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模擬IC與數(shù)字IC對(duì)比
 處理連續(xù)性的光、聲音、速度、溫度等自然模擬信號(hào)的IC被稱為模擬IC。模擬IC處理的這些信號(hào)都具有連續(xù)性,可以轉(zhuǎn)換為正弦波研究。而數(shù)字IC處理的是非連續(xù)性信號(hào),都是脈沖方波。
模擬IC按技術(shù)類型來分有只處理模擬信號(hào)的線性IC和同時(shí)處理模擬與數(shù)字信號(hào)的混合IC。模擬IC按應(yīng)用來分可分為標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC和特殊應(yīng)用型模擬IC。標(biāo)準(zhǔn)型模擬IC包括放大器(Amplifier)、電壓調(diào)節(jié)與參考對(duì)比(Voltage Regulator/Reference)、信號(hào)界面(Interface)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(Data Conversion)、比較器(Comparator)等產(chǎn)品。特殊應(yīng)用型模擬IC主要應(yīng)用在4個(gè)領(lǐng)域,分別是通信、汽車、電腦周邊和消費(fèi)類電子。
模擬IC具有四大特點(diǎn):
a、生命周期可長(zhǎng)達(dá)10年。數(shù)字IC強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)算速度與成本比,數(shù)字IC設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在盡量低的成本下達(dá)到目標(biāo)運(yùn)算速度。設(shè)計(jì)者必須不斷采用更高效率的算法來處理數(shù)字信號(hào),或者利用新工藝提高集成度降低成本。因此數(shù)字IC的生命周期很短,大約為1年-2年。
  模擬IC強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性。產(chǎn)品一旦達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)就具備長(zhǎng)久的生命力,生命周期長(zhǎng)達(dá)10年以上的模擬IC產(chǎn)品也不在少數(shù)。如音頻運(yùn)算放大器NE5532,自上世紀(jì)70年代末推出直到現(xiàn)在還是最常用的音頻放大IC之一,幾乎50%的多媒體音箱都采用了NE5532,其生命周期超過25年。因?yàn)樯芷陂L(zhǎng),所以模擬IC的價(jià)格通常偏低。
b、工藝特殊少用CMOS工藝
  數(shù)字IC多采用CMOS工藝,而模擬IC很少采用CMOS工藝。因?yàn)槟MIC通常要輸出高電壓或者大電流來驅(qū)動(dòng)其他元件,而CMOS工藝的驅(qū)動(dòng)能力很差。此外,模擬IC最關(guān)鍵的是低失真和高信噪比,這兩者都是在高電壓下比較容易做到的。而CMOS工藝主要用在5V以下的低電壓環(huán)境,并且持續(xù)朝低電壓方向發(fā)展。
  因此,模擬IC早期使用Bipolar工藝,但是Bipolar工藝功耗大,因此又出現(xiàn)BiCMOS工藝,結(jié)合了Bipolar工藝和CMOS工藝兩者的優(yōu)點(diǎn)。另外還有CD工藝,將CMOS工藝和DMOS工藝結(jié)合在一起。而BCD工藝則是結(jié)合了Bipolar、CMOS、DMOS三種工藝的優(yōu)點(diǎn)。在高頻領(lǐng)域還有SiGe和GaAS工藝。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合,同時(shí)也需要設(shè)計(jì)者加以熟悉,而數(shù)字IC設(shè)計(jì)者基本上不用考慮工藝問題。
c、與元器件關(guān)系緊密
  模擬IC在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等;在設(shè)計(jì)中因技術(shù)特性的需要,常常需要考慮元器件布局的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式;模擬IC還必須具備低噪音和低失真性能。電阻、電容、電感都會(huì)產(chǎn)生噪音或失真,設(shè)計(jì)者必須考慮到這些元器件的影響。
對(duì)于數(shù)字電路來說是沒有噪音和失真的,數(shù)字電路設(shè)計(jì)者完全不用考慮這些因素。此外由于工藝技術(shù)的限制,模擬電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量少用或不用電阻和電容,特別是高阻值電阻和大容量電容,只有這樣才能提高集成度和降低成本。某些射頻IC在電路板的布局也必須考慮在內(nèi),而這些是數(shù)字IC設(shè)計(jì)所不用考慮的。因此模擬IC的設(shè)計(jì)者必須熟悉幾乎所有的電子元器件。
d、輔助工具少測(cè)試周期長(zhǎng)
  模擬IC設(shè)計(jì)者既需要全面的知識(shí),也需要長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累。模擬IC設(shè)計(jì)者需要熟悉IC和晶圓制造工藝與流程,需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。通常很少有設(shè)計(jì)師熟悉IC和晶圓的制造工藝與流程。而在經(jīng)驗(yàn)方面,模擬IC設(shè)計(jì)師需要至少3年-5年的經(jīng)驗(yàn),優(yōu)秀的模擬IC設(shè)計(jì)師需要10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)。
  模擬IC設(shè)計(jì)的輔助工具少,其可以借助的EDA工具遠(yuǎn)不如數(shù)字IC設(shè)計(jì)多。由于模擬IC功耗大,牽涉的因素多,而模擬IC又必須保持高度穩(wěn)定性,因此認(rèn)證周期長(zhǎng)。此外,模擬IC測(cè)試周期長(zhǎng)且復(fù)雜。
  某些模擬IC產(chǎn)品需要采用特殊工藝和封裝,必須與晶圓廠聯(lián)合開發(fā)工藝,如BCD工藝和30V高壓工藝。此外,有些產(chǎn)品需要采用WCPS晶圓級(jí)封裝,擁有此技術(shù)的封裝廠目前還不多。
新型非接觸式電流傳感器
 
  l 原來狀況
  原來的非接觸式電流傳感器大致有3種結(jié)構(gòu)模式,如圖1所示。在圖1中,例1所示為以霍爾元件作為磁場(chǎng)檢測(cè)元件設(shè)置在鐵芯的間隙內(nèi);例2所示為在鐵芯的間隙內(nèi)設(shè)置霍爾元件,而在鐵芯上設(shè)置反饋線圈:例3所示為在鐵芯的間隙內(nèi)設(shè)置磁一光效應(yīng)元件(應(yīng)用法拉第效應(yīng)的元件),用作磁場(chǎng)檢測(cè)元件。
  上述3種結(jié)構(gòu)模式的缺點(diǎn)如下:
  例l中元件的溫度特性不佳,輸出均勻性較差,因而電流檢測(cè)精度不高。再者,此種傳感器極易受漂移的影響.稍微受點(diǎn)漂移影響就難以測(cè)量含直流成分的電流。
  例2雖可解決例1中出現(xiàn)的問題,但要精密測(cè)量線圈中流過的電流還必須排除外界干擾因索,如果受到感應(yīng)噪聲等因素的影響,也就難以實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量。特別是電流傳感器的傳感部和控制電流傳感器信號(hào)的控制部之間的距離長(zhǎng),付出的代價(jià)就更高。
  例3由于其控制部的信號(hào)只用光傳送,噪聲雖低.但漂移的影響卻不。蚨膊荒軠y(cè)量含直流成分的電流。
  2 技術(shù)創(chuàng)新
  本開發(fā)立足于技術(shù)創(chuàng)新,著重致力于結(jié)構(gòu)改進(jìn).其舉措是局部鐵芯為飽和磁體,并由鐵芯形成間隙,鐵芯環(huán)繞在導(dǎo)體的外周,線圈繞在鐵芯上,將磁場(chǎng)檢測(cè)元件設(shè)置在間隙內(nèi)。
  由于本開發(fā)將磁場(chǎng)檢測(cè)元件設(shè)置在鐵芯飽和磁體的間隙內(nèi).因而在測(cè)量導(dǎo)體中所流過的電流時(shí)線圈中沒有電流。若用磁場(chǎng)檢測(cè)元件測(cè)量間隙內(nèi)的磁場(chǎng).根據(jù)測(cè)得的磁場(chǎng)強(qiáng)度即可知道導(dǎo)體中流過的電流。
  在此情況下.如果磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)靈敏度始終保持穩(wěn)定不變,那么要精確測(cè)量導(dǎo)體中流過的電流是不成問題的。可是,磁場(chǎng)檢測(cè)元件的材料、制件、粘接劑等因溫度引起的變化以及時(shí)效變化、光源變化等因素都會(huì)影響磁場(chǎng)檢測(cè)元件的檢測(cè)靈敏度.使之產(chǎn)生漂移。因此,不能精密測(cè)量導(dǎo)體中流過的電流。為此.本開發(fā)采用繞在鐵芯上的線圈,可按需要對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)元件的靈敏度加以校正,使磁場(chǎng)檢測(cè)元件的靈敏度始終如一,經(jīng)常保持在穩(wěn)定不變的狀態(tài)。
  校正靈敏度時(shí)經(jīng)由繞在鐵芯上的線圈內(nèi)流過的電流達(dá)到一定量值程度時(shí),就會(huì)使鐵芯的磁體形成飽和狀態(tài)而與導(dǎo)體中流過的電流無關(guān)。間隙內(nèi)產(chǎn)生一定量的磁通密度,當(dāng)其達(dá)到一定程度時(shí),即使磁場(chǎng)再增強(qiáng).磁通密度也不會(huì)再增大。此時(shí)?捎么艌(chǎng)檢測(cè)元件測(cè)量間隙內(nèi)的磁場(chǎng)。此測(cè)量值中如果不存在上述漂移因素.那么通常即為固定值(基準(zhǔn)值)。但若存在漂移因素,其值就會(huì)變化。放大器與磁場(chǎng)檢測(cè)元件的光檢測(cè)器連接,對(duì)其進(jìn)行調(diào)制,并將磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出值與基準(zhǔn)值相比較。同時(shí)對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)元件的靈敏度進(jìn)行校正。此校正可在瞬間進(jìn)行,并且無需切斷導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
  
  3 實(shí)例
  圖2所示為本開發(fā)提供的非接觸式電流傳感器的結(jié)構(gòu)。線圈繞在鐵芯上,磁場(chǎng)檢測(cè)元件設(shè)置在鐵芯的間隙內(nèi).光檢測(cè)器測(cè)量磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出,放大器調(diào)制磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出。
  
  局部鐵芯必須形成飽和磁體,但并不局限于此,整個(gè)鐵芯均為飽和磁體也無妨。若需追求飽和磁體所具有的短暫飽和特性。選用鐵紊體或非晶體之類的磁性合金便可奏效。
  圖3所示為非接觸式電流傳感器的鐵芯示例。鐵芯的兩端部采用高磁導(dǎo)率和高磁通密度的磁體,端頭以外部分采用飽和磁體。兩端頭尖細(xì)成錐形,以增大間隙的磁通密度。提高電流傳感器的靈敏度。
  
  磁場(chǎng)檢測(cè)元件可以采用磁一光效應(yīng)元件和霍爾元件。但是由于前者僅用光的方式就能進(jìn)行傳感部和控制部之間的信號(hào)傳送,并且不受感應(yīng)噪聲的影響.因而相比之下前者較為理想。
  在測(cè)量導(dǎo)體內(nèi)流過的電流時(shí)。飽和磁體隨其流過的電流一旦達(dá)到飽和程度,即使再增大導(dǎo)體中的電流.間隙內(nèi)的磁場(chǎng)也不會(huì)再變化。由于其變化量用磁場(chǎng)檢測(cè)元件檢測(cè)不出,因而飽和磁體的飽和程度不能由導(dǎo)體內(nèi)流過的電流來定。而其飽和點(diǎn)主要取決于飽和磁體的形狀和尺寸,特別是間隙的形狀和尺寸。
  4 效果
  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明。新開發(fā)的非接觸式電流傳感器具有如下成效:消除了磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出漂移,能精確測(cè)量含直流成分的電流;無需精密調(diào)制線圈中流動(dòng)的電流就能精密測(cè)量電流;采用磁一光效應(yīng)元件.其輸入和輸出信號(hào)為光信號(hào),無感應(yīng)噪聲之憂;改善了溫度特性。 
導(dǎo)銅線的負(fù)載能力的計(jì)算
 
估算口訣: 
二點(diǎn)五下乘以九,往上減一順號(hào)走。 
三十五乘三點(diǎn)五,雙雙成組減點(diǎn)五。 
條件有變加折算,高溫九折銅升級(jí)。 
穿管根數(shù)二三四,八七六折滿載流。 
說明: 
(1)本節(jié)口訣對(duì)各種絕緣線(橡皮和塑料絕緣線)的載流量(安全電流)不是直接指出,而是“截面乘上一定的倍數(shù)”來表示,通過心算而得。由表5 3可以看出:倍數(shù)隨截面的增大而減小。 
“二點(diǎn)五下乘以九,往上減一順號(hào)走”說的是2.5mm’及以下的各種截面鋁芯絕緣線,其載流量約為截面數(shù)的9倍。如2.5mm’導(dǎo)線,載流量為2.5×9=22.5(A)。從4mm’及以上導(dǎo)線的載流量和截面數(shù)的倍數(shù)關(guān)系是順著線號(hào)往上排,倍數(shù)逐次減l,即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。 
“三十五乘三點(diǎn)五,雙雙成組減點(diǎn)五”,說的是35mm”的導(dǎo)線載流量為截面數(shù)的3.5倍,即35×3.5=122.5(A)。從50mm’及以上的導(dǎo)線,其載流量與截面數(shù)之間的倍數(shù)關(guān)系變?yōu)閮蓚(gè)兩個(gè)線號(hào)成一組,倍數(shù)依次減0.5。即50、70mm’導(dǎo)線的載流量為截面數(shù)的3倍;95、120mm”導(dǎo)線載流量是其截面積數(shù)的2.5倍,依次類推。 
“條件有變加折算,高溫九折銅升級(jí)”。上述口訣是鋁芯絕緣線、明敷在環(huán)境溫度25℃的條件下而定的。若鋁芯絕緣線明敷在環(huán)境溫度長(zhǎng)期高于25℃的地區(qū),導(dǎo)線載流量可按上述口訣計(jì)算方法算出,然后再打九折即可;當(dāng)使用的不是鋁線而是銅芯絕緣線,它的載流量要比同規(guī)格鋁線略大一些,可按上述口訣方法算出比鋁線加大一個(gè)線號(hào)的載流量。如16mm’銅線的載流量,可按25mm2鋁線計(jì)算。
磁性印刷與磁卡的制作

磁性印刷是磁性油墨印刷的簡(jiǎn)稱,它以摻入氧化鐵等磁性物質(zhì)作為油墨顏料,并通過一定的印刷方式完成磁性記錄體的制作,使印刷品具有所要求的特殊功能。近年來,隨著計(jì)算機(jī)科技及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,磁性印刷品在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用,如銀行存折、支票、身份證、信用卡、電話卡、車船票及價(jià)目表等。
    
1.基本組成
    
在磁性印刷中,構(gòu)成磁性記錄體的材料為磁性油墨。
    
磁性油墨屬特種油墨,其基本組成方式與普通印刷油墨相似,即由顏料、連結(jié)料、填充料和輔料組成,但磁性油墨所采用的顏料不是色素,而是強(qiáng)磁性材料。所謂強(qiáng)磁性材料是指將其插入磁場(chǎng)中即被磁化,即使去掉磁場(chǎng)也能保留磁性的特殊材料。磁化前油墨本身是沒有磁性的,之所以具有磁性,是因?yàn)橛湍浞街兴玫念伭显诮?jīng)過磁場(chǎng)處理后具有保留磁性的能力。當(dāng)然,影響磁性記錄層特性的因素較多,如顏料的磁性、油墨中磁性顏料的含量、磁性膜厚度等,實(shí)驗(yàn)表明,干燥后的磁性膜的厚度以10~20μm為宜。此外,為了提高磁性膜表面的平滑度和耐磨性,印刷后可用合成樹脂進(jìn)行表面上光。
    
在磁性油墨中起功能作用的是強(qiáng)磁性顏料,起印刷輔助作用的是與之相適應(yīng)的油墨連結(jié)料,以下將按材料特性進(jìn)行介紹。
    
2.磁性顏料
    
強(qiáng)磁性材料主要有鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)等磁性元素,F(xiàn)e-Mo和Fe-W強(qiáng)磁性合金,以及具有Mn-Al和Mn-Bi那樣的NiAs型結(jié)構(gòu)的合金等。而作為磁性油墨的顏料大多是鐵素體,即一般是用XO-Fe2O3表示的無機(jī)化合物,其中X為二價(jià)金屬離子,依據(jù)X的種類不同,分別有錳-鐵素體、鐵-鐵素體、銅-鐵素體等。將上述強(qiáng)磁性材料置入磁場(chǎng)中,改變磁場(chǎng)強(qiáng)度,測(cè)試其所對(duì)應(yīng)的磁化值,即可以得到強(qiáng)磁性材料的H-B曲線。H-B曲線是表示磁性材料特性的重要曲線,其中oa代表飽和磁化值,ob代表殘余磁化值,oc代表磁阻值。
    
檢測(cè)常規(guī)印刷品質(zhì)量,往往是以印刷密度值和色相作為評(píng)價(jià)參數(shù);而對(duì)于磁性印刷,則是以H-B曲線的殘余磁化值和磁阻值作為印刷品質(zhì)量評(píng)價(jià)的參數(shù)。例如,在計(jì)數(shù)與計(jì)量磁性記錄體印刷中,強(qiáng)磁性材料的磁阻值應(yīng)為20000~30000A/m,殘余磁化值為0.08~0.11T。因此,進(jìn)行磁性印刷必須了解強(qiáng)磁性材料的基本特性,合理選擇強(qiáng)磁性材料,確定磁性油墨配方,這是獲得優(yōu)良磁性印刷品的關(guān)鍵。
    
常用磁性顏料有氧化鐵黑(Fe3O4)、氧化鐵棕(γ-Fe2O3)、含鈷的γ-Fe2O3和氧化鉻(CrO2)。
    
3.連結(jié)料
    
連結(jié)料是構(gòu)成油墨流體的重要組分,其主要作用是賦予顏料等固體粉狀物以流動(dòng)性,使之在研磨分散后形成漿狀流體,印刷后在承印物表面干燥固定下來。
    
油墨的流變性、黏度、干性以及印刷性能等主要取決于連結(jié)料。因此,高質(zhì)量的磁性油墨不光要有好的磁性材料作為顏料,也要采用性能優(yōu)良的連結(jié)料。
    
磁性油墨常用連結(jié)料有植物油(亞麻油)和合成樹脂(醇酸樹脂)。
    
1.印刷方式
    
磁性印刷過去通常采用平版、凸版印刷,以及顯影磁性潛像三種方式。
隨著各種磁卡的普及,磁性印刷已開始采用凹印、網(wǎng)印等多種印刷方式。此外,還有特種印刷,如用噴射方式形成磁性圖像;非沖擊裝置高速印刷;磁性膠囊印刷及磁性層轉(zhuǎn)印方式。
    
2.性能要求
    
大多數(shù)印刷油墨的功能是為了得到平面圖文,而磁性印刷則是利用印刷得到的特殊圖文作為檢測(cè)和記錄使用。評(píng)價(jià)磁性油墨的性能除了以油墨的磁性參數(shù)作為重點(diǎn)指標(biāo)外,還應(yīng)重視印刷適性和油墨附著性。例如,用于平版印刷的磁性油墨必須解決因磁性材料親水而造成油墨乳化的問題,因?yàn)槿榛F(xiàn)象會(huì)使油墨附著在空白部位,減弱圖文部位的磁性,給下一步的磁性檢測(cè)與判別帶來不良影響。一般來說,磁性顏料相對(duì)于其他油墨顏料,具有密度大、含量高的特點(diǎn),因此,必須確保連結(jié)料和顏料的親和性良好。
    
為了改善磁性油墨的印刷適性和油墨附著性,目前是采用把鐵粉及其他永磁性物質(zhì)和聚酰胺樹脂、熱塑性環(huán)氧樹脂、瀝青纖維、聚苯乙烯、氧(雜)茚—茚等樹脂混合后,在融熔或液體狀態(tài)下使之懸浮于水性介質(zhì)中,以得到適用于高速印刷的顯影磁性潛像油墨。
    
由于磁卡采用的磁記錄材料的物理、化學(xué)性能較穩(wěn)定,可靠性好;便于長(zhǎng)期保存,感化性能好,且可反復(fù)使用;消除磁性后可再次錄制,經(jīng)濟(jì)性好;讀寫設(shè)備簡(jiǎn)單,可實(shí)現(xiàn)小型、輕型化,便于攜帶和使用;其種類及應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大。
    
1.磁卡的分類
    
(1)按用途分類:一般分為磁卡、密碼卡、預(yù)付現(xiàn)金卡。
    
(2)按制作及信息讀取方式分類:一般分為磁卡、專用磁卡。
    
2.磁卡片基材料及規(guī)格
    
用于磁卡的片基材料需要滿足一些基本要求,從使用條件考慮,應(yīng)具有相應(yīng)的物理、化學(xué)性能,要求耐久性良好,在使用和長(zhǎng)期保存期間,性能不發(fā)生較大變化。
    
(1)材料類型:常用的磁卡片基材料可分為塑料片基和復(fù)合紙片基。塑料片基材料要求力學(xué)性能良好,尺寸穩(wěn)定,表面光潔,但需要進(jìn)行印前處理;復(fù)合紙片基材料印刷適性好,不需要進(jìn)行印前處理,但其綜合指標(biāo)遠(yuǎn)不如塑料片基材料。
    
(2)塑料片基材料的性能特點(diǎn):塑料片基按材料組成可分為聚酯(滌綸)片基、醋酸纖維素及聚氯乙烯片基。幾種常用片基材料的性能對(duì)比。
    
(3)塑料磁卡的尺寸規(guī)格:國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)制定了塑料磁卡的尺寸規(guī)格,即ISO規(guī)格,規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)磁卡尺寸為:
    
長(zhǎng):85.47~85.72mm;
    
寬:53.92~54.03mm;
    
厚:0.68~0.84mm。
    
塑料磁卡ISO標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
    
另外,各國(guó)在滿足ISO標(biāo)準(zhǔn)的前提下,根據(jù)本國(guó)實(shí)際情況又制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。如日本制定了JIS—X6301標(biāo)準(zhǔn),其中分為Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型卡的磁條位于塑料磁卡的背面;Ⅱ型卡的磁條位于塑料磁卡的正面。
    
3.磁卡加工工藝
    
(1)生產(chǎn)工藝流程
    
設(shè)計(jì)→組版、校正→制版→印刷→覆膜→貼磁條→整平→斷裁、成型→擴(kuò)充加工→磁檢查、消磁→數(shù)據(jù)寫入→最終檢查→成品
    
(2)主要生產(chǎn)過程 磁加工和擴(kuò)充加工是磁卡印制加工中的重要工序,包括磁加工、熱壓塑字和著色、簽名標(biāo)條加工等。
    
①磁加工,將6mm左右寬的磁條貼在磁卡的指定區(qū)域,經(jīng)整平、磁檢和消磁等工序,最后寫入必要的磁信息。
    
②熱壓塑字和著色,通過熱壓裝置對(duì)磁卡表面進(jìn)行文字凸起加工,形成諸如編號(hào)、有效期等文字,也可采用色箔進(jìn)行著色加工。

③簽名標(biāo)條加工,采用絲網(wǎng)印刷或粘貼、熱壓的方式制作。
淺談接地技術(shù)

       電子設(shè)備可能受到電源傳輸耦合、傳輸線干擾、地電流干擾帶來的電磁干擾的影響。加接地與電磁屏蔽、加濾波器等方法都可以有效減小干擾。接地阻抗越小,設(shè)備之間的電位差越小,干擾對(duì)信號(hào)的影響也就越小。
        比如A、B兩個(gè)電路直接有信號(hào)相連,二者分別接地,相距1m。當(dāng)又一個(gè)上升時(shí)間20ms,幅度50mA的脈沖電流流經(jīng)此地線時(shí),將產(chǎn)生感應(yīng)電壓
                                  
        其中,地線的電感約為每米0.8uH。
        若存在TTL電路,那么這個(gè)感生出的電壓就有可能造成電路的誤翻轉(zhuǎn)。
        信號(hào)接地的方式有懸浮接地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地。
        信號(hào)電路與外殼不相連時(shí)為懸浮接地,這樣可以防止外殼上的干擾信號(hào)直接接近信號(hào)電路。但一般不采用這種接法,因?yàn)楹茈y做到真正的懸浮,且隔離后如果產(chǎn)生了靜電荷,還可能會(huì)出現(xiàn)放電的現(xiàn)象,反而帶來了問題。
        單點(diǎn)接地就是信號(hào)電路的所有地都結(jié)在一起,只通過一個(gè)點(diǎn)接至接地系統(tǒng),仍與外殼相隔離。這種方法不適用于頻率較高的通信電子設(shè)備,在模擬電路中經(jīng)常采用。因?yàn)楦鹘泳之間存在分布電容,在高頻時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的阻抗。
        多點(diǎn)接地適用于高頻信號(hào),各點(diǎn)就近直接接入接地系統(tǒng)。
        可見當(dāng)一個(gè)設(shè)備或電路板上同時(shí)擁有模擬和數(shù)字電路時(shí),對(duì)于接地的處理是完全不同的。而如今的電子設(shè)備、儀器等普遍為數(shù)字和模擬的綜合電路。因?yàn)閿?shù)字地主要是如TTL或CMOS、I/O接口芯片等數(shù)字電路的地。而模擬地則是放大器、濾波器等模擬電路的地。數(shù)字芯片供電端一般需要加去耦和濾波電容,且盡量靠近電源。在使用A/D和D/A集成芯片時(shí),一般芯片會(huì)同時(shí)存在模擬地和數(shù)字地,兩個(gè)地要分別接在一起,然后僅在一點(diǎn)處把兩個(gè)地共起來,即模擬地都接在一起,數(shù)字地也都接在一起,然后通過一個(gè)點(diǎn)接起來。一半會(huì)在兩個(gè)地之間加上一個(gè)0.1u的電容或零歐電阻,濾掉數(shù)字電路部分的高頻干擾。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)變化速度快,引起的噪聲也就很大,而模擬需要純凈的地,盡量減少噪聲對(duì)模擬信號(hào)的影響。
ADC/DAC的分類與指標(biāo)簡(jiǎn)介

1. AD轉(zhuǎn)換器的分類
下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn):積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。
1)積分型(如TLC7135)
積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率),然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間,因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。 雙積分tlc7135芯片資料
2)逐次比較型(如TLC0831)
逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成,從MSB開始,順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較,經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低,在低分辯率(<12位)時(shí)價(jià)格便宜,但高精度(>12位)時(shí)價(jià)格很高。 TLC0831芯片資料(德州儀器公司(TI)推出的TLC0831/2是廣泛應(yīng)用的8位A/D轉(zhuǎn)換器。TLC0831是單通道輸入;TLC0832是雙通道輸入,并且可以軟件配置成單端或差分輸入。串行輸出可以方便的和標(biāo)準(zhǔn)的移位寄存器及微處理器接口)
TLC0831可以外接高精度基準(zhǔn)以提高轉(zhuǎn)換精度,TLC0832的基準(zhǔn)輸入在片內(nèi)與VCC連接。TLC0831/2的操作非常類似TLC0834/8(更多輸入通道),為以后升級(jí)提供便利。
3)并行比較型/串并行比較型(如TLC5510)
并行比較型AD采用多個(gè)比較器,僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換,又稱FLash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高,n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器,因此電路規(guī)模也極大,價(jià)格也高,只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。
串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間,最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成,用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換,所以稱為 Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)(Multistep/Subrangling)型AD,而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線(Pipelined)型AD,現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高,電路規(guī)模比并行型小。
 tLC5510芯片資料 (TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器(ADC),它采用半閃速結(jié)構(gòu)(semi-flash architecture)。單5V工作電源且功耗只有100mW(典型值)的功率。內(nèi)含采樣和保持電路,具有高阻抗方式的并行接口和內(nèi)部基準(zhǔn)電阻。
與閃速轉(zhuǎn)換器(flash converters)相比,半閃速結(jié)構(gòu)減少了功率損耗和晶片尺寸。通過在2步過程(2-step process)中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換,可以極大地減少比較器的數(shù)目。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的等待時(shí)間為2.5個(gè)時(shí)鐘。
內(nèi)部基準(zhǔn)電阻使用VDDA可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的2V滿度轉(zhuǎn)換范圍。為了實(shí)現(xiàn)此選項(xiàng)僅需外部跳線器,這樣減小了對(duì)外部基準(zhǔn)或電阻的需求。差分線性度在25℃ 溫度下為0.5LSB,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的最大值是0.75LSB。用差分增益1%和差分相位為0.7%可以規(guī)定動(dòng)態(tài)特性范圍。
4)Σ-Δ(Delta-Sigma)調(diào)制型(如AD7705)
Σ-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào),用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測(cè)量。
5)電容陣列逐次比較型
電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式,也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致,在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。
6)壓頻變換型(如AD650)
壓頻變換型(Voltage-Frequency Converter)是通過間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率,然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加,只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低,但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。
2. AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)
1)分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量,定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度,通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。
2)轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速AD,逐次比較型AD是微秒級(jí)屬中速AD,全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級(jí)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念,是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成,采樣速率 (Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps,表示每秒采樣千/百萬次(kilo / Million Samples per Second)。
3)量化誤差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辯率而引起的誤差,即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD(理想AD)的轉(zhuǎn)移特性曲線(直線)之間的最大偏差。通常是1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量,表示為1LSB、1/2LSB。
4)偏移誤差(Offset Error) 輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值,可外接電位器調(diào)至最小。
5)滿刻度誤差(Full Scale Error) 滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。
6)線性度(Linearity) 實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移,不包括以上三種誤差。
其他指標(biāo)還有:絕對(duì)精度(Absolute Accuracy) ,相對(duì)精度(Relative Accuracy),微分非線性,單調(diào)性和無錯(cuò)碼,總諧波失真(Total Harmonic Distotortion縮寫THD)和積分非線性。
3. DA轉(zhuǎn)換器
DA 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成無太大差異,一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運(yùn)算等進(jìn)行分類。大多數(shù)DA轉(zhuǎn)換器由電阻陣列和n個(gè)電流開關(guān)(或電壓開關(guān))構(gòu)成。按數(shù)字輸入值切換開關(guān),產(chǎn)生比例于輸入的電流(或電壓)。此外,也有為了改善精度而把恒流源放入器件內(nèi)部的。一般說來,由于電流開關(guān)的切換誤差小,大多采用電流開關(guān)型電路,電流開關(guān)型電路如果直接輸出生成的電流,則為電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器,如果經(jīng)電流椀繆棺緩笫涑觶蛭繆故涑魴?/FONT> DA轉(zhuǎn)換器。此外,電壓開關(guān)型電路為直接輸出電壓型DA轉(zhuǎn)換器。
1)電壓輸出型(如TLC5620)
電壓輸出型DA轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的,但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載,由于無輸出放大器部分的延遲,故常作為高速DA轉(zhuǎn)換器使用。
2)電流輸出型(如THS5661A)
電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器很少直接利用電流輸出,大多外接電流—電壓轉(zhuǎn)換電路得到電壓輸出,后者有兩種方法:一是只在輸出引腳上接負(fù)載電阻而進(jìn)行電流—電壓轉(zhuǎn)換,二是外接運(yùn)算放大器。用負(fù)載電阻進(jìn)行電流—電壓轉(zhuǎn)換的方法,雖可在電流輸出引腳上出現(xiàn)電壓,但必須在規(guī)定的輸出電壓范圍內(nèi)使用,而且由于輸出阻抗高,所以一般外接運(yùn)算放大器使用。此外,大部分CMOS DA轉(zhuǎn)換器當(dāng)輸出電壓不為零時(shí)不能正確動(dòng)作,所以必須外接運(yùn)算放大器。當(dāng)外接運(yùn)算放大器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換時(shí),則電路構(gòu)成基本上與內(nèi)置放大器的電壓輸出型相同,這時(shí)由于在DA轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間上加入了達(dá)算放入器的延遲,使響應(yīng)變慢。此外,這種電路中運(yùn)算放大器因輸出引腳的內(nèi)部電容而容易起振,有時(shí)必須作相位補(bǔ)償。
3)乘算型(如AD7533)
DA轉(zhuǎn)換器中有使用恒定基準(zhǔn)電壓的,也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號(hào)的,后者由于能得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出,因而稱為乘算型DA轉(zhuǎn)換器。乘算型DA轉(zhuǎn)換器一般不僅可以進(jìn)行乘法運(yùn)算,而且可以作為使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減的衰減器及對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用。
4)一位DA轉(zhuǎn)換器
一位DA轉(zhuǎn)換器與前述轉(zhuǎn)換方式全然不同,它將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制或頻率調(diào)制的輸出,然后用數(shù)字濾波器作平均化而得到一般的電壓輸出(又稱位流方式),用于音頻等場(chǎng)合。
4. DA轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo):
1)分辯率(Resolution) 指最小模擬輸出量(對(duì)應(yīng)數(shù)字量?jī)H最低位為‘1’)與最大量(對(duì)應(yīng)數(shù)字量所有有效位為‘1’)之比。
2)建立時(shí)間(Setting Time) 是將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號(hào)所需的時(shí)間,也可以認(rèn)為是轉(zhuǎn)換時(shí)間。DA中常用建立時(shí)間來描述其速度,而不是AD中常用的轉(zhuǎn)換速率。一般地,電流輸出DA建立時(shí)間較短,電壓輸出DA則較長(zhǎng)。
其他指標(biāo)還有線性度(Linearity),轉(zhuǎn)換精度,溫度系數(shù)/漂移。
蓄電池自行放電的原因及預(yù)防

蓄電池在存放過程中,會(huì)或多或少地產(chǎn)生自行放電現(xiàn)象。正常的蓄電池,每存放1天,電能容量約損失1%~2%,即一個(gè)充足了電的蓄電池,貯存1個(gè)月,電能容量大約損失一半。

一、自行放電原因

1.蓄電池外部有搭鐵或短路。當(dāng)蓄電池引出導(dǎo)線與機(jī)體搭鐵,或蓄電池殼體上有扳手、鐵絲等導(dǎo)體將正負(fù)極連通,將會(huì)產(chǎn)生劇烈自行放電,很快將電能放完。另外,當(dāng)蓄電池外殼、頂蓋上有濺漏的電解液時(shí),也可將正負(fù)極接線柱連通而放電。

2.蓄電極隔板腐蝕穿孔、損壞,或正、負(fù)極板下的沉積物過多,這時(shí)正、負(fù)極板便直接連通而短路,引起蓄電池內(nèi)部自行放電。

3.電解液不純,含有雜質(zhì),或添加的不是純凈水,這時(shí)電解液中的雜質(zhì)隨電解液的流動(dòng)附著于極板上,各雜質(zhì)之間形成一定的電位差,便會(huì)在蓄電池內(nèi)部形成許多自成通路的微小電池,使蓄電池常處于短路狀態(tài)。試驗(yàn)表明,電解液中若含有1%的鐵,蓄電池充足電后會(huì)在24小時(shí)之內(nèi)將電能全部放完。

4.蓄電池極板本身不純,含雜質(zhì)較多,也會(huì)形成許多微小電池而自行放電。

5.蓄電池存放過久,電解液中的水與硫酸,因比重不同而分層,使電解液密度上小下大,形成電位差而自行放電。

二、預(yù)防措施

1.加強(qiáng)保養(yǎng),保持蓄電池上蓋清潔。

2.保證電解液有較高的純度,在配制電解液、添加蒸餾水時(shí),都應(yīng)嚴(yán)防雜質(zhì)進(jìn)入。

3.蓄電池在存放過程中應(yīng)經(jīng)常充電,使電解液密度保持均勻,并使液面不致下降。

4.沖洗蓄電池外表時(shí)應(yīng)預(yù)防污水從加液口蓋或通氣孔處進(jìn)入蓄電池內(nèi)部。

5.隔板、極板損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。

6.更換電解液時(shí),一定要將蓄電池內(nèi)的殘液清除干凈。
燃料電池與普通蓄電池的區(qū)別

燃料電池是由電池負(fù)極一側(cè)的氫極(燃料極)輸入氫氣,和在正極側(cè)的氧化極(空氣或氧氣)輸入空氣或氧氣。在正極與負(fù)極之間未電解質(zhì),電解質(zhì)將兩極分開。根據(jù)不同種類的燃料電池采用了不同的電解質(zhì),有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)。在燃料電池中燃料與氧化劑經(jīng)催化劑的作用,在能量轉(zhuǎn)換過程中,經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)生成電能和水(H2O),因此,不會(huì)產(chǎn)生氮氧化物(NOX)和碳?xì)浠衔铮℉C)等對(duì)大氣環(huán)境造成污染的氣體排放。

燃料電池與普通蓄電池的區(qū)別在于:

1. 燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,在工作時(shí)必須有能量(燃料)輸入,才能產(chǎn)出電能。普通蓄電池是一種能量?jī)?chǔ)存裝置,必須先將電能儲(chǔ)存到電池中,在工作時(shí)只能輸出電能,在工作時(shí)不需要輸入能量,也不產(chǎn)生電能,這是燃料電池與普通電池本質(zhì)的區(qū)別。

2. 一旦燃料電池的技術(shù)性能確定后,其所能夠產(chǎn)生的電能只和燃料的供應(yīng)有關(guān),只要供給燃料就可以產(chǎn)生電能,其放電特性是連續(xù)進(jìn)行的。普通蓄電池的技術(shù)性能確定后,只能在其額定范圍內(nèi)輸出電能,而且必須是重復(fù)充電后才可能重復(fù)使用,其放電特性是間斷進(jìn)行的。

3. 燃料電池本體的質(zhì)量和體積并不大,但燃料電池需要一套燃料儲(chǔ)存裝置或燃料轉(zhuǎn)換裝置和附屬設(shè)備,才能獲得氫氣,而這些燃料儲(chǔ)存裝置或燃料轉(zhuǎn)換裝置和附屬設(shè)備的質(zhì)量和體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃料電池本身,在工作過程中,燃料會(huì)隨著燃料電池電能的產(chǎn)生逐漸消耗,質(zhì)量逐漸減輕(指車載有限燃料)。普通蓄電池沒有其他輔助設(shè)備,在技術(shù)性能確定后,不論是充滿電還是放完電,蓄電池的質(zhì)量和體積基本不變。

4. 燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,普通蓄電池也是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,這是它們共同之處,但燃料電池在產(chǎn)生電能時(shí),參加反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)在經(jīng)過反應(yīng)后,不斷地消耗不再重復(fù)使用,因此,要求不斷地輸入反應(yīng)物質(zhì)。普通蓄電池的活性物質(zhì)隨蓄電池的充電和放電變化,活性物質(zhì)反復(fù)進(jìn)行可逆性化學(xué)變化,活性物質(zhì)并不消耗,只需要添加一些電解液等物質(zhì)。
電池內(nèi)阻及其測(cè)量方法
 
眾所周知每個(gè)電池都有內(nèi)阻。不同類型的電池內(nèi)阻不同。相同類型的電池,由于內(nèi)部化學(xué)特性的不一致,內(nèi)阻也不一樣。電池的內(nèi)阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。
  
內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下,內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強(qiáng),內(nèi)阻大的電池放電能力弱。
  
從電工基礎(chǔ)原理來解釋,我們可以把電池和內(nèi)阻分開考慮,分為一個(gè)完全沒有內(nèi)阻的電池串接上一個(gè)阻值很小的電阻。此時(shí)如果外接的負(fù)載輕,那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就小,反之如果外接很重的負(fù)載,那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就比較大,就會(huì)有一部分功率被消耗在這個(gè)內(nèi)阻上(可能轉(zhuǎn)化為發(fā)熱,或者是一些復(fù)雜的逆向電化學(xué)反應(yīng))。一個(gè)可充電電池出廠時(shí)的內(nèi)阻是比較小的,但經(jīng)過長(zhǎng)期使用后,由于電池內(nèi)部電解液的枯竭,以及電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低,這個(gè)內(nèi)阻會(huì)逐漸增加,直到內(nèi)阻大到電池內(nèi)部的電量無法正常釋放出來,此時(shí)電池也就“壽終正寢”了。絕大部分老化的電池都是因?yàn)閮?nèi)阻過大的原因而造成無使用價(jià)值,只好報(bào)廢。
  
1.內(nèi)阻不是一個(gè)固定的數(shù)值。
  
麻煩的一點(diǎn)是,電池處于不同的電量狀態(tài)時(shí),它的內(nèi)阻值不一樣;電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下,它的內(nèi)阻值也不同。
  
從技術(shù)的角度出發(fā),我們一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮:充電態(tài)內(nèi)阻和放電態(tài)內(nèi)阻。
  
(1) 充電態(tài)內(nèi)阻指電池完全充滿電時(shí)的所測(cè)量到的電池內(nèi)阻。
  
(2) 放電態(tài)內(nèi)阻指電池充分放電后(放電到標(biāo)準(zhǔn)的截止電壓時(shí))所測(cè)量到的電池內(nèi)阻。
  
一般情況下放電態(tài)的內(nèi)阻是不穩(wěn)定的,測(cè)量的結(jié)果也比正常值高出許多,而充電態(tài)內(nèi)阻相對(duì)比較穩(wěn)定,測(cè)量這個(gè)數(shù)值具有實(shí)際的比較意義。因此在電池的測(cè)量過程中,我們都以充電態(tài)內(nèi)阻做為測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)。
  
2. 內(nèi)阻無法用一般的方法進(jìn)行精確測(cè)量
  
或許大家會(huì)說,高中物理課上有教用簡(jiǎn)單公式+電阻箱計(jì)算電池內(nèi)阻的方法……但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低,只能用于理論的教學(xué),在實(shí)際應(yīng)用上根本無法采用。
  
電池的內(nèi)阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測(cè)量場(chǎng)合,我們要求電池的內(nèi)阻測(cè)量精度誤差必須控制在±5%以內(nèi)。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專用儀器來進(jìn)行測(cè)量。
  
3.目前行業(yè)中應(yīng)用的電池內(nèi)阻測(cè)量方法。
  
3.1直流放電內(nèi)阻測(cè)量法
  
根據(jù)物理公式R=U/I,測(cè)試設(shè)備讓電池在短時(shí)間內(nèi)(一般為2-3s)強(qiáng)制通過一個(gè)很大的恒定直流電流(目前一般使用40A-80A的大電流),測(cè)量此時(shí)電池兩端的電壓,并按公式計(jì)算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。
  
這種測(cè)量方法的精確度較高,控制得當(dāng)?shù)脑,測(cè)量精度誤差可以控制在0.1%以內(nèi)。
  
但此法有以下明顯的不足之處:
  
(1)只能測(cè)量大容量電池或者蓄電池,小容量電池?zé)o法在2-3s內(nèi)負(fù)荷40A-80A的大電流;
  
(2)當(dāng)電池通過大電流時(shí),電池內(nèi)部的電極會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象,產(chǎn)生極化內(nèi)阻。故測(cè)量時(shí)間必須很短,否則測(cè)出的內(nèi)阻值誤差很大;
  
(3)大電流通過電池對(duì)電池內(nèi)部的電極有一定損傷。
  
3.2交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法
  
因?yàn)殡姵貙?shí)際上等效于一個(gè)有源電阻,因此我們給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流(目前一般使用1kHz頻率,50mA小電流),然后對(duì)其電壓進(jìn)行采樣,經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運(yùn)放電路計(jì)算出該電池的內(nèi)阻值。
  
交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法的電池測(cè)量時(shí)間極短,一般在100ms左右,幾乎是一按下測(cè)量開關(guān)就測(cè)完了。
  
這種測(cè)量方法的精確度也不錯(cuò),測(cè)量精度誤差一般在1%~2%之間。
  
此法也存在下述優(yōu)缺點(diǎn):
  
(1)使用交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法可以測(cè)量幾乎所有的電池,包括小容量電池。筆記本電池電芯的內(nèi)阻測(cè)量一般都用這種辦法。
  
(2)交流壓降測(cè)量法的測(cè)量精度很可能會(huì)受到紋波電流的影響,同時(shí)還有諧波電流干擾的可能。這對(duì)測(cè)量?jī)x器電路中的抗干擾能力是一個(gè)考驗(yàn)。
  
(3)用此法測(cè)量,對(duì)電池本身不會(huì)有太大的損害。
  
(4)交流壓降測(cè)量法的測(cè)量精度不如直流放電內(nèi)阻測(cè)量法。在某些內(nèi)阻在線監(jiān)控的應(yīng)用中,只能采用直流放電測(cè)量法而無法采用交流壓降測(cè)量法。
  
3.3測(cè)試儀器的元件誤差及測(cè)試用的電池連接線問題。
  
無論是上述哪一種方法,都存在一些很容易被我們忽視的問題,那就是測(cè)試儀器本身的元件誤差和用于連接電池的測(cè)試線纜問題。因?yàn)橐獪y(cè)量的電池的內(nèi)阻很小,線路的電阻就要考慮進(jìn)去了。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻(大約也是微歐級(jí)),還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻,這些因素必須都在儀器的內(nèi)部事先做好誤差調(diào)節(jié)。
  
所以,正規(guī)的電池內(nèi)阻測(cè)試儀一般都配有專用的連接線和電池固定架子。

4.總結(jié)

很多老化的電池其實(shí)內(nèi)部電量還是很多,只是內(nèi)阻過大放不出電來,實(shí)在可惜。但電池的內(nèi)阻一旦增加后,要想人為降低這個(gè)內(nèi)阻值是非常之難的。因此對(duì)于已經(jīng)老化的電池,我們即使想出很多辦法來“激活”它,比如大電流沖擊,小電流浮充,放冰箱冷卻等等,但大多無濟(jì)于事,回天乏術(shù)。
  
在了解了上述知識(shí)之后,我們基本可以知道,挑選電池要盡可能地挑選內(nèi)阻較小的電池。在進(jìn)行電池組的組合過程中(例如筆記本的電池組組合),我們要盡可能選用內(nèi)阻一致的電池。另外很重要的一點(diǎn),電池久置不用,其內(nèi)阻也會(huì)不斷增加。所以建議大家還是要經(jīng)常使用電池來保持電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的活性。還有就是不要選購舊的電池,比如拆機(jī)的電芯。
接地電阻的計(jì)算與測(cè)量

路燈設(shè)施的接地保護(hù)事關(guān)國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全的大事.為做好接地保護(hù)并有效地設(shè)置接地電阻,必須正確計(jì)算和測(cè)量接地電阻.理論上,接地電阻越小,接觸電壓和跨步電壓就越低,對(duì)人身越安全.但要求接地電阻越小,則人工接地裝置的投資也就越大,而且在土壤電阻率較高的地區(qū)不易做到.在實(shí)踐中,可利用埋設(shè)在地下的各種金屬管道(易燃體管道除外)和電纜金屬外皮以及建筑物的地下金屬結(jié)構(gòu)等作為自然接地體.由于人工接地裝置與自然接地體是并聯(lián)關(guān)系,從而可減小人工接地裝置的接地電阻,減少工程投資.
  
一、接地電阻值的規(guī)定
  
在1000V以下中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,接地電阻Rd應(yīng)小于或等于4Ω,重復(fù)接地電阻應(yīng)小于或等于10Ω.而電壓1000V以下的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,一般規(guī)定接地電阻R為4Ω.因此,根據(jù)實(shí)際安裝經(jīng)驗(yàn),在路燈照明系統(tǒng)中接地電阻Rd應(yīng)小于或等于4Ω.
  
二、人工接地裝置接地電阻的計(jì)算
  
人工接地裝置常用的有垂直埋設(shè)的接地體、水平埋設(shè)的接地體以及復(fù)合接地體等.此外,接地電阻大小還與接地體形狀有關(guān),在路燈施工應(yīng)用中,通常使用垂直、水平接地體,這里只簡(jiǎn)要介紹上述兩種接地電阻的計(jì)算.
  
1、垂直埋設(shè)接地體的散流電阻
  
垂直埋設(shè)的接地體多用直徑為50mm,長(zhǎng)度2-2.5m的鐵管或圓鋼,其每根接地電阻可按下式求得:Rgo=[ρLn(4L/d)]/2πL
  
式中:ρ—土壤電阻率(Ω/cm)
  
L—接地體長(zhǎng)度(cm)
  
d—接地鐵管或圓鋼的直徑(cm)
  
為防止氣候?qū)拥仉娮柚档挠绊,一般將鐵管頂端埋設(shè)在地下0.5-0.8m深處.若垂直接地體采用角鋼或扁鋼(見圖1),其等效直徑為:
  
等邊角鋼 d=0.84b
  
扁鋼 d=0.5b
  
為達(dá)到所要求的接地電阻值,往往需埋設(shè)多根垂直接體,排列成行或成環(huán)形,而且相鄰接地體之間距離一般取接地體長(zhǎng)度的1-3倍,以便平坦分布接地體的電位和有利施工.這樣,電流流入每根接地體時(shí),由于相鄰接地體之間的磁場(chǎng)作用而阻止電流擴(kuò)散,即等效增加了每根接地體的電阻值,因而接地體的合成電阻值并不等于各個(gè)單根接地體流散電阻的并聯(lián)值,而相差一個(gè)利用系數(shù),于是接地體合成電阻為Rg=Rgo/(ηL*n)
  
式中,Rgo—單根垂直接地體的接地電阻(Ω);
  
ηL—接地體的利用系數(shù);
 
n—垂直接地體的并聯(lián)根數(shù).
  
接地體的利用系數(shù)與相鄰接地體之間的距離a和接地體的長(zhǎng)度L的比值有關(guān),a/L值越小,利用系數(shù)就越小,則散流電阻就越大.在實(shí)際施工中,接地體數(shù)量不超過10根,取a/L=3,那么接地體排列成行時(shí),ηL在0.9-0.95之間;接地體排列成環(huán)形時(shí),ηL約為0.8.
  
