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  • 适用于高湿环境的新系列汽车级DC-Link金属化聚丙烯薄膜电容器解析

    适用于高湿环境的新系列汽车级DC-Link金属化聚丙烯薄膜电容器解析

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的聚丙烯薄膜电容器吗? 日前,Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE股市代号:VSH)宣布,推出适用于高湿环境的新系列汽车级DC-Link金属化聚丙烯薄膜电容器---MKP1848H DC-Link。Vishay Roederstein MKP1848H DC-Link是Vishay首款符合AEC-Q200标准的系列DC-Link薄膜电容器,额定电压下1000小时温湿度偏压(THB)测试—温度85 °C,相对湿度85 %,电气特性无变化。 在电容器中,由于其结构的不同,因此可以分为不同的类型。简单来说可以分为有感结构以及无感结构电容。而聚丙烯膜电容器则是属于有感电容的一种,其采用的介质为聚丙烯薄膜。这类有感电容在电路中的作用是不容小觑的。 日前发布的径向灌封电容器确保恶劣工作环境条件下极为稳定的容量和ESR值,延长使用寿命。这款坚固的器件适用于各种设备输出滤波,包括车载和非车载充电器及DC/DC转换器、太阳能发电站电源转换器、风力发电机辅助电源、工业电源及电机驱动器、焊接设备和UPS。 聚丙烯薄膜电容器属有机薄膜电容器类,电极有金属宿式和金属膜式两种。卷绕成形的电容器芯子用环氧树脂包封或装入塑料及金属外壳中封装。用金属膜式电极制作的聚丙烯电容器称为金属化聚丙烯薄膜电容器。 MKP1848H DC-Link系列电容器额定容量为1 µF至80 µF,ESR低至3 mΩ。器件纹波电流高达25.1 A,+85 °C条件下额定电压分别为500 VDC、700 VDC、800 VDC、920 VDC和1200 VDC。电容器符合RoHS和Vishay绿色标准,无卤素。 在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2020-11-14 关键词: 滤波器 电源转换器 薄膜电容器

  • 常见滤波电路分析技巧

    在整流电路输出的电压是单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波, 消除电压中的交流成分,成为直流电后给电子电路使用。在滤波电路中,主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件,如:电容器、电感器。本文对其各种形式的滤波电路进行分析。  滤波电路种类 滤波电路主要有下列几种:电容滤波电路,这是最基本的滤波电路;π 型 RC 滤波电路;π 型 LC 滤波电路;电子滤波器电路。  滤波原理 1. 单向脉动性直流电压的特点 如图 1(a)所示。是单向脉动性直流电压波形,从图中可以看出,电压的方向性无论在何时都是一致的, 但在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的。 但根据波形分解原理可知,这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压,如图 1(b)所示。在图 1(b)中,虚线部分是单向脉动性直流电压 U。中的直流成分,实线部分是 UO 中的交流成分。 2. 电容滤波原理 根据以上的分析,由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性,或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图 2 所示是电容滤波原理图。 图 2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电,即电路中的 UO。 图 2(b)为电容滤波电路。由于电容 C1 对直流电相当于开路,这样整流电路输出的直流电压不能通过C1 到地,只有加到负载 RL 图为 RL 上。对于整流电路输出的交流成分, 因 C1 容量较大, 容抗较小,交流成分通过 C1 流到地端,而不能加到负载 RL。这样,通过电容 C1 的滤波, 从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电容 C1 的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好。 3. 电感滤波原理 图 3 所示是电感滤波原理图。由于电感 L1 对直流电相当于通路,这样整流电路输出的直流电压直接加到负载 RL 上。 对于整流电路输出的交流成分,因 L1 电感量较大,感抗较大,对交流成分产生很大的阻碍作用,阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样,通过电感 L1 的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电感 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越大,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好,但直流电阻也会增大。  π 型 RC滤波电路识图方法 图 4 所示是 π 型 RC 滤波电路。电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容,R1 和 R2 是滤波电阻,C1、R1 和C2 构成第一节 π 型的 RC 滤波电路, C2、R2 和 C3 构成 第二节 π 型 RC 滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同希腊字母 π 和采用了电阻器、电容器,所以称为 π 型 RC 滤波电路。 π 型 RC 滤波电路原理如下: (1)这一电路的滤波原理是:从整流电路输出的电压首先经过 C1 的滤波,将大部分的交流成分滤除,然后再加到由 R1 和 C2 构成的滤波电路中。C2 的容抗与 R1 构成一个分压电路,因 C2 的容抗很小,所以对交流成分的分压衰减量很大,达到滤波目的。对于直流电而言,由于 C2 具有隔直作用,所以 R1 和 C2 分压电路对直流不存在分压衰减的作用,这样直流电压通过 R1 输出。 (2)在 R1 大小不变时,加大 C2 的容量可以提高滤波效果,在 C2 容量大小不变时,加大 R1 的阻值可以提高滤波效果。但是,滤波电阻 R1 的阻值不能太大,因为流过负载的直流电流要流过 R1,在 R1 上会产生直流压降,使直流输出电压 Uo2 减小。R1 的阻值越大,或流过负载的电流越大时,在 R1 上的压降越大,使直流输出电压越低。 (3)C1 是第一节滤波电容,加大容量可以提高滤波效果。但是 C1 太大后,在开机时对 C1 的充电时间很长,这一充电电流是流过整流二极管的,当充电电流太大、时间太长时,会损坏整流二极管。所以采用这种 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容量较小,通过合理设计 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波效果。 (4)这一滤波电路中共有 3 个直流电压输出端,分别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。其中, Uo1 只经过电容 C1 滤波;Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电路的滤波,所以滤波效果更好, Uo2 中的交流成分更小;Uo3 则经过了 2 节滤波电路的滤波,滤波效果最好,所以 Uo3 中的交流成分最少。  (5)3 个直流输出电压的大小是不同的。Uo1 电压最高,一般这一电压直接加到功率放大器电路,或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中;Uo2 电压稍低,这是因为电阻 R1 对直流电压存在电压降;Uo3 电压最低,这一电压一般供给前级电路作为直流工作电压,因为前级电路的直流工作电压比较低,且要求直流工作电压中的交流成分少。  π型 LC滤波电路识图方法 图 5 所示是 π 型 LC 滤波电路。π 型 LC 滤波电路与 π 型 RC 滤波电路基本相同。这一电路只是将滤波电阻换成滤波电感,因为滤波电阻对直流电和交流电存在相同的电阻,而滤波电感对交流电感抗大,对直流电的电阻小,这样既能提高滤波效果,又不会降低直流输出电压。 在图 5 的电路中,整流电路输出的单向脉动性直流电压先经电容 C1 滤波,去掉大部分交流成分,然后再加到 L1 和 C2 滤波电路中。 对于交流成分而言, L1 对它的感抗很大,这样在 L1 上的交流电压降大,加到负载上的交流成分小。 对直流电而言, 由于 L1 不呈现感抗, 相当于通路,同时滤波电感采用的线径较粗,直流电阻很小,这样对直流电压基本上没有电压降,所以直流输出电压比较高,这是采用电感滤波器的主要优点。  电子滤波器识图方法 1. 电子滤波器 图 6 所示是电子滤波器。电路中的 VT1 是三极管,起到滤波管作用, C1 是 VT1 的基极滤波电容,R1 是 VT1 的基极偏置电阻,RL 是这一滤波电路的负载,C2 是输出电压的滤波电容。 电子滤波电路工作原理如下: ① 电路中的 VT1、 R1、 C1 组成电子滤波器电路,这一电路相当于一 只容量为 C1×β1 大小电容器,β1 为 VT1 的电流放大倍数,而晶体管的电流放大倍数比较大,所以等效电容量很大,可见电子滤波器的滤波性能是很好的。等效电路如图 6(b)所示。图中 C 为等效电容。  ② 电路中的 R1 和 C1 构成一节 RC 滤波电路, R1 一方面为 VT1 提供基极偏置电流,同时也是滤波电阻。由于流过 R1 的电流是 VT1 的基极偏置电流,这一电流很小, R1 的阻值可以取得比较大,这样 R1 和 C1 的滤 波效果就很好,使 VT1 基极上直流电压中的交流成分很少。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性,这样 VT1 发射极输出电压中交流成分也很少,达到滤波的目的。 ③ 在电子滤波器中,滤波主要是靠 R1 和 C1 实现的,这也是 RC 滤波电路,但与前面介绍的 RC 滤波电路是不同的。在这一电路中流过负载的直流电流是 VT1 的发射极电流,流过滤波电阻 R1 的电流是 VT1 基极电流,基极电流很小,所以可以使滤波电阻 R1 的阻值设得很大(滤波效果好),但不会使直流输出电压下降很多。 ④ 电路中的 R1 的阻值大小决定了 VT1 的基极电流大小,从而决定了 VT1 集电极与发射极之间的管压降,也就决定了 VT1 发射极输出直流电压大小,所以改变 R1 的大小,可以调整直流输出电压 +V 的大小。 2. 电子稳压滤波器 图 7 所示是另一种电子稳压滤波器,与前一种电路相比,在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1。电子稳压原理如下: 在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1 后,输入电压经 R1 使稳压二极管 VD1 处于反向偏置状态,此时 VD1 的稳压特性使 VT1 管的基极电压稳定,这样 VT1 发射极输出的直流电压也比较稳定。注意:这一电压的稳定特性是由于 VD1 的稳压特性决定的,与电子滤波器电路本身没有关系。 R1 同时还是 VD1 的限流保护电阻。在加入稳压二极管 VD1 后,改变 R1 的大小不能改变 VT1 发射极输出电压大小,由于 VT1 的发射结存在 PN 结电压降,所以发射极输出电压比 VD1 的稳压值略小。 C1、 R1 与 VT1 同样组成电子滤波器电路,起到滤波作用。 在有些场合下,为了进一步提高滤波效果,可采用双管电子滤波器电路,2 只电子滤波管构成了复合管电路。这样总的电流放大倍数为各管电流放大倍数之积,显然可以提高滤波效果。  电源滤波电路识图小结 关于电源滤波电路分析主要注意以下几点: (1)分析滤波电容工作原理时,主要利用电容器的“隔直通交”特性,或是充电与放电特性,即整流电路输出单向脉动性直流电压时对滤波电容充电,当没有单向脉动性直流电压输出时,滤波电容对负载放电。 (2)分析滤波电感工作原理时,主要是认识电感器对直流电的电阻很小、无感抗作用,而对交流电存在感抗。 (3)进行电子滤波器电路分析时,要知道电子滤波管基极上的电容是滤波的关键元件。另外,要进行直流电路的分析,电子滤波管有基极电流和集电极、发射极电流,流过负载的电流是电子滤波管的发射极电流,改变基极电流大小可以调节电子滤波管集电极与发射极之间的管压降,从而改变电子滤波器输出的直流电压大小。 (4)电子滤波器本身没有稳压功能,但加入稳压二极管之后可以使输出的直流电压比较稳定。 -END- 来源 | ittbank 直接来源 | 村田中文技术社区 | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧 【2】PCB叠层设计,就这么做! 【3】七大步骤教你确定PCB布局和布线! 【4】看呆!技术宅在家这么玩PCB! 【5】必看!什么是PCB回流?又该如何解决? 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:2020-11-08 关键词: 电路图 滤波器

