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  • 成就电子电路设计高手(18),电子电路设计之驱动与耦合电子电路设计

    成就电子电路设计高手(18),电子电路设计之驱动与耦合电子电路设计

    电子电路设计是现代重要支撑之一,缺少电子电路设计,现代电子行业将无法达到繁荣状态。不论是电子电路设计的理论知识还是电子电路设计的实际应用,小编在往期文章中均有所介绍。为继续增进大家对电子电路设计的认识,本文将对驱动与耦合电子电路予以设计。如果你对电子电路设计具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 传统电气设备采用的各种控制信号,必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号,如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等,通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号,以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件,能方便实际控制系统使用。针对电气控制产品的特点,本文讨论了几种单片机I/O的常用驱动和耦合电路的设计方法,对合理地设计电气控制系统,提高电路的接口能力,增强系统稳定性和抗干扰能力有实际指导意义。 一、输入电路设计 图1 开关信号输入 一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中,以工程经验来看,开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多,如图1如示。当按下开关S1时,发出的指令信号为低电平,而平时不按下开关S1时,输出到单片机上的电平则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。 若考虑到由于TTL电平电压较低,在长线传输中容易受到外界干扰,可以将输入信号提高到+24 V,在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力,而且使开关的触点接触良好,运行可靠,如图2所示。其中,D1为保护二极管,反向电压≥50 V。 图2 提高输入信号电平 图3 输入端保护电路 为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚,可以在输入端增加防脉冲的二极管,形成电阻双向保护电路,如图3所示。二极管D1、D2、 D3的正向导通压降UF≈0.7 V,反向击穿电压UBR≈30 V,无论输入端出现何种极性的破坏电压,保护电路都能把该电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即:VI~VCC出现正脉冲时,D1正向导通;VI~VCC出现负脉冲时,D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时,D3反向击穿;VI与地之间出现负脉冲时,D3正向导通,二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5~2.5 kΩ,与输入电容C构成积分电路,对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于τ,则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长,则D1 导通,电流在RS上形成一定的压降,从而减小输入电压值。 此外,一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示,R为输入限流电阻,使光耦中的发光二极管电流限制在10~20 mA。输入端靠光信号耦合,在电气上做到了完全隔离。同时,发光二极管的正向阻抗值较低,而外界干扰源的内阻一般较高,根据分压原理,干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小,不会产生地线干扰或其他串扰,增强了电路的抗干扰能力。 图4 输入端光耦隔离 在满足功能的前提下,提高单片机输入端可靠性最简单的方案是:在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲,或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。 二、输出电路设计 单片机输出端口受驱动能力的限制,一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别,但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。 2.1 直接耦合 在采用直接耦合的输出电路中,要避免出现图5所示的电路。 图5 错误的输出电路 T1截止、T2导通期间,为了对T2提供足够的基极电流,R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作,因此为了减少T2损耗,必须将集射间电压降控制在较小范围内。这样集基间电压也很小,电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大,会大幅度增加T2压降,引起T2发热严重。而在T2截止期间,T1必须导通,高压+15 V全部降在电阻R2上,产生很大的电流,显然是不合理的。另外,T1的导通将使单片机高电平输出被拉低至接近地电位,引起输出端不稳定。T2基极被T1拉到地电位,若其后接的是感性负载,由于绕组反电势的作用,T2的发射极可能存在高电平,容易引起T2管基射结反向击穿。 图6为一直接耦合输出电路,由T1和T2组成耦合电路来推动T3。T1导通时,在R3、R4的串联电路中产生电流,在R3上的分压大于T2 晶体管的基射结压降,促使T2导通,T2提供了功率管T3的基极电流,使T3变为导通状态。当T1输入为低电平时,T1截止,R3上压降为零,T2截止,最终T3截止。R5的作用在于:一方面作为T2集电极的一个负载,另一方面T2截止时,T3基极所储存的电荷可以通过电阻R3迅速释放,加快T3的截止速度,有利于减小损耗。 图6 直接耦合输出电路 2.2 TTL或CMOS器件耦合 若单片机通过TTL或CMOS芯片输出,一般均采用集电极开路的器件,如图7(a)所示。集电极开路器件通过集电极负载电阻R1接至+15 V电源,提升了驱动电压。但要注意的是,这种电路的开关速度低,若用其直接驱动功率管,则当后续电路具有电感性负载时,由于功率管的相位关系,会影响波形上升时间,造成功率管动态损耗增大。 为了改善开关速度,可采用2种改进形式输出电路,如图7(b)和图7(c)所示。图7(b)是能快速开通的改进电路,当TTL输出高电平时,输出点通过晶体管T1获得电压和电流,充电能力提高,从而加快开通速度,同时也降低了集电极开路TTL器件上的功耗。图7(c)为推挽式的改进电路,采用这种电路不但可提高开通时的速度,而且也可提高关断时的速度。输出晶体管T1是作为射极跟随器工作的,不会出现饱和,因而不影响输出开关频率。 图7 TTL或CMOS器件输出电路 2.3 脉冲变压器耦合 脉冲变压器是典型的电磁隔离元件,单片机输出的开关信号转换成一种频率很高的载波信号,经脉冲变压器耦合到输出级。由于脉冲变压器原、副边线圈间没有电路连接,所以输出是电平浮动的信号,可以直接与功率管等强电元件耦合,如图8所示。 图8 脉冲变压器输出电路 这种电路必须有一个脉冲源,脉冲源的频率是载波频率,应至少比单片机输出频率高10倍以上。脉冲源的输出脉冲送入控制门G,单片机输出信号由另一端输入G门。当单片机输出高电平时,G门打开,输出脉冲进入变压器,变压器的副线圈输出与原边相同频率的脉冲,通过二极管D1、D2检波后经滤波还原成开关信号,送入功率管。当单片机输出低电平时,G门关闭,脉冲源不能通过G门进入变压器,变压器无输出。 这里,变压器既传递信号,又传送能量,提高了脉冲源的频率,有利于减轻变压器的体重。由于变压器可通过调整电感量、原副边匝数等来适应不同推动功率的要求,所以应用起来比较灵活。更重要的是,变压器原副边线圈之间没有电的联系,副线圈输出信号可以跟随功率元件的电压而浮动,不受其电源大小的影响。当单片机输出较高频率的脉冲信号时,可以不采用脉冲源和G门,对变压器原副边电路作适当调整即可。 2.4 光电耦合 光电耦合可以传输线性信号,也可以传输开关信号,在输出级应用时主要用来传递开关信号。如图9所示,单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光耦。R2为光耦输出晶体管的负载电阻,它的选取应保证: 在光耦导通时,其输出晶体管可靠饱和;而在光耦截止时,T1可靠饱和。但由于光耦响应速度慢使开关延迟时间加长,限制了其使用频率。 图9 光耦输出电路 以上便是此次小编带来的“电子电路设计”相关内容,通过本文,希望大家对驱动与耦合电子电路设计具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-09-27 关键词: 电子电路设计 指数 电路

  • 看了这20种运放典型电路,你还敢说你用不到吗?

    点击上方“大鱼机器人”,选择“置顶/星标公众号” 福利干货,第一时间送达! 0 1 反相比例运算电路 02 同相比例运算电路 03 电压跟随器 04 反相求和运算电路 05 同相求和运算电路 06 加减运算电路 07 加减电路 08 积分运算电路 09 实用积分电路 010 微分运算电路 011 实用微分电路 012 压控电压源二阶低通滤波器 013 压控电压源二阶高通滤波器 014 RC桥式正弦振荡电路 015 方波发生电路 016 方波和三角波发生电路 017 过零比较器电路 018 一般单限比较器 019 滞回比较器 020 窗口比较器 -END- 往期好文合集 电路 "纹身" 造成电路板焊接缺陷的三大因素详解 干货 | 20道常见面试电路题,看你能答对几道?   最 后      若觉得文章不错,转发分享,也是我们继续更新的动力。 5T资源大放送!包括但不限于:C/C++,Linux,Python,Java,PHP,人工智能,PCB、FPGA、DSP、labview、单片机、等等! 在公众号内回复「 更多资源 」,即可免费获取,期待你的关注~ 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 电压 电路

  • DC-DC BOOST空载输入电流如何计算?

