电源分布系统设计
分布式光伏电源系统一次设计及要点
分布式光伏电源系统一次设计及要点摘要：当前，传统能源的不断消耗和对环境的破坏已无法满足世界发展需求，世界各国纷纷开始对新能源进行研究。
而大多数新能源中太阳能光伏发电由于其灵活经济，成为国内外专家学者的关注重点。
为了更好地打赢脱贫攻坚战，满足人民日益对美好生活向往的电力需求，大量的光伏扶贫工程被接入配电网。
大量无规律无约束的分布式电源接入配电网则会对电压质量造成比较严重的影响。
因此，在配电网规划阶段就有必要对分布式光伏电源接入的容量和位置进行合理约束和优化。
关键词：分布式光伏电源；接入系统；高压熔断器引言新能源行业规模化部署是实现“双碳”目标的关键措施之一。
光伏发电在新能源发电中的占比日益增高，其中分布式光伏发电又是“零碳能源”中从消费侧实现清洁能源转型的重要手段。
1独立光伏电源系统简介独立的太阳能供电系统主要由负载、充放电控制、电池和太阳能电池组成。
在这个系统中，太阳能电池主要起光电转换的作用。
充放电控制装置首先负责将太阳能电池供应的电能转换成电压电平，该电压电平可直接从负载或电池用于充电。
当太阳能电池的电能供应不足时，控制装置将向负载输送电能，释放储存在蓄电池中的电能。
随着科技的不断发展，控制单元的功能不断完善。
例如，逆变器功能可以添加到设备中，以实现交流电源，并进一步扩展独立电源系统的复盖范围。
由于没有外部供电通道，在设计过程中也必须考虑负载能耗、蓄电池和太阳能电池之间的平衡。
由于太阳能电池板的输出功率受实际工作过程的天气因素的影响很大，因此在建造电池板时，必须考虑到该区域的负载能耗需求和连续的雨天。
此外，为了保证独立供电系统的正常运行和系统的经济效益，必须量化其性能。
除了地理条件和负载功耗之外，系统配置要求必须确定并选择适当的系统。
同时，必须采用仿真验证系统，验证独立光伏发电系统的工作性能。
2 .系统功能设计分布式太阳能发电综合控制系统主要由加油站、通信通道和终端设备组成。
其功能包括系统管理、数据采集、文件管理、数据管理、地理信息系统定位、云计算、生成预测、短信和电子邮件传输等。
分布式电源接入系统典型设计
分布式电源接入系统典型设计首先，逆变器选型是分布式电源接入系统设计的首要任务。
逆变器用于将分布式电源的直流电能转换为交流电能供电到电网中。
逆变器的选型需要考虑分布式电源的功率、电压等参数，并满足电力系统的要求。
常见的逆变器有串联逆变器和并联逆变器两种，根据不同的应用场景选择合适的逆变器类型。
其次，电网同步控制是分布式电源接入系统设计中的关键环节。
电网同步控制主要是指将分布式电源的交流电压与电网电压进行同步，以保证分布式电源和电网的功率匹配。
电网同步控制可以通过改变逆变器的输出电压和频率来实现。
在设计中，需要考虑同步控制的算法、控制策略以及系统的响应速度等因素。
同时，故障保护是分布式电源接入系统设计中必不可少的一部分。
故障保护主要是指当电网出现故障时，分布式电源能够及时脱离电网，以保护其自身的运行安全。
常见的故障保护措施包括过电流保护、过压保护、短路保护等。
在设计中，需要考虑故障保护的快速响应和可靠性。
此外，分布式电源接入系统设计还需要关注电能质量的问题。
分布式电源的接入可能会对电力系统的电能质量产生影响，如谐波、功率因素等问题。
因此，在系统设计中需要考虑电能质量的监测和控制，确保分布式电源接入系统不会对电力系统的正常运行造成影响。
最后，分布式电源接入系统设计还需考虑经济性和可行性。
设计中需要综合考虑分布式电源的成本、效率等因素，以及系统的可行性和可靠性。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行参数优化和系统调试，以实现最佳的设计效果和经济效益。
综上所述，分布式电源接入系统的典型设计包括逆变器选型、电网同步控制、故障保护等方面。
在设计中需要综合考虑分布式电源的特性和电力系统的需求，以实现系统的安全可靠运行和经济高效运行。
分布式电源接入与能量管理系统设计
分布式电源接入与能量管理系统设计随着电力需求的增加和可再生能源的快速发展，分布式电源的接入成为一种越来越常见的电力供应方式。
为了有效地接入和管理分布式电源，需要设计一个高效且可靠的分布式电源接入与能量管理系统。
本文将详细探讨该系统的设计。
第一部分：分布式电源接入系统设计1. 设备需求分析在设计分布式电源接入系统时，首先需要进行设备需求分析。
该系统需要考虑到不同类型的可再生能源发电设备，如太阳能、风能等。
确定所需的设备种类和数量，并确保能够有效地接入和管理这些设备。
2. 接口设计接下来，需要设计分布式电源接入系统的接口。
这些接口应该具有良好的兼容性，能够与不同类型的分布式电源设备进行通信。
此外，接口还应提供相应的保护措施，以确保电力系统的稳定运行。
3. 能量监测和测量分布式电源接入系统应提供能量监测和测量功能。
该系统应能够准确记录分布式电源的发电量，并可以实时监测电力系统的能耗情况。
这些数据对于系统的能量管理至关重要。
4. 安全措施在设计分布式电源接入系统时，安全是一个重要的考虑因素。
系统应考虑到电压、电流等参数的安全要求，并设计相应的保护机制。
此外，还应考虑到防止电网中的故障电流进入分布式电源系统，以确保系统的安全稳定运行。