2、水平埋設(shè)接地體的散流電阻
  
一般水平埋設(shè)接地體采用扁鋼、角鋼或圓鋼等制成,其人工接地電阻按下式求得:
  
Rsp=(ρ/2πL)*[Ln(L2/dh)+A] 
  
式中,L—水平接地體總長(zhǎng)度(cm);
  
h—接地體埋沒深度(cm);
  
A—水平接地體結(jié)構(gòu)型式的修正系數(shù)
  
三、接地電阻的測(cè)定
  
接地電阻的測(cè)定有多種方法,如利用接地電阻測(cè)量?jī)x、電流-電壓表法等,其基本方法是測(cè)出被接地體至“地”電位之間的電壓和流過被測(cè)接地體的電流,而后算出電阻值.
  
圖2為電流-電壓表法的原理圖.其中A、B為長(zhǎng)約1m、直徑為50mm的臨時(shí)檢測(cè)用的輔助鋼管,打入地中位置必須距被測(cè)接地裝置在20m以上,A、B間距也應(yīng)保持在20m以上.一般采用一根鋼管作為輔助極即可達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的.
  
將電壓表和電流表的讀數(shù)分別記下,并列出下式
  
RdA=Rd+Rn=U1/I1
  
RdB=Rd+RB=U2/I2
  
RAB=RA+RB=U3/I3
  
因?yàn)镽dA+RdB-RAB=2Rd
  
所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2Ω
  
用該方法測(cè)電阻不受測(cè)量范圍的限制,但需要有獨(dú)立的交流電源,在沒有電源的地方,可利用電阻測(cè)量?jī)x進(jìn)行實(shí)測(cè).值得一提的是,在測(cè)量接地電阻時(shí),應(yīng)考慮季節(jié)性的影響,即在最不利的條件下所測(cè)得的結(jié)果更符合檢測(cè)要求。
熱電阻的原理和類型
 
熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

1、熱電阻測(cè)溫原理及材料

熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。

2、熱電阻的類型

1)普通型熱電阻

從熱電阻的測(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來影響。

2)鎧裝熱電阻

鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為φ2--φ8mm,最小可達(dá)φmm。與普通型熱電阻相比,它有下列優(yōu)點(diǎn):①體積小,內(nèi)部無空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后。虎跈C(jī)械性能好、耐振,抗沖擊;③能彎曲,便于安裝④使用壽命長(zhǎng)。

3)端面熱電阻

端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。

4)隔爆型熱電阻

隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸。隔爆型熱電阻可用于Bla--B3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量。
等響度技術(shù)
 
聲音實(shí)際響度和人耳實(shí)際感受的響度并不完全呈線性關(guān)系,在小音量的時(shí)候,人耳對(duì)中高頻的聽覺會(huì)有生理性衰減,音量越小,這種衰減越明顯。
為了在小音量的時(shí)候保持人耳聽覺相對(duì)大音量時(shí)高低頻段聽覺的等響度效果,有些前級(jí)放大器插入了等響度效果電路,原理是在小音量的時(shí)候適當(dāng)提升中高頻段放大比例,達(dá)到人耳聽感的一致性。
每個(gè)人的等響度曲線是不同的,平衡不同人的等響度特性,可以大致得出人類不同響度下的等響度曲線。
等響度控制電路在原理上分兩種,一種是固定等響度控制量的電路,比較簡(jiǎn)單,這種電路一般設(shè)有一個(gè)等響度開關(guān),當(dāng)需要的時(shí)候按下等響度開關(guān)就行。還有一種是高級(jí)的線性等響度控制電路,隨著音量的大小,等響度補(bǔ)償?shù)牧繒?huì)改變,達(dá)到最線性的效果,這樣的電路往往沒有等響度開關(guān),是由音量電位器線性控制的。
在技術(shù)上,分模擬電路等響度控制電路和數(shù)字電路等響度控制電路。數(shù)字式的等響度控制器可以選擇數(shù)種不同的等響度曲線,并達(dá)到完全線性控制的效果。
等響度控制電路會(huì)增大失真、劣化信噪比,所以一般用在汽車音響和普及型的放大器上,高檔的放大器和專業(yè)用放大器都沒有等響度控制電路。
阻抗匹配的研究
 
在高速的設(shè)計(jì)中,阻抗的匹配與否關(guān)系到信號(hào)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。阻抗匹配的技術(shù)可以說是豐富多樣,但是在具體的系統(tǒng)中怎樣才能比較合理的應(yīng)用,需要衡量多個(gè)方面的因素。例如我們?cè)谙到y(tǒng)中設(shè)計(jì)中,很多采用的都是源段的串連匹配。對(duì)于什么情況下需要匹配,采用什么方式的匹配,為什么采用這種方式。
例如:差分的匹配多數(shù)采用終端的匹配;時(shí)鐘采用源段匹配;
1、串聯(lián)終端匹配
串聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點(diǎn)是在信號(hào)源端阻抗低于傳輸線特征阻抗的條件下,在信號(hào)的源端和傳輸線之間串接一個(gè)電阻R,使源端的輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配,抑制從負(fù)載端反射回來的信號(hào)發(fā)生再次反射.
串聯(lián)終端匹配后的信號(hào)傳輸具有以下特點(diǎn):
A 由于串聯(lián)匹配電阻的作用,驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳播時(shí)以其幅度的50%向負(fù)載端傳播;
B 信號(hào)在負(fù)載端的反射系數(shù)接近+1,因此反射信號(hào)的幅度接近原始信號(hào)幅度的50%。
C 反射信號(hào)與源端傳播的信號(hào)疊加,使負(fù)載端接受到的信號(hào)與原始信號(hào)的幅度近似相同;
D 負(fù)載端反射信號(hào)向源端傳播,到達(dá)源端后被匹配電阻吸收;
E 反射信號(hào)到達(dá)源端后,源端驅(qū)動(dòng)電流降為0,直到下一次信號(hào)傳輸。
相對(duì)并聯(lián)匹配來說,串聯(lián)匹配不要求信號(hào)驅(qū)動(dòng)器具有很大的電流驅(qū)動(dòng)能力。
選擇串聯(lián)終端匹配電阻值的原則很簡(jiǎn)單,就是要求匹配電阻值與驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗之和與傳輸線的特征阻抗相等。理想的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗為零,實(shí)際的驅(qū)動(dòng)器總是有比較小的輸出阻抗,而且在信號(hào)的電平發(fā)生變化時(shí),輸出阻抗可能不同。比如電源電壓為+4.5V的CMOS驅(qū)動(dòng)器,在低電平時(shí)典型的輸出阻抗為37Ω,在高電平時(shí)典型的輸出阻抗為45Ω[4];TTL驅(qū)動(dòng)器和CMOS驅(qū)動(dòng)一樣,其輸出阻抗會(huì)隨信號(hào)的電平大小變化而變化。因此,對(duì)TTL或CMOS電路來說,不可能有十分正確的匹配電阻,只能折中考慮。
鏈狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信號(hào)網(wǎng)路不適合使用串聯(lián)終端匹配,所有的負(fù)載必須接到傳輸線的末端。否則,接到傳輸線中間的負(fù)載接受到的波形就會(huì)象圖3.2.5中C點(diǎn)的電壓波形一樣?梢钥闯,有一段時(shí)間負(fù)載端信號(hào)幅度為原始信號(hào)幅度的一半。顯然這時(shí)候信號(hào)處在不定邏輯狀態(tài),信號(hào)的噪聲容限很低。
串聯(lián)匹配是最常用的終端匹配方法。它的優(yōu)點(diǎn)是功耗小,不會(huì)給驅(qū)動(dòng)器帶來額外的直流負(fù)載,也不會(huì)在信號(hào)和地之間引入額外的阻抗;而且只需要一個(gè)電阻元件。
2、并聯(lián)終端匹配
并聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點(diǎn)是在信號(hào)源端阻抗很小的情況下,通過增加并聯(lián)電阻使負(fù)載端輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配,達(dá)到消除負(fù)載端反射的目的。實(shí)現(xiàn)形式分為單電阻和雙電阻兩種形式。
并聯(lián)終端匹配后的信號(hào)傳輸具有以下特點(diǎn):
A 驅(qū)動(dòng)信號(hào)近似以滿幅度沿傳輸線傳播;
B 所有的反射都被匹配電阻吸收;
C 負(fù)載端接受到的信號(hào)幅度與源端發(fā)送的信號(hào)幅度近似相同。
在實(shí)際的電路系統(tǒng)中,芯片的輸入阻抗很高,因此對(duì)單電阻形式來說,負(fù)載端的并聯(lián)電阻值必須與傳輸線的特征阻抗相近或相等。假定傳輸線的特征阻抗為50Ω,則R值為50Ω。如果信號(hào)的高電平為5V,則信號(hào)的靜態(tài)電流將達(dá)到100mA。由于典型的TTL或CMOS電路的驅(qū)動(dòng)能力很小,這種單電阻的并聯(lián)匹配方式很少出現(xiàn)在這些電路中。
雙電阻形式的并聯(lián)匹配,也被稱作戴維南終端匹配,要求的電流驅(qū)動(dòng)能力比單電阻形式小。這是因?yàn)閮呻娮璧牟⒙?lián)值與傳輸線的特征阻抗相匹配,每個(gè)電阻都比傳輸線的特征阻抗大?紤]到芯片的驅(qū)動(dòng)能力,兩個(gè)電阻值的選擇必須遵循三個(gè)原則:
⑴. 兩電阻的并聯(lián)值與傳輸線的特征阻抗相等;
⑵. 與電源連接的電阻值不能太小,以免信號(hào)為低電平時(shí)驅(qū)動(dòng)電流過大;
⑶. 與地連接的電阻值不能太小,以免信號(hào)為高電平時(shí)驅(qū)動(dòng)電流過大。
并聯(lián)終端匹配優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行;顯而易見的缺點(diǎn)是會(huì)帶來直流功耗:?jiǎn)坞娮璺绞降闹绷鞴呐c信號(hào)的占空比緊密相關(guān)?;雙電阻方式則無論信號(hào)是高電平還是低電平都有直流功耗。因而不適用于電池供電系統(tǒng)等對(duì)功耗要求高的系統(tǒng)。另外,單電阻方式由于驅(qū)動(dòng)能力問題在一般的TTL、CMOS系統(tǒng)中沒有應(yīng)用,而雙電阻方式需要兩個(gè)元件,這就對(duì)PCB的板面積提出了要求,因此不適合用于高密度印刷電路板。
當(dāng)然還有:AC終端匹配; 基于二極管的電壓鉗位等匹配方式。
微波電子學(xué)里的阻抗匹配
 
阻抗匹配(Impedance matching)是微波電子學(xué)里的一部分,主要用于傳輸線上,來達(dá)至所有高頻的微波信號(hào)皆能傳至負(fù)載點(diǎn)的目的,不會(huì)有信號(hào)反射回來源點(diǎn),從而提升能源效益。
大體上,阻抗匹配有兩種,一種是透過改變阻抗力(lumped-circuit matching),另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(zhǎng)(transmission line matching)。
要匹配一組線路,首先把負(fù)載點(diǎn)的阻抗值,除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然后把數(shù)值劃在史密夫圖表上。
改變阻抗力
把電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來,即可增加或減少負(fù)載的阻抗值,在圖表上的點(diǎn)會(huì)沿著代表實(shí)數(shù)電阻的圓圈走動(dòng)。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點(diǎn)會(huì)以圖中心旋轉(zhuǎn)180度,然后才沿電阻圈走動(dòng),再沿中心旋轉(zhuǎn)180度。重覆以上方法直至電阻值變成1,即可直接把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?/DIV>
調(diào)整傳輸線
由負(fù)載點(diǎn)至來源點(diǎn)加長(zhǎng)傳輸線,在圖表上的圓點(diǎn)會(huì)沿著圖中心以逆時(shí)針方向走動(dòng),直至走到電阻值為1的圓圈上,即可加電容或電感把阻抗力調(diào)整為零,完成匹配。
阻抗匹配則傳輸功率大,對(duì)于一個(gè)電源來講,當(dāng)它的內(nèi)阻等于負(fù)載時(shí),輸出功率最大,此時(shí)阻抗匹配。最大功率傳輸定理,如果是高頻的話,就是無反射波。對(duì)于普通的寬頻放大器,輸出阻抗50Ω,功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配,可是如果信號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜長(zhǎng)度,即纜長(zhǎng)可以忽略的話,就無須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時(shí),要求負(fù)載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時(shí)的傳輸不會(huì)產(chǎn)生反射,這表明所有能量都被負(fù)載吸收了.反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時(shí),為了防止信號(hào)的反射,要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個(gè)大約的數(shù)字,一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對(duì)絞線則為100歐姆,只是取個(gè)整而已,為了匹配方便。
阻抗從字面上看就與電阻不一樣,其中只有一個(gè)阻字是相同的,而另一個(gè)抗字呢?簡(jiǎn)單地說,阻抗就是電阻加電抗,所以才叫阻抗;周延一點(diǎn)地說,阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中,物體對(duì)電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質(zhì)都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體,電阻很大的物質(zhì)稱作非導(dǎo)體,而最近在高科技領(lǐng)域中稱的超導(dǎo)體,則是一種電阻值幾近于零的東西。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會(huì)阻礙電流以外,電容及電感也會(huì)阻礙電流的流動(dòng),這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡(jiǎn)稱容抗及感抗。它們的計(jì)量單位與電阻一樣是奧姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關(guān)系式,因此才會(huì)說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。
阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗互相適配,得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對(duì)于不同特性的電路,匹配條件是不一樣的。
在純電阻電路中,當(dāng)負(fù)載電阻等于激勵(lì)源內(nèi)阻時(shí),則輸出功率為最大,這種工作狀態(tài)稱為匹配,否則稱為失配。
當(dāng)激勵(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí),為使負(fù)載得到最大功率,負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共扼關(guān)系,即電阻成份相等,電抗成份只數(shù)值相等而符號(hào)相反。這種匹配條件稱為共扼匹配。
干式變壓器
 
    干式變壓器在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展,時(shí)間要追朔到20世紀(jì)中后期,至今只有半個(gè)世紀(jì)。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,城鄉(xiāng)電網(wǎng)負(fù)荷不斷增加。上世紀(jì)90年代干式變壓器在我國(guó)得以廣泛應(yīng)用。隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造、西部大開發(fā)的步伐加快、北京申辦2008年奧運(yùn)會(huì)的成功,長(zhǎng)江三峽水利工程開始發(fā)電,干式變壓器面臨著新的發(fā)展機(jī)遇,其產(chǎn)銷量必將有新的飛躍。

    近來,有關(guān)干式變壓器的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)的文章見諸各報(bào)刊,這些對(duì)技術(shù)、工藝的研究討論對(duì)于干式變壓器的發(fā)展是十分有益的。借此,我們也談?wù)勔恍┛捶ā?BR>
    1、我國(guó)干式變壓器的現(xiàn)狀

    20世紀(jì)80年代末,干式變壓器從國(guó)外進(jìn)入中國(guó)。至今每年以超過20%的增長(zhǎng)率迅猛發(fā)展。2002年全國(guó)產(chǎn)銷量約18,000MVA,成為世界上干變不銷量最大的國(guó)家之一。據(jù)有關(guān)部門不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)干式變壓器生產(chǎn)廠有50多家,但其發(fā)展很不平衡:產(chǎn)銷量排前五名的廠,約占全國(guó)總產(chǎn)銷量的62%,前十名廠約占全國(guó)總產(chǎn)銷量的80%;年產(chǎn)量在100MVA以上的廠有21家(面對(duì)如此激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),年產(chǎn)量在100MVA以下的廠,求得生存和發(fā)展是極其艱難的)。

    目前,全球產(chǎn)銷量第一的廠商為順德特種變壓器廠,從全球范圍看,我國(guó)的干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平,并且擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。2002年產(chǎn)銷量已超4,200MVA,加入WTO之后,隨著開放程度的進(jìn)一步提高,這一領(lǐng)域出現(xiàn)了更為廣闊的市場(chǎng)空間。

    下面介紹我國(guó)干變?cè)诠?jié)能降噪、向多領(lǐng)域多用途發(fā)展、智能化等方面趕超世界先進(jìn)水平的概況。

    1.1 損耗

    干式變壓器的革新,主要集中在節(jié)能、環(huán)保、性能參數(shù)的優(yōu)化等方面。特別是在變壓器的損耗及聲級(jí)水平這些世界性課題的研究上,我國(guó)已經(jīng)取得諸多可喜的成績(jī)。

    然而,值得注意的是,在相同原材料的情況下,苛求更低的損耗值是不盡合理的。此時(shí),空載損耗的降低將導(dǎo)致用鐵(硅鋼片)量增加,負(fù)載損耗的降低將導(dǎo)致用銅量增加。收益與付出之利弊是需要精心權(quán)衡比較的。

    1.2 聲級(jí)水平

    隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的加速,環(huán)境保護(hù)顯得日益重要,變壓器的噪聲危害提上了日程。干變制造廠與科研院校密切合格,對(duì)噪聲產(chǎn)生的原因、機(jī)理進(jìn)行潛心研究,不斷深入求索,優(yōu)化樣品設(shè)計(jì),反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,終于取得了突破,并很快將科研新成果落實(shí)到產(chǎn)品上。十幾年來,更新了一代又一代產(chǎn)品,使干變?cè)肼暣蠓认陆怠P孪盗信潆娮儔浩饕褜⑵湓肼暠痊F(xiàn)行國(guó)標(biāo)降低達(dá)10~20dB(A):2,500kVA及以下容量的配電變壓器,噪聲一般可控制在50dB(A)以內(nèi);35kV特大容量如16,000kVA電力變壓器通?煽刂圃60dB(A)左右。

    可以這樣說,中國(guó)人制造出的干變,已經(jīng)基本上解決了變壓器噪聲擾民的問題;同時(shí),噪聲控制已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

    1.3 向多領(lǐng)域多用途發(fā)展

    (1)整流勵(lì)磁變壓器
    發(fā)電廠勵(lì)磁,逐漸由傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)變壓整流勵(lì)磁系統(tǒng),而勵(lì)磁變壓器亦逐步用干式變壓器所取代。其電壓等級(jí)有10~22kV,單相額定容量315~3000kVA。發(fā)電廠高壓通常采用離相(管道式)封閉母線進(jìn)線,相間距較大,故勵(lì)磁變通常采用單相結(jié)構(gòu)。這一靜態(tài)整流勵(lì)磁系統(tǒng)已經(jīng)在水電站廣泛應(yīng)用,新建、擴(kuò)建的大型火電廠也在逐漸采用。

    目前,世界上最大的700MW水輪發(fā)電機(jī)組之勵(lì)磁變壓器,單相容量達(dá)3MVA、三相組成9MVA,4臺(tái)機(jī)組之12臺(tái)勵(lì)磁變壓器已經(jīng)設(shè)計(jì)、制造好并發(fā)往三峽,以確保三峽發(fā)電廠今年開始發(fā)電。該產(chǎn)品為國(guó)產(chǎn)的“順特電氣”。由此可見:中國(guó)在整流勵(lì)磁干式變壓器的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造上,已達(dá)世界先進(jìn)水平。

    (2)牽引整流變壓器
    隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展,適用于城市地鐵及軌道交通的干式變壓器得以大量應(yīng)用。電壓等級(jí)通常有:10、35kV;整流脈波數(shù)有12脈波和24脈波,其中24脈波整流回路對(duì)電網(wǎng)的諧波污染比12脈波整流回路降低50%,可省去該處的濾波裝置。容量有800、2000、2500、3300、4400kVA(用于深圳等地鐵)。國(guó)內(nèi)地鐵及輕軌工程,如北京、上海、廣州、深圳、南京、武漢、大連、長(zhǎng)春等,均都選用了國(guó)產(chǎn)牽引整流變壓器,車運(yùn)營(yíng)運(yùn)行性能反映很好。健康德黑蘭地鐵工程也采用我國(guó)生產(chǎn)的牽引變壓器。
 
   (3)橋整流變壓器
    適用于電機(jī)交-交變頻供電系統(tǒng)。額定容量315~2500kVA,電壓等級(jí)通常有3、6kV,每臺(tái)每相3~9個(gè)繞組,可以兩臺(tái)組合,通過移相聯(lián)結(jié)成H橋整流。

    (4)三相五柱式整流變壓器
    額定容量30~2500kVA,電壓等級(jí)10、35kV,用于雙反星形的整流電路中,可以取消平衡電抗器和減少調(diào)壓電流沖擊,且可降低運(yùn)輸高度。適用于安裝場(chǎng)地受限制的變壓器或應(yīng)用于雙反星形的整流系統(tǒng)。

    (5)冶金電爐變壓器
    其特點(diǎn)是電壓低、電流特別大,適用于大電流冶金電爐。如為貴冶生產(chǎn)的電爐變壓器,容量3,500kVA、低壓側(cè)電壓70~100V、電流達(dá)20,000A。電爐變壓器采用干式變壓器,受到客戶的歡迎。

    (6)核電站用變壓器
    十幾年來,我國(guó)核電事業(yè)得以相應(yīng)發(fā)展。一座座核電站相繼選用各種國(guó)產(chǎn)干式變壓器以及組合式變電站。1E級(jí)變壓器是用于核電站核島區(qū)域內(nèi)的變壓器。這是我國(guó)首次完全依照核安全監(jiān)定程序進(jìn)行產(chǎn)品鑒定的變壓器(通過了60年壽命加速老化試驗(yàn),并在老化試驗(yàn)完成后順利通過了振動(dòng)強(qiáng)度超過8級(jí)抗震試驗(yàn),結(jié)果證明其產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足1E級(jí)變壓器標(biāo)準(zhǔn)),這不僅標(biāo)志著我國(guó)已具備生產(chǎn)進(jìn)入核電站核島區(qū)域的1E級(jí)干式變壓器產(chǎn)品的能力,同時(shí)還說明了環(huán)氧樹脂干變(CRDT)的高壽命、高安全可靠性。

    (7)船用及采油平臺(tái)用變壓器
    適用海洋運(yùn)輸及石油開發(fā)的需要,干式變壓器已經(jīng)走上了海船及采油鉆井平臺(tái)。產(chǎn)品額定容量30~10000kVA,電壓等級(jí)0.38~35kV。產(chǎn)品獲得中國(guó)船用產(chǎn)品形式認(rèn)可證書。

    (8)電氣化鐵道所用變壓器
    額定容量20~315kVA,電壓等級(jí)27.5kV,聯(lián)結(jié)組別有Dyn11、Ii0、Iiyn0(兩相變?nèi)啵_m用于電氣化鐵道牽引變電所、開閉所、AT所、分區(qū)所的自用電系統(tǒng)。
    (9)自藕變壓器
    額定容量30~2500kVA,電壓等級(jí)10、35kV。該種變壓器可降低成本。適用于電機(jī)啟動(dòng)供電系統(tǒng)
   (10)有載調(diào)壓變壓器
    對(duì)供電質(zhì)量要求高的作業(yè),如通信(含移動(dòng)通訊等)、某些制造業(yè)等,要求采用有載調(diào)壓干式變壓器。對(duì)10kV干式配電變壓器,常配套真空有載調(diào)壓開關(guān),目前最大容量達(dá)2,500Kva;對(duì)35kV干式電力變壓器,常配套德國(guó)MR真空有載調(diào)壓開關(guān),目前最大容量達(dá)16,000Kva。上海大眾汽車公司目前安裝、使用了3臺(tái)達(dá)到這一容量的產(chǎn)品,可說是世界上最大的有載調(diào)壓干式變壓器群。

    然而,有載調(diào)壓干式變壓器存在一個(gè)大問題,那就是有載調(diào)壓開關(guān)裝置的選用。10kV有載調(diào)壓開關(guān)一般選用國(guó)產(chǎn)的,但產(chǎn)品質(zhì)量存在諸多的問題,特別是開關(guān)元件質(zhì)量。若選用進(jìn)口的,價(jià)格太貴。35kV有載調(diào)壓開關(guān)通常選用德國(guó)MR型,運(yùn)行安全可靠,但其價(jià)格很貴且交貨期長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月以上。

    1.4 干式變壓器的類型

    當(dāng)前,存在著以歐洲為代表的樹脂澆注干式變壓器(CRDT)及以美國(guó)為代表的浸漆型干式變壓器)(OVDT)兩種類型。我國(guó)及一些新興工業(yè)國(guó)家(如日、韓等)與歐洲相似,由早期采用浸漆式干變發(fā)展到采用樹脂真空澆注干變,該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)得以飛速發(fā)展。近來,有幾個(gè)廠家從國(guó)外引進(jìn)了用NOMEX紙作絕緣的浸漆式干變(OVDT),因各方面的原因,尚未占據(jù)國(guó)內(nèi)較大市場(chǎng)。

    環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器機(jī)械強(qiáng)度高,耐受短路能力強(qiáng),防潮及耐腐蝕性能特別好,且局放小、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、損耗低、過負(fù)荷能力強(qiáng),企業(yè)設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)豐富,產(chǎn)品具備高安全可靠性及良好的環(huán)保特性,尤其是運(yùn)行業(yè)績(jī)非常好……據(jù)變壓器行業(yè)統(tǒng)計(jì),此樹脂真空澆注干變(CRDT)在我國(guó)市場(chǎng)占有率高達(dá)90%以上。

    H級(jí)絕緣與F級(jí)絕緣的環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器,在外形、基本結(jié)構(gòu)方面極為相近。不同之處主要是采用H級(jí)絕緣環(huán)氧樹脂、導(dǎo)線匝絕緣要用MOMEX紙包燒、部分線圈絕緣件要用NOMEX紙板制造。其代表廠“順特電氣”,早在六、七年前就已生產(chǎn)了多臺(tái)H級(jí)絕緣的干式變壓器。近來,為長(zhǎng)江三峽水利樞紐生產(chǎn)的700MW發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁變壓器(單相容量3MVA、2.2MVA)就是H級(jí)絕緣、環(huán)氧樹脂澆注的。由于采用H級(jí)絕緣、按F級(jí)進(jìn)行溫升考核,變壓器不但具有環(huán)氧樹脂澆注式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)——抗短路能力強(qiáng)、免維護(hù)、難燃阻燃等,而且具有更高的超銘牌運(yùn)動(dòng)能力。

    相對(duì)于其他類型H級(jí)絕緣的干式變壓器,環(huán)氧樹脂澆注式技術(shù)更為成熟、可靠。
水平電池介紹
 
鉛網(wǎng)水平電池又叫水平電池,屬于鉛酸類電池,由于電池極板橫置而得名。水平電池由美國(guó)人耗費(fèi)將近八千萬美元在20世紀(jì)80年代研制成功的,問世之際曾經(jīng)在世界鉛酸電池業(yè)內(nèi)引起極大的轟動(dòng),并于1996年獲得美國(guó)R&D100杰出大獎(jiǎng)。水平電池形成批量生產(chǎn)至今已有十多年的歷史,但由于正式投產(chǎn)初期只獲準(zhǔn)向美國(guó)軍方輸出產(chǎn)品,所以外界鮮為人知。長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)蓄電池行業(yè)受體制和技術(shù)的影響,產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步緩慢。目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)蓄電池領(lǐng)域如此龐大的存量如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí),是個(gè)有待解決的問題。水平電池相比傳統(tǒng)鉛酸電池,具有比能量高、大電流放電性能強(qiáng)、可接受快速充電、更長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命、低溫性能好、耐振動(dòng)性能好等特點(diǎn)。在國(guó)外,水平電池成功用于電動(dòng)叉車、電動(dòng)游覽車、電動(dòng)高爾夫球車、大型車輛和大型機(jī)械啟動(dòng)等場(chǎng)合。憑著高效環(huán)保的特點(diǎn),水平電池還成功為悉尼奧運(yùn)會(huì)電動(dòng)車作過配套。由于制造同等容量水平電池所需的酸、鉛分別只是傳統(tǒng)電池所需的20~60%,材料成本因此得以大大降低,市場(chǎng)前景非?春。同時(shí)因?yàn)殡姵刂圃旃に嚨牟煌,水平電池在制造、使用、回收時(shí)非常的環(huán)保,使用推廣水平電池,是造福子孫后代的好事情。

清潔高效    開辟一個(gè)綠色能源時(shí)代
推廣水平電池技術(shù),符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和蓄電池行業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策,不僅可以大幅度提高鉛酸電池產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能,符合我國(guó)的能源政策,還從根本上解決了鉛酸電池制造業(yè)清潔化生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)問題,是鉛酸蓄電池身產(chǎn)技術(shù)的又一次革命。水平電池在生產(chǎn)過程中,以復(fù)合鉛絲紡織板柵制造工藝取代了傳統(tǒng)的對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的板柵鉛合金熔煉及板柵鑄造成型工藝,生產(chǎn)過程中沒有鉛蒸汽產(chǎn)生;采用徹底的電池內(nèi)化成工藝改變了傳統(tǒng)的外化成工藝,化成過程無酸霧;沒有板柵洗滌產(chǎn)生的含有酸、重金屬的廢水排放,通過這些技術(shù)創(chuàng)新,屏棄了傳統(tǒng)鉛酸電池生產(chǎn)污染的主要環(huán)節(jié)。
水平電池生產(chǎn)的所有工序均在封閉環(huán)境下進(jìn)行,避免了以外的排放。同時(shí)配套以世界領(lǐng)先的氣體處理設(shè)備和工藝,氣體凈化效果可達(dá)到99.999%(0.8微米顆粒)。設(shè)備清洗產(chǎn)生的廢水,通過設(shè)置的污水管道進(jìn)入污水處理工藝,實(shí)行閉路循環(huán),做到零排放。除塵回收的廢棄物及污水沉渣,集中固化處理,送冶煉廠回收再生。
由于水平電池科技含量高,生產(chǎn)使用環(huán)保、快捷,目前全國(guó)唯一上電動(dòng)車電池目錄的鉛酸電池就是鉛網(wǎng)水平電池!

產(chǎn)品功能及應(yīng)用領(lǐng)域:
  水平電池作為性能優(yōu)異的廉價(jià)蓄電池產(chǎn)品在許多領(lǐng)域都有很大的發(fā)展空間,如純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車、電動(dòng)自行車、工業(yè)機(jī)動(dòng)車輛的動(dòng)力電源,計(jì)算機(jī)、通訊、電力設(shè)備所需的小型化、輕量化輔助電源;應(yīng)急電源蓄電池、太陽能、風(fēng)能儲(chǔ)能蓄電池,便攜設(shè)備(如電動(dòng)工具)專用蓄電池;水下動(dòng)力蓄電池(潛艇、魚雷的推進(jìn)動(dòng)力)、航空器啟動(dòng)蓄電池、戰(zhàn)斗車輛和船舶啟動(dòng)蓄電池、軍事自動(dòng)化指揮系統(tǒng)備用蓄電池、高能武器電力能等等。目前水平電池產(chǎn)品已經(jīng)用于國(guó)家863電動(dòng)大巴項(xiàng)目。
產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo):
  水平電池結(jié)構(gòu)緊湊,比功率400KW/kg,比能量40Wh/kg,是目前其它蓄電池不可比擬的。比能量、循環(huán)壽命及其抗振性能都優(yōu)于普通鉛酸蓄電池。水平電池生產(chǎn)工藝清潔環(huán)保,是普通鉛酸蓄電池的換代產(chǎn)品。
一、創(chuàng)新性
  1.復(fù)合材料技術(shù):板柵采用通過固態(tài)擠壓工藝制成的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合鉛絲編織而成的鉛網(wǎng)。減輕了板柵重量,提高了活性物利用率,提高了電池比能量,減少了用鉛量。
  2.結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:將電池極板傳統(tǒng)的垂放置改為水平放置,極板呈準(zhǔn)雙極結(jié)構(gòu),極板組裝采用獨(dú)特的壓力框架結(jié)構(gòu)。電流通過板柵鉛絲導(dǎo)通,電流分布均勻,提高了電池比功率。壓力裝配提高了電池抗震性能,延長(zhǎng)了使用壽命。
  3.制造技術(shù):生產(chǎn)過程完全自動(dòng)化,生產(chǎn)工藝清潔環(huán)保。
二、先進(jìn)性
  與傳統(tǒng)的閥控式鉛酸蓄電池相比,水平電池進(jìn)行了材料上的革命和結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新,大大提高了比能量和比功率,降低了鉛用量,被譽(yù)為鉛酸蓄電池的又一次革命。其他品種的二次電池中,鎳氫電池用于電動(dòng)車的技術(shù)較為成熟,但原材料價(jià)格昂貴,且中國(guó)鎳資源貧乏,動(dòng)力型鎳氫電池控制和保護(hù)系統(tǒng)復(fù)雜。鋰離子電池除價(jià)格昂貴外,大型鋰點(diǎn)電池還存在安全隱患(失火或爆炸)。燃料電池技術(shù)發(fā)展很快,但燃料來源等系統(tǒng)工程不配套,加之制造和使用成本的問題,一時(shí)很難商品化。而水平電池以優(yōu)異的動(dòng)力性,低廉的價(jià)格,可靠的質(zhì)量和規(guī);a(chǎn)能力,成為動(dòng)力電池的佼佼者。
  水平電池與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比,各方面性能都具有明顯的優(yōu)勢(shì),主要表現(xiàn)在:
  1.比能量高。采用復(fù)合材料板柵極大地降低了電池極板的重量,使電池重量比能量高于傳統(tǒng)鉛酸電池50%左右,達(dá)到50Wh/kg。
  2.比功率高。水平電池由于新型材料的使用和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,比功率達(dá)到400W/kg左右,是目前其他蓄電池所不可比擬的。
  3.快速充電能力強(qiáng)。水平電池充電接受電流可以達(dá)到其容量的10倍以上,采用快速充電技術(shù),全部充滿電量所需時(shí)間為45分鐘,8分鐘內(nèi)可充入電容量的50%,15分鐘可達(dá)80%電容量。
  4.大電流放電性能強(qiáng)。12V85Ah電池用300A大電流放電,可持續(xù)12分鐘,最大短路電流達(dá)6000A以上。
  5.電池抗振動(dòng)能力強(qiáng)。由于內(nèi)部組裝采用壓力框架固定,避免了因振動(dòng)沖擊導(dǎo)致活性物脫落而引起的電池失效。
  6.生產(chǎn)工藝采用現(xiàn)代制造技術(shù),自動(dòng)化程度高,清潔化生產(chǎn)符合環(huán)境保護(hù)要求。
電池基礎(chǔ)知識(shí)問答

1、一次電池和充電電池有什么區(qū)別?
電池內(nèi)部的電化學(xué)性決定了該類型的電池是否可充,根據(jù)它們的電化學(xué)成分和電極的結(jié)構(gòu)可知,真正的可充電電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間所發(fā)生反應(yīng)是可逆的。
理論上,這種可逆性是不會(huì)受循環(huán)次數(shù)的影響,既然充放電會(huì)在電極體積和結(jié)構(gòu)上引起可逆的變化,那么可充電電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)必須支持這種變化,既然,一次電池僅做一放電,它內(nèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多且不需要支持這種變化,因此,不可以將一次電池拿來充電,這種做法很危險(xiǎn)也很不經(jīng)濟(jì),如果需要反復(fù)使用,應(yīng)有盡有選擇真正的循環(huán)次數(shù)在1000次左右的充電電池,這種電池也可稱為一次電池或蓄電池。
2、 一次電池和二次電池還有其他的區(qū)別嗎?
另一明顯的區(qū)別就是它們能量和負(fù)載能力,以及自放電率,二次電池能量遠(yuǎn)比一次電池高,然而他們的負(fù)載能力相對(duì)要小。
3、 可充電便攜式電池的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
充電電池壽命較長(zhǎng),可循環(huán)1000次以上,雖然價(jià)格比干電池貴,但如果經(jīng)常使用的話,是比較劃算的。充電電池的容量比同規(guī)格的堿錳電池或鋅碳電池低,比如,他們放電較快。
另一缺點(diǎn)是由于他們 幾近恒定的放電電壓,很難預(yù)測(cè)放電何時(shí)結(jié)束。當(dāng)放電結(jié)束時(shí),電池電壓會(huì)突然降低。假如在照相機(jī)上使用,突然電池放完了電,就不得不終止。
但另一方面可充電電池能提供的容量比太部分一次電池高。
但Li-ion電池卻可被廣泛地用照相器材中,因?yàn)樗萘扛,能量密度大,以及隨放電深度的增加而逐漸降低的放電電壓。
4、 充電電池是怎樣實(shí)現(xiàn)它的能量轉(zhuǎn)換?
每種電池都具有電化學(xué)轉(zhuǎn)換的能力,即將儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能,就二次電子(也叫蓄電池)而言(另一術(shù)語也稱可充電使攜式電池),在放電過程中,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能;而在充電過程中,又將電能重新轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。這樣的過程根據(jù)電化學(xué)系統(tǒng)不同,一般可充放電500次以上,而我司產(chǎn)品li-ion可重復(fù)充放電1000次以上。Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.6V,它的放電電壓會(huì)隨放電的深度逐漸衰退,不象其他充電電池一樣,在放電未,電壓突然降低。
5、 什么是Li-ion電池?
Li-ion是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰電池。舉例來講,以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是鋰金屬,負(fù)極是碳。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出, 又運(yùn)動(dòng)回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。Li-ion就像一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象運(yùn)動(dòng)員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ion又叫搖椅式電池。
6、Li-ion電池有哪幾部分組成?
(1)電池上下蓋      (2)正極——活性物質(zhì)為氧化鋰鈷        (3)隔膜——一種特殊的復(fù)合膜
(4)負(fù)極——活性物質(zhì)為碳      (5)有機(jī)電解液              (6)電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)
7、Li-ion電池有哪些優(yōu)點(diǎn)?哪些缺點(diǎn)?
  Li-ion具有以下優(yōu)點(diǎn):
1) 單體電池的工作電壓高達(dá)3.6-3.8V:
2) 比能量大,目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未來隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150Wh/kg和400 Wh/L
3) 循環(huán)壽命長(zhǎng),一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次.對(duì)于小電流放電的電器,電池的使用期限 將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力.
4) 安全性能好,無公害,無記憶效應(yīng).作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問題。
5) 自放電小
室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在著一定的缺點(diǎn),如:
1) 電池成本較高。主要表現(xiàn)在LiCoO2的價(jià)格高(Co的資源較小),電解質(zhì)體系提純困難。
2) 不能大電流放電。由于有機(jī)電解質(zhì)體系等原因,電池內(nèi)阻相對(duì)其他類電池大。故要求較小的放電電流密度,一般放電電流在0.5C以下,只適合于中小電流的電器使用。
3) 需要保護(hù)線路控制。
A、 過充保護(hù):電池過充將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響性能和壽命;同時(shí)過充電使電解液分解,內(nèi)部壓力過高而導(dǎo)致漏液等問題;故必須在4.1V-4.2V的恒壓下充電;
B、 過放保護(hù):過放會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)的恢復(fù)困難,故也需要有保護(hù)線路控制。
8、什么是鋰離子制造過程?
1) 配料
用專門的溶液和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合,經(jīng)高速攪拌均勻后,制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。
2) 涂漠
將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面,烘干,分別制成正負(fù)極極片。
3) 裝配
按正極片——隔膜——負(fù)極片——隔膜自上而下的 順序放好,經(jīng)卷繞制成電池極芯,在經(jīng)注入電解液、封口等工藝過程,即完成電池裝配過程。制成成品電池。
4) 化成
用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試,對(duì)每一只電池都進(jìn)行檢測(cè)。篩選出合格的成品電池,待出廠。
9、鋰離子安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的?
    為了確保Li-ion安全可靠的使用,專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全性能設(shè)計(jì),以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。
1) 隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)
采用國(guó)際先進(jìn)的Celgars2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下,PE復(fù)合膜兩側(cè)的膜孔閉合,電池內(nèi)阻增大,電池內(nèi)部升溫減緩,電池升溫達(dá)到135℃時(shí),PP膜孔閉合,電池內(nèi)部斷路,電池不再升溫,確保電池安全可靠。
2) 向電解液中加入添加劑
在電池過充,電池電壓高于4.2V的條件下,電解液添加劑與電解液中其他物質(zhì)聚合,電池內(nèi)阻大幅度增加,電池內(nèi)部形成大面積斷路,電池不再升溫。
3) 電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)
電池蓋采用刻痕防爆球結(jié)構(gòu),電池升溫時(shí),電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹,電池內(nèi)壓加大,壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。
4) 各種環(huán)境濫用測(cè)試
進(jìn)行各項(xiàng)濫用實(shí)驗(yàn),如外部短路、過充、針刺、沖擊、焚燒等,考察電池安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),考察電池在實(shí)際使用環(huán)境焉的性能情況。
9、什么充電限制電壓?額定容量?額定電壓?終止電壓?
A、充電限制電壓
按生產(chǎn)廠家規(guī)定,電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時(shí)的電壓值。
B、 額定容量
生產(chǎn)廠家標(biāo)明的電池容量,指電池在環(huán)境溫度為20℃±5℃條件下,以5h率放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的電量,用C5表示,單位為Ah(安培小時(shí))或mAh(毫安小時(shí))。
C、 標(biāo)稱電壓
用以表示電池電壓的近似值。
D、 終止電壓
規(guī)定放電終止時(shí)電池的負(fù)載電壓,其值為n*2.75V(鋰離子單體電池的串聯(lián)只數(shù)用“n”表示)。
10、為什么恒壓充電電流為逐漸減少?
  因?yàn)楹懔鬟^程終止時(shí),電池內(nèi)部的電化學(xué)極化然保持再整個(gè)恒流中相同的水平,恒壓過程,再恒定電場(chǎng)作用下,內(nèi)部Li+的濃差極化在逐漸消除,離子的遷移數(shù)和速度表現(xiàn)為電流逐漸減少。

11、什么是電池的容量?
    電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定量是指設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下,應(yīng)該放出最低限度的電量。Li-ion規(guī)定電池在常溫、恒流(1C)恒壓(4.2V)控制的充電條件下充電3h,電池的實(shí)際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量,主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴(yán)格來講,電池容量應(yīng)指明充放電條件)。容量常見單位有:mAh、Ah=1000mAh)。
12、什么是電池內(nèi)阻?
    是指電池在工作時(shí),電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大,會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低,放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。是衡量電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。注:一般以充電態(tài)內(nèi)阻為標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測(cè)量,而不能用萬用表歐姆檔測(cè)量。
13、什么是開路電壓?
    是指電池在非工作狀態(tài)下即電路無電流流過時(shí),電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。一般情況下,Li-ion充滿電后開路電壓為4.1-4.2V左右,放電后開壓為3.0V左右,通過電池的開路電壓,可以判斷電池的荷電狀態(tài)。
14、什么是工作電壓?
    又稱端電壓,是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流過時(shí)電池正負(fù)極之間電勢(shì)差。在電池放電工作狀態(tài)下,當(dāng)電流流過電池內(nèi)部時(shí),不需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力,故工作電壓總是低于開路電池,充電時(shí)則與之相反。Li-ion的放電工作電壓在3.6V左右。
15、什么是放電平臺(tái)?
    放電平臺(tái)是恒壓充到電壓為4.2V并且電電流小于0.01C時(shí)停充電,然后擱置10分鐘,在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時(shí)的放電時(shí)間。是衡量電池好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。
16、什么是(充放電)倍率?時(shí)率?
    是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值,它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù),通常以字母C表示。
 
理解線性度和單調(diào)性

  線性度和單調(diào)性是許多器件(如數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及DMM數(shù)字萬用表和傳感器)技術(shù)指標(biāo)中常見的兩個(gè)指標(biāo),這兩個(gè)指標(biāo)經(jīng)常引起混淆。單調(diào)性是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的概念,線性度則可以定義為差分線性度或積分線性度。深入探究,積分線性度又分成三四種不同的形式。為把元器件或儀器與某種應(yīng)用對(duì)應(yīng)起來,設(shè)計(jì)人員必需基本了解這些指標(biāo)。
 
  單調(diào)性是指相對(duì)于輸入移動(dòng)方向,器件輸出移動(dòng)的方向。對(duì)控制系統(tǒng)應(yīng)用中使用的器件,這是一個(gè)非常重要的指標(biāo),在這些應(yīng)用中,非單調(diào)的器件可能會(huì)導(dǎo)致重大損失。也就是說,對(duì)于單調(diào)器件,在器件輸入值提高時(shí),輸出值也必須提高,從而忽略噪聲的影響。同樣,在輸入下降時(shí),輸出也必須下降。數(shù)模轉(zhuǎn)換器是一個(gè)很好的實(shí)例。如果器件被視為單調(diào)的話,那么在輸入代碼值提高時(shí),模擬輸出也必須提高。[圖1] 單調(diào)性的重要特點(diǎn)是輸出方向必須與輸入方向一致,輸入和輸出必須同時(shí)提高或同時(shí)下降。因此,器件要么是單調(diào)的,要么是非單調(diào)的,而沒有單調(diào)程度的說法。注意,在這一定義中沒有提到輸出隨每個(gè)輸入變化的量,這是因?yàn)閱握{(diào)性只涉及到變化方向,而不涉及變化幅度。
 

圖1: 數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)例,不單調(diào),差分非線性度,遺漏碼
  器件實(shí)際模擬輸出變化相對(duì)于理想單階 躍變化之差(1 LSB),確定了差分非線性度(DNL)。[圖1] 理想器件的DNL為零,而DNL為-1 LSB則表明有一個(gè)遺漏碼。DNL的數(shù)學(xué)計(jì)算公式如下:
  DNL = (LBS的模擬電壓變化 - 1 LSB)
  線性度定義了在整個(gè)工作范圍內(nèi)器件實(shí)際輸出與理想的直線保持一致的接近程度。但是,可以通過多種不同方式定義線性度,具體取決于直線的定位方式。
  常用的積分線性度的基本定義有三個(gè):獨(dú)立線性度、基于零的線性度和終端或端點(diǎn)線性度。在每種情況下,線性度都定義了器件在規(guī)定工作范圍內(nèi)的實(shí)際性能接近直線的程度。線性度通常使用距理想直線的偏差或非線性度衡量,其一般用全標(biāo)的百分比表示,或用全標(biāo)的ppm (百萬分之幾)表示。一般來說,通過對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行最小平方擬合,可以獲得直線。這三個(gè)定義的區(qū)別在于直線相對(duì)于實(shí)際器件性能的位置放置方式不同。另外,這三個(gè)定義都忽略了實(shí)際器件性能特點(diǎn)中可能出現(xiàn)的任何增益或偏置誤差。
  器件技術(shù)指標(biāo)中經(jīng)常只提到線性度,而沒有另外解釋指出是哪種線性度。在技術(shù)指標(biāo)中只是提到線性度時(shí),它一般指的是獨(dú)立線性度。
  獨(dú)立線性度[圖2]可能是最常用的線性度定義,它經(jīng)常用于DMM數(shù)字萬用表和模數(shù)轉(zhuǎn)換器及分壓電壓計(jì)等器件的技術(shù)指標(biāo)中。獨(dú)立線性度定義為器件實(shí)際性能相對(duì)于直線的最大偏差,放置直線位置時(shí)應(yīng)使最大偏差達(dá)到最小。在本例中,對(duì)直線的位置沒有提出任何限制,它可以放在任何必要的地方,以使直線與器件實(shí)際性能特點(diǎn)之間的偏差達(dá)到最小。
 

圖2: 線性度偏差
  基于零的線性度[圖2]強(qiáng)迫直線的下限值等于器件特點(diǎn)的實(shí)際下限值,但它允許直線旋轉(zhuǎn),以使最大偏差達(dá)到最小。在這種情況下,由于直線的位置受到直線的下限值與器件特點(diǎn)保持一致的要求限制,根據(jù)這一定義的非線性度一般會(huì)大于獨(dú)立線性度。
  對(duì)終端線性度[圖2],是不允許靈活放置直線來使偏差達(dá)到最小。直線的位置必須使直線的兩個(gè)端點(diǎn)與器件的實(shí)際上限值和下限值相一致。這意味著根據(jù)這一定義測(cè)得的非線性度一般要大于根據(jù)獨(dú)立線性度定義或基于零的線性度定義測(cè)得的值。這個(gè)線性度定義一般與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和各種傳感器有關(guān)。
  第四個(gè)線性度定義是絕對(duì)線性度,我們只是偶爾才會(huì)遇到這個(gè)定義。絕對(duì)線性度是終端線性度的變通方案,因?yàn)樗膊荒莒`活地放置直線,但在這種情況下,線性度指標(biāo)中包括了實(shí)際器件的增益和偏置誤差,因此這是最難衡量的器件性能指標(biāo)。對(duì)絕對(duì)線性度,直線的兩個(gè)端點(diǎn)使用器件理想的上限值和下限值確定,而不是由實(shí)際值確定。在這種情況下,線性度誤差是器件實(shí)際性能距理想性能的最大偏差。
數(shù)字電源與模擬電源的區(qū)別

數(shù)字電源與模擬電源的區(qū)別主要集中在控制與通信部分。在簡(jiǎn)單易用、參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場(chǎng)合,模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì),因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對(duì)性可以通過硬件固化來實(shí)現(xiàn),而在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中,數(shù)字電源則具有優(yōu)勢(shì)。

此外,在復(fù)雜的多系統(tǒng)業(yè)務(wù)中,相對(duì)模擬電源,數(shù)字電源是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)多方面的應(yīng)用,其具備的可擴(kuò)展性與重復(fù)使用性使用戶可以方便更改工作參數(shù),優(yōu)化電源系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)過電流保護(hù)與管理,它還可以減少外圍器件的數(shù)量。

數(shù)字電源有用DSP控制的,還有用MCU控制的。相對(duì)來講,DSP控制的電源采用數(shù)字濾波方式,較MCU控制的電源更能滿足復(fù)雜的電源需求、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好。

數(shù)字電源是可編程的,比如通訊、檢測(cè)、遙測(cè)等所有功能都可用軟件編程實(shí)現(xiàn)。另外,數(shù)字電源具有高性能和高可靠性,非常靈活。
SEDFED顯示技術(shù)的比較分析