    在低功耗应用中,DC-DC的静态功耗和关闭功耗是两个很重要的指标,这两个值一般都很小uA级别,实际测试会有很多的机器误差,需要使用精密的电流源。有些时候用公式计算,也可以作为辅助,本文给出计算公式。 DC-DC BOOST电路各部分电流示意图 空载时输入电流的计算公式为: is the into the pin is the output voltage of the boost converter is the input voltage of the boost converter, or the battery voltage η is the efficiency when the boost converter is switching is the into the pin is the current of the feedback resistor divider is the load current 和 都是已知的,空载时 为0, 为输出电压除以两个反馈电阻之和,BOOST的效率一般较高,可以选择85%~90%,最好根据实际测试情况得出。 和 一般DC-DC的SPEC中会给出。 TI实际测试值和公式计算值进行对比,还是非常接近的。 今天的文章内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。 免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。 如有问题,请联系我们,谢谢! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 功耗 电路

  • 485通信自动收发电路历史上最详细的解释

    本文来源于电子工程专辑 上边是顽童哥一直在用的485通信自动收发电路,不但要把电路送给你,还要把电路原理给你讲明白了。实测波特率9600不会有问题,但是,波特率115200的话,曾经出现过问题。 我们先看看普通的收发电路。 普通的485电路,除了“用RXD连接485芯片的RO引脚、用TXD连接485芯片的DI引脚”,还会用一个单片机的普通IO引脚连接到RE、DE引脚上。 当单片机要发送数据的时候,控制CTRL为高电平,数据通过TXD发送出去。 当单片机要接收数据的时候,控制CTRL为低电平,数据通过RXD接收回来。 然而,自动收发,就是不用单片机引脚CTRL,当数据进来的时候,数据会自动通过RXD到单片机,当需要发送数据时,自动通过TXD发送出去。也就是只需要连接单片机的RXD和TXD引脚就可以,无需用单片机引脚连接485芯片的DE RE引脚。 文章中第一张图,就是实现自动收发的电路,实际上,自动收发的电路,还有好几种连接方法。今天,我们只研究这一种我经常用的。 很多人,都会使用这个电路,但是不知道其中的原理。(是的,就是在说你呢!) 所以今天我来给大家解释一下其中的工作原理,详细到每个元器件。 电阻R1的作用: RXD连接电阻R1到485芯片的RO,这里R1的作用是限流,保护引脚。R1的大小,可以选择330欧、470欧、560欧、1K。 电阻R2、R3和三极管Q1: 电阻R2、电阻R3和NPN三极管Q1组成一个典型的三极管开关电路。R3是限流电阻,最好选择4.7K,也可以选择10K。R2是上拉电阻,可以选择4.7K,也可以选择10K。 R3为什么最好选择4.7K,我之前写过一篇文章,详细的提到过,主要是你需要了解三极管工作在放大区、截至区和饱和区的特点。上瑞生网,搜索“三极管”,有一篇文章的题目叫做《把三极管当开关用 基极限流电阻怎么选》。 NPN三极管,高电平导通,这个大家都知道。当TXD高电平,三极管导通,RE DE引脚接地,进入接收模式。当TXD低电平,三极管截止,RE DE引脚接高电平,进入发送模式。 电容C1: C1是电源旁路电容,作用是给485芯片提供一个干净的电源,使它稳定的工作。 你在设计电路板的时候,如果芯片没有特殊要求,需要把每个芯片旁边放上一个0.1微法电容。在PCB布线的时候,电容到电源引脚的距离最好在2mm以内。 电阻R4和R5: R4是下拉电阻,接到B上。R5是上拉电阻,接到A上。为什么要这样做,下面会讲,现在还不是时候,请继续往下看。 双向稳压二极管D1、D2、D3: 这里使用的双向稳压二极管型号是SMAJ6.5CA。他们的作用是把A、B引脚对地的电压以及A和B引脚之间的电压,牵制到6.5V以内,保护485芯片。 从SP3485芯片手册得到,AB的耐压值是正负15V以内。 有人很好奇,为什么会看这两个参数?因为AB这两个引脚就是Drivers output和Receivers input。请看下图: 接线端子P1: 是用来连接外面需要通信的A和B电线的。(这个好像不用说啊!) 现在,每个元器件就介绍完了,接下来说说为什么可以实现自动收发功能。 你们最大的疑问就是:DI引脚本来是接TXD的,但是电路中直接接地了,那岂不是发送的数据会一直都是0? 答案就在下方。 发送数据过程: 发送数据,用的是单片机的TXD引脚,也就是说,在TXD引脚上表现数据。 例如要发送数据0x55,写成二进制就是0x01010101,TXD引脚上就会依次的用高低电平体现1和0。 当TXD发送0时,三极管不导通,DE接高电平,进入发送模式,485芯片会把DI上的电平反应到AB引脚上输出,因为DI已经接地,所以AB引脚会传输0。你看看,当TXD发送0时,AB引脚发送0。 当TXD发送1时,三极管导通,RE接低电平,进入接收模式,485芯片的AB引脚进入高阻状态,因为R5把A拉高,R4把B拉低,所以,AB传输的是1。你看看,当TXD发送1时,AB引脚发送1。 总结,TXD发1,AB就发1;TXD发0,AB就发0。 接收数据过程: 接收数据,用的是单片机引脚RXD,也就是说,在RXD引脚上表现数据。 在接收数据的过程中,TXD引脚是一直保持高电平的,当TXD是高电平时,RE是低电平,正好调理成了接收状态,然后485芯片的RO引脚(也就是接RXD的引脚)就会反应AB传输过来的数据。 知道了这个电路的接收和发送数据的过程,那就已经完全了解了。你现在如果感觉到还是迷迷糊糊,自己做一个电路,实践一下,思路立马会变得清晰。 作者:瑞生 来源:科技老顽童 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ END ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 通信技术 电路

  • 可检测致癌基因?DNA电路!

    可检测致癌基因?DNA电路!

      据报道,在近日召开的美国化学协会第244届全国会议与博览上,一项关于DNA电路的研究颠覆了公众对“电路”的认知。这是一种利用电路导电性变化来检测基因损伤和错误的生物传感器,如果基因复制发生错误而不及时纠正,会导致癌症、生理与精神类疾病。“DNA电路及其在识别人类患某种疾病风险方面的潜在应用”也是当天全体参会人员讨论的焦点主题。   “DNA电路非常脆弱,不能装在房间里用于常见的公共电子设备。但这种脆弱性让它极为敏感,能作为一种识别DNA损伤的电生物传感器。”加州理工大学化学与化工分部主席、化学教授杰奎琳·巴顿说。巴顿由于发现DNA双螺旋链就像一条信号线,可用于探测及修复基因损伤而获得美国国家科学奖章。   巴顿解释说,DNA在不断地损坏,比如阳光紫外线会损害皮肤细胞,香烟中含有的致癌物会损害肺部细胞;但细胞也有一套天然修复系统,其中有一些特殊蛋白质就像巡查员,在建造DNA双螺旋结构的过程中不断地巡查,监控着细胞DNA中大约30亿个碱基对,寻找并修复致癌物造成的损伤。   在化学性质上,DNA跟晶体管和一些电子元件所用的固体材料很相似,它们的碱基互相堆积在彼此的顶端,这种排列方式是能导电的。巴顿说:“这就像把一堆铜币堆在一起,恰当对准的话它们就能导电。如果这堆硬币中一个出了差错或放得不好,导电性就会下降。如果是碱基对搭配不当,或出现了可能致癌的损伤,线路就会被打乱,电流就不能畅通。”   巴顿小组通过研究发现,电子能从一条DNA链的末端流到另一条,就像在电线中一样。DNA的这一电学性质能提供一种强大的信号平台纠正蛋白质,修复DNA损伤。如果DNA突然导电不良,这就是有蛋白质需要修理的信号。   在最新进展中,他们让电流通过了一段34纳米长的DNA片断,这一长度对医疗诊断设备和生物传感器来说正合适,能良好检查DNA中的突变和变化,这些改变可能导致癌症或其他疾病。   目前,研究小组正在开发一种“DNA芯片”设备,利用DNA天然的导电性和它们能跟互补碱基结合的能力,探测DNA序列中的损伤。

    时间:2020-09-07 关键词: 晶体管 传感器 dna 电路

  • 电子冻疮治疗仪原理及电路图

    电子冻疮治疗仪原理及电路图

    电子冻疮治疗仪原理及电路图解释说明:电子冻疮治疗仪专用集成电路SL9711构成振荡电路、功率放大电路及控制器,产生100Hz和3Hz的正弦波,经变压器升压后电位器调节电针回路中的电流。由于输出中加有二极管,因而流过人体的电流波形为脉动电流。作用于人体时,运动神经受到刺激引起肌肉颤动感。数十秒后,麻颤感觉消失,感觉和运动神经开始进入抑制状态,痛阈上升而呈现止痛效应,由于脉动电流抑制交流神经并使电流通过的蛋白质发生微量变性分解,开成血管活性肽等物质,因而在脉动电流停止后,尚有改善局部血液循环和后期止痛作用.如下图所示:

