導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電源電路的設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

針對影響開關(guān)電源可靠性的環(huán)節(jié)，本文詳細介紹了防浪涌軟啟動電路、瞬時過壓抑制電路以及消除變壓器直流偏磁電路的設(shè)計方案，并且對保護電路中元件的選型給出了計算方法。本文所介紹的保護電路專門針對輸出空載電壓70V，輸出電流160A，頻率20kHz，額定功率6kW的弧焊電源。

弧焊電源的電路結(jié)構(gòu)

數(shù)字弧焊電源由主電路、控制電路兩部分組成。其中，主電路由整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)、變壓整流濾波環(huán)節(jié)等部分組成。主回路的結(jié)構(gòu)如圖1所不。

整流部分采用三相全波整流模塊，濾波部分采用兩組并聯(lián)和兩組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的工頻濾波電容，濾波后的直流電送入逆變模塊的輸入端。逆變模塊采用智能IPM模塊。從電路形式上看，IPM與全橋逆變器結(jié)構(gòu)相同，驅(qū)動器驅(qū)動兩個對角元件同時導(dǎo)通，將輸入電壓交錯疊加到高頻變壓器的初級，并且可以使用改變占空比的方法調(diào)整輸出電壓。高頻變壓器的輸出經(jīng)二極管和電抗器進行整流、濾波，輸出穩(wěn)定的直流。

工頻整流后的直流輸出電壓Ud為537V。輸出最大電流I0＝160A。由于采用兩個變壓器串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每個變壓器次級輸出電流Id＝I0/2，變壓器原邊的輸入電流I=N2/N1×Id≈1/5×80＝16(A)，變壓器原邊的輸入電壓V＝Ud/2≈270V，整流橋交流側(cè)電流為：

弧焊電源保護電路的設(shè)計

1　防浪涌軟啟動電路的設(shè)計

電源的輸入為電容器輸入型，即采用電容器對直流輸入進行濾波，因此一旦附加有交流脈動時，電容中就有電流流過。電源的三相輸入電流在合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器在充電瞬間會形成很大的浪涌電流。特別是大功率開關(guān)電源，采用容量較大的濾波電容器，浪涌電流會達100A以上。在電源接通瞬間產(chǎn)生如此大的浪涌電流，重者往往會導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷或合閘開關(guān)的觸點燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會使空氣開關(guān)產(chǎn)生打火現(xiàn)象，合不上閘。為此，要設(shè)置防止浪涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運行。

浪涌電流的值隨著輸入電壓的增大而增大，當交流側(cè)的輸入電壓相位達到900時為最大值。采用電容進行濾波通常導(dǎo)致輸入電流的峰值Iacp約為Iac的3～4倍。如果能對浪涌電流進行有效的抑制，那么浪涌電流可以抑制到交流輸入Iac的5倍以下。但是，如果過度抑制浪涌電流，電容器充分充電的時間增長，充電尚未結(jié)束前就產(chǎn)生振蕩，有2次性的沖擊電流流通，因此浪涌抑制電路中電阻的選擇非常重要。軟啟動電路如圖2所示。

根據(jù)(1)式的計算得出交流輸入電流Iac＝14A，則浪涌電流可以按交流輸入的4倍來抑制I’＝1/4×Iac＝3.5A，輸入相電壓為220V，則輸入相電壓的峰值Eip為311V。

需要的電阻值為

R=Eip/Iac＝89Ω　(2)

電阻的瞬間功率為

PR(Eip)2/R＝1087W　(3)

電阻的瞬間過功率較大，為了保證電阻對浪涌電流能夠起到有效的抑制作用，應(yīng)選擇繞線式水泥電阻，其耐瞬間過功率可高達額定功率的100～400倍。這里，可選擇阻值為100Ω的限流電阻，功率為10W的水泥電阻。

2　直流偏磁消除電路

全橋逆變器的原理如圖3所示。

驅(qū)動器驅(qū)動兩個對角元件同時導(dǎo)通，同相的開關(guān)管不能同時導(dǎo)通，否則電源將被短路。因此兩組觸發(fā)脈沖應(yīng)有一段共同處于低電平的死區(qū)時間，死區(qū)時間必須要大干開關(guān)管的最長導(dǎo)通飽和延遲關(guān)斷時間。圖3中，T1、T4與T2、T3交替導(dǎo)通時，a、b兩點的電位根據(jù)開關(guān)管的導(dǎo)通而浮動。如果開關(guān)管具有不同的開關(guān)特性，那么在相同的基極脈沖寬度作用下，將會對a，b接點處的電壓波形產(chǎn)生影響，如圖4所示。

圖4中，矩形A1中的反斜線代表了不平衡的工作特性。如果變壓器原邊的輸入電壓帶有這種不平衡特性，將會發(fā)生偏磁現(xiàn)象，致使鐵芯飽和并產(chǎn)生過大的集電極電流，從而降低了變換器的效率，使開關(guān)管失控。在變壓器原邊線圈的輸入中串聯(lián)一個耦合電容，則將直流偏磁濾掉。

耦合電容C與輸出端的電抗器組成了一個串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為

其中，LR為折算到變壓器原邊的副邊電感值。

為了使耦合電容充電為線性，要使諧振頻率低于逆變器的開關(guān)頻率。在設(shè)計中取諧振頻率為逆變器開關(guān)頻率的1/4。根據(jù)公式(4)可以算出電容值為

電容器在每半個周期充電或放電一次，充電電壓為V，當電容的充電電壓為反極性的V時，若電壓過大則影響逆變器電壓的調(diào)整率。

電容的充電電壓Vc＝I/Ct　(6)

其中，I為變壓器原邊平均電流，t為電容充電時間間隔。

根據(jù)式(6)算得電容的充電電壓VC＞(10％～20％)V，通過計算可以看出VC的值過大，這將對逆變器產(chǎn)生不利的影響，因此要重新確定電容值。這里，我們確定耦合電容的值為4 μF。

3　瞬時過壓抑制電路的設(shè)計

PWM調(diào)制的全橋電路的全波整流器如圖5所示，D1、D2是快恢復(fù)二極管。

變壓器副邊的輸出電壓為Vs，則二極管D1、D2在截止時承受2Vs的反向電壓。由于高頻變壓器的漏電感及整流管的結(jié)間電容在截止時形成一個諧振電路，導(dǎo)致瞬時過壓振蕩將二極管擊穿，造成電源的輸出端短路。因此要在電源的輸出部分設(shè)置RC緩沖電路以保護快恢復(fù)二極管，提高電路的可靠性。對于大電流輸出的電源，緩沖器RC要設(shè)置在每個整流管的兩端。緩沖器的設(shè)計既要對二極管起到保護作用，又要盡量減小損耗。

篇2

關(guān)鍵詞:EDA仿真;負載能力;擴流設(shè)計;仿真對比驗證

中圖分類號:TN702文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-199-02

Research and Application of IC Test Instrument Power Circuit Simulation Design

SUN Chengting,ZHU Chunjiang

(Lianyungang Technical College,Lianyungang,222006,China)

Abstract:According to the problems of certain lab IC test instrument not being perfect on power circuit design and the system halted or restoration not being unusual on lower load capacity,the power circuit design and current-amplification circuit are being improved based on the original circuit,the contrastive verificafion is used for improving circuit with EDA simulation technique,and the problem in practical application is also solved.