第二部分：能量管理系统设计1. 能量需求预测能量管理系统应具备能量需求预测功能。
通过收集历史数据和当前环境信息，系统可以预测未来的能量需求。
这样可以帮助系统合理规划分布式电源的接入和能量的分配，以满足实际需求。
2. 能量分配与优化分布式电源接入与能量管理系统应提供能量分配和优化功能。
这意味着系统应具备良好的算法和策略，以合理地将电能分配给各个负荷。
通过优化能量分配，可以最大程度地利用可再生能源，实现能量的高效利用。
3. 能量储存和调度在能量管理系统中，能量储存和调度是非常重要的环节。
该系统应考虑到能量的储存需求，并具备相应的储能装置。
通过储存和合理调度能量，可以平衡供需关系，使能量分布更加稳定和高效。
电源系统的设计和实施
电源系统的设计和实施首先，电源系统的设计应该考虑到电力供应的可靠性。
这需要对电源系统进行合理的规划和分析，包括对电力负荷的预测和评估、电源配置的优化、备用电源的设置等。
设计人员需要考虑到电力供应的稳定性、可靠性和节能性等方面的因素，确保电源系统能够满足用户的需求。
其次，电源系统的设计也需要考虑到电能质量的问题。
电能质量影响到电气设备的性能和寿命，因此设计人员需要对电能质量进行合理的规划和控制。
这可以通过选用合适的电源设备、合理设计电源线路、配置适当的过滤器和稳压器等方式来实现。
此外，电源系统的设计还需要考虑到安全性的问题。
安全性是电源系统设计和实施过程中必须重视的方面。
设计人员需要对电源系统进行合理的规划和布局，确保电源设备的安全使用和维护。
此外，设计人员还需要选择合适的电源保护设备，如过载保护器、漏电保护器等，来防止电源系统的故障和事故。
在电源系统的实施过程中，需要按照设计方案进行布线和安装电源设备。
布线时需要考虑电源线路的长度、电源设备的分布、线路的阻抗等因素，以确保电源系统的稳定性和可靠性。
安装电源设备时，需要按照设备的使用要求进行正确和安全的操作，遵守相关的安全规定和标准。
另外，电源系统的实施还需要进行调试和运行试验。
调试过程中需要对电源系统进行各项功能和性能的测试，确保电源系统的正常运行。
运行试验过程中需要对电源系统的稳定性、可靠性和安全性进行综合评估，以发现和解决潜在问题。
最后，电源系统的实施还需要进行监控和维护。
监控过程中需要对电源系统的各项指标进行实时监测，及时发现和解决问题。
维护过程中需要对电源设备进行定期的检查和维修，以确保电源系统的正常运行和延长设备的使用寿命。
综上所述，电源系统的设计和实施是一项复杂而重要的工作，需要考虑到电力供应的可靠性、电能质量、安全性等方面的问题。
只有经过合理的规划、分析、调试和维护，才能确保电源系统的稳定运行和用户的满意度。
键点：可靠性、电能质量、安全性、规划和分析、配置和设置、负荷预测和评估、备用电源、节能性、设备选用、线路设计、过滤器和稳压器、安全使用和维护、保护设备、布线、调试、运行试验、监控、维护。
分布式能源系统的设计与控制
分布式能源系统的设计与控制简介随着对环境保护和可再生能源的重视，分布式能源系统（distributed energy system, DES）已成为近年来最流行、最具前景的能源发展模式之一。
在DES中，能源在离散制造的小型发电站、蓄电池和能量转换设备中进行利用，最终形成一个具有各种能源的高效、高质量的系统。
本文将探讨DES的基本原理、设计流程和控制方法。
一、DES的基本原理电力系统是由一个或多个发电机、变电站、输电线路、配电站和用户构成的。
在这种传统的电力结构中，能源通常是从一个或者多个大型电源中产生的，这些电源是通过输电线路将电力分配到各个用户，最终形成一个有向网络。
在这个网络中，能源只能从网络的起点流向终点，因此大量的能量损耗就会在输电线路上发生。
相比传统电力系统，DES比较灵活，能够适应各种能源形式和规模，同时也更加有利于经济和环保。
DES通常由多个独立发电机以及储存设备组成，这些设备分布在各个用户之间，能够同时向网络提供和消耗能源。
这样的系统可以降低电能的浪费和损失，同时使电能生产更可靠，更可持续。
二、DES的设计流程1.需求分析首先，需要对电力系统的需求进行分析。
这包括用电负荷的总量和每个用户的用电需求，以及不同时段的高峰和低谷电量。
此外，还需考虑到传统电源和分布式发电机之间的协调和互连。
2.组件的选择与配置接下来，需要选择和配置不同的能源发电机和贮能系统以满足需求。
这个处理过程需要考虑电池和储能设备的结构，并对发电机进行优化选择，使其组成的系统能够匹配生产和消费能力。
3.系统集成然后，对 DES 的所有组件进行集成。
这里需要考虑到各个组件之间的联系和控制，以及带来的潜在的冲突和问题。
对于系统小的，局部分布式电力系统，集成相对容易。
但在大规模、复杂的程序系统下，可能需要较为复杂的信息和通讯控制系统。
三、DES的控制方法1.控制的目标分布式能源系统的控制目标主要是保证能源质量和供应水平。
分布式电源接入系统设计内容深度规定