    时间:2020-09-07 关键词: 电流 二极管 医疗器件 电路

  • 美国国家科学基金会和半导体研究联盟共同资助耐故障电路与系统的研究

      美国国家科学基金会和半导体研究联盟今日宣布,共同资助一个包含18个项目的联合计划,以期解决耐故障电路与系统的设计挑战。   这份价值600万美元的三年期合作项目将支持18所美国大学的29个教师组开展研究,重点研究面向未来计算应用的弹性电路与系统的各种设计问题。这些大学包括:德克萨斯大学、加利福尼亚大学、南加州大学、卡内基梅隆大学、康涅狄格大学,犹他大学、德州农工大学、伊利诺伊大学、斯坦福大学、密歇根大学、明尼苏达大学、罗切斯特大学,科罗拉多州立大学,北卡州立大学、弗吉尼亚大学和西弗吉尼亚大学等。   微型电子器件构成了当前普遍的、越来越高效和复杂的电子系统。常见的例子包括手机、个人数字助理等通信设备、飞行控制系统、自主车辆、精密武器系统,以及心脏起搏器、心脏监测器等体内外微型医疗设备。这些系统的准确运转通常是生死攸关的大事,如起搏器的一个小故障可能威胁到病人的生命,飞行控制电路或自主车辆的意外失效可能导致一场事故。   多种原因可以导致高灵敏、自动化的机械设备偏离预期的行为或功能。这些原因包括设计缺陷、不受控的物理现象、制造工艺误差、随时间或其他外因的老化,甚至还可能包括篡改或恶意的设计。   通过资助芯片设计方面的基础研究,国家科学基金会和半导体研究联盟的联合计划重点研究自纠正或自愈合的耐故障系统,以使其在整个工作周期内几乎不会受到外部干扰。   国家科学基金会工程部负责人PramodKhargonekar表示,“随着器件尺度越来越小及基本原理上的限制,项目将开发考虑到制造工艺偏差的全新设计方法,这也将解决当前半导体行业面临的紧迫问题。”   国家科学基金会计算机与信息科学工程部负责人FarnamJahanian表示,“新的基础设计技术有可能大幅提高电子系统的可靠性。该计划与半导体研究联盟共同合作,为学术界开展开拓性、长期的基础研究提供了机会。”   半导体研究联盟执行副总裁Steve Hillenius表示,“这种政府、产业和学术界的合作方式,将帮助大学解决关键计算问题的挑战。弹性系统将对多个产业领域产生影响,提升他们的全球竞争力,有助于将研究推向应用,建立细分市场。”

    时间:2020-09-04 关键词: 电子系统 电路

  • 电动自行车无刷控制器电路原理分析

    电动自行车无刷控制器电路原理分析

      根据实物绘出其电路图,如图所示。该控制器由CPU(PIC16F72)、2片74HC27(3输入或非门)、1片74HCO4D(反相器)、1片74HCO8D(双输入与门)和1片LM358(双运放)、6只大功率场效应管等组成,功率达350W,是一款比较典型的无刷电动车控制器,具有600和120°驱动模式自动切换功能。   电路组成及工作原理   该电路分为电源电路,信号输入与预处理、智能信号处理控制,驱动控制信号功率驱动开关等三部分。CPU(PIC16F72)单片机是智能处理控制部分的核心。PIC16F72的引脚功能描述见304页图中所注。   1.电源电路   该控制器有三组电源。第一组是提供总能源的电池。板子上的电解电容C1(1OOOμF/63V)、C11(1OOμF/63V)及C1O(0.1μF/63V)用于消除由电源线、电路板走线所带来的电阻、寄生电感等引起的杂波干扰。由于是工作在大电流、高频率、高温状态下,对电解电容有损耗角小、耐高温的要求,普通的电解电容容易发热爆裂。   第二组电源提供15V电压,一是给场效应管供电,由于场效应管必须有1OV以上、20V以下的电压才能很好地导通,所以必须有合适的电压为其供电,同时15V电压也为5V稳压块提供预稳压。稳压块为LM317,输出15V。由于LM317的输入输出压差不能超过40V,而输入电压(电池电压)可能高达60V,因此在LM317前面加了一只330Ω/2W的电阻。   第三组电源是5V,稳压块采用LM78LO5,由于78LO5的最大输出电流只有1OOmA,所以并联了两只1.5kΩ的电阻R75、R76,以扩流。系统对5V电源的要求比较高,不单单是因为逻辑电路、CPU等的电源电压都不能过高,而且由于CPU的所有AD转换都是以5V电压为基准,所以若5V不准,会出现电流检测、欠电压检测、手柄控制等均不能达到设计要求的情况,甚至不能动作。因此,该电压应严格控制在4.90V~5.1OV。   2.信号输入与预处理电路   该电路包括电源电压输入、工作电流比较、放大输入、手柄转把调速电压输入、刹车信号输入、电机转子位置传感器的霍尔信号输入,以及其他功能开关信号输入等。   (1)电源电压输入由于CPU只接收0V~5V的信号,所以电源电压必须经过分压才能输入CPU。   (2)工作电流放大、输入电路康铜丝R55采样的电流信号经过R6送入运放U1A(LM358)同相输入端(5)脚,经过放大,由(7)脚输出至U6(CPU)(2)脚,CPU根据该信号的高低控制PWM脉冲输出的大小,从而控制功率管电流的高低。UIB(LM358)作为比较器,其输出端(1)脚接CPU(21)脚。电流正常时,U1B(3)脚电压高于(2)脚,(1)脚输出高电平。当电流由于某种原因突然增大到一定程度时,(2)脚电压高于(3)脚,(1)脚输出低电平,从而将U6(21)脚过流保护端电位拉低,CPU据此完全关闭电机的输出,进入保护状态,对控制器输出的最大电流进行限制,以保护电池、控制器、电机等不会出现超过允许范围的大电流,避免故障进一步扩大。   (3)手柄转把输入部分+5V电源加到手柄转把的翟尔元件上,转动手柄转把,霍尔元件产生的1.2V~4.2V转速控制电压通过R37、R32分压,C27滤波后,输入到U6(5)脚,CPU据此控制驱动PWM信号,实现电机调速。   (4)刹车信号输入经R,34、R33分压,送到刹车信号(低电平有效)CPU(7)脚。正常行驶时,U6(7)脚为高电平,(13)脚正常输出驱动脉冲;刹车时,U6(7)脚电平被拉低,(13)脚停止驱动脉冲输出,达到刹车断电功能。   (5)电机转子位置传感器输入由于该传感器安装在电机内部,采用开路输出的办法,所以除提供+5V电源外,每个传感器U、V、W都必须接上拉电阻(R49~R51),传感器U、V、W输出的信号经电阻R29~R31、电容C30~C32滤波后,送到U6(15)~(17)脚,CPU根据其信号变化让电机相应绕组通电,从而使电机始终向需要的方向转动。此外在电源处接有一只二极管D4,接地采用细铜膜做保险丝,以防止电机相线与霍尔信号线短路后高电压反窜进来,损坏板子上的其他零件。   (6)限速控制当限速开关接通时,调速信号经R33对地拉低,从而使转速不能调得太高,以达到限速目的。   (7)电池欠压检测输入电池电压经R3、R11分压,C21滤波后,加到U6(3)脚,CPU据此信号判断电池电压是否过低。当电池电压降低到控制器设定值以下时,CPU停止PWM芯片信号的输出,以保护电池不至于在低电压惰况下放电,避免电池因过放电而损坏。   3.驱动控制信号和功率驱动开关   从U6(13)脚输出的PWM占空比驱动控制信号,一路经R53、R52、C71载波(缩小占空比)后输出,相位不变,形成PWM信号,加到与门U4(74CO8D)(13)脚,与U6脚送  来的相位开关信号进行逻辑合成,再以一定的逻辑顺序分别从(3)、(6)、(8)脚输出高电平加到三极管Q1~Q3基极,使之导通,驱动T1、T4、T7导通,从而使三组上桥臂场效应V1、V3、V5按一定的逻辑顺序轮流导通工作,将电源电压加至电机绕组。   另一路经R57、C24加到U5(74CO4D)(1)脚,经反相形成PWM信号,由(4)脚输出到或非门U3(74C27D)(2)、(4)、(10)脚,与U6(22)脚同步续流控制端送来的同步续流信号比较后,由(6)、(8)、(12)脚输出到或非门U2(74C27D)(1)、(9)、(10)脚,与U6(26)~(28)脚送来的相位开关信号进行合成,由或非门U2(6)、(12)、(8)脚分别输出高电平,加到三极管N2、N4、N6基极,使三极管N2、N4、N6导通,从而使三组下桥臂场效应管V2、V4、V6按一定的逻辑顺序轮流导通工作,电流通过电机绕组流回电源负极,从而得到模拟三相交流电,使电机旋转起来。   自检后的状态由LED2显示结果,进行判断。LED显示情况与控制器状态的对应关系如下:   闪1停1--自检正常通过;闪2停1--欠压:闪3停1-LM358故障;闪4停1--电机霍尔信号故障:闪5停1--下管故障;闪6停1--上管故障;闪7停1--过流保护;闪8停1--刹车保护;闪9停1--手把地线断开;闪10停1--手把信号和手把电源线短路;闪1停11--上电时手把信号未复位。   在检修时,首先要排除短路故障,特别是未级功率管。   在电门锁一侧,可以断开电门锁插接件测电流,若电流约为65mA,则说明控制器前级无短路。   当无短路而电机不转时,应先捡查初始化自检条件是否正常。   检查电机霍尔元件好坏的方法:打开电门锁,用指针式万用表交流1OV挡分别测U6(15)~(17)脚,即电机霍尔的W、V和U相的输入端,用手慢慢转动电机轮,如果表的指针在OV~4V左右波动,说明电机霍尔元件基本正常。   检查控制器前级是否正常的方法:首先控制器应能自检,观索LED2灯闪停是否正常。若LED2闪一次停一次,说明自检通过,否则应检查自裣灯指示的相关故障电路。   自检正常通过后,用万用表交流1OV挡测U6(26)~(28)脚(即下管换相信号),转动转把使电机轮尽量旋转慢一点,若表针在OV~4V左右波动,再测U6(23)~(25)脚(即上营换相信号),表针应在OV~2V左右波动。然后测U6(CPU)(13)脚(即PWM输出脚),此点电压随转把的转动而变化,若为OV~4.8V,说明U6输出基本正常。   电机电流检测和保护电路由电流取样电阻R5、6和U1等组成。当无刷电机电流增大到使U1(2)脚电压高于(3)脚约0.23V时,U1(1)脚变为低电平,U6(21)脚变为低电平,单片机进入过流保护状态。