Keywords:EDA simulation;load capacity;current-amplification design;simulation contrast verification

0 引 言

集成電路測試儀可用來測量集成電路的好壞,在電子實驗室中應(yīng)用廣泛。在實際使用中,發(fā)現(xiàn)部分廠家生產(chǎn)的測試儀存在一些問題,如電網(wǎng)電壓波動或負載加重后容易出現(xiàn)死機或復(fù)位不正常現(xiàn)象,這對實驗進程和實驗室管理有很大影響,也是困擾實驗指導(dǎo)老師的常見問題,必須予以解決。本文通過某一種測試儀電源電路的改進的試驗,會給實驗室管理者以借鑒。

在電路設(shè)計中用到EDA(Electronics Design Automation,電子設(shè)計自動化)技術(shù)。在進行電路改進前,從電路參數(shù)設(shè)計,電路功能仿真驗證等都在計算機上先用EDA軟件完成,不但縮短了電路設(shè)計時間,而且大大地節(jié)約了成本。

EDA 技術(shù)是隨著集成電路和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運而生的一種高級、快速、有效的電子設(shè)計自動化工具。它經(jīng)歷了計算機輔助設(shè)計(Computer Assist Design,CAD)、計算機輔助工程設(shè)計(Computer Assist Engineering Design,CAE)和電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation,EDA)三個發(fā)展階段[1]。利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)的設(shè)計,具有以下幾個特點[2]:用軟件的方式設(shè)計硬件;用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的;對設(shè)計電路功能是否正確可進行仿真分析。

目前流行的EDA軟件有Protel 99 SE,EWB,Multisim,PSpice等幾種[3]。本文運用Protell 99 SE 中的Advanced SIM 99仿真功能對所改進的電路進行仿真和應(yīng)用。

1 EDA仿真在測試儀電源電路設(shè)計中的應(yīng)用

學(xué)校電工電子實驗室有多臺LM-800C數(shù)字集成電路測試儀,在使用中有時會出現(xiàn)死機,復(fù)位不正常現(xiàn)象。通過研究,發(fā)現(xiàn)電源電路存在問題:電源擴展能力差,帶負載能力弱。筆者根據(jù)其PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)繪制出其電源電路原理圖,如圖1所示。

圖1 LM-800C數(shù)字集成電路測試儀電源電路圖

圖1中,78M05為5 V三端穩(wěn)壓器[4],RL為測試儀負載,實際上是待測集成電路。

限于篇幅,只繪制主要部分,電源線路濾波器在圖中未畫出。通過研究,發(fā)現(xiàn)電源電路存在問題:電源擴展能力差,帶負載能力不強,有時會出現(xiàn)死機、無法復(fù)位現(xiàn)象。通過對其電源電路的改進,增加了擴流電路,從而解決了實際使用中存在的問題。

1.1測試儀電源電路的擴流設(shè)計

為了節(jié)約成本,不能對原來電路進行全新設(shè)計,只能在原來電源電路基礎(chǔ)上,通過增加部分電路來增強其帶負載能力。

改進中需要考慮的問題[5]:

(1) 選擇合適的濾波電容。電源輸出直流電壓要穩(wěn)定,紋波小。

(2) 增加了擴流電路,當電源電壓不穩(wěn)定或測試系統(tǒng)負載增大時,電源帶負載能力強,輸出電壓穩(wěn)定。

圖2為經(jīng)過改進的帶擴流功能的電路,帶負載能力較強,能擴大電路的輸出電流。Q1為外接擴流功率三極管,R1為Q1的偏置電阻。該電路帶負載能力與Q1的參數(shù)有關(guān)。C1,C4為濾波電容,C2為0.33 μF,可抵消輸入接線的電感效應(yīng),C3可防止高頻自激,消除高頻噪聲,改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)[6,7]。

圖2 帶擴流功能的電路

電源電路擴展輸出電流的工作原理:

二極管D1用于消除三極管Q1的發(fā)射結(jié)Ube對輸出電壓的影響(相當于發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓0.7 V),并提供電容C4的放電回路。設(shè)三端穩(wěn)壓器78M05的最大輸出電流為Imax,則晶體管的最大基極電流Ib=Imax-IRL,因而負載RL上電流的最大值I可表示為:

I=(1+β)(Imax- IRL)

一般三極管的基極電流Ib很小,與Imax相比可忽略不計,I比Imax大許多,可見輸出電流提高了,從而可提高電源的帶負載能力。

1.2 兩種電路帶負載能力的仿真對比驗證

可用Protell 99 Advanced SIM 99[6,7]對原電路(圖1)和改進后的電路(圖2)進行仿真分析,以驗證二者的帶負載能力。

(1) 仿真參數(shù)設(shè)置

首先進行仿真參數(shù)設(shè)置,進行瞬態(tài)分析與傅里葉分析[8,9],仿真參數(shù)設(shè)置對話框如圖3所示。

圖3 仿真參數(shù)設(shè)置對話框

為了突出顯示,顯示器上只顯示兩個波形,其中in為輸入端,out為輸出端。

(2) 仿真波形對比分析

用Protell 99 Advanced SIM 99對圖1所示電路進行仿真,發(fā)現(xiàn)當負載變重,超過78M05最大輸出電流(0.7 A)時[10],將使輸出電壓的紋波增大,輸出電壓(out)下降且不穩(wěn)定,out波形有明顯的波動,5 V下降為4 V左右,且輸出(out)波形不平滑,紋波大。負載變重后的仿真波形如圖4所示。

圖4 負載變重后的波形

為了增大電源的帶負載能力,在原電路的基礎(chǔ)上加擴展電流三極管Q1后,帶同樣的負載,輸出電壓很穩(wěn)定(5 V),仿真波形如圖5所示。

圖5 加擴流三極管后仿真波形

從輸出波形(out)可以看出,電壓很穩(wěn)定,沒有紋波。

1.3 設(shè)計電路的應(yīng)用效果

經(jīng)改進后的電源電路,在實驗室的實際使用中,再未發(fā)現(xiàn)死機或不能正常復(fù)位現(xiàn)象,證明通過EDA仿真所設(shè)計的電路在使用中獲得成功。

2 結(jié) 語

用EDA仿真技術(shù)能方便電路設(shè)計,并可驗證電路

設(shè)計的正確性。通過對兩種電路的仿真對比,說明改進后電源電路帶負載能力強,這在實際使用中得到驗證。

參考文獻

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篇3

關(guān)鍵詞：SCT，逆變，電源

Abstract: This paper introduces a single-chip microcomputer as the core controller, to the output voltage of the inverter power supply system, and the realization of frequency change, providing convenience for different voltage requirements for electrical equipment.

Keywords: SCT, inverter, power supply

中圖分類號： TN86文獻標識碼：A文章編號：

一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本系統(tǒng)是以STC12C5A60S2單片機作為主控制芯片而實現(xiàn)的逆變電源，驅(qū)動元件使用的是IR2110，，單片機產(chǎn)生SPWM波的方法是采用等面積法，采用此方法可以實現(xiàn)正弦波的輸出，頻率可以調(diào)節(jié)是通過對程序的控制來實現(xiàn)的，進而最終可以設(shè)計出直流到交流的逆變過程。

1.1、脈寬調(diào)制器（SPWM）

用STC12C5A60S單片機，此單片機為新一代的51單片機，它的flash為64k，具有兩路的PWM輸出，脈寬可以通過軟件的方式來調(diào)節(jié)，優(yōu)點是：不僅具有較高的精度，而且具有不復(fù)雜，價格不高的電路。

1.2、SPWM控制方案

有兩種SPWM控制的方案：單極性與雙極性調(diào)制法。在單極性法中生成的SPWM信號有正、負和0三種電平，在雙極性法中生成的卻僅有正、負兩種電平。通過對比二者產(chǎn)生的SPWM波可以得知：當二者的載波比相同時，雙極性SPWM所生成的波中所含諧波量較單極性的要大；而且在正弦逆變電源控制當中，雙極性SPWM波控制不夠簡單。所以最終選擇了單極性SPWM波的控制方案。