表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)和場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)有許多相似特性,特別是它們都能用來實(shí)現(xiàn)超薄的平板顯示器,而且這種平板顯示器在快速響應(yīng)時(shí)間、高效率、亮度和對(duì)比度方面可以與CRT相媲美。這兩種技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用方向都是大屏幕的高清電視(HDTV)。兩者都是通過控制電子束陣列在表面涂覆熒光粉的陽極板上刻畫圖像。兩種技術(shù)都需要分布于整個(gè)顯示器的多個(gè)隔離器支撐的真空玻璃封套。兩者本質(zhì)上都是基于場(chǎng)發(fā)射概念,但發(fā)射器(emitter)結(jié)構(gòu)上的主要差異導(dǎo)致了電子驅(qū)動(dòng)器和顯示器工作方式有顯著的不同。
信息顯示器是電子系統(tǒng)非常關(guān)鍵的人機(jī)界面,幾十年來業(yè)界專家一直在努力制造更大、更輕、更亮和更薄的顯示器,特別是用于電視收看。進(jìn)一步追求完美電視顯示器的動(dòng)力來自于HDTV,它改變了人們傳統(tǒng)的娛樂體驗(yàn),通過提供極高分辨率的清晰視頻、高保真的環(huán)繞立體聲、全屏圖像,以及交互應(yīng)用的功能,HDTV提供的無以倫比的用戶體驗(yàn),引起了全球消費(fèi)者的興趣。
由于目前用于HDTV的顯示器技術(shù)的固有缺點(diǎn),許多研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)⒓{米碳管(CNT)用作發(fā)射電極的場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED),并將此技術(shù)用于HDTV。另外,佳能和東芝公司已經(jīng)開發(fā)出另外一種基于橫向場(chǎng)發(fā)射器的FED,稱為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)。
FEDSED的相似性
SED和FED技術(shù)有許多相同的地方,如:
1.外形
首先,它們都是平板超薄屏幕技術(shù),都可以滿足針對(duì)大屏幕顯示器的HDTV規(guī)范。業(yè)界推出的一種對(duì)角尺寸為36英寸的SED平面顯示器具有(H)1280 X 3 X (V)768 像素。這種顯示器只有7.3mm厚,由2.8mm厚的陰極板、2.8mm厚的陽極板和1.7mm厚的真空隔離層組成。這種平面顯示器重量為7.8kg。相似尺寸的FED的重量和厚度也大致相仿,F(xiàn)EG和SED的目標(biāo)市場(chǎng)都是大屏幕HDTV。
2. 顯示技術(shù)
其次,它們都是直接觀看或發(fā)射性顯示技術(shù)。每個(gè)像素或子像素自身都能產(chǎn)生可被用戶直接看見的光能,因此可以提供很高的對(duì)比度和效率,并且還有其它方面的性能改進(jìn)。對(duì)于SED和其它FED技術(shù)來說,形成圖像的光是由帶能量電子撞擊非常類似于陰極射線管(CRT)陽極屏幕的熒光屏陽極產(chǎn)生的。所用熒光層也與CRT相同或類似。
3. 結(jié)構(gòu)
第三,因?yàn)殡娮蛹铀傩枰婵詹拍鼙苊怆姇灮虻入x子放電,因此SED和其它FED的機(jī)械結(jié)構(gòu)要由密封玻璃封套組成,通過抽真空形成加速電子束所需的真空。根據(jù)顯示器尺寸和玻璃墻厚度,通常需要隔離器(spacer)來保護(hù)玻璃墻免受大氣壓力的破壞。隔離器還必須能夠承受高電壓梯度,并且在正常工作狀態(tài)對(duì)用戶是透明的。36英寸SED需要用20個(gè)肋狀隔離器以保持1.7mm厚的真空間隙。SED顯示器的原理圖如圖1所示。包括SED在內(nèi)的所有FED技術(shù)都需要某種形式的吸氣技術(shù),以便在顯示器抽真空和密封后保持玻璃封套內(nèi)所需的真空狀態(tài)。
 
 1:顯示了陰極板、肋狀隔離器和陽極板的SED結(jié)構(gòu)(頂部)。
  FED結(jié)構(gòu)(底部)也非常類似,只有陰極板細(xì)節(jié)有所不同
4. 制造
最后一點(diǎn)是制造和組裝工藝也非常相似,除了陰極板是個(gè)例外,后面還會(huì)討論到。目前開發(fā)的所有FED技術(shù)都需要裝配一個(gè)前板(陽極)和一個(gè)后板(陰極或電子源)以及側(cè)墻、隔離器和吸氣裝置。先單獨(dú)制造陽極和陰極板,然后與其它組件裝配在一起,再用玻璃粉或其它新型材料加以密封,最后抽真空;贑NT的FED裝配流程,該流程也同樣適合包括SED在內(nèi)的其它FED技術(shù)。有些技術(shù)將密封和抽真空步驟合并在一起,而有些技術(shù)則會(huì)取消隔離器或減少隔離器數(shù)量。一些正在開發(fā)中的新材料有望取代玻璃粉密封,以降低密封溫度,并避免使用高含鉛的材料。
SED和FED的陽極制造工藝非常相似。圖3給出了SED面板陽極結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié):黑色矩陣和彩色過濾器用于提高對(duì)比度,金屬背膜用于改善亮度和效率,也用作高壓電位的電極,并在電子束照明期間從熒光層釋放出電荷。
  圖3:SED平面顯示器陽極板的放大照片[4]。
  雖然其它FED顯示器的尺寸可能會(huì)變化,但結(jié)構(gòu)是非常相似的。
另外,SED和基于CNT的FED顯示器都使用印刷的方法制造陽極和陰極板(后文將有詳細(xì)說明)。因此以個(gè)人觀點(diǎn)看,SED和其它FED技術(shù)有許多相同的組件,例如陽極以及陽極上使用的熒光層、隔離器、吸氣器以及大部分裝配工藝。下面讓我們?cè)倏纯碨ED和其它FED技術(shù)的獨(dú)特性。
SEDFED之間的區(qū)別
從電子源板和驅(qū)動(dòng)電路方面可以清楚地看到SED和FED之間的顯著差異。在討論差異的顯著性之前,我們必須首先理解每種技術(shù)采用的結(jié)構(gòu)和工作原理。
1. 標(biāo)準(zhǔn)FED發(fā)射器結(jié)構(gòu)
采用納米碳管(CNT)發(fā)射器的一些典型結(jié)構(gòu)。微端(Microtip)發(fā)射器也有相似的結(jié)構(gòu)。在這兩種情況下,電子束都是通過從發(fā)射器結(jié)構(gòu)(CNT或微端)獲得電子形成的,這是陽極、柵極和陰極之間的電壓差導(dǎo)致發(fā)射器上產(chǎn)生高電場(chǎng)的結(jié)果。在某些時(shí)候,陽極電場(chǎng)致使電子發(fā)射,而陰極-柵極的壓差控制發(fā)射電流強(qiáng)度。
 
FED發(fā)射器的電子流受發(fā)射器上施加的電場(chǎng)(由陰極到柵極的偏置電壓產(chǎn)生)控制,并受Fowler-Nordheim等式的約束。發(fā)射器的電流是施加電壓的函數(shù),并呈高度的非線性。圖5是一個(gè)CNT發(fā)射器的I-V特性例子。除了施加電場(chǎng)外,發(fā)射電流還取決于發(fā)射器的功函數(shù)(workfunction())和發(fā)射器形狀。當(dāng)功函數(shù)降低時(shí),例如涂覆堿金屬,那么在較低的電場(chǎng)更容易獲取電子。當(dāng)發(fā)射器的形狀變得較銳利時(shí),也更容易或取電子,因?yàn)樵诎l(fā)射器頂部的局部電場(chǎng)會(huì)更高。
 圖5:作為電場(chǎng)函數(shù)的發(fā)射電流施加于CNT發(fā)射器,而且CNT發(fā)射器覆蓋了銫。
  銫可以降低功函,允許在較低的提取電場(chǎng)下發(fā)射
考慮標(biāo)準(zhǔn)FED技術(shù)時(shí)有兩個(gè)要點(diǎn)。首先,配置在很大程度上是垂直的。一般柵極緊靠陰極放置,這樣施加的電場(chǎng)在CNT發(fā)射器沉積的陰極處大部分是垂直的,從陰極發(fā)射出來的電子將直接到達(dá)陽極。一些電子束的加寬是施加電場(chǎng)的橫向分量引起的,但設(shè)計(jì)會(huì)盡可能地限制這些分量,或者需要時(shí)在路徑中放置另外的聚焦電極加以糾正。通常情況下,F(xiàn)ED設(shè)計(jì)師的目標(biāo)是禁止電子在離開發(fā)射器后撞擊除陽極外的其它任何表面。
其次,典型的FED是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。在無源矩陣FED顯示器中,很難在陰極和柵極(開和關(guān)電壓)之間施加超過兩個(gè)或三個(gè)電壓等級(jí),因此圖像的灰度等級(jí)是由脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)的。對(duì)所有無源矩陣平面顯示器而言,圖像是一行行建立的。當(dāng)某一行被激活時(shí),該行的像素就被列驅(qū)動(dòng)器打開;該行每個(gè)像素保持打開的時(shí)間取決于該幅圖像幀的像素要求的發(fā)光強(qiáng)度。由于發(fā)射器的發(fā)射電流具有高度非線性,發(fā)射器的制造又很難控制,因此對(duì)微端和CNT顯示器來說發(fā)射和圖像的一致性是需要克服的大問題。制造技術(shù)已經(jīng)改善了基于CNT的FED的一致性。陰極的發(fā)射一致性通常是由與陰極串聯(lián)在一起的電流反饋電阻進(jìn)行控制。
FED發(fā)射器的制造取決于FED開發(fā)團(tuán)隊(duì)所采用的方法。摩托羅拉和LETI公司開發(fā)的工藝要求CNT直接生長(zhǎng)在陰極基底上,而ANI和三星等公司開發(fā)的工藝允許CNT印刷。與直接CNT生長(zhǎng)所要求的高溫CVD方法相比,印刷方法更適合大批量制造具有一致發(fā)射性能的大面積陰極。印刷方法要求一個(gè)活化步驟,但即使這個(gè)步驟也針對(duì)使用珠光處理(bead-blasting)技術(shù)的大面積制造工藝作了優(yōu)化。
2.SED結(jié)構(gòu)
SED結(jié)構(gòu)與其它FED技術(shù)相比其獨(dú)特性在于,針對(duì)每個(gè)像素對(duì)陽極提供的電子束流需要用兩步產(chǎn)生。
a.第1步
電子源橫向發(fā)出電子,穿越兩個(gè)電極之間形成的非常窄的間隙。電極之間的這個(gè)間隙雖然小,只有數(shù)個(gè)納米數(shù)量級(jí),但仍是真空間隙,需要施加一定的電位才能將電子從一個(gè)電極提取出來,并穿過真空隧道屏障到達(dá)另外一個(gè)電極。穿越電極空隙的電子流遵循Fowler-Nordheim定律,因此具有高度非線性,并允許后文要討論到的矩陣可尋址方式。表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器(SCE)正是從這種橫向發(fā)射器結(jié)構(gòu)而來。圖6是SED發(fā)射器的結(jié)構(gòu)圖。
  圖6:SED的結(jié)構(gòu)。每個(gè)子像素都有一個(gè)獨(dú)特的用于提供電子流的電極對(duì)
b.第2步
穿越間隙并撞擊對(duì)面電極的電子要么被吸收進(jìn)對(duì)面電極(因此只產(chǎn)生熱量,不發(fā)光),要么被散射出來,再被陽極電位建立的電場(chǎng)所捕獲,并加速撞擊某個(gè)精確熒光點(diǎn),從而產(chǎn)生紅、綠或藍(lán)光點(diǎn)。這種組合式電子發(fā)射加電子束散射過程如圖7所示,其中Va代表陽極電位,Vf是跨越間隙的驅(qū)動(dòng)電位。許多散射事件可能發(fā)生在電子被陽極電場(chǎng)捕獲之前。因此被陽極捕獲的電子數(shù)量的效率(Ie/If,圖7)非常低,大約在3%,但功效比較理想,因?yàn)閂f比較低,約在20V。值得注意的是,到達(dá)陽極的電子流一致性取決于間隙處的電場(chǎng)發(fā)射電流以及像素到像素的散射事件效率。
  圖7:表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器發(fā)射機(jī)制
上述發(fā)射器是采用多種技術(shù)制造的。簡(jiǎn)單的矩陣連線通過印刷方法沉積而成,這種方法在交叉點(diǎn)處使用銀線和絕緣薄膜。鉑(Pt)電極采用薄膜光刻制成,這些電極之間的間隙是60nm。納米碳間隙采用兩步工藝創(chuàng)建,最先是在Pt電極上和電極間用噴墨印刷方法沉積PdO薄膜(10nm厚)。這層薄膜由直徑約10nm的超細(xì)PdO顆粒組成。然后是第一步,在兩個(gè)Pt電極之間的這種PdO薄膜上施加一串電壓脈沖,通過減少氧化層在該薄膜上“形成”一個(gè)間隙。由于基底處于真空環(huán)境,脈沖熱量會(huì)減少PdO。隨著PdO的減少,薄膜會(huì)受到一定的壓力,最終在PdO點(diǎn)的直徑范圍內(nèi)形成亞微米的間隙。
 
然后,將陰極暴露在有機(jī)氣體中“激活”間隙,并往間隙上施加更多的脈沖電壓。這些脈沖電壓將形成局部放電,并導(dǎo)致間隙中形成類似CVD的碳薄膜沉積,最終間隙將縮小至自我限制的5nm數(shù)量級(jí)距離。當(dāng)間隙較大時(shí),由于碳?xì)浠衔锓肿釉谝蚍烹娦纬傻牡入x子區(qū)內(nèi)的分裂而沉積成碳元素。隨著間隙逐漸變小,脈沖生成的局部放電電流會(huì)越來越大,材料將逐漸蒸發(fā)。當(dāng)間隙為5nm時(shí),碳元素的沉積和蒸發(fā)達(dá)到平衡。這種間隙的寬度受有機(jī)氣體壓力和脈沖電壓的控制。間隙的橫截面圖像如圖8所示。
  圖8:(頂部)采用成型和激活工藝制造的納米碳間隙的SED橫截面圖。
  (底部)納米碳間隙結(jié)構(gòu)的框圖;讚p耗是由于激活工藝局部產(chǎn)生的高溫引起的
與FED相似,SED也是逐行驅(qū)動(dòng)的,如圖9所示。掃描電路產(chǎn)生掃描信號(hào)(Vscan),信號(hào)調(diào)制電路產(chǎn)生同步于掃描信號(hào)的脈寬調(diào)制信號(hào)(Vsig)。由于表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器具有高度非線性的Ie-If特性,可以不用有源單元而使用簡(jiǎn)單的矩陣x-y配置來有選擇地驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素,并在信號(hào)電壓為18.9V、掃描電壓為9.5V時(shí)仍能獲得100000:1的亮度對(duì)比度。相比之下,基于CNT的FED結(jié)構(gòu)的典型信號(hào)電壓為 35" 50 V,掃描電壓為50" 100 V。SED開關(guān)器件的電壓低得多,但它們必須針對(duì)更高的穩(wěn)態(tài)電流負(fù)載進(jìn)行設(shè)計(jì),由于SCE電子散射機(jī)制的低效率,最高電流可達(dá)30倍。SED的大電流還要求互連線阻抗比FED低,因?yàn)榧词咕上一個(gè)很小的壓降也會(huì)導(dǎo)致邊到邊的非一致性。
  圖9:SED矩陣尋址式驅(qū)動(dòng)方法框圖
本文小結(jié)
SED和其它FED技術(shù)有許多相似的部分,例如陽極配置和陽極使用的熒光層、隔離器技術(shù)、吸氣器以及許多裝配工藝。最大的差異在于發(fā)射器結(jié)構(gòu),雖然SED和其它基于FED的結(jié)構(gòu)都可以用印刷技術(shù)進(jìn)行制造,從而有助于降低大屏幕顯示器的制造成本。
兩種發(fā)射器結(jié)構(gòu)都遵循Fowler-Nordheim特性,允許使用簡(jiǎn)單的x-y矩陣尋址實(shí)現(xiàn)高的對(duì)比度。SED已經(jīng)可以提供100000:1的對(duì)比度;如果使用相同的陽極,F(xiàn)ED也能提供近似值。SED和基于CNT的FED(對(duì)于印刷CNT層)都要求激活步驟,雖然激活過程有很大的不同。SED的驅(qū)動(dòng)電壓為20V或以下,但要求較大的電流能力;贑NT的FED一般工作在50 " 100 V范圍內(nèi),但驅(qū)動(dòng)電流小得多。由于要求大的驅(qū)動(dòng)電流和低的驅(qū)動(dòng)電壓,SED的互連線需要更穩(wěn)定可靠。因此SED和基于CNT的FED已經(jīng)被證明或有可能被證明是制造高質(zhì)量、大屏幕HDTV顯示器的低成本方法。
關(guān)于蓄電池組充電的思考
 
引言
本文根據(jù)我們多年從事直流系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),試圖對(duì)后備蓄電池組的充電方式進(jìn)行一些探討,希望能起到拋磚引玉的作用,研究出一種更加合理的蓄電池組充電方法。
  2 現(xiàn)今蓄電池組充電方式存在的缺陷
  在現(xiàn)今大部分后備電源(直流系統(tǒng),ups等)中能量的存儲(chǔ)都是用蓄電池組來實(shí)現(xiàn)的。那么作為不間斷供電的最后一道保障的蓄電池組的性能就顯得至關(guān)重要了。囿于半導(dǎo)體變流技術(shù)及成本的原因我們一直采用的充電方式是如下圖所示的單充電機(jī)對(duì)整組串聯(lián)蓄電池充電。
  
充電機(jī)以恒壓限流方式永遠(yuǎn)與電池組并聯(lián)在一起,理論上當(dāng)電池組容量損失后,充電機(jī)將自動(dòng)補(bǔ)充,但在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)這種系統(tǒng)存在以下幾方面問題。
   首先,單體蓄電池特性存在較大差異,即便是同一批出廠的蓄電池其特性也偏差較大(在國(guó)產(chǎn)電池中表現(xiàn)的尤為突出),因此在運(yùn)行中將其作為一個(gè)整體一起充放 電,無法根據(jù)單電池運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行充放電,勢(shì)必造成某些電池過充電或欠充電,也可能引起過放電,這也是為什么蓄電池在成組運(yùn)行時(shí)普遍達(dá)不到標(biāo)稱壽命 的重要原因之一。
  其二,在此種運(yùn)行方式中檢測(cè)單體蓄電池的電壓、內(nèi)阻是 比較困難的,F(xiàn)在普遍采用的是單獨(dú)加裝蓄電池檢測(cè)裝置,但蓄電池檢測(cè)裝置又不能很好的和充電機(jī)配合。從以上兩點(diǎn)我們可以看出在此系統(tǒng)中按蓄電池狀態(tài)(電 壓、內(nèi)阻、剩余容量、溫度等參數(shù))及充電曲線對(duì)蓄電池進(jìn)行管理只不過是一句空話。另外單獨(dú)加裝蓄電池檢測(cè)裝置也勢(shì)必造成成本的上升。
  其三,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,高頻開關(guān)電源以其體積 小,重量輕,效率高,噪聲小的優(yōu)勢(shì)大有取代傳統(tǒng)晶閘管整流電源的趨勢(shì),但是采用如方案一中的充電方式,因?yàn)槌潆姍C(jī)需要提供較高的充電電壓和較大的輸出容 量,對(duì)器件和技術(shù)以及工藝要求很高,大家都知道IGBT是很難超過20KHz的,而MOS-FET如果用于大電流回路中起結(jié)壓降又很大,發(fā)熱量也就很大, 所以限于器件及工藝原因單體高頻開關(guān)電源(>20KHz)目前輸出容量超過6KW是很困難的,所以大多采用小模塊并聯(lián)均流的運(yùn)行方式,但模塊數(shù)量和 復(fù)雜程度的增加也就帶來了可靠性的降低,為此又提出了N+1冗余備分的概念,這就陷入了一個(gè)技術(shù)上的惡性循環(huán),頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳。
  其四,請(qǐng)大家注意由于鎘鎳蓄電池存在記憶效應(yīng),它并不適于此種運(yùn)行方式。但因?yàn)殒k鎳蓄電池的高倍率放電能力,為了追求低成本我們?cè)跒閿?shù)不少的此種系統(tǒng)中采用了鎘鎳蓄電池,這是錯(cuò)誤的。因此鎘鎳蓄電池不適用于浮充電方式運(yùn)行,我們也就不過多討論了。
  3 關(guān)于蓄電池組充電方式的一種理想的解決方案
  那么是否有一種更加完善的解決方案呢?筆者經(jīng)過多次推敲思考,提出以下方案供大家探討,稱不上嚴(yán)密,僅僅是一種思路。其原理如下:
  
大家可以看到在此系統(tǒng)中蓄電池的充電和檢測(cè)是以每節(jié)為單位進(jìn)行的,所有充電及電池檢測(cè)模塊都含有處理單元,自行處理充電及檢測(cè)過程。所有模塊均由監(jiān)控單元 通過通訊總線根據(jù)電池運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)統(tǒng)一協(xié)調(diào)進(jìn)行。正常運(yùn)行時(shí)每組充電模塊串聯(lián)形成一個(gè)整體電源為負(fù)荷供電,并且對(duì)每個(gè)蓄電池進(jìn)行浮充電,當(dāng)交流電源停電 時(shí)蓄電池將為負(fù)荷提供電源。所有充電模塊及電池采用熱插拔可抽出式結(jié)構(gòu),對(duì)模塊及蓄電池的更換和檢修將不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行。在本系統(tǒng)中以上三方面問題將會(huì) 得到很好的解決。
  首先,在本系統(tǒng)中單節(jié)蓄電池的充電是獨(dú)立進(jìn)行的,在每個(gè)充電模塊完全可以結(jié)合每節(jié)蓄電池的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)科學(xué)的對(duì)每解蓄電池進(jìn)行充放電,避免了因蓄電池參數(shù)不一致引起過充電,欠充電,以及過放電等問題的發(fā)生,保證了電池的使用壽命。
  其二,在本系統(tǒng)中,每節(jié)蓄電池的檢測(cè)和充電處于同一模塊 中,有機(jī)的結(jié)合在一起。一方面電池檢測(cè)部分可以通過控制充電部分輕易實(shí)現(xiàn)電池電壓、內(nèi)阻的檢測(cè)。另一方面充電部分又可以根據(jù)檢測(cè)單元測(cè)得參數(shù)(包括單電池 內(nèi)阻、電壓、溫度、PH值)對(duì)電池進(jìn)行合理的充電。真正實(shí)現(xiàn)了按蓄電池充電曲線結(jié)合其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理的思路。
磁性元件的測(cè)量

磁性元件的品種很多,如收音機(jī)的磁棒,收音機(jī),電視機(jī)中周的磁芯、磁帽,電視機(jī)行輸出的U形磁芯,偏轉(zhuǎn)線圈磁環(huán)等。不僅品種較多,而且形狀也各異,如中周磁芯有“工”字形的,也有“王”字形的,有螺絲的,也有因拄形的等。
    目前生產(chǎn)的軟磁鐵氧體中最常見和廣泛應(yīng)用的有錳鋅鐵氧體(低頻用)和鎳鋅鐵氧體(高頻用)兩大類。工廠在出廠時(shí)往往將錳鋅的收舌機(jī)中波磁棒的一端涂以黑漆,將鎳鋅短波磁棒的一端涂以紅漆。但大量的、各種形狀的磁性元件往往沒有標(biāo)志,這就需要我們來加以區(qū)別。
    1.目測(cè)法
    低頻用的錳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率一般比較好,它的晶粒較大,結(jié)構(gòu)也比較緊密,所以往往呈黑色。高頻用的鎳鋅鐵氧體的磁導(dǎo)率一般較低,其晶粒較小,所以呈棕色。如果在生產(chǎn)過程中燒結(jié)溫度比較低時(shí),其棕色更為明顯。根據(jù)這些特點(diǎn),就可以進(jìn)行目測(cè)。
    目測(cè)的方法最好是準(zhǔn)備一個(gè)普通的放大鏡,如果有幾個(gè)元件就更好,以便比較。在白天光線較亮的情況下,用放大鏡進(jìn)行觀察,如果鐵氧體帶棕色,且光澤暗淡;晶粒不耀眼,那么此磁性元件即為鎳鋅鐵氧體。如果看到鐵氧體的顏色發(fā)黑,有較耀眼的亮結(jié)晶,那么此磁性元件為錳鋅鐵, 氧體。如果幾個(gè)元件同一品種,無法分辨時(shí),可以與家中收音機(jī)中的中波磁棒比較一下,就容易分辨了。
    值得注意的是這方法在燈光下部難分辨,最好白天在室外進(jìn)行觀察。
    2.水磨法
    根據(jù)目測(cè)法的原理,錳鋅鐵氧體呈黑色,鎳鋅鐵氧體里棕色,就可以采用水磨法來識(shí)別。
    方法是將磁性元件的某一端面,放在200粒以上的細(xì)砂輪上或磨刀石上加水磨幾下,然后根據(jù)磨出來的水粉進(jìn)行判斷。判斷的方法同目測(cè)法,即水粉呈黑色的為錳鋅鐵氧體,而水粉呈棕色的為鎳鋅鐵氧體;
    3.用萬用表測(cè)量
    大家知道,錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體的電阻率是不同的,錳鋅鐵氧體的電阻率比較低,一般在103Ω.cm以下。而鎳鋅鐵氧體的電阻串比較高,一般在105~108 Ω.cm左右,利用這一特點(diǎn)即可用萬用表來測(cè)量。
    測(cè)量前,在被測(cè)磁性元件的一定距離上作兩個(gè)電極。如果是“工”字形磁芯,那末兩個(gè)端面即可作為兩個(gè)電觸。方法是先用“0”號(hào)砂紙輕輕磨去待測(cè)部位的磁芯氧化層,然后涂上導(dǎo)電性能良好的材料作為測(cè)試電極端,例如可用6B鉛筆涂成石墨電極,然后用萬用表進(jìn)行測(cè)量。量程開關(guān)應(yīng)置于1x10kΩ檔,這是因?yàn)闇y(cè)其在電源電壓10v以上的的電阻率。一般錳鋅鐵氧體的阻值在150kΩ以下,而鎳鋅鐵氧體的阻值很大,電表的表頭指針應(yīng)不擺動(dòng),即在“∞”處。
    如果以上三種方法同時(shí)采用,則所作的判斷就更正確了。什么是漆包線

.漆包線的定義(自粘漆包線&非自粘漆包線):
漆包線的制作是在高純度,高導(dǎo)電率的導(dǎo)體上披覆一層絕緣涂料,
即:導(dǎo)體+絕緣漆=非自粘漆包線
導(dǎo)體+絕緣漆+膠層=自粘漆包線
.線材的分類及結(jié)構(gòu):
1.按其導(dǎo)體的材質(zhì)的不同可分為:
銅線(Copper),鋁線(AL),銅包鋁線(C.C.A),
2. 按絕緣漆的厚度分類:
* 若以CNS(中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))或JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)來講,其絕緣漆的厚度,可分為0種,1種, 2種, 3種線,其中0種線絕緣漆最厚, 3種線絕緣漆最;
* 若以IEC(國(guó)際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)來講,分Grade1,Grade2,Grade3;
* 若以NEMA(國(guó)際電氣制造業(yè)協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)來講,分Single.Heary.Triple .Type1.Type2. Type3
* 因不同客戶有不同的要求,所以可選用不同標(biāo)準(zhǔn)的線材
因此,在判定時(shí)一定要根據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行
* PEI(聚亞胺聚脂漆包線)------以Polyester-imide樹脂為主體的油脂為絕緣皮膜烤漆於導(dǎo)體而成;其的耐熱等級(jí)為180℃(H級(jí)).
* UEW(聚胺基甲酸脂漆包線)------以Polyester-thane樹脂為主體的油脂為絕緣皮膜烤漆於導(dǎo)體而成;其的最大特性為可直接焊錫且耐熱等級(jí)為130℃(B級(jí)).
* PEW(聚脂漆包線) ------以Polyester樹脂為主體油脂為絕緣皮膜烤漆於導(dǎo)體而成;其的耐熱等級(jí)為155℃(F級(jí))
* AIW(聚亞胺漆包線)------以Polyamide-imide樹脂為主體油脂為絕緣皮膜烤漆於導(dǎo)體而;其的耐熱等級(jí)為200℃(H+級(jí))
3. 按粘著方式可分為:
酒精線--------在酒精作用下自行粘合的線材(如:Lock).
熱風(fēng)線--------經(jīng)過熱的作用下自行粘合的線材(如:PEI).
雙用線--------在酒精或熱的作用下自行粘合的線材
Si整流器與SiC二極管:誰與爭(zhēng)鋒
 
來源:今日電子/21IC  作者:Qspeed半導(dǎo)體公司 John Jovalusky
在當(dāng)今的電氣設(shè)備中,功率半導(dǎo)體和電抗式元件(電容和電感)隨處可見。它們?cè)谡9ぷ鬟^程中會(huì)在為其供電的交流電線上產(chǎn)生兩種不希望出現(xiàn)的副作用。
首先,這些器件會(huì)引起較小的功率因數(shù)。其次,它們會(huì)使線電流失真,引起電噪聲或者產(chǎn)生與線電壓之間的相位偏移。
功率因數(shù)是指實(shí)際使用的功率與交流線上產(chǎn)生的視在功率二者的比值。電氣設(shè)備中如果存在大電容或者電感就會(huì)導(dǎo)致視在功率大于實(shí)際使用的功率,出現(xiàn)較小的功率因數(shù)。
功率因數(shù)越小,在為設(shè)備供電的交流導(dǎo)線上損耗的電能就越多。如果設(shè)備中的功率半導(dǎo)體開關(guān)操作非常頻繁,那么這種開關(guān)操作就會(huì)引起交流線電流的失真和噪聲。在開關(guān)電源中尤其如此。
某些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(例如IEC 61000-3-2)針對(duì)各種類型的電氣設(shè)備規(guī)定了可容許的線電流失真與功率因數(shù)的大小。實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償最簡(jiǎn)單、最劃算的一種方法就是使用增強(qiáng)-轉(zhuǎn)換電路(如圖1所示),這種電路能夠產(chǎn)生比輸入電壓更高的輸出電壓。
 
圖1 實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)補(bǔ)償最簡(jiǎn)單、最劃算的一種方法就是使用能夠產(chǎn)生比輸入電壓更高的輸出電壓的增強(qiáng)-轉(zhuǎn)換電路
 
增強(qiáng)二極管的性能
對(duì)于功率達(dá)到300W以上的設(shè)備,通常使用工作在連續(xù)導(dǎo)通模式(即CCM)下的增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器。對(duì)于增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器所需的兩種功率半導(dǎo)體器件——MOSFET和二極管,其中二極管具有相對(duì)較高的性能要求,因?yàn)樗姆聪蚧謴?fù)特性會(huì)影響MOSFET的性能。
在連續(xù)導(dǎo)通模式下,每當(dāng)控制IC打開MOSFET時(shí),二極管就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高的正向電流。由于增強(qiáng)二極管在完全正向偏置的情況下會(huì)發(fā)生快速反偏,并且硅二極管的關(guān)閉需要一定的時(shí)間,因此在二極管關(guān)閉時(shí)流回二極管的反向恢復(fù)電流(IRR)就會(huì)非常大(參見圖2中的紅色曲線)。
圖2 四種常見增強(qiáng)二極管(400V、5A、200A/μs、125℃)的反向恢復(fù)波形
流過MOSFET的反向電流升高了它的工作溫度。為此人們?cè)O(shè)計(jì)出了具有極低反向恢復(fù)時(shí)間(tRR)的專用硅二極管,但是它們能夠降低的IRR通常都很有限,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)突然關(guān)閉的現(xiàn)象(參見圖2中的黑色曲線)。
QRR和高軟化系數(shù)
肖特基二極管比PN結(jié)器件的行為特性更像一個(gè)理想的開關(guān)。肖特基二極管最重要的兩個(gè)性能指標(biāo)就是它的低反向恢復(fù)電荷(QRR)和它的恢復(fù)軟化系數(shù)。
這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)于增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器都非常重要。低QRR在二極管關(guān)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生較低的IRR。高軟化系數(shù)會(huì)減少二極管關(guān)閉所產(chǎn)生的EMI噪聲、在器件陽極上產(chǎn)生的電壓脈沖峰值,降低換向操作干擾PFC控制IC的可能性。
肖特基二極管的局限性
肖特基二極管能夠大大提高PFC增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的性能,但是硅肖特基二極管具有250V左右的反向電壓限制。由于增強(qiáng)二極管必須能夠耐受500~600V,因此人們開始使用碳化硅(SiC)器件,這種化合物能夠耐受較高的電壓。但是,由于SiC器件的成本較高(是同類硅器件的3~5倍),因此很少有應(yīng)用能夠用得起這種器件。
過去幾年中也出現(xiàn)了性能更好的硅二極管,但是它們的性能都比不上SiC肖特基器件。最近,人們研制出了一系列新型的硅整流器,它們的反向恢復(fù)性能可與SiC肖特基二極管媲美(參見圖2中的綠色曲線)。
在PN結(jié)硅二極管發(fā)生反偏之前必須消除的QRR決定了在其關(guān)閉時(shí)能夠從中產(chǎn)生的IRR大小。QRR主要取決于PN結(jié)附近少數(shù)載流子的持續(xù)時(shí)間或壽命。
由于肖特基二極管僅僅是由金屬材料接觸N型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的,因此它們沒有少數(shù)載流子。當(dāng)肖特基二極管發(fā)生反偏時(shí),產(chǎn)生的低IRR來源于金屬與二極管體接觸電容的放電效應(yīng)。
在硅二極管的設(shè)計(jì)過程中可以采用多種技術(shù)控制器件中少數(shù)載流子的壽命,但是迄今為止還無法匹配SiC二極管的低QRR。如圖2中的綠色曲線所示,最新的硅器件——Qspeed半導(dǎo)體公司的Q系列——能夠?qū)崿F(xiàn)與SiC肖特基器件同樣低的IRR(如圖2中的藍(lán)色曲線所示)。
肖特基二極管沒有少數(shù)載流子,因?yàn)樗鼈冎皇怯山饘俨牧辖佑|N型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的。
軟化系數(shù)是衡量二極管達(dá)到最大負(fù)值時(shí)其IRR下降歸零速度的一個(gè)指標(biāo)。具有快速恢復(fù)功能的硅二極管在設(shè)計(jì)過程中通常采用少數(shù)載流子壽命控制技術(shù),使得IRR能夠陡峭下降(如圖2中的黑色曲線所示)。這種快速的關(guān)閉過程會(huì)在二極管的陽極產(chǎn)生大量EMI噪聲和較大的電壓尖脈沖。
為了抵消使用快速二極管時(shí)出現(xiàn)的這些不希望發(fā)生的現(xiàn)象,我們需要精心設(shè)計(jì)慢速的電路。高軟化系數(shù)意味著二極管的IRR歸零的變化速度(di/dt)等于或小于它上升到最大負(fù)值的速度。當(dāng)二極管緩慢關(guān)閉時(shí),它在二極管陽極上產(chǎn)生的EMI噪聲較少,產(chǎn)生的電壓尖脈沖也較低,而且不容易干擾控制IC的工作。
能夠與SiC肖特基二極管相匹敵的硅整流器目前已經(jīng)問世,因此工程師們應(yīng)該重新評(píng)估其PFC增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì),看一看在使用這些具有與SiC同樣性能的新型硅器件之后是否能夠降低設(shè)計(jì)成本并且/或者提高設(shè)計(jì)性能。
熱敏電阻的非線性問題解決
 
        如果您打算在整個(gè)溫度范圍內(nèi)均使用熱敏電阻溫度傳感器件,那么該器件的設(shè)計(jì)工作會(huì)頗具挑戰(zhàn)性。熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件,因此當(dāng)您需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí),該器件可以簡(jiǎn)化其中的一個(gè)接口問題。然而更具挑戰(zhàn)性的接口問題是,如何利用線性 ADC 以數(shù)字形式捕獲熱敏電阻的非線性行為。
     “熱敏電阻”一詞源于對(duì)“熱度敏感的電阻”這一描述的概括。熱敏電阻包括兩種基本的類型,分別為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測(cè)量。要確定熱敏電阻周圍的溫度,您可以借助 Steinhart-Hart 公式:T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3)) 來實(shí)現(xiàn)。其中,T 為開氏溫度;RT 為熱敏電阻在溫度 T 時(shí)的阻值;而  A0、A1 和 A3 則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠商提供的常數(shù)。
  熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的改變而改變,而這種改變是非線性的,Steinhart-Hart 公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí),需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流,以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓,該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以使用配備在微控制器上的參照表,嘗試對(duì)熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微控制器固件上運(yùn)行此類算法,但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。
  另一種方法是,您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的 ADC。其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻 RSER 與熱敏電阻 RTHERM 以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)(見圖 1)。將 PGA(可編程增益放大器)設(shè)置為 1V/V,但在這樣的電路中,一個(gè) 10 位精度的 ADC 只能感應(yīng)很有限的溫度范圍(大約 ±25°C)。
  請(qǐng)注意,在圖 1 中對(duì)高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益,就可以將 PGA 的輸出信號(hào)控制在一定范圍內(nèi),在此范圍內(nèi) ADC 能夠提供可靠地轉(zhuǎn)換,從而對(duì)熱敏電阻的溫度進(jìn)行識(shí)別。
  微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值,并將其傳送到 PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會(huì)校驗(yàn) PGA 增益設(shè)置,并將 ADC 數(shù)字值與圖 1 顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值,則微控制器會(huì)將 PGA 增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要,微控制器會(huì)再次獲取一個(gè)新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會(huì)被傳送到一個(gè)微控制器分段線性內(nèi)插程序。
  從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會(huì)被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”。您可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微控制器、一個(gè) 10 位 ADC 以及一個(gè) PGA 合理的配合使用,以解決非線性熱敏電阻在超過 ±25°C 溫度以后所帶來的測(cè)量難題。
變頻電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
 
1、電磁設(shè)計(jì)
  對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來說,在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī),由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率,可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng),因此,過載能力和啟動(dòng)性能不在需要過多考慮,而要解決的關(guān)鍵問題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下:
1) 盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻。
減小定子電阻即可降低基波銅耗,以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增加
2)為抑制電流中的高次諧波,需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。
3)變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài),一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和,二是考慮在低頻時(shí),為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響,一般注意以下問題:

1)絕緣等級(jí),一般為F級(jí)或更高,加強(qiáng)對(duì)地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2)對(duì)電機(jī)的振動(dòng)、噪聲問題,要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性,盡力提高其固有頻率,以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
3)冷卻方式:一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻,即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4)防止軸電流措施,對(duì)容量超過160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱,也會(huì)產(chǎn)生軸電流,當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí),軸電流將大為增加,從而導(dǎo)致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。
5)對(duì)恒功率變頻電動(dòng)機(jī),當(dāng)轉(zhuǎn)速超過3000/min時(shí),應(yīng)采用耐高溫的特殊潤(rùn)滑脂,以補(bǔ)償軸承的溫度升高。
變頻器對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)的影響

1、電動(dòng)機(jī)的效率和溫升的問題

   不論那種形式的變頻器,在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流,使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。拒資料介紹,以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為:2u+1(u為調(diào)制比)。

   高次諧波會(huì)引起電動(dòng)機(jī)定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以接近于基波頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的,因此,高次諧波電壓以較大的轉(zhuǎn)差切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條后,便會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應(yīng)所產(chǎn)生的附加銅耗。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%~20%。

2、電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度問題

   目前中小型變頻器,不少是采用PWM的控制方式。他的載波頻率約為幾千到十幾千赫,這就使得電動(dòng)機(jī)定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當(dāng)于對(duì)電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓,使電動(dòng)機(jī)的匝間絕緣承受較為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。另外,由PWM變頻器產(chǎn)生的矩形斬波沖擊電壓疊加在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電壓上,會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅,對(duì)地絕緣在高壓的反復(fù)沖擊下會(huì)加速老化。

3、諧波電磁噪聲與震動(dòng)

  普通異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器供電時(shí),會(huì)使由電磁、機(jī)械、通風(fēng)等因素所引起的震動(dòng)和噪聲變的更加復(fù)雜。變頻電源中含有的各次時(shí)間諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分的固有空間諧波相互干涉,形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力波的頻率和電動(dòng)機(jī)機(jī)體的固有振動(dòng)頻率一致或接近時(shí),將產(chǎn)生共振現(xiàn)象,從而加大噪聲。由于電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍寬,轉(zhuǎn)速變化范圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件的固有震動(dòng)頻率。

4、電動(dòng)機(jī)對(duì)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的適應(yīng)能力

  由于采用變頻器供電后,電動(dòng)機(jī)可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動(dòng),并可利用變頻器所供的各種制動(dòng)方式進(jìn)行快速制動(dòng),為實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)創(chuàng)造了條件,因而電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下,給機(jī)械結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)帶來疲勞和加速老化問題。

5、低轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻問題

  首先,異步電動(dòng)機(jī)的阻抗不盡理想,當(dāng)電源頻率較底時(shí),電源中高次諧波所引起的損耗較大。其次,普通異步電動(dòng)機(jī)再轉(zhuǎn)速降低時(shí),冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的三次方成比例減小,致使電動(dòng)機(jī)的低速冷卻狀況變壞,溫升急劇增加,難以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。真空斷路器應(yīng)用中的思考

1 真空斷路器應(yīng)用中的問題  

  (1)關(guān)于“免維護(hù)”的問題。當(dāng)前,在對(duì)真空斷路器的廣告宣傳、產(chǎn)品樣本及使用說明書中,普遍談到該產(chǎn)品"免維護(hù)"一詞,實(shí)際上不現(xiàn)實(shí)的。高壓真空斷路器由于安裝有質(zhì)量相對(duì)較好的真空滅弧室,其電氣性能和機(jī)械性能均有明顯的提高,現(xiàn)場(chǎng)安裝、維護(hù)比較簡(jiǎn)便,但也絕不是"免維護(hù)"。每一種形式的真空斷路器,從結(jié)構(gòu)上來講,都是由上百種零部件組成,而這些零部件中生產(chǎn)廠只可能對(duì)部分零部件自行設(shè)計(jì)、加工,而相當(dāng)一部分則是依靠外協(xié)。這些零部件的材質(zhì)選型、工裝、工藝、檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)都關(guān)系到整體產(chǎn)品的電氣和機(jī)械性能,因此"免維護(hù)"這一提法欠妥,對(duì)真空斷路器的應(yīng)用是一種"誤導(dǎo)"。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,應(yīng)為"維護(hù)量小"、"不檢修周期"比較妥當(dāng)。
 。2)機(jī)械壽命。
  機(jī)械壽命是高壓真空斷路器產(chǎn)品質(zhì)量的主要考核指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)資料報(bào)道,家高壓電器質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)國(guó)產(chǎn)高壓真空斷路器進(jìn)行過6次(1993、1995、1996、1999、2002及2003年)監(jiān)督抽查,其合格率分別為83.3%、91.3%、58.8%、60%、57.1%及78.6%,此情令堪憂。其中一個(gè)主要問題是機(jī)械壽命達(dá)不到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值,機(jī)械特性主要數(shù)也超出產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定范圍。
  通常一臺(tái)高壓斷路器都是由數(shù)百只零部件組成,而每一個(gè)零部件的加工和工藝缺陷、相互配合鏈接咬合都將直接影響到高壓斷路器的機(jī)械特性。同時(shí)與操動(dòng)機(jī)構(gòu)配套的輔助開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、減速器、接線端子等絕大部分都是外協(xié)件,存在有一定的分散性,質(zhì)量難以達(dá)到100%,這些問題,都是直接影響真空斷路器機(jī)械壽命的主要因素。有些真空斷路器機(jī)械壽命標(biāo)稱3萬次,有的甚至達(dá)到6萬次或者10萬次之多,這樣的宣傳令人疑慮。就當(dāng)前國(guó)產(chǎn)真空滅弧室及與之配套部件能過關(guān)嗎?產(chǎn)品真正的機(jī)械壽命試驗(yàn)通過了嗎?所以,在高壓真空斷路器的選型應(yīng)用中,不宜輕信產(chǎn)品說明書的不實(shí)之詞,應(yīng)以實(shí)際試驗(yàn)報(bào)告為依據(jù),如果能夠安全可靠地動(dòng)作2萬次,就足以滿足運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用要求了。
 。3)斷口的工頻耐壓。
  目前真空斷路器中滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)仍無成熟的技術(shù)手段,許多科研單位對(duì)真空滅弧室真空度的在線監(jiān)測(cè)仍處于研制開發(fā)階段,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)以對(duì)滅弧室斷口定期的工頻耐壓作為真空斷路器斷口間絕緣介質(zhì)強(qiáng)度的判斷依據(jù)。滅弧室真空度的下降可能使斷路器在分閘時(shí)動(dòng)、靜觸頭之間產(chǎn)生放電擊穿,嚴(yán)重地威脅著高壓真空斷路器的安全運(yùn)行。所以,在真空斷路器檢修工藝規(guī)程中,明確規(guī)定有對(duì)真空斷路器滅弧室工頻耐壓試驗(yàn)的周期和標(biāo)準(zhǔn),在應(yīng)用中必須給以重視,不宜輕信某些制造商宣傳的誤導(dǎo)。
   (4)額定電流值和額定短路電流值的選擇!  
  額定電流值和額定短路開斷電流值的選擇,應(yīng)以電網(wǎng)的實(shí)際容量為宜,盡可能地克服取值保險(xiǎn)系數(shù)愈大愈好的傾向。取值過大不僅造成大馬拉小車極不經(jīng)濟(jì)的情況,同時(shí)也將影響開斷小的感性或容性電流性能,導(dǎo)致截流過電壓的發(fā)生。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),我國(guó)運(yùn)行中的10kV電網(wǎng)額定電流在2000A及以下的約占總饋路數(shù)的93.1%,故而對(duì)額定工作電流的選擇應(yīng)以2000A及以下為主。對(duì)于最大短路電流值的選擇應(yīng)依據(jù)"城市網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與改造導(dǎo)則"(1993年228號(hào))文件中給出的10kV為16kA、35kV為16kA為宜,避免盲目追求過大的保險(xiǎn)系數(shù)。
 。5)使用環(huán)境溫度。高壓真空斷路器的使用環(huán)境溫度多數(shù)標(biāo)稱都為-30℃~+40℃。在實(shí)際使用過程中,當(dāng)環(huán)境氣溫較低時(shí),斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力明顯增大,常溫情況下斷路器的分、合閘操作力顯然滿足不了克服低氣溫時(shí)機(jī)構(gòu)的摩擦力要求,導(dǎo)致分、合閘不能到位。如果此時(shí)開斷、關(guān)合短路故障電流時(shí),勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)異常,甚至發(fā)生爆炸。所以,對(duì)于產(chǎn)品說明書中注明的使用環(huán)境溫度在特殊使用環(huán)境現(xiàn)場(chǎng),應(yīng)追究環(huán)境溫度下限值進(jìn)行合、分閘速度的試驗(yàn),驗(yàn)證合格后即認(rèn)可,絕不應(yīng)盲從。
 。6)絕緣故障在真空開關(guān)設(shè)備中仍居首位。
  據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,1998年至2002年我國(guó)運(yùn)行的高壓開關(guān)設(shè)備共發(fā)生絕緣故障398次,其中6~35kV絕緣故障共300次,占總絕緣故障的75.4%。而6~35kV高壓開關(guān)設(shè)備絕緣故障中,真空開關(guān)設(shè)備的絕緣故障共138次,占絕緣故障的46%,仍然居多。所以,制造部門必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行全面質(zhì)量管理體系,提高工藝水平,保證裝配質(zhì)量,提供合格的產(chǎn)品及備品備件。運(yùn)行部門應(yīng)強(qiáng)化平時(shí)的維護(hù)檢查,發(fā)現(xiàn)隱患,及時(shí)消除缺陷,嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)試規(guī)程要求,保證檢修到位,確保修試質(zhì)量,提高設(shè)備健康水平,絕不能對(duì)運(yùn)行中的真空開關(guān)設(shè)備掉以輕心。
   (7)輔助開關(guān)問題。
  輔助開關(guān)的故障,不僅會(huì)造成系統(tǒng)停電和擴(kuò)大事故范圍,同時(shí)還有可能使分、合閘線圈燒損,甚至造成設(shè)備毀壞或者人身傷亡事故,為此有關(guān)上級(jí)部門曾召開對(duì)輔助開關(guān)的專題研討、分析論證會(huì)議,確定改變傳統(tǒng)的輔助開關(guān)唇型插入式結(jié)構(gòu)為對(duì)接滑動(dòng)型結(jié)構(gòu)。
  據(jù)1998年至2002年我國(guó)運(yùn)行中高壓開關(guān)設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析,在柜誤動(dòng)故障中,分、合閘線圈燒損76次、輔助開關(guān)故障35次,占誤動(dòng)故障的55%,可見輔助開關(guān)轉(zhuǎn)換不靈、腐蝕、斷線、受潮、接線端子松動(dòng)等仍為高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中不可忽視的問題。對(duì)真空斷路器也不例外,檢修維護(hù)必須到位,盡可能使用對(duì)接滑動(dòng)型輔助開關(guān)為佳。
2 真空斷路器的應(yīng)用展望

  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,真空斷路器在電力行業(yè)已被廣泛應(yīng)用,高壓開關(guān)設(shè)備的智能化水平日益提高,真空斷路器在產(chǎn)品制造過程中,應(yīng)不斷完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高制造工藝水平、保證裝配質(zhì)量、提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。高壓真空斷路器在智能化選型、優(yōu)化設(shè)備狀態(tài)檢修、降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、加速電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制、建立科學(xué)合理的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)中產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用,應(yīng)用的前景是比較樂觀的。
來源:高壓開關(guān)網(wǎng)
看圖識(shí)電阻