目次前言 (III)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4设计依据和主要内容 (2)4.1设计依据......................................................................24.2设计范围......................................................................24.3设计边界条件..................................................................24.4设计主要内容 (2)4.5设计思路和研究重点 (2)5系统一次 (2)5.1电力系统现状概况及分布式电源概述 (2)5.2地区电网发展规划 (3)5.3接入系统方案 (3)5.4附图 (4)6系统二次 (4)6.1总体要求 (4)6.2继电保护 (4)6.3调度自动化 (4)6.4电能计量装置及电能量采集终端 (5)6.5接入系统二次设备清单及投资估算 (5)6.6附图 (5)7系统通信..........................................................................57.1概述..........................................................................57.2技术要求及选型................................................................67.3分布式电源通信方案............................................................67.4通道组织及话路分配............................................................67.5通信设备配置方案..............................................................67.6设备清单及投资................................................................67.7附图..........................................................................68接入系统方案经济技术比选..........................................................69结论 (6)编制说明 (7)I前言本标准在调查研究，总结国内分布式电源接入系统工程设计实践经验，参考国内外有关标准并在广泛征求意见的基础上编制而成。
分布式电源接入系统典型设计
（2016版）分布式电源接入系统典型设计【征求意见稿】国家电网公司2016年1月前言为配合《国家电网公司关于做好分布式电源并网服务工作的意见》及《国家电网公司关于促进分布式电源并网管理工作的意见》和《分布式电源接入配电网相关技术规定》的发布，国家电网公司发展部会同有关部门，组织国网北京经济技术研究院和江苏省电力设计院有限公司、上海电力设计院、南瑞电力设计有限公司、浙江浙电经济技术研究院、国网北京电力经济技术研究院、国网山东电力经济技术研究院、国网河北电力经济技术研究院、国网河南电力经济技术研究院、国网安徽电力经济技术研究院、国网山西电力经济技术研究院、国网宁夏电力经济技术研究院等12家设计、科研单位，吸收分布式电源并网的科研及设计实践成果，对接入10kV及以下配电网的分布式发电并网工程设计进行了统一的规范，形成了《分布式电源接入系统典型设计（2016版）》。
本典型设计是在2013年发布的《分布式电源接入系统典型设计》基础上，结合分布式电源的国家政策、标准，行业标准、企业标准及接入系统工程的具体情况，修订完成统一的分布式电源接入系统典型设计方案，包括8个光伏发电接入系统典型设计方案、6个风电接入系统典型设计方案、6个燃机接入系统典型设计方案和5个光伏扶贫项目接入系统典型案例。
全书共分六篇，第一篇为总论；第二篇为技术原则及方案划分；第三篇为光伏发电（逆变器型）接入系统典型方案及典型案例；第四篇为风电（异步电机型）接入系统典型方案；第五篇为燃机发电（同步电机型）接入系统典型方案；第六篇为光伏扶贫项目接入系统典型案例。
此外，考虑加强设计指导性，本典设补充编制了分布式电源接入配电台区参考容量表。
本典型设计自发布之日起可应用于分布式电源接入系统实际工程设计。
随着分布式电源发展和接入系统技术、设备水平的不断提升，典型设计将开展修编完善，满足后续应用需求。
