenexpressionmeanstobuildleisuretypehotelbotanicalgardenfittingtogethertheidealcondition.
Keywords：TheRecreationalHotel;Botanicalgardendesign;Landscapelayout
1設計背景
張家界湘電國際酒店是一家以休閑度假、商務會議為主題的四星級商務酒店，酒店建筑布局為層層院落深進的園林式風格，建筑物依山就勢，借景抒情，和張家界自然風光巧妙融于一體。由于酒店的升級，原有的園林景觀僅僅停留在綠化上面，只是通過種植一些常有植物和草皮達到綠化的效果，未能充分利用酒店優越的地理環境，各個院落設計空間內外滲透不夠，建筑與景觀未能有機地融合，內部園林景觀無序，主題不夠鮮明，文化內涵未充分釋放，遠遠達不到休閑式酒店的要求。如何將酒店內園林景觀與張家界美麗的自然風光和地方文化特色有機融合，成為其園林設計關鍵的節點所在。
2酒店園林景觀設計的主旨
本工程園林景觀設計范圍為酒店內部空間、主題園林景觀、景觀帶綠化布置、屋頂平臺綠化設計以及連廊等；根據酒店內園林景觀現狀，考慮到所處的位置、建筑風格、庭院空間、綠化現狀等，擬在設計體現張家界自然風光，風土人情特色為主，特別是將張家界本土的水和石引入園內，在園內自然生成富有張家界野趣的溪流和山石，來與整個風景區巧妙融為一體，渾然天成。
3園林景觀設計
3.1張家界鄉土景觀的挖掘
張家界為國家級森林公園，境內峰密巖險，谷深澗幽，匯峰、谷、壑、林、水于一體，有三千多座奇峰異石，八百溪流蜿蜒縱橫，景色奇、秀、幽、險；景區內植被豐富，花草樹木種類繁多，被譽為“中國山水畫的藍本”。
金鞭溪位于景區東部，因靠近金鞭巖而得名，全長7.5km，自老磨灣至水繞四門經索溪注入澧水。溪流穿行于峰巒幽谷之間，溪水明凈，跌宕多姿，小魚游弋其中，溪畔花草鮮美，鳥鳴鶯啼，樹木繁茂，千峰聳立，構成極為秀麗清幽的生態環境，被稱為“世界最美的峽谷”，“最富詩意的溪流”。
3.2景觀布局構想
以張家界景區特定地理環境、地質景觀為設計參照，以本地植物、山、石、溪流為造景素材，根據酒店建筑層院落深進的風格，充分利用空間高差進行合理設置和景觀布局。在酒店內景觀構思設想上，以金鞭溪為藍本，自五棟至大廳，營造一條貫穿整個酒店的潺潺溪流，溪流流經的每個院落都有相應的景觀主題，且溪流完全效仿自然，蜿蜒曲折，水質澄清透明，若隱若現。每個院落透過四季景觀特征的表現，充分展現各個庭園空間不同的園林意境和韻味，從而讓賓客充分享受遠離喧囂城市，親近自然的愉悅心情，以達到休閑生態園林酒店的終極目的。再通過水池、溪流、園路、花草樹木、亭臺、山石等景觀元素以及園林小品等造園手法，輔以現代背景音樂系統、光電照明系統，使酒店園林真正體現古典韻味與現代氣息、自然山水與人文特色合二為一的美好境界。在各景點適當位置以景石形式突出景點的人文內涵。
3.3景觀布局順序
景點布局以五棟樓為起源，接外部山泉作為水源構建一條溪流，連接整個院落，直至酒店大堂，四、五號樓樓梯地段為溪流的源頭；該院落以跌水、亂石叢表達“源”的理念，體現溪流的發源；二四棟三號樓前地段為溪流的中段，該院落以棧橋、干涸的河床、淺灘表現“寂”的理念，體現石與水的文化，餐廳前長庭地段為溪流的末段，該段以寬廣溪流、深潭表達“納”的理念，體現一種海納百川的意境。大廳內為溪流的結尾。
3.4各院落園林景觀設計
3.4.1起源（四、五棟間院落）