1.3、驅(qū)動方案的選取

驅(qū)動MOS管的方式可以選擇簡單的電路，在簡化電路的同時，穩(wěn)定性也加強了。IR公司的IR2112芯片驅(qū)動能力較強，高邊驅(qū)動電源可以通過非常簡單的電路來獲得，所以設(shè)計選取IR2112。

二、系統(tǒng)硬件電路方案設(shè)計

2.1、主控電路的硬件設(shè)計

本設(shè)計的主要控制芯片是STC12C5A60S2單片機, 通過控制逆變電路的關(guān)斷導(dǎo)通來實現(xiàn)SPWM波的產(chǎn)生。

2.2、驅(qū)動電路的方案設(shè)計

使用IR公司的IR2110芯片來對功率管進行驅(qū)動。因為一個IR2110驅(qū)動一個半橋，所以全橋逆變器選用2片IR2110來進行驅(qū)動。采用MOSFET來作為輸出側(cè)逆變電路中開關(guān)管，它的耐壓為100V，要重視自舉電容跟自舉二極管的選取，選取好之后，輸出逆變的電路如下圖所示:

2.3、逆變電路的方案設(shè)計

為了穩(wěn)定的輸出交流電壓，設(shè)計選用了全橋逆變電路，此電路由雙半橋組成，通過對比之后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)較為穩(wěn)定的同時也易于控制，基于IR2112控制的全橋驅(qū)動電路，兩片IR2112芯片組成全橋逆變電路如下圖所示：

三、系統(tǒng)軟件電路方案設(shè)計

3.1、逆變電源軟件程序設(shè)計

本設(shè)計的電源軟件選用模塊化設(shè)計。單片機內(nèi)部ROM 中固定了系統(tǒng)程序，也有一些子程序在里面。這些子程序具有時鐘、初始化系統(tǒng)等的功能。

在主程序模塊中，需要完成的工作有：初始化各芯片、設(shè)計中斷向量等。

3.2、SPWM波生成方案軟件設(shè)計

3.2.1、正弦脈寬調(diào)制技術(shù)SPWM

依據(jù)軟件化方法的不同由單片機實現(xiàn)SPWM控制的方法有：自然、規(guī)則采樣法等。規(guī)則采樣法相比于其它方法在理論上諧波偏小，有較強的對諧波的抑制能力的同時實時控制也不復(fù)雜，這樣對于軟件的實現(xiàn)就很有利。綜上，本設(shè)計實現(xiàn)SPWM控制的方法選用的是規(guī)則采樣法。

為了達到采樣法的效果與自然采樣法的效果相接近的目的，所以選取規(guī)則采樣法。選取的目的是能夠使得SPWM波形的每個脈沖都與三角波中心線相對稱，所以這樣就大大簡化了計算。在圖中，三角波就是載波，要想使得輸出的正弦波為調(diào)制波，那么每半個正弦波的載波數(shù)就得為a，載波的周期就得為。控制逆變電路的關(guān)斷可以在在載波與正弦波的交點處實現(xiàn)，設(shè)導(dǎo)通時間為，依據(jù)公式：，其中正弦調(diào)制信號波為=，正弦波幅 值與載波幅值的比值為調(diào)制度b， SPWM脈寬表的特點是正弦表，它是通過上式計算得出的，對輸出交流電壓有效值的控制可以通過改變調(diào)制度b的值來實現(xiàn)。

3.2.2、驅(qū)動電路設(shè)計STC12C5A60S2單片機生成SPWM波軟件設(shè)計

選用單片機產(chǎn)生SPWM波原理是：PCA模塊l的16位捕獲／比較模塊寄存器CCAPlH和CCAPlL來獲得載波周期的數(shù)值，通過將PCA定時器的值CH、CL與模塊捕獲寄存器的值進行對比之后，如果二者相等，那么PCA就會產(chǎn)生中斷。在中斷當中，脈寬調(diào)節(jié)模式將下一個SPWM波的脈寬裝載到了CCAPOL中，無干擾的更新PWM就可以通過此方法來實現(xiàn)。具體的流程圖如下：

不同的脈寬數(shù)值在每個固定的載波周期內(nèi)形成了一個類似于正弦表格的形式。如果此路SPWM的輸出采用模塊O，那么應(yīng)該先將模塊0的PCA模塊工作模式寄存器定義為8位的PWM模式，清零16位計數(shù)器定時器CH、CL，清零PCA PWM模式輔助寄存器O ，當然了前提是要能確保捕獲的寄存器EPCOH、EPC0L為零，與PCA模塊0的捕獲寄存器CCAPOH、CC2APOL有關(guān)的僅僅是PWM波比較的數(shù)值，載波周期的高八位和低八位數(shù)值通過模塊l的捕獲寄存器CCAPlH、CCAPlL來獲得，PCA比較／捕獲模塊寄存器1定義為使能比較功能，匹配產(chǎn)生中斷是可以被允許的。在第一個脈寬值sin[0]裝入CCAP0H之后， PCA模塊中斷打開以及低壓檢測中斷也可以打開，開總的中斷，將PCA計數(shù)啟動。在16位計數(shù)器／定時器的與模塊1中捕獲／比較寄存器的數(shù)值相等時，一個CCF中斷將會產(chǎn)生；在中斷的程序當中，中斷標志位清零，模塊1的捕獲寄存器CCAPlH、CCAPlL的載波周期的高八位和第八位數(shù)值將被重新載入，清零16位計數(shù)器定時器CH、CL，中斷的次數(shù)i加1，下一個脈寬的數(shù)值sin[i]被裝入CCAPOH以進行比較。此時應(yīng)當對是否到達最大數(shù)值N進行判斷，如果達到了，那么就清零中斷次數(shù)i的同時將脈寬數(shù)的sin[i]值送入CCAP0H，從而形成了一個循環(huán)。如此下去，一次又一次的循環(huán)，隨著正弦規(guī)律變化不斷產(chǎn)生的脈寬將發(fā)生在P1．3的引腳上，進而最終可以準確的得到SPWM波。通過軟件來實時計算好的一路單極性SPWM波形的脈寬的表示圖如下圖所示。

四、結(jié)束語

本文所設(shè)計的電源具有諸如用戶操作簡單、比較容易上手、比較敏捷的有點的同時也具有方便安裝、比較智能的優(yōu)點，現(xiàn)代的電力電子正在迅猛發(fā)展，很多領(lǐng)域都需要逆變電源，再加上逆變電源的諸多優(yōu)點，相信逆變電源以及相關(guān)產(chǎn)品在隨著現(xiàn)代人類文明的進步的同時會在一些領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。

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篇4

關(guān)鍵詞:電阻電容電感參數(shù)性能

電阻、電容、電感作為常見的電路元件,在任何電路中幾乎都能看他們的存在。由于這些電子元件太普通,以至于電路設(shè)計者在進行電路設(shè)計時一般只關(guān)心其基本的參數(shù),即電阻阻值,電容容量,電感感量,而對其他的參數(shù)卻不太關(guān)心甚至忽略了,因此往往會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象,雖然電路設(shè)計原理正確,但在把電路圖紙轉(zhuǎn)化為實物以后,經(jīng)常出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象,但又很難找出出現(xiàn)故障的原因。該文將通過幾個實例分析,簡要的介紹一下基本電子元件電阻、電容、電感在實際電路設(shè)計中進行選擇的基本常識。