  • 生活中常见的开关电源的维护小知识,你知道吗?

    生活中常见的开关电源的维护小知识,你知道吗?

    相信开关大家都知道,那么生活中的开关电源你知道吗?它的工作原理是什么?开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。 广泛运用在工业、军事、科研、通讯、医疗及多种家用电器中。开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。下面我们就来看看开关电源电路图与维修技巧。开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的维修技巧和常见故障 1.维修技巧 开关电源的维修可分为两步进行: 断电情况下,“看、闻、问、量” 看:打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断,再观察电源的内部情况,如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件。 闻:闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件。 问:问一下电源损坏的经过,是否对电源进行违规操作。 量:没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼,此电压有300多伏,需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况,电阻值不应过低,否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时,表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。 加电检测 通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象,若有要及时切断供电进行检修。 测量高压滤波电容两端有无300伏输出,若无应重点查整流二极管、滤波电容等。 测量高频变压器次级线圈有无输出,若无应重点查开关管是否损坏,是否起振,保护电路是否动作等,若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。 如果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压,如果电压超出规定值,则说明电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。 2.常见故障 (1)保险丝熔断 一般情况下,保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下,电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管,高压滤波电解电容,逆变功率开关管等,检查一下这此元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电路板上的各个元件,看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液溢出,如果没有发现上述情况,则用万用表测量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是:切不可在查出某元件损坏时,更换后直接开机,这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏,一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后,才能彻底排除保险丝熔断的故障。 (2)无直流电压输出或电压输出不稳定 如果保险丝是完好的,在有负载情况下,各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的:电源中出现开路、短路现象,过压、过流保护电路出现故障,辅助电源故障,振荡电路没有工作,电源负载过重,高频整流滤波电路中整流二极管被击穿,滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件,排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常,故障出在高频整流滤波电路中。高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出,其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出,滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。 用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。例:某一24伏直流电机供电电源通电后无直流24伏输出,拆开电源外壳,观察保险丝未烧断且电路板无明显的烧焦处或破裂元件,在未通电情况下量AC输入端阻值和DC输出端阻值正常,量开关管、整流桥、整流管等重要元件正常,故判断不存在内部严重短路的可能,估计保护电路动作。经检查此开关电源采用U3842 PWM控制芯片,经查找相关的资料得知,当U3842芯片的3端电压高于1伏时,内部电流敏感比较器输出高电平,将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端高于1伏,6端无输出,经检查相关电路,发现稳压管D2击穿,如图3,故PC1导通,致使U3842的3端为高电平,故6端无输出,开关管不工作,直流侧无直流输出。更换同型号稳压管D2,故障解除。 (3)电源负载能力差 电源负载能力差是一个常见的故障,一般都是出现在老式或工作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化,开关管的工作不稳定,没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电,整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。例:我厂近红处激光光谱仪(VECTOR 22),开机后无法完成自检并报警且主板指示灯不断闪烁。经检查,供光谱仪主板的直流5V电源仅剩2.3伏左右,脱开5V直流电源的负载,通电再次测量5V直流电源,这时则有5V,初步判断此5V直流电源带载能力差,拆开电源外壳进行检修。 由于没有带负载时,通电有直流5V输出,故重点检查次级线圈侧的输出整流电路,给5伏电源接上假负载通电进行测量发现三通稳压7805的1、2脚之间电压为5.2伏,2、3脚之间却剩2.3伏,如图4,故判断三通稳压管7805性能变坏,更换三通稳压管7805故障解决。以上就是开关电源的维修小技巧,需要大家在实践过程中不断总结经验,这样才能更快推动电子产品的不断进步。

    时间:2020-11-01 关键词: 元器件 开关电源 滤波器

  • 常用的开关电源的电磁干扰抑制方法,你知道吗?

    常用的开关电源的电磁干扰抑制方法,你知道吗?