典型设计编写组2016年1月目录第一篇总论 (1)第1章概述 (1)1.1 工作目的和意义 (2)1.2 设计原则 (3)1.3 工作方式 (3)1.4 设计范围及方案划分 (4)1.5 应用说明 (14)第2章工作过程 (17)第3章典型设计依据 (18)3.1 设计依据性文件 (18)3.2 主要设计标准、规程规范 (18)3.3 主要电气设备技术标准 (21)第二篇接入系统典型方案及技术原则 (22)第4章概述 (22)第5章系统一次设计及方案划分 (23)5.1 内容和深度要求 (23)5.2 主要原则及接入系统方案 (24)第6章系统继电保护及安全自动装臵 (46)6.1 内容与深度要求 (46)6.2 技术原则 (46)第7章系统调度自动化 (50)7.1 内容与深度要求 (50)7.2 技术原则 (50)第8章系统通信 (54)8.1 内容及深度要求 (54)8.2 技术原则 (54)第9章计量 (58)9.1 内容与深度要求 (58)9.2 技术原则 (58)第三篇光伏发电(逆变器型)接入系统典型设计方案 (61)第10章10K V接入公共电网变电站方案典型设计（XGF10-T-1） (61)10.1 方案概述 (61)10.2 接入系统一次 (61)10.3 接入系统二次 (66)第11章10K V接入公共电网开关站、环网室（箱）、配电室或箱变方案典型设计（XGF10-T-2） 8511.1 方案概述 (85)11.2 接入系统一次 (85)11.3 接入系统二次 (90)第12章10K V T接公共电网线路方案典型设计（XGF10-T-3） (113)12.1 方案概述 (113)12.2 接入系统一次 (113)12.3 接入系统二次 (118)第13章10K V接入用户开关站、环网室（箱）、配电室或箱变方案典型设计（XGF10-Z-1） . 13613.1 方案概述 (136)13.2 接入系统一次 (136)13.3 接入系统二次 (142)第14章380V接入公共电网配电箱/线路方案典型设计（XGF380-T-1） (165)14.1 方案概述 (165)14.2 接入系统一次 (165)14.3 接入系统二次 (169)第15章380V接入公共电网配电室、箱变或柱上变压器低压母线方案典型设计（XGF380-T-2）17315.1 方案概述 (173)15.2 接入系统一次 (173)15.3 接入系统二次 (179)第16章380V接入用户配电箱/线路方案典型设计（XGF380-Z-1） (182)16.1 方案概述 (182)16.2 接入系统一次 (182)16.3 接入系统二次 (189)第17章380V接入用户配电室、箱变或柱上变压器低压母线方案典型设计（XGF380-Z-2）. 19217.1 方案概述 (192)17.2 接入系统一次 (192)17.3 接入系统二次 (197)第四篇风力发电（异步电机型）接入系统典型设计方案 (201)第18章10K V接入公共电网变电站方案典型设计（XFD10-T-1） (201)18.1 方案概述 (201)18.2 接入系统一次 (201)18.3 接入系统二次 (206)第19章10K V接入公共电网开关站、环网室（箱）、配电室或箱变方案典型设计（XFD10-T-2）22619.1 方案概述 (226)19.2 接入系统一次 (226)19.3 接入系统二次 (231)第20章10K V T接公共电网线路方案典型设计（XFD10-T-3） (256)20.1 方案概述 (256)20.2 接入系统一次 (256)20.3 接入系统二次 (261)第21章10K V接入用户开关站、环网室（箱）、配电室或箱变方案典型设计（XFD10-Z-1） . 28021.1 方案概述 (280)21.2 接入系统一次 (280)21.3 接入系统二次 (286)第22章380V接入公共电网配电室、箱变或柱上变压器低压母线方案典型设计（XFD380-T-1）30822.1 方案概述 (308)22.2 接入系统一次 (308)22.3 接入系统二次 (314)第23章380V接入用户配电室、箱变或柱上变压器低压母线方案典型设计（XFD380-Z-1）. 31723.1 方案概述 (317)23.2 接入系统一次 (317)23.3 接入系统二次 (323)第五篇燃机（同步电机型）接入系统典型设计方案 (326)第24章10K V接入公共电网变电站方案典型设计（XRJ10-T-1） (326)24.1 方案概述 (326)24.2 接入系统一次 (326)24.3 接入系统二次 (330)第25章10K V接入公共电网开关站、环网室（室）、配电室或箱变方案典型设计（XRJ10-T-2）34725.1 方案概述 (347)25.2 接入系统一次 (347)25.3 接入系统二次 (350)第26章接入用户10K V开关站、环网室（箱）、配电室或箱变方案典型设计（XRJ10-Z-1）. 37326.1 方案概述 (373)26.2 接入系统一次 (373)26.3 接入系统二次 (378)第27章380V接入公共电网配电室、箱变或柱上变压器方案典型设计（XRJ380-T-1） (400)27.1 方案概述 (400)27.2 接入系统一次 (400)27.3 接入系统二次 (404)第28章380V接入用户配电室、箱变或柱上变压器方案典型设计（XRJ380-Z-1） (408)28.1 方案概述 (408)28.2 接入系统一次 (408)28.3 接入系统二次 (412)第六篇光伏扶贫项目接入系统典型设计 (416)第29章概述 (416)第30章分布式光伏10K V集中接入典型设计案例（一） (419)30.1 案例概述 (419)30.2 当地配电网现状 (419)30.3 一次部分 (420)30.3 一次设备清单 (428)30.4 二次部分 (428)30.5 投资估算 (433)第31章分布式光伏10K V集中接入典型设计案例（二） (434)31.1 案例概述 (434)31.2 当地配电网现状 (434)31.3 一次部分 (435)31.4 二次部分 (441)31.5 投资估算 (446)第32章分布式光伏380V集中接入典型设计案例 (447)32.1 案例概述 (447)32.2 当地配电网现状 (447)32.3 一次部分 (448)32.4 二次部分 (457)32.5 投资估算 (460)第33章分布式光伏380V分散接入典型设计案例 (461)33.1 案例概述 (461)33.2 当地配电网现状 (461)33.3 一次部分 (463)33.4 二次部分 (469)33.5 投资估算 (472)第34章分布式光伏220V分散接入典型设计案例 (473)34.1 案例概述 (473)34.2 当地配电网现状 (473)34.3 一次部分 (474)34.4 二次部分 (481)34.5 投资估算 (483)附录A短路电流计算公式 (484)附录B送出线路导线截面 (486)附录C谐波电压与电流 (490)附录D电压异常时的响应特性 (491)附录E频率响应特性 (492)附录F变压器性能参数 (493)附录G分布式电源接入配电台区参考容量表 (498)第一篇总论第1章概述能源是国民经济发展的基础。
分布式电源接入系统设计内容深度规定
目次前言 (III)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4设计依据和主要内容 (2)4.1设计依据......................................................................24.2设计范围......................................................................24.3设计边界条件 (2)4.4设计主要内容 (2)4.5设计思路和研究重点 (2)5系统一次 (2)5.1电力系统现状概况及分布式电源概述 (2)5.2地区电网发展规划 (3)5.3接入系统方案 (3)5.4附图 (4)6系统二次 (4)6.1总体要求 (4)6.2继电保护 (4)6.3调度自动化 (4)6.4电能计量装置及电能量采集终端 (5)6.5接入系统二次设备清单及投资估算 (5)6.6附图 (5)7系统通信..........................................................................7.1概述..........................................................................57.2技术要求及选型................................................................67.3分布式电源通信方案............................................................67.4通道组织及话路分配............................................................67.5通信设备配置方案..............................................................67.6设备清单及投资................................................................67.7附图..........................................................................68接入系统方案经济技术比选..........................................................69结论 (6)编制说明 (7)I前言本标准在调查研究，总结国内分布式电源接入系统工程设计实践经验，参考国内外有关标准并在广泛征求意见的基础上编制而成。
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时钟电路附近 输入/输出连接处 大功耗电路附近 远离电源馈入点的位置
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电源分布系统设计
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低频大容量电容的选择步骤
计算电路的最大交变电流（ΔI） 给出电路所允许的最大电源电位差噪声（ ΔV） 计算电路所允许的最大XMAX = ΔV / ΔI 给出电源、地分布线的寄生电感LPSW 计算电源、地分布线的最高响应频率FPSW
某5V CMOS电路板有100个门，分别驱动10pF负载，边沿 时间为5ns。电源分布线的电感为100nH
高频去耦电容
高频去耦电容为电路提供本地的低阻抗直流源