 SMD貼片電阻:
大功率電阻:
大功率電阻,25瓦特,220歐姆。
  精密型金屬膜電阻器:
是用鎳鎘或類似的合金真空電鍍技術(shù),著膜于白瓷棒表面,經(jīng)過切割調(diào)試阻值,以達(dá)到最終要求的精密阻值。金屬膜電阻器提供廣泛的阻值范圍,有著精密阻值,公差范圍小的特性。亦可應(yīng)用于金屬膜保險(xiǎn)絲電阻器。
  金屬氧化皮膜電阻器:

                                     
 
隨著電子設(shè)備之發(fā)展其構(gòu)成之零件亦趨向小型化、輕型化及耐用化等趨勢(shì)。電阻在高溫下工作,要有長(zhǎng)期之安定性、穩(wěn)定性,電阻的皮膜單位面積就要負(fù)載較高之電力,以適其工作之要求,而金屬氧化皮膜電阻器就是合適的電阻。
   線繞電阻器 (KNP)、無感性線饒電阻器(KNPN):
將電阻線饒?jiān)跓o性耐熱瓷體上,表面涂以耐熱、耐濕、無腐蝕之不燃性涂料,保護(hù)而成。其特點(diǎn)如下:耐熱性優(yōu)、溫度系數(shù)小、質(zhì)輕、耐短時(shí)間過負(fù)載、低雜音、阻值經(jīng)年變化小。無感性饒線電阻器 (NKNP) 有著饒線電阻器 (KNP) 基本特性,加上低電感量的優(yōu)點(diǎn)。
   水泥型饒線電阻器 (SQ):

 
將電阻線饒于無咸性耐熱瓷件上或用氧化膜電阻等固定電阻器,外面加上耐熱,耐濕及耐腐蝕之材料保護(hù)固定而成。水泥型電阻是把電阻體放入方形瓷器框內(nèi),用特殊不燃性耐熱水泥充填密封而成。具有耐高功率、散熱容易、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
淺談同軸饋線的選擇

   業(yè)余操作一般限于小功率(小于100W)和低高頻電壓(小于1KV)。通常不用考慮饋線的容量。當(dāng)使用功率超過100W的短波電臺(tái),則應(yīng)選用較粗的饋線(例如-7),以避免發(fā)熱。
    常見的同軸線有50歐、75歐、100歐三種標(biāo)稱阻抗。業(yè)余通訊常用50歐,雖然它的效率不是最高的。在選定了饋線阻抗(50歐)以后,最關(guān)鍵的是選擇饋線的粗細(xì),例如50-3、50-5、50-7等等。通常根據(jù)期望的饋線衰耗和線路造價(jià)綜合考慮。具體的作法是這樣的:
 
1、首先估測(cè)需要的饋線長(zhǎng)度,并結(jié)合所用頻率、所處位置、天線用途(用于普通電臺(tái)還是中繼臺(tái))等,確定天饋系統(tǒng)的總增益。然后根據(jù)天線增益確定能夠容忍的最大饋線衰耗。天饋系統(tǒng)的總增益推薦為:
144MHz中繼站:4dB;144MHz基地臺(tái):3dB;430MHz中繼站5dB;430MHz基地臺(tái)3dB。(表1)
2、根據(jù)容許的最大饋線衰耗和饋線的長(zhǎng)度,求取饋線的容許衰減常數(shù)。
衰減常數(shù)=衰減量(dB)÷饋線長(zhǎng)度(m)。單位為分貝每米。
3、根據(jù)求得的容許衰減常數(shù),查同軸電纜性能手冊(cè),選取在給定頻率的衰減常數(shù)小于容許衰減常數(shù)的同軸線。
例1:實(shí)際需要饋線長(zhǎng)度至少30米,天線位于10樓頂,是一付8dB的玻璃鋼天線,將用于非常重要的144MHz中繼臺(tái)。那么,為了保證中繼臺(tái)的效果(可以根據(jù)需要的通訊距離核算總空中衰減,然后求算天饋系統(tǒng)的總增益。業(yè)余條件下可查表1估算),需要天饋系統(tǒng)的總增益為4dB。不考慮接插件的損耗,要求饋線衰耗小于8-4=4dB。已知饋線長(zhǎng)度為30米,得容許衰減常數(shù)為
4÷30=0.133dB/m。
查電纜手冊(cè)可知,SYV50-7型同軸電纜符合要求,所以,選擇50-7的同軸線已經(jīng)足夠了。
例2:同例1,天線增益改為10dB,頻率改為430MHz。
解:結(jié)合實(shí)際情況估算得天饋系統(tǒng)總增益取5dB,饋線衰耗要求小于5dB。容許衰減常數(shù)為
5÷30=0.167dB/m。
在430MHz,同樣的饋線,衰耗將遠(yuǎn)大于144MHz。查電纜手冊(cè),發(fā)現(xiàn)SYV50-12的饋線滿足要求,故選用50-12饋線。這種饋線較貴,如果經(jīng)濟(jì)不能承受,則只有選擇50-9的了。
選擇饋線的經(jīng)驗(yàn):
    從饋線的效果考慮,當(dāng)然是越粗越好。但是,越粗必然越貴,接插件的價(jià)格也不菲,處理起來更加麻煩。所以,選擇饋線,“合適”就可以了。中繼臺(tái)等重要臺(tái)站,必須保證效果,應(yīng)當(dāng)高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求,選用粗一些的饋線。根據(jù)許多人的經(jīng)驗(yàn),150MHz,7.5DB天線,饋線長(zhǎng)度為10m時(shí),選50-5;饋線長(zhǎng)20m時(shí),選50-7;30米選50-9。用于一般業(yè)余電臺(tái),可以相應(yīng)縮小一號(hào)(如果錢多的話,粗一點(diǎn)也無妨)。430MHz的電臺(tái),可以使用增益很高的天線,對(duì)饋線衰耗的要求較150MHz低。但是,同樣規(guī)格的饋線,在430MHz的衰耗遠(yuǎn)大于150MHz,幾乎是它的兩倍。所以,通常還要選擇更粗一些的饋線。
    國(guó)產(chǎn)SYV和SWY同軸電纜的衰減常數(shù)基本上是等價(jià)的,所以我們通常只說50-3、50-7等,而不提它們的系列。市場(chǎng)上銷售的電纜,質(zhì)量差異很大,價(jià)格差異同樣很大。50-5的電纜,有的賣3.5元一米,有的賣5.5元一米,進(jìn)口的個(gè)別型號(hào)要賣40元一米。實(shí)際上,3.5元的是可以達(dá)到GB的,5.5元的可能指標(biāo)要更高一些(沒被宰的前提下)。我用過美國(guó)產(chǎn)的同軸線,大小等同于50-3,實(shí)際效果遠(yuǎn)好于國(guó)產(chǎn)50-5的線,難怪要賣20多元一米。而充斥市場(chǎng)的劣質(zhì)線,價(jià)格一般要便宜幾角錢,效果卻差到了極點(diǎn)。買線千萬不能圖便宜。
    至于多層屏蔽的電纜,一般用于頻率較高的場(chǎng)合,在業(yè)余使用的144和430,意義不大,反而不易處理。
    這里,我們沒有考慮通訊機(jī)的情況和天線的高度。許多時(shí)候,綜合調(diào)整往往能彌補(bǔ)某一部分的不足。
    下面是常用同軸線的衰減常數(shù)(估算值,略有誤差),供選線參考。
型號(hào)          頻率150MHz          頻率430MHz
50-3          0.242                  0.365
50-5          0.165                  0.253
50-7          0.124                  0.195
50-9          0.100                  0.161
50-12         0.086                  0.142
50-15         0.070                  0.119
作者:劉虎
穩(wěn)壓二極管的選用
 
    穩(wěn)壓二極管用途廣泛,使用極多?雌饋響(yīng)用很簡(jiǎn)單,但如果不注意,也極易損壞。以下是選用時(shí)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng):
*       可將多只穩(wěn)壓二極管串聯(lián)使用,但由于二極管參數(shù)的離散性比較大,不得并聯(lián)使用。
*       溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的特性影響較大,當(dāng)環(huán)境溫度超過 50℃ 時(shí),溫度每升高 1℃,應(yīng)將最大耗散功率降低1%。
*       穩(wěn)壓二極管管腳必須在離管殼 5mm 以上處進(jìn)行焊接,最好使用 30W 以下的電烙鐵進(jìn)行焊接。若使用 40~75W 電烙鐵焊接時(shí),焊接時(shí)間應(yīng)不超過 8~10s。盡量使用內(nèi)裝焊料的焊錫絲焊接,不要使用大塊焊錫加松香的方法。
*       為了使穩(wěn)壓二極管的電壓溫度系數(shù)得到補(bǔ)償,可以將穩(wěn)壓二極管與硅二極管(包括硅穩(wěn)壓二極管)串聯(lián)使用,所串的正向二極管不得超過三個(gè),也可與特殊的溫度補(bǔ)償管串聯(lián)使用。
*       為了獲得較低的穩(wěn)定電壓,可以選擇適當(dāng)?shù)姆(wěn)壓二極管以相反極性方向串聯(lián),再加以適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娏鱽慝@得。即將穩(wěn)壓二極管正向使用。
光電互感器的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式電流互感器相比,光電式電流互感器具有如下一系列優(yōu)點(diǎn):
1 優(yōu)良的絕緣性能以及便宜的價(jià)格
  電磁感應(yīng)式電流互感器的高壓母線與二次線圈之間通過鐵芯耦合,它們之間的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上升。光電電流互感器(OCT)所用材料為玻璃,光纖等絕緣材料來傳輸信息,所以絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,其造價(jià)一般隨電壓等級(jí)升高呈線性增加。
2 不含鐵芯,消除了磁飽和和鐵磁諧振等問題
  電磁感應(yīng)式電流互感器由于使用了鐵芯,不可避免地存在磁飽和及鐵磁共振和磁滯效應(yīng)等問題,而OCT則不存在這方面的問題。
3 抗電磁干擾性能好,低壓邊無開路高壓危險(xiǎn)
  電磁感應(yīng)式電流互感器二次回路不能開路,低壓邊存在開路危險(xiǎn)。由于OCT的高壓邊與低壓邊之間只存在光纖聯(lián)系,而光纖具有良好的絕緣性能,可保證高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離,低壓邊無開路高壓危險(xiǎn),免除電磁干擾。
4 動(dòng)態(tài)范圍大,測(cè)量精度高
  電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),電流互感器流過的電流并不大,但短路電流一般很大,而且隨著電網(wǎng)容量的增加,短路電流越來越大。電磁感應(yīng)式電流互感器因存在磁飽和問題,難以實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量,同時(shí)滿足高精度計(jì)量和繼電保護(hù)的需要。OCT有很寬的動(dòng)態(tài)范圍,額定電流可測(cè)到幾十安培幾千安培,過電流范圍可達(dá)幾萬安培;一個(gè)OCT可同時(shí)滿足計(jì)量和繼電保護(hù)的需要,可免除多個(gè)CT的冗余需求。
5 頻率響應(yīng)范圍寬
  傳感頭部分的頻率響應(yīng)取決于光纖在傳感頭上的渡越時(shí)間,實(shí)際能測(cè)量的頻率范圍主要決定于電子線路部分。光電式電流互感器已被證明可以測(cè)出高壓電力線上的諧波,還可進(jìn)行電網(wǎng)電流暫態(tài)、高頻大電流與直流的測(cè)量。而電磁感應(yīng)式電流互感器是難以進(jìn)行這方面的工作的。
6 沒有因存油而產(chǎn)生的易燃、易爆炸等危險(xiǎn)
  電磁感應(yīng)式電流互感器一般采用存油的辦法來解決絕緣問題,這樣不可避免地存在易燃、易爆炸等危險(xiǎn);而光電式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以不采用油絕緣,在結(jié)構(gòu)上可避免這方面的危險(xiǎn)。
7 體積小、重量輕、節(jié)約空間
  光電式電流互感器傳感頭本身的重量一般小于1kg。據(jù)美國(guó)西屋公司公布的345kV的MOCT,其高度為2.7m,重量為109kg。而同電壓等級(jí)的油浸式電流互感器高為5.3m,重量2300kg,這給運(yùn)輸和安裝帶來了很大的方便。
8 適應(yīng)了電力計(jì)量和保護(hù)數(shù)字化、微機(jī)化和自動(dòng)化發(fā)展的潮流
  隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,電力計(jì)量與繼電保護(hù)已日益實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、微機(jī)化。電磁感應(yīng)式電流互感器的5A或1A輸出規(guī)范必需采用光轉(zhuǎn)換技術(shù)才能與計(jì)算機(jī)接口,而光電式電流互感器本身就是利用光電技術(shù)的數(shù)字化設(shè)備,可直接輸出給計(jì)算機(jī),避免中間環(huán)節(jié)。
     綜上所述,雖然目前光電式電流互感器也存在加工要求高、電源問題不好解決,傳感頭對(duì)溫度和振動(dòng)比較敏感等問題需要克服,但光電式電流互感器有著傳統(tǒng)電磁式電流互感器無法比擬的優(yōu)點(diǎn),它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高,是一種傳統(tǒng)電磁式電流互感器的理想替代產(chǎn)品,必將在未來的電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此,主要發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相投資研制,光電電流互感器已成為電流互感器的研究熱點(diǎn)。
環(huán)型變壓器鐵芯知識(shí)
 

  環(huán)形變壓器鐵芯是采用高磁通密度晶粒取向硅鋼帶(即取向硅鋼片)經(jīng)裁切、卷繞、退火等工藝加工而成的。所謂“晶粒取向”是指硅鋼帶在軋制時(shí),使硅鋼帶的導(dǎo)磁率出現(xiàn)了橫向和順向的差異!熬ЯH∠颉笔侵秆幼畲髮(dǎo)磁率方向剪切成帶料,這樣卷繞而成的鐵芯性能最優(yōu),而普通沖壓加工成的EI型鐵芯不能順著晶粒取向?qū)Т抛顑?yōu)而成型。
與傳統(tǒng)的EI型變壓器相比環(huán)形變壓器具有體積小、漏磁小、效率高、內(nèi)阻小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。由于采用了晶粒取向硅鋼帶卷繞而成,鐵芯的磁通密度高,所以鐵芯的截面積可大為減小,同時(shí),環(huán)形變壓器采用了環(huán)形穿繞的方法穿繞初級(jí)線圈,可以充分利用空間,使線圈的用線量也大為減小。普通變壓器的內(nèi)層與外層繞組每匝導(dǎo)線長(zhǎng)度相差可達(dá)3倍,所以用線較多,除成本較大外內(nèi)阻也較大。而環(huán)形變壓器的內(nèi)外層導(dǎo)線長(zhǎng)度比普通少得多,使線圈用線量減少,這樣不只是節(jié)省了銅線,更重要的是減小了變壓器的內(nèi)阻,提高了效率。
環(huán)形變壓器與同功率普通變壓器相比,體積和重量可減小25-30%,而效率90%以上,(普通變壓器一般在80%左右)。
怎樣測(cè)量電流互感器的極性
 
電流互感器在交接及大修前后應(yīng)進(jìn)行極性試驗(yàn),以防在接線時(shí)將極性弄錯(cuò),造成在繼電保護(hù)回路上和計(jì)量回路中引起保護(hù)裝置錯(cuò)誤動(dòng)作和不能夠正確的進(jìn)行測(cè)量,所以必須在投運(yùn)前做極性試驗(yàn)。
測(cè)量電流互感器的極性的方法很多,我們?cè)诠ぷ鲿r(shí)常采用的有以下三種試驗(yàn)方法:①直流法;②交流法;③儀器法。
1 直流法
見圖1。用1.5~3V干電池將其正極接于互感器的一次線圈L1,L2接負(fù)極,互感器的二次側(cè)K1接毫安表正極,負(fù)極接K2,接好線后,將K合上毫安表指針正偏,拉開后毫安表指針負(fù)偏,說明互感器接在電池正極上的端頭與接在毫安表正端的端頭為同極性,即L1、K1為同極性即互感器為減極性。如指針擺動(dòng)與上述相反為加極性。
 

圖1 直流法測(cè)電流互感器極性
2 交流法
見圖2,將電流互感器一、二次線圈的L2和二次側(cè)K2用導(dǎo)線連接起來,在二次側(cè)通以1~5V的交流電壓(用小量程),用10V以下的電壓表測(cè)量U2及U3的數(shù)值若U3=U1-U2為減極性。
 
 

圖2 交流法測(cè)電流互感器極性
U3=U1+U2為加極性。注意:在試驗(yàn)過程中盡量使通入電壓低一些,以免電流太大損壞線圈,為了讀數(shù)清楚電壓表盡量選擇小一些,變流比在5以下時(shí)采用交流法測(cè)量比較簡(jiǎn)單準(zhǔn)確,對(duì)變流比超過10的互感器不要采用這種方法進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)閁2的數(shù)值較小U3與U1的數(shù)值接近,電壓表的讀數(shù)不易區(qū)別大小,所以在測(cè)量時(shí)不好辨別,一般不宜采用此法測(cè)量極性。
3 儀表法
一般的互感器校驗(yàn)儀都有極性指示器,在測(cè)量電流互感器誤差之前儀器可預(yù)先檢查極性,若指示器沒有指示則說明被試電流互感器極性正確(減極性)。
揚(yáng)聲器材料對(duì)聲音的影響

    揚(yáng)聲器基本上由驅(qū)動(dòng)單元,分音器和聲箱構(gòu)成,這三部分的設(shè)計(jì)固然重要,所用的材料對(duì)音質(zhì)也有密切關(guān)系,假如改變其中一部分材料其馀保留不變,聲音必然會(huì)有差別,這個(gè)差別可能非常明顯,有些愛自己動(dòng)手的發(fā)燒友試用不同的材料代替原來的用料,例如給分音器換上 “ 補(bǔ)品級(jí) ” 電容或用發(fā)燒線替換原有的接線,有些能令音質(zhì)改善,亦有些破壞了原來的聲音平衡。

  零件影響音質(zhì)是一種不可捉摸的事,你以為更換了補(bǔ)品零件會(huì)改善聲音,有時(shí)卻相反,原來的幾種零件配搭音質(zhì)或平衡反而更佳,這點(diǎn)可能是設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)過了仔細(xì)試驗(yàn)達(dá)成最理想的零件配搭。發(fā)燒友可以自己作試驗(yàn),但一經(jīng)如此就會(huì)失掉代理商的保用服務(wù),你把原來零件任意更改,出了問題當(dāng)然由你自己負(fù)責(zé)。
  驅(qū)動(dòng)單元
  
  驅(qū)動(dòng)單元俗稱喇叭,在構(gòu)造用料方面有幾點(diǎn)值得特別注意,電動(dòng)式喇叭的振膜 ( 中及低音喇叭的振膜或稱音盆 ) 材料有幾種,紙振膜歷史悠久,取其質(zhì)輕和具有適當(dāng)?shù)淖枘崽匦,至禽仍有多家名廠堅(jiān)持采用,但紙振膜易受潮濕霉?fàn)或變形,它的表面硬度低,不能產(chǎn)生高輻射聲波速度。但用於低音喇叭聲音豐滿深沉,十分適合。現(xiàn)在紙振膜多在低音和中音喇叭上使用,紙振膜的高音喇叭已幾乎絕跡。
  
  約在八十年代初期,塑料振膜開始出現(xiàn),在中音和低音喇叭上起初 BBC 采用 Bextrene ,后來聚丙烯 ( Polypropylene ) 逐漸普遍,愈來愈流行,今日的揚(yáng)聲器采用這種材料的占了一大部分。聚丙烯振膜具有極高的陰尼特性,不受潮濕影響,可以塑鑄出任何需要的厚度及莆狀,質(zhì)輕而硬,物理特性與聲音特性均甚佳,聚丙烯還可以與其他材料混合塑鑄成硬度更高的振膜,例如混合陶瓷粉,玻璃纖維或石墨等,變化多多,至於實(shí)際上聚丙烯振膜聲音是否優(yōu)於紙振膜,見仁見智,采用這種材料的廠家大吹大擂,似乎只有優(yōu)點(diǎn)而無缺點(diǎn),但有些人仍認(rèn)為紙振膜的音色較佳,聚丙烯帶 “ 塑膠 ” 味。無論如何,聚丙烯這種材料已廠受廠家和用家歡迎,它不限於在中音和低音喇叭上使用,高音喇叭振膜亦適合。
  
  金屬振膜在八十年代已出現(xiàn),但當(dāng)時(shí)技術(shù)只在起步階段,顯露出許多缺點(diǎn),例如聲乾硬,高音剌耳,雖然瞬態(tài)響應(yīng)快但音色不自然,經(jīng)過多年的改良,高音單元的半球金屬振膜首先取得成功,材料包括鋁、鋁合金及鈦等輕金屬,將長(zhǎng)處發(fā)揮和避免缺點(diǎn),近年來金屬振膜半球高音單元變遍流行,甚至低價(jià)揚(yáng)聲器亦采用。
  
  至於中音和低音單元采用金屬振膜達(dá)成優(yōu)良性能還是近幾年的事,英國(guó) AE ( Acoustic Energy ) 首先制成全金屬振膜揚(yáng)聲器,獲得崇高評(píng),但售價(jià)昂貴。繼 AE 之后, Monitor Audio 亦發(fā)展成全金屬振膜揚(yáng)聲器,將這種技術(shù)邁向更成熟階段。全金屬振膜揚(yáng)聲器的優(yōu)點(diǎn)是聲音速度快,乾凈利落,高音特別寬闊工揚(yáng)及透明度高。
  
  在振膜周圍有一圈邊緣與動(dòng)架連接,它是一種柔順材料為振膜提供自由活動(dòng)的懸掛,所用的材料有多種,包括天然橡膠,人造橡膠, PVC 塑料,早期更有些廠家用加漆膜的布,它們都做成波浪形或正反半卷邊菜令柔順度達(dá)到指定的高低,氣墊式揚(yáng)聲器的低音喇叭邊緣必面具有非常高的柔順度以便大幅度活動(dòng),一般透氣式揚(yáng)聲器需要的是邊緣柔順度較低,這是考慮采用那種材料的主因。
   支架
  
  喇叭支架的工作是保持機(jī)械構(gòu)造穩(wěn)定及為振膜提供準(zhǔn)確的活動(dòng),支架必須構(gòu)造堅(jiān)固和避免諧振,一般喇叭采用的支架材料有鋼、鋁合金或鎂合金等,鋼支架是用高壓制成,如果鋼料厚的話亦相當(dāng)堅(jiān)固,現(xiàn)在不少大口徑的低音喇叭仍用鋼支架,但如果鋼料太薄則容易引起諧振,鋼支架制造成本較低,所以在低價(jià)揚(yáng)聲器中普遍采用。
  
  鋁或鎂合金壓鑄的支架在堅(jiān)固性及防諧振方面性能更佳,外型亦較美觀名貴,但這類支架制造成本較鋼架高。有些揚(yáng)聲器尤其是日本貨,雖然價(jià)錢不貴但亦采用合金壓鑄的支架,主要是為了使外觀更有吸引力,實(shí)際上喇叭質(zhì)素平平。
  音圈
  
  喇叭音圈根據(jù)低、中、高音單元的需要而有不同,高音喇叭音圈用十分細(xì)的線繞成,包括銅線和鋁線兩種,鋁線質(zhì)重較輕,可獲得更佳的瞬態(tài)響應(yīng),但在承載力和耐用性方面不及銅線,中音和低音喇叭多用銅線繞音圈,而且銅線較粗能承受大功率,有些低音喇叭繞二至四層音圈增加承載力,至於銅線形狀亦不同,例如圓形、六角及長(zhǎng)方形橫斷面,圓線最普遍使用,六角及長(zhǎng)方形線可以緊密排列不留空隙,能增加散熱效率相應(yīng)提高功率承載力。
  
  普通喇叭的音圈多繞在紙管上,但紙不是良好的導(dǎo)熱體,只具有輕的優(yōu)點(diǎn),為了提高散熱效率,有些喇叭采用鋁或 Kapton 音圈管,將音圈固定在管上因散熱較佳,顯著增加承載力,近期愈來愈多揚(yáng)聲器采用這種材料。
  
  一般燒喇叭多數(shù)發(fā)生在高音喇叭上,因它的音圈用細(xì)線繞成,不能承受大功率,有些揚(yáng)聲器設(shè)有保護(hù)線路,當(dāng)輸入電流過高時(shí)自動(dòng)截?cái)嗷蚪档碗娏鞣乐垢咭衾葥p壞。中音和低音喇叭音圈較強(qiáng)健不易燒斷,只當(dāng)輸入過強(qiáng)時(shí)可能導(dǎo)致音圈撞底或偏斜。
  磁鐵
  
  早期的喇叭多采用鎂鎳鈷 ( Alinco ) 合金磁鐵,它具有高強(qiáng)度和容易防止磁場(chǎng)滯漏的優(yōu)點(diǎn),可惜制造成本愈來愈高,廠家們被迫采用氧化鐵磁鐵,亦稱陶瓷磁鐵,它也具有相當(dāng)高的磁力,但需要用大塊,有些低音喇叭的磁鐵重達(dá) 20 至 30 磅,磁場(chǎng)散播性強(qiáng),在防汛磁地方使用必須小心控制。
  
  有一種地球稀有磁體稱為 Samarium Cobalt ,中文名譯作釤鈷磁體,它的磁力為傳統(tǒng)式磁鐵的五至六倍,因此只需用少量即可達(dá)到足夠的強(qiáng)度,蛤這種磁體十分昂貴,比較適合用於高單元上,中音及低音單元上甚少見。
  分音器
  
  分音器通常用三種零件構(gòu)成,包括電感線圈、電容及電阻,線圈是用銅線繞成,高通部分線較細(xì),低通部分線較粗,分音器的線圈有空氣芯式及鐵芯式,視乎不同的設(shè)計(jì)而定。電容人對(duì)音質(zhì)影響甚大,現(xiàn)在高質(zhì)素?fù)P聲器中分音器多采用聚丙烯電容,它的品質(zhì)極受 HI FI 迷注意。
  
  一般揚(yáng)聲器的掃音器多將零件安裝在線路板上,整齊美觀,但線路板的銅跡因通路窄關(guān)系,可能對(duì)大電流記號(hào)不利,所以一些發(fā)燒級(jí)揚(yáng)聲器采用直接用硬線焊接方式,取得更佳音質(zhì)。
  聲箱
  
  揚(yáng)聲器的聲箱材料主要是要求具有良好的阻尼特性,堅(jiān)固無諧振,設(shè)計(jì)家為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo),過去已選用了各式各樣的材料,包括碎木板、木夾板、纖維板、塑料,甚至用到人造云石、三合土及金屬。一般聲箱多用木夾板或碎木粒壓合板,取其容易切割和制造,現(xiàn)在不少較高級(jí)的揚(yáng)聲器采用中密度纖維板 ( MDF ) ,具有更佳期的特性。 Celestion 在他們的 SL600 書架揚(yáng)聲器上首創(chuàng)采用航空科技,以三夾層結(jié)構(gòu)的鋁制成聲箱,有如飛機(jī)地板的構(gòu)造一樣,極為堅(jiān)固全無諧振,那款書架式揚(yáng)聲器非常成功。另一創(chuàng)新的聲箱構(gòu)造是 B&W 的 Matrix ,內(nèi)部作骨架式結(jié)構(gòu)配合吸音乳膠從而獲得清純的音質(zhì)。
壓電陶瓷片的檢測(cè)兩法
 
    河南羅延峰壓電陶瓷片是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧的電聲器件,因具有靈敏度高、無磁場(chǎng)散播外溢、不用銅線和磁鐵、成本低,耗電少、修理方便、便于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而獲得了廣泛應(yīng)用。工作原理是利用壓電效應(yīng)的可逆性,在其上施加音頻電壓,就可產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),從而發(fā)出聲音。其質(zhì)量的測(cè)試方法如下:
  
  第一種方法:將萬用表的量程開關(guān)撥到直流電壓2.5V擋,左手拇指與食指輕輕捏住壓電陶瓷片的兩面,右手持萬用表的表筆,紅表筆接金屬片,黑表筆橫放陶瓷表面上,然后左手稍用力壓一下,隨后又松一下,這樣在壓電陶瓷片上產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的電壓信號(hào),使萬用表的指針先向右擺,接著回零,隨后向左擺一下,擺幅約為0.1一0.15V,擺幅越大,說明靈敏度越高。若萬用表指針靜止不動(dòng),說明內(nèi)部漏電或破損。
  
  切記不可用濕手捏壓電片,測(cè)試時(shí)萬用表不可用交流電壓擋,否則觀察不到指針擺動(dòng),且測(cè)試之前最好用R×l0k擋,測(cè)其絕緣電阻應(yīng)為無窮大。
  
  第二種方法:用R×10k擋測(cè)兩極電阻,正常時(shí)應(yīng)為∞,然后輕輕敲擊陶瓷片,指針應(yīng)略微擺動(dòng)。
來源:中發(fā)網(wǎng)
摩爾定律相關(guān)知識(shí)大搜索

   摩爾定律

  摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登&#8226;摩爾(GordonMoore)提出來的。其內(nèi)容為:集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍,而價(jià)格下降一半;或者說,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個(gè)月翻兩番。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。
  1965年4月19日《電子學(xué)》雜志第114頁發(fā)表了一篇仙童公司工程師摩爾撰寫的題為“讓集成電路填滿更多的元件”的文章,文中預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年翻一番。
  1975年,摩爾在IEEE的一次學(xué)術(shù)年會(huì)上提交了一篇論文,根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況對(duì)摩爾定律進(jìn)行了修正,把“每年翻一番”改為“每?jī)赡攴环,而現(xiàn)在普遍流行的說法是“每18個(gè)月翻一番”。但1997年9月摩爾在接受一次采訪時(shí)聲明他從來沒有說過“每18個(gè)月翻一番”。
  加州理工學(xué)院的教授CarverMead也參與了摩爾定律的提出。摩爾表示,20年來,他對(duì)人們稱他為摩爾定律創(chuàng)始人的做法受之有愧。英特爾的前官員DavidHouse曾經(jīng)推斷說,晶體管的數(shù)量每18個(gè)月翻番。實(shí)際上,芯片的性能每隔18個(gè)月翻番一次。摩爾強(qiáng)調(diào)說,他從來沒有說過18個(gè)月。
  摩爾定律不適合于硬盤驅(qū)動(dòng)器的容量或者其它設(shè)備之上。摩爾開玩笑的說:“摩爾定律已經(jīng)被應(yīng)用于任何呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的東西上面,我很高興因此而獲得好評(píng)!
  選擇硅的原因
  這是一個(gè)材料科學(xué)上奇跡。硅是是一種很好的半導(dǎo)體(它能夠?qū)щ,但同時(shí)也可以控制的方式進(jìn)行的),盡管收縮,硅的晶體結(jié)構(gòu)仍然能保持完整。
  摩爾定律現(xiàn)在失效了嗎?
  盡管很多分析師與企業(yè)的官員已經(jīng)放言摩爾定律將過時(shí),但它可能仍然發(fā)揮作用。
  一些人,比如惠普實(shí)驗(yàn)室的StanWilliams與PhilKuekes認(rèn)為,到2010年,晶體管的收縮將成為一個(gè)問題。因此,廠商需要找到新的替代材料,比如惠普的"縱橫制交換"(crossbarswitches)。
  另外一些人,比如英特爾的科技戰(zhàn)略部主任PaoloGargini則宣稱,到2015年,制造商們才開始轉(zhuǎn)向混合芯片(hybridchips),比如結(jié)合了傳統(tǒng)晶體管元素與新出現(xiàn)材料,比如納米線的芯片。到2020年,新型芯片才會(huì)完全投入使用。
  從理論的角度講,硅晶體管還能夠繼續(xù)縮小,直到4納米級(jí)別生產(chǎn)工藝出現(xiàn)為止,納米是衡量芯片的體積單位。一納米是一米的十億分之一。目前的芯片一般使用90納米工藝制造。預(yù)計(jì)時(shí)間可能在2023年左右。到那個(gè)時(shí)候,由于控制電流的晶體管柵極(transistorgate)以及氧化柵極(gateoxide)距離將非常貼近,因此,將發(fā)生電子漂移現(xiàn)象(electronsdrift)。如果發(fā)生這種情況,晶體管會(huì)失去可靠性,原因是晶體管會(huì)由此無法控制電子的進(jìn)出,從而無法制造出1和0出來。
  如果替代晶體管的材料永遠(yuǎn)找不到,摩爾定律便會(huì)失效。
  如果替代材料出現(xiàn)了,那么類似摩爾定律的規(guī)律將仍然出現(xiàn)。
  現(xiàn)在,科學(xué)家們都在尋找最好的替代材料,碳納米管,硅納米線晶體管,分子開關(guān)(molecularcrossbars),相態(tài)變化材料(phasechangematerials),自旋電子(spintronics)目前都處于試驗(yàn)階段。
  盡管硅有局限性,但制造商與設(shè)計(jì)師們?nèi)匀幌矚g這種材料。硅將繼續(xù)出現(xiàn)在某些設(shè)備當(dāng)中。摩爾表示:“我認(rèn)為,硅技術(shù)仍然是制造復(fù)雜微結(jié)構(gòu)及材料的基本方法。”
  翻番的作用
  晶體管數(shù)量翻倍帶來的好處可以總結(jié)為:更快、更小、更便宜。根據(jù)摩爾定律,芯片設(shè)計(jì)師的主要任務(wù)便是縮小晶體管的大小,然后讓芯片能夠容納越多的晶體管。晶體管的增加可以讓設(shè)計(jì)師為芯片添加更多的功能,比如3D顯卡,從而節(jié)約成本。
  晶體管的增加也能夠讓設(shè)計(jì)師將精力放在依靠芯片的總體性能上。由于新舊芯片的體積一樣,因此新款芯片的成本與舊款芯片一樣。另外,小的晶體管意味著電子不需要傳得過遠(yuǎn),從而提升了芯片的性能。
  摩爾定律的影響
  摩爾定律讓生產(chǎn)找到了提升其產(chǎn)品性能的途徑。18年前,"華爾街"這部電影里面的麥克爾道格拉斯拿的手機(jī)象一塊磚,而現(xiàn)在,晶體管數(shù)量的增加讓多功能手機(jī)得以出現(xiàn),電視,7百萬象素照相機(jī),MP3音樂播放器都能夠融于小小的一只手機(jī)當(dāng)中。功能更加強(qiáng)大,價(jià)格更加便宜的芯片讓軟件開發(fā)商們得以開發(fā)出既時(shí)通訊,3D游戲以及網(wǎng)頁瀏覽器這樣的東西。將電流弄進(jìn)晶體管相當(dāng)困難,晶體管會(huì)發(fā)熱,這是一個(gè)問題。一些晶體管結(jié)構(gòu),譬如氧化柵極,僅有幾個(gè)原子那么薄,因此很容易漏電。
  未來幾年,硅將應(yīng)用到新地方。各種才起步的公司希望在墻壁上,家具中甚至野生動(dòng)物身上嵌入傳感器。微流體芯片(MicrofluidicsChip)可以讓醫(yī)生用筆記本電腦獲知許多病人的身體狀況。在經(jīng)濟(jì)方面僅有幾個(gè)行業(yè)會(huì)受此影響。汽車制造商們已經(jīng)表示將會(huì)改造汽車內(nèi)部的茶托(cupholders)以及汽車的外形,因?yàn)槠嚨囊娌粫?huì)朝令夕改。
  專門衡量摩爾定律的一個(gè)規(guī)則叫做Rock定律。Rock定律說,芯片工廠的組裝成本每四年會(huì)翻番,F(xiàn)在,新的組裝工廠會(huì)耗資數(shù)十億美元。出于成本原因,絕大多數(shù)的芯片公司現(xiàn)在并不擁有組裝工廠。華爾街的分析師,未來學(xué)家,甚至芯片企業(yè)的官員一直在表示,高昂的成本將終結(jié)或者減弱摩爾定律的使用。
  摩爾的預(yù)測(cè)
  摩爾在文章中還預(yù)見到:電腦不僅可用來保存數(shù)據(jù)和作為強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)器,一旦處理器晶片的功能象大型機(jī)一樣強(qiáng)勁,價(jià)格又非常之低時(shí),電腦將會(huì)應(yīng)用于社會(huì)的每個(gè)領(lǐng)域,如家庭電腦、手持電話等都會(huì)問世。信息的集中處理將為分散處理所取代,未來人們將生活在電腦無所不在的社會(huì)里.
  摩爾預(yù)見了計(jì)算機(jī)時(shí)代的美好未來.科學(xué)需要預(yù)見,產(chǎn)業(yè)需要眼光.這兩者摩爾都具備了,所以他參與創(chuàng)辦了Intel公司,身體力行地去驗(yàn)證了自己的預(yù)言,并使Intel公司在數(shù)年間就發(fā)展成為領(lǐng)導(dǎo)電腦工業(yè)潮流的全球性企業(yè)。
  摩爾還預(yù)測(cè)過家用電腦以及電子表。上個(gè)世紀(jì)70年代初,在電子學(xué)雜志的,摩爾還預(yù)測(cè)了"奧弗辛斯基效應(yīng)應(yīng)用電子標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存"(OvonicsUnifiedMemory)。但并不是摩爾說的每樣?xùn)|西都變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。他曾經(jīng)預(yù)測(cè)說,現(xiàn)在的晶圓(wafers)直徑會(huì)達(dá)到56英寸,現(xiàn)在的晶圓直徑已經(jīng)突破了12英寸。
  在過去的幾十年里,計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī),它的微處理器以及許多新技術(shù)的發(fā)展速度均遵循摩爾定律的法則。摩爾定律現(xiàn)在已經(jīng)被“移植”到許多新領(lǐng)域,如媒體傳播領(lǐng)域。Internet的發(fā)展也被人們認(rèn)為遵循摩爾定律的規(guī)律。
來源:華強(qiáng)電子世界網(wǎng)
傳感器技術(shù)基礎(chǔ)
 
1.1  自然定律與基礎(chǔ)效應(yīng)
1.1.1   自然定律
*          守恒定律:能量、動(dòng)量、電荷量守恒定律
*          場(chǎng)的定律:動(dòng)力場(chǎng)運(yùn)動(dòng)定律、電磁場(chǎng)感應(yīng)定律、光電磁場(chǎng)干涉現(xiàn)象等。如:電磁感應(yīng)定律、電容式、光的直線傳播定律、光的干涉、衍射現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)等。
*          統(tǒng)計(jì)法則:如熱噪聲溫度傳感器
*          物質(zhì)定律:物性型傳感器。
*     熱平衡現(xiàn)象
*     傳輸現(xiàn)象
*     量子現(xiàn)象
1.1.2   基本效應(yīng)
          光電效應(yīng)
光電子發(fā)射效應(yīng)(外光電效應(yīng)):發(fā)射電流與陰極所吸收的光通量成正比;發(fā)射出的光電子的最大動(dòng)能隨入射光頻率的增高而線性地增大。光電管、光電倍增管
光導(dǎo)效應(yīng)(內(nèi)光電效應(yīng)):本征光電導(dǎo);雜質(zhì)光電導(dǎo)。光敏電阻
光生伏特效應(yīng):勢(shì)壘效應(yīng)產(chǎn)生的光生伏特效應(yīng);體積光生伏特效應(yīng)。光敏二極管、光敏三極管、光電池、太陽電池
          電光效應(yīng):光學(xué)特性受外電場(chǎng)影響而發(fā)生變化的現(xiàn)象。
泡克耳斯(Pockes)效應(yīng):平面偏振光沿著處在外電場(chǎng)內(nèi)的壓電晶體的光軸傳播時(shí)發(fā)生雙折射現(xiàn)象(稱為電致雙折射),兩個(gè)主折射率之差與外電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。25*109Hz。如:電光調(diào)制器、電光開關(guān)、光纖電壓、電場(chǎng)傳感器。
電光克爾(Kerr)效應(yīng):光照具有各向同性的透明物質(zhì),在與入射光垂直的方向上加以高電壓將發(fā)生雙折射現(xiàn)象,即一束入射光變成正常和異常兩束出射光,⊿n=KE2,10-8s.如:觀察放電現(xiàn)象、照相機(jī)快門、光導(dǎo)纖維傳感器。
光彈性效應(yīng):彈性體產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),彈性體的折射率發(fā)生變化,呈雙折射性質(zhì)。如:壓力、振動(dòng)、聲響傳感器。
光致發(fā)光效應(yīng):外電場(chǎng)及光的作用下發(fā)出冷光(熒光、磷光),在外電場(chǎng)的作用下發(fā)光的現(xiàn)象。如:發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器。
          磁光效應(yīng):置于外磁場(chǎng)中的物體,在光和外磁場(chǎng)作用下,其光學(xué)特性(如吸光特性、折射率)發(fā)生變化的現(xiàn)象。包括:塞曼效應(yīng)(應(yīng)用于雙頻激光器中)、磁光法拉第效應(yīng)、磁光克爾效應(yīng)、科頓-蒙頓效應(yīng)可用于光纖傳感器
法拉第(Faraday)效應(yīng):平面偏振光通過帶磁性的透光物體或通過在縱向磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向與光傳播方向平行)作用下的非旋光物質(zhì)時(shí),其偏振光面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。從物體端面射出的合成偏振光的偏轉(zhuǎn)角度θ=KHL
磁光克爾(Kerr)效應(yīng):平面偏振光垂直入射于拋光的強(qiáng)電磁鐵的磁極表面,所產(chǎn)生的反射光是一束橢圓偏振光,且偏振面偏轉(zhuǎn)角度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度而變化。
科頓-蒙頓(Cotton-Mouton)效應(yīng):當(dāng)光線垂直于磁場(chǎng)的方向照射液體時(shí),液體分子在外磁場(chǎng)的作用下形成一定規(guī)律的排列,而呈現(xiàn)雙折射特性,即一束入射光變?yōu)閷こ:头浅墒錾涔。⊿n=C′λH2.
          電磁效應(yīng):磁場(chǎng)中的通電金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體所產(chǎn)生的現(xiàn)象。
霍爾(Ha)效應(yīng):當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)方向通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體薄片時(shí),在薄片垂直于電流和磁場(chǎng)方向的兩側(cè)表面之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。位移、轉(zhuǎn)速、加速度、壓力、磁場(chǎng)、電流等 
 
磁阻效應(yīng):當(dāng)通有電流的半導(dǎo)體或磁性金屬薄片置于與電流垂直或平行的外磁場(chǎng)中,由于磁場(chǎng)的作用力加長(zhǎng)了載流子運(yùn)動(dòng)的路徑,使其電阻值隨外磁場(chǎng)增強(qiáng)而加大的現(xiàn)象。
          熱電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)
熱電效應(yīng)(溫差電效應(yīng)):正效應(yīng)——塞貝克效應(yīng)。
逆效應(yīng)——珀耳帖效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。
塞貝克效應(yīng)(Seebeck):兩種不同的金屬串聯(lián)接成閉合回路,當(dāng)它們的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同溫度時(shí),則在回路內(nèi)有電流產(chǎn)生,亦即兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。熱電偶溫差發(fā)電器。
珀耳帖效應(yīng)(Petier):當(dāng)電流流過兩種導(dǎo)體組成的閉合回路時(shí)一結(jié)點(diǎn)處變熱(吸熱),另一結(jié)點(diǎn)處變冷(放熱),或當(dāng)電流以不同的方向通過金屬與半導(dǎo)體相接觸處時(shí),其接觸處或發(fā)熱或吸熱的現(xiàn)象。制冷器等。
湯姆遜效應(yīng)(Thomson):同一種金屬組成閉合回路或一種半導(dǎo)體,保持回路兩側(cè)或半導(dǎo)體兩端為一定溫度差,并通以電流時(shí),回路的溫度轉(zhuǎn)折處(或整個(gè)半導(dǎo)體)將產(chǎn)生比例于電流乘溫差的吸熱或放熱的現(xiàn)象。
熱釋電效應(yīng):晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時(shí),其原子排列將發(fā)生變化,晶體自然極化,在其兩表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。紅外探測(cè)器、溫度傳感器、熱成像器件。
          熱磁效應(yīng):某些具有磁化的勻質(zhì)金屬兩端由于溫度差形成熱流,在與垂直熱流方向的磁場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象(電場(chǎng))。所產(chǎn)生的電場(chǎng)與熱流及磁場(chǎng)方向相垂直稱為橫向能斯脫(Nernst)。若與熱流方向一致則稱為縱向能斯脫效應(yīng)。紅外探測(cè)器等。
          壓電效應(yīng):壓電效應(yīng)是可逆的,它是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)的總稱。習(xí)慣上常把正壓電效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。
正壓電效應(yīng):當(dāng)某些電介質(zhì)沿一定方向受外力作用而變形時(shí),在其一定的兩個(gè)表面上產(chǎn)生異號(hào)電荷,當(dāng)外力去掉后,又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)的現(xiàn)象。力、壓力、振動(dòng)、加速度、拾聲器、電唱頭。
逆壓電效應(yīng):當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng),某些電介質(zhì)在一定方向上將產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械應(yīng)力,當(dāng)外電場(chǎng)撤去后,變形或應(yīng)力也隨著消失的現(xiàn)象。超聲波發(fā)生器、聲發(fā)射傳感器、壓電揚(yáng)聲器、晶體振蕩器。利用正、逆壓電效應(yīng)可制成壓電超聲波探頭、壓電聲表面波傳感器、壓電陀螺。
電致伸縮效應(yīng):電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下會(huì)由于極化的變化而引起形變,若形變與電場(chǎng)方向無關(guān)稱為電致伸縮效應(yīng),若與電場(chǎng)方向有關(guān)則稱為逆壓電效應(yīng)。
          壓阻效應(yīng):半導(dǎo)體材料受外力或應(yīng)力作用時(shí),其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓力、加速度、重量、應(yīng)力、拉力、流量、真空度。
          壓磁效應(yīng):時(shí)磁致伸縮的逆效應(yīng)。
磁致伸縮效應(yīng):某些鐵磁體及其合金,以及某些鐵氧體在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械變形的現(xiàn)象。電聲器件、或超聲波發(fā)生器、光纖傳感器長(zhǎng)度調(diào)制。
壓磁效應(yīng):磁致伸縮材料在外力(或應(yīng)力、應(yīng)變)作用下,引起內(nèi)部發(fā)生形變,產(chǎn)生應(yīng)力,使各磁疇之間的界限發(fā)生移動(dòng),磁疇磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng),從而使材料的磁化強(qiáng)度和磁導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)的變化,這種由于應(yīng)力使磁性材料磁性質(zhì)變化的現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。力、壓力、力矩、重量。
威得曼效應(yīng)(Wiedeman):給鐵磁桿同時(shí)施加縱向和環(huán)向磁場(chǎng)(即通以縱向電流)時(shí),桿件除長(zhǎng)度發(fā)生變化外,還同時(shí)產(chǎn)生扭曲得現(xiàn)象。時(shí)磁致伸縮的一個(gè)特例。逆效應(yīng)可用作扭矩、力傳感器。
          約瑟夫遜效應(yīng):是超導(dǎo)體的一種量子干涉效應(yīng)。在兩塊超導(dǎo)體之間放置厚度約為10-9m的極薄的絕緣層,組成約瑟夫結(jié)或稱超導(dǎo)隧道結(jié)。超導(dǎo)電流可以無阻地通過絕緣層,會(huì)產(chǎn)生頻率與所加直流電壓成正比的高頻超導(dǎo)電流,并向外輻射電磁波。高速、高靈敏度、高精度的磁、溫度電壓等的傳感器。
          光的多普勒效應(yīng)和薩古納克效應(yīng):
光(波)的多普勒(Dopper)效應(yīng):當(dāng)光波源(或其它的波源)或觀察者(光接收者)相對(duì)于介質(zhì)(或散射體、反射器)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者所接收到的光波頻率不同于光波源(其它的波源)的頻率,兩者接近時(shí),接收到的頻率增大,反之,則減少的現(xiàn)象
     f=f0(1±v/c cosθ)   c>>v時(shí)     
薩古納克(Sagnac)效應(yīng):同一光源同一光路,兩束對(duì)向傳播光之間的光程差或相位差與其光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于慣性空間旋轉(zhuǎn)的角速度成正比的現(xiàn)象。環(huán)形激光陀螺儀和光纖陀螺儀。
          聲電、聲光效應(yīng)
聲電效應(yīng):在半導(dǎo)體中,超聲(或聲子)與自由載流子(電子或空穴)相互作用所產(chǎn)生的多種物理現(xiàn)象。
聲光效應(yīng):某些介質(zhì)在聲波作用下,其光學(xué)特性(如折射率)發(fā)生改變的現(xiàn)象。聲光偏轉(zhuǎn)器、光調(diào)制器光纖式聲傳感器等
          放射線效應(yīng):物質(zhì)被放射線照射后,其某些特性(如折射率)發(fā)生變化的現(xiàn)象,統(tǒng)稱為放射線效應(yīng)。
          擊波動(dòng)態(tài)效應(yīng):擊波(如沖擊波)通過某些物質(zhì)時(shí)所引起的物理現(xiàn)象統(tǒng)稱為擊波效應(yīng)。它包括有電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)三方面的效應(yīng)。
          吸附效應(yīng)及表面場(chǎng)效應(yīng)
          與化學(xué)有關(guān)的效應(yīng):科頓效應(yīng)、中性鹽效應(yīng)、飽和效應(yīng)、電泳效應(yīng)、貝克.納贊效應(yīng)、彼得效應(yīng)。
超聲液位傳感器的選擇
 