    你知道常用的开关电源的电磁干扰抑制方法有哪些吗?而电磁兼容的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体。抑制上述任何一个都可以减少电磁干扰。开关电源工作在高压大电流高频开关状态下,其电磁兼容问题更为复杂。然而,它仍然符合电磁干扰的基本模型,抑制电磁干扰的方法又是什么呢? 1、抑制开关电源中的各种电磁干扰源 为了解决输入电流波形畸变,降低电流谐波含量,开关电源需要采用功率因数校正(PFC)技术。PFC技术使电流波形跟随电压波形,修正电流波形使之接近正弦波。从而降低了电流谐波含量,改善了桥式整流电容滤波电路的输入特性,提高了开关电源的功率因数。不同的方法可以从不同的角度抑制电磁干扰,民熔电气就为此做了很多技术投入,付出了不少心血。民熔开关电源就在电磁干扰抑制有了不低的成效,民熔电气的付出,铸就了民熔开关电源在行业中越来越巨头的地位。 软开关技术是降低开关器件损耗、改善开关器件电磁兼容性的重要手段。开关器件在开关过程中会产生浪涌电流和尖峰电压,这是造成电磁干扰和开关损耗的主要原因。使用软开关技术使开关管在零电压、零电流时进行开关转换可以有效地抑制电磁干扰。利用缓冲电路吸收开关管或高频变压器初级线圈两端的尖峰电压也能有效地改善电磁兼容特性。 输出整流二极管的反向恢复问题可以通过串联饱和电感来抑制。饱和电感的铁心是由具有矩形BH曲线的磁性材料制成的。与用于磁放大器的材料一样,这种磁芯制成的电感具有很高的磁导率。磁芯在BH曲线上有一个近垂直的线性区域,很容易进入饱和状态。在实际应用中,当输出整流二极管导通时,饱和电感工作在电感特性状态下,相当于一段导线;当二极管关断并反向恢复时,饱和电感处于电感特性状态下,抑制了反向恢复电流的大幅度变化,抑制了其外部干扰。 2、切断电磁干扰的传输路径——共模和差模电源线滤波器的设计 电源线滤波器可以滤除电源线干扰。一个合理有效的开关电源EMI滤波器,必须对差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。其实不止于电源线滤波器,民熔电气在一些特定的元件上也发展出了抑制电磁干扰的手段,用户的使用体验是民熔电气坚持的方向之一。民熔电气的技术发展,离不开民熔电气的坚守方向,这也使民熔开关电源逐渐成就了匠心品质。 共模电感由同一磁环上两个绕组方向相反、匝数相同的绕组组成。一般采用环形磁芯,漏磁小,效率高,但绕制困难。当市网工频电流流过两个绕组时,是一进一出,产生的磁场正好抵消,这样共模电感就不会阻碍市网的工频电流,而且可以无损耗地传输。如果在市网中有共模噪声电流通过共模电感,则共模噪声电流方向相同。当它流过两个绕组时,产生的磁场在同一相位上叠加,使共模电感对干扰电流表现出较大的感应电抗,起到抑制共模干扰的作用。 3、利用屏蔽降低电磁敏感设备的敏感性 屏蔽是抑制辐射噪声的有效途径。导电性好的材料可以用来屏蔽电场,磁导率高的材料可以用来屏蔽磁场。为防止变压器漏磁场,使初级耦合良好,可采用闭合磁环形成磁屏蔽。例如,罐型磁芯的泄漏通量远小于e型芯。开关电源的连接线和电源线应采用带屏蔽层的导体,以防止外界干扰耦合到电路中。或用磁珠、磁环等EMC元件滤除电源和信号线的高频干扰。 但需要注意的是,信号频率不应受到电磁兼容元件的干扰,即信号频率应在滤波器的内。整个开关电源的外壳也需要有良好的屏蔽特性,接头应满足EMC规定的屏蔽要求。通过以上措施保证开关电源不受外界电磁环境的干扰,不会对外部电子设备产生干扰。以上就是常用的开关电源的电磁干扰抑制方法解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-25 关键词: 开关电源 电磁干扰 滤波器

  • 通常电源都会产生噪声,那么怎么抑制电源噪音呢?

    通常电源都会产生噪声,那么怎么抑制电源噪音呢?

    关于电源噪音你知道怎么抑制电源噪音吗?电磁干扰滤波器也称为EMI滤波器,它对串模、共模干扰都起到抑制作用,能有效地抑制电网噪声,提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性,可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。 一。电源噪声的基本概念 电源噪声是电磁干扰的一种,其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz,最高可达150MHz。电源噪声,特别是瞬态噪声干扰,其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强,对微机和数字电路易产生严重干扰。 根据传播方向的不同,电源噪声可分为两大类: ①。一类是从电源进线引入的外界干扰; ②。一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。 从形成特点看,噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。 ①。串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声。 ②。共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。 二。开关电源的干扰 开关电源属于强干扰源,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。因此,抑制开关电源本身的电磁噪声,同时提高其对电磁干扰的抗扰性,在设计和开发过程中需要特别的关注。 开关电源的干扰一般分为两大类:一是开关电源内部元器件形成的干扰;二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。 2.1内部元器件干扰 开关电源产生的EMI主要是由基本整流器产生的高次谐波电流干扰和功率变换电路产生的尖峰电压干扰。 ①。基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰。 ②。功率变换电路是开关稳压电源的核心。产生这种脉冲干扰的主要元件为: a.开关管。开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,当开关管流过大的脉冲电流(大体上是矩形波)时,该波形含有许多高频成份;同时,开关电源使用的器件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大短路电流,另外,开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声。 b.高频变压器。开关电源中的变压器,用作隔离和变压,但由于漏感的原2因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,而变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声。 c.整流二极管。整流二极管二次侧整流二极管用作高频整流时,由于反向恢复时间的因素,往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过)。一旦这个反向电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰,其频率可达几十MHz。 d.电容、电感器和导线。开关电源由于工作在较高频率,会使低频元件特性发生变化,由此产生噪声。 2.2外部干扰 开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型如下表所示。 表1-1开关电源外部干扰类型表 序号干扰类型典型的起因 1跌落雷击;重载接通;电网电压低下 2失电恶劣的气候;变压器故障;其他原因的故障 3频率偏移发电机不稳定;区域性电网故障 4电气噪声雷达;无线电讯号;电力公司和工业设备的飞弧;转换器和逆变器 5浪涌突然减轻负载;变压器的抽头不恰当 6谐波失真整流;开关负载;开关型电源;调速驱动 7瞬变雷击;电源线负载设备切换;功率因素补偿电容切换;空载电动机的断开 在表1-1中的几种干扰中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响。 三。抑制干扰的一些措施 抑制电磁干扰应该从骚扰源、传播途径和受扰设备人手。首先应该抑制骚扰源,直接消除干扰原因;其次是消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 3.1屏蔽 采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰,即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽,用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。 3.2接地 所谓接地,就是在两点间建立传导通路,以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法,电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声。实际上很难实现“一点接地”,因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中,应分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后,再连接到公共参考点上。 3.3滤波 滤波是抑制传导干扰的有效方法,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,可以抑制来自电网的干扰对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。在滤波电路中,还采用很多专用的滤波元件,如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环,它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器,并正确地安装和使用滤波器,是抗干扰技术的重要组成部分。以上就是电源噪音的方法解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-25 关键词: 稳压电源 emi 滤波器

  • 必看的常见滤波电路分析技巧!