LPDS
+
DC
Cbypass CL -
高频去耦电容的阻抗必须小于XPSW
电源分布系统设计 22
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选择高频去耦电容的一般原则
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埋入式电容原理
A
d
Power Dielectric Ground
0.225 x A x εr C= d
若εr = 90，则C = 5nf/in2
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埋入式电容设计
1 - Comp CORE 2 - Signal 3 - Power 4 - Ground 5 - Signal CORE 6 - Wire
2.6 （A I L f 2） E μV/m R
A — 环路面积，cm2 IL — 环路电流，A f — 频率，MHz R — 观测点到电场中心的距离，m
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电源分布系统设计
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电流回路（3）
参考平面的开槽
不适当的参考平面的开槽，将增加信号的环路面积。
参考平面的开槽
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地电平抖动（1）
地电平抖动——Ground Bounce（GB） GB的起因
PCB电源 L2 芯片内部电源
L3
I
CL 芯片内部地 L1 PCB地
RL
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计算并联电容值CParallel
LC N Ltot
C parallel
1
计算每一个电容的值Celement
2 Fbypass X MAX
Celement
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C parallel N
电源分布系统设计 24
高频去耦电容的选择实例
某5V CMOS电路板有100个门，分别驱动10pF负载，边沿 时间为5ns。电源分布线的电感为100nH。设电容引脚电 感LC=5nH。
VN
+
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电源分布系统设计
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为数字电路正常工作提供电源
公共通路阻抗将产生电源和地电位差
XPSW = ESR + 2f × ESL ESR —— 电源分布系统寄生电阻。低频或直流情况 下，是造成电源电位差的主要原因。 ESL —— 电源分布系统寄生电感。高频情况下，交 变电流将在寄生电感上产生电源电位差，其幅度远大 于寄生电阻的影响。
D W
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电源分布系统设计
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电流回路（4）
连接器的隔离盘
连接器在参考平面上不适当的隔离盘，将增加信号的 环路面积。
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电流回路（5）
信号环路面积增加，将产生额外的感抗，减慢信 号边沿速率，并在临近信号线上产生互感串扰。 图3中：
L 5 D ln( D ) nH W L 2.2 2 Z0
多层板的叠层结构
叠层结构的设计主要考虑以下因素
稳定、低噪声、低交流阻抗的PDS 传输线结构要求 传输线特性阻抗要求 串扰噪声抑制 空间电磁干扰的吸收和屏蔽 结构对称，防止变形
电源层数 + 地层数 = 信号层数 电源层和地层尽可能成对设计，并至少有一对是“背 靠背”设计 采用带状线结构，关键信号传输应采用对称带状线
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一般设计规则（2）
尽可能采用平面设计，或保持电源和地线尽可能 短和宽，避免“梳状”地线 “背靠背”的电源和地层设计，具有最小的PDS 阻抗，并具备高频去耦作用，能有效抑制高频噪 声 配置足够的、均匀分布的去耦电容 在数模混合设计中，应为数字电路和模拟电路分 别提供独立的PDS 大量的不同逻辑电平、不同噪声容限的电路（如 TTL、ECL等）在混合设计中，应为它们分别提供 独立的PDS 9 上海傲普科技有限公司 电源分布系统设计 不同的电源、地层应相对隔离，不直接叠压
0.5F
电源分布系统设计
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多层陶瓷片式电容的材料选择
通常使用的材料有三种
NP0 X7R Z5U