SensComp公司 RICHARD BEZERKO
---超聲傳感器利用空氣聲納原理,它們先發(fā)射一種線性調(diào)頻超聲波,然后再轉(zhuǎn)換成接收模式并等待接收從目標(biāo)表面返回的回波。知道空氣(或其他氣體)中給定的聲速,用戶即可計(jì)算出距離。將超聲傳感器置于儲(chǔ)罐頂端,同時(shí)將儲(chǔ)罐中的液體表面作為目標(biāo),用戶很容易確定儲(chǔ)罐中的液位。
---此外,還可探測(cè)及補(bǔ)償像溫度這樣的變量,并產(chǎn)生出高精度的讀數(shù)。非接觸式超聲傳感器與接觸式機(jī)械傳感器相比具有很多優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗鼈兛梢员苊鈾C(jī)械活動(dòng)元件與液體長(zhǎng)時(shí)間接觸而產(chǎn)生的磨損、黏結(jié)或腐蝕等。
---今天的電子及微處理器芯片,使人們能通過編程賦予傳感器更多的特性,其中包括高低告警、噪聲及其他瞬態(tài)干擾濾除、使用率信息報(bào)告以及故障診斷等。
壓電超聲傳感器
---壓電傳感器用一種已被切割并具有特定頻率范圍的陶瓷壓電元件制成。將兩個(gè)電極焊接在壓電晶體上后,再將晶體粘在一個(gè)封閉盒內(nèi)并從后面密封。
---壓電傳感器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是可將陶瓷元件裝入各種封裝中,例如:鋁、不銹鋼、聚四氟乙烯、PVC或RTV等。這使得設(shè)計(jì)工程師們能夠選擇一種與被測(cè)液體及其相關(guān)氣體環(huán)境相兼容的傳感器封裝類型。
---壓電傳感器的主要缺點(diǎn)是導(dǎo)致探測(cè)距離相對(duì)較短的低靈敏度、被發(fā)射后的長(zhǎng)振鈴所限制的短距離探測(cè)能力,以及由于溫度變化所導(dǎo)致的諧振頻率偏移等。傳感器設(shè)計(jì)者已經(jīng)通過采用獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)及接收電路設(shè)計(jì)而成功地解決了頻率偏移問題。
---通過高電壓和單周期窄脈沖來驅(qū)動(dòng)而不是用音頻來驅(qū)動(dòng),傳感器產(chǎn)生出像用錘子敲鐘那樣的諧振。設(shè)計(jì)具有帶通濾波器的接收電路,可使傳感器適應(yīng)在指定溫度范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)頻率范圍。
---這種方法的缺點(diǎn)主要是驅(qū)動(dòng)能力有限和探測(cè)距離較短。對(duì)于那些傳感器處于恒定溫度上的應(yīng)用(譬如室內(nèi)應(yīng)用),音頻驅(qū)動(dòng)及較窄的接收帶通濾波器,比脈沖驅(qū)動(dòng)可獲得更佳的探測(cè)距離。
---長(zhǎng)振鈴對(duì)于壓電傳感器來說仍然是一個(gè)問題,如果希望能擁有距離更短的探測(cè)能力,設(shè)計(jì)師們通常可使用兩個(gè)轉(zhuǎn)換器:一個(gè)用于發(fā)射一個(gè)用于接收。低靈敏度也限制了壓電傳感器的長(zhǎng)距離探測(cè)能力,盡管通過修改轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)以及使用低噪聲及高增益接收電路,許多壓電傳感器廠商已經(jīng)顯著提高了這些傳感器的長(zhǎng)距離探測(cè)能力。
靜電超聲傳感器
---靜電超聲傳感器工作原理與電容式麥克風(fēng)相似:只在一邊鍍有一層金屬的薄介電薄膜形成傳感器的活動(dòng)元件,用來發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)。中心開槽的固定底板主要用來集中聲束以沖擊薄膜。
---薄膜緊緊裹住固定底板,很像一面鼓的鼓面,而底板上則加有直流偏置。發(fā)射時(shí),鍍金屬薄膜會(huì)由于加高壓交流超聲信號(hào)而振動(dòng);接收時(shí)傳感器探測(cè)回波信號(hào),并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成小幅度交流,經(jīng)過適當(dāng)放大后再由接收電路接收及處理。
---靜電元件在寬頻率范圍內(nèi)具有相對(duì)比較平坦的頻率響應(yīng),且由于它們不會(huì)諧振,因此具有極低的振鈴特性。這種元件具有比對(duì)應(yīng)壓電元件更高的靈敏度——通常高40 dB或更高。
---靜電傳感器更高的靈敏度可轉(zhuǎn)換成比壓電傳感器更長(zhǎng)距離的探測(cè)能力(或短距離應(yīng)用時(shí)的更低增益接收電路),以及更為可靠的探測(cè)小型及吸聲目標(biāo)的能力。帶適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和接收電路的單個(gè)靜電傳感器,可覆蓋短至1英寸、長(zhǎng)至60英尺的探測(cè)距離,使其成為儲(chǔ)罐液位測(cè)量應(yīng)用的理想選擇。
---這種傳感器的性能在寬工作溫度范圍(典型為-40~125℃)內(nèi)都很穩(wěn)定,故可使用無須對(duì)器件溫度偏移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)尿?qū)動(dòng)及接收電路,因此可將電路與傳感器一起封裝于傳感器盒中。如圖1所示,靜電智能傳感器的尺寸僅為1.6(直徑)英寸×0.75(高)英寸,使其成為有限空間應(yīng)用的一種緊湊型解決方案。
---但靜電傳感器也有一些缺點(diǎn),例如:緊貼靜電傳感器的工作元件(鍍金屬薄膜)比壓電傳感器的易碎,不太結(jié)實(shí),以及盒體封裝材料僅局限于各類鋼材等。
音響器材產(chǎn)生噪聲的原因

  在錄音、現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)音等音響系統(tǒng)中,噪聲問題是一個(gè)普遍存在又非常令人頭痛的問題。通常組成音響系統(tǒng)的設(shè)備越多,或傳輸出距離越長(zhǎng),系統(tǒng)的背景噪聲就越大,甚至使得音響系統(tǒng)無法進(jìn)行正常的錄音或擴(kuò)音工作。音響系統(tǒng)噪聲形成的機(jī)理比較復(fù)雜,現(xiàn)就這些音響系統(tǒng)噪聲的主要產(chǎn)生原因和解決辦法做一分析探討。
噪聲的產(chǎn)生原因


1、電磁輻射干擾噪聲
 
    環(huán)境的雜散電磁波輻射干擾,如手機(jī),對(duì)講機(jī)等通訊設(shè)備的高頻電磁波輻射干擾、周圍環(huán)境的電梯、空調(diào)、汽車點(diǎn)火、電焊等電脈沖輻射、演播廳燈光控制采用可控硅整流控制設(shè)備所產(chǎn)生的輻射,都會(huì)通過音頻傳輸線直接混入傳輸信號(hào)中形成噪聲、或穿過屏蔽不良的機(jī)器設(shè)備的外殼干擾機(jī)內(nèi)電路產(chǎn)生干擾噪聲。實(shí)踐表明,在一些特殊的場(chǎng)合,如大量使用可控硅調(diào)光設(shè)備的演播廳等,如果沒有采取可靠的屏蔽和接地措施,噪聲將會(huì)很嚴(yán)重。
 
2、電源干擾噪聲
 
    音響設(shè)備的外部干擾,除電磁車輻射方式外,電源部分引入干擾噪聲將是另一個(gè)產(chǎn)生噪聲的主要原因。城市電網(wǎng)由于各種照明設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、控制設(shè)備共同接入,形成了一個(gè)十分嚴(yán)重的干擾源。如接在同一電網(wǎng)中的燈光調(diào)控設(shè)備、空調(diào)、馬達(dá)等等設(shè)備會(huì)在電源線路上產(chǎn)生尖峰脈沖、浪涌電流,不同頻率的紋波電壓,通過電源線路竄入音響設(shè)備的供電電源,總會(huì)有一部分干擾噪聲無法通過音響設(shè)備的電源電路有效的濾除,將必然會(huì)在設(shè)備內(nèi)部形成噪聲。尤其是同一電網(wǎng)中的電磁兼容性不達(dá)要求的大功率設(shè)備,是干擾音響設(shè)備的主要原因。
 
3、接地回路噪聲
 
    在音響系統(tǒng)中,必須要求整個(gè)系統(tǒng)有良好的接地,接地電阻要求小于4歐姆。否則,音響系統(tǒng)中設(shè)備由于各種輻射和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電荷將不能夠流入大地,從而形成噪聲電壓疊加在音頻信號(hào)中。
 
    如果在不同設(shè)備的地線之間由于接地電阻的不同而存在地電位差,或者在系統(tǒng)的內(nèi)部接地存在回路時(shí),則會(huì)引起接地噪聲。兩個(gè)不同的音響系統(tǒng)互連時(shí),也有可能產(chǎn)生噪聲,噪聲是由兩個(gè)系統(tǒng)的地線直接相連造成的。
 
4、設(shè)備內(nèi)部的電路噪聲
 
    音響設(shè)備都有一項(xiàng)指標(biāo)——信噪比。由于內(nèi)部電子元件產(chǎn)生的電噪聲,在一臺(tái)設(shè)備單獨(dú)工作時(shí),可以達(dá)到要求的指標(biāo),但是當(dāng)多臺(tái)設(shè)備級(jí)連時(shí),噪聲就會(huì)積累增加。實(shí)踐應(yīng)用中,有些低檔次的民用音響設(shè)備會(huì)因?yàn)閮?nèi)部電源濾波不好,使得設(shè)備本身的交流噪聲很大,在音響系統(tǒng)中有時(shí)會(huì)形成很嚴(yán)重的噪聲。
脈沖電路的基本知識(shí)
 
在數(shù)字電路中分別以高電平和低電平表示1狀態(tài)和0狀態(tài)。此時(shí)電信號(hào)的波形是非正弦波。通常,就把一切既非直流又非正弦交流的電壓或電流統(tǒng)稱為脈沖。
圖Z1601表示出幾種常見的脈沖波形,它們既可有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn),也可以偶爾出現(xiàn)一次。
脈沖波形多種多樣,表征它們特性的參數(shù)也不盡相同,這里,僅以圖Z1602所示的矩形脈沖為例,介紹脈沖波形的主要參數(shù)。
 (1)脈沖幅度Vm--脈沖電壓或電流的最大值。脈沖電壓幅度的單位為V、mV,脈沖電流幅度的單位為A、mA。
(2)脈沖前沿上升時(shí)間tr--脈沖前沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需要的時(shí)間。單位為ms、μs、ns。
(3)脈沖后沿下降時(shí)間tf--脈沖后沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需要的時(shí)間。單位為:ms、μs、ns。
(4)脈沖寬度tk--從脈沖前沿上升到0.5Vm處開始,到脈沖下降到0.5Vm處為止的一段時(shí)間。單位為:s、ms、μs或ns。
(5)脈沖周期T--周期性重復(fù)的脈沖序列中,兩相鄰脈沖重復(fù)出現(xiàn)的間隔時(shí)間。單位為:s、ms、μs。
(6)脈沖重復(fù)頻率--脈沖周期的倒數(shù),即f =1/T,表示單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù),單位為Hz、kHz、MHz。
(7)占空比tk/T--脈沖寬度與脈沖周期的比值,亦稱占空系數(shù)。
 
 邏輯電路中的幾個(gè)概念和規(guī)定

1.邏輯狀態(tài)表示方法
按雙值邏輯規(guī)定,"條件"和"結(jié)果"只有兩種對(duì)立狀態(tài),如電位的高、低,燈泡的亮、滅等。若一種狀態(tài)用"1"表示,與之對(duì)應(yīng)的狀態(tài)就用"0"表示。這里的"1"和"0"并不表示數(shù)量大小,為了與數(shù)制中的"1"和"0"相區(qū)別,一般稱它們?yōu)檫壿?1"和邏輯"0"。
2.正邏輯和負(fù)邏輯
根據(jù)"1"、"0"代表邏輯狀態(tài)的含義不同,有正、負(fù)邏輯之分。比如,認(rèn)定"1"表示事件發(fā)生,"0"表示事件不發(fā)生,則形成正邏輯系統(tǒng);反之則形成負(fù)邏輯系統(tǒng)。
同一邏輯電路,既可用正邏輯表示,也可用負(fù)邏輯表示。在本書中,只要未做特別聲明,均采用正邏輯。
3.邏輯函數(shù)表示法
若輸入邏輯變量A、B、C…取值確定后,輸出邏輯變量Y的值也隨之確定,則稱y是A、B、C…的邏輯函數(shù),記作:
Y=F(A、B、C、···)
邏輯函數(shù)有多種表示形式,常見的有:邏輯表達(dá)式、真值表、邏輯圖和時(shí)序圖。
(1)邏輯關(guān)系式
把輸出邏輯變量表示成輸入邏輯變量運(yùn)算組合的函數(shù)式,稱為邏輯函數(shù)表達(dá)式,簡(jiǎn)稱邏輯表達(dá)式。
(2)真值表
把輸入邏輯變量的各種取值和相應(yīng)函數(shù)值列在一起而組成的表格稱為真值表。
(3)邏輯圖
在邏輯電路中,并不要求畫出具體電路,而是采用一個(gè)特定的符號(hào)表示基本單元電路,這種用來表示基本單元電路的符號(hào)稱為邏輯符號(hào)。用邏輯符號(hào)表示的邏輯電路的電原理圖,稱為邏輯圖。
(4)時(shí)序圖
把一個(gè)邏輯電路的輸入變量的波形和輸出變量的波形,依時(shí)間順序畫出來的圖稱為時(shí)序圖,又稱波形圖。
交流接觸器的原理、選擇和接法
 
 交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來開閉電路,用輔助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn),而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開和常閉功能的接點(diǎn),小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。
  交流接觸器的接點(diǎn),由銀鎢合金制成,具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。
 
  交流接觸器主要有四部分組成:(1) 電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯;(2)觸頭系統(tǒng),包括三副主觸頭和兩個(gè)常開、兩個(gè)常閉輔助觸頭,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的;(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭;(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。
工作原理:
  當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失, 動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。

交流接觸器的選擇: 來源:http www.tede.cn
 。1)持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按67-75%算.即100A的交流接觸器,只能控制最大額定電流是67-75A以下的設(shè)備。
 。2)間斷運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按80%算.即100A的交流接觸器,只能控制最大額定電流是80A以下的設(shè)備。 來源:www.tede
 。3)反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備。接觸器按116-120%算。即100A的交流接觸器,只能控制最大額定電流是116-120A以下的設(shè)備。 來源:www.tede.cn
  還要考慮工作環(huán)境和接觸器的結(jié)構(gòu)形式。
  還要說明的一點(diǎn)是:由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,國(guó)內(nèi)有些廠家為降低成本,已經(jīng)在偷工減料,比如:在線圈的制作減小線徑甚至少繞匝數(shù),在觸頭上用不符合國(guó)標(biāo)的材料或厚度和截面都不夠。這種情況不僅體現(xiàn)在接觸器上,在其他如短路器等產(chǎn)品上也是如此。造成在實(shí)際使用中,標(biāo)的是100A的接觸器或短路器,其實(shí)際負(fù)載量只能在80A甚至更低,故障率很高。所以,現(xiàn)在有流行的說法是:用國(guó)產(chǎn)低端產(chǎn)品,要按其銘牌說明的額定容量打7折使用! 來源:www.tede
接法: 來源:tede.cn
  一:一般三相接觸器一共有8個(gè)點(diǎn),三路輸入,三路輸出,還有是控制點(diǎn)兩個(gè)。輸出和輸入是對(duì)應(yīng)的,很容易能看出來。如果要加自鎖的話,則還需要從輸出點(diǎn)的一個(gè)端子將線接到控制點(diǎn)上面。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
  二: 首先應(yīng)該知道交流接觸器的原理。他是用外界電源來加在線圈上,產(chǎn)生電磁場(chǎng)。加電吸合,斷電后接觸點(diǎn)就斷開。知道原理后,你應(yīng)該弄清楚外加電源的接點(diǎn),也就是線圈的兩個(gè)接點(diǎn),一般在接觸器的下部,并且各在一邊。其他的幾路輸入和輸出一般在上部,一看就知道。還要注意外加電源的電壓是多少(220V或 380V),一般都標(biāo)得有。并且注意接觸點(diǎn)是常閉還是常開。如果有自鎖控制,根據(jù)原理理一下線路就可以了。
電抗器基礎(chǔ)知識(shí)
 
一、電抗器概念
電抗器也叫電感器,一個(gè)導(dǎo)體通電時(shí)就會(huì)在其所占據(jù)的一定空間范圍產(chǎn)生磁   場(chǎng),所以所有能載流的電導(dǎo)體都有一般意義上的感性。然而通電長(zhǎng)直導(dǎo)體的電感較小,所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不強(qiáng),因此實(shí)際的電抗器是導(dǎo)線繞成螺線管形式,稱空心電抗器;有時(shí)為了讓這只螺線管具有更大的電感,便在螺線管中插入鐵心,稱鐵心電抗器。電抗分為感抗和容抗,比較科學(xué)的歸類是感抗器(電感器)和容抗器(電容器)統(tǒng)稱為電抗器,然而由于過去先有了電感器,并且被稱謂電抗器,所以現(xiàn)在人們所說的電容器就是容抗器,而電抗器專指電感器。
二、電抗器分類:
   按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)、按接法、按功能、按用途進(jìn)行分類。
   1 按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì):分為空心式、鐵心式、干式、油浸式等,例如干式空心電抗器、干式鐵心   電抗器、油浸鐵心電抗器、油浸空心電抗器、夾持式干式空心電抗器、繞包式干式空心電抗器、水泥電抗器等。
   2 按接法:分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器。
   3 按功能:分為限流和補(bǔ)償。
   4 按用途:按具體用途細(xì)分,例如限流電抗器、濾波電抗器、平波電抗器、功率因數(shù)補(bǔ)償電抗器、串聯(lián)電抗器、平衡電抗器、接地電抗器、消弧線圈、進(jìn)線電抗器、出線電抗器、飽和電抗器、自飽和電抗器、可變電抗器(可調(diào)電抗器、可控電抗器)、軛流電抗器、串聯(lián)諧振電抗器、并聯(lián)諧振電抗器等。
       電抗器作為無功補(bǔ)償手段,在電力系統(tǒng)中是不可缺少的。
并聯(lián)電抗器:發(fā)電機(jī)滿負(fù)載試驗(yàn)用的電抗器是并聯(lián)電抗器的雛型。鐵心式電抗器由于分段鐵心餅之間存在著交變磁場(chǎng)的吸引力,因此噪音一般要比同容量變壓器高出10dB左右。
限流電抗器:限流電抗器一般用于配電線路。從同一母線引出的分支饋線上往往串有限流電抗器,以限制饋線的短路電流,并維持母線電壓,不致因饋線短路而致過低。
阻尼電抗器(通常也稱串聯(lián)電抗器)與電容器組或密集型電容器相串聯(lián),用以限制電容器的合閘涌流。這一點(diǎn),作用與限流電抗器相類似濾波電抗器濾波電抗器與濾波電容器串聯(lián)組成諧振濾波器,一般用于3次至17次的諧振濾波或更高次的高通濾波。直流輸電線路的換流站、相控型靜止補(bǔ)償裝置、中大型整流裝置、電氣化鐵道,以至于所有大功率晶閘管控制的電力電子電路都是諧波電流源,必須加以濾除,不讓其進(jìn)入系統(tǒng)。電力部門對(duì)于電力系統(tǒng)中的諧波有具體規(guī)定。p
消弧線圈:消弧線圈廣泛用于lOkV-6kV級(jí)的諧振接地系統(tǒng)。由于變電所的無油化傾向,因此35kV以下的消弧線圈現(xiàn)很多是干式澆注型。
平波電抗器:平波電抗器用于整流以后的直流回路中。整流電路的脈波數(shù)總是有限的,在輸出的整直電壓中總是有紋波的。這種紋波往往是有害的,需要由平波電抗器加以抑制。直流輸電的換流站都裝有平波電抗器,使輸出的直流接近于理想直流。直流供電的晶閘管電氣傳動(dòng)中,平波電抗器也是不可少的。
   直流控制的飽和電抗器:串在電路中的扼流式或自飽和飽和電抗器,在電壓正弦波的周期內(nèi),飽和   電抗器在飽和前吸收了一定的伏-秒,達(dá)到飽和,以后就呈全開放狀態(tài)。因此其輸出電壓是非正弦的, 這種飽和電抗器的作用與晶閘管相似。
         電氣回路的主要組成部分有電阻、電容和電感.電感具有抑制電流變化的作用,并能使交流電移相.把具有電感作用的繞線式的靜止感應(yīng)裝置稱為電抗器。
       電抗器的作用
       電力系統(tǒng)中所采取的電抗器 常見的有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器。串聯(lián)電抗器主要用來限制短路電流,也有在濾波器中與電容器串聯(lián)或并聯(lián)用來限制電網(wǎng)中的高次諧波。 220kV、110kV、35kV、10kV電網(wǎng)中的電抗器是用來吸收電纜線路的充電容性無功的。可以通過調(diào)整并聯(lián)電抗器的數(shù)量來調(diào)整運(yùn)行電壓。超高壓并聯(lián)電抗器有改善電力系統(tǒng)無功功率有關(guān)運(yùn)行狀況的多種功能,主要包括:
(1)輕空載或輕負(fù)荷線路上的電容效應(yīng),以降低工頻暫態(tài)過電壓。
       (2)改善長(zhǎng)輸電線路上的電壓分布。
       (3)使輕負(fù)荷時(shí)線路中的無功功率盡可能就地平衡,防止無功功率不合理流動(dòng) 同時(shí)也減輕了線路上的功率損失。
       (4)在大機(jī)組與系統(tǒng)并列時(shí) 降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓,便于發(fā)電機(jī)同期并列。
       (5)防止發(fā)電機(jī)帶長(zhǎng)線路可能出現(xiàn)的自勵(lì)磁諧振現(xiàn)象。
       (6)當(dāng)采用電抗器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地裝置時(shí),還可用小電抗器補(bǔ)償線路相間及相地電容,以加速潛供電流自動(dòng)熄滅,便于采用。
          電抗器的接線分串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。串聯(lián)電抗器通常起限流作用,并聯(lián)電抗器經(jīng)常用于無功補(bǔ)償。
遙控電路基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)遙控玩具也就是在電動(dòng)玩具里增加了遙控電路。常見的遙控電路一般有如下幾種類型:聲控、光控、無線電遙控等等。
遙控電路的控制原理

  聲控就是用聲音去控制對(duì)象動(dòng)作,一般采用駐極體話筒或壓電陶瓷片作為傳感元件來拾取聲音,通過電路放大驅(qū)動(dòng)后級(jí)電子開關(guān)動(dòng)作。為防止外界音頻干擾,可以采用超聲波控制,但也有故意選用聲頻來進(jìn)行控制的,比如用小孩發(fā)出的聲音頻率去控制聲控玩具娃娃的哭笑動(dòng)作等。

  簡(jiǎn)單的單通道光控電路是利用光敏管受光以后內(nèi)阻發(fā)生變化使電子開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化,傳感器有光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光敏電池等等(早期生產(chǎn)的玻璃殼封制晶體管,刮掉外面黑色遮光油漆后就是一個(gè)不錯(cuò)的光敏管。)。這個(gè)光源既可以是可見光,也可以是紅外線等不可見光源,不同的光敏元件有著不同的光譜。復(fù)雜一些的光控電路則能夠完成多通道開關(guān)或模擬量變化控制,應(yīng)用極其廣泛,可以說家家都有。因?yàn)閹нb控的電視機(jī)、功放音響、VCD錄像機(jī)等家用電器的遙控器都是利用紅外線光源進(jìn)行遙控的典例。上,F(xiàn)在有許多居民樓的走廊照明燈都采用了光控與聲控相結(jié)合的電路,利用路過的人發(fā)出的腳步聲、談話聲或其他聲音去觸發(fā)照明燈的聲控電子開關(guān),用光控電路使得照明燈在白天自動(dòng)關(guān)閉停止響應(yīng)。

  無線電遙控電路比起聲控或光控電路復(fù)雜多了,但控制距離也更遠(yuǎn)是它的主要特點(diǎn),光控、聲控電路一般僅有幾米到十幾米的作用距離,而無線電遙控視不同的應(yīng)用場(chǎng)合近可以是零點(diǎn)幾米,遠(yuǎn)則可以超越地球到達(dá)太空!它由發(fā)射電路和接收電路2部分組成,當(dāng)接收機(jī)收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的無線電波以后驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)電路工作。所以它的發(fā)射頻率與接收頻率必須是完全相同的。根據(jù)其發(fā)射的高頻波形有等幅、調(diào)幅、調(diào)頻、數(shù)字脈沖發(fā)射機(jī),根據(jù)其控制的開關(guān)數(shù)目有單通道遙控和多通道遙控等。

無線電遙控原理和特點(diǎn)

  等幅發(fā)射只能用于單通道控制,線路簡(jiǎn)單發(fā)射效率高但是抗干擾性極差。用固定的音頻頻率[/b]去調(diào)制高頻發(fā)射波的[b]幅度(所謂調(diào)制,就是使發(fā)射的高頻電波隨著音頻頻率的變化而產(chǎn)生相應(yīng)變化的過程。),使發(fā)射的高頻電波幅度隨著音頻頻率的變化而產(chǎn)生相應(yīng)變化,這就是調(diào)幅發(fā)射。它可以用不同的音頻頻率去控制不同的開關(guān)通道,所以可以做成遙控多通道控制電路。由于調(diào)幅波的高頻發(fā)射功率不能被全部利用,所以高頻發(fā)射效率比較低,但是因?yàn)樗捎昧艘纛l調(diào)制的方法,所以大大提高了抗干擾的能力。

  如果用固定頻率的音頻去調(diào)制高頻發(fā)射波的頻率,使得高頻發(fā)射頻率隨著音頻頻率產(chǎn)生相應(yīng)的頻率偏移,這就是調(diào)頻發(fā)射。因?yàn)檎{(diào)頻發(fā)射發(fā)送的是高頻等幅波(高頻全功率發(fā)射),充分利用了高頻發(fā)射功率,所以在發(fā)射機(jī)的高頻發(fā)射功率相同的情況下,控制距離比調(diào)幅波遠(yuǎn)得多。由于自然界里的干擾電波多數(shù)是調(diào)幅波,所以調(diào)頻波的抗干擾性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于調(diào)幅波,缺點(diǎn)是調(diào)頻接收電路相對(duì)調(diào)幅接收電路來說比較復(fù)雜一些。

  如果用于調(diào)制的音頻不是固定頻率,而是直接用人的話音頻率去調(diào)制高頻發(fā)射波,那就是無線電對(duì)講機(jī)了,發(fā)送接收的基本道理都一樣。所以我在農(nóng)場(chǎng)工作的那段時(shí)間經(jīng)常喜歡把相關(guān)雜志介紹的無線電遙控電路改成單工無線電對(duì)講機(jī)(當(dāng)時(shí)對(duì)無線電對(duì)講機(jī)的有關(guān)電路介紹比較少。)玩得不亦樂乎,因?yàn)槲矣袝r(shí)對(duì)無線電通訊似乎更感興趣。如果用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制高頻發(fā)射電波,那發(fā)射的就是高頻脈沖波了。接收電鍍雖然更復(fù)雜,但是各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均有提高,工作的可靠性、穩(wěn)定性都是其他調(diào)制方式望塵莫及的。

  由于發(fā)射功率過大會(huì)干擾和影響其他電子設(shè)備的正常工作(飛機(jī)上不允許乘客使用手機(jī),就是怕手機(jī)的高頻發(fā)射電波會(huì)干擾駕駛艙電子儀器的正常運(yùn)行而產(chǎn)生事故。),所以每個(gè)國(guó)家都有專門的無線電管理委員會(huì)進(jìn)行監(jiān)督管理,對(duì)在不同場(chǎng)合、不同工作性質(zhì)下使用的無線電波發(fā)射功率、發(fā)射頻率均有嚴(yán)格的限制和規(guī)定。對(duì)于業(yè)余無線電愛好者,開辟有專門的業(yè)余波段提供使用。所以你在做業(yè)余無線電發(fā)射實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,千萬別忘記這些基本常識(shí),以免引起不必要的麻煩(有興趣可以看看我附在文后的參考資料,了解一下有關(guān)政策法規(guī)。)。

  遙控有效距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。但由于上述發(fā)射功率、工作頻率受到各種限制,一般可以從提高接收靈敏度、改善接收電路的抗干擾性能等方面入手去改進(jìn)接收電路。
  
   最初級(jí)的無線電遙控電路,接收采用簡(jiǎn)單的超再生電路,會(huì)產(chǎn)生“沙沙……”的電路特有噪聲,當(dāng)接收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的與接收頻率相同的高頻等幅波時(shí),噪聲立刻被抑制,使后級(jí)的低頻放大電路的輸入狀態(tài)改變而驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)動(dòng)作。由于它只有在打開或關(guān)閉發(fā)射機(jī)時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào),所以只能工作在單通道遙控方式。而且當(dāng)遙控距離拉長(zhǎng)后,由于接收到的高頻電波減弱,電路噪聲將不能被完全抑制,此時(shí)的電子開關(guān)就處于極不穩(wěn)定的臨界狀態(tài),或開或關(guān),這可是遙控電路的大忌!所以此遙控電路應(yīng)用范圍很小。

  調(diào)幅接收機(jī)接收到經(jīng)過音頻調(diào)制的高頻調(diào)幅信號(hào)以后,通過檢波級(jí)將音頻信號(hào)截下送往后級(jí)放大電路。如果是多通道的接收機(jī),一般用磁罐制作精密電感組成多級(jí)不同諧振頻率的LC音頻濾波電路,每級(jí)只允許與該級(jí)諧振頻率相同的音頻頻率通過,經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成直流電平驅(qū)動(dòng)后面的電子開關(guān)。接收機(jī)視遙控場(chǎng)合的不同要求可以是直放式、高放式、外差式等電路組合,抗干擾要求高的重要場(chǎng)所還可以增加二次變頻電路加強(qiáng)安全系數(shù)。

  無線電遙控電路的重點(diǎn)就是抗干擾和穩(wěn)定性問題,所以電路里為了安全可能會(huì)設(shè)置了許多的附加電路。畢竟無線電遙控電路與無線電對(duì)講機(jī)在安全要求方面大不一樣,對(duì)講機(jī)一句話沒聽清楚可以要求對(duì)方再說一遍,說錯(cuò)了還可以糾正,用于重要場(chǎng)合的遙控器要是開關(guān)動(dòng)作錯(cuò)了,也許就是人命關(guān)天的后果!

  數(shù)字接收電路的接收過程以及原理這里限于篇幅我就不做詳細(xì)介紹了(彩電的遙控器就是用IC內(nèi)部編制的數(shù)字信號(hào)去調(diào)制紅外線發(fā)射管的輸出,實(shí)現(xiàn)了多路控制。),由于數(shù)字接收電路里沒有了笨重的磁罐電感等元件,就可以通過集成化做得體積更小。現(xiàn)在的玩具遙控車的接收電路已有采用IC集成元件的,大大提高了遙控性能,同時(shí)也降低了生產(chǎn)、調(diào)試、元件的成本。
串口通信基本接線方法
 
目前較為常用的串口有9針串口(DB9)和25針串口(DB25),通信距離較近時(shí)(<12m),可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422、RS485較遠(yuǎn)),若距離較遠(yuǎn),需附加調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線制接法,即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連,本文只涉及到最為基本的接法,且直接用RS232相連。
1、DB9和DB25的常用信號(hào)腳說明
2、RS232C串口通信接線方法(三線制)
首先,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn):同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連 同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連 對(duì)9針串口和25針串口,均是2與3直接相連;
兩個(gè)不同串口(不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口)
上面表格是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的,還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù),只要記住一個(gè)原則:接收數(shù)據(jù)針腳(或線)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線)相連,彼些交叉,信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接,就能百戰(zhàn)百勝。
3、串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn): 不同編碼機(jī)制不能混接,如RS232C不能直接與RS422接口相連,市面上專門的各種轉(zhuǎn)換器賣,必須通過轉(zhuǎn)換器才能連接;
線路焊接要牢固,不然程序沒問題,卻因?yàn)榻泳問題誤事;
串口調(diào)試時(shí),準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具,如串口調(diào)試助手、串口精靈等,有事半功倍之效果;
強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口,插撥時(shí)至少有一端是斷電的,否則串口易損壞。
談?wù)劸茈娮杵?/B>

電子電路中時(shí)常會(huì)用到精密電阻器,簡(jiǎn)稱精密電阻。所謂精密電阻,是指電阻的阻值誤差、電阻的熱穩(wěn)定性(溫度系數(shù))、電阻器的分布參數(shù)(分布電容和分布電感)等項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的電阻器。
精密電阻按材料分,有金屬膜精密電阻、線繞精密電阻和金屬箔精密電阻幾類。金屬膜精密電阻的精度較高,但阻值溫度系數(shù)和分布參數(shù)指標(biāo)略低;線繞精密電阻的阻值精度和溫度系數(shù)指標(biāo)很高,但分布參數(shù)指標(biāo)偏低;金屬箔精密電阻的精度、阻值溫度系數(shù)和分布參數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)都很高:精度可達(dá)10-6,溫度系數(shù)可達(dá)±0.3×10-6/℃,分布電容可低于0.5pF,分布電感可低于0.1μH。由于上述三類精密電阻器的價(jià)格隨性能而提高,所以在應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選用。例如,在直流或頻率很低的交流電路中,一般只需選用線繞精密電阻或金屬膜精密電阻即可,沒有必要選用價(jià)格高昂的金屬箔精密電阻。
金屬膜精密電阻的主體通常為圓柱形;線繞精密電阻則有圓柱形、扁柱形和長(zhǎng)方框架形幾種;金屬箔精密電阻則常呈方塊形或片形。線繞精密電阻的匝數(shù)較多時(shí),往往采用無感繞制法繞制,正向繞制的匝數(shù)和反向繞制的匝數(shù)相同,以盡量減小分布電感。長(zhǎng)方框架形的線繞精密電阻通常是設(shè)備制造廠根據(jù)需要專門定制的,常用于儀器儀表。
一旦儀器儀表中的長(zhǎng)方框架形線繞精密電阻損壞,可用與原電阻合金絲的材料、直徑、長(zhǎng)度均相同的新合金電阻絲均勻繞在原框架上代替。如果原長(zhǎng)方框架形線繞精密電阻只是表面絕緣層破損,只需將原電阻絲從框架上拆下,重新浸漆(宜選用性能優(yōu)、價(jià)格低的1260絕緣清漆),再經(jīng)晾干處理后重新繞到原長(zhǎng)方框架上即可。
 
共模抑制比(CMRR)
 
共模抑制比(CMRR)是指差分放大器對(duì)同時(shí)加到兩個(gè)輸入端上的共模信號(hào)的抑制能力。更確切地說,CMRR是產(chǎn)生特定輸出所需輸入的共模電壓與產(chǎn)生同樣輸出所需輸入的差分電壓的比值。同時(shí),CMRR還等于放大器開環(huán)共模增益與開環(huán)差模增益的比值。
為了綜合評(píng)價(jià)差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力和對(duì)差模信號(hào)的放大能力,特別引入一個(gè)叫做共模抑制比(common-mode rejection ratio)的技術(shù)指標(biāo)。其定義為差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對(duì)值。即
測(cè)試共模抑制比
邏輯門電路使用中的幾個(gè)實(shí)際問題
 
一、各種門電路之間的接口問題
  在數(shù)字電路或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,往往由于工作速度或者功耗指標(biāo)的要求,需要采用多種邏輯器件混合使用 ,例如,TTL和CMOS兩種器件都要使用。由前面幾節(jié)的討論已知,每種器件的電壓和電流參數(shù)各不相同,因而需要采用接口電路,一般需要考慮下面三個(gè)條件:
  1.驅(qū)動(dòng)器件必須能對(duì)負(fù)載器件提供灌電流最大值。
  2.驅(qū)動(dòng)器件必須對(duì)負(fù)載器件提供足夠大的拉電流。
  3.驅(qū)動(dòng)器件的輸出電壓必須處在負(fù)載器件所要求的輸入電壓范圍
,包括高。低電壓值。
  其中條件1和2,屬于門電路的扇出數(shù)問題,已在第四節(jié)作過詳細(xì)的分析。條件3屬于電壓兼容性的問題。其余如噪聲容限、輸入和輸出電容以及開關(guān)速度等參數(shù)在某些設(shè)計(jì)中也必須予以考慮。
  下面分別就CMOS門驅(qū)動(dòng)TTL 門或者相反的兩種情況的接口問題進(jìn)行分析。
1.CMOS門驅(qū)動(dòng)TTL
  在這種情況下,只要兩者的電壓參數(shù)兼容,不需另加接口電路,僅按電流大小計(jì)算出扇出數(shù)即可。
  下圖表示CMOS門驅(qū)動(dòng)TTL門的簡(jiǎn)單電路 。當(dāng)CMOS門的輸出為高電平時(shí),它為TTL負(fù)載提供拉電流,反之則提供灌電流。
2.9.1——74HC00與非門電路用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)基本的TTL反相器和六個(gè)74LS門電路。試驗(yàn)算此時(shí)的CMOS門電路是否過載?
解:
 。1)查相關(guān)手冊(cè)得接口參數(shù)如下:一個(gè)基本的TTL門電路,IIL=1.6mA,六個(gè)74LS門的輸入電流IIL=6×0.4mA=2.4mA。總的輸入電流IIL(total)=1.6mA+2.4mA=4mA。
 。2)因74HC00門電路的IOL=IIL=4mA,所驅(qū)動(dòng)的TTL門電路未過載。
2. TTL門驅(qū)動(dòng)CMOS
  此時(shí)TTL為驅(qū)動(dòng)器件,CMOS為負(fù)載器件。由手冊(cè)可知,當(dāng)TTL輸入為低電平時(shí) ,它的輸出電壓參數(shù)與CMOS HC的輸入電壓參數(shù)是不兼容的。例如,LSTTL的VOH(min)為2.7V,而HC CMOS的VIH(min)為3.5V。為了克服這一矛盾,常采用如上圖所示的接口措施。由圖可知,用上拉電阻Rp接到VDD可將TTL的輸出高電平電壓升到約5V,上拉電阻的值取決于負(fù)載器件的數(shù)目以及TTL和CMOS的電流參數(shù)。
  當(dāng)TTL驅(qū)動(dòng)CMO——HCT時(shí),由于電壓參數(shù)兼容 ,不需另加接口電路。基于這一情況,在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中 ,也常用CMOS——HCT當(dāng)作接口器件,以免除上拉電阻。
二、門電路帶負(fù)載時(shí)的接口電路
1.用門電路直接驅(qū)動(dòng)顯示器件
  在數(shù)字電, 路中,往往需要用發(fā)光二極管來顯示信息的傳輸,如簡(jiǎn)單的邏輯器件的狀態(tài),七段數(shù)碼顯示,圖形符號(hào)顯示等。在每種情況下均需接口電路將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為模擬信息顯示。
  下圖(a)表示CMOS反相器74HC04驅(qū)動(dòng)一發(fā)光二極管LED,電路中串接了一限流電阻R以保護(hù)LED。限流電阻的大小可分別按下面兩種情況來計(jì)算。當(dāng)圖中門電路的輸入為低電平時(shí),輸出為高電平,于是
  反之,當(dāng)LED接人電路的情況如上圖(b)所示時(shí),門電路的輸入信號(hào)應(yīng)為高電平,輸出為低電平,故有
  以上兩式中,ID——LED的電流,VF——LED的正向壓降,VOH和VOL為門電路的輸出高、低電平電壓,常取典型值。
2.機(jī)電性負(fù)載接口
  在工程實(shí)踐中,往往會(huì)遇到用各種數(shù)字電路以控制機(jī)電性系統(tǒng)的功能,如控制電動(dòng)機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速,繼電器的接通與斷開,流體系統(tǒng)中的閥門的開通和關(guān)閉,自動(dòng)生產(chǎn)線中的機(jī)械手多參數(shù)控制等。下面以繼電器的接口電路為例來說明。在繼電器的應(yīng)用中,繼電器本身有額定的電壓和電流參數(shù)。一般情況下,需用運(yùn)算放大器以提升到必須的數(shù)一模電壓和電流接口值。對(duì)于小型繼電器,可以將兩個(gè)反相器并聯(lián)作為驅(qū)動(dòng)電路,如下圖所示。
三、抗干擾措施
  在利用邏輯門電路(TTL或CMOS)作具體的設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)當(dāng)注意下列幾個(gè)實(shí)際問題:
1.多余輸入端的處理措施
  集成邏輯門電路在使用時(shí),一般不讓多余的輸入端懸空,以防止干擾信號(hào)引人。對(duì)多余輸入端的處理以不改變電路工作狀態(tài)及穩(wěn)定可靠為原則。
  對(duì)于TTL與非門,一般可將多余的輸入端通過上拉電阻(1~3kΩ
)接電源正端,也可利用一反相器將其輸入端接地,其輸出高電位可接多余的輸入端。
  對(duì)于CMOS電路,多余輸入端可根據(jù)需要使之接地(或非門)或直接接VDD(與非門)。
2.去耦合濾波器
  數(shù)字電路或系統(tǒng)往往是由多片邏輯門電路構(gòu)成,它們是由一公共的直流電源供電。這種電源是非理想的,一般是由整流穩(wěn)壓電路供電
,具有一定的內(nèi)阻抗。當(dāng)數(shù)字電路運(yùn)行時(shí),產(chǎn)生較大的脈沖電流或尖峰電流,當(dāng)它們流經(jīng)公共的內(nèi)阻抗時(shí),必將產(chǎn)生相互的影響,甚至使邏輯功能發(fā)生錯(cuò)亂。一種常用的處理方法是采用去耦合濾波器,通常是用10~100uF 的大電容器與直流電源并聯(lián)以濾除不需的頻率成分。除此以外,對(duì)于每一集成芯片還加接0.luF的電容器以濾除開關(guān)噪聲。
3.接地和安裝工藝
  正確的接地技術(shù)對(duì)于降低電路噪聲是很重要的。這方面可將電源地與信號(hào)地分開,先將信號(hào)地匯集在一點(diǎn),然后將二者用最短的導(dǎo)線連在一起,以避免含有多種脈沖波形(含尖峰電流)的大電流引到某數(shù)字器件的輸入端而導(dǎo)致系統(tǒng)正常的邏輯功能失效。此外,當(dāng)系統(tǒng)中兼有模擬和數(shù)字兩種器件時(shí),同樣需將二者的地分開,然后再選用一個(gè)合適共同點(diǎn)接地,以免除二者之間的影響。必要時(shí),也可設(shè)計(jì)模擬和數(shù)字兩塊電路板,各備直流電源,然后將二者恰當(dāng)?shù)牡剡B接在一起
。在印刷電路板的設(shè)計(jì)或安裝中,要注意連線盡可能短,以減少接線電容而導(dǎo)致寄生反饋有可能引起寄生振蕩。有關(guān)這方面技術(shù)問題的詳細(xì)介紹,可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。集成數(shù)字電路的數(shù)據(jù)手冊(cè),也提供某些典型電路應(yīng)用設(shè)計(jì),亦是有益的參考資料。
  此外,CMOS器件在使用和儲(chǔ)藏過程中要注意靜電感應(yīng)導(dǎo)致?lián)p傷的問題。靜電屏蔽是常用的防護(hù)措施
電路圖的知識(shí)
 
一、電子電路圖的意義
電路圖是人們?yōu)榱搜芯亢凸こ痰男枰?用約定的符號(hào)繪制的一種表示電路結(jié)構(gòu)的圖形。通過電 路圖可以知道實(shí)際電路的情況。這樣,我們?cè)诜治鲭娐窌r(shí),就不必把實(shí)物翻來覆去地琢磨,而只要拿著一張圖紙就可以了;在設(shè)計(jì)電路時(shí),也可以從容地在紙上或電 腦上進(jìn)行,確認(rèn)完善后再進(jìn)行實(shí)際安裝,通過調(diào)試、改進(jìn),直至成功;而現(xiàn)在,我們更可以應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行電路的輔助設(shè)計(jì),甚至進(jìn)行虛擬的電路實(shí) 驗(yàn),大大提高了工作效率。
二、電子電路圖的分類
常遇到的電子電路圖有原理圖、方框圖、裝配圖和印板圖等
( 一 ) 原理圖
原理圖就是用來體現(xiàn)電子電路的工作原理的一種電路圖,又被叫做“電原理圖”。這種圖,由于它直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理,所以一般用在設(shè)計(jì)、分析電 路中。分析電路時(shí),通過識(shí)別圖紙上所畫的各種電路元件符號(hào),以及它們之間的連接方式,就可以了解電路的實(shí)際工作時(shí)情況。圖 1 所示的就是一個(gè)收音機(jī)電路的原理圖。
圖 1
( 二 ) 方框圖 ( 框圖 )
方框圖是一種用方框和連線來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。從根本上說,這也是一 種原理圖,不過在這種圖紙中,除了方框和連線,幾乎就沒有別的符號(hào)了。它和上面的原理圖主要的區(qū)別就在于原理圖上詳細(xì)地繪制了電路的全部的元器件和它們的 連接方式,而方框圖只是簡(jiǎn)單地將電路按照功能劃分為幾個(gè)部分,將每一個(gè)部分描繪成一個(gè)方框,在方框中加上簡(jiǎn)單的文字說明,在方框間用連線(有時(shí)用帶箭頭的 連線)說明各個(gè)方框之間的關(guān)系。所以方框圖只能用來體現(xiàn)電路的大致工作原理,而原理圖除了詳細(xì)地表明電路的工作原理之外,還可以用來作為采集元件、制作電 路的依據(jù)。下圖所示的就是上述收音機(jī)電路的方框圖
圖 2
( 三 ) 裝配圖
它是為了進(jìn)行電路裝配而采用的一種圖紙,圖上的符號(hào)往往是電路元件的實(shí)物的外形圖。我們只要照著圖上畫的樣子,依樣畫葫蘆地把一些電路元器件連接起來就能夠完成電路的裝配。這種電路圖一般是供初學(xué)者使用的。下面就是初學(xué)者常有看到的裝配圖:
圖 3
裝配圖根據(jù)裝配模板的不同而各不一樣,大多數(shù)作為電子產(chǎn)品的場(chǎng)合,用的都是下面要介紹的印刷線路板,所以印板圖是裝配圖的主要形式。如下圖:
圖 4
在初學(xué)電子知識(shí)時(shí),為了安全和擴(kuò)大普及面,讓更多年齡更小的學(xué)生能早一點(diǎn)接觸電子技術(shù),我們選用了螺孔板作為基本的安裝模板,因此安裝圖也就變成另一種模式,如圖:
圖 5
( 四 ) 印板圖
印板圖的全名是“印刷電路板圖”或“印刷線路板圖”,它和裝配圖其實(shí)屬于同一類的電路圖,都是供裝配實(shí)際電路使用的。下面圖 6 是某控制電路印刷線路板的正面,圖 7 是它的反面。
圖 6
圖 7
印刷電路板是在一塊絕緣板上先覆上一層金屬箔,再將電路不需要的金屬箔腐蝕掉,剩下的部分金屬箔作為電路元器件之間的連接線,然后將電路中的元器件安裝在這 塊絕緣板上,利用板上剩余的金屬箔作為元器件之間導(dǎo)電的連線,完成電路的連接。由于這種電路板的一面或兩面覆的金屬是銅皮,所以印刷電路板又叫“覆銅 板”。印板圖的元件分布往往和原理圖中大不一樣。這主要是因?yàn)?在印刷電路板的設(shè)計(jì)中,主要考慮所有元件的分布和連接是否合理,要考慮元件體積、散熱、抗 干擾、抗耦合等等諸多因素,綜合這些因素設(shè)計(jì)出來的印刷電路板,從外觀看很難和原理圖完全一致;而實(shí)際上卻能更好地實(shí)現(xiàn)電路的功能。
隨著科技發(fā)展,現(xiàn)在印刷線路板的制作技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展;除了單面板、雙面板外,還有多面板,已經(jīng)大量運(yùn)用到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、航天事業(yè)等許多領(lǐng)域。
在上面介紹的四種形式的電路圖中,電原理圖是最常用也是最重要的,能夠看懂原理圖,也就基本掌握了電路的原理,繪制方框圖,設(shè)計(jì)裝配圖、印板圖這都比較容易了。掌握了原理圖,進(jìn)行電器的維修、設(shè)計(jì),也是十分方便的。因此,關(guān)鍵是掌握原理圖。
零歐姆電阻的作用
 
1,在電路中沒有任何功能,只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計(jì)等原因。
2,可以做跳線用,如果某段線路不用,直接不貼該電阻即可(不影響外觀)。
3,在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候,以0歐姆代替,實(shí)際調(diào)試的時(shí)候,確定參數(shù),再以具體數(shù)值的元件代替。
4,想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候,可以去掉0ohm電阻,接上電流表,這樣方便測(cè)耗電流。
5,在布線時(shí),如果實(shí)在布不過去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻。
6,在高頻信號(hào)下,充當(dāng)電感或電容。(與外部電路特性有關(guān))電感用,主要是解決EMC問題。如地與地,電源和IC Pin間。
7,單點(diǎn)接地(指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開,各自成為獨(dú)立系統(tǒng))。
8,熔絲作用
*模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)接地*
  只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考0電位,所有電壓都是參考地得出的,地的標(biāo)準(zhǔn)要一致,故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩(wěn)定,是最終的地參考點(diǎn)。雖然有些板子沒有接大地,但發(fā)電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會(huì)返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有四種方法解決此問題:1、用磁珠連接;2、用電容連接;3、用電感連接;4、用0歐姆電阻連接。
  磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器,只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用,使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率,以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無法預(yù)知的情況,磁珠不合。
  電容隔直通交,造成浮地。
  電感體積大,雜散參數(shù)多,不穩(wěn)定。
  0歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。
  *跨接時(shí)用于電流回路*
  當(dāng)分割電地平面后,造成信號(hào)最短回流路徑斷裂,此時(shí),信號(hào)回路不得不繞道,形成很大的環(huán)路面積,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強(qiáng)了,容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。
  *配置電路*
  一般,產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)亂動(dòng)設(shè)置,易引起誤會(huì),為了減少維護(hù)費(fèi)用,應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。
  空置跳線在高頻時(shí)相當(dāng)于天線,用貼片電阻效果好。
  *其他用途* 布線時(shí)跨線
  調(diào)試/測(cè)試用
  臨時(shí)取代其他貼片器件
  作為溫度補(bǔ)償器件
更多時(shí)候是出于EMC對(duì)策的需要。另外,0歐姆電阻比過孔的寄生電感小,而且過孔還會(huì)影響地平面(因?yàn)橐诳祝?
罩極異步電動(dòng)機(jī)
 