1電阻的選擇

1.1電阻的分類及特點

電阻主要有四種,碳膜電阻,線繞電阻,金屬膜電阻,金屬氧化膜電阻。碳膜電阻穩(wěn)定性良好,負溫度系數(shù)小,高頻特性好,受電壓和頻率影響較小,噪聲電動勢較小,阻值范圍寬,但精度不高。線繞電阻具有較低的溫度系數(shù),阻值精度高,穩(wěn)定性好,耐熱耐腐蝕,主要做精密大功率電阻使用,缺點是高頻性能差。金屬膜電阻比碳膜電阻的精度高,穩(wěn)定性好,溫度系數(shù)小。金屬氧化膜電阻在高溫下穩(wěn)定,耐熱沖擊,負載能力強。

1.2案例分析

如圖1所示電路,該電路是一個常見的濾波電路,在設(shè)計中電阻R的功率為1/16瓦,該電阻在此電路中的作用主要是衰減電路中的噪聲,但在實際運行中,經(jīng)常出現(xiàn)電阻爆裂的現(xiàn)象,經(jīng)過測試,造成該現(xiàn)象的主要原因是在設(shè)計中只關(guān)注了電阻阻值,而忽視了對電阻額定功率的選擇。1.3電阻選擇要點在選擇電阻時,首先考慮的是電阻阻值的大小,這可以通過計算得到。由于電阻上有電流通過,因此電阻會消耗功率,為了保證電路的可靠運行,這時還需要考慮電阻的額定功率,特別是在功耗高的支路上,電阻額定功率的選擇尤為重要,否則很容易損壞電阻。在一般的電源電路和其他設(shè)定器件工作參數(shù)的電路中,如電源電路中的電壓或電流取樣電阻,在晶體管放大電路中用于設(shè)置電路工作點的偏置電阻等,為了保證電路的穩(wěn)定工作,對相關(guān)電阻的精度要求將會大大提高,在這種情況下一般應(yīng)選用金屬膜電阻或金屬氧化膜電阻。對于繞線電阻,雖然精度高,但分布參數(shù)較大,不適合用于高頻電路中。

2電容的選擇

2.1電容的分類及特點

陶瓷電容:用高介電常數(shù)的鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì),并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成,體積小,價格低,穩(wěn)定性好,但容量較低。鉭電容:使用鉭作為介質(zhì),是一種電解電容,但不使用電解液,適合在高溫下工作。其特點是溫度特性好,適宜于小型化。主要缺點是耐壓耐電流能力較弱。鋁電解電容:鋁電解電容是由鋁圓筒做負極,里面裝有液體電解質(zhì),插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。它的特點是容量大,但是漏電大,穩(wěn)定性差,有正負極性,適宜用于電源濾波或者低頻電路中。

2.2電容的主要作用

從電容的容抗公式Z=1/ωC可以看出,信號頻率和電容容量都會影響其阻抗的大小,正是基于此原因,電容的一個重要作用就是濾波,幾乎所有的電源電路中都會用到。從理論上說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1uF的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大的電解電容并聯(lián)了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的第二個主要作用就是起旁路作用,旁路電容為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負載需求,就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進行放電。電容的第三個主要作用是起去耦作用,避免電路間的耦合干擾。

2.3案例分析

如圖2所示電路,在少量數(shù)據(jù)處理時,電路工作正常用,而一旦出現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理,偶爾會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。在一般情況下,可能會認為是時鐘或CPU出了問題,但實際上在此電路中并非如此。測量CPU供電引腳,發(fā)現(xiàn)紋波電壓很高,最后在該引腳增加兩個小電容以加強濾波作用,此時數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象即消失。

2.4電容選擇要點

陶瓷電容體積小、穩(wěn)定性好,但容量小,適用于高頻濾波。鉭電容溫度穩(wěn)定性好,容值較大,耐壓耐流能力弱,適用于高頻濾波。鋁電解電容容量大,耐壓高,但精度差,適用于低頻波波。另外還需要特別關(guān)注電容的阻抗與頻率變化的關(guān)系,事實上,一個電容器可等效成R、L、C二端線性網(wǎng)絡(luò),不同類型的電容器其等效參數(shù)R、L、C的差異很大,等效電感大的電容器(如電解電容器)不適合用于耦合、旁路高頻信號,等效電阻大的電容器不適合用于Q值要求高的振蕩回路中。

3電感的選擇

3.1電感的作用

由電感的阻抗公式Z=ωL可知,頻率越高,電感的阻抗越高,而對直流的阻抗為零,因此電感的一個基本作用就是通交流阻直流。另外由于電感是由導(dǎo)線繞制而成,由法拉弟電磁感應(yīng)定律可知,當通過電感的電流發(fā)生變化時,電感將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而阻礙電流的變化,所以電感具有保持器件電流穩(wěn)定的作用。最后電感還有濾波的作用。

3.2案例分析

如圖3所示電路,電源電壓紋波較大,該電路中的LC濾波器本是用于濾波的,然而正是由于這個LC濾波器,導(dǎo)致了電路發(fā)生了諧振,該諧振信號疊加在輸出電壓上,從而使輸出電壓紋波增大,把濾波電感去掉,輸出電壓上幾乎波有紋波電壓。

3.3電感選擇要點

電感與電容構(gòu)成低通濾波器時,要防止噪聲頻率點與諧振頻率點的重合,以免產(chǎn)生共振。電感串聯(lián)在電源電路中,要考慮電感器件的壓降。信號線上的電感,要注意其品質(zhì)因數(shù)與頻率的關(guān)系,電源電路上使用的電感,要注意其直流電阻,額定電流大小等,特別需要強調(diào)的是在選電感時,首先應(yīng)明確其使用頻率范圍,鐵芯線圈只能用于低頻,一般鐵氧體線圈、空心線圈可用于高頻。

4結(jié)語

電阻、電容、電感作為基本的電子元件,他們的性能參數(shù)對電路的正常工作有極大的影響。該文通過幾個簡單的案例分析,說明在電路設(shè)計時不能簡單的只考濾電阻阻值、電容容量、電感感量,為了提高電路的工作質(zhì)量及電路工作的穩(wěn)定性還需要考慮其他的參數(shù),并簡單的說明了選型的基本原則。

參考文獻

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[2]張金.電子設(shè)計與制作100例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

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關(guān)鍵詞 LED；電源驅(qū)動；節(jié)能高效

中圖分類號TM91 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）46-0011-01

1 LED路燈的電源驅(qū)動原理

近些年隨著大功率的LED發(fā)光技術(shù)的升級，大功率的白光LED進入了照明市場，越來越多的被應(yīng)用于通用照明領(lǐng)域。因為LED本身具有高光效、壽命長、抗浪涌能力差等特點，以此LED路燈的電源控制和驅(qū)動系統(tǒng)就成為了保證其功能和高效的重要基礎(chǔ)。

為了設(shè)計出更加安全可靠的電源驅(qū)動器，必須對其工作原理進行了解。本文對LED路燈電源驅(qū)動器的基本工作原理進行簡要的介紹：主要的系統(tǒng)設(shè)計是處采用隔離變壓器、PEC控制電源開關(guān)，并保證輸出為恒定的電壓，完成對LED路燈的驅(qū)動。因為實際中LED的抗浪涌的能力較差，尤其是對反向電壓更為敏感。所以在電源控制中應(yīng)當注意對這方面的保護效果的提高。同時，LED路燈主要的工作狀況是戶外，因此要增加對防浪涌的措施。因為對其供電的電網(wǎng)容易受到雷電的干擾，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流而涌入電網(wǎng)，從而導(dǎo)致對LED的破壞。所以電源的驅(qū)動也應(yīng)當具備抑制浪涌的功能，達到保護LED的效果。此時采用的EMI濾波電路就起到了這種防止電網(wǎng)諧波串入的模塊，以此保護路燈的電路正常工作。