    时间:2020-09-02 关键词: 电动自行车 无刷控制器 电路

  • 关于开关频率需考虑的因素

    关于开关频率需考虑的因素

    开关模式电源采用固定、可调或与外部时钟同步的频率进行开关转换。开关频率值决定了电源电容和电感的外形尺寸,因此也决定了其成本。为设计出小型低成本电路,设计人员开始使用更高的开关频率。 根据其数据手册技术规格,开关稳压器IC中内置的振荡器通常可用于非常宽的频率范围。例如:单片ADP2386降压变换器IC可确保其开关频率在设定值的±10%范围内。其他常用的开关稳压器IC则指定为设定值的±20%或更高范围。由于ADP2386开关频率具有±10%的变化范围,在极端情况下,ADP2386使用RT将开关频率设置为600 kHz,即可在540 kHz和660 kHz频率下进行开关转换。 图1.ADP2386降压变换器,其开关频率由电阻RT设置 在设计电路时,必须考虑到开关频率可能会有20%的变化,由于流经电感的峰值电流会随实际开关频率有所不同,因此,电感电流纹波会直接影响输出电压纹波。 图2.受开关频率变化影响的峰到峰线圈电流纹波 图2显示了开关频率对电感电流纹波的影响。图中,600 kHz的标称开关频率以蓝色显示。最小(540 kHz)开关频率以紫色显示,最大(660 kHz)开关频率以绿色显示。在600 kHz的标称设置频率下,当稳压器在540 kHz频率下开关时,可以看到峰峰纹波电流为1.27 A。但是,在600 kHz的相同频率设置下,开关稳压器也能够在660 kHz频率下开关,相应的纹波电流为1.05 A。在此例中,220 mA的线圈电流纹波差异可能是由于电路中不同组件的开关频率变化导致的。这已经超过了整个允许的温度范围。 开关稳压器的限流值设置必须考虑这个因素。峰值电流必须足够低,才能确保在正常运行期间不会激活现有的任何过流保护。 请注意,本例未考虑所有其他可能出现的变化因素,如电感和电容值变化。 图3显示了不同的电流纹波变化的相应输出电压纹波值。电路设计为开关频率为600 kHz时产生4.41 mV纹波电压。在540 kHz开关频率下,纹波电压为5.45 mV;在660 kHz开关频率下,纹波电压为3.66 mV。 图3.在开关模式稳压器IC中,开关频率变化导致的输出电压纹波变化 本例中,考虑的唯一变量就是允许的温度范围内开关频率的变化。在实际应用中,可能存在许多其他变量,如电感和电容的实际值变化。这些亦受工作温度的影响。但是,我们也可以假设,在大多数情况下,开关频率的实际变化不会达到±10%的限值。通常,开关频率会在指定范围中间的典型值附近变化。为了系统地考虑电源中的所有动态变量,我们可以通过蒙特卡罗分析找到答案。其中不同分量和变量参数的变化根据其发生的概率进行加权,并相互关联。使用ADI公司免费提供的LTspice®仿真软件可进行蒙特卡罗分析。 有关如何在LTspice仿真中改变参数的更多信息,请参阅Gabino Alonso和Joseph Spencer撰写的文章“利用最少的仿真运行进行最差情况的电路分析”。

    时间:2020-08-28 关键词: 频率 开关 电路

  • 高性能、低功耗的汽车倒车雷达电路设计—电路精选(54)

    伴随着PC市场的没落以及在移动终端市场的挫败,这位昔日的芯片业霸主——英特尔如今已经展现不出当年那股意气风发之气了。但是它的雄风依旧,英特尔在2017年国际消费类电子产品展览会(CES2017)上召开了英特尔历史上技术实现难度最高的一次发布会,英特尔CEO科再奇让发布会现场260个人戴上Oculus Rift头显,和他一起观察太阳能电池板、体验一部丧尸射击游戏和观光越南河谷的美景。 英特尔似乎重新找回了十年前的自己,不只是在虚拟现实场景中…… 错失移动市场 英特尔曾与微软强强联合,结成win-tel联盟,在PC时代独占鳌头。但是如今PC出货量正在逐年下滑,英特尔原有的强势市场正在受到巨大的冲击。 Gartner初步统计结果显示,2016年第四季度全球个人电脑出货量共计7260万台,较2015年第四季度下滑3.7%。2016全年PC出货量共计2.697亿台,比2015年减少6.2%,相当于2007年水准。PC出货量自2012年开始便持续呈现逐年下滑的局面。 不仅如此,英特尔在移动芯片市场不敌主打高性价比、低能耗的ARM,屡战屡败。早在智能手机市场全面爆发的前夜,英特尔就尝试通过收购英飞凌无线事业部涉足移动芯片业务,但是这种试水性投资并没有给英特尔带来意外的惊喜,最终还是以失败告终。但是英特尔并没有放弃,而是继续投入移动芯片研发,甚至依靠巨额补贴吸引到不少盟友,最终由于研发进度缓慢没能跟上市场节奏,只能停掉原本已经规划好的Broxton、SoFIA LTE/LTE2等移动处理器,将重心转向未来5G市场的研发。 在这期间,随着平板电脑市场的增长,英特尔曾经一度也想进军平板电脑芯片市场,并采取和手机芯片一样的市场策略,通过巨额补贴抢占市场份额。据了解,不到两年,英特尔用大约70亿美元买来了一时的虚假繁荣,英特尔平板电脑芯片2014年出货量超过 4000万颗。南京睿悦信息联合创始人兼副总经理刘晓飞认为,英特尔觉得平板电脑的市场份额有限,从去年下半年开始基本不补贴了,大部分厂商转用ARM阵营的芯片,所以平板电脑市场仍然是ARM阵营的天下。 如今,英特尔的处境十分尴尬,原有优势的PC市场正在下滑,而新的移动市场又失去了,英特尔何去何从呢? 优势不太明显 上帝关上了一扇门,必然会为你打开另一扇窗。如果VR是那一扇被刚刚打开的窗,英特尔必须抓住。 背靠着PC市场的原有地位,英特尔在PC端头盔市场几乎占据垄断地位。不管是Oculus Rift、HTC Vive和Sony PS VR三大头显厂商,还是微软等其他VR头盔,都需要PC端的处理性能支撑其正常运行。 虽然PC端VR头盔效果较好,但是缺乏便携式的移动体验,难以在消费市场中大量普及,这从手机的发展历史就可以看得出来,昂贵而笨重的大哥大只是少数人的专属,而便携的智能手机才使人手一部成为可能。所以如果VR终端必须往轻巧、便携方向发展,其重任必然落在VR或者MR一体机上。 正因为看到这一点,英特尔近两三年来一直在一体机上不断探索。据了解,2015年12月30日,英特尔推出全球首款搭载Nibiru VR ROM与英特尔芯片的VR一体机,该一体机也是全球首个支持android 和windows10双系统切换的VR设备。去年5月31日,亿道与英特尔联合发布了VR系列产品“便携式”一体机(分离式)以及战术背包 “FirePack”。 而真正代表英特尔占领技术高地的产品是MR一体机Alloy。去年8 月 16 日,英特尔在英特尔信息技术峰会上首次展示了Alloy。近期,英特尔Alloy又在CES2017上亮相,科再奇表示,英特尔正在和诸多硬件合作伙伴协作研发,计划在今年第四季度推出MR一体机。 但是ARM阵营的厂商并不甘示弱,他们在VR一体机的尝试不容小觑。如今国内体验比价好的VR一体机都是ARM阵营的产品,例如,IDEALENS、大朋 VR一体机采用三星的解决方案,Pico VR一体机、酷开VR一体机、爱奇艺VR一体机等更多的厂商则采用高通的解决方案。而且近日美国老牌AR企业Osterhout Design Group(ODG)又与咪咕视讯合作推出了搭载骁龙835处理器的MR一体机——MIGU Glass的企业版M1 Pro和个人版M1,将分别于2017年第二、第三季度发售。 所以,ARM阵营不仅在智能手机、平板电脑市场压住英特尔前进的步伐,还在移动VR市场中起着一定的领跑的态势,从目前来看,英特尔在移动VR市场中并不强势。 胜负难以预料 其实,不管是英特尔,还是ARM阵营,他们在VR上还处于投入期,VR产品的销量都不大,更重要的是他们的解决方案也不完善,目前很难判断谁能够最终领跑移动VR市场。 我们都知道,ARM架构之所以大受欢迎,在于他从设计之初就将低功耗、低成本的优先级放在了高性能的前面。ARM阵营在移动终端市场中几乎处于垄断地位。而 VR的未来一定是移动端市场,如果从移动VR功耗控制上来看,ARM阵营相对成熟。如今ARM阵营在不断提升处理器的性能,但是如何在性能和功耗之间寻求一个平衡点也是ARM阵营面临的一道难题。 而英特尔此前虽然一直想进入移动市场,但是都以失败告终。如果从性能上看,英特尔的性能优势比较明显,英特尔x86实力雄厚,处理性能高,与x86竞争的面向高性能的处理器都逐渐退出了历史舞台,但是英特尔的功耗也很高,如果解决不了功耗问题,采用英特尔芯片的VR产品要大量普及也很难。