在樓梯處堆石造山，營造“水自天上來”的氛圍，寓意溪水源頭自山上而來，樓梯下設淺池，上鋪鵝卵石引導起源水流，細小的溪水分兩道蜿蜒向前。溪水曲折、婉轉，中途流經人工堆砌的山谷最后在三號樓附近拐彎流入主題景觀區。
3.4.2寧靜悠遠（三棟前部院落）
此處庭院面積不大，地處賓館中部，顯得格外靜。當細流經過之前的醞釀到達此時已較為成熟。整個庭院陸地部分鋪設小碎石，一條近似干枯的河道連接著前面的細流，將水引入一小潭之中，小潭中設三個涌水口，仿地下水涌出，一條木棧道穿插其中，全院野趣橫生，令人雖置身鬧市，仍能體驗山野之幽。
3.4.3樹大蔭濃（四、二棟間院落）
院中那棵生長了幾十年的桂花樹是全院的靈魂，以院中的桂花樹為主體分別設計峰回路轉景石和園中小憩石凳休息區。充分考慮了院子的可進入性，使空間更加人性化，更具有一種書香氣息。
植物運用上主要有：桂花、玉蘭、紅楓、南天竹等，隨園景肆意點綴，突出表現休閑式園林的隨意和輕松。3.4.4蓄（二棟前部院落）
水流經過不斷地積累到達此處已非常成熟，最后通過二棟門廳美人靠下部的跌水瀑布在二棟前積聚成了一個大的水面。依據地形又將水面做成三層跌水，水流從滾水壩跌下。水面中央設小亭，通達小亭的汀步用本地的紅砂巖組成，水面一直延伸到走廊的方亭中，將方亭突出走廊的部分做成水榭的形式，周邊設美人靠。水岸自然蜿蜒，用真石堆砌成自然駁岸。
植物運用上主要有：桂花、龍爪槐、芭蕉、杜鵑、荷花、馬藺等，從而將此園點綴得滿園春色，情景交融，令人美不勝收。
3.4.5海納百川（餐廳前部院落）
此處綠地地形狹長，自然形成落差，水流由二棟前大水面流經原由長亭改造的風雨橋，形成一段自然曲折的溪水，最后在自然高差處奔流而下，最后止于一深潭中，形成海納百川的自然景觀。岸線自然堆砌，石頭生動活潑，趣味盎然。
植物運用上主要有：桂花、桃花、海桐、鳶尾、蘆葦等，通過多種不同風格的植物和水景，將此景觀映襯出江南小鎮詩情畫意的意境，并充分體現出主景觀的大氣磅礴與韻味深長。
3.4.6大堂
大堂作為迎接賓客的地方，同時又在進入西餐廳的門口，正對大門，該處布置小型水池，自然岸線，水池內養紅錦鯉，在原有的墻上凹坑內布置堆石，內設流水。
3.4.7迎賓小亭和連廊
迎賓小亭內直立墻面布文化石，底部堆石，和大廳風格布局保持一致。原有連廊進行整修，靠內部墻面取消，靠外部把原有的窗面形式，改為江南園林院落院墻的景窗，創造豐富的景觀空間。
3.4.8其它小塊綠化及屋頂綠化
需要種植綠化的屋頂，內布50cm厚種植土，種植天鵝絨，馬蹄金等，屋頂邊凌空時，圍繞頂邊種植迎春，讓其自然下垂。
其它小塊綠地在院落內部的小庭院空間內，布置叢竹、芭蕉、蘇鐵等，從而營造出濃郁的中國古典園林氛圍。
4結語
休閑式生態酒店與現代功能型酒店最大的區別主要體現在其良好的生態性和自然性方面，園林景觀主題區別突出表現在“雅”與“靜”上。因此，其景觀園林比現代功能型酒店有更高的要求。園林景觀建筑空間的流動美是中國古典園林的特色所在，張家界湘電國際酒店園林景觀改造設計正是在把握本土特色的基礎上，糅合中國古典園林的特色造園手法，將張家界自然風光與人文內涵巧妙地結合到一處，將動之美與靜之美深蘊其中，從而給所到賓客一種如沐春風、自然舒適的愜意感受。該景觀改造自2007年初施工完畢后，以其自然、野趣和富含中國傳統文化趣味得到了甲方和四方賓客的大力贊賞。
參考文獻：
[1]陳國平，景觀設計概論[M].中國鐵道出版社.2006.