2 LED路燈的電源驅(qū)動器的設(shè)計

2.1 驅(qū)動器設(shè)計簡述

針對LED路燈系統(tǒng)的電源控制器的設(shè)計需要考慮到其特地和基本要求才能達到目的。具體的情況如下：此系統(tǒng)中的每個路燈的功率在 100W以內(nèi)；為了提高路燈的實用性，路燈的LED被分為若干小組，每組LED則是串聯(lián)驅(qū)動，組與組之間為隔離驅(qū)動，保證單組損壞而不影響整個LED的工作；為了提高路燈的安全性，輸入和輸出系統(tǒng)需要有電氣隔離；電源的公因數(shù)必須維持在較高的水平。

在設(shè)計中為了滿足以上的基本需求，通常采用的是AC/DC恒壓電源和多路控制的DC/DC恒定流動驅(qū)動級聯(lián)的方式完成對多路的LED驅(qū)動。AC/DC部分采用的是反激形式拓撲，輸出的功率可以滿足LED的功率；DC/DC的部分采用國半德爾LED恒定電流芯片。其中在AC/DC部分所采用的反激式的電源所產(chǎn)生的損耗將影響電源的效率，其損耗主要有：一次場效應(yīng)晶體管的損耗，主要是導(dǎo)通和開關(guān)損耗；二次側(cè)的整流二極管造成的功率損耗；高頻變壓的固有的鐵損、銅損、漏感損耗等，為了提高整個電源的高效率就應(yīng)當對上面三種情況進行控制。

2.2控制形式和零電壓設(shè)計

在提高效率的設(shè)計中，如采用ST所生產(chǎn)的L6562作為控制芯片，此芯片是一種較為經(jīng)濟的功率因數(shù)校正控制元器件。反激方式電源工作是在不連續(xù)導(dǎo)電的模式下進行工作的，通過前端的濾波其進行自動調(diào)整實現(xiàn)高功率。為了減小場效應(yīng)晶體管損耗，利用與芯片相適應(yīng)的器件，這樣可以有效的降低在導(dǎo)通時出現(xiàn)的損耗，同時還可以利用準諧振的技術(shù)實現(xiàn)場效應(yīng)晶體管的零電壓導(dǎo)通，完成對開關(guān)損耗的控制。

2.3 同步整流設(shè)計

通常的反激式開關(guān)在利用中二次側(cè)的整流二級管也會形成較大的損耗，為了實現(xiàn)高效率可以利用具有低導(dǎo)通降壓的二極管來緩解高損耗的問題，但是實踐中看，此種改進的效果并不明顯，同時一些設(shè)計中輸出的電壓較高，而肖特基二極管的反向耐壓性能并不理想，所以其不能滿足高效率需求。

實踐證明較好的方法是采用同步整流技術(shù)對功率進行調(diào)整，利用導(dǎo)通電阻較低的場效應(yīng)晶體管代替整流二極管。同步整流方式可以分為外驅(qū)動和內(nèi)驅(qū)動兩種，工作原理也可分為電壓型和電流型、諧振型驅(qū)動等。這些同步驅(qū)動的方式各自有其優(yōu)勢和不足。其中一種較為實用的是電流同步的控制驅(qū)動方案，但是因為驅(qū)動中選擇了場效應(yīng)晶體管門極驅(qū)動電壓鉗位在輸出電壓上，而門極穿電壓通常較低，因此要采用此種方法就要降低輸出電壓。

所以可以采用混合型的同步整流方法，其工作的原理為在兩個變壓器上的兩個繞組為T3、T4，其中T3設(shè)計為二次繞組主要負責(zé)能量的傳遞，T4則為輔助繞組。在T4上的電壓隨著T3電壓的升高而升高，用于開啟同步整流用場效應(yīng)管。此時的電流互感器中的兩個繞組也起到不同的作用，初級繞組是串聯(lián)在主電路中，是檢驗流經(jīng)的場效應(yīng)管的電流 ，當該繞組中的電流下降到0的時候，另一個繞組則將場效應(yīng)管斷開。所以此種方案可以利用電壓信號來控制場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通，電流信號澤爾負責(zé)其關(guān)閉，不僅僅提高了效率還可以穩(wěn)定的工作，控制了無開通的情況。

2.4 變壓器的高效率設(shè)計

高頻率變壓器是隔離形式的電源中不可或缺的器件，在提升效率的方面也有著重要的作用。變壓的損耗主要來自銅損、鐵損、漏感損耗，此三者的損耗可以通過必要的手段進性損耗的控制，但是控制的措施不能完全達到綜合高效的目標效果。因此，新型的變壓器技術(shù)將高頻率供電系統(tǒng)進行了升級。此種變壓器的技術(shù)日趨成熟，主要特點是高度低，利用底部面積大的平面磁芯。此種變壓器采用的繞著是螺旋印制線構(gòu)成。和以往的變壓器相比此種平面型的變壓效果更高，工作效率也得到了提升，且體積小、漏感小、導(dǎo)熱性好、一致性強等。雖然其距離應(yīng)用還有一段時間，但是可以成為高端應(yīng)用領(lǐng)域的替代產(chǎn)品。

3結(jié)論

LED路燈系統(tǒng)的高效率電源驅(qū)動器的設(shè)計，其首要的目的就是保證路燈的高頻率工況，同時防止供電系統(tǒng)中的干擾侵入到路燈系統(tǒng)中而造成損壞。其次，利用多種復(fù)合電路和晶體管來提高供電過程中的各種線路損耗，提高供電的效率，以此達到安全、高效的目的。

參考文獻

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[2]張國雋.城市路燈照明節(jié)能方案的設(shè)計[J].廣東科技，2007(S2).

篇6

【關(guān)鍵詞】監(jiān)測臺;機房設(shè)備;電路

1.單片機客戶端系統(tǒng)

單片機客戶端有以下部分主成：串口通信、PS2鍵盤控制、紅外遙控控制、光電傳感、熱釋電、溫度傳感、12864液晶模塊顯示、蜂鳴器報警、8路開關(guān)控制。PC主機端自身擁有人機交流模塊，用戶也可在PC端通過鍵盤和鼠標實現(xiàn)8路開關(guān)的控制;同時PC主機端負責(zé)接收并處理來自單片機客戶端的控制數(shù)據(jù)和防區(qū)數(shù)據(jù)，通過一定的算法實現(xiàn)單片機客戶端與PC主機端的數(shù)據(jù)同步;PC主機端還負責(zé)同步系統(tǒng)時鐘和顯示溫度數(shù)據(jù)的功能;PC端在處理防區(qū)數(shù)據(jù)時有辨別防區(qū)和記錄最新防區(qū)報警時間的功能;其中實現(xiàn)實時同步的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)交流和中斷處理，以下在我們的系統(tǒng)總方框圖中將給出我們的處理算法。單片機客戶端系統(tǒng)總方框圖如圖1所示。