    时间:2020-08-13 关键词: 汽车电子 倒车雷达 电路

  • LED节能指示灯电路测试分析

    LED节能指示灯电路测试分析

      前些天在讨论LED指示灯时,有人提到用电容限流,我认为这是个减少损耗的好办法,只是单个指示灯本身功率很小,节省总量有限。   一般用于插线板或某些电器上的指示灯,多半是用1/4w 220k电阻直接串联一个红色LED灯珠,这样一个指示灯,耗电约0.2w,算是很小了,不过如果是长年亮着,一年也要耗电约1.75度,如果把全国所有的这种LED指示灯都算起来,还是比较可观的。这种电路,真正耗电的大头都在电阻上,而灯珠的耗电微乎其微,如果改用电容降压限流,就可以大大较少损耗。不过,电容限流有一个缺点,那就是在通电瞬间,如果交流电不是正好在电压为0的状态,就会有很大的冲击电流,所以,还得串联一个适当的电阻来防止加电瞬间的大电流冲击。另外,多次看到这种LED指示灯损坏,分析原因是LED只串一个电阻就接上去,在交流电的负半周会有高反向电压将LED击穿,而LED属于二极管的一种,一次击穿(也就是达到反向击穿电压,但电流很小)不会损坏,二次击穿(电流较大,内部发热严重,导致半导体晶格损坏)会损坏,为了避免反向电压损坏LED,应该加一个二极管来进行保护。   经过分析,大致确定节能指示灯电路如下      为了进行测试,准备了耐压1kv的高耐压瓷片电容0.01μ、4700p各一个(不过这些电容是便宜货,实测电容容量大约只有标称的一半),1/4w 10k、20k电阻各一个,3mm红色LED灯珠两个,整流二极管1N4007一个,带插头的线一根,接线座一个        先按电路将0.01μ电容、20k电阻、二极管和LED焊一起,插到接线座上测试灯亮,与插线板上的指示灯(220k电阻串1N4007和3mm红色LED)对比,亮度略小,不过做指示灯足够了改用4700p电容,亮度还要小一些。         下一步就是冲击测试,把插头连续插拔不小于100次,串了20k电阻后,理论上最极端状态下(交流电的负峰值拔掉,电容反向充电到最大,正峰值插上去,使电阻和LED承受双倍峰值电压)脉冲电流31mA,不应该有问题。测试通过。   然后是测试LED灯珠的耐大脉冲电流测试,也就是去掉20k电阻,如果LED能承受,那么电路的损耗会更小。连续插拔100次,发现亮度越来越小,最后只在插上去瞬间闪一下。把灯珠取下来,用万用表测量,发现已经严重漏电,LED报废了。测试看来,是大电流的冲击造成LED内部局部损坏漏电,而不是一次性彻底损坏。   LED的耐冲击电流是多少呢,网上查了一下,3毫米的红色LED最大脉冲电流是75mA。如果使用10k电阻,即使电压上升到250v,极端状态下最大峰值电流也就70mA,使用10k电阻应该足够。   换了另一个LED灯珠,电阻换成10k,连续插拔了100多次,亮度看不出变化,拆下LED用万用表测量,几乎测不到漏电,跟测试前完全一样。也就是说,串10k电阻完全满足要求。   电路计算分析:   0.01μ的电容在50Hz时,容抗Rc=1/(2πfC)=1/(6.28*50*0.01*10^-6)=318.5k,有这么大的容抗,10k或20k电阻对电流影响很小,忽略不计,于是交流电流为220/318.5k≈0.69mA,这是按正弦波交流电计算的有效电流,LED和二极管平分这个电流,LED电压约1.8v,二极管电压约0.7v,平均电压约1.3v,消耗功率1.3v*0.69mA≈0.9mw,电阻上的功率为(0.69mA)^2*10kΩ≈4.8mw,一共耗电5.7mw,也就是0.0057w,只有原指示灯电路的1/35,不间断使用大约20年才耗电1度,而亮度比串联220k电阻差得不明显,亮度足够了,我这电容实际容量小近一半,亮度也没小多少。如果电容容量小一半,则电流下降一半,电阻上消耗的功率下降到原来的1/4,约1.2mw,LED和二极管耗电下降一半,约0.45mw,总耗电约1.65mw,69年才耗电1度。   从材料成本来说,我这网购的电容20只0.8元,每只0.04元,二极管的网上报价也差不多0.04元一个,大批量购买会更便宜,材料成本增加不到0.1元,不但每年(不间断使用情况下)节约用电约1.7度,而且LED有二极管保护,不用再担心损坏。

    时间:2020-08-12 关键词: LED 电路

  • 模拟电路中的电阻各参数,你知道吗?

    模拟电路中的电阻各参数,你知道吗?