    在整流电路输出的电压是单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波, 消除电压中的交流成分,成为直流电后给电子电路使用。在滤波电路中,主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件,如:电容器、电感器。本文对其各种形式的滤波电路进行分析。 滤波电路种类 滤波电路主要有下列几种:电容滤波电路,这是最基本的滤波电路;π 型 RC 滤波电路;π 型 LC 滤波电路;电子滤波器电路。 滤波原理 1. 单向脉动性直流电压的特点 如图 1(a)所示。是单向脉动性直流电压波形,从图中可以看出,电压的方向性无论在何时都是一致的, 但在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的。 但根据波形分解原理可知,这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压,如图 1(b)所示。在图 1(b)中,虚线部分是单向脉动性直流电压 U。中的直流成分,实线部分是 UO 中的交流成分。 2. 电容滤波原理 根据以上的分析,由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性,或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图 2 所示是电容滤波原理图。 图 2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电,即电路中的 UO。 图 2(b)为电容滤波电路。由于电容 C1 对直流电相当于开路,这样整流电路输出的直流电压不能通过C1 到地,只有加到负载 RL 图为 RL 上。对于整流电路输出的交流成分, 因 C1 容量较大, 容抗较小,交流成分通过 C1 流到地端,而不能加到负载 RL。这样,通过电容 C1 的滤波, 从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电容 C1 的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好。 3. 电感滤波原理 图 3 所示是电感滤波原理图。由于电感 L1 对直流电相当于通路,这样整流电路输出的直流电压直接加到负载 RL 上。 对于整流电路输出的交流成分,因 L1 电感量较大,感抗较大,对交流成分产生很大的阻碍作用,阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样,通过电感 L1 的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电感 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越大,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好,但直流电阻也会增大。 π 型 RC滤波电路识图方法 图 4 所示是 π 型 RC 滤波电路。电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容,R1 和 R2 是滤波电阻,C1、R1 和C2 构成第一节 π 型的 RC 滤波电路, C2、R2 和 C3 构成 第二节 π 型 RC 滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同希腊字母 π 和采用了电阻器、电容器,所以称为 π 型 RC 滤波电路。 π 型 RC 滤波电路原理如下: (1)这一电路的滤波原理是:从整流电路输出的电压首先经过 C1 的滤波,将大部分的交流成分滤除,然后再加到由 R1 和 C2 构成的滤波电路中。C2 的容抗与 R1 构成一个分压电路,因 C2 的容抗很小,所以对交流成分的分压衰减量很大,达到滤波目的。对于直流电而言,由于 C2 具有隔直作用,所以 R1 和 C2 分压电路对直流不存在分压衰减的作用,这样直流电压通过 R1 输出。 (2)在 R1 大小不变时,加大 C2 的容量可以提高滤波效果,在 C2 容量大小不变时,加大 R1 的阻值可以提高滤波效果。但是,滤波电阻 R1 的阻值不能太大,因为流过负载的直流电流要流过 R1,在 R1 上会产生直流压降,使直流输出电压 Uo2 减小。R1 的阻值越大,或流过负载的电流越大时,在 R1 上的压降越大,使直流输出电压越低。 (3)C1 是第一节滤波电容,加大容量可以提高滤波效果。但是 C1 太大后,在开机时对 C1 的充电时间很长,这一充电电流是流过整流二极管的,当充电电流太大、时间太长时,会损坏整流二极管。所以采用这种 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容量较小,通过合理设计 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波效果。 (4)这一滤波电路中共有 3 个直流电压输出端,分别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。其中, Uo1 只经过电容 C1 滤波;Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电路的滤波,所以滤波效果更好, Uo2 中的交流成分更小;Uo3 则经过了 2 节滤波电路的滤波,滤波效果最好,所以 Uo3 中的交流成分最少。  (5)3 个直流输出电压的大小是不同的。Uo1 电压最高,一般这一电压直接加到功率放大器电路,或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中;Uo2 电压稍低,这是因为电阻 R1 对直流电压存在电压降;Uo3 电压最低,这一电压一般供给前级电路作为直流工作电压,因为前级电路的直流工作电压比较低,且要求直流工作电压中的交流成分少。 π型 LC滤波电路识图方法 图 5 所示是 π 型 LC 滤波电路。π 型 LC 滤波电路与 π 型 RC 滤波电路基本相同。这一电路只是将滤波电阻换成滤波电感,因为滤波电阻对直流电和交流电存在相同的电阻,而滤波电感对交流电感抗大,对直流电的电阻小,这样既能提高滤波效果,又不会降低直流输出电压。 在图 5 的电路中,整流电路输出的单向脉动性直流电压先经电容 C1 滤波,去掉大部分交流成分,然后再加到 L1 和 C2 滤波电路中。         对于交流成分而言, L1 对它的感抗很大,这样在 L1 上的交流电压降大,加到负载上的交流成分小。 对直流电而言, 由于 L1 不呈现感抗, 相当于通路,同时滤波电感采用的线径较粗,直流电阻很小,这样对直流电压基本上没有电压降,所以直流输出电压比较高,这是采用电感滤波器的主要优点。 电子滤波器识图方法 1. 电子滤波器 图 6 所示是电子滤波器。电路中的 VT1 是三极管,起到滤波管作用, C1 是 VT1 的基极滤波电容,R1 是 VT1 的基极偏置电阻,RL 是这一滤波电路的负载,C2 是输出电压的滤波电容。         电子滤波电路工作原理如下: ① 电路中的 VT1、 R1、 C1 组成电子滤波器电路,这一电路相当于一 只容量为 C1×β1 大小电容器,β1 为 VT1 的电流放大倍数,而晶体管的电流放大倍数比较大,所以等效电容量很大,可见电子滤波器的滤波性能是很好的。等效电路如图 6(b)所示。图中 C 为等效电容。  ② 电路中的 R1 和 C1 构成一节 RC 滤波电路, R1 一方面为 VT1 提供基极偏置电流,同时也是滤波电阻。由于流过 R1 的电流是 VT1 的基极偏置电流,这一电流很小, R1 的阻值可以取得比较大,这样 R1 和 C1 的滤 波效果就很好,使 VT1 基极上直流电压中的交流成分很少。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性,这样 VT1 发射极输出电压中交流成分也很少,达到滤波的目的。 ③ 在电子滤波器中,滤波主要是靠 R1 和 C1 实现的,这也是 RC 滤波电路,但与前面介绍的 RC 滤波电路是不同的。在这一电路中流过负载的直流电流是 VT1 的发射极电流,流过滤波电阻 R1 的电流是 VT1 基极电流,基极电流很小,所以可以使滤波电阻 R1 的阻值设得很大(滤波效果好),但不会使直流输出电压下降很多。 ④ 电路中的 R1 的阻值大小决定了 VT1 的基极电流大小,从而决定了 VT1 集电极与发射极之间的管压降,也就决定了 VT1 发射极输出直流电压大小,所以改变 R1 的大小,可以调整直流输出电压 +V 的大小。  2. 电子稳压滤波器 图 7 所示是另一种电子稳压滤波器,与前一种电路相比,在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1。电子稳压原理如下: 在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1 后,输入电压经 R1 使稳压二极管 VD1 处于反向偏置状态,此时 VD1 的稳压特性使 VT1 管的基极电压稳定,这样 VT1 发射极输出的直流电压也比较稳定。注意:这一电压的稳定特性是由于 VD1 的稳压特性决定的,与电子滤波器电路本身没有关系。 R1 同时还是 VD1 的限流保护电阻。在加入稳压二极管 VD1 后,改变 R1 的大小不能改变 VT1 发射极输出电压大小,由于 VT1 的发射结存在 PN 结电压降,所以发射极输出电压比 VD1 的稳压值略小。 C1、 R1 与 VT1 同样组成电子滤波器电路,起到滤波作用。 在有些场合下,为了进一步提高滤波效果,可采用双管电子滤波器电路,2 只电子滤波管构成了复合管电路。这样总的电流放大倍数为各管电流放大倍数之积,显然可以提高滤波效果。 电源滤波电路识图小结  关于电源滤波电路分析主要注意以下几点: (1)分析滤波电容工作原理时,主要利用电容器的“隔直通交”特性,或是充电与放电特性,即整流电路输出单向脉动性直流电压时对滤波电容充电,当没有单向脉动性直流电压输出时,滤波电容对负载放电。 (2)分析滤波电感工作原理时,主要是认识电感器对直流电的电阻很小、无感抗作用,而对交流电存在感抗。 (3)进行电子滤波器电路分析时,要知道电子滤波管基极上的电容是滤波的关键元件。另外,要进行直流电路的分析,电子滤波管有基极电流和集电极、发射极电流,流过负载的电流是电子滤波管的发射极电流,改变基极电流大小可以调节电子滤波管集电极与发射极之间的管压降,从而改变电子滤波器输出的直流电压大小。 (4)电子滤波器本身没有稳压功能,但加入稳压二极管之后可以使输出的直流电压比较稳定。 -END- | 整理文章为传播相关技术,版权归原作者所有 | | 如有侵权,请联系删除 | 【1】PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧 【2】PCB叠层设计,就这么做! 【3】七大步骤教你确定PCB布局和布线! 【4】看呆!技术宅在家这么玩PCB! 【5】必看!什么是PCB回流?又该如何解决? 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:2020-10-22 关键词: 滤波电路 滤波器

  • 4种常见的滤波电路分析技巧,新手必看!