圖1 單片機客戶端系統(tǒng)總方框圖

2.單元電路設(shè)計

2.1 控制部分電路（如圖2所示）

圖2 控制部分連接圖

2.2 PS2部分電路（如圖3所示）

圖3 PS2接口硬件連接圖

2.3 液晶顯示部分電路圖

顯示部分電路如圖4所示：

圖4 12864串行通信電路圖

2.4 溫度傳感器部分

溫度傳感器我們使用的是DS1820 單線數(shù)字溫度計，DS1820數(shù)字溫度計以9位數(shù)字量的形式反映器件的溫度值。

DS1820通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和DS1820之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。 因為每個DS1820都有一個獨特的片序列號，所以多只DS1820可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在HVAC環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機器的溫度以及過程監(jiān)測和控制等方面非常有用。

DS1820依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立 ROM操作協(xié)議，才能進行存儲器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5個ROM操作命令之一：1）讀ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳過ROM，5）報警搜索。這些命令對每個器件的激光ROM部分進行操作，在單線總線上掛有多個器件時，可以區(qū)分出單個器件，同時可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號的器件。成功執(zhí)行完一條ROM操作序列后，即可進行存儲器和控制操作，控制器可以提供6條存儲器和控制操作指令中的任一條。

一條控制操作命令指示DS1820完成一次溫度測量。測量結(jié)果放在DS1820的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。溫度報警觸發(fā)器TH和TL各由一個EEPROM字節(jié)構(gòu)成。如果沒有對DS1820使用報警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲器使用?？梢杂靡粭l存儲器操作命令對TH和TL進行寫入，對這些寄存器的讀出需要通過暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進行讀寫。如圖5所示為溫度傳感器控制電路。

圖5 溫度傳感器控制電路

2.5 紅外遙控器整體電路圖

矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4×4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。

先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。紅外遙控器整體電路圖如圖6所示：

圖6 紅外遙控器整體電路圖

2.6 串口部分電路

串調(diào)調(diào)試原理圖如圖7所示：

圖7 串口調(diào)試原理圖

2.7 設(shè)備控制電路

設(shè)備控制電路如圖8所示：

圖8 設(shè)備控制電路圖

參考文獻

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作者簡介：

篇7

一、用伏安法測電阻

實驗器材：待測電阻R，定值電阻R、 電源、電流表、電壓表，滑動變阻器，開關(guān)兩個，線導(dǎo)若干。

1.用內(nèi)接法測量

（1） 實驗電路圖如圖1所示

（2）實驗步驟：

a.閉合開關(guān)S和S調(diào)節(jié)滑動變阻器，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。

b.斷開S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R′，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。

（3）數(shù)據(jù)處理：

由步驟α有：U=I(R+R)，

由步驟b有：U=I(R+R+R)。

解上面兩式得待測電阻R=-。

2.用外接法測量

（1）實驗電路如圖2所示

（2）實驗步驟：

α閉合開關(guān)S，斷開S調(diào)節(jié)滑動變阻器R′，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。

b再閉合開關(guān)S調(diào)節(jié)滑動變阻器，記錄電流表和電壓表示數(shù)為I和U。

（3）數(shù)據(jù)處理

由步驟α有：I=+，

由步驟b有：I=++。

解上面兩式得待測電阻R=。

二、用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻。

1.實驗器材：待測電源，電流表、電壓表、滑動變阻器、單刀單擲開關(guān)S，單刀雙擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

2.實驗電路圖如圖3所示。

3. 實驗步驟

（1） 閉合開關(guān)S，將S，置于α，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。再次調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。

（2） 將開關(guān)S置于b，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U，再次調(diào)節(jié)滑動變阻器R，記錄電流表和電壓表的示數(shù)為I和U。

4.數(shù)據(jù)處理

由步驟（1）可列出：E=U+I(r+R)…①

E=U+I(r+R)…②

由步驟（2）可列出：E=U+(I+)r…③

E=U+(I+)r…④

由①、②兩式可得電動勢E=…⑤

由③、④、⑤可得內(nèi)阻r=。

三、測小燈泡的功率

1.實驗器材：電源，小燈泡（額定電壓為U），電流表，電壓表，定值電阻，滑動變阻器，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干。

2.實驗電路圖如圖4所示。

3.實驗步驟：

（1） 閉合開關(guān)S ，斷開S ，調(diào)節(jié)滑變阻器R，使電 壓表上的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U，記錄電流表上的示數(shù)為I 。

（2）再閉合開關(guān)S ，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，合電壓表上的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U，記錄電流表上的示數(shù)為L。

4.數(shù)據(jù)處理：

由步驟（1）有：I=I+I…①，

由步驟（2）有：I=I+I…②，

由兩式可得通過燈泡的電流為I = I－ I，小燈炮的功率為P=UI=U（I－I）。

由上面對各實驗的數(shù)據(jù)處理方法和結(jié)果可以看出，在處理數(shù)據(jù)時考慮了電流表和電壓表的內(nèi)阻R和R，但結(jié)果都不含有R和R。這樣通過對實驗電路的巧妙設(shè)計，就有效地消除了伏安法測量中原理上的誤差。

篇8

1 電子元器件的失效原因分析

1.1 缺乏科學(xué)的設(shè)計

通過對以往電子元器件產(chǎn)品的系統(tǒng)分析可以看出，電子元器件的失效，除了其本身的質(zhì)量問題，有很大一部分原因是由于電子元器件的設(shè)計不合理所導(dǎo)致的。比如某雷達產(chǎn)品，其在使用的過程中存在著晶振振蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象，通常會認為是由于集成電路所引起的，在更換集成電路之后現(xiàn)象仍然存在，通過進一步的分析發(fā)現(xiàn)，是電路設(shè)計不合理所引起的，因此對電力設(shè)計進行了更改，故障便徹底消除。

1.2 人為因素的干擾

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在導(dǎo)致電子元器件失效的各種原因中，人為因素占據(jù)著很大的比例，在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用的過程中，庫存、搬運、安裝調(diào)試、試驗等環(huán)節(jié)都可能會由于人的因素而導(dǎo)致電子元器件的失效。比如在電子元器件的裝配過程中，將單元板進行組成之后，對整個系統(tǒng)進行運行調(diào)整，這時整機功能正常，但是將電子元器件與電路印制板進行焊接并且裝機之后，設(shè)備卻無法正常運轉(zhuǎn)，通過專家分析，是由于焊接過程中，沒有使電烙鐵達到理想的接地狀態(tài)，不滿足電路焊接標準要求，而導(dǎo)致設(shè)備整機無法運行。

1.3 因他電應(yīng)力

近年來，由于其他電應(yīng)力而引起的電子元器件失效比例逐年的提升，其中較為典型的因素有接地不良、反沖電動勢、二次擊穿、靜電等等。如很多單位的供電系統(tǒng)都是接“0”保護，即“零”線與“地”線接在一起，這是符合供電系統(tǒng)的使用標準的。然而，對于微電子器件、CMOS器件，在其電路設(shè)計、調(diào)試和生產(chǎn)過程中，則必須采用接“地”保護，即“零”線與“地”線必須要嚴格分開。由于這些問題沒有受到充分的重視，而導(dǎo)致了電子元器件的失效。

2 提高電子元器件使用可靠性的措施分析

1）電子元器件的正確選擇與使用。由于不同的生產(chǎn)廠家在電子元器件的命名方法上存在著一定的差異，通常在元器件上所使用的字母標記也有著不同的含義，其反映著不同的型號和規(guī)格，同時也反映了元器件使用的環(huán)境和質(zhì)量等級等信息。因此，在進行元器件的選擇時，必須要對其字母含義進行詳細的了解以及確定，因為有的供應(yīng)商利用采購人員不清楚元器件上字母的含義，而以次充好，或者是以民用品充當軍用品以較高的價格出售。同時，應(yīng)當對電子元器件的質(zhì)量等級和命名標準等內(nèi)容有正確的認識，選擇具有品質(zhì)認定的標志，具有成熟生產(chǎn)經(jīng)驗的廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品。另外，對于元器件的使用環(huán)境和使用條件等參數(shù)要求也要作為其選擇的依據(jù)，這樣才能夠選擇合理的型號與規(guī)格。