  利用套在一部分磁極上的短路繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的單相異步電動(dòng)機(jī)。其定子大都是凸極式的。在磁極上裝有集中繞組,即主繞組。在極弧的1/3~1/2處開有小槽,裝入銅質(zhì)短路繞組,將部分磁極罩起來,故稱為罩極異步電動(dòng)機(jī)。圖示為罩極異步電動(dòng)機(jī)的原理示意。
  當(dāng)主繞組接上電源時(shí),便有電流通過并產(chǎn)生脈振磁通。它分為兩部分,即不穿過罩極繞組的磁通Ф1和穿過罩極繞組的磁通Ф2。Ф2要在罩極繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ek并產(chǎn)生電流Ik,罩極線圈中的電流Ik也將產(chǎn)生磁通φk,于是罩極下的總磁通Ф3將為Ф2和φk之和。Ф3在時(shí)間上落后于Ф1,由于非罩極部分的磁通Ф1與罩極部分的磁通Ф3在空間及時(shí)間上均有一定的相位差,故能產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從非罩極部分向罩極部分轉(zhuǎn)動(dòng)。通過電磁感應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)起電流,產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
鎮(zhèn)流器介紹
 
  氣體放電光源電路中,安裝在電源與一個(gè)或幾個(gè)放電燈之間,使燈能穩(wěn)定工作并將燈電流限制到所需數(shù)值的裝置。還有改善啟動(dòng)性能的快速啟動(dòng)鎮(zhèn)流器、瞬時(shí)啟動(dòng)鎮(zhèn)流器等。鎮(zhèn)流器可以由電阻、電感、電容和漏磁變壓器等獨(dú)立組成,也可以由這些器件或由電子元件等組合而成。
  作用原理  大多數(shù)氣體放電燈是利用弧光放電特性制成的,如試驗(yàn)燈管啟動(dòng)性能的啟動(dòng)鎮(zhèn)流器,具有電壓隨電流增加而下降的負(fù)特性(又稱負(fù)阻特性),不可能建立穩(wěn)定的工作點(diǎn)。為了使放電穩(wěn)定,限制燈工作電流,必須在氣體放電光源電路中設(shè)置鎮(zhèn)流器。鎮(zhèn)流器已成為氣體放電光源電路中重要的附加裝置。
  類型  鎮(zhèn)流器的類型很多,主要有電阻型、電感型、漏磁變壓器型、電容型、LC型和電子型6種。
  電阻鎮(zhèn)流器  它通過電阻上的電壓正比于電流來調(diào)節(jié)燈電流。大功率的氣體放電光源應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器較少。在配用直流電源的氣體放電光源電路中,應(yīng)用電阻鎮(zhèn)流器,設(shè)計(jì)和加工都比較簡(jiǎn)單,優(yōu)點(diǎn)非常突出,但功耗大,效率低。在配用交流電源的氣體放電光源電路中,也有應(yīng)用電阻鎮(zhèn)流器的,如自鎮(zhèn)流高壓汞燈電路中,生產(chǎn)和應(yīng)用都受到一定限制,應(yīng)用鎢絲作電阻鎮(zhèn)流器。LC鎮(zhèn)流器由于設(shè)計(jì)復(fù)雜、加工困難,但一般來說,而LC鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器則有很大的發(fā)展前途。在交流電路中應(yīng)用電阻鎮(zhèn)流器會(huì)影響燈電流波形,并使燈的發(fā)光效率下降和穩(wěn)定性變差,但能提高電路功率因數(shù)。②以電網(wǎng)(交流220V)直流供電的電路,
  電感鎮(zhèn)流器  又稱電抗器、扼流圈,又稱逆變器。屬于滯后型鎮(zhèn)流器,即燈電流位相滯后于電源電壓位相。目前實(shí)際應(yīng)用的電子鎮(zhèn)流器又分兩種:①以低壓直流電源(電壓低于250V)供電的電路,它通過電感上的電壓正比于電流的時(shí)間變化率來調(diào)節(jié)燈電流。燈管處于20~100kHz工作狀態(tài)。主要應(yīng)用于配用交流電源的氣體放電光源電路。與電阻鎮(zhèn)流器相比較,它的功耗較小,除直接電源外均工作于電源頻率下(一般為50Hz或60Hz),能改善燈電流波形和燈工作的穩(wěn)定性。電子鎮(zhèn)流器與上述各種鎮(zhèn)流器的燈管,電感型鎮(zhèn)流器由鐵磁材料制成的鐵芯、漆包線制成的線圈和有關(guān)絕緣材料組成,加工工藝與普通變壓器加工工藝類似。電感鎮(zhèn)流器是根據(jù)電源電壓、燈電壓和燈電流進(jìn)行設(shè)計(jì)的,主要保證燈的電參數(shù),還要結(jié)合考慮損耗、溫升等其他參數(shù)。還可以大大提高重復(fù)著火能力。在實(shí)際應(yīng)用中,電感鎮(zhèn)流器性能穩(wěn)定可靠,但較笨重且有噪聲。
  漏磁變壓器鎮(zhèn)流器  它是一種能獲得較高開路電壓(大于電源電壓)的鎮(zhèn)流器。利用變壓器的漏磁性能等效作為電感型鎮(zhèn)流器應(yīng)用,可以較好地改善電路功率因數(shù)。屬于滯后型鎮(zhèn)流器。突出的優(yōu)點(diǎn)是使燈啟動(dòng)方便,一般屬于超前型鎮(zhèn)流器,缺點(diǎn)是比電感性鎮(zhèn)流器功耗大,也更笨重且噪聲更大。
  電容鎮(zhèn)流器  即在配用交流電源的氣體放電光源電路中應(yīng)用電容作鎮(zhèn)流器。它不能限制燈的瞬時(shí)電流,僅限制每半周中通過電路的總電荷量。在低頻交流電路中,將會(huì)使燈電流波形嚴(yán)重失真,形成很高的脈沖峰值電流(有效值不大),這對(duì)燈的電極產(chǎn)生十分有害的影響,導(dǎo)致燈壽命大大縮減。因此在低頻交流電路中很少應(yīng)用電容作鎮(zhèn)流器。在較高頻率(20~100kHz)的交流電路中,電容可以作為鎮(zhèn)流器應(yīng)用而獲得滿意的效果,功耗較小,電流波形失真小,體積小,重量輕,且沒有噪聲。
  LC鎮(zhèn)流器  有以下兩種形式。
 、儆呻姼泻碗娙荽(lián)組成的鎮(zhèn)流器。功耗較小,通常設(shè)計(jì)容抗為感抗的兩倍左右,總阻抗呈容性,屬于超前型鎮(zhèn)流器,即燈電流位相超前于電源電壓的位相。導(dǎo)致燈壽命大大縮減。與電阻鎮(zhèn)流器和電感鎮(zhèn)流器相比較,功耗小,尤其具有良好的穩(wěn)流特性,將會(huì)使燈電流波形嚴(yán)重失真,燈啟動(dòng)時(shí)的短路特性也好。在低頻交流電路中,與滯后型的電感鎮(zhèn)流器配合應(yīng)用,可大大改善電路的功率因數(shù)。但在電源電壓換向時(shí)提供的每半周重復(fù)電離的電壓較低,重復(fù)著火能力較差。
 、谟陕┐抛儔浩骱碗娙萁M合成的鎮(zhèn)流器。一般屬于超前型鎮(zhèn)流器,如參數(shù)選擇適當(dāng),可以較好地改善電路功率因數(shù)。其主要性能同前一種形式的LC鎮(zhèn)流器一樣,如果在設(shè)計(jì)中選擇特殊的漏磁變壓器結(jié)構(gòu),組成LC超前頂峰式鎮(zhèn)流器,電感鎮(zhèn)流器性能穩(wěn)定可靠,則除上述各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外,還可以大大提高重復(fù)著火能力。這是一種比較理想的鎮(zhèn)流器。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和加工都比較復(fù)雜。電感鎮(zhèn)流器是根據(jù)電源電壓、燈電壓和燈電流進(jìn)行設(shè)計(jì)的,
  電子鎮(zhèn)流器  它是由電子元件組合而成的新型鎮(zhèn)流器。加工工藝與普通變壓器加工工藝類似。它的損耗、體積、重量、電路功率因素、閃爍等參數(shù)均優(yōu)于上述各種鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器與上述各種鎮(zhèn)流器的燈管,除直接電源外均工作于電源頻率下(一般為50Hz或60Hz),而電子鎮(zhèn)流器則使燈工作于20~100kHz的頻率下,與電阻鎮(zhèn)流器相比較,它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電源變換器,燈管處于20~100kHz工作狀態(tài)。目前實(shí)際應(yīng)用的電子鎮(zhèn)流器又分兩種:①以低壓直流電源(電壓低于250V)供電的電路,稱為晶體管鎮(zhèn)流器,屬于滯后型鎮(zhèn)流器,又稱逆變器。②以電網(wǎng)(交流220V)直流供電的電路,稱為電子鎮(zhèn)流器。并使燈的發(fā)光效率下降和穩(wěn)定性變差,
  發(fā)展趨勢(shì)  目前生產(chǎn)應(yīng)用的主要為電感鎮(zhèn)流器,而LC鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器則有很大的發(fā)展前途。LC鎮(zhèn)流器由于設(shè)計(jì)復(fù)雜、加工困難,應(yīng)用鎢絲作電阻鎮(zhèn)流器。生產(chǎn)和應(yīng)用都受到一定限制,但某些類型的氣體放電光源(如金屬鹵化物燈)以配用特殊結(jié)構(gòu)形式的LC超前頂峰式鎮(zhèn)流器為好,因而受到了人們的重視。在配用交流電源的氣體放電光源電路中,80年代以來電子鎮(zhèn)流器發(fā)展很快,效率低。尤其配合緊湊型熒光燈的發(fā)展應(yīng)用,但功耗大,優(yōu)點(diǎn)非常突出,如節(jié)能、小型、啟動(dòng)快、使用方便等。目前電子鎮(zhèn)流器主要應(yīng)用于熒光燈和其他小功率的氣體放電光源,在配用直流電源的氣體放電光源電路中,大功率的氣體放電光源應(yīng)用電子鎮(zhèn)流器較少。
  鎮(zhèn)流器在實(shí)際應(yīng)用中,主要有電阻型、電感型、漏磁變壓器型、電容型、LC型和電子型6種。其功能已不僅局限于鎮(zhèn)流器本身,還常將電路中所需的其他功能或裝置,都包含于鎮(zhèn)流器之中。鎮(zhèn)流器中可以包括以下各種裝置:電源電壓變壓的裝置;提供啟動(dòng)電壓、預(yù)熱電流的裝置;防止冷態(tài)啟動(dòng)的裝置;減少頻閃效應(yīng)的裝置;校正功率因數(shù)的裝置;抗無線電干擾的裝置等。隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,生產(chǎn)和測(cè)試的需要,還出現(xiàn)了各種專用鎮(zhèn)流器,如試驗(yàn)燈管啟動(dòng)性能的啟動(dòng)鎮(zhèn)流器,作燈管壽命試驗(yàn)用的壽命鎮(zhèn)流器,也可以由這些器件或由電子元件等組合而成。作燈管測(cè)試用的基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器等。還有改善啟動(dòng)性能的快速啟動(dòng)鎮(zhèn)流器、瞬時(shí)啟動(dòng)鎮(zhèn)流器等。使燈能穩(wěn)定工作并將燈電流限制到所需數(shù)值的裝置。
自整角電機(jī)/自整角機(jī)

  在無機(jī)械聯(lián)接的轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞系統(tǒng)或電信號(hào)的傳遞系統(tǒng)中,傳遞角度或信號(hào)的電感式角度傳感元件。是最早應(yīng)用的一種微特電機(jī)。又稱自整角機(jī),自同步機(jī)。自整角機(jī)與繞線式感應(yīng)電機(jī)相似。當(dāng)轉(zhuǎn)子位置改變時(shí),繞組間電磁耦合發(fā)生變化,感應(yīng)出電信號(hào)或輸出電流,在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)(或變壓器)之間接入差動(dòng)自整角機(jī)(圖2)。從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,以保證傳遞系統(tǒng)自同步地傳遞角度或信號(hào)。
  自整角機(jī)按系統(tǒng)工作方式分為控制式和力矩式兩大類;按功能分為自整角發(fā)送機(jī)、自整角接收機(jī)、自整角變壓器和差動(dòng)自整角機(jī);按結(jié)構(gòu)分為接觸式和無接觸式。阻尼時(shí)間小于3秒,典型的接觸式結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子和集電裝置(集電環(huán)和電刷)3部分組成。 定子鐵心由均勻分布槽的沖片疊成,槽內(nèi)一般嵌有三相對(duì)稱Y連接的繞組。Ⅰ級(jí)品在1.2度以內(nèi),轉(zhuǎn)子鐵心是由凸極式或均勻分布槽的沖片疊成,一般放置單相繞組。無接觸式自整角機(jī)有幾種形式,一種是采用環(huán)形變壓器;另一種是采用軸向磁路和徑向磁路組合而成的ΒЭИ式(由全蘇電工研究院發(fā)明)。此外還有其他形式。無接觸式工作可靠,壽命長(zhǎng),在隨動(dòng)控制中為了不致產(chǎn)生振蕩,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大,通常發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),功耗也大。
  自整角機(jī)和線繞式感應(yīng)電機(jī)雖相似,但設(shè)計(jì)和工藝相差甚遠(yuǎn)。自整角機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)和精密加工制造。使兩個(gè)轉(zhuǎn)子向失調(diào)角減少方向旋轉(zhuǎn)。例如,在這個(gè)轉(zhuǎn)矩(又稱整步轉(zhuǎn)矩)作用下,精確計(jì)算繞組和合理安排斜槽,以消除影響誤差最大的高次諧波;為了使磁路均勻,在對(duì)接的回路中流過電流形成合成磁場(chǎng),要求沖片槽分度誤差小且采用扇形疊裝,定、轉(zhuǎn)子要有較高的同心度;除精密加工保證外,還選用高精度的軸承等。這樣就使得自整角機(jī)具有傳遞精度高、可靠性好以及動(dòng)態(tài)特性優(yōu)良的性能,僅將自整角變壓器改為自整角接收機(jī),滿足高精度傳遞系統(tǒng)的要求。
  自整角機(jī)在軍用和民用等產(chǎn)品上獲得廣泛使用,如自動(dòng)火炮、雷達(dá)天線的方位角、俯仰角的控制和指示,飛機(jī)、艦船平臺(tái)控制和指示,船用傳令鐘,轉(zhuǎn)子雖是均布的槽,軋鋼機(jī)軋輥的間隙控制,核反應(yīng)堆的控制棒指示器及同步攝影等的同步傳遞系統(tǒng)。
  控制式自整角機(jī)傳遞系統(tǒng)  圖1是用于傳遞電信號(hào)的系統(tǒng)線路簡(jiǎn)圖。自整角發(fā)送機(jī)勵(lì)磁繞組接入電網(wǎng),自整角變壓器輸出繞組作電信號(hào)輸出,它們的整步繞組對(duì)接。當(dāng)發(fā)送機(jī)和變壓器有一失調(diào)角θαβ時(shí),在變壓器中形成合成的脈振磁場(chǎng),并交鏈輸出繞組,感應(yīng)出輸出電動(dòng)勢(shì)E0Emcosθ(Em為變壓器輸出繞組最大電動(dòng)勢(shì))。其主要性能參數(shù)是電誤差(角分)、比電壓(伏/度)及剩余電壓(毫伏)等。合成的脈振磁場(chǎng)軸線與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的軸角一致,負(fù)載能力大。這樣,但精度高,變壓器輸出電動(dòng)勢(shì)大小能反映發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際角位移。系統(tǒng)較復(fù)雜,θ很小時(shí),E0EmcosθEm,電動(dòng)勢(shì)變化不大明顯,難以分辨。因此,在實(shí)際使用中,變壓器輸出繞組軸線與發(fā)送機(jī)勵(lì)磁繞組軸線相差90°電角度,此時(shí)E0=Emsinθ,即發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)角很小,電動(dòng)勢(shì)變化不大明顯,也能從輸出電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出轉(zhuǎn)角位移。實(shí)際系統(tǒng)須用放大器及伺服電機(jī)來執(zhí)行,系統(tǒng)較復(fù)雜,但精度高,負(fù)載能力大。合成的脈振磁場(chǎng)軸線與發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子的軸角一致,其主要性能參數(shù)是電誤差(角分)、比電壓(伏/度)及剩余電壓(毫伏)等。70年代,自整角機(jī)中精密產(chǎn)品的電誤差低于幾角分。
  為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度而采用電氣雙通道傳遞系統(tǒng),即精、粗兩個(gè)通道。其中,自整角變壓器輸出繞組作電信號(hào)輸出,精通道是用多極自整角機(jī)系統(tǒng)。多極自整角機(jī)特點(diǎn)是極對(duì)數(shù)P多、輸出信號(hào)(E0=Emsin)大,可提高靈敏度和分辨率。為了縮小尺寸,轉(zhuǎn)子雖是均布的槽,實(shí)際上是組成凸極式結(jié)構(gòu),飛機(jī)、艦船平臺(tái)控制和指示,極數(shù)等于齒數(shù),如自動(dòng)火炮、雷達(dá)天線的方位角、俯仰角的控制和指示,定子采用分?jǐn)?shù)槽(q<1)的繞組。
  力矩式自整角機(jī)傳遞系統(tǒng)  簡(jiǎn)單線路圖與圖1類似,滿足高精度傳遞系統(tǒng)的要求。僅將自整角變壓器改為自整角接收機(jī),其勵(lì)磁繞組也接入電網(wǎng)。還選用高精度的軸承等。當(dāng)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)轉(zhuǎn)子失步時(shí),定、轉(zhuǎn)子要有較高的同心度;除精密加工保證外,發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的脈振磁場(chǎng)在它們整步繞組上各自感應(yīng)出時(shí)間上同相位的三相電動(dòng)勢(shì),在對(duì)接的回路中流過電流形成合成磁場(chǎng),并與勵(lì)磁繞組的脈振磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,精確計(jì)算繞組和合理安排斜槽,在這個(gè)轉(zhuǎn)矩(又稱整步轉(zhuǎn)矩)作用下,使兩個(gè)轉(zhuǎn)子向失調(diào)角減少方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)θ=0,整步轉(zhuǎn)矩等于零,達(dá)到平衡。通常發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),接收機(jī)跟隨,在隨動(dòng)控制中為了不致產(chǎn)生振蕩,壽命長(zhǎng),接收機(jī)一般裝有機(jī)械阻尼器或電阻尼器。這類系統(tǒng)簡(jiǎn)單,傳遞精度低,帶負(fù)載能力小。無接觸式自整角機(jī)有幾種形式,其主要性能是轉(zhuǎn)角靜態(tài)誤差,0級(jí)品在0.5度以內(nèi),Ⅰ級(jí)品在1.2度以內(nèi),Ⅱ級(jí)品在2度以內(nèi)。動(dòng)態(tài)誤差一般小于5度,阻尼時(shí)間小于3秒,比整步轉(zhuǎn)矩(!っ/度)按負(fù)載來設(shè)計(jì)。
  差動(dòng)自整角機(jī)傳遞系統(tǒng)  一種復(fù)雜的力矩式或控制式系統(tǒng),在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)(或變壓器)之間接入差動(dòng)自整角機(jī)(圖2)。差動(dòng)自整角機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組均為三相對(duì)稱Y連接的繞組。

  如果系統(tǒng)中差動(dòng)自整角機(jī)是在發(fā)送機(jī)下工作,則自整角機(jī)(接收機(jī)或變壓器)轉(zhuǎn)角為β=α±γ或輸出電動(dòng)勢(shì)E0Emsin(α-β±γ)。后面自整角機(jī)如為接收機(jī),自同步機(jī)。則該系統(tǒng)稱力矩式系統(tǒng);若為變壓器形式,又稱自整角機(jī),該系統(tǒng)稱控制式系統(tǒng)。傳遞角度或信號(hào)的電感式角度傳感元件。
屏蔽技術(shù)簡(jiǎn)介

屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來,防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散;用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來,防止它們受到外界電磁場(chǎng)的影響。因?yàn)槠帘误w對(duì)來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。

 。 1 )當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí),利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流,形成對(duì)外來電磁波的抵消作用,從而達(dá)到屏蔽的效果。

 。 2 )當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí),要采用高導(dǎo)磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部,防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。

 。 3 )在某些場(chǎng)合下,如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí),往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

  許多人不了解電磁屏蔽的原理,認(rèn)為只要用金屬做一個(gè)箱子,然后將箱子接地,就能夠起到電磁屏蔽的作用。在這種概念指導(dǎo)下結(jié)果是失敗。因?yàn)椋姶牌帘闻c屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系。真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個(gè)因素:一個(gè)是整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的,另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn),最主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙。這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏,如同流體會(huì)從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料,消除不導(dǎo)電點(diǎn)。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。這種彈性導(dǎo)電填充材料就是電磁密封襯墊。

  在許多文獻(xiàn)中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器,似乎只有當(dāng)用導(dǎo)電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。實(shí)際上這是不確切的。因?yàn)榭p隙或孔洞是否會(huì)泄漏電磁波,取決于縫隙或孔洞相對(duì)于電磁波波長(zhǎng)的尺寸。當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于開口尺寸時(shí),并不會(huì)產(chǎn)生明顯的泄漏。因此,當(dāng)干擾的頻率較高時(shí),這時(shí)波長(zhǎng)較短,就需要使用電磁密封襯墊。具體說,當(dāng)干擾的頻率超過 10MHz 時(shí),就要考慮使用電磁密封襯墊。
凡是有彈性且導(dǎo)電良好的材料都可以用做電磁密封襯墊。按照這個(gè)原理制造的電磁密封襯墊有:

  導(dǎo)電橡膠:在硅橡膠內(nèi)填充占總重量 70 ~ 80 %比例的金屬顆粒,如銀粉、銅粉、鋁粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃球等。這種材料保留一部分硅橡膠良好彈性的特性,同時(shí)具有較好的導(dǎo)電性。

  金屬編織網(wǎng):用鈹銅絲、蒙乃爾絲或不銹鋼絲編織成管狀長(zhǎng)條,外形很像屏蔽電纜的屏蔽層。但它的編織方法與電纜屏蔽層不同,電纜屏蔽層是用多根線編成的,而這種屏蔽襯墊是由一根線織成的。打個(gè)形象的比喻,就像毛衣的袖子一樣。為了增強(qiáng)金屬網(wǎng)的彈性,有時(shí)在網(wǎng)管內(nèi)加入橡膠芯。

  指形簧片:鈹銅制成的簧片,具有很好的彈性和導(dǎo)電性。導(dǎo)電性和彈性。

  多重導(dǎo)電橡膠:由兩層橡膠構(gòu)成,內(nèi)層是普通硅橡膠,外層是導(dǎo)電橡膠。這種材料克服了傳統(tǒng)導(dǎo)電橡膠彈性差的缺點(diǎn),使橡膠的彈性得以充分體現(xiàn)。它的原理有些像帶橡膠芯的金屬絲網(wǎng)條。

  選擇使用什么種類電磁密封襯墊時(shí)要考慮四個(gè)因素:屏蔽效能要求、有無環(huán)境密封要求、安裝結(jié)構(gòu)要求、成本要求。屏蔽按機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

  1 電場(chǎng)屏蔽
  【屏蔽機(jī)理】:將電場(chǎng)感應(yīng)看成分布電容間的耦合。
  【設(shè)計(jì)要點(diǎn)】:
  a 、屏蔽板以靠近受保護(hù)物為好,而且屏蔽板的接地必須良好。!
  b 、屏蔽板的形狀對(duì)屏蔽效能的高低有明顯影響。全封閉的金屬盒最好,但工程中很難做到!
  c 、屏蔽板的材料以良導(dǎo)體為好,但對(duì)厚度無要求,只要有足夠的強(qiáng)度就可了。

  2 磁場(chǎng)屏蔽
  磁場(chǎng)屏蔽通常是指對(duì)直流或低頻磁場(chǎng)的屏蔽,其效果比電場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽要差的多。
  【 屏蔽機(jī)理】:主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻,對(duì)磁通起著分路的作用,使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大為減弱。
  【設(shè)計(jì)要點(diǎn)】:
  a 、選用高導(dǎo)磁材料,如坡莫合金;
  b 、增加屏蔽體的厚度;
  以上均是為了減小屏蔽體的磁阻;
  c 、被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上,以盡量減小通過被屏蔽物體體內(nèi)的磁通;
  d 、注意屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),凡接縫、通風(fēng)空等均可能增加屏蔽體的磁阻,從而降低屏蔽效果。
  e 、對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)。
  對(duì)要屏蔽外部強(qiáng)磁場(chǎng)的,則屏蔽體的外層選用不易飽和的材料,如硅鋼;而內(nèi)部可選用容易達(dá)到飽和的高導(dǎo)磁材料,如坡莫合金等。反之,如果要屏蔽內(nèi)部強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),則材料的排列次序要到過來。在安裝內(nèi)外兩層屏蔽體時(shí),要注意彼此間的絕緣。當(dāng)沒有接地要求時(shí),可用絕緣材料做支撐件。若需接地時(shí),可選用非鐵磁材料(如銅、鋁)做支撐件。

  3 電磁場(chǎng)屏蔽
  電磁場(chǎng)屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施。
  【電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理】:
  a 、當(dāng)電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí),由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù),對(duì)入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度,只要求交界面上的不連續(xù);
  b 、未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量,在體內(nèi)向前傳播的過程中,被屏蔽材料所衰減。也就是所謂的吸收;
  c 、在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量,傳到材料的另一表面時(shí),遇到金屬-空氣阻抗不連續(xù)的交界面,會(huì)形成再次反射,并重新返回屏蔽體內(nèi)。這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有多次的反射。

  總之,電磁屏蔽體對(duì)電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收。
【吸收損耗】不同的材料、不同的材料厚度對(duì)于電磁波的吸收效果不一樣 . 可根據(jù)材料吸收損耗的列線圖得出。
  【反射損耗】分為三類:低阻抗磁場(chǎng)、高阻抗電場(chǎng)、平面波場(chǎng)。
  其中低阻抗磁場(chǎng)和高阻抗電場(chǎng)的反射損耗列線圖計(jì)算方法相同,與金屬材料、頻率及輻射源到屏蔽體的距離有關(guān)。
  對(duì)于平面波,波阻抗為一常數(shù),而與輻射源到屏蔽體的距離無關(guān),在列線圖中只需連接金屬材料和感興趣的頻率就可求出此時(shí)的反射損耗值。

  4 實(shí)際的電磁屏蔽體
  【結(jié)構(gòu)材料】
  a 、適用于底板和機(jī)殼的材料大多數(shù)是良導(dǎo)體,如銅、鋁等,可以屏蔽電場(chǎng),主要的屏蔽機(jī)理是反射信號(hào)而不是吸收。
  b 、對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料,如高導(dǎo)磁率合金和鐵。主要的屏蔽機(jī)理是吸收而不是反射。
  c 、在強(qiáng)電磁環(huán)境中,要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分,因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料的厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。
  d 、對(duì)于塑料殼體,是在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層,或在汽塑時(shí)摻入金屬纖維。

  必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性,以便控制經(jīng)底板和機(jī)殼進(jìn)出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結(jié)構(gòu)措施包括增加縫隙深度,減少縫隙長(zhǎng)度,在結(jié)合面上加入導(dǎo)電襯墊,在接縫處涂上導(dǎo)電涂料,縮短螺釘間距離等。

  【搭接】
  a 、在底板和機(jī)殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好的搭接。最壞的電搭接對(duì)殼體的的屏蔽效能起決定性作用。
  b 、保證接縫處金屬對(duì)金屬的接觸,以防電磁能的泄漏和輻射。
  c 、在可能的情況下,接縫應(yīng)焊接。在條件受限制的情況下,可用點(diǎn)焊、曉間距的鉚接和用螺釘來固定。
  d 、在不加導(dǎo)電襯墊時(shí),螺釘間距一般應(yīng)小于最高工作頻率的 1 %,至少不大于 1/20 波長(zhǎng)。
  e 、用螺釘或鉚接進(jìn)行搭接時(shí),應(yīng)首先在縫的中部搭接好,然后逐漸向兩端延伸,以防金屬表面的彎曲。
  f 、保證緊固方法有足夠的壓力,以便在有變形應(yīng)力、沖擊、震動(dòng)時(shí)保持表面接觸。
  g 、在接縫不平整的地方,或在可移動(dòng)的面板等處,必須使用導(dǎo)電襯墊或指形彈簧材料。
  h 、選擇高導(dǎo)電率的和彈性好的襯墊。選擇襯墊時(shí)要考慮結(jié)合處所使用的頻率。
  i 、選擇硬韌性材料做成的襯墊,以便劃破金屬上的任何表面。
  j 、保證同襯墊材料配合的金屬表面沒有任何非導(dǎo)電保護(hù)層。
  k 、當(dāng)需要活動(dòng)接觸時(shí),使用指形壓簧,并要注意保持彈性指簧的壓力。
  l 、導(dǎo)電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時(shí),要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或 monel 線性襯墊將出現(xiàn)最嚴(yán)重的電化腐蝕。銀鍍鋁填料的導(dǎo)電橡膠是鹽霧環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

  以下是按優(yōu)先等級(jí)排列的各種襯墊。

  1 金屬網(wǎng)射頻襯墊 容易變形,壓力為 1.4kg/cm 時(shí),衰減為 54db 。
  資料表明,頻率較低時(shí)衰減最大。用于永久密封較好,不適宜用于開與關(guān)的面板。

  2 銅鍍合金 有很高的導(dǎo)電性和很好的抗腐蝕性。
  彈性好,最適合用于和活動(dòng)面板配合?芍瞥芍笚l形、螺旋和鋸齒面。衰減為 100db 。

  3 導(dǎo)電橡膠 適用于只需名義上連接和少量螺釘?shù)牡胤健?
  實(shí)現(xiàn)水汽密封和電氣密封經(jīng) 1500 ℃、 48 小時(shí)老化后,體電阻率為 10 ~ 20m ω /cm(max) 。變形度限制值為 25 %。資料表明,頻率較高時(shí)衰減為最大。

  4 導(dǎo)電蒙布 在泡沫塑料上蒙一塊鍍銀編織物,形成一個(gè)軟襯墊,占去大部分疏松空間,主要為民用,適用于泡沫襯墊機(jī)柜和門板。

  【穿透和開口】

  a、要注意由于電纜穿過機(jī)殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導(dǎo)線穿過屏蔽體時(shí),屏蔽效能降低 30db 以上。
  b 、電源線進(jìn)入機(jī)殼時(shí),全部應(yīng)通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機(jī)殼外;若濾波器結(jié)構(gòu)不宜穿出機(jī)殼,則應(yīng)在電源線進(jìn)入機(jī)殼出專為濾波器設(shè)置一隔艙。
  c 、信號(hào)線、控制線進(jìn)入 / 穿出機(jī)殼時(shí),要通過適當(dāng)?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器適于這種場(chǎng)合使用。
  d 、穿過屏蔽體的金屬控制軸,應(yīng)該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸,而用其它軸貫通波導(dǎo)截止頻率比工作頻率高的園管來做控制軸。
  e 、必須注意在截止波導(dǎo)孔內(nèi)貫通金屬軸或?qū)Ь時(shí)會(huì)嚴(yán)重降低屏蔽效能。
  f 、當(dāng)要求使用對(duì)地絕緣的金屬控制軸時(shí),可用短的隱性控制軸,不調(diào)節(jié)時(shí),用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。
  g 、為保險(xiǎn)絲、插孔等加金屬帽。
  h 、用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現(xiàn)鈕子開關(guān)防泄漏安裝。
  i 、在屏蔽、通風(fēng)和強(qiáng)度要求高而質(zhì)量不苛刻時(shí),用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口,最好用焊接方式保持線連接,防止泄漏。
  j 、盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽,并對(duì)所有引線用穿心電容濾波。
  k 、在不能從后面屏蔽指示器 / 顯示器和對(duì)引線濾波時(shí),要用與機(jī)殼連續(xù)連接的金屬網(wǎng)或?qū)щ姴A帘沃甘酒?/ 顯示器的前面。對(duì)夾金屬絲的屏蔽玻璃,在保持合理透光度條件下,對(duì) 30 ~ 1000m 的屏蔽效能可達(dá) 50 ~ 110db 。在透明塑料或玻璃上鍍透明導(dǎo)電膜,其屏蔽效果一般不大于20db 。但后者可消除觀察窗上的靜電積累,在儀器上常用。
電流互感器的主要技術(shù)參數(shù)的選擇
 
電流互感器的二次回路分為測(cè)量回路和保護(hù)回路。它的主要技術(shù)規(guī)范的選擇方法如下所述。
1) 額定一次電壓,由所在系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓確定?梢赃x用高電壓等級(jí)的電流互感器在低電壓等級(jí)的系統(tǒng)中使用,如選用10kv的電流互感器在6kv系統(tǒng)中使用。
2) 額定一次電流,按照GB1208規(guī)定的額定電流等級(jí)選用。如果一次電流不能按照規(guī)定的這些等級(jí)選用時(shí),可以用以下的方法解決:
 (1)保護(hù)回路和測(cè)量回路的變比要求不同時(shí),可采用二次繞組帶抽頭電流互感器。也可以改變一次抽頭的電流互感器,一般分串聯(lián)和并聯(lián)接法,可獲得倍數(shù)變比或半數(shù)變比的電流互感器。
(2)測(cè)量回路用電流互感器有特殊用途的用s級(jí)的,它在10~110%的額定電流范圍內(nèi)保持準(zhǔn)確度要求。
3) 額定二次電流:有1A和5A兩類。選用原則:
(1)對(duì)新建發(fā)電廠和變電所有條件時(shí),宜選用1A。
(2)如有利于互感器安裝或擴(kuò)建工程原有TA為5A時(shí),及某些情況下為降低TA的二次開路電壓,額定二次電流可選用5A。
(3)一個(gè)廠,站內(nèi)的額定二次電流可同時(shí)選用1A和5A。
4) 準(zhǔn)確級(jí)和暫態(tài)特性在以下專題說明
5) 鐵心個(gè)數(shù)。 電流互感器鐵心個(gè)數(shù)有兩類:一類為一個(gè)電流互感器只有一個(gè)一次繞組和二次繞組的單鐵心式,大部分低壓電流互感器就是這一類;一類是為一個(gè)一次繞組有兩個(gè)及兩個(gè)以上二次繞組的多鐵心式,每個(gè)二次繞組,按照用途不同配置。電能計(jì)量?jī)x表和測(cè)量表計(jì)在滿足準(zhǔn)確級(jí)的前提下,可以共用一個(gè)二次繞組。
6) 按結(jié)構(gòu)可分為油浸式,樹脂澆注式和SF6式電流互感器。
7) 短路要求,對(duì)帶有一次回路導(dǎo)體的TA進(jìn)行校驗(yàn),對(duì)于母線從窗口穿過皆無固定板的TA可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。
負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合問題

1、限流型斷路器的原理

    大家都知道限流型斷路器的分?jǐn)嗄芰芨,可以達(dá)到150-200KA,但這里給出的數(shù)據(jù)往往是預(yù)期短路電流值,并不是實(shí)際通過限流型斷路器短路電流值,因此在采用限流型斷路器保護(hù)的配電系統(tǒng)校驗(yàn)動(dòng)熱穩(wěn)定時(shí),要注意所選擇的短路電流參數(shù)。有些廠家聲稱他們的低壓斷路器全部是限流型斷路器,大家在了解限流型斷路器的限流原理后,就可以分辨真?zhèn)。低壓斷路器的限流問題是為了分?jǐn)嗟妥杩勾笕萘孔儔浩骷安粩喟l(fā)展的配電網(wǎng)絡(luò)所引起的很大的故障短路電流而提出的,它要求斷路器的分?jǐn)鄷r(shí)間短得足以使短路電流在達(dá)到其預(yù)期峰值前分?jǐn)唷?0年代末,法國(guó)首先研究限流分?jǐn)鄦栴},并研制出了限流空氣斷路器,使空氣斷路器的短路分?jǐn)嗄芰_(dá)到100kA。幾十年來,有許多種成熟的、效果好的限流技術(shù)在低壓斷路器中得到廣泛的使用,如去離子?xùn)艤缁 ⑾蘖麟娮、自?fù)式限流元件、磁吹、電動(dòng)斥力、VJC以及固體絕緣屏幕限流技術(shù)等。目前,在先進(jìn)的塑殼式斷路器的設(shè)計(jì)中,充分利用了空氣&nbsp;電磁原理和限流原理,使其分?jǐn)嗄芰_(dá)200kA。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、新材料技術(shù)以及電力電子技術(shù)的引入,使得限流技術(shù)有了更新的發(fā)展,如超導(dǎo)限流器、以GTO為基礎(chǔ)的限流器、可控阻抗變換器及故障檢測(cè)技術(shù)等,這些限流分?jǐn)嘈录夹g(shù)的研究會(huì)大大提高斷路器的分?jǐn)嗄芰拖蘖髂芰Α?BR>
    傳統(tǒng)低壓斷路器限流分?jǐn)嗟脑硎钱?dāng)故障發(fā)生時(shí),觸頭快速打開產(chǎn)生電弧,相當(dāng)于在線路中串入一個(gè)迅速增長(zhǎng)的電弧電阻,從而限制短路電流。這個(gè)迅速增長(zhǎng)的電弧電阻,通常稱為“動(dòng)態(tài)電弧電阻”。&nbsp;與一般的斷路器的滅弧室不同,低壓限流斷路器的滅弧室采用多個(gè)滅弧柵片。在開斷過程中,首先動(dòng)觸頭和靜觸頭分開產(chǎn)生電弧,在電磁場(chǎng)和熱場(chǎng),流場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)至滅弧柵片。當(dāng)電弧進(jìn)入柵片后,由于被分成的多個(gè)短弧的近極壓降,使電弧電壓迅速上升,從而達(dá)到限流的目的。為了有較高的電弧電壓,限流斷路器滅弧室的柵片數(shù)比一般的斷路器要多,并且排列得更緊密。電弧電壓上升得越快,限流效果就越好,最終,電弧電壓超過電源電壓的值,使得電源電壓無法維持電弧,從而完成熄弧限流分?jǐn)。要使電弧電壓迅速升?傳統(tǒng)的有兩種方法:(1)磁吹線圈。這種情況下,電弧將會(huì)被迅速拉長(zhǎng),它不僅增加了電弧的長(zhǎng)度,而且也增加電弧的熱傳導(dǎo)面積。(2)使用引弧道來迅速升高電弧電壓。當(dāng)觸頭打開時(shí),沿著引弧道上的電磁力將拉長(zhǎng)電弧,當(dāng)電弧被驅(qū)動(dòng)到滅弧室,就會(huì)進(jìn)一步分割、冷卻,這種方法的前提要求:①電弧必須能被強(qiáng)迫脫離觸頭(在觸頭間的間隙大于約1mm時(shí),它才會(huì)發(fā)生);②電弧必須非常快地脫離觸頭區(qū),這樣就減少了觸頭材料的損耗,同時(shí),觸頭間隙恢復(fù);③電弧必須以非?斓乃俣妊刂〉肋\(yùn)動(dòng)(約100m/s),然后進(jìn)入去離子?xùn)牌蕴岣咦罱K的電弧電壓值。
    在限流斷路器的設(shè)計(jì)中,有以下4個(gè)基本的原則:

                  a 觸頭迅速打開
                  b  迅速提高電弧電壓
                  c 使最終的電弧電壓值高
                  d 快速的介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)。


    常用的限流技術(shù)分三類:

    1)人工零點(diǎn)法。利用電弧去產(chǎn)生人工零點(diǎn),使得弧隙中的電流為零,從而使電弧熄滅。
    2)提高電弧靜態(tài)伏—安特性法。通常采用去離子?xùn)欧、絕緣柵法、窄縫法及VJC法等。去離子?xùn)欧ň褪抢媒饘贃牌央娀》指畛扇舾蓚(gè)互相串聯(lián)的短弧,利用短弧的壓降來提高電弧電壓而使電弧熄滅;絕緣柵法:即柵片是絕緣的,其作用是導(dǎo)出電弧的熱量,以提高電弧的弧柱壓,同時(shí),柵片將電弧分割成若干段的短弧,每一柵片就是短弧的電極,同時(shí)產(chǎn)生許多個(gè)陽極壓降和陰極壓降,對(duì)直流電弧而言,利用近極處的電弧電壓降加弧柱的電壓降一起滅弧;窄縫法,通常采用多重窄縫,這樣,可以減少電弧進(jìn)入上部窄縫的阻力,因而在驅(qū)動(dòng)電弧運(yùn)動(dòng)的電磁力給定時(shí),可以采用比單窄縫滅弧室更小的縫隙,一方面可將電弧直徑壓縮,使電弧同縫隙壁緊密接觸;另一方面,也使電弧面積增加,長(zhǎng)度增長(zhǎng),這些都進(jìn)一步加強(qiáng)了冷卻和去游離的作用,使電弧熄滅;VJC法主要是在電極的四周覆蓋一定厚度的絕緣物或高電阻金屬材料,從而對(duì)電弧弧柱進(jìn)行控制,以達(dá)到升高電弧電壓的目的。固體絕緣屏幕法是利用一固體絕緣屏幕快速插入到分?jǐn)喙收想娏鞯挠|頭中,使觸頭間燃燒的電弧被屏幕隔開而迅速熄滅。以上這些方法通常綜合使用,如VJC及多窄縫法,以取得更好的限流分?jǐn)嗟男Ч?BR>   3)提高觸頭分?jǐn)嗨俣确。通常利用巨大的斷開彈簧或其他加速裝置將觸頭拉開,或利用儲(chǔ)能的電容器對(duì)斥力線圈放電在鋁盤中感應(yīng)出渦流來產(chǎn)生巨大電動(dòng)斥力,將動(dòng)觸頭打開,與此同時(shí),盡量加快脫扣器的動(dòng)作及機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,以達(dá)到高速分?jǐn)嗟哪康?這樣,分離時(shí)所需時(shí)間越小,則限流作用就越大。在六十年代,電力電子器件就被引入到電器中。現(xiàn)在,已有無觸頭的晶閘管斷路器、觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器在某些國(guó)家得到開發(fā)、并有一定程度的應(yīng)用,但由于電力電子器件存在導(dǎo)通壓降大造成的能耗高、分?jǐn)嚯娖鞑荒苄纬砷g隙絕緣距離、過載能力差、工作參數(shù)缺乏相應(yīng)的各個(gè)電壓等級(jí)以及費(fèi)用高,這些使其構(gòu)成的無觸點(diǎn)電器不能大量應(yīng)用。當(dāng)然,無觸點(diǎn)電器本身具有操作率高、開關(guān)速度快、控制功率小、噪音低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),適合某些特殊的工作場(chǎng)合使用。在限流中,主要采用帶觸頭的混合式,如觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器,具有觸頭正常導(dǎo)通時(shí)壓降能耗小的特點(diǎn),再利用電力電子器件的開斷時(shí)間短的特點(diǎn),進(jìn)一步縮短電流的開斷時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)限流分?jǐn)唷T跀嗦菲髟O(shè)計(jì)中,使用電力電子器件,主要要考慮器件的電流和電壓的參數(shù)。早期使用晶閘管,但它不能自關(guān)斷,需要換流關(guān)斷,造成電器的體積增大。目前,通?紤]自關(guān)斷的器件,如IGBT(絕緣柵雙極晶體管),GTO(可關(guān)斷晶體管)等。

2.高壓限流型熔斷器與低分?jǐn)嗄芰﹄娖髦g的選擇性配合。

   在這種使用情況下,限流型熔斷器在大故障電流下動(dòng)作,低分?jǐn)嗄芰﹄娖髦g只能分?jǐn)嗨试S分?jǐn)嗟男‰娏鳎虼诵枰鶕?jù)兩者不同的時(shí)間-電流曲線配合實(shí)現(xiàn)。1/以曲線相交點(diǎn)為分界,限流型熔斷器承擔(dān)大故障電流分?jǐn),其他電器承?dān)正常電流和小故障電流開斷。2/如果其他電器不隨熔斷器撞擊器聯(lián)鎖脫扣,則相交點(diǎn)必須大于高壓限流型熔斷器的最小動(dòng)作電流。3/曲線相交點(diǎn)電流必須小于其他電器的開斷能力。4/當(dāng)用高壓限流型熔斷器開斷電路時(shí),其他電器必須具有足夠通過短路電流和關(guān)合短路電流的能力(校驗(yàn)該電器的熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定對(duì)應(yīng)采用其開斷電流、關(guān)合電流),這些能力應(yīng)與高壓限流型熔斷器截止電流和I2t值相適應(yīng)。5/如果其他電器隨熔斷器撞擊器聯(lián)鎖脫扣,例如負(fù)荷開關(guān),則要求負(fù)荷開關(guān)允許的轉(zhuǎn)移電流值大于熔斷器的最大轉(zhuǎn)移電流值。
變頻器的諧波干擾與抑制
 
變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流、大功率晶體管逆變,結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波,干擾供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備。在實(shí)際使用過程中,經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問題,下面簡(jiǎn)單介紹諧波產(chǎn)生的機(jī)理、傳播途徑及有效抑制干擾的方法。
  1.變頻器諧波產(chǎn)生機(jī)理
  變頻器的主電路一般為交-直-交組成,外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào),經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中,輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波,波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波,其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中,輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形,對(duì)于GTR大功率逆變?cè),其PWM的載波頻率為2~3kHz,而IGBT大功率逆變?cè)腜WM最高載頻可達(dá)15kHz。同樣,輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波,而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射,干擾鄰近電氣設(shè)備。
  2.抑制諧波干擾常用的方法
  諧波的傳播途徑是傳導(dǎo)和輻射,解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把傳導(dǎo)的高頻電流濾掉或者隔離;解決輻射干擾就是對(duì)輻射源或被干擾的線路進(jìn)行屏蔽。具體常用方法:(1)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立,或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器,切斷諧波電流。(2)在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器,或安裝諧波濾波器,濾波器的組成必須是LC型,吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗,達(dá)到抑制諧波的目的。(3)電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜,并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè),避免輻射干擾。(4)信號(hào)線采用屏蔽線,且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)開一定距離(至少20cm以上),切斷輻射干擾。(5)變頻器使用專用接地線,且用粗短線接地,鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開,使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。
  3.抑制諧波干擾實(shí)例
  例1,某變頻切換控制系統(tǒng),變頻器啟動(dòng)運(yùn)行正常,而鄰近液位計(jì)讀數(shù)偏高,一次表輸入4mA時(shí),液位顯示不是下限值;液位未到設(shè)定上限值時(shí),液位計(jì)卻顯示上限,致使變頻器接收停機(jī)指令,迫使變頻器停止運(yùn)行。
  這顯然是變頻器的高次諧波干擾液位計(jì),干擾傳播途徑是液位計(jì)的電源回路或信號(hào)線。解決辦法:將液位計(jì)的供電電源取自另一供電變壓器,諧波干擾減弱,再將信號(hào)線穿入鋼管敷設(shè),并與變頻器主回路線隔開一定距離,經(jīng)這樣處理后,諧波干擾基本抑制,液位計(jì)工作恢復(fù)正常。
  例2,某變頻控制液位顯示系統(tǒng),液位計(jì)與變頻器在同一個(gè)柜體安裝,變頻器工作正常,而液位計(jì)顯示不準(zhǔn)且不穩(wěn),起初我們懷凝一次表、二次表、信號(hào)線及流體介質(zhì)有問題,更換所有這些儀表、信號(hào)電纜,并改善流體特性,故障依然存在,而這故障就是變頻器的高次諧波電流通過輸出回路電纜向外輻射,傳遞到信號(hào)電纜,引起干擾。
  解決辦法:液位計(jì)信號(hào)線及其控制線與變頻器的控制線及主回路線分開一定距離,且柜體外信號(hào)線穿入鋼管敷設(shè),外殼良好接地,故障排除。例3,某變頻控制系統(tǒng),由兩臺(tái)變頻器組成,且在同一柜體內(nèi),變頻器調(diào)頻方式均為電位器手調(diào)方式,運(yùn)行某一臺(tái)變頻器時(shí),工作正常,兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行時(shí),頻率互相干擾,即調(diào)節(jié)一臺(tái)變頻器的電位器對(duì)另一臺(tái)變頻器的頻率有影響,反過來也一樣。開始我們認(rèn)為是電位器及控制線故障,排除這種可能后,斷定是諧波干擾引起。
  解決辦法:把其中一只電位器移到其他柜體固定,且引線用屏蔽信號(hào)線,結(jié)果干擾減弱。為了徹底抑制干擾,重新加工一個(gè)電控柜,并與原柜體一定距離放置,把其中的一臺(tái)變頻器移到該電控柜,相應(yīng)的接線及引線作必要的改動(dòng),這樣處理后,干擾基本消除,故障排除。例4,某變頻控制系統(tǒng),切換兩套機(jī)泵,原先機(jī)泵是靠自耦降壓?jiǎn)?dòng)工頻運(yùn)行正常,現(xiàn)改為變頻運(yùn)行,雖能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻減速功能,但變頻器輸出端到電動(dòng)機(jī)間的輸出線嚴(yán)重發(fā)熱,電動(dòng)機(jī)外殼溫升加重,經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)跳閘。這是由于變頻器輸出電壓和電流信號(hào)中包含PWM高次諧波,而諧波電流在輸出導(dǎo)線和電動(dòng)機(jī)繞線上形成附加功率損耗。
  解決辦法:把變頻器輸入線與輸出線分開,分別走各自的電纜溝,選用大一號(hào)截面的電纜換原先電纜,輸出端與電動(dòng)機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度盡可能短。這樣處理后,發(fā)熱故障排除。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種變頻器高次諧波干擾,基本上都能照以上介紹的方法順利抑制,但對(duì)諧波成分及幅度要求很嚴(yán)的設(shè)備,徹底抑制高次諧波干擾非常困難,有待進(jìn)一步攻關(guān)解決。
零序電流保護(hù)的原理
 