    在整流电路输出的电压是单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波, 消除电压中的交流成分,成为直流电后给电子电路使用。在滤波电路中,主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件,如:电容器、电感器。本文对其各种形式的滤波电路进行分析。 0 1 滤波电路种类 滤波电路主要有下列几种:电容滤波电路,这是最基本的滤波电路;π 型 RC 滤波电路;π 型 LC 滤波电路;电子滤波器电路。 0 2 滤波原理 1. 单向脉动性直流电压的特点 如图 1(a)所示。是单向脉动性直流电压波形,从图中可以看出,电压的方向性无论在何时都是一致的, 但在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的。 但根据波形分解原理可知,这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压,如图 1(b)所示。在图 1(b)中,虚线部分是单向脉动性直流电压 U。中的直流成分,实线部分是 UO 中的交流成分。 2. 电容滤波原理 根据以上的分析,由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性,或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图 2 所示是电容滤波原理图。 图 2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电,即电路中的 UO。 图 2(b)为电容滤波电路。由于电容 C1 对直流电相当于开路,这样整流电路输出的直流电压不能通过C1 到地,只有加到负载 RL 图为 RL 上。对于整流电路输出的交流成分, 因 C1 容量较大, 容抗较小,交流成分通过 C1 流到地端,而不能加到负载 RL。这样,通过电容 C1 的滤波, 从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电容 C1 的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好。 3. 电感滤波原理 图 3 所示是电感滤波原理图。由于电感 L1 对直流电相当于通路,这样整流电路输出的直流电压直接加到负载 RL 上。 对于整流电路输出的交流成分,因 L1 电感量较大,感抗较大,对交流成分产生很大的阻碍作用,阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样,通过电感 L1 的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。 滤波电感 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越大,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好,但直流电阻也会增大。 0 3 π 型 RC滤波电路识图方法 图 4 所示是 π 型 RC 滤波电路。电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容,R1 和 R2 是滤波电阻,C1、R1 和C2 构成第一节 π 型的 RC 滤波电路, C2、R2 和 C3 构成 第二节 π 型 RC 滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同希腊字母 π 和采用了电阻器、电容器,所以称为 π 型 RC 滤波电路。 π 型 RC 滤波电路原理如下: (1)这一电路的滤波原理是:从整流电路输出的电压首先经过 C1 的滤波,将大部分的交流成分滤除,然后再加到由 R1 和 C2 构成的滤波电路中。C2 的容抗与 R1 构成一个分压电路,因 C2 的容抗很小,所以对交流成分的分压衰减量很大,达到滤波目的。对于直流电而言,由于 C2 具有隔直作用,所以 R1 和 C2 分压电路对直流不存在分压衰减的作用,这样直流电压通过 R1 输出。 (2)在 R1 大小不变时,加大 C2 的容量可以提高滤波效果,在 C2 容量大小不变时,加大 R1 的阻值可以提高滤波效果。但是,滤波电阻 R1 的阻值不能太大,因为流过负载的直流电流要流过 R1,在 R1 上会产生直流压降,使直流输出电压 Uo2 减小。R1 的阻值越大,或流过负载的电流越大时,在 R1 上的压降越大,使直流输出电压越低。 (3)C1 是第一节滤波电容,加大容量可以提高滤波效果。但是 C1 太大后,在开机时对 C1 的充电时间很长,这一充电电流是流过整流二极管的,当充电电流太大、时间太长时,会损坏整流二极管。所以采用这种 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容量较小,通过合理设计 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波效果。 (4)这一滤波电路中共有 3 个直流电压输出端,分别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。其中, Uo1 只经过电容 C1 滤波;Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电路的滤波,所以滤波效果更好, Uo2 中的交流成分更小;Uo3 则经过了 2 节滤波电路的滤波,滤波效果最好,所以 Uo3 中的交流成分最少。  (5)3 个直流输出电压的大小是不同的。Uo1 电压最高,一般这一电压直接加到功率放大器电路,或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中;Uo2 电压稍低,这是因为电阻 R1 对直流电压存在电压降;Uo3 电压最低,这一电压一般供给前级电路作为直流工作电压,因为前级电路的直流工作电压比较低,且要求直流工作电压中的交流成分少。 0 4 π型 LC滤波电路识图方法 图 5 所示是 π 型 LC 滤波电路。π 型 LC 滤波电路与 π 型 RC 滤波电路基本相同。这一电路只是将滤波电阻换成滤波电感,因为滤波电阻对直流电和交流电存在相同的电阻,而滤波电感对交流电感抗大,对直流电的电阻小,这样既能提高滤波效果,又不会降低直流输出电压。 在图 5 的电路中,整流电路输出的单向脉动性直流电压先经电容 C1 滤波,去掉大部分交流成分,然后再加到 L1 和 C2 滤波电路中。         对于交流成分而言, L1 对它的感抗很大,这样在 L1 上的交流电压降大,加到负载上的交流成分小。 对直流电而言, 由于 L1 不呈现感抗, 相当于通路,同时滤波电感采用的线径较粗,直流电阻很小,这样对直流电压基本上没有电压降,所以直流输出电压比较高,这是采用电感滤波器的主要优点。 0 5 电子滤波器识图方法 1. 电子滤波器 图 6 所示是电子滤波器。电路中的 VT1 是三极管,起到滤波管作用, C1 是 VT1 的基极滤波电容,R1 是 VT1 的基极偏置电阻,RL 是这一滤波电路的负载,C2 是输出电压的滤波电容。         电子滤波电路工作原理如下: ① 电路中的 VT1、 R1、 C1 组成电子滤波器电路,这一电路相当于一 只容量为 C1×β1 大小电容器,β1 为 VT1 的电流放大倍数,而晶体管的电流放大倍数比较大,所以等效电容量很大,可见电子滤波器的滤波性能是很好的。等效电路如图 6(b)所示。图中 C 为等效电容。  ② 电路中的 R1 和 C1 构成一节 RC 滤波电路, R1 一方面为 VT1 提供基极偏置电流,同时也是滤波电阻。由于流过 R1 的电流是 VT1 的基极偏置电流,这一电流很小, R1 的阻值可以取得比较大,这样 R1 和 C1 的滤 波效果就很好,使 VT1 基极上直流电压中的交流成分很少。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性,这样 VT1 发射极输出电压中交流成分也很少,达到滤波的目的。 ③ 在电子滤波器中,滤波主要是靠 R1 和 C1 实现的,这也是 RC 滤波电路,但与前面介绍的 RC 滤波电路是不同的。在这一电路中流过负载的直流电流是 VT1 的发射极电流,流过滤波电阻 R1 的电流是 VT1 基极电流,基极电流很小,所以可以使滤波电阻 R1 的阻值设得很大(滤波效果好),但不会使直流输出电压下降很多。 ④ 电路中的 R1 的阻值大小决定了 VT1 的基极电流大小,从而决定了 VT1 集电极与发射极之间的管压降,也就决定了 VT1 发射极输出直流电压大小,所以改变 R1 的大小,可以调整直流输出电压 +V 的大小。  2. 电子稳压滤波器 图 7 所示是另一种电子稳压滤波器,与前一种电路相比,在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1。电子稳压原理如下: 在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1 后,输入电压经 R1 使稳压二极管 VD1 处于反向偏置状态,此时 VD1 的稳压特性使 VT1 管的基极电压稳定,这样 VT1 发射极输出的直流电压也比较稳定。注意:这一电压的稳定特性是由于 VD1 的稳压特性决定的,与电子滤波器电路本身没有关系。 R1 同时还是 VD1 的限流保护电阻。在加入稳压二极管 VD1 后,改变 R1 的大小不能改变 VT1 发射极输出电压大小,由于 VT1 的发射结存在 PN 结电压降,所以发射极输出电压比 VD1 的稳压值略小。 C1、 R1 与 VT1 同样组成电子滤波器电路,起到滤波作用。 在有些场合下,为了进一步提高滤波效果,可采用双管电子滤波器电路,2 只电子滤波管构成了复合管电路。这样总的电流放大倍数为各管电流放大倍数之积,显然可以提高滤波效果。 0 6 电源滤波电路识图小结  关于电源滤波电路分析主要注意以下几点: (1)分析滤波电容工作原理时,主要利用电容器的“隔直通交”特性,或是充电与放电特性,即整流电路输出单向脉动性直流电压时对滤波电容充电,当没有单向脉动性直流电压输出时,滤波电容对负载放电。 (2)分析滤波电感工作原理时,主要是认识电感器对直流电的电阻很小、无感抗作用,而对交流电存在感抗。 (3)进行电子滤波器电路分析时,要知道电子滤波管基极上的电容是滤波的关键元件。另外,要进行直流电路的分析,电子滤波管有基极电流和集电极、发射极电流,流过负载的电流是电子滤波管的发射极电流,改变基极电流大小可以调节电子滤波管集电极与发射极之间的管压降,从而改变电子滤波器输出的直流电压大小。 (4)电子滤波器本身没有稳压功能,但加入稳压二极管之后可以使输出的直流电压比较稳定。 END 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:2020-10-21 关键词: 滤波电路 滤波器