2）對于元器件的工作負荷要進行科學(xué)的控制。實踐證明，經(jīng)常處于滿負荷工作狀態(tài)的元器件，其使用壽命也大大的降低，因此為了保證電子元器件的使用功能正常發(fā)揮，對于元器件的施工要適當?shù)倪M行降額和降溫。同時，通過冗余設(shè)計、裕度設(shè)計等方法來改善元器件的使用可靠性，降低其失效率，以此來提高整機的運行可靠性。

3）在電路的選擇上，應(yīng)當在保證不影響電路功能的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的分立器件用集成電路來代替。對于特殊的電路，或者是電子元器件成本較高的電路，應(yīng)當根據(jù)使用的需要而做好相應(yīng)的防護措施，功率較大的元器件，則要添加就有散熱器功能的部件，保證其正常使用。

4）在安裝工藝方法的選擇方面，應(yīng)當確保其科學(xué)和有效，比如印制板的機械配合孔、結(jié)構(gòu)尺寸的合理性等等，這些都是影響元器件使用可靠性的因素，避免由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理和安裝工藝不科學(xué)而造成元器件內(nèi)應(yīng)力的存在，這會大大降低元器件的使用效率。

5）元器件的檢測與篩選。檢測與篩選是元器件使用過程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響元器件使用可靠性的因素有很多，即使是設(shè)計合理、安裝工藝科學(xué)等因素都保證的基礎(chǔ)上，仍然會由于元器件自身材料的缺陷、輔助材料的質(zhì)量以及設(shè)備故障等因素而導(dǎo)致元器件的使用存在缺陷，而這些缺陷通過檢測與篩選是能夠有效的清除。在電路的測試功能中，包括直流參數(shù)測試和交流參數(shù)測試以及功能測試等，喪失基本邏輯功能的元器件可以通過功能測試來完成，而工藝生產(chǎn)中存在的缺陷則可以通過直流參數(shù)測試來檢測，交流參數(shù)測試一般可以用來對期間的頻率特性和開關(guān)特性進行檢測。

6）加強對電子元器件使用可靠性的研究工作，不斷的完善元器件使用規(guī)則和制度，并且持續(xù)提升設(shè)計人員的設(shè)計水平。比如可根據(jù)單位實際情況來編寫《CMOS電路使用規(guī)則》、《集成電路運放電路使用規(guī)則》等文件，從而使設(shè)計、使用人員有章可循，將大大減少人為因素造成的元器件失效。

7）加強對元器件產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督與管理，杜絕使用不合格的元器件產(chǎn)品。相關(guān)的工作部門要對元器件的質(zhì)量做好監(jiān)督與管理，并且及時的反饋，定期將元器件的使用情況形成報告

并且上交給質(zhì)量管理部門。在對整機設(shè)備進行維護時，對其故障分析應(yīng)當深入到元器件的等級，而不僅僅是電路板，這樣才能夠根據(jù)不同批次的元器件產(chǎn)品的故障和失效率有一個詳細的記錄和分析，以此來判斷該批量元器件的可靠性，為生產(chǎn)和使用提供更具有針對性的修改建議。

3 結(jié)束語

電子元器件是設(shè)備系統(tǒng)中具有基礎(chǔ)性作用的組成部分，其使用可靠性對于電子設(shè)備整體的運行效率有著重要的影響，因此，在進行電子元器件的選擇時，應(yīng)當確保其本身具有較強的可靠性，同時能夠滿足設(shè)備系統(tǒng)電性能指標的相關(guān)規(guī)定和要求，才能夠確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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[2]黃蘇萍，電子元器件可靠性與檢測篩選[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（04）.

[3]于迎，提高電子元器件使用可靠性的方法[J].環(huán)境技術(shù)，2008（04）.

[4]呂俊霞、宣峰，電子元器件的可靠性分析[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)，2011（01）.

[5]楊丹、恩云飛、黃云，電子元器件的貯存可靠性及評價技術(shù)[J].電子元件與材料，2005（07）.

篇9

關(guān)鍵詞：DF100A型短波發(fā)射機；過荷電路校準重要性；工作原理分析

前言

過荷電路是發(fā)射機的重要組成部分，是搞好安全播出的前提條件，因此及時校準發(fā)射機過荷電路是必不缺少的維護工作之一，可以提前預(yù)防不必要的事故發(fā)生，確保發(fā)射機穩(wěn)定運行，為優(yōu)質(zhì)零秒完成任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

1 過荷電路簡單介紹

發(fā)射機運行中斷高壓的可能：發(fā)生下列情況之一發(fā)射機即斷高壓保護。（1）高末屏流過流，1K38動作。（2）高末簾柵過流，1K40動作。（3）高前屏流過流，1K41動作。（4）三次過荷零功率鎖定，1K53動作。四個過荷繼電器其中之一吸合，其接點5-9接通，給斷高壓繼電器1K22B線包115VAC電壓通路，從而促使高壓回路繼電器失電，起到保護作用。其他的過荷保護電路或一次的極短時間的過流，發(fā)射機不斷高壓，只給故障過荷指示（綠紅），只有當按下過荷復(fù)位開關(guān)6S5后，才能把所有的過荷輔助繼電器上的控制電壓去除由此而將加電的繼電器的那些保持接點釋放開，過荷燈和過荷復(fù)位指示燈（紅綠）

2 過荷控制分析

2.1 調(diào)制器過荷

調(diào)制器過荷是由于電容、電子管等真空度不夠，播音時調(diào)幅度瞬間過大，高周機箱內(nèi)打火放電，等等原因造成的，廠家為此設(shè)計了光電保護裝置，反應(yīng)非常靈敏，動作很快，是微秒級的，一般不會造成損壞元器件，但打火的位置很難發(fā)現(xiàn)，需要經(jīng)驗的積累。

下面分析調(diào)制器過荷的原理：四單元接地故障傳感器的光纜傳來過荷信號，經(jīng)過九單元輸入/輸出板9A11（如圖所示）的相關(guān)電路光信號使U4輸出變?yōu)榈碗娖剑?5V經(jīng)二極管導(dǎo)通，鉗位在0.7V左右，使矩形脈沖發(fā)生器B腳低電平觸發(fā)，使U1的Q端輸出高電平0.05秒，使場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，地信號經(jīng)TB3-7等端子加在繼電器1K37的線包上，另一端接24V，使繼電器動作，其常開接點（8、12）閉合，使調(diào)制器過荷輔助繼電器1K30線包帶電，其接點（5、9）閉合使其自保，他的另一對接點給面板指示燈，使指示燈變紅，給人們以指示。同時四單元另一個接地故障傳感器的光纜傳來過荷信號，同樣經(jīng)過九單元輸入/輸出板9A11的相關(guān)電路經(jīng)P1-12到9A5板經(jīng)過故障計時，三次后（假如設(shè)三次）輸出地信號（P2-A7），經(jīng)過9A11板使繼電器1K52動作，機器在降為低功率的同時，其接點使指示燈變紅，給人們以指示；再三次過荷后，9A5（P2-A8）輸出地信號，經(jīng)過9A11板使1K53動作，其接點導(dǎo)致機器掉高壓。（如圖1）