加入等效像元的單元讀出電路如圖1所示，該電路結構主要由以下三個本部分組成:等效像元(TheEquivalentBolometer)、MEMS像元(MEMSBo-lometer)、電容反饋互導放大器(capacitorfeedbacktrans-impedanceamplifier，CTIA)。
1.1MEMS像元和積分電路(CTIA)本論文中采用的氧化釩(VOx薄膜)制成的微機械系統(MEMS)，其電特性如下。由表1可知，MEMS的電特性主要是溫度的變化引起電阻值的變化，從而導致電流值發生變化，最后引起信號電壓的變化。當外界溫度發生改變時，MEMS像元中的有效像元的電阻值發生變化，導致其支路電流發生微弱的變化，其微弱的電流值(nA級別)由M4開關管流出。這一微弱的電流值通過積分電路轉換為一個電壓值。如圖1所示，該積分電路為一種傳統的CTIA型讀出電路結構。在偏壓VSK、VGSK、VGFID、VDET(VSS)和數字信號row_sel、integrate_en、rst_en的作用下(其中row_sel為行選通信號，integrate_en為積分使能信號，rst_en為復位信號)，有效像元Rab上產生的支路電流與盲像元Rbb上產生的支路電流之差得到的電流信號輸入到積分器上進行積分。微弱的電流信號就轉化成電壓信號。其中M1可調節有效像元支路電流值，M2為行選擇開關，M3可調節盲像元支路電流值，M4是積分使能開關，Rt-rim用于調節盲像元支路上的電阻，rst_en為數字信號控制的復位開關。
1.2等效像元電路等效像元電路的作用就是在晶元測試時替代MEMS像元產生一微弱的電流值，給積分電路一個測試信號。如圖1所示，用于替代盲像元功能的等效像元為“等效盲像元”，其結構包括由外部Pad直接控制的MOS管Mbeqv(MOSBlindEquivalent)和行選擇開關M2，pad提供的偏置電壓為VBEQV，row_sel_test1(數字信號提供)控制開關M2的選通;用于替代有效像元功能的等效像元為“等效有效像元”，其結構包括由外部Pad直接控制的MOS管Maeqv(MOSActiveEquivalent)和行選擇開關M2，pad提供的偏置電壓為VAEQV，row_sel_test2(數字信號提供)控制開關M2的選通。在等效像元工作過程中，row_sel_test1和row_sel_test2同時開啟，其時序和ROW_SEL一樣，VSK給等效盲像元提供偏置電壓。工作在飽和區的MOS管Mbeqv和MOS管Maeqv其D與S之間的電阻值與W/L，VGS、VTH的關系如。
2仿真結果分析
在盲像元電阻不變，VSK、VGSK、VGFID等偏壓值確定的情況下，積分電流隨有效像元電阻的變化如圖3所示。圖3中的橫坐標為有效像元的電阻值，縱坐標為積分電流值。由圖3可知積分電流的值隨有效像元阻值的減小而增大，其阻值(150～160kΩ)與積分電流(0～200nA)呈線性變化，變化率約為51.86nA/kΩ。由MEMS電特性和表1可知，R=160kΩ，當溫度從－20℃變化到80℃，其對應的電阻值降低了544Ω和2530Ω，對應的積分電流(信號電流)為47nA和217nA。說明溫差越大，電阻值變化也越大，對應的積分電流的值也越大。而圖3的仿真結果也說明了Rab與Rbb之間的值相差越大，對應的積分電流的值也越大。所以可以通過調節圖3中的Rab的電阻，來對應MEMS電阻的變化。在等效像元電路結構中，當偏置電壓VSK、VG-FID的值確定，積分電流隨VAEQV、VBEQV的變化如圖4、5所示。圖4、5中的橫坐標為等效像元柵壓VAEQV、VBEQV的值，縱坐標為積分電流的值。由圖4、5可知積分電流的值隨等效像元柵壓VAEQV、VBEQV的增大而增大，VAEQV平均每調節9mV變化10nA的電流，變化率約為10nA/9mV，其偏壓值與積分電流(0～200nA)也是呈線性變化。所示可以通過調節圖4和圖5中的VAEQV、VBEQV的值，模擬外界溫度的變化。仿真結果表明等效像元的電特性正好與MEMS像元的電特性一致，所以可用等效像元電路替代MEMS物理結構。
3測試結果分析
基于GlobalFoundry0.35μm工藝，對陣列大小為300×400的紅外面陣探測器讀出電路進行流片，圖6為ROIC陣列整體芯片照片，芯片面積為14mm×16mm。芯片中間的重復單元電路部分是單元電路，單元尺寸為25μm×25μm，重復單元的是數字電路部分，即時序控制部分，最是焊盤。圖7為圖6局部放大的照片即等效像元(等效盲像元和等效有效像元)的芯片照片，圖8為測試芯片的PCB板。因為積分電流為nA級別的電流，很難用儀器測量出來，但可以通過電容反饋互導放大器將電流轉換為電壓信號測量出來。對VBEQV=2.4V，VSK=5.3V，VGFID=3.933V，Vbus=2.65V等偏置電壓進行設定后，通過調節等效有效像元柵壓VAE-QV的值，產生0～200nA之間的積分電流，其對應的積分電壓值為2.65～3.38V，積分電壓與VAEQV值的測試結果如表2所示。圖9為積分電流Id=50nA對應的積分電壓值2.82V，滿足公式(2)。此測試結果表明:在ROIC表面尚未構成MEMS物理結構前，可以通過等效像元電路初步探測ROIC的電性能，篩除不良品。在CP之后和MEMS結構完成之后，等效像元不再啟用，等效像元行選擇信號始終關閉。
4結論