  • Bourns推出全新双扼流滤波电感器系列

    新型DR334A线路滤波器可在信号和电力线应用中出色地抑制共模及差模干扰 2020年10月12日 - 美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商,宣布推出全新DR334A线路滤波器系列。此款电流补偿双扼流滤波电感器具有比标准讯号线共模扼流圈更高的电流能力,以及高杂散电感和差模噪声抑制能力。这些功能使DR334A型系列成为消费、工业和其他市场电力线应用、或信号线传输功率应用的理想线路滤波器解决方案。 Bourns® DR334A全新型号系列具有双绕线配置,可达到较高的共模阻抗,扇形绕线配置则可在高频时达到较高的差模阻抗。DR334A型线路滤波器具紧凑、薄型尺寸(高3.6mm)特色,且具有11µH至4700µH的宽泛电感等级,可让设计人员设置最适合其应用的滤波器曲线。 Bourns® DR334A型系列符合AEC-Q200的规范,具–40至+135°C广泛工作温度范围,其额定电压最高为80VDC。此外,Bourns最新型线路滤波器系列的封闭和铁氧体环形磁芯结构提供了更高效、更坚固的机械设计。 Bourns®DR334A型电源滤波器系列现已上市,全系列均符合RoHS *标准且为无卤产品**。 原文出自Bourns美国柏恩 关于世健 亚太区领先的元器件授权代理商 世健(Excelpoint)是完整解决方案的供应商,为亚洲电子厂商包括原设备生产商(OEM)、原设计生产商(ODM)和电子制造服务提供商(EMS)提供优质的元器件、工程设计及供应链管理服务。 世健是新加坡主板上市公司,拥有超过30年历史。世健中国区总部设于香港,目前在中国拥有十多家分公司和办事处,遍及中国主要大中型城市。凭借专业的研发团队、顶尖的现场应用支持以及丰富的市场经验,世健在中国业内享有领先地位。 点击“阅读原文”,联系我们 ↓↓↓ 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:2020-10-15 关键词: 元器件 滤波器

  • 低通、高通、带通三种滤波器的工作原理

    低通、高通、带通三种滤波器的工作原理

    滤波器是对波进行过滤的器件,是一种让某一频带内信号通过,同时又阻止这一频带外信号通过的电路。滤波器主要有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器三种,按照电路工作原理又可分为无源和有源滤波器两大类。 本文主要对低通、高通还有带通三种滤波器做以下简单的介绍。 电感阻止高频信号通过而允许低频信号通过,电容的特性却相反。信号能够通过电感的滤波器、或者通过电容连接到地的滤波器对于低频信号的衰减要比高频信号小,称为低通滤波器。 低通滤波器原理很简单,它就是利用电容通高频阻低频、电感通低频阻高频的原理。对于需要截止的高频,利用电容吸收电感、阻碍的方法不使它通过;对于需要放行的低频,利用电容高阻、电感低阻的特点让它通过。 最简单的低通滤波器由电阻和电容元件构成,如下图。该低通滤波器的作用是让低于转折频率f。的低频段信号通过, 而将高于转折频率f。的信号去掉。 RC无源低通滤波器 RC无源低通滤波器的幅频特性曲线 这一低通滤波器的工作原理是这样:当输入信号Vin中频率低于转折频率f。的信号加到电路中时,由于C的容抗很大而无分流作用,所以这一低频信号经R输出。当Vin中频率高于转折频率f。时,因C的容抗已很小,故通过R的高频信号由C分流到地而无输出,达到低通的目的。这一RC低通滤波器的转折频率f。由下式决定: 低通滤波器除这种RC电路外,还可以是LC等电路形式。 最简单的高通滤波器是“一阶高通滤波器”,它的的特性一般用一阶线性微分方程表示,它的左边与一阶低通滤波器完全相同,仅右边是激励源的导数而不是激励源本身。当较低的频率通过该系统时,没有或几乎没有什么输出,而当较高的频率通过该系统时,将会受到较小的衰减。 实际上,对于极高的频率而言,电容器相当于“短路”一样,这些频率,基本上都可以在电阻两端获得输出。换言之,这个系统适宜于通过高频率而对低频率有较大的阻碍作用,是一个最简单的“高通滤波器”,如下图。 RC元件构成的高通滤波器 RC高通滤波器的幅频特性曲线 这一电路的工作原理是这样:当频率低于f。的信号输入这一滤波器时,由于C1的容抗很大而受到阻止,输出减小,且频率愈低输出愈小。当频率高于f。的信号输入这一滤波器时,由于C1容抗已很小,故对信号无衰减作用,这样该滤波器具有让高频信号通过,阻止低频信号的作用。这一电路的转折频率f。由下式决定: 高通滤波器除可以用元件外,还可以用LC构成。 带通滤波器是一种仅允许特定频率通过,同时对其余频率的信号进行有效抑制的电路。由于它对信号具有选择性,故而被广泛地应用现在电子设计中。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。 带通滤波器的作用 一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减。实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。 通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。 然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。

    时间:2020-10-15 关键词: 高通 低通 滤波器

  • Qorvo推出高性能BAW滤波器,支持Band 41频段5G基站部署

    Qorvo推出高性能BAW滤波器,支持Band 41频段5G基站部署

    近日,移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中RF解决方案的领先供应商Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)宣布推出一款高性能n41子频段5G体声波(BAW)滤波器,适用于基站基础设施、小型基站和中继器等应用。 据悉,Qorvo最新的BAW滤波器在紧凑的尺寸中融合了低插损的特点和出色的带外抑制性能。Qorvo QPQ1298滤波器可为农村、城郊,以及人口稠密的城市地区提供5G高数据容量所需的更高频率和带宽。它覆盖2.515至2.674 GHz的频率,并具有大于45 dB的近频带衰减,可满足苛刻的Wi-Fi共存要求。此外,QPQ1298采用紧凑的2x1.6 mm封装,易于组装。 Qorvo高性能解决方案(HPS)业务总经理Roger Hall表示:“这款同类最佳的BAW滤波器可立即供货,让我们的客户能够轻松而经济高效地快速推出Band 41频段5G,而这也是Qorvo致力于支持n41以及其它全球5G标准(例如n77、n78和n79)的又一个实例。” Mobile Experts, Inc.首席分析师Dan McNamara表示:“滤波一直是拥挤频谱中RF设计的关键要素,但由于Band 41较宽的带宽和与2.4 GHz Wi-Fi频段的邻接而尤其具有挑战性,因而需要采用低插损且具备陡峭带缘的高性能滤波器,以允许5G和Wi-Fi蜂窝工作频段的共存。” 目前,QPQ1298 BAW滤波器已实现量产,并具有以下几大功能: ◆ n41: n41:160 MHz带宽; ◆ 高带外衰减和低插损,结合出色的Wi-Fi抑制能力; ◆ 紧凑的表面贴装设计:2.00x1.60x0.73mm; ◆ 符合RoHS标准,无铅制程。 5G网络的全球部署推动了对Qorvo高性能RF解决方案的需求,其中包括GaN大功率放大器和GaAs前端模块(FEM)。Qorvo的5G产品组合带来了基站制造商和网络运营商增加容量和扩大覆盖范围所需的效率、可靠性与紧凑尺寸,并为新的5G智能手机提供完整的解决方案,包括低频段、中高端和超高频段FEM,以及收发模块和天线控制解决方案,从而获得创新的设计、增强的性能、更短的上市时间。