圖1

2.2 反射功率過荷（控制1）

發(fā)射機的天饋系統(tǒng)的駐波比對于發(fā)射機正常穩(wěn)定的運行有著很大的影響。如果駐波比過大，將會在發(fā)射機平衡轉(zhuǎn)換器、諧波濾波器及高末槽路等部位產(chǎn)生高電壓，導(dǎo)致打火，嚴重會將損壞真空電容、電感等元件，因而DF100A（418F）發(fā)射對發(fā)射機反射功率過大即駐波比過大，采用機械保護方式，在發(fā)射機上安裝了反射功率表，當反射功率超過一定值時〔反射功率表上紅色指針設(shè)定的功率值〕，反射功率表內(nèi)部的繼電器動作，發(fā)射機從高功率降到低功率如果反射功率還是過大，那么發(fā)射機將被關(guān)斷。由于繼電器機械保護動作時間為毫秒級，對于某些雷電、天饋系統(tǒng)的打火等，引起瞬時反射功率過大是不起作用的，因而DF100A （418F）發(fā)射機又安裝了高速駐波比保護電路，采用電子保護方式，使保護動作時間提高到了微秒級。6A3-11和6A3-12是反射功率表內(nèi)部的繼電器的接點，控制電源合閘以后，該接點是接通的，24V通過9A5P1-A4加到的光耦上，如果有地信號就可導(dǎo)通，這個地信號來源于1A17（高速駐波比檢測）的1A17TB1-16。（如圖2）

圖2

分析1A17，來自反射功率取樣探頭3A8J2的信號通過屏蔽線接到1A17TB1-12上經(jīng)R2，C8濾波后接到U2的同向端，地線屏蔽層接1A17TB1-11經(jīng)R3，C9濾波后接到U2的反向端，反射功率信號經(jīng)U2放大后送到U3雙電壓比較器LM393N。比較器U3的同向端U3-3接固定電壓4.6V，反向端U3-2接U2的輸出端，正常情況下（沒有過荷信號），U3-3>U3-2輸出U3-1=15V，為高電平。場效應(yīng)管Q1 IRFD9123（P溝道）載止TB1-15=0V，場效應(yīng)管Q2 IRFD123（N溝道）VGS為正，使Q2飽和導(dǎo)通，輸出端子1A17TB1-16=0V，提供調(diào)制器控制器接地通路，控制1燈亮；當反射功率超過規(guī)定值后，比較器U3輸入端U3-2>U3-3，U3輸出端U3-1=0.71V為低電平，Q1飽和導(dǎo)通TB1-15=15V，繼電器1K54吸合使其接點（9、5）閉合，1K44帶電自保，其接點使指示燈變紅，反射功率指示燈亮，Q2截止TB1-16 懸浮高電位調(diào)制器控制器保護動作封鎖了高壓，起到了高速駐波比保護作用。

2.3 PA屏流過流（如圖3）

圖3

當PA屏流發(fā)生過流時PA過流繼電器1K38就得電其常開接點（8，12）閉合PA屏極過流繼電器1K31得電，其自保接點（5，9）閉合使其保持帶電。機器面版上的PA屏流指示燈將變紅。同時1K38的另一對接點（5、9）接通高壓斷回路，使機器掉高壓。

2.4 PA簾柵過流（如圖4）

圖4

當PA簾柵發(fā)生過流時PA簾柵過流繼電器1K40就得電其常開接點（8，12）閉合PA簾柵過荷繼電器1K33得電，其自保接點（5，9）閉合使其保持帶電。機器面版上的PA簾柵指示燈將變?yōu)榧t色。同時1K40的另一對接點（5、9）接通高壓斷回路，使機器掉高壓。

2.5 IPA陰流過荷（如圖5）

圖5

當IPA陰流發(fā)生過流時IPA過流繼電器1K41就得電其常開接點（8，12）閉合IPA屏極過流繼電器1K34得電，其自保接點（5，9）閉合使其保持帶電。機器面版上的IPA屏流指示燈將變?yōu)榧t色。同時1K41的另一對接點（5、9）接通高壓斷回路，使機器掉高壓。

3 結(jié)束語

DF100A型短波發(fā)射機現(xiàn)已均實現(xiàn)智能化、科學(xué)化管理。為確保發(fā)射機穩(wěn)定運行，但維護仍離不開每個值班、檢修人員的基礎(chǔ)性工作。過荷電路的校準和整定在發(fā)射機維護中起著非常重要的作用，要確保安全播出，必須參照標準按照要求做好此項工作。作者論述了相應(yīng)的問題、校準的重要性及其工作原理的分析，防止造成意外事故，一起和各位同仁共勉學(xué)習(xí)交流。

參考文獻

[1]DF-100A短波發(fā)射機使用說明書[Z].廣播電影電視設(shè)備制造廠.

篇10

關(guān)鍵詞：有源電壓鉗位；電動汽車；門極驅(qū)動電路；IGBT短路保護；電壓尖峰抑制

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.015

要采用更大功率的電機和更大功率的IGBT模塊。在同樣功率情況下，母線電壓越高，系統(tǒng)的額定電流越小，系統(tǒng)的損耗也越低，同時還可以減小導(dǎo)線截面積，從而減輕車重。因此，在系統(tǒng)承受的范圍內(nèi)采用較高的母線電壓成為電動汽車開發(fā)的方向。

此外，在剎車能量回收、發(fā)電機發(fā)電工作等工況下，系統(tǒng)往往工作于超過額定母線電壓的工況下。尤其是為了盡量回收下坡時電動汽車的重力勢能，系統(tǒng)往往工作在允許的最高電壓狀態(tài)。然而IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的Vce電壓尖峰疊加在上述較高的母線電壓上（見圖1)，有超過IGBT耐壓值導(dǎo)致IGBT過壓失效的風(fēng)險。這也是IGBT失效的最典型的原因之一。

因此，為滿足電動汽車及混合動力汽車較高母線電壓下工作的需要，在IGBT關(guān)斷使Vce接近耐壓值時對電壓尖峰的抑制是非常必要的。

有源電壓箝位方案的優(yōu)勢

IGBT關(guān)斷電壓尖峰是由系統(tǒng)寄生電感和關(guān)斷電流變化率決定的，計算公式如下：

Vs=Ls * di/dt

Ls表示系統(tǒng)寄生電感，di/dt表示關(guān)斷時流過IGBT的電流變化率，在系統(tǒng)設(shè)計方面通常采用疊層母排技術(shù)盡量減小寄生電感，增加并聯(lián)在母線上的吸收電容等方式減小關(guān)斷尖峰。在驅(qū)動電路方面抑制電壓尖峰的方式也

復(fù)時間只有15ns，反向電壓為200V的ES1D。為了凸顯有源電壓箝位電路的抑制電壓尖峰能力，關(guān)斷電阻選用了數(shù)據(jù)手冊中的標稱值0.8歐姆，實際電路考慮其他綜合因素該值會更大一些，如2.2歐姆左右。源電壓箝位的保護效果，如圖8a和8b。紫色C3為門極電壓波形Vge，綠色線C4為集電極電流波形Ic，藍色線C2為電壓波形Vce。

圖8a是不使用有源電壓箝位功能時的短路測試。由測試結(jié)果可見，母線在275V左右發(fā)生短路，關(guān)斷電壓尖峰為626V，已經(jīng)接近HybridPACK2的650V耐壓限值（blocking voltage)。

圖8b是加上基本有源電壓箝位電路后進行的短路測試。由測試結(jié)果可見，即使母線達到400V，短路電流比在275V下大45%，關(guān)斷電壓尖峰值僅為604V。可見到Vce被抑制成一個平臺，同時門極電壓Vge在5V形成一個電壓平臺，有效抑制了di/dt。