    你知道模拟电路中的电阻各参数吗?它有哪些知识点?对于工程师而言,电阻是最熟悉的元器件之一。电阻在电路中通常起分压、分流的作用,同时电阻也会有很多参数,但是在模拟电路中,他们的参数值又该如何理解呢? 诚然,在数字电路中,我们无需关注太多的细节,毕竟只有1和0的数字里面,不大计较微乎其微的影响。但是在模拟电路中,当我们使用精准的电压源,或者对信号进行模数转换,又或者放大一个微弱的信号时,阻值的小小变动都会带来很大的影响了。在与电阻斤斤计较的时候,当然就是在处理模拟信号的场合了,后面就根据模拟电路应用分析下电阻各参数的影响。 01 电阻的额度阻值——电阻的额度阻值的选择往往被应用固定了,比如对一个LED灯限流,或者对某个电流信号取样,电阻的阻值基本没有其他选择。但是有些场合,对电阻的选择却有多种,比如对一个电压信号进行放大。如图所示,放大倍数跟R2与R3的比例有关,与R2、R3的值无关。这时选择电阻的阻值还是有根据的:电阻阻值越大,热噪声就越大,放大器的性能就越差;电阻阻值越小,工作是电流越大,电流噪声也就越大,放大器的性能就越差;这是很多放大电路的电阻是几十K的原因了,有需要用到大阻值的地方,或者是使用电压跟随器,或者使用T型网络来避免。 (同相放大器) 02 电阻的精度——电阻的精度很好理解,这里不啰嗦了。电阻的精度一般有1%和5%,精密的要0.1%等。0.1%的价格大约是1%的十倍,1%的价格大约是5%的1.3倍。一般地,精度代号A=0.05%、B=0.1%、C=0.25%、D=0.5%、F=1%、G=2%、J=5%、K=10%、M=20%。 03 电阻的额度功率——电阻的功率本来很简单,但是往往容易用得不恰当。比如2512的贴片电阻,额度功率是1W,根据电阻的规格书,温度超过70摄氏度时,电阻就要降额使用。2512的贴片电阻到底能用到多大的功率呢,在常温下,如果PCB焊盘没有特殊散热处理,2512的贴片电阻功率达到0.3W时,温度就可能要超过100甚至120摄氏度了。在125摄氏度的温度下,根据温度降额曲线,2512的额度功率需降额到30%了。这种情况在任何封装的电阻都需要注意的,不要迷信标称功率,关键的位置最好再三确认避免留下隐患。 04 电阻的耐压值——电阻的耐压值一般比较少提,特别是新手,往往没有什么概念,以为电容才有耐压值。电阻两端能够施加的电压,一个是由额度功率决定,要保证功率不超过额度功率,另外就是电阻的耐压值了。虽然电阻体的功率不超过额度功率,但是过高的电压会导致电阻不稳定、电阻引脚间爬电等故障,在使用时需根据使用的电压选择合理的电阻。部分封装的耐压值包括:0603=50V,0805=100V,1206至2512=200V,1/4W插件=250V。而且,时间应用中,电阻上的电压应该比额度耐压值小20%以上,不然时间一长就容易出问题了。 05 电阻的温度系数——电阻温度系数是描述电阻随温度变化的参数。这个主要由电阻的材料决定的,一般厚膜片式电阻0603以上的封装都可以做到100ppm/℃,意思就是该电阻环境温度变化25摄氏度时,电阻值有可能变化了0.25%。如果是12bit的ADC,0.25%的变化也就是10个LSB了。所以像AD620这样的运放,仅靠一个电阻调整放大倍数的,很多老工程师不会贪方便而使用,他们会使用常规电路,通过两个电阻的比例调节放大倍数,当电阻是相同类型的电阻时,温度引起的阻值变化不会带来比例的变化,电路就更稳定。在要求更高的精密仪表,会使用金属膜电阻,他们的温漂做到10至20ppm是容易的,当然也就贵点。总之,在仪表类的精密应用中,温度系数绝对是很重要的一个参数,电阻不精准可以在校准时调整参数,电阻随外界温度的变化是控制不了的。 06 电阻的结构——电阻的结构比较多,这里提下能想起来的应用。机器的启动电阻,一般是用电阻对大容量的铝电解进行预充电,充满铝电解后闭合继电器接通电源工作。这种电阻需要耐冲击,最好使用大绕线电阻,电阻的额度功率不是很重要,但瞬时功率却很高,普通的电阻难满足要求。高压应用,比如电容放电的电阻,实际工作电压超过500V,最好使用高压玻璃釉电阻而不是普通的水泥电阻。 尖峰吸收的应用,比如可控硅模块两端需要并联RC做吸收,做dv/dt保护,最好就实现无感绕线电阻,这样才能对尖峰有良好的吸收性能并且不容易被冲击损坏。以上就是模拟电路中的电阻各参数解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-08-05 关键词: 模拟 电阻 电路