    时间:2020-09-28 关键词: 5G 滤波器

  • PID微分器与滤波器的爱恨情仇

    0 前面的话 这篇文章肝了好久,控制有时候给人的感觉是披着数学外衣的,但是脱下外衣,发现还是控制,本文有一些基本的推导,无非是为最后的算法C实现做铺垫,最终目的是能在实践中进行应用和系统调优。 这首歌是赵小雷在参加访谈节目录制过程中即兴演唱的作品,但这个无心之举却受到了众多听众的喜爱,包括我,推荐给大家。 目录 0 前面的话 目录 1 先说噪声 2 噪声对于系统的影响 3 对于PID控制器的影响 4 加入滤波器 4.1 传递函数 4.2 串联微分的等效形式反馈积分 5 C语言实现 6 参考 1  先说噪声 在电子设备等电路系统中,噪声是不被系统需要的电信号;电子设备产生的噪声会由于多种不同的影响而产生很大的差异。在通信系统中,噪声是一个错误或不希望出现的随机干扰从而作用于有效的信号。 2  噪声对于系统的影响 噪声出现的第一个场景,当我们在教室里做英语听力,然后旁边的同学手机忽然来了一条短信,这时候往往可以听到放英语听力的喇叭会被干扰,然后会发出哔哔哔的声音; 下面是一个正弦信号跌加噪声的例子,在原始信号上叠加一定幅度的高斯噪声,可以看到信号不再像原来的正弦信号那样完美,具体如下图所示; 或者,很久很久以前,数字电视还没有普及,那时候的显像管的黑白电视,也容易出现这样的雪花一样的噪声,叠加在图片上就会出现这样的效果,具体如下图所示; 从上述的例子中可以看到,噪声往往会对系统造成一定程度的影响,但是如果噪声的幅度减小到一定程度,对于系统的影响可能就没有那么容易被发现。 下面做一个实验;在一张黑色图片上叠加幅度很小幅度的高斯噪声;从第二张图片中发现噪声没有影响到整体图片;   然后我尝试提高了整幅图片的亮度,发现,噪点便开始出来了,这像极平时那些枪版影片的马赛克画质;整体的实验结果如下图所示; 3 对于PID控制器的影响 既然噪声的幅度减小到一定程度,对于系统的影响可能就没有那么容易被发现,那么对理想的PID控制器又有什么影响呢? 不要忘了,在理想PID控制器中,微分控制器会对偏差的变化率(斜率)进行累加,从而产生积分器的输出; 对于微分器来说,即使噪声幅度足够小,但是只要达到足够高频率,偏差的变化率一样可以变得很大,下面举个例子; 这里有一个固定频率 和赋值 的噪声为信号1,这个信号可以表示为: 于是我们尝试将信号1的幅度减半,频率变为原来的两倍,得到了信号2: 以此类推,在信号2的基础上,幅度再减半,频率乘以2,得到信号3: 简单画了一下这个信号,具体如下图所示; 假设分别取三个信号位于 该点的斜率,从图中可以看到,斜率1,斜率2,斜率3是相同的,简单验证一下,在 时刻,可以得到: 所以这里就是求复合函数的微分,由于选取的点比较特殊,发现最终计算得到的结果 ,因此也可以发现,即使减小了噪声的幅度,但是对于较高频率的噪声,依然会产生较大斜率。 遇到高频噪声,那么微分器会产生较大的输出,从而最终对系统造成影响,这是我们不希望出现的结果,因此在反馈回路中并不希望高频噪声进入PID控制器的计算,这里就需要低通滤波器将噪声滤除。 4 加入滤波器 低通滤波器可以滤除高频信号,这样保留了有效信号,可以设置所需的截止频率;系统处理有效信号,由于低频部分信噪比较高,因此噪声对于系统的影响较小,而高频部分,信噪比就很低,这时候对于系统来说,噪声就会造成不小的影响,具体如下图所示; 信噪比:有效信号和噪声的比值,英文名称叫做SNR或S/N(SIGNAL-NOISE RATIO); 所以下面我们会在PID控制器的微分部分加入低通滤波器,这样对反馈的信号进行一部分处理,从而减小系统干扰,如下图所示; 4.1 传递函数 概念:拉普拉斯变换是对于 函数值不为零的连续时间函数 通过关系式 (式中 为自然对数底 的指数)变换为复变量 的函数 。它也是时间函数 的“复频域”表示方式。 也就是说拉式变换可以将时域关系变换到频域中,这样可以便于系统进行分析。 下面是本文下面会用到的时域函数对应的拉普拉斯变换: 积分: 微分: 低通滤波器的传递函数: 低通滤波器中的截止频率即为 ,单位是 ; 4.2 串联微分的等效形式反馈积分 串联等效传递函数的关系为,两个方框串联等于各个方框传递函数的乘积;具体如下所示; 因此低通滤波串联微分的传递函数为: 闭环负反馈的等效传递函数的关系如下所示; 这里我们可以使用负反馈积分的方式,构建等效于串联微分的传递函数,最终的传递函数结果是相同的,具体如下图所示; 串联微分的形式,可能在算法的实现上会更加直观,但是会比较费资源; 使用负反馈积分的等效形式进行实现,则进一步减少了算法的资源消耗,下面给出一个TI公司的PID算法实现就是通过负反馈积分的等效形式进行实现的。 5 C语言实现 这里直接使用了TI公司的PID算法,对于微分部分做了滤波的处理,并且使用的是负反馈积分的方式, 具体可以参考controlSUITE\libs\app_libs\motor_control\math_blocks\v4.2\pid_grando.hPID控制器的整体框图如下所示,我们只关心微分部分; 首先可以发现 满足: 这里滤波器有两个系数 和 ,它们必须满足截止频率 (单位Hz)和采样周期 (单位秒)以下的关系: C语言实现如下: /* =================================================================================File name:       PID_GRANDO.H ===================================================================================*/#ifndef __PID_H__#define __PID_H__typedef struct {  _iq  Ref;      // Input: reference set-point      _iq  Fbk;      // Input: feedback      _iq  Out;      // Output: controller output       _iq  c1;      // Internal: derivative filter coefficient 1      _iq  c2;      // Internal: derivative filter coefficient 2    } PID_TERMINALS;    // note: c1 & c2 placed here to keep structure size under 8 wordstypedef struct {  _iq  Kr;    // Parameter: reference set-point weighting       _iq  Kp;    // Parameter: proportional loop gain      _iq  Ki;       // Parameter: integral gain      _iq  Kd;           // Parameter: derivative gain      _iq  Km;           // Parameter: derivative weighting      _iq  Umax;   // Parameter: upper saturation limit      _iq  Umin;   // Parameter: lower saturation limit    } PID_PARAMETERS;typedef struct {  _iq  up;    // Data: proportional term      _iq  ui;    // Data: integral term      _iq  ud;    // Data: derivative term      _iq  v1;    // Data: pre-saturated controller output      _iq  i1;    // Data: integrator storage: ui(k-1)      _iq  d1;    // Data: differentiator storage: ud(k-1)      _iq  d2;    // Data: differentiator storage: d2(k-1)       _iq  w1;    // Data: saturation record: [u(k-1) - v(k-1)]    } PID_DATA;typedef struct {  PID_TERMINALS term;      PID_PARAMETERS param;      PID_DATA  data;    } PID_CONTROLLER;/*-----------------------------------------------------------------------------Default initalisation values for the PID objects-----------------------------------------------------------------------------*/                     #define PID_TERM_DEFAULTS {    \          0,    \                           0,    \                           0,    \                           0,    \          0    \                   }#define PID_PARAM_DEFAULTS {   \                           _IQ(1.0), \                           _IQ(1.0),  \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(1.0), \                           _IQ(1.0), \                           _IQ(-1.0)  \                   }#define PID_DATA_DEFAULTS {       \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(0.0),  \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(0.0),  \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(0.0), \                           _IQ(1.0)  \                   }/*------------------------------------------------------------------------------  PID Macro Definition------------------------------------------------------------------------------*/#define PID_MACRO(v)          \               \/* proportional term */          \v.data.up = _IQmpy(v.param.Kr, v.term.Ref) - v.term.Fbk; \               \/* integral term */           \v.data.ui = _IQmpy(v.param.Ki, _IQmpy(v.data.w1,    \(v.term.Ref - v.term.Fbk))) + v.data.i1;     \v.data.i1 = v.data.ui;          \               \/* derivative term */           \v.data.d2 = _IQmpy(v.param.Kd, _IQmpy(v.term.c1,    \(_IQmpy(v.term.Ref, v.param.Km) - v.term.Fbk))) - v.data.d2;\v.data.ud = v.data.d2 + v.data.d1;       \v.data.d1 = _IQmpy(v.data.ud, v.term.c2);     \               \/* control output */           \v.data.v1 = _IQmpy(v.param.Kp,         \(v.data.up + v.data.ui + v.data.ud));      \v.term.Out= _IQsat(v.data.v1, v.param.Umax, v.param.Umin); \v.data.w1 = (v.term.Out == v.data.v1) ? _IQ(1.0) : _IQ(0.0);\ #endif // __PID_H__ 6 参考 https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter  自动控制原理 第五版 胡寿松 P47 虽然写的不一定是最好,但是每一个字、每一个公式都是用心码的,每一张图都是用心画的,每一句话都是加入了自己的理解,如果帮到了你,请无情三连吧;另外笔者能力有限,文中难免存在错误和纰漏,望轻拍指正。 三面大疆惨败,因为不懂PID的积分抗饱和 增量式PID到底是什么?  简易PID算法的快速扫盲   一文教你搞懂C语言的Q格式   现成轮子OSAL操作系统抽象层的移植  一招教你单片机固件快速瘦身 基础知识 | hex文件格式详解 —— The End —— 长按识别二维码关注获取更多内容 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:2020-09-22 关键词: C语言 滤波器