零序電流保護(hù)的基本原理是基于基爾霍夫電流定律:流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零,即ΣI=0,它是用零序C.T作為取樣元件。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下,各相電流的矢量和等于零(對(duì)零序電流保護(hù)假定不考慮不平衡電流),因此,零序C.T的二次側(cè)繞組無信號(hào)輸出(零序電流保護(hù)時(shí)躲過不平衡電流),執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零,故障電流使零序C.T的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通,零序C.T的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作,帶動(dòng)脫扣裝置,切換供電網(wǎng)絡(luò),達(dá)到接地故障保護(hù)的目的。
零序電流保護(hù)一般適合使用于TN接地系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生一相接地時(shí),對(duì)TN-S系統(tǒng)Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,PE線阻抗ZPE和接觸阻抗Zf,即Zs=Z1+ZPE+Zf;對(duì)于TN-C系統(tǒng),Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,PEN線阻抗ZPEN和接觸電阻Zf,即ZS=Z1+ZPEN+Zf;對(duì)于TN-C-S系統(tǒng),Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,PEN線阻抗ZPEN,PE線阻抗ZPE和接觸電阻Zf,即ZS=Z1+ZPEN+ZPE+Zf,產(chǎn)生的單相接地故障電流Id=220/ZS,明顯大于無故障時(shí)的三相不平衡電流,只要整定合適,就可檢測(cè)出發(fā)生接地故障時(shí)的零序電流,以切斷故障回路。而對(duì)IT系統(tǒng),一般均是使用對(duì)供電可靠性要求較高、對(duì)單相接地不必要立即切斷供電回路、但需發(fā)出絕緣破壞監(jiān)察信號(hào)、以維持繼續(xù)供電一段時(shí)間。工礦企業(yè)內(nèi)的不配出中性線的三相三線配電線路。當(dāng)單相接地時(shí),該故障線路上流過的零序電流是全系統(tǒng)非故障系統(tǒng)電容電流之和,因而容易檢測(cè)出接地故障電流,故可用零序電流保護(hù)裝置來監(jiān)察相對(duì)地第一次接地故障。TT接地系統(tǒng)常應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、民用建筑的照明、動(dòng)力混合供電的三相四線配電系統(tǒng)中,常發(fā)現(xiàn)三相不平衡電流較大,當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí),Id回路阻抗包括相線阻抗Z1,PE線阻抗ZPE,負(fù)載側(cè)接地電阻RA和電源側(cè)接地電阻RB,接觸阻抗Zf,即ZS=Z1+ZPE+RA+RB+Zf,接地故障電流Id=220/ZS,由于RA+RB>>Z1+ZPE+Zf,且RA+RB數(shù)值一般均較大,很明顯TT系統(tǒng)的故障環(huán)路阻抗大,產(chǎn)生的單接故障電流Id,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于不平衡電流,很難檢測(cè)出故障電流,故不適用于TT接地系統(tǒng)。

零序電流保護(hù)具體應(yīng)用可在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器(C.T),或讓三相導(dǎo)線一起穿過一零序C.T,也可在中性線N上安裝一個(gè)零序C.T,利用這些C.T來檢測(cè)三相的電流矢量和,即零序電流Io,IA+IB+I(xiàn)C=IO,當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)(無接地故障,且不考慮線路、電器設(shè)備的泄漏電流),IO=0;當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡,則IO=IN,此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN;當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí),必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id,此時(shí)檢測(cè)到的零序電流IO=IN+Id,是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。
電流互感器的誤差及其影響因素
 
·  電流互感器主要由三部分組成:鐵心、一次線圈和二次線圈。由于鐵心磁阻的存在,電流互感器在傳變電流的過程中,必須消耗一小部分電流用于激磁,使鐵心磁化,從而在二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和二次電流,電流互感器的誤差就是由于鐵心所消耗的勵(lì)磁電流引起的。由于激磁電流和鐵損的存在,電流互感器一次電流和二次電流的差值是一個(gè)向量,誤差包括比值差和相角差。
影響誤差的因素:
  1、電流互感器的內(nèi)部參數(shù)是影響電流互感器誤差的主要因素。
 、 二次線圈內(nèi)阻R2和漏抗X2對(duì)誤差的影響: 當(dāng)R2增大時(shí)比差和角差都增大; X2增大時(shí)比差增大,但角差減校因此要改善誤差應(yīng)盡量減小R2和適當(dāng)?shù)腦2值。由于二次線圈內(nèi)阻R2和漏抗X2與二次負(fù)載Rfh和Xfh比較而言值很小,所以改變R2和X2對(duì)誤差的影響不大,只有對(duì)小容量的電流互感器影響才較顯著。
  ⑵ 鐵芯截面對(duì)誤差的影響:鐵芯截面增大使鐵芯的磁通密度減少,勵(lì)磁電流減小,從而改善比差和角差。沒有補(bǔ)償?shù)碾娏骰ジ衅髟陬~定條件下鐵芯的磁通密度已經(jīng)很小,所以減少磁通密度也相對(duì)減小了導(dǎo)磁系數(shù),使勵(lì)磁電流減小不多,而且磁通密度越小效果越差。
  ⑶ 線圈匝數(shù)對(duì)誤差的影響: 增加線圈匝數(shù)就是增加安匝,增加匝數(shù)可以使磁通密度減小,其改善誤差的效果比增加鐵芯截面顯著得多。但是線圈匝數(shù)的增加會(huì)引起銅用量的增加,同時(shí)引起動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)的減少和飽和倍數(shù)的增加。此外,對(duì)于單匝式的電流互感器(如穿心型或套管型電流互感器一次線圈只允許一匝)不能用增加匝數(shù)的辦法改善誤差。
  ⑷ 減少鐵芯損耗和提高導(dǎo)磁率。在鐵芯磁通密度不變的條件下,減少鐵芯勵(lì)磁安匝和損耗安匝也將改善比差和角差,因此采用優(yōu)質(zhì)的磁性材料和采取適宜的退火工藝都能達(dá)到提高導(dǎo)磁率和減少損耗的目的。鐵芯磁性的優(yōu)劣還影響飽和倍數(shù),鐵芯磁性差時(shí)飽和倍數(shù)較校。
2、運(yùn)行中的電流互感器的誤差
  當(dāng)電流互感器已經(jīng)定型,其內(nèi)部參數(shù)就確定了,那么它的誤差大小將受二次電流(或一次電流)、二次負(fù)載、功率因數(shù)以及頻率的影響。這些因素稱為外部因素,在運(yùn)行中的電流互感器的誤差主要受這四個(gè)因素影響。
 、 電流頻率的變動(dòng)對(duì)誤差的影響比較復(fù)雜,一般系統(tǒng)頻率變化甚小,其影響可忽略不計(jì)。假使頻率變化過大,例如額定頻率為50Hz的電流互感器用于60Hz的系統(tǒng)中,就應(yīng)當(dāng)考慮頻率的影響,因?yàn)轭l率變動(dòng)不但影響鐵芯損耗、磁通密度和線圈漏抗的大小,也同時(shí)影響了二次側(cè)負(fù)載電抗值的大校
  ⑵ 當(dāng)一次電流減小時(shí),磁通密度按比例相應(yīng)減少,但在低磁通密度時(shí),勵(lì)磁安匝的減少比磁通密度減少要慢,因此比差和角差的絕對(duì)值就相對(duì)增大。
  ⑶ 電流互感器誤差具有以下特征:當(dāng)一次電流在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí),二次電流按比例變化,當(dāng)二次負(fù)載阻抗在規(guī)定范圍內(nèi)變化時(shí),不影響二次電流的大校所以當(dāng)二次負(fù)載在額定范圍內(nèi)減少時(shí),磁通密度也減少,由于二次電流不變,勵(lì)磁電流減小,誤差也將減校電流互感器的出廠說明書一般會(huì)標(biāo)明額定二次負(fù)載阻抗值,在運(yùn)行中其誤差應(yīng)按給定接線方式下的最大二次負(fù)載阻抗值來校核。
 、 二次負(fù)載的功率因數(shù)增大,也就是Rfh增大,Xfh減小,角差將增大而比差將減少。對(duì)于飽和倍數(shù)而言,互感器廠家說明書注明的飽和倍數(shù)是指功率因數(shù)為0.8時(shí)的飽和倍數(shù),此值相當(dāng)于的飽和倍數(shù)的“極小值”,因此功率因數(shù)無論增大或減小,飽和倍數(shù)都增大。

減小誤差的措施:
  勵(lì)磁電流是造成電流互感器誤差的主要原因,因此減小勵(lì)磁電流就可以減小誤差:
 、 采用高導(dǎo)磁率的材料做鐵芯,因?yàn)殍F心磁性能不但影響比差和角差,也影響飽和倍數(shù)。
 、 增大鐵心截面,縮短磁路長(zhǎng)度;增加線圈匝數(shù)。增減鐵心截面或線圈安匝會(huì)相應(yīng)增大和減小飽和倍數(shù),在采取增加鐵心截面或線圈安匝以改善比差和角差時(shí),必須考慮到對(duì)飽和倍數(shù)的影響。
 、 限制二次負(fù)載的影響。在現(xiàn)場(chǎng)一般用增加連接導(dǎo)線的有效截面的方法,如采用較大截面的電纜,或多芯并聯(lián)使用,以減少二次負(fù)載的阻抗值。還可以把兩個(gè)同型號(hào)、變比相同的電流互感器串聯(lián)使用,使每個(gè)電流互感器的負(fù)載成為整個(gè)負(fù)載的一半。
 、 適當(dāng)增大電流互感器變比。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中選用較大變比的互感器。
  另外,還有二次繞組的分?jǐn)?shù)補(bǔ)償、二次側(cè)電容分路補(bǔ)償?shù)鹊取?
有關(guān)放大線路的分析方法
 
     《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是電子類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。模擬電路是學(xué)生難學(xué)、教師難教的一門課程。放大器是模擬電路的入門基礎(chǔ),也是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的重點(diǎn)和難點(diǎn),只有解決了這個(gè)難題,才能進(jìn)入電子技術(shù)的領(lǐng)域。筆者經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐,逐漸形成了以非線性器件、線性器件與線性放大的主要矛盾,以線性非線性線性為主線,以直流分析和交流分析為主要內(nèi)容的放大器的分析思路和原則,較好地解決了從《電路》到《電子技術(shù)》的過渡,解決了電子技術(shù)入門難的問題。
      1 從線性到非線性
  電子線路是電路的一個(gè)分支,是包含有電子器件的電路,而電子器件是非線性器件,所以電子線路是非線性電路!峨娐贰分幸话惆ǚ蔷性電路一章,但內(nèi)容少,只是簡(jiǎn)單介紹,沒有引起學(xué)生足夠的重視。所以《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課一開始就要做好從線性電路到非線性電路的過渡。
  《電子技術(shù)基礎(chǔ)》一開始就講PN結(jié),PN結(jié)是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。在討論了PN結(jié)的工作原理,得到PN結(jié)的伏安特性后,就進(jìn)入了非線性:其伏安特性曲線為非線性函數(shù)。在這里首先要給出線性電阻的定義,引出直流(靜態(tài))電阻和交流(動(dòng)態(tài))電阻的概念,對(duì)比線性電阻(伏安特性曲線為通過原點(diǎn)的一條直線,其直流電阻和交流電阻相等且為一常量)可得出如下重要結(jié)論:
 。1)非線性元件在伏安特性曲線上任一點(diǎn)的直流電阻和交流電阻一般是不相等的。
 。2)非線性元件的直流電阻和交流電阻不是一個(gè)常數(shù),而是隨著靜態(tài)工作點(diǎn)的不同而變化。
  PN結(jié)的正向電阻很小,而反向電阻很大。所以,往往把他的非線性概括為單向?qū)щ娦浴6䴓O管就是一個(gè)PN結(jié),三極管由2個(gè)PN結(jié)組成,當(dāng)他工作在放大狀態(tài)時(shí),輸入特性相當(dāng)于PN結(jié)的正向特性,而輸出特性相當(dāng)于基區(qū)注入少數(shù)載流子控制下的PN結(jié)反向特性。
  以上講的是電子器件的非線性,有了電子器件非線性特點(diǎn),才有電子線路與一般線性電路的區(qū)別,才能理解放大器的工作原理、靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置及直流分析和交流分析的不同。
       2 非線性帶來的放大線路的特點(diǎn)
  非線性元件往往會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量,也就是產(chǎn)生非線性失真。這就是電子線路必須考慮的首要問題。如果把交流信號(hào)直接加到三極管的發(fā)射結(jié)上(即不加靜態(tài)偏置),則由于發(fā)射結(jié)的單向?qū)щ娦?即便忽略了他的死區(qū)電壓和正向特性的非線性,也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真,這樣只有正半周導(dǎo)通,而負(fù)半周是截止的(乙類工作狀態(tài))。只有將交流信號(hào)的中心位置沿電壓軸向上平移,即在發(fā)射結(jié)加正向偏壓,并使正向偏壓值大于交流信號(hào)的振幅值,才能使PN結(jié)在交流信號(hào)的正、負(fù)半周均導(dǎo)通(甲類工作狀態(tài)),才能得到不失真的放大,由此得到2條結(jié)論:
  (1)為了克服PN結(jié)單向?qū)щ娦詭淼姆蔷性失真,放大器在加入交流信號(hào)之前必須加上直流偏置信號(hào)。
 。2)放大器線路中既有直流信號(hào),也有交流信號(hào); 2種信號(hào)的流通回路可能不同,即既有直流通路,又有交流通路;放大器中各處的電壓和電流既有直流分量,又有交流分量,即瞬時(shí)量等于直流量加交流量,這就決定了放大器的分析包括直流分析和交流分析2部分,直流分析是確定放大器的直流工作點(diǎn),交流分析是計(jì)算放大倍數(shù),輸入和輸出電阻、輸出功率和效率以及頻率響應(yīng)等性能指標(biāo)。直流信號(hào)與交流信號(hào)的通路不同,特別是非線性器件對(duì)直流信號(hào)和交流信號(hào)所呈現(xiàn)的性能不同(直流電阻和交流電阻),所以直流分析和交流分析要采用不同的電路網(wǎng)絡(luò)和參數(shù)。這些往往被一些同學(xué)所忽略,應(yīng)特別引起注重。
      3 微變信號(hào)的線性等效電路分析
  對(duì)微變信號(hào)在放大器的分析方法中,把他變?yōu)榫性電路的分析問題,這樣就完成了線性---非線性--- 線性的全過程。但這并不是回到了原來的地方去,而是有了一個(gè)質(zhì)的飛躍和提高。雖然放大線路的交流分析也是線性分析,但必須采用非線性器件在給定的靜態(tài)工作點(diǎn)上的交流參數(shù),非線性的特點(diǎn)在這里仍然起作用,在很多電子線路中,就是利用電子器件的直流電阻和交流電阻不同這一特點(diǎn)的。利用這一概念可以理解和解釋很多電路的工作原理。例如,有源負(fù)載就是利用這一特點(diǎn),在較低的直流電源電壓或較大的靜態(tài)工作電流的情況下,得到一個(gè)較大的交流等效電阻,在差動(dòng)放大電路中,通過對(duì)長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大器發(fā)射極電阻功能的分析,知道他能夠有效地減小共模放大倍數(shù)而對(duì)差模信號(hào)沒有任何影響,所以他越大越好,如果用線性電阻,在一定的工作電流下,選用大的電阻,就必須受到發(fā)射極直流電源電壓的限制,這樣,選用交流電阻很大而直流電阻很小的有源負(fù)載就是很自然。
        4 結(jié)語
  《電路》課程中一般的線性電路分析,到電子器件的非線性,再到放大線路中交流信號(hào)的線性分析,至此,對(duì)放大線路分析的任務(wù)就基本完成了,因?yàn)殡娐肪褪怯呻娐吩䴓?gòu)成的回路,分析電路就是先用電路元件的模型代替這些元件后,利用電路基本定律和基本分析方法,對(duì)由電路元件的模型構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)求解,電子線路與一般電路的惟一區(qū)別就在于他包含有電子器件,F(xiàn)在,當(dāng)把電子器件也用他的電路模型代替后,電子線路也就變成了一般的電路,其分析也就變成了一般電路的分析,這樣講,是讓學(xué)生明白,電子線路是電路的一個(gè)分支,《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是《電路》的延續(xù)和擴(kuò)展,其基本定律和分析方法是相同的,從而建立一個(gè)統(tǒng)一、完整的電路分析的概念。
溫度測(cè)量的基本概念

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測(cè)量,而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)(零點(diǎn))和測(cè)量溫度的基本單位。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。
 華氏溫標(biāo)(oF)規(guī)定:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,冰的熔點(diǎn)為32度,水的沸點(diǎn)為212度,中間劃分180等分,每第分為報(bào)氏1度,符號(hào)為oF。
 攝氏溫度(℃)規(guī)定:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,冰的熔點(diǎn)為0度,水的沸點(diǎn)為100度,中間劃分100等分,每第分為報(bào)氏1度,符號(hào)為℃。
 熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文溫標(biāo),或稱絕對(duì)溫標(biāo),它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度,記符號(hào)為K。
國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是一個(gè)國(guó)際協(xié)議性溫標(biāo),它與熱力學(xué)溫標(biāo)相接近,而且復(fù)現(xiàn)精度高,使用方便。目前國(guó)際通用的溫標(biāo)是1975年第15屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)通過的《1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)-1975年修訂版》,記為:IPTS-68(Rev-75)。但由于IPTS-68溫示存在一定的不足,國(guó)際計(jì)量委員會(huì)在18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第七號(hào)決議授權(quán)予1989年會(huì)議通過了1990年國(guó)際溫標(biāo)ITS-90,ITS-90溫標(biāo)替代IPTS-68。我國(guó)自1994年1月1日起全面實(shí)施ITS-90國(guó)際溫標(biāo)。
 1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS-90)簡(jiǎn)介如下。
1.溫度單位
熱力學(xué)溫度(符號(hào)為T)是基本功手物理量,它的單位為開爾文(符號(hào)為K),定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/273.16。由于以前的溫標(biāo)定義中,使用了與273.15K(冰點(diǎn))的差值來表示溫度,因此現(xiàn)在仍保留這各方法。
根據(jù)定義,攝氏度的大小等于開爾文,溫差亦可以用攝氏度或開爾文來表示。
國(guó)際溫標(biāo)ITS-90同時(shí)定義國(guó)際開爾文溫度(符號(hào)為T90)和國(guó)際攝氏溫度(符號(hào)為t90)
2.國(guó)際溫標(biāo)ITS-90的通則
ITS-90由0.65K向上到普朗克輻射定律使用單色輻射實(shí)際可測(cè)量的最高溫度。ITS-90是這樣制訂的,即在全量程中,任何溫度的T90值非常接近于溫標(biāo)采納時(shí)T的最佳估計(jì)值,與直接測(cè)量熱力學(xué)溫度相比,T90的測(cè)量要方便得多,而且更為精密,并具有很高的復(fù)現(xiàn)性。
3. ITS-90的定義
第一溫區(qū)為0.65K到5.00K之間, T90由3He和4He的蒸氣壓與溫度的關(guān)系式來定義。
第二溫區(qū)為3.0K到氖三相點(diǎn)(24.5661K)之間T90是用氦氣體溫度計(jì)來定義.
第二溫區(qū)為平衡氫三相點(diǎn)(13.8033K)到銀的凝固點(diǎn)(961.78℃)之間,T90是由鉑電阻溫度計(jì)來定義.它使用一組規(guī)定的定義固定點(diǎn)及利用規(guī)定的內(nèi)插法來分度.
銀凝固點(diǎn)(961.78℃)以上的溫區(qū),T90是按普朗克輻射定律來定義的,復(fù)現(xiàn)儀器為光學(xué)高溫計(jì)。
無線電天線經(jīng)典知識(shí)
 
  在電工學(xué)中我們已知道了由電容和電感元件可以組成諧振回路。其中串聯(lián)諧振回路有以下特點(diǎn):諧振時(shí)回路阻抗最小,且為純電阻;電路中電流最大,并與電源電壓同相……。
  實(shí)際應(yīng)用的天線,其導(dǎo)體本身就具有一定的電感量,它和大地間又存在著電容。對(duì)于收發(fā)信機(jī)來說,整個(gè)天線系統(tǒng)就像一個(gè)LC串聯(lián)回路。構(gòu)成天線的導(dǎo)體的幾何尺寸、天線與周圍物體以及與地之間的距離等因素影響著它的電感、電容參數(shù)。收信天線對(duì)某一頻率諧振時(shí),這個(gè)頻率的電磁波能使天線產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流而使接受機(jī)能從眾多的信號(hào)中很容易就“發(fā)現(xiàn)”它;發(fā)信天線對(duì)某一頻率諧振時(shí),發(fā)射機(jī)能使天線中的電流達(dá)到最大,當(dāng)然信號(hào)也就能最有效地發(fā)射出去。
  和LC諧振回路一樣,當(dāng)天線發(fā)生諧振時(shí),它等效為一個(gè)純電阻。這個(gè)電阻包含了天線的輻射電阻和損耗電阻兩個(gè)部分。我們根據(jù)歐姆定律可以推斷,當(dāng)電流一定的時(shí)候,輻射電阻越大,發(fā)射效率越高。輻射電阻的大小取決于天線的結(jié)構(gòu)形式。損耗電阻是有害的,在實(shí)際制作中我們選擇導(dǎo)電性能好、表面積盡可能大的材料制作天線以求得到最小的損耗電阻。諧振時(shí)天線的電阻也就是天線的特性阻抗,這是使用天線時(shí)必須了解的一個(gè)重要參數(shù)。
  眾所周知,用以表征諧振回路特征的“幅度——頻率”特性曲線形狀有陡、緩之分,有的回路頻率響應(yīng)范圍寬,有的則反之。天線也有同樣的特征:有的天線可用于比較寬的一個(gè)頻段,有的則不行。業(yè)余通信使用的頻率雖然包括了相當(dāng)寬的范圍,但就每個(gè)波段而言卻都是很窄的,所以業(yè)余通信使用的天線大多選用頻帶窄而效率高的天線。許多淘汰的軍用通信機(jī)中配用的天線,如44m、22m雙極式天線等,都不能諧振在業(yè)余頻段上,對(duì)于發(fā)射功率不大的業(yè)余通信來說效果并不好。
  我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn):如果LC回路諧振頻率不合要求,可以用改變電感或電容數(shù)值的方法進(jìn)行調(diào)試。天線也一樣,當(dāng)天線諧振頻率不對(duì)時(shí),可以調(diào)整它的尺寸。如果無法調(diào)整尺寸也可以給天線回路串聯(lián)或者并聯(lián)電感電容,這就是“天線調(diào)諧”。不過應(yīng)該知道,這種辦法雖然可以使整個(gè)回路總體上達(dá)到諧振,但天線的效果卻并不見得好。可以設(shè)想,如果我們繼續(xù)加大附加的電感電容比例,縮小天線部分,最后不就成了一個(gè)名符其實(shí)的LC回路了嗎?這時(shí)的“輻射電阻”極小,能量只能在回路內(nèi)交換吞吐,并不能被發(fā)射出去。
 
電磁干擾與抗電磁干擾
 
電磁干擾 (EMI:Electro-Magnetic-Interference)是指不需要的電磁信號(hào)或噪聲信號(hào)等對(duì)需要的電磁信號(hào)的干擾。在如今電子信息時(shí)代,隨著信息高速公路、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等的高速發(fā)展,電磁干擾 (EMI)在軍事和民用電子信息領(lǐng)域的影響越來越嚴(yán)重,對(duì)公共環(huán)境和人身安全以及軍事保密、安全造成了很大的危害。
 
目前強(qiáng)制性的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) (EMC)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)執(zhí)行,一些發(fā)達(dá)國(guó)家在電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)、材料技術(shù)、元器件技術(shù)等方面從70年代就開始研究,并形成一系列的標(biāo)準(zhǔn)加以應(yīng)用。我國(guó)已于1998年底宣布執(zhí)行電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。
 
電磁兼容問題涉及面很寬,其核心是設(shè)法減少自身產(chǎn)生的電磁干擾和提高抗電磁干擾的能力。目前在電子設(shè)備和系統(tǒng)中通用的電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)有接地、屏蔽、濾波三種,通常稱之為抑制電磁干擾的三大技術(shù)。
 
接地是將干擾信號(hào)引入接地端;屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或衰減干擾信號(hào)的電磁傳輸;濾波是阻止干擾頻率信號(hào)通過而允許有用頻率信號(hào)通過的一種技術(shù)。在這三種技術(shù)中,濾波技術(shù)是目前抑止電磁干擾最常見、最有效、最經(jīng)濟(jì)的一種手段。運(yùn)用的方法也非常簡(jiǎn)單,在電氣設(shè)備電源線的入口處插入抗EMI濾波器,濾波器可以把通過電源線傳導(dǎo)的電磁干擾信號(hào)給予充分地抑制,換而言之,它既能抑制電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的電磁干擾,又能抑制外界電網(wǎng)傳入的電磁干擾。
 
美國(guó)在70年代就開始了鐵氧體抗電磁干擾材料的研制,目前已能生產(chǎn)各類抗電磁干擾材料和器件。美國(guó)陶瓷-磁性公司主要產(chǎn)品集中在NiZn鐵氧體材料上,通過鐵氧體的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率與頻率的關(guān)系,改變不同成分配方及摻雜來實(shí)現(xiàn)鐵氧體阻抗的頻率特性和衰減頻域;制成寬頻域抗EMI鐵氧體材料和各種濾波器。美國(guó)STEWARD公司,F(xiàn)ILTER CONECPTS公司分別研制成功14個(gè)系列和4個(gè)系列的抗EMI軟磁材料,并應(yīng)用于IBM公司、ZENITH公司和MOTOROLA公司的各種微型計(jì)算機(jī)、數(shù)字設(shè)備以及ATT信息系統(tǒng),取得了良好的效果。同時(shí),也大量用于軍用電子裝備上,便其更加完善。
 
日本TDK公司有5大類抗EMI材料研制成功,也主要用于PC聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字設(shè)備中。富士公司則集中于MMIC及IC用抗電磁干擾濾波器材料及器件的開發(fā)。

  國(guó)內(nèi)在此方面的研究始于80年代。主要在軟磁鐵氧體材料和器件方面進(jìn)行了大量的研究,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有部分抗EMI材料、抗EMI元件、抗EMI濾波器面世。而用磁性和陶瓷材料制備的復(fù)合材料作為新型的抗電磁干擾材料也是研究開發(fā)的熱點(diǎn)。
開關(guān)電源EMI抑制技術(shù)
 
  開關(guān)電源電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理
  開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種,F(xiàn)在按噪聲干擾源來分別說明: 
  1、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的干擾 
  高頻整流回路中的整流二極管正向?qū)〞r(shí)有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉(zhuǎn)向截止時(shí),由于PN結(jié)中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時(shí)間里,電流會(huì)反向流動(dòng),致使載流子消失的反向恢復(fù)電流急劇減少而發(fā)生很大的電流變化(di/dt)。 
  2、開關(guān)管工作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾
  功率開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負(fù)載時(shí)近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當(dāng)采用零電流、零電壓開關(guān)時(shí),這種諧波干擾將會(huì)很小。另外,功率開關(guān)管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾。
  3、交流輸入回路產(chǎn)生的干擾 
  無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會(huì)引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。開關(guān)電源產(chǎn)生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關(guān)電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱之為傳導(dǎo)干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時(shí),都會(huì)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這 種通過電磁輻射產(chǎn)生的干擾稱為輻射干擾。 
  4、其他原因 
   元器件的寄生參數(shù),開關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)不夠完美,印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布置,具有很大的隨意性,PCB的近場(chǎng)干擾大,并且印刷板上器件的安裝、放置,以及方位的不合理都會(huì)造成EMI干擾。
 
◆  開關(guān)電源EMI的特點(diǎn)
  作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置,開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高,產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度較大;干擾源主要集中在功率開關(guān)期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器,相對(duì)于數(shù)字電路干擾源的位置較為 清楚;開關(guān)頻率不高(從幾十千赫和數(shù)兆赫茲),主要的干擾形式是傳導(dǎo)干擾和近場(chǎng)干擾;而印刷線路板 (PCB)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數(shù)的提取和近場(chǎng)干擾估計(jì)的難度。
 
◆  EMI測(cè)試技術(shù)
  目前診斷差模共模干擾的三種方法:射頻電流探頭、差模抑制網(wǎng)絡(luò)、噪聲分離網(wǎng)絡(luò)。用射頻電流探頭是測(cè)量差模共模干擾最簡(jiǎn)單的方法,但測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)限值比較要經(jīng)過較復(fù)雜的換算。差模抑制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,測(cè)量結(jié)果可直接與標(biāo)準(zhǔn)限值比較,但只能測(cè)量共模干擾。噪聲分離網(wǎng)絡(luò)是最理想的方法, 但其關(guān)鍵部件變壓器的制造要求很高。
 
◆  目前抑制干擾的幾種措施
  形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備。因而,抑制電磁干擾也應(yīng)該從這三方面著手。
  首先應(yīng)該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑;第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力,減低其對(duì)噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上都是用切斷電磁干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道,它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。
  采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾。例如,功率開關(guān)管和輸出二極管通常有較大的功率損耗,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時(shí)需要導(dǎo)熱性能好的絕緣片 進(jìn)行絕緣,這就使器件與底板和散熱器之間產(chǎn)生了分布電容,開關(guān)電源的底板是交流電源的地線,因而通過器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產(chǎn)生共模干擾,解決這個(gè)問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網(wǎng)傳播的途徑。為了抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的輻射,電磁干擾對(duì)其他電子設(shè)備的影響,可完全按照對(duì)磁場(chǎng)屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然后將整個(gè)屏蔽罩與系統(tǒng)的機(jī)殼和地連接為一體,就能對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。例如,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場(chǎng)的干擾;電磁屏蔽用的導(dǎo)體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導(dǎo)體時(shí)常增強(qiáng)靜電耦合而產(chǎn)生所謂“負(fù)靜電屏蔽”效應(yīng),所以仍以接地為好,這樣使電磁屏蔽能同時(shí)發(fā)揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點(diǎn)與大地相連,可為信號(hào)回路提供穩(wěn)定的參考電位。因此,系統(tǒng)中的安全保護(hù)地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后,最終都與大地相連。
在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則,如果形成多點(diǎn)接地,會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路,當(dāng)磁力線穿過該回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲,實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。因此,為降低接地阻抗,消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地,利用一個(gè)導(dǎo)電平面(底板或多層印制板電路的導(dǎo)電平面層等)作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中,應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后,再連接到公共參考點(diǎn)上。
濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種很好的辦法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾,也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專用的濾波 元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán),它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器,是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。  
EMI濾波技術(shù)是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。一種由電容、電感組成的EMI濾波器,接在開關(guān)電源的輸入端。電路中,C1、C5是高頻旁路電容,用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾;L1與C2、C4;L2與C3、C4組成共模干擾濾波環(huán)節(jié),用于濾除電源線與地之間非對(duì)稱的共模干擾;L3、L4的初次級(jí)匝數(shù)相等、極性相反,交流電流在磁芯中產(chǎn)生的磁通相反,因而可有效地抑制共模干擾。測(cè)試表明,只要適當(dāng)選擇元器件的參數(shù),便可較好地抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾。
 
目前開關(guān)電源EMI抑制措施的不足之處
  現(xiàn)有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑
出發(fā),這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法,但很少有人涉及直接控制干擾源,消除干擾,提
高受擾設(shè)備的抗擾能力,殊不知后者還有許多發(fā)展的空間。
 
  改進(jìn)措施的建議
  目前從電磁干擾的傳播途徑出發(fā)來抑制干擾,已漸進(jìn)成熟。我們的視點(diǎn)要回到開關(guān)電源器件本身來。從多年的工作實(shí)踐來看,在電路方面要注意以下幾點(diǎn): 
  (1) 印制板布局時(shí),要將模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)合理地分開,電源和地線單獨(dú)引出,電源供給處匯集 到一點(diǎn);PCB布線時(shí),高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線,主要信號(hào)線最好集中在PCB板中心,同時(shí)電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線或用地線隔開。其次,可以根據(jù)耦合系數(shù)來布線,盡量減少干 擾耦合。 
  (2) 印制板的電源線和地線印制條盡可能寬,以減小線阻抗,從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。 
  (3) 器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長(zhǎng)度,以減小元件分布電感的影響。
    (4) 在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容,以縮短開關(guān)電流的流通途徑,如用10μF鋁電解和0 1μF電容并聯(lián)接在電源腳上。對(duì)于高速數(shù)字IC的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容,因?yàn)殂g電解的對(duì)地阻抗比鋁電解小得多!   
  產(chǎn)生開關(guān)電源電磁干擾的因素還很多,抑制電磁干擾還有大量的工作。全面抑制開關(guān)電源的各種噪聲 才會(huì)使開關(guān)電源得到更廣泛的應(yīng)用。
 
利用表格和公式了解濾波器
 
使用在線電子表格,設(shè)計(jì)人員可從一個(gè)通用濾波器傳遞函數(shù)推導(dǎo)出最常見的濾波器類型!‘(dāng)一定復(fù)雜程度的信號(hào)通過幾乎任何電子系統(tǒng)時(shí),它都需要某種濾波——經(jīng)常是多種類型的。但許多以數(shù)字電路背景為主的設(shè)計(jì)人員在對(duì)付模擬濾波器時(shí)會(huì)猶豫不決,因?yàn)樗麄冊(cè)诖髮W(xué)時(shí)代有過對(duì)濾波器極點(diǎn)與零點(diǎn)進(jìn)行復(fù)雜分析的不愉快經(jīng)歷。幸運(yùn)的是,通過將濾波器特性與一個(gè)通用濾波器傳遞函數(shù)的5個(gè)參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),設(shè)計(jì)人員就可從此函數(shù)推導(dǎo)出最常用的濾波器類型。另外,通過使用Excel電子表格軟件,還有助于獲得對(duì)濾波器響應(yīng)與這些參數(shù)如何關(guān)聯(lián)的感性認(rèn)識(shí)。

濾波器是一種可通過或阻止某種信號(hào)頻率的電路。您可以通過基本的濾波器積木塊——二階通用濾波器傳遞函數(shù),推導(dǎo)出最通用的濾波器類型:低通、帶通、高通、陷波和橢圓型濾波器。
 


傳遞函數(shù)的參數(shù)——f0、d、hHP、hBP和hLP,可用來構(gòu)造所有類型的濾波器。轉(zhuǎn)降頻率f0為s項(xiàng)開始占支配作用時(shí)的頻率。設(shè)計(jì)者將低于此值的頻率看作是低頻,而將高于此值的頻率看作是高頻,并將在此值附近的頻率看作是帶內(nèi)頻率。阻尼d用于測(cè)量濾波器如何從低頻率轉(zhuǎn)變至高頻率,它是濾波器趨向振蕩的一個(gè)指標(biāo)。實(shí)際阻尼值從0至2變化(表1)。高通系數(shù)hHP是對(duì)那些高于轉(zhuǎn)降頻率的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。帶通系數(shù)hBP是對(duì)那些在轉(zhuǎn)降頻率附近的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。低通系數(shù)hLP是對(duì)那些低于轉(zhuǎn)降頻率的頻率起支配作用的分子的系數(shù)。設(shè)計(jì)者只需這5個(gè)參數(shù)即可定義一個(gè)濾波器。
 
高通與低通濾波器的最常見拓?fù)涫荢allen Key,它只需一個(gè)運(yùn)放(圖1a和1b)。多通(道)濾波器常用作帶通濾波器(圖1c),而且它還只需要一個(gè)運(yùn)放。圖2及圖3示出了雙二階濾波器部分的拓?fù)。每種結(jié)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)完整的通用濾波器傳遞函數(shù)。圖2所示電路使用三個(gè)運(yùn)放,并且使用中央運(yùn)放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負(fù)反饋。帶開關(guān)電容器的相同濾波器只需兩個(gè)運(yùn)放(圖3)。參考文獻(xiàn)1和2介紹了這些濾波器結(jié)構(gòu)。
 
 

低通濾波器

低通濾波器允許從直流到某個(gè)截止頻率 (fCUTOFF) 的信號(hào)通過。將通用濾波器二階傳遞函數(shù)的高通和帶通系數(shù)均設(shè)為零,即得到一個(gè)二階低通濾波器傳遞公式:
 



圖4示出了一個(gè)典型低通濾波器的曲線,此曲線和表2表明低于f0的頻率其響應(yīng)相對(duì)平坦。對(duì)于高于f0的頻率,信號(hào)按該頻率平方的速率下降。在頻率f0處,阻尼值使輸出信號(hào)衰減。您可以級(jí)聯(lián)多個(gè)這樣的濾波器部分來得到一個(gè)更高階的(更陡峭的轉(zhuǎn)降)濾波器。假定設(shè)計(jì)要求一個(gè)截止頻率為10kHz的四階貝塞爾 (Bessel) 低通濾波器。根據(jù)參考文獻(xiàn)1,每部分的轉(zhuǎn)降頻率分別為16.13及18.19 kHz,阻尼值分別為1.775及0.821,并且這兩個(gè)濾波器分區(qū)的高通、帶通和低通系數(shù)分別為0、0與1。您可以使用這兩個(gè)帶有上述參數(shù)的濾波器部分來實(shí)現(xiàn)所要求的濾波器。截止頻率為輸出信號(hào)衰減3 dB的頻率點(diǎn)。
 
 

帶通濾波器

帶通濾波器允許定義的中頻附近的信號(hào)通過。將通用濾波器二階傳遞函數(shù)的高通和低通系數(shù)設(shè)為零,即得到如下的二階帶通濾波器傳遞公式:
 
圖5顯示一個(gè)典型帶通濾波器的曲線,表3表明在f0處響應(yīng)達(dá)到峰值,它等于低通系數(shù)除以阻尼值。對(duì)高于10f0的頻率,信號(hào)按正比于頻率的速度下降。對(duì)低于f0/10的頻率,信號(hào)按反比于頻率的速度下降。帶通濾波器的帶寬是可通過的、信號(hào)衰減不超過3 dB的頻率寬度。濾波器性能的另一個(gè)度量是Q,它表示用濾波器帶寬除中心頻率所得的比率。Q值越高,相對(duì)帶寬就越窄。根據(jù)定義,它等于阻尼值的倒數(shù):
 
和低通濾波器一樣,設(shè)計(jì)人員可以級(jí)聯(lián)多個(gè)帶通濾波器來構(gòu)成更高階的濾波器。假設(shè)設(shè)計(jì)要求一個(gè)允許950Hz與1050Hz之間的頻率通過的濾波器,則中心頻率為這兩個(gè)值的幾何平均數(shù),即999Hz,帶寬為100Hz。由這些設(shè)計(jì)參數(shù)可得到Q值為9.99,阻尼值為0.1001。轉(zhuǎn)降頻率為998 Hz;阻尼值為0.1001;并且高通、帶通和低通系數(shù)分別為0、0.1001和0。
 
高通濾波器
 
高通濾波器允許頻率高于某個(gè)截止頻率的信號(hào)通過。二階高通濾波器的傳遞公式為:
 
圖5顯示一個(gè)典型帶通濾波器的曲線,表3表明在f0處響應(yīng)達(dá)到峰值,它等于低通系數(shù)除以阻尼值。對(duì)高于10f0的頻率,信號(hào)按正比于頻率的速度下降。對(duì)低于f0/10的頻率,信號(hào)按反比于頻率的速度下降。帶通濾波器的帶寬是可通過的、信號(hào)衰減不超過3 dB的頻率寬度。濾波器性能的另一個(gè)度量是Q,它表示用濾波器帶寬除中心頻率所得的比率。Q值越高,相對(duì)帶寬就越窄。根據(jù)定義,它等于阻尼值的倒數(shù):
 
和低通濾波器一樣,設(shè)計(jì)人員可以級(jí)聯(lián)多個(gè)帶通濾波器來構(gòu)成更高階的濾波器。假設(shè)設(shè)計(jì)要求一個(gè)允許950Hz與1050Hz之間的頻率通過的濾波器,則中心頻率為這兩個(gè)值的幾何平均數(shù),即999Hz,帶寬為100Hz。由這些設(shè)計(jì)參數(shù)可得到Q值為9.99,阻尼值為0.1001。轉(zhuǎn)降頻率為998 Hz;阻尼值為0.1001;并且高通、帶通和低通系數(shù)分別為0、0.1001和0。
 
高通濾波器
 
高通濾波器允許頻率高于某個(gè)截止頻率的信號(hào)通過。二階高通濾波器的傳遞公式為:
 
圖6顯示一個(gè)典型高通濾波器的曲線,表4表明對(duì)于高于f0的頻率,響應(yīng)相對(duì)平坦。對(duì)于高于f0的頻率,信號(hào)按頻率的平方的速度下降。在f0處,阻尼值會(huì)衰減輸出信號(hào)。請(qǐng)注意,截止頻率fCUTOFF為輸出信號(hào)衰減3dB時(shí)的頻率。該頻率無須等于f0。但幸運(yùn)的是,濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)上提供的數(shù)據(jù)表中,給出了用于設(shè)計(jì)不同類型的濾波器所需的轉(zhuǎn)降頻率與阻尼值。
 

陷波濾波器
 
除一個(gè)定義的中頻附近的頻率外,陷波濾波器允許其他頻率信號(hào)通過,這正好與帶通濾波器相反。它結(jié)合了數(shù)值相等的低通和高通系數(shù):
 
二階通用傳遞函數(shù)的帶通系數(shù)為零。圖7顯示一個(gè)典型陷波濾波器的曲線,表5表明在f0處的響應(yīng)為零。在遠(yuǎn)離f0一定距離的頻率上,信號(hào)可以相對(duì)無衰減地通過。和帶通濾波器一樣,設(shè)計(jì)人員可利用Q值來測(cè)量陷波濾波器的性能。假設(shè)要求設(shè)計(jì)一個(gè)頻率限與前面帶通濾波器范例相同的陷波濾波器,則轉(zhuǎn)降頻率與阻尼值仍保持不變:分別為998 Hz及0.1001。對(duì)于單位增益而言,高通和低通系數(shù)為1,而帶通系數(shù)則為0。
 
 
橢圓濾波器
 
帶有多通系數(shù)的濾波器部分可以有不同的值。這種濾波器即為橢圓濾波器,它可以以一種增益允許低頻率通過,并以另一種增益允許高頻率通過。二階濾波器的傳遞公式如下:
 
圖8給出了一個(gè)典型橢圓低通濾波器的曲線。表6表明在由f0、hHP和hLP確定的頻率點(diǎn)上的響應(yīng)為零。在離f0一定距離的頻率上,由相關(guān)的傳遞系數(shù)確定信號(hào)。橢圓濾波器可以為高通或低通濾波器。在某個(gè)規(guī)定點(diǎn)上,輸出迅速下降為零。假設(shè)系統(tǒng)要求一個(gè)5kHz的二階巴特沃斯 (Butterworth) 低通濾波器,則在5kHz上信號(hào)衰減3dB。但直到頻率達(dá)到15.8 kHz時(shí)信號(hào)才會(huì)衰減20dB (電子表格可驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果)。對(duì)于一個(gè)相對(duì)頻率,信號(hào)有3dB的衰減,達(dá)到3.16倍的相對(duì)頻率,信號(hào)衰減20dB。假設(shè)系統(tǒng)要求更高頻率信號(hào)衰減不超過20dB,則可以給濾波器傳遞函數(shù)增加一個(gè)高通系數(shù),其值為低通系數(shù)的十分之一——20dB,從而將低通濾波器轉(zhuǎn)換為一個(gè)橢圓濾波器。在本例中,阻尼值為1.414,高通、帶通和低通系數(shù)分別為0.1、0和1。
逆變變壓器介紹

液晶顯示器、筆記本電腦、車載便攜式DVD、液晶電視等辦公、家用電器已廣泛深入人們的工作和生活,這類電器所使用的顯示設(shè)備均采用CCFL(冷陰極熒光燈)為其提供背光源。
在正常使用時(shí),上述產(chǎn)品一般采用6-24V DC作為電源,而要驅(qū)動(dòng)CCFL則需約1600V AC 電壓(當(dāng)工作穩(wěn)定后,仍需有大于500V AC的電壓),因此需有一個(gè)DC/AC轉(zhuǎn)換過程。此項(xiàng)工作由DC/AC逆變轉(zhuǎn)換電源(DC/AC INVERTER POWER)來完成。而由低電壓轉(zhuǎn)換成高電壓,則必需使用逆變變壓器(INVERTER TRANSFORMER)。
逆變變壓器在整個(gè)DC/AC逆變轉(zhuǎn)換電源中是體積最大的一個(gè)部件,其尺寸大小直接影響整個(gè)電源的體積。為了適應(yīng)液晶顯示器超薄的需要,應(yīng)有超薄的逆變電源,也就需要有厚度薄的逆變變壓器。在生產(chǎn)此種變壓器時(shí)必需滿足以下條件:
1、選擇厚度薄的磁芯和骨架;
2、因變壓器次級(jí)輸出高電壓低電流,所以要有較多的圈數(shù)(1300-2500Ts),并用小線徑(Φ0.03-Φ0.08mm)的銅線繞制;
3、于次級(jí)輸出高壓,為防止高壓擊穿,次級(jí)起始端與結(jié)束端需有足夠的安全距離;
4、次級(jí)分段繞制,以減少分布電容;
5、減少變壓器損耗,保證變壓器有高的轉(zhuǎn)換效率;
6、次級(jí)銅線不允許有任何損傷,線包內(nèi)不允許有任何異物。以上這些因素決定了其制作方式完全有別于普通開關(guān)電源變壓器,必須有非常嚴(yán)格的工藝要求來保證其品質(zhì)。
用萬用表測(cè)試三極管

(1) 判別基極和管子的類型
   選用歐姆檔的R*100(或R*1K)檔,先用紅表筆接一個(gè)管腳,黑表筆接另一個(gè)管腳,可測(cè)出兩個(gè)電阻值,然后再用紅表筆接另一個(gè)管腳,重復(fù)上述步驟,又測(cè)得一組電阻值,這樣測(cè)3次,其中有一組兩個(gè)阻值都很小的,對(duì)應(yīng)測(cè)得這組值的紅表筆接的為基極,且管子是PNP型的;反之,若用黑表筆接一個(gè)管腳,重復(fù)上述做法,若測(cè)得兩個(gè)阻值都小,對(duì)應(yīng)黑表筆為基極,且管子是NPN型的。
(2)判別集電極
   因?yàn)槿龢O管發(fā)射極和集電極正確連接時(shí)β大(表針擺動(dòng)幅度大),反接時(shí)β就小得多。因此,先假設(shè)一個(gè)集電極,用歐姆檔連接,(對(duì)NPN型管,發(fā)射極接黑表筆,集電極接紅表筆)。測(cè)量時(shí),用手捏住基極和假設(shè)的集電極,兩極不能接觸,若指針擺動(dòng)幅度大,而把兩極對(duì)調(diào)后指針擺動(dòng)小,則說明假設(shè)是正確的,從而確定集電極和發(fā)射極。
(2) 電流放大系數(shù)β的估算
   選用歐姆檔的R*100(或R*1K)檔,對(duì)NPN型管,紅表筆接發(fā)射極,黑表筆接集電極,測(cè)量時(shí),只要比較用手捏住基極和集電極(兩極不能接觸),和把手放開兩種情況小指針擺動(dòng)的大小,擺動(dòng)越大,β值越高
美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體開關(guān)穩(wěn)壓調(diào)整器技術(shù)問答精選1

問:在待機(jī)狀態(tài),能耗的降低會(huì)不會(huì)將系統(tǒng)穩(wěn)定性降低? 
答:待機(jī)時(shí)有兩種方法:1.高電壓繞組降低到MCU低電壓電源,系統(tǒng)進(jìn)入突發(fā)模式,輸出電壓有更多波紋,但依然在反饋回路;至于某些臨界的應(yīng)用,線性調(diào)整器如7805適合這方面的應(yīng)用,例如NCP1209或MC44608。2.對(duì)于NCP1200,它的輸出波紋會(huì)很小,如2.5%,直接驅(qū)動(dòng)MCU會(huì)很安全。我們確信,在待機(jī)時(shí),上面的任一種方法依然在控制回路。

問:一個(gè)系統(tǒng)要降低功耗,一般應(yīng)該從哪幾方面來入手解決呢?

答:從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看,不僅要談到待機(jī),效率是第一位的。我們首先要做的是要保證系統(tǒng)效率盡可能的高。為了達(dá)到這點(diǎn),我們需要確定功率在什么地方損失掉,即是說,流過功率MOSFET的電流產(chǎn)生熱量,場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的Rds(on)決定了此時(shí)的損耗。類似這種考卷需要針對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)功率元件來進(jìn)行。

問:DVD可以提供何種芯片做到0.4W?我們的輸出功率260瓦。

答:NCP1200適合用在20-30WDVD播放機(jī),達(dá)到0.4W。你的應(yīng)用不僅僅是DVD播放機(jī),應(yīng)該是DVD+AMP(放大器)。我們有NCP1203(140W)和其它器件一起用的解決方案。請(qǐng)電郵到:manson.chan@onsemi.com,以便更清楚你的想法。

問:有些解決方案輔助繞組供電時(shí)需加穩(wěn)壓管,這樣是不是過壓保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)不了?

答:齊納二極管加接在Vcc引腳,保護(hù)IC免受損害。如果需要過壓保護(hù),要增加更多的外接元件。請(qǐng)參閱我們的應(yīng)用手冊(cè)AND8069。

問:采用安森美芯片的產(chǎn)品,在電磁兼容性方面應(yīng)該做什么樣的處理?