  • 高阻抗电弧炉的设计特点和应用

    高阻抗电弧炉的设计特点和应用

    引言 高阻抗电弧炉是一种高效率的新型炼钢炉,它具有一系列突出的优点:能大幅度地降低电能和电极消耗、能显著地减少对供电电网的短路冲击和谐波污染。 高阻抗电弧炉吸取了近25年来出现的所有电弧炉炼钢新技术,再加上泡沫渣的成功应用,使得一直发展缓慢的交流电弧炉在电弧稳定性、效率和对电网短路冲击减少方面均可同直流电弧炉相媲美。 本文介绍了带饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。前者具有高超的伏安特性,使短路电流很小,基本上达到了恒电流电弧炉特性。 1 高阻抗电弧炉的供电电源 1.1 对供电可靠性的要求 电弧炉属于热加工设备,如果中途停电,会造成很大的损失:使电耗和原材料增加,使产品质量下降,甚至造成整炉钢水报废,炉子越大损失越大。根据有关规范规定,电弧炉属于二级负荷。 对于炉子容量在50t及以上的电弧炉通常由两路独立高压电源供电,炉容较小的可由一路高压电源供电。 1.2 公共供电点的确定 电弧炉的公共供电点系指其与电力系统相连接的供电点,并接有其他用户负荷。对公共供电点的要求主要考虑以下因素: 1)供电变压器容量要能适应电弧炉负荷特性的要求; 2)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压波动和电压闪变值、以及谐波电流值不得超过国标GBl4549-93中的允许值; 3)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压不对称度不得超过2%。 电弧炉的公共供电点有两种情况,其一是电弧炉系统直接与电力系统相连接;其二是电弧炉系统通过企业总变电所与电力系统相连接。电弧炉一般不由车间变电所供电。 当电弧炉由企业总变电所母线供电时,为了防止对其他负荷供电质量产生不良影响,一般要求供电变压器的容量为电炉变压器容量的2.5倍以上。当不能满足此要求时,或增大供电变压器容量;或采用专用中间变压器供电,这需要经过技术经济比较来确定。 当采用专用中间变压器供电时,该变压器容量的选择,应与电炉变压器经常过负荷运行状态相适应。此时,供电变压器二次侧的电压波动可不受限制;当供电变压器二次侧装有无功功率动态补偿装置时,该变压器容量应按补偿后的负荷情况选择。 2 高阻抗电弧炉的主电路 高阻抗电弧炉主电路与传统电弧炉主电路的主要区别在于前者的主电路中串联一台很大的电抗器。它使电弧连续稳定地燃烧、电弧电流减小、电弧电压提高、电弧功率加大、电效率提高、谐波发生量及对供电电网的冲击减小。 由于高阻抗电弧炉的工作电流小,所以其二次载流导体、短网的截面积小,这也是高阻抗电弧炉的优越性, 电抗器分为固定电抗器和饱和电抗器两种。前者的缺点是不能自动调节电抗值。当工艺改变,需要改变电抗时,要提起电极、断电,然后才能改变电抗;而饱和电抗器则能根据炉况,自动地改变电抗值,基本上达到了恒电流电弧炉操作。 下面对带有不同电抗器的高阻抗电弧炉分别进行讨论。 2.l 带固定电抗器的高阻抗电弧炉 在高阻抗电弧炉中,采用高电压、低电流、长电弧作业时,选择合适的功率因数,并有合适的系统电抗以达到稳定操作是至关重要的。在大多数情况下,必须采用电抗器与电炉变压器串联。带有固定电抗器的高阻抗电弧炉主电路图如图l所示。 这种高阻抗电弧炉的设计特点如下: 1)因电抗器电感的储能效应和高起弧电压的动态特性所获得的稳定起弧条件,导致高集成功率输入; 2)短路电流小,当废钢塌陷时,电极、电极臂和电缆上的电流小,因此,电极损坏的危险性小,机械磨损也少; 3)电极电流波动小,因而对电网的干扰也小; 4)电抗器线圈常常作成抽头式,以便根据不同工艺需要改变电抗值; 5)当电抗器串联连接于电路中时,电抗器的感抗相对值可按式(1)计算,XK%=100*(QK/Se)% (1) 式中:QK为电抗器的额定容量,Kvar;Se为电弧炉变压器额定容量,KVA。 6)串联电抗器和变压器一样,都是在重负荷情况下运行,因此,对其热稳定性和机械强度要求较高; 7)对现有电弧炉变压器及短网系统稍加改进,即可实现高阻抗化。 折合到变压器二次侧的系统总电抗对电弧炉操作过程的影响可以用下列关系式表示(这里假设有强有力的三相平衡供电电网): 式中:U为变压器二次电压; Uarc为电弧电压; I为电极电流; X为折合到变压器二次侧的系统总电抗; R为折合到变压器二次侧的系统总电阻; P为有功功率; φ为相位角。 由式(5)町明显看出:对于同样的功率和功率因数,提高电抗就可以降低电极电流。 为了说明不同的系统总电抗对电弧炉操作的影响,表1给出了丹涅利公司3台同样容量(90MVA)、不同电抗器的电弧炉的运行实例。 实例A为典型的传统电弧炉设汁,而实例B则是设计成较高的电抗和低电流操作,电弧功率与实例A相同,其电极电流只有50kA,实例A为65kA。实例C则是完全按照高阻抗电弧炉设计的,其二次电压高达1100V,系统运行总电抗为8.2mΩ,电极电流为50kA,损失功率很小,只有2..3MW,电效率非常高。短路电流小,只有93kA,短路电流倍数仅为1.86倍。其优点是对电网的冲击减小,使电弧更加稳定。 2.2 带饱和电抗器的高阻抗电弧炉 饱和电抗器是一种在同时有恒定磁场与交变磁场作用下工作的电抗器。饱和电抗器的电抗因其恒定磁场的改变而发生变化的这一特性被广泛地应用于各种电力调整设备中。利用饱和电抗器的下坠特性来限制短路电流,在真空电弧炉上曾经有成功的应用范例,为了这个目的而使用的电抗器有时被称为电流补偿电抗器。 当高阻抗电弧炉正常工作时,主电路中的电流为额定值,此时饱和电抗器受到最大的磁化作用,它在特性曲线上的工作点如图4中的a点所示,饱和电抗器的电压降较小。当炉子一旦发生工作短路时,流经电抗器的交流电流增加了,而直流电流却保持不变,这时的工作点移到同一曲线上的}1点,由图4可看出,这时饱和电抗器的电压降很大,从而限制了短路电流。即饱和电抗器的磁化作用自动地随着主电路所要求的电压而改变。 带有饱和电抗器的高阻抗电弧炉主电路如图5所示。饱和电抗器是利用铁磁材料的非线性磁化曲线进行工作的。每相饱和电抗器可被视为具有两个绕组的单相变压器,其中NL线匝与负荷(电炉变压器)串联称作负荷绕组;另一个NC线匝与NL电气隔离,并通以直流电流(IDC)称作控制绕组。 饱和电抗器通过控制绕组的安匝数,调节铁芯的饱和度,只要负荷绕组的安匝数比控制绕组的低(相当于图4中的a点),则负荷绕组产生的电压降很低,甚至可忽略不计。如果负荷电流ILMAX≥IDC*NC/NL,铁芯将会减小饱和度,而负荷电流的任何增量将产生大的磁通量变化,结果在负荷绕组中产生较大的电压降(相当于图4中的b点)。这就是产生下坠式伏安特性的理论依据。 通过改变控制电流IDC,就可能在由O至最大允许电流的范围内控制负荷电流。当负荷电流趋向于超过ILMAX时,饱和电抗器将产生较大的电压降,将电流限制在ILMAX值之内。通过选择控制电流,饱和电抗器即能以全电流控制模式或作为峰值限流器进行工作。 2.3 应用实例 意大利Ferriere Nord钢厂的80t DANARC交流电弧炉是采用饱和电抗器控制的高阻抗电弧炉。该电弧炉的主要数据如下: 炉壳直径 5300mm; 电极直径 600mm; 电极圆直径 1150mm; 电炉变压器 55MVA+20%; 最大有功功率 43MW; 最大次级电压 985V; 饱和电抗器容量 76MVA; 饱和电抗器励磁系统 0.4MVA。 3 电抗器的过电压保护措施 真空断路器的操作过电压是由于电路中存在着电感、电容等储能元件,在开关操作瞬间放出能量,在电路中产生电磁振荡而出现的过电压。在电感性负载电路中,真空断路器的分断操作会产生严重的高频振荡波形。曾测到过的最高值约为电源峰值的4.5倍。高阻抗电弧炉变压器原方串联一个很大的电抗器,其电感值非常大,因而产生的分断过电压非常高,已运行的高阻抗电弧炉现场也确实证明了这一点,因此,必须采取特别有效的过电压保护措施。 常用的过电压保护措施有阻容保护和避雷器保护。前者也有几种不同方案,但效果最好的方案如图7所示。 这种双路式RC过电压保护器的运行结果表明能够消除分断过电压振荡,R1C1主要保护相间过电压,R2C2主要保护对地过电压。对于用来吸收相间电路存储能量的R1C1值应选用O.1μF的电容器比较合适。根据《电机工程手册》第三篇高压开关设备所述,对于频繁进行投切操作的电弧炉变压器的真空断路器,过电压保护装置R1C1选C1=O.l~O.2uF,R1=100Ω。 组合式RC装置中的C2的接入是为了消除相对地的过电压,同时又能解决常规三组RC吸收装置中对地电流过大而烧毁电阻R1的缺陷。西安高压电器研究所与锦州电力电容器厂合作研制的组合式RC过电压保护器,已通鉴定并批量生产,几年来凡使用陔装置的电路从未发生过过电压事故。 关于第二种方案,用氧化锌避雷器截止操作过电压也有不同方案,效果最好的是三相组合式氧化锌避雷器,如图8所示。 它能够抑制分断真空断路器时引起的相间和相对地操作过电压,达到保护变压器和防止真空断路器相间和相对地闪络的目的,三相组合式金属氧化物避雷器能实现相问和相对地同时保护,因而一台三相组合式避雷器可代替4台普通型避雷器。对35kV电压,可选用Y0.1W~41/127&TImes;41/140型。 用真空断路器切断电炉变压器,通常都是在无载情况下进行操作(保护装置动作除外)。经验证明,真空断路器切断空载变压器时,产生的过电压最高,必须采取加强型的过电压抑制措施。因此对于高阻抗电弧炉设备来说,采用阻容吸收器(RC)和避雷器双重保护措施是需要的。其工作原理是用电容器减缓过电压波头,用避雷器限制过电压峰值。因为后者是由放电间隙和氧化锌非线性压敏电阻串联而成的。在产生过电压时,放电间隙被击穿,过电压加在氧化锌非线性电阻上,其阻值迅速减小,流过的电流迅速增大,这样就限制了过电压。 真空断路器与电抗器之间连线类型和长度与过电压值也有关系。如果真空断路器和电抗器之间用电缆连接,由于电缆本身的电感及较大的分布电容,则连接电缆长度与电抗器承受的过电压有直接函数关系——连接电缆长度与过电压倍数成反比例关系,即连接电缆越长,电抗器承受的过电压倍数越低。当连接电缆长度小于6m时,在电抗器的原方必须重复加装RC吸收器和氧化锌避雷器。 4 结语 高阻抗电弧炉的基本原理是依靠提高变压器二次电压来增加电弧功率、依靠串联电抗器来稳定电弧和限制短路电流、依靠提高电效率来降低电耗和提高生产率。 带有饱和电抗器的高阻抗电弧炉能自动调节电抗值,能基本上作到理想的恒电流电弧炉。 在设计高阻抗电弧炉供电电路时,由于串联电抗器的电感值比较大,导致真空断路器分断过电压大幅度提高,因此,必须采取强有力的过电压保护措施。即应采取组合式氧化锌避雷器和四极式阻容吸收器的双重保护措施。 高阻抗电弧炉中的电抗器必须安装在变压器室内,而且娶紧靠变压器安装。

    时间:2020-08-05 关键词: 高阻抗 电路

  • 3DLED显示屏引爆朋友圈_水晶造型LED屏现身西安!

    3DLED显示屏引爆朋友圈_水晶造型LED屏现身西安!