介电常数介于NP0和Z5U之间 相对于Z5U，具有较好的温度和电压系数 相对于NP0，具有较高的ESR和较差的温度和电压系 数 相同的封装下，电容值的范围比NP0宽
X7R是去耦应用的最佳选择
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电源分布系统设计
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表面贴装电容的布局和布线
不同的布局，产生的寄生电感的数值相差很大
应采用较大的过孔 电容焊盘到过孔的引线应尽可能短和宽
电源分布系统设计 27
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多层PCB中的平面电容
多层PCB中直接相邻（“背靠背”）的电源和地 平面构成了一个具有最小交流阻抗的平面电容
自谐振频率>需抑制的时钟谐波频率 提供电路瞬态工作能量
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电源分布系统设计
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高频去耦电容的选择步骤
计算系统在高频下正常工作所能允许的电感Ltot
Ltot
给出电容的引脚电感LC 计算并联电容的数目N
X MAX X MAX Tr 2 Fknee
当电源、地层之间存在足够的去耦电容后，其交 流阻抗极小，交流信号可以在任何一层上传输。 换言之，对于交流信号而言，电源、地层是没有 区别的，可以统称为平面（Plane） 平面（Plane）为电流回路提供最低阻抗回路 PDS阻抗
电源电压 允许电压波动的比率（百分数） 100 需要的电流
i ( D) I0 1 H 1 (D / H )2
I0 — 信号总电流，A H — 信号线到参考平面的距离，m D — 观测点到信号线中心的垂直距离，m i(D) —观测点的回流电流密度，A/in
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电流回路（2）
环路面积
信号和回流信号通路构成了一个闭合回路。随着环 路面积的增大，将产生更多的差模辐射噪声，且更易于受 外界干扰的影响。
完成去耦作用的前提，是保证在电源分布系统具 有较低的交流阻抗
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低频大容量电容（bulk）
在所有的信号管脚开关同时处于最大的容性负载 条件时，提供稳定的直流电压、电流 通常选用大容量钽电容，电压额定值一般为电路 额定工作电压的5倍 放置位置
Tr 3.4 L C （短线）
T1090L / R
Tr
(T1090L / R ) 2 (T1090 ) 2 （长线）
Vcrosstalk
V L （长线） Tr Z 0
Vcrosstalk
1.52 V C L （短线） (Tr ) 2
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nH
W
H
Ｘ — 电源分布线长度，in H — 电源分布线平均间距，in W — 电源分布线宽度，in N — 电源和地层数
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N=2
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一般设计规则（1）
PDS必须为电路正常工作提供稳定的、无噪声的 电压和电流 为数字信号提供稳定的电压参考 对于每一个电路来说，PDS应当被视为独立的、 相互隔离的，以保证噪声不能通过PDS耦合到其 他电路 电源、地平面（线）之间应具有尽可能小的交流 阻抗 PDS必须为信号提供无干扰的回流通路 电源、地平面应同时具备空间电场的屏蔽作用
高速数字设计和信号完整性分析
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电源分布系统设计
基本概念 设计目标 一般设计规则 多层板叠层结构 电流回路 去耦电容及其应用 噪声抑制
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2
基本概念
电源分布系统
Power Distribution System（PDS）
电源分布系统设计 10
在高速数字设计中的一般规则是
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多层板的叠层实例
表面层A 电源层 信号层（X方向） 0.5mm 0.1mm 0.15mm
信号层（Y方向） 0.15mm 地层 0.1mm
表面层A
电源层 0.1mm 0.15mm（可调整）
电源层
信号层（X方向） 0.15mm
信号层（X方向）
1.0mm
0.5mm
信号层（Y方向） 0.15mm 地层 表面层B 0.1mm
信号层（Y方向）
0.15mm（可调整） 地层
表面层B
0.1mm
基材
填充材料
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电流回路（1）