答:從根本上來說,它應(yīng)該根據(jù)通常的EMC來考慮整個(gè)電路,如PCB的布局,變壓器的結(jié)構(gòu),線路輸入濾波器,開關(guān)電源(SMPS)的工作模式,屏蔽等。我們的一些芯片能安全地工作在關(guān)鍵的部位,能消除許多EMC的問題。

問:目前IC芯片的功耗在逐步降低,供電電壓已降至1.5V,而傳統(tǒng)5V供電芯片也在大量使用,這樣在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),電源設(shè)計(jì)就是一個(gè)很大的問題。一個(gè)系統(tǒng)中,不同的芯片需要不同的工作電壓,由此造成系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜化,各芯片接口部分產(chǎn)生諸多不確定錯(cuò)誤,比如3V在5V芯片中會(huì)誤認(rèn)為低電平,如果加轉(zhuǎn)換器件,又增加成本,請(qǐng)問如何解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的此類問題?

答:事實(shí)上,我們的IC能處理多個(gè)輸出。例如,DVD播放器電源板之一有六個(gè)輸出。每個(gè)都能調(diào)整,也有低電壓和高電壓在一起。最重要的是把設(shè)計(jì)電源作為一個(gè)系統(tǒng)而不是單獨(dú)的輸出來考慮。

問:1.采用變壓器次級(jí)繞組提供60V高壓降低至5V時(shí),待機(jī)功耗約多少?使用安森美1200P40,變壓器次級(jí)繞組電壓能否升高至80V?2.使用安森美1200P40能否配用4N60系列MOS管?

答:是的。NCP1200至少有兩種方法加電,一種是動(dòng)態(tài)自供電(DSS),另一種是采用輔助繞組。它驅(qū)動(dòng)4N60沒有問題。

問:Q1:待機(jī)功耗與電源功率以及頻率有何關(guān)系?Q2:目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求待機(jī)功耗是多少?現(xiàn)在實(shí)用電源的最低待機(jī)功耗是多少?Q3:國(guó)際上有那幾種方法實(shí)現(xiàn)待機(jī)?哪種最先進(jìn)?

答:Q1:在開關(guān)電源,開關(guān)損耗扮演很重要的角色,降低開關(guān)頻率能降低開關(guān)損耗。Q2:它取決于是什么產(chǎn)品和出貨到什么地方。對(duì)于適配器,IEA建議為0.75W,美國(guó)總統(tǒng)布什要求是1W。安森美的產(chǎn)品能滿足所有這些要求。Q3:有很多方法實(shí)現(xiàn)待機(jī),安森美的解決方案已經(jīng)證明是高成本效率的。 問:開關(guān)頻率對(duì)降低損耗有多大影響?除降低開關(guān)頻率外,可有其它措施?

答:在在線座談中,你能看到頻率起到很重要的作用。還有其它方法來降低功耗。甚至流過光耦合器的電流也會(huì)影響到待機(jī)功耗。

問:降低待機(jī)能耗的技術(shù)的關(guān)鍵是什么?能降低到什么程度?

答:要降低待機(jī)功耗,必須要降低開關(guān)周期數(shù),維持輸出在調(diào)整狀態(tài)。目前,對(duì)于70W通用電源,在負(fù)載條件下我們能降到低于0.1W。

問:降低待機(jī)功耗,IC起到很重要作用。除此之外,它還和什么因素有關(guān)?比如變壓器,阻容元件?

答:良好控制的IC是解決方案的關(guān)鍵。但是如果沒有良好的變壓器和電容,你也不能做到。

問:NCP系列好像對(duì)變壓器特殊要求?如何設(shè)計(jì)輔助繞組?

答:所有的開關(guān)電源在輔助繞組上的設(shè)計(jì)都是相同的,但是,NCP系列比以前的更容易,絕大多數(shù)來自DSS的本身電源功能中,而當(dāng)負(fù)載很輕,或者,從重負(fù)載變到輕負(fù)載,占空比就降低,輔助繞組電壓就下降,一些正常的PWMIC會(huì)關(guān)斷。但是,NCP系列如NCP1200會(huì)改變到DSS模式,直接從電源線加電。要小心,不要超過數(shù)據(jù)表上的最大電壓例如16V。此外,還要注意變壓器繞組的耦合問題。

問:待機(jī)功耗與電源的轉(zhuǎn)換效率有什么聯(lián)系?

答:一般來講,滿負(fù)載的有效電源更容易滿足輕負(fù)載或小負(fù)載的待機(jī)功耗要求。但是,待機(jī)功耗的規(guī)范變得越來越嚴(yán)格。你要用特別的方案才能滿足規(guī)范的待機(jī)功耗,例如安森美的開關(guān)控制器。

問:采用準(zhǔn)諧振,對(duì)電源的參數(shù)有何影響比如波紋系數(shù)等?

答:準(zhǔn)諧振(QR)模式是一種臨界模式,負(fù)載的響應(yīng)很快,這在開關(guān)電源(SMPS)中是最好的(和連續(xù)模式相比)。如果負(fù)載從最低(甚至于零)變到最大額定功率,系統(tǒng)會(huì)很適合使用。從另一方面,一些開關(guān)的噪音會(huì)高,因?yàn)樵谶@種模式,峰值電流會(huì)更高。要注意PCB的布線和整流器部分。

問:可變頻率模式的頻率如何變化?隨負(fù)載的大小而變化嗎?什么時(shí)候開始變化?

答:開關(guān)頻率取決于負(fù)載和準(zhǔn)諧振或谷底開關(guān)模式的線路情況。負(fù)載增加,開關(guān)頻率下降。線路電壓增加,開關(guān)頻率增加。安森美的器件采用特別的技術(shù)來中斷這種現(xiàn)象,降低輕負(fù)載時(shí)的開關(guān)頻率。

問:如果有遙控電路要工作你們的IC提供多大的5V電流?還有現(xiàn)在功耗還能降到多少,對(duì)于電源自身功耗呢?謝謝!

答:這取決于待機(jī)時(shí)的5V電流。通常,如果是紅外(IR)遙控系統(tǒng),MCU和IR傳感器的電流將會(huì)是從10mA到30mA。我們公司任一種IC都能提供這種電流。但是,如果你的電路是RF遙控器,以及有許多其它處理器不能進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)如300mA,這將不可能有1W的待機(jī)功耗。合理的估計(jì)是輸出功率除以3或2,就是你的開關(guān)電源待機(jī)功耗的極限。

問:除了芯片以外,無源元件的選擇對(duì)待機(jī)功耗的影響有多大?OnSemi對(duì)選擇無源元件有何建議?

答:這取決于不同的應(yīng)用和工作模式。一般說來,在待機(jī)模式,高電壓邊對(duì)待機(jī)功耗有大的影響。這不僅需要控制器減小工作電流和漏電,而且還需要一些元件來進(jìn)一步降低起動(dòng)電路的電流。開關(guān)損耗是另一個(gè)問題。在這種情況下,你可選用一些低柵極電荷的MOSFET。對(duì)次級(jí)邊,次級(jí)重新配置模式在多個(gè)輸出狀態(tài)下能節(jié)省更多的功率。但是,一些元件的工作速度是十分重要的,例如,采用此辦法的MC44608,開關(guān)(可控硅器件:SCR)是重要的。

問:準(zhǔn)諧振的頻率如何確定?介紹說,它能降低EMI,它的原理是什么?

答:在我們的網(wǎng)站上有關(guān)于如何確定QR頻率的應(yīng)用手冊(cè)。請(qǐng)鍵入NCP1205搜索。QR降低EMI,因?yàn)樵谧畹偷腣ds開關(guān)MOSFET。開態(tài)時(shí)的電流尖峰是EMI的主要來源。QR能有效地降低電流尖峰。

問:請(qǐng)問電源輸入電壓對(duì)待機(jī)功能耗有多大的影響?

答:這又是待機(jī)功耗的一個(gè)很重要來源,輸入電壓越高,降低待機(jī)功耗就越困難。這就是說,采用110VAC和220VAC的國(guó)家,采用同樣的開關(guān)電源(SMPS),前者的待機(jī)功耗較低。這主要是因?yàn)閬碜怨ぷ麟娏,阻尼電路和所有初?jí)邊元件的漏電……

問:變壓器的質(zhì)量如漏磁,對(duì)待機(jī)功耗有何影響?

答:是的。它們是待機(jī)功耗和正常電源效率的關(guān)鍵問題。盡你的所能來降低漏電感,而這同時(shí)也會(huì)增加系統(tǒng)可靠性。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體開關(guān)穩(wěn)壓調(diào)整器技術(shù)問答精選2

問:抽頭電感器方式變換器的輸出線圈中的電流波紋非常大,會(huì)使效率下降,請(qǐng)問用什么方法可以解決?

答:中心抽頭電感有噪音增加和電源效率不高的問題。沒有快捷的辦法改善它。用兩個(gè)開關(guān)電源也許是個(gè)好建議。 問:我是一位產(chǎn)品開發(fā)者。在我們產(chǎn)品中我們利用LM2575組合的恒流源作為電流驅(qū)動(dòng),但在實(shí)際的應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)LM2575發(fā)熱過大,效率不高。因此我們選用LM2670,但是我們發(fā)現(xiàn)采用LM2670后,CPU經(jīng)常復(fù)位,整個(gè)電路工作不起來。對(duì)此我們感到很困惑,請(qǐng)您給予解答,謝謝!

答:我想你應(yīng)該測(cè)量一下CPU上的電壓,因?yàn)镃PU對(duì)開關(guān)噪音和波紋敏感。在連接到CPU之前采用LC濾波器,也許是個(gè)好建議。

問:LM2576-ADJ為3A輸出,如需要12A的電流輸出,是否可以用并聯(lián)的方式達(dá)到目的?如不行,請(qǐng)?zhí)峁┖畏N方式較為方便?

答:采用LM2576是很難連接成并行輸出。請(qǐng)采用三個(gè)頻率同步的LM2677,產(chǎn)生15A的電流。每個(gè)輸出端加接二極管,阻止電流倒流。

問:開關(guān)電源用在DSL產(chǎn)品中,對(duì)模擬前端(AFE)電路都有不同程度的干擾,有什么比較好的方法來避免嗎?謝謝!

答:開關(guān)噪音常常是AFE應(yīng)用中的一個(gè)問題。良好的PCB接線和低開關(guān)噪音是解決方案。A)良好PCB地線,請(qǐng)參閱美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NSC)的應(yīng)用手冊(cè)AN1197和AN1229,那里有詳細(xì)的論述。B)低開關(guān)噪音,有幾種解決辦法,例如加大開關(guān)阻尼,采用較低ESR(等效串聯(lián)電阻)的電容,可以改善它。

問:我曾經(jīng)用開關(guān)穩(wěn)壓芯片為音頻處理電路和MCU提供電源。但是,開關(guān)噪聲對(duì)聲音通道信號(hào)質(zhì)量影響很大。請(qǐng)問在電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)上通常有什么設(shè)計(jì)對(duì)策?

答:開關(guān)噪音是普遍存在的問題。良好的PCB接地能解決它,請(qǐng)參閱NSC的應(yīng)用手冊(cè)AN1197和AN1229。這兩個(gè)手冊(cè)詳細(xì)解釋了接地問題。請(qǐng)從NSC的網(wǎng)站上下載。

問:LM2596中的電感選擇問題,如果太大或太小會(huì)有什么影響?

答:電感對(duì)于開關(guān)電源是非常重要的。我會(huì)建議你從NSC網(wǎng)站上下載應(yīng)用手冊(cè)AN1197和AN1229。他們?cè)敿?xì)描述了這個(gè)問題。較大的電感會(huì)帶來高成本,開關(guān)系統(tǒng)也會(huì)變成連續(xù)模式。小的電感將要求較高開關(guān)電流,系統(tǒng)工作在不連續(xù)模式。 問:LM276X的效率能達(dá)94%,能介紹一下影響效率的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和應(yīng)用要點(diǎn)嗎?

答:效率主要取決于輸入電壓Vin (Vin越高,效率越低)和輸出電壓Vout (Vout越低,效率越低)。良好的肖特基二極管能改善少許效率。較高的電感也能改善少許效率。

問:為降低EMI,如何選擇電容和電感?LM集成電路內(nèi)部有沒有降低EMI的電路?

答:EMI(電磁干擾)主要來自PCB走線和外部元件,電感的開關(guān)電流。你可采用屏蔽電感來降低EMI。

問:LM2576的轉(zhuǎn)換效率與輸入電壓的大小有什么關(guān)系(如12V和18V)?

答:輸入電壓越高,效率越低。這是因?yàn)檩斎腚妷涸黾,其?nèi)部的功率晶體管的開關(guān)損耗也增加了。 問:請(qǐng)問在使用NSC的開關(guān)電源芯片時(shí),經(jīng)常會(huì)給電路造成不同程度的高頻干擾,怎樣更好的消除這些干擾?

答:布局將是降低干擾的方法之一。我們提供應(yīng)用手冊(cè):AN1229 SIMPLE SWITCHERTMPCB布局指南。你可從網(wǎng)站上下載:www.national.com。如果干擾嚴(yán)重,你必須要屏蔽它。

問:我們的一個(gè)產(chǎn)品使用了LM2575-5.0,在做EMC測(cè)試的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)電源輻射超標(biāo)。請(qǐng)問可以采取哪些措施降低輻射?

答:主要的來源是肖特基二極管。你可以增加一個(gè)阻尼器(電阻和電容串聯(lián)),跨接在肖特基二極管兩端。你也可嘗試在輸入端增加LC濾波器。

問:我使用LM系列的芯片,設(shè)計(jì)的電源效率都只有80%左右,和提供的參數(shù)效率相差較大,有什么方法來達(dá)到較高的效率嗎?影響效率的因素有哪, 些?

答:SIMPLE SWITCHER 穩(wěn)壓器的效率在80%到94%之間,取決于你的應(yīng)用,輸入電壓和輸出電壓。如果你要在你的工作條件下增加效率,你可用NSC的同步開關(guān)調(diào)整器。請(qǐng)和我們的當(dāng)?shù)剞k事處,分銷商聯(lián)系或登錄我們的網(wǎng)站。

問:在實(shí)際工作中,我發(fā)現(xiàn)LM2596有高頻干擾問題,能將噪音反饋到輸入電源處,有好的解決辦法么?

答:你可以在輸入端增加一個(gè)小電容器,濾去高頻噪音。你也能在輸入端增加一個(gè)小電感或鐵氧體珠。 問:在汽車上使用系統(tǒng)采用LM2596的DC/DC芯片,發(fā)現(xiàn)比較容易在汽車啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)復(fù)位,怎樣解決?

答:你可在電路中增加時(shí)延。這樣,汽車起動(dòng)一段時(shí)間后DC/DC轉(zhuǎn)換器才會(huì)開啟。

問:輸入電容的變化對(duì)輸出電壓的影響在哪?

答:適當(dāng)?shù)倪x擇輸入濾波器電容是非常重要的。它會(huì)影響到電源輸出端低頻交流(AC)波紋和延期時(shí)間。

問:1.開關(guān)電源的PCB設(shè)計(jì)應(yīng)該注意哪些要點(diǎn)?2.設(shè)計(jì)好的開關(guān)電源進(jìn)行測(cè)試時(shí),主要應(yīng)該測(cè)試哪些方面內(nèi)容?

答:1.PCB布局:首先放置功率和開關(guān)元件。反饋回路走線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電感和噪音源走線。所有的功率(大電流)走線要盡可能短,直和厚。詳細(xì)的設(shè)計(jì)指南,請(qǐng)參閱我們的應(yīng)用手冊(cè)AN1149:開關(guān)電源的布局指南。2.主要的測(cè)試有:高/低輸入電壓測(cè)試,最大負(fù)載,輕負(fù)載,瞬態(tài)響應(yīng)和開關(guān)負(fù)載。

問:LM系列的抗EMI性能如何?包括本身的和對(duì)外的。

答:我們已從我們的客戶中收到關(guān)于我們產(chǎn)品的EMI問題的反饋。對(duì)一般應(yīng)用的反應(yīng)是良好的。EMI可通過以下方法降低:1)降低驅(qū)動(dòng)器峰值柵電流;2)用10歐姆電阻和Cboost電容串聯(lián),減慢柵的開啟;3)在肖特基二極管上增加阻尼器。

問:電感的選擇有什么的要求?

答:主要參數(shù)是開關(guān)工作頻率,功耗和鐵芯額定處理能量。請(qǐng)參閱我們的應(yīng)用手冊(cè)AN1197:降壓轉(zhuǎn)換器的電感選擇。你也可從網(wǎng)站:www.national.com 下載。

問:對(duì)輸出電容的ESR有要求嗎?是不是越低越好,還是太低了就不好?

答:輸出電容的ESR影響到調(diào)整器控制回路的穩(wěn)定性。所以,它取決于電路的頻率特性,波德圖。

問:控制環(huán)路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意什么?

答:反饋控制回路會(huì)影響電路的穩(wěn)定。輸出電容和電感要小心選擇。要增加元件來改善相位富余度。

問:介紹一下同步時(shí)鐘的要求以及對(duì)性能的影響如波紋系數(shù)和效率?

答:外部時(shí)鐘能用作開關(guān)頻率,通過同步引腳控制調(diào)整器輸出波紋頻率。這種功能提供了系統(tǒng)間輸出波紋濾波的一致性以及波紋頻率的精確頻譜位置,這在通信和無線應(yīng)用中是很需要的。另外的要求就是要使幾個(gè)開關(guān)調(diào)整器的頻率同步,以減小它們相互間的干擾。 問:請(qǐng)問在選擇穩(wěn)壓器時(shí), 重要的指標(biāo)是什?

答:輸入電壓的范圍、最大輸出電流、輸出電壓、開關(guān)噪音、功率效率和外接元件數(shù)量。

問:如何消除在使用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的開關(guān)電源時(shí)產(chǎn)生的高頻干擾?

答:請(qǐng)參閱NSC應(yīng)用手冊(cè)AN1197和AN1229,熟悉開關(guān)電源器件的應(yīng)用。請(qǐng)登錄NSC網(wǎng)站獲取產(chǎn)品信息。

問:軟起動(dòng)的起動(dòng)時(shí)間有多少?電壓的上升時(shí)間有多少?如何確定?

答:從LM2679的7引腳接一個(gè)電容到地,能使開關(guān)調(diào)整器放慢開啟。這個(gè)選擇電容控制著加電時(shí)LM2679的起動(dòng)。電容由內(nèi)部的電流源線性地充電,稱之為軟起動(dòng)電流,典型值為3.7 A。這個(gè)電壓逐漸地增加功率開關(guān)的工作周期,直至到達(dá)正常工作周期,它由輸出電壓和輸入電壓的比例來決定。軟起動(dòng)開啟時(shí)間由選擇Css來編程。

問:我用LM2576做個(gè)DSL的產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)會(huì)干擾AFE模塊的性能,采用物理方式(把該電源模塊切下,用線連接到相應(yīng)的連接點(diǎn))分開一段距離就不會(huì)干擾。重新布板以后,保證了該試驗(yàn)的物理距離,但干擾還是出現(xiàn)了,并沒有達(dá)到試驗(yàn)的效果,這會(huì)是什么樣的問題?

答:它可能是傳導(dǎo)噪音,即是說,噪音通過Vin 或Vcc進(jìn)入其它電路。你要在LM2576的Vin引腳增加鐵氧體珠,在輸出端加濾波器,看看有什么改善。對(duì)LM2576進(jìn)行屏蔽,肯定不會(huì)對(duì)其它電路造成EMI干擾。

問:在電感固定的情況下,濾波電容是越大越好嗎?

答:不。它取決于系統(tǒng)穩(wěn)定所考慮的問題。

問:怎么實(shí)現(xiàn)兩個(gè)供電電源之間的平滑切換?如用電池與穩(wěn)壓電源同時(shí)給電器產(chǎn)品供電的情形?

答:電池和電源可并行連接,給系統(tǒng)提供電流。功率二極管連接在電池和電源的輸出端,以阻塞反向電流。

問:電容對(duì)輸出電壓的特性非常有影響,有時(shí)候電容值小了,就會(huì)造成很大的紋波以及高頻產(chǎn)物,從而對(duì)電路很有影響。 請(qǐng)問是為什么?

答:電容的ESR是影響輸出波紋的一個(gè)因素。絕大多數(shù)小電容有較高的ESR,導(dǎo)致高的開關(guān)波紋。
居里點(diǎn) 居里溫度

居里點(diǎn)或居里溫度(the Curie temperature )是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度。低于居里點(diǎn)溫度時(shí)該物質(zhì)成為鐵磁體,此時(shí)和材料有關(guān)的磁場(chǎng)很難改變。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)溫度時(shí),該物質(zhì)成為順磁體,磁體的磁場(chǎng)很容易隨周圍磁場(chǎng)的改變而改變。這時(shí)的磁敏感度約為10的負(fù)6次方。

19世紀(jì)末,著名物理家居里在自己的實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)磁石的一個(gè)物理特性,就是當(dāng)磁石加熱到一定溫度時(shí),原來的磁性就會(huì)消失。后來,人們把這個(gè)溫度叫“居里點(diǎn)”。在地球上,巖石在成巖過程中受到地磁場(chǎng)的磁化作用,獲得微弱磁性,并且被磁化的巖石的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)是一致的。這就是說,無論地磁場(chǎng)怎樣改換方向,只要它的溫度不高于“居里點(diǎn)”,巖石的磁性是不會(huì)改變的。根據(jù)這個(gè)道理,只要測(cè)出巖石的磁性,自然能推測(cè)出當(dāng)時(shí)的地磁方向。這就是在地學(xué)研究中人們常說的化石磁性。在此基礎(chǔ)之上,科學(xué)家利用化石磁性的原理,研究地球演化歷史的地磁場(chǎng)變化規(guī)律,這就是古地磁說。
為了尋找大陸漂移說的新證據(jù),科學(xué)家把古地磁學(xué)引入海洋地質(zhì)領(lǐng)域,并取得令人鼓舞的成績(jī)。
第二次世界大戰(zhàn)之后,科學(xué)家使用高靈敏度的磁力探測(cè)儀,在大西洋洋中脊上的海面進(jìn)行古地磁調(diào)查。之后,人們又使用磁力儀等儀器,以密集測(cè)線方式對(duì)太平洋進(jìn)行古地磁測(cè)量。兩次調(diào)查的資料使人們驚奇地發(fā)現(xiàn),在大洋底部存在著等磁力線條帶,而且呈南北向平行于大洋洋中脊中軸線的兩側(cè),磁性正負(fù)相間。每條磁力線條帶長(zhǎng)約數(shù)百千米,寬度在數(shù)十千米至上百千米之間不等。海底磁性條帶的發(fā)現(xiàn),成為本世紀(jì)地學(xué)研究的一大奇跡。1963年,英國(guó)劍橋大學(xué)的一位年輕學(xué)者F.J.瓦因和他的老師D.H.馬修斯提出,如果“海底擴(kuò)張”曾經(jīng)發(fā)生過,那么,大洋中脊上涌的熔巖,當(dāng)它凝固后應(yīng)當(dāng)保留當(dāng)時(shí)地球磁場(chǎng)的磁化方向。就是說在洋脊兩側(cè)的海底應(yīng)該有磁化情況相同的磁性條帶存在。當(dāng)?shù)厍虼艌?chǎng)發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí),磁性條帶的極性也應(yīng)該發(fā)生反轉(zhuǎn),磁性條帶的寬度可以作為兩次反轉(zhuǎn)時(shí)間的度量標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)大膽的假說,很快被證實(shí)了,人們?cè)谔窖、大西洋、印度洋都找到了同樣?duì)稱的磁性條帶。不僅如此,科學(xué)家還計(jì)算出在7600萬年中,地球曾發(fā)生過171次反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
研究還發(fā)現(xiàn),地球磁場(chǎng)兩次反轉(zhuǎn)之間的時(shí)間最長(zhǎng)周期約為300萬年,最短的周期約為5萬年,兩次反轉(zhuǎn)的平均周期約為42~48萬年。目前,地球的磁場(chǎng)方向己保留70萬年了,所以,人們預(yù)感到一個(gè)新的磁場(chǎng)變化可能正在向我們靠近。
對(duì)于海底磁性條帶的研究仍在繼續(xù)之中,許多問題仍找不到令人滿意的答案。例如,對(duì)于地球磁場(chǎng)為什么要來回反轉(zhuǎn)這個(gè)最基本的問題,就無法解釋清楚。盡管科學(xué)家們提出過種種假說,但其真正的原因還是不清楚的。也就是說,地球發(fā)生磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的內(nèi)在規(guī)律之謎,有待于科學(xué)家們?nèi)ダ^續(xù)探索。
直流電機(jī)的換向
 
  帶換向器的電樞繞組在運(yùn)行中的一種特有現(xiàn)象。圖1所示為最簡(jiǎn)單的直流電機(jī)模型,其換向原理如下:假定電樞只有一個(gè)線圈abcd,換向器只有兩個(gè)換向片,它們分別與線圈首、尾相連接,A與B為靜止的兩個(gè)電刷。當(dāng)線圈在磁極N、S中逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),處于N極下的導(dǎo)體ab產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),方向?yàn)閺腷至a,處于S極下的導(dǎo)體cd產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閺?d至c。但當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)180°后,導(dǎo)體ab與導(dǎo)體cd位置對(duì)調(diào),導(dǎo)體中的電動(dòng)勢(shì)也與原來的方向相反。所以在線圈連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),導(dǎo)體及整個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)是在正最大值與負(fù)最大值之間不斷交變,故為交流電動(dòng)勢(shì)。但由圖不難看到,電刷A只與處在N極下的導(dǎo)體引出端相連,永為正極性;電刷B只與處在S極下的導(dǎo)體引出端相連,永為負(fù)極性。故電刷所引導(dǎo)出來的電動(dòng)勢(shì)及電流的方向始終不變,也就是說,對(duì)于外電路而言,引出的是直流電。這就是直流電機(jī)換向的基本原理。通常,電樞繞組由很多線圈串、并聯(lián)而成,其中各線圈電流換向情況還要復(fù)雜些。圖2為一個(gè)元件(一個(gè)單元線圈)在被電刷短路時(shí)發(fā)生的換向過程。
  當(dāng)電樞元件隨著電樞的旋轉(zhuǎn),依次從一條支路轉(zhuǎn)移到另一支路時(shí),各元件中的電流也就從一種流動(dòng)方向改變?yōu)榱硪环N流動(dòng)方向。這種利用機(jī)械方法(換向器和電刷)使元件中電流變換方向的現(xiàn)象稱為換向。換向過程總是與元件被電刷短路的過程相伴隨的。圖2中,當(dāng)元件a開始被電刷短路時(shí)(圖2a),元件電流便進(jìn)入了換向過程。當(dāng)元件a脫離短路時(shí)(圖2c),換向過程也就結(jié)束。整個(gè)過程所耗時(shí)間稱為換向周期(Tc)。換向周期的長(zhǎng)短與電刷的寬度及電樞的轉(zhuǎn)速有關(guān)。電刷越寬,轉(zhuǎn)速越慢,換向周期越長(zhǎng)。   
換向過程中,由于電流變化,換向元件中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),俗稱電抗電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)同槽中有多個(gè)元件同時(shí)換向時(shí),電抗電動(dòng)勢(shì)還包括它們之間的互感電動(dòng)勢(shì)在內(nèi)。這種電動(dòng)勢(shì)起阻止換向的作用。電抗電動(dòng)勢(shì)越大,換向越困難,甚至在電刷邊上會(huì)產(chǎn)生火花。嚴(yán)重的火花有時(shí)發(fā)展成換向器環(huán)火而損壞換向器。   
改善換向的主要方法是在兩個(gè)主磁極之間裝置換向極,用以在換向元件中產(chǎn)生切割電動(dòng)勢(shì)來抵消電抗電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)殡娍闺妱?dòng)勢(shì)是隨著電流增大而增大的,故換向極繞組需與電樞串聯(lián),使換向極磁場(chǎng)及其相應(yīng)的切割電動(dòng)勢(shì)也能隨電樞電流同步增大。換向極應(yīng)接成與電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相反。
電壓跟隨器

電壓跟隨器是共集電極電路,信號(hào)從基極輸入,射極輸出,故又稱射極輸出器;鶚O電壓與集電極電壓相位相同,即輸入電壓與輸出電壓同相。這一電路的主要特點(diǎn)是:高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1,所以叫做電壓跟隨器。
那么電壓跟隨有什么作用呢?概括地講,電壓跟隨器起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用。
共集電路的輸入高阻抗,輸出低阻抗的特性,使得它在電路中可以起到阻抗匹配的作用,能夠使得后一級(jí)的放大電路更好的工作。舉一個(gè)應(yīng)用的典型例子:電吉他的信號(hào)輸出屬于高阻,接入錄音設(shè)備或者音箱時(shí),在音色處理電路之前加入這個(gè)電壓跟隨器,會(huì)使得阻抗配匹,音色更加完美。很多電吉他效果器的輸入部分設(shè)計(jì)都用到了這個(gè)電路。 
電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度,并對(duì)前級(jí)電路呈高阻狀態(tài),對(duì)后級(jí)電路呈低阻狀態(tài),因而對(duì)前后級(jí)電路起到“隔離”作用。 
電壓跟隨器常用作中間級(jí),以“隔離”前后級(jí)之間的影響,此時(shí)稱之為緩沖級(jí)。基本原理還是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)。 
電壓跟隨器的輸入阻抗高、輸出阻抗低特點(diǎn),可以極端一點(diǎn)去理解,當(dāng)輸入阻抗很高時(shí),就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開路;當(dāng)輸出阻抗很低時(shí),對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源,即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開路,輸出電壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用,即使前、后級(jí)電路之間互不影響。
8種常用電容器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

電容器是電子設(shè)備中常用的電子元件,下面對(duì)幾種常用電容器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)作以簡(jiǎn)要介紹,以供大家參考。

    1.鋁電解電容器:它是由鋁圓筒做負(fù)極、里面裝有液體電解質(zhì),插人一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需經(jīng)直流電壓處理,做正極的片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。其特點(diǎn)是容量大、但是漏電大、穩(wěn)定性差、有正負(fù)極性,適于電源濾波或低頻電路中,使用時(shí),正、負(fù)極不要接反。
2.鉭鈮電解電容器:它用金屬鉭或者鈮做正極,用稀硫酸等配液做負(fù)極,用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質(zhì)制成。其特點(diǎn)是:體積小、容量大、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)。絕緣電阻大。溫度性能好,用在要求較高的設(shè)備中。

    3.陶瓷電容器:用陶瓷做介質(zhì)。在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質(zhì)薄膜作極板制成。其特點(diǎn)是:體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高,但容量小,適用于高頻電路。鐵電陶瓷電容容量較大,但損耗和溫度系數(shù)較大,適用于低頻電路。

    4.云母電容器:用金屬箔或在云母片上噴涂銀層做電極板,極板和云母一層一層疊合后,再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹脂中制成。其特點(diǎn)是:介質(zhì)損耗小、絕緣電阻大。溫度系數(shù)小,適用于高頻電路。

    5.薄膜電容器:結(jié)構(gòu)相同于紙介電容器,介質(zhì)是滌綸或聚苯乙烯。滌綸薄膜電容,介質(zhì)常數(shù)較高,體積小、容量大、穩(wěn)定性較好,適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容器,介質(zhì)損耗小、絕緣電阻高,但溫度系數(shù)大,可用于高頻電路。

    6.紙介電容器:用兩片金屬箔做電極,夾在極薄的電容紙中,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金屬殼或者絕緣材料殼中制成。它的特點(diǎn)是體積較小,容量可以做得較大。但是固有電感和損耗比較大,適用于低頻電路。

    7 金屬化紙介電容器:結(jié)構(gòu)基本相同于紙介電容器,它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代金屬箔,體積小、容里較大,一般用于低頻電路。

    8 油浸紙介電容器:它是把紙介電容浸在經(jīng)過特別處理的油里,能增強(qiáng)其耐壓。其特點(diǎn)是電容量大、耐壓高,但體積較大。此外,在實(shí)際應(yīng)用中,第一要根據(jù)不同的用途選擇不同類型的電容器;第二要考慮到電容器的標(biāo)稱容量,允許誤差、耐壓值、漏電電阻等技術(shù)參數(shù);第三對(duì)于有正、負(fù)極性的電解電容器來說,正、負(fù)極在焊接時(shí)不要接反。
變頻電源與變頻器的比較
 
日意電子RFC型變頻電源與變頻器的比較
 
項(xiàng)目
變頻電源
變頻器
用途
通過改變輸出電源的電壓和頻率,并提供純凈的穩(wěn)定的電源,供負(fù)載使用
通過改變頻率和電壓,達(dá)到電機(jī)緩啟動(dòng)的功能,電壓和頻率按比例變化,不可單獨(dú)調(diào)整
負(fù)載類型
適用于阻性、容性、感性等各種負(fù)載
電動(dòng)機(jī)類的負(fù)載轉(zhuǎn)速的精密控制,不能用于其它負(fù)載及測(cè)試
輸出電壓
在滿載的條件下,輸出電壓穩(wěn)定度為設(shè)定電壓的1%
輸出頻率隨著電機(jī)工作特性的改變而改變
輸出頻率
在滿載的條件下,輸出頻率穩(wěn)定度為設(shè)定頻率的0.01%
輸出頻率隨著電機(jī)工作特性的改變而改變
 
輸出波形
 
純正弦波
方波
 
輸出波形失真
 
在滿載的條件下,輸出波形失真度小于2%
波形失真至少為30%
EMI干擾
無輻射干擾,傳導(dǎo)干擾低,能滿足實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對(duì)于電源的要求
輻射干擾較低,傳導(dǎo)干擾強(qiáng),實(shí)驗(yàn)室設(shè)備無法正常工作
 
輸出方式
 
允許輸出單相及三相,三相輸出時(shí),能承受100%不平衡負(fù)載
只有三相輸出,且三相時(shí)承受不平衡負(fù)載能力差
 
控制方式
 
IGBT/SPWM式
IGBT/V/F控制方式
 
濾波裝置
 
輸出配有專門的濾波裝置,輸出高次諧波少
輸出無濾波裝置,諧波含量高
 
隔離變壓器
 
輸出具備隔離變壓器
無隔離變壓器
總結(jié)
專業(yè)設(shè)計(jì)用于為各類型負(fù)載提供穩(wěn)定、可*的電源,并為測(cè)試提供標(biāo)準(zhǔn)電源,保證測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效、可*,為分析產(chǎn)品性能,確保產(chǎn)品質(zhì)量提供幫助
達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流,精確控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的
壓力的檢測(cè)與變送
 
一、概述
  壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一,為了保證生產(chǎn)政黨運(yùn)行,必須對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,但需說明的是,這里所說的壓力,實(shí)際上是物理概念中的壓強(qiáng),即垂直作用在單位面積上的力。
  在壓力測(cè)量中,常用絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓力或真空度之分。所謂絕對(duì)壓力是指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力,用符號(hào)pj表示。用來測(cè)量絕對(duì)壓力的儀表稱為絕對(duì)壓力表。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力,用符號(hào)pq表示。用來測(cè)量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。絕對(duì)壓力與大氣壓力之差。稱為表壓力,用符號(hào)pb表示。即pb=pj-pq。當(dāng)絕對(duì)壓力值小于大氣壓力值時(shí),表壓力為負(fù)值(即負(fù)壓力),此負(fù)壓力值的絕對(duì)值,稱為真空度,用符號(hào)pz表示。用來測(cè)量真空度的儀表稱為真空表。既能測(cè)量壓力值又能測(cè)量真空度的儀表叫壓力真空表。

二、壓力的測(cè)量與壓力計(jì)的選擇
  壓力測(cè)量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等等。壓力計(jì)測(cè)量壓力范圍寬廣可以從超真空如133×10-13Pa直到超高壓280MPa。壓力計(jì)從結(jié)構(gòu)上可分為實(shí)驗(yàn)室型和工業(yè)應(yīng)用型。壓力計(jì)的品種繁多。因此根據(jù)被測(cè)壓力對(duì)象很好地選用壓力計(jì)就顯得十分重要。
1.就地壓力指示
  當(dāng)壓力在2.6Kpa時(shí),可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測(cè)時(shí),可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。
2.遠(yuǎn)距離壓力顯示
  若需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離壓力顯示時(shí),一般用氣動(dòng)或電動(dòng)壓力變壓器,也可用電氣壓力傳感器。當(dāng)壓力范圍為140~280MPa時(shí),則應(yīng)采用高壓壓力傳感受器。當(dāng)高真空測(cè)量時(shí)可采用熱電真空計(jì)。
3.多點(diǎn)壓力測(cè)量
  進(jìn)行多點(diǎn)壓力測(cè)量時(shí),可采用巡回壓力檢測(cè)儀。
  若被測(cè)壓力達(dá)到極限值需報(bào)警的,則應(yīng)選用附帶報(bào)警裝置的各類壓力計(jì)。
  正確選擇壓力計(jì)除上述幾點(diǎn)考慮外,還需考慮以下幾點(diǎn)。
(1)量程的選擇 根據(jù)被測(cè)壓力的大小確定儀表量程。對(duì)于彈性式壓力表,在測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí),最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的3/4;測(cè)波動(dòng)壓力時(shí),最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3。最低測(cè)量壓力值應(yīng)不低于全量程的1/3。
(2)精度選擇 根據(jù)生產(chǎn)允許的最大測(cè)量誤差,以經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠的原則確定儀表的精度級(jí)。一般工業(yè)用壓力表1.5級(jí)或2.5級(jí)已足夠,科研或精密測(cè)量用0.5級(jí)或0.35級(jí)的精密壓力計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)壓力表。
(3)使用環(huán)境及介質(zhì)性能的考慮 環(huán)境條件惡劣,,如高溫、腐蝕、潮濕、振動(dòng)等,被測(cè)介質(zhì)的性能,如溫度的高低、腐蝕性、易結(jié)晶、易燃、易爆等等,以此來確定壓力表的種類和型號(hào)。
(4)壓力表外形尺寸的選擇 現(xiàn)場(chǎng)就地指示的壓力表一般表面直徑為φ100mm,在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件關(guān)差的場(chǎng)合用表面直徑為φ200~φ250mm的,盤裝壓力表直徑為φ150mm,或用矩形壓力表。常用彈性式壓力表規(guī)格見表2-1-13。
三、壓力傳感器
  壓力傳感器是壓力檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分,由各種壓力敏感元件將被測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電信號(hào)作輸出,給顯示儀表顯示壓力值,或供控制和報(bào)警使用。
1.應(yīng)變式壓力傳感器
  應(yīng)變式壓力傳感器是把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化來進(jìn)行測(cè)量的,應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體,其阻值隨壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變而變化。
2.壓電式壓力傳感器
   壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應(yīng),目前廣泛使用的壓電材料有石英和鈦酸鋇等,當(dāng)這些晶體受壓力作用發(fā)生機(jī)械變形時(shí),在其相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷,這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。
3.光導(dǎo)纖維壓力傳感器
  光導(dǎo)纖維壓力傳感器與傳統(tǒng)壓力傳感器相比,有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):利用光波傳導(dǎo)壓力信息,不受電磁干擾,電氣絕緣好,耐腐蝕,無電火花,可以在高壓、易燃易爆的環(huán)境中測(cè)量壓力、流量、液位等。它靈敏高度,體積小,可撓性好,可插入狹窄的空間是進(jìn)行測(cè)量,因此而得到重視,并且得到迅速發(fā)展。

四、壓力變送器
  需要在控制室內(nèi)顯示壓力的儀表,一般選用壓力變送器或壓力傳感器,對(duì)于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所,常選用氣動(dòng)壓力變送器、防爆型電動(dòng)Ⅱ型或Ⅲ型壓力變送器;對(duì)于微壓力的測(cè)量,可采用微差壓變送器;對(duì)粘稠、易堵、易結(jié)晶和腐蝕強(qiáng)的介質(zhì),宜選用帶法蘭的膜片式壓力變送器;在大氣腐蝕場(chǎng)所及強(qiáng)腐蝕性等介質(zhì)測(cè)量中,還可選用1151系列或820系列壓力變送器。
  壓力變送器測(cè)量部分的測(cè)壓敏感元件所產(chǎn)生的測(cè)量力的大小范圍約為50~100,最高不超過150N。根據(jù)這一要求,敏感元件的選擇依據(jù)由制成的波紋管,其結(jié)構(gòu)原理如圖2-1-12所示。當(dāng)被測(cè)壓力p進(jìn)入測(cè)量室后,經(jīng)測(cè)量波紋管轉(zhuǎn)換成測(cè)量力,通過推桿用在主杠桿上,傳遞到氣動(dòng)轉(zhuǎn)換部分。測(cè)量中、高壓2.5~10MPa,10~60 MPa)的敏感元件一般采用鉻釩鋼制成的包端管,它的測(cè)量原理是利用包端管末端產(chǎn)生的徑向分力,通過推桿2作用在主杠桿3的下端,帶動(dòng)變送器的氣動(dòng)轉(zhuǎn)換部分動(dòng)作。
變頻器在使用中遇到的問題和故障防范
 
由于使用方法不正確或設(shè)置環(huán)境不合理,將容易造成變頻器誤動(dòng)作及發(fā)生故障,或者無法滿足預(yù)期的運(yùn)行效果。為防患于未然,事先對(duì)故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析顯得尤為重要。
外部的電磁感應(yīng)干擾
如果變頻器周圍存在干擾源,它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部,引起控制回路誤動(dòng)作,造成工作不正;蛲C(jī),嚴(yán)重時(shí)甚至損壞變頻器。提高變頻器自身的抗干擾能力固然重要,但由于受裝置成本限制,在外部采取噪聲抑制措施,消除干擾源顯得更合理、更必要 。以下幾項(xiàng)措施是對(duì)噪聲干擾實(shí)行“三不”原則的具體方法:變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置,如RC吸收器;盡量縮短控制回路的配線距離,并使其與主線路分離;指定采用屏蔽線回路,須按規(guī)定進(jìn)行,若線路較,應(yīng)采用合理的中繼方式;變頻器接地端子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行,不能同電焊、動(dòng)力接地混用;變頻器輸入端安裝噪聲濾波器,避免由電源進(jìn)線引入干擾。
安裝環(huán)境
變頻器屬于電子器件裝置,在其規(guī)格書中有詳細(xì)安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下,若確實(shí)無法滿足這些要求,必須盡量采用相應(yīng)抑制措施:振動(dòng)是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因,對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合,應(yīng)采用橡膠等避振措施;潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路,作為防范措施,應(yīng)對(duì)控制板進(jìn)行防腐防塵處理,并采用封閉式結(jié)構(gòu);溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素,特別是半導(dǎo)體器件,應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。
除上述3點(diǎn)外,定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對(duì)于特殊的高寒場(chǎng)合,為防止微處理器因溫度過低不能正常工作,應(yīng)采取設(shè)置空間加熱器等必要措施。
電源異常
電源異常表現(xiàn)為各種形式,但大致分以下3種,即缺相、低電壓、停電,有時(shí)也出現(xiàn)它們的混和形式。這些異,F(xiàn)象的主要原因多半是輸電線路因風(fēng)、雪、雷擊造成的,有時(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對(duì)地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動(dòng)外,有些電網(wǎng)或自行發(fā)電單位,也會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng),并且這些現(xiàn)象有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn),為保證設(shè)備的正常運(yùn)行,對(duì)變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。
如果附近有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備,為防止這些設(shè)備投入時(shí)造成的電壓降低,應(yīng)和變頻器供電系統(tǒng)分離,減小相互影響;對(duì)于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合,除選擇合適價(jià)格的變頻器外,還因預(yù)先考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償方式,當(dāng)電壓回復(fù)后,通過速度追蹤和測(cè)速電機(jī)的檢測(cè)來防止在加速中的過電流;對(duì)于要求必須量需運(yùn)行的設(shè)備,要對(duì)變頻器加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置。
二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器,雖然在缺相狀態(tài)也能繼續(xù)工作,但整流器中個(gè)別器件電流過大及電容器的脈沖電流過大,若長(zhǎng)期運(yùn)行將對(duì)變頻器的壽命及可靠性造成不良影響,應(yīng)及早檢查處理。
雷擊、感應(yīng)雷電
雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓有時(shí)也能造成變頻器的損壞。此外,當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時(shí),短路器開閉也能產(chǎn)生較高的沖擊電壓。變壓器一次側(cè)真空斷路器斷開時(shí),通過耦合在二次側(cè)形成很高的電壓沖擊尖峰。
為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞,通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件,保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當(dāng)使用真空斷路器時(shí),應(yīng)盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器,因在控制時(shí)序上保證真空斷路器動(dòng)作前先將變頻器斷開。
過去的晶體管變頻器主要有以下缺點(diǎn):容易跳閘、不容易再起動(dòng)、過負(fù)載能力低。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展,變頻器內(nèi)部增加了完善的自診斷及故障防范功能,大幅度提高了變頻器的可靠性。
如果使用矢量控制變頻器中的“全領(lǐng)域自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能”,其中“起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足”、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因,將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內(nèi)部的微型計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算,計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻所需要的轉(zhuǎn)矩,迅速對(duì)輸出電壓進(jìn)行修正和補(bǔ)償,以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉(zhuǎn)矩變化 。
此外,由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善,可以預(yù)先在變頻器的內(nèi)部設(shè)置各種故障防止措施,并使故障化解后仍能保持繼續(xù)運(yùn)行,例如:對(duì)自由停車過程中的電機(jī)進(jìn)行再起動(dòng);對(duì)內(nèi)部故障自動(dòng)復(fù)位并保持連續(xù)運(yùn)行;負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大時(shí)能自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行曲線,避免Trip;能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)的異常轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測(cè)。
變頻器對(duì)周邊設(shè)備的影響及故障防范
變頻器的安裝使用也將對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響,有時(shí)甚至導(dǎo)致其他設(shè)備故障。因此,對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析探討,并研究應(yīng)該采取哪些措施時(shí)非常必要的。
電源高次諧波
由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式,這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流,并造成電壓波形畸變,對(duì)電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,通常采用以下處理措施:采用專用變壓器對(duì)變頻器供電,與其它供電系統(tǒng)分離;在變頻器輸入側(cè)加裝濾波電抗器或多種整流橋回路,降低高次諧波分量,對(duì)于有進(jìn)相電容器的場(chǎng)合因高次諧波電流將電容電流增加造成發(fā)熱嚴(yán)重,必須在電容前串接電抗器,以減小諧波分量,對(duì)電抗器的電感應(yīng)合理分析計(jì)算,避免形成LC振蕩。
電動(dòng)機(jī)溫度過高及運(yùn)行范圍
對(duì)于現(xiàn)有電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造時(shí),由于自冷電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)冷卻能力下降造成電機(jī)過熱。此外,因?yàn)樽冾l器輸出波形中所含有的高次諧波勢(shì)必增加電機(jī)的鐵損和銅損,因此在確認(rèn)電機(jī)的負(fù)載狀態(tài)和運(yùn)行范圍之后,采取以下的相應(yīng)措施:對(duì)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)冷通風(fēng)或提高電機(jī)規(guī)格等級(jí);更換變頻專用電機(jī);限定運(yùn)行范圍,避開低速區(qū)。
振動(dòng)、噪聲
振動(dòng)通常是由于電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械系統(tǒng)的共振引起的,特別是當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械共振電恰好一致時(shí)更為嚴(yán)重。噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動(dòng)機(jī)噪聲,對(duì)于不同的安裝場(chǎng)所應(yīng)采取不同的處理措施:變頻器在調(diào)試過程中,在保證控制精度的前提下,應(yīng)盡量減小脈沖轉(zhuǎn)矩成分;調(diào)試確認(rèn)機(jī)械共振點(diǎn),利用變頻器的頻率屏蔽功能,使這些共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外;由于變頻器噪聲主要有冷卻風(fēng)扇機(jī)電抗器產(chǎn)生,因選用低噪聲器件;在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間合理設(shè)置交流電抗器,減小因PWM調(diào)制方式造成的高次諧波。
高頻開關(guān)形成尖峰電壓對(duì)電機(jī)絕緣不利
在變頻器的輸出電壓中,含有高頻尖峰浪用電壓。這些高次諧波沖擊電壓將會(huì)降低電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣強(qiáng)度,尤其以PWM控制型變頻器更為明顯,應(yīng)采取以下措施:盡量縮短變頻器到電機(jī)的配線距離;采用阻斷二極管的浪涌電壓吸收裝置,對(duì)變頻器輸出電壓進(jìn)行處理;對(duì)PWM型變頻器應(yīng)盡量在電機(jī)輸入側(cè)加濾波器。
 
色環(huán)電阻的阻值讀法
 
碳質(zhì)電阻和一些1/8瓦碳膜電阻的阻值和誤差用色環(huán)表示。在電阻上有三道或者四道色環(huán)。靠近電阻端的是第一道色環(huán),其余順次是二、三、四道色環(huán),如下圖所示。第一道色環(huán)表示阻值的最大一位數(shù)字,第二道色環(huán)表示第二位數(shù)字,第三道色環(huán)表示阻值未應(yīng)該有幾個(gè)零。第四道色環(huán)表示阻值的誤差。國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口電視機(jī)、收錄機(jī)廣泛采用色環(huán)電阻,其優(yōu)點(diǎn)是在裝配、調(diào)試和修理過程中,不用撥動(dòng)元件,即可在任意角度看清色環(huán),讀出阻值,使用很方便。色環(huán)顏色所代表的數(shù)字或者意義見下圖:
第一色環(huán)
最大一位數(shù)字
第二色環(huán)
第二位數(shù)字
第三色環(huán)
應(yīng)乘的數(shù)
第四色環(huán)
1
1
10
 
2
2
100
 
3
3
1000
 
4
4
10000
 
5
5
100000
 
藍(lán)
6
6
1000000
 
7
7
10000000
 
8
8
100000000
 
9
9
1000000000
 
0
0
1
 
 
 
0.1
誤差5%
 
 
0.01
誤差10%
無色
 
 
 
誤差20%
 

 

狀 態(tài): 離線

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會(huì)員代號(hào): 百一笑
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