    继《纽约时代广场》和《俄罗斯总统纪念中心》项目在LED显示屏行业持续发酵之后,又一项“惊世之作”的LED显示屏应用案例引爆朋友圈。 原本想给大家一次意外的惊喜,终究是追不上“剧透党”的节奏啊,接下来将全面解析“史上最具创意和最高难度LED显示屏项目” 该项目位于西安老城根Gpark晶彩广场,采用了近2000平米的水晶体LED装置,集成声、光、电高科技元素,以水晶质感体现,震撼的音效,带来强烈的视觉冲击。科鑫光电,ipad智能无线控制LED显示屏系统第一品牌。 结合超大的舞台设计,将满足未来西安多种商业 表演、节日庆典、时尚品牌发布、都市浪漫约会,在声、光、电交相辉映中,极具震撼力的三维声像,将观众带入一个意境空间,无限遐想的光影世界闪耀在古城上空。 该项目号称是“史上最高难度LED显示屏(ipadled.com)项目”,在拿到该项目的设计草图,设计师只给了一句话:“我想创造一个全世界最灿烂的水晶”,我们惊讶于设计师的大胆创意,同时也在思考项目的可行性,很多业界人士参与了项目的评估,得出的结果是“这是一个不可能的任务”. 感叹设计师的天马星空和对LED显示屏的理解缺失,设计工程师在拿到项目草图后,内部也进行了激烈的讨论,经过多次的力学演算和3D建模,最终还是给出了一个切实可行的方案。 我们将方案提交给设计师,设计师也不太敢确信,提出各种实时细节问题点,我们一一解答,最终设计师给了一个定论:让我们一起创造一个传奇吧。 该项目从钢结构设计到电路设计的难点非常多,36个锥体,400多个面,多达1200种不同规格的模组拼接,工程师们凭借着多年创意异型屏的经验,成功解决了承重、拼缝和多面异型联屏拼接等诸多行业难点. 晶莹剔透的美从内而外散发出来,在阳光的照耀下,显的更加闪耀、迷人.水晶的美并不是天生就具备的,也许在美丽的背后经过了多少我们所不知道的,才有了它今天的光彩夺目. 在项目施工期间有媒体采访了现场工程人员,汗流浃背但每个人脸上都洋溢着笑容,他们很累也很辛苦,但是心中无尽的自豪是这么一个惊世绝伦的项目就要在他们手上完成了,他们成为了经典造就者。 该项目采用国际专业级视频多媒体服务器,对各种视频类型进行随心所欲的特效处理、视频编辑,从而达到视频与意境的完美融合,将光与艺术的主题演绎得淋漓尽致。 引用Gpark官方的一句话,这是一个“让光彩与艺术成为街区的娱乐灵魂之作”。在LED异型创意显示市场,成功打造了一个又一个“绝世经典”,完成了一个个看似不可能完成的任务,在LED显示屏行业诞生的又一个新奇迹。

    时间:2020-07-31 关键词: led显示屏 电路

  • 精选电工实用电路解易通

    精选电工实用电路解易通

    本书介绍并分析了目前常用的电工电路,包括照明电路、低压供电线路、电风扇电路、电动设备控制电路、静态继电器控制电路、变频器和可编程控制器应用电路、水泵控制电路、漏电保护开关线路、电子时间继电器电路、彩灯控制电路、起重设备控制电路、仪表与判别电路以及其他电路。 本书内容由浅入深,通俗易懂,语言精练,图文并茂,内容丰富,应用广泛,解说明细,理论联系实际。本书既可作为初、中级电工以及电工技术业余爱好者的自学读本,也可作为各类职业技术院校相关专业师生的参考资料。

    时间:2020-07-22 关键词: 电工 电路

  • SRAM的存储容量及基本特点

    SRAM的存储容量及基本特点

    SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。SRAM存储器具有较高的性能,但是SRAM芯片也有它的缺点,即它的集成度较低,功耗较DRAM大。 SRAM的速度快但昂贵,一般用小容量的SRAM作为更高速CPU和较低速DRAM之间的缓存.SRAM也有许多种,如Async SRAM(异步SRAM)、Sync SRAM(同步SRAM)等。 下面解析关于SRAM存储容量及基本特点。半导体随机存储器芯片内集成有记忆功能的存储矩阵,译码驱动电路和读/写电路等等。 1、重要概念 读写电路:包括读出放大器和写入电路,用来完成读/写操作。 地址线:单向输入,其位数与芯片的容量有关片 选线:确定哪个芯片被选中(用来选择芯片) 数据线:双向输入,其位数与芯片可读出或者写入的位数有关,也与芯片容量有关。 2、存储容量 通常我们将存储容量表示为:字数X位数,比如64KX8位,其含义为,以8位构成一个字,一共有64个字。 下面我们来看一道例题:一个64Kx8位的存储器,可以由()个16kx1位的存储芯片构成?分析:64Kx8位,说明该存储器是以8位构成一个字,因此,每读出一个字,需要选中8片16kx1位的存储芯片,而一片能表示16k,因此一共需要64/16=4片,根据组合的原理,一共需要4x8=32片。 从图中我们可以看出,相当于把32个芯片分成了4组,每组8片(表示8位)。于是得出这样的结论: SRAM存储器元件所使用的mos管多,占用硅片面积大,集成度低,但是采用触发器工作原理存储信息,因此即使信息读出之后,它仍然保持原状,不需要再生,但是电源掉电时,原存有的信息就会消失,因此它属于易失性存储器。 3、基本特点 触发器优点,速度快,不必配合内存刷新电路,可提高整体的工作效率。 触发器缺点,集成度低,功耗较大,相同的容量体积较大,而且价格较高,少量用于关键性系统以提高效率。 SRAM使用的系统:CPU与主存之间的高速缓存。CPU内部的L1/L2或外部的L2高速缓存。 CPU外部扩充用的COAST高速缓存。CMOS146818芯片(RT&CMOS SRAM)。

    时间:2020-07-17 关键词: sram 存储数据 电路

  • 135卷片报位电路介绍

    135卷片报位电路介绍

    如图所示为135卷片报位电路。该电路主要由计数器C180和TWH8751组成。其中TWH8751组成振荡器,其振荡频率约为1kHz。      电路中计数开关K2由在135胶卷的小孔位置用环氧树脂固定的黄铜接触片所引出的一根导线与机体构成,当135卷片移动时,每跳过一个小方孔,则接触片与机体接触一次,产生一个计数信号。开机时,因第一个小孔的接触片与机体已接触,C180被复位。当一幅照片的第9个小孔到来时产生8个计数信号,此时C180的Q4呈现高电平,使BG导通,振荡器TWH8751因“ST’’(②脚)输入低电乎而开始振荡,由④脚输出的信号驱动喇叭发声,告知主人照片到位。      电路在调试时,先闭合计数开关K2,再闭合电源开关K1,使LED亮,Q1~Q4均为低电平。然后将K2打开再合上共八次,Q4为高电平,调整R2使BG导通,喇叭发声,调节R4可改变发音的声调,调节R5可改变音量的大小。  

    时间:2020-07-15 关键词: 电路

  • USB音箱,普通版和HI-FI级电路原理图介绍

    USB音箱,普通版和HI-FI级电路原理图介绍

    1,普通版,输出功率2x1W,8欧姆负载,无须外接电源,带DC音量调节电位器和电源开关,工作指示LED,采用高档LM4866MT做功放。   2,HI-FI级 USB AUDIO PCB,采用高品质USB AUDIO DAC 芯片,用两颗OPA604构建LPF,推动LM4766输出2x40W功率。三部分电源由独立AC-DC整流滤波。    

    时间:2020-07-13 关键词: USB 音箱 电路

  • YYH40系列语音合成芯片特点及电路图介绍

    YYH40系列语音合成芯片特点及电路图介绍

    基本特点: ①采用自适应增量(8)调制(ADM)方式。 ②YYH40的寻址能力512k位。 ③外接存储器可选择一片或二片DRAM。 ④采样频率为8~32 kbps。 ⑤单电源供电,电源电压为 5v。 ⑥可直接与电话线相连,驱动磁带录音机作为电话 留言记录。 ⑦28脚双列直插封装。 YY1140引脚图如下图所示:   YYH40引脚图 YYH40应用电路  

    时间:2020-07-13 关键词: 芯片 电路

  • UM5100系列语音合成芯片特点及电路

    UM5100系列语音合成芯片特点及电路

    语音合成芯片UM5100基本特点: ①低功耗COMS型工艺制作。 ②使用连续信号8调制器,采用连续可变斜率增量调制(CⅥ、D)方式。 ③UV5100的寻址能力为256k位。 ④语音信号的记录和再生需外接SRAM型或EPRAM型存储器一片。 ⑤UM5100没有工作模式选择,采样速率选择和放音速度的选择,当时钟频率和存储器确定之后,其录音时间和放时间就是固定的。 ⑥基本时钟脉冲由外接RC振荡元件具体参数值决定。 ⑦采样速率为l0~28kbps,最大可达 80kbpS。 ⑧单电源供电,电源电压使用范围为 直流 (3~6V)。 ⑨采用40脚双列直插封装。 UMSl00的引脚排列图如下图所示: UM5100语音合成芯片的内部结构方框图由连续可变斜率增量调制方式(CVSD)的数据调制器、地址总线(A0~Al4)的地址信号发生器、三态数据总线缓冲器、工作方式控制接口电路、串行/并行双向转换器、时钟振荡器及控制电路、分频器等部分组成。 UMSl00语音合成芯片的内部结构方框图如下图所示:   UM5100可外接256k位的EPROM或RAM,只要将UM5100的数字线,地址线,读写信号线与存储器相接即可。选EPROM时只能放音,不能录音。 UM5100应用系统如下图所示,它主要由UM5100、存储器6264、低通滤波器与放大器、音频放大器、扬声器与话筒组成。LM324四运放用来实现再生信号的放大,低通滤波器等。   UM5100的应用电路  

    时间:2020-07-13 关键词: 芯片 电路

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