  • 电源滤波器在医用电气设备抗电磁干扰中的应用

    电源滤波器在医用电气设备抗电磁干扰中的应用

      0 引言   本文通过分析电磁干扰的主要类型以及其在医用电气设备中的危害,着重讨论将电源滤波器应用于医用电气设备中,以解决医用电气设备的电磁干扰现象。在医院门诊室、手术室和病房中,一台有强电磁辐射的医用电气设备产生的电磁干扰会破坏或降低其他医用电气设备的工作性能;并通过对人体组织器官的物理化学作用产生有害的生理效应,对人体组织器官造成伤害,危及人类的身体健康。因此世界上许多国家都开始关注医用电气设备的电磁辐射问题,并制定了相应的标准和文件,提出了对医用电气设备的辐射和抗干扰的强制性要求。因此,各医疗电气设备生产企业对电磁干扰的关注日益加强。   1 电磁干扰的类型   电磁兼容指的是一个产品和其它产品共存于特定的电磁环境中,而不会引起其它产品或者自身性能下降或损坏的能力,它主要包括辐射性和抗扰性两个领域。电磁干扰主要有两种类型:   1.1 辐射干扰   辐射干扰是指设备产生的电磁波通过空间传播,并对其他设备电路产生无用电压/电流的一种干扰方式。当两台设备间的距离与波长相比较长时,干扰以电磁波的形式传播。例如,在医生使用手机时,旁边的医用设备电脑显示器图像会出现抖动,这是因为手机工作时发出的信号通过空间以电磁场的形式传输到显示器内部。   1.2 传导干扰   传导干扰是指一台设备产生的电压/电流变化通过电源线、信号线传导并影响其他设备的一种干扰方式。当设备与导线的长度比波长短时,传导干扰主要是通过电源线、控制线、信号线传输的共模干扰和差模干扰,还有不同设备使用公共电源或公共地线所产生的共阻抗干扰。现代化的医院里,由于诊断病情和手术的需要,门诊室和手术室里往往不再是单一的医疗设备,而是多台设备集中放置,这就不可避免地使多台医用电气设备共用一个电源。电源线本来一般只是输送50Hz交流电,但是由于连接设备的电磁干扰,使电源线上的电流很不纯净。传导干扰很容易通过电源线进入医疗设备中,使得设备出错甚至损坏,从而影响诊断结果的正确性。如果这样的传导干扰出现在手术过程中,严重时会危害到患者的生命安全。因此,在医用电气设备中抑制电源线的传导干扰非常重要。通常,我们采用的主要且有效的方法就是在被干扰设备的电源线上安装电源滤波器。   2 电源滤波器在医用设备中的具体应用   医用手术显微镜需出口欧盟,根据IEC 60601-1-2标准规定,对其进行电磁兼容性测试。发现该产品交流电源端口的传导干扰测试结果如图1所示。由图可见,该产品电源端口的传导干扰没有通过Class B限值的要求。经分析讨论,决定在产品电源输入端加装电源滤波器。      2. 1 电源滤波器的选择   滤波器是一种二端口网络,具有选择频率的特性,它可以让某些频率顺利通过,而对其他频率则加以阻拦。电源滤波器属于抑制干扰滤波器,从频率选择的角度来说,也属于低通滤波器,它能够毫无衰减地把直流电源和交流电源的功率输送到设备上去,同时又能使高频干扰信号大大地衰减,以保护设备免受损坏。在选择具体型号时,要想在抑制的电磁干扰信号频率范围内实现最大可能的失配,使需要抑制的电磁干扰信号受到最大可能的衰减,就必须根据滤波器两端将要连接的电源阻抗和负载阻抗来选择电源滤波器的网络结构和参数,才能取得满意的抑制干扰的效果。经过选择,我们选择内部是无源低通网络的电源滤波器(TYCO公司生产的 6EHG1-2型号)。将该滤波器一端接入干扰源,负载端接被干扰设备,可以抑制电源线上存在的共模EMI信号,使其受到衰减,并控制到很低的电平上。   2.2 电源滤波器的安装   在正确选择滤波器之后,将该电源滤波器加装在手术显微镜电源输入端,但产品仍没有通过传导干扰测试。分析其原因:先是怀疑滤波器接地不良导致滤波器效果变差。于是把机箱放在接地平面上,滤波器电源用短线直接接地,结果仍然没有改善。经过观察试验,发现产品中的电源滤波器安装位置不同,传导干扰测试结果有所不同。当电源滤波器如图2(a)所示方式进行安装时,传导干扰测试结果没有明显改善;当电源滤波器如图2(b)所示方式进行安装并用金属螺钉与星形弹簧垫圈把滤波器的屏蔽牢牢地固定在设备电源入口的机器金属外壳上时,传导干扰测试数据有明显降低。经分析我们发现,图2(a)方式安装会导致滤波器输入端导线和输出端导线之间形成电磁耦合路径,从而在导线中形成串扰,如果这时再把滤波器输入端和输出端的电缆捆扎在一起,更会加剧滤波器输入输出端之间的电磁耦合,严重破坏滤波器和设备屏蔽对干扰信号的抑制能力,使得滤波器一端的EMI信号会逃脱滤波器对其的限制,不经过滤波器的衰减而直接耦合到滤波器的另一端。图2(b)方式安装是通过借助设备的屏蔽,把电源滤波器的输入端和输出端有效地隔离开来,把两端之间可能存在的电磁耦合(即串扰)控制到最低程度。并且将滤波器安装在电源进线入口面的设备外壳上,滤波器的屏蔽壳与设备外壳(设备外壳接地)接触良好,使得滤波器接地良好。        由此可得,滤波器的正确安装也是防止电磁干扰十分重要的环节。采用电源滤波器的目的是防止来自电源的传导干扰直接进入医用电气设备。如果滤波器安装不当,即使在屏蔽柜内,电源线的干扰也会通过辐射或感应影响医用电气设备,因此正确的安装方法非常重要。   2.3 改进措施   根据以上理论分析,在该手术显微镜电源输入端加装电源滤波器,并保证滤波器输入、输出之间的良好隔离,同时辅助一些内部电路的改动,再次进行测试,测试结果如图3所示。该产品电源端口的传导干扰通过ClassB限值的要求。根据改动的方案对该手术显微镜批量生产,每台产品电磁兼容性测试结果全部符合标准要求。        3 结语   电源滤波器是为了满足产品电磁兼容性要求时常用的器件,将其接入设备电源线的入口处后,既能有效抑制来自电网的干扰信号进入设备,又能抑制设备内部电路产生的干扰信号通过电源线传向电网。在医用电气设备的生产过程中,为了能够让电磁兼容性设计满足要求,不仅需要选择滤波效果良好的电源滤波器,更要针对电磁兼容性要求正确安装滤波器。

    时间:2020-09-09 关键词: 电磁干扰 医用设备 滤波器

  • 利用数字有源分频滤波器,提升高端有源扬声器性能

      利成科技推出由恩智浦提供支持的智能照明解决方案   中国上海,2013年12月11日讯——恩智浦半导体(NXP Semiconductors N.V.)(纳斯达克代码:NXPI)近日宣布与总部位于香港的解决方案供应商利成科技合作,两家公司将为整个大中华区的楼宇市场提供智能照明系统。凭籍低成本联网的低功耗无线连接技术,这一合作关系有望推进物联网(IoT)的发展。   在物联网世界里,联网照明等系统将形成楼宇管理系统的通信中枢,包括照明、安防、火灾探测、温度控制和人员检测。这些功能可以连接到使用个人电脑和便携设备的互联网,实现基于云控制、数据采集以及处理和存储。到2020年,家庭和楼宇相关设备的市场价值可能达到6,650亿美元,在更加广泛的互连设备市场中占据29%的份额。   现在,恩智浦和利成科技在智能照明领域进行合作以开创新的机遇,实现多种高级控制功能,提供低成本和个性化的便利照明体验。作为具有强大网关技术实力的少数几家解决方案供应商之一,利成科技能够通过iOS或Android系统提供家庭局域网与远程网络应用之间的低成本连接,以及安装在楼宇内的智能照明设备的近距离实时控制能力。其网关产品非常灵活,使客户能够根据自己的实际需要选择JenNet-IP或ZigBee等通信协议。同时,其先进的专业技术和深厚的客户关系将帮助恩智浦在更广泛的客户之中部署非常实惠的智能照明解决方案。   利成科技技术总监黄伟雄先生表示:“在ZigBee和JenNet-IP等引领市场的技术领域,恩智浦均以其专业技术而享有盛名。通过与其合作,利成将能够提供经济高效的服务和简单易行的高品质解决方案,提升智能照明方面的用户体验。”   他表示:“我们期待着我们的客户能够轻松使用互联照明系统,凭借恩智浦的专门支持,我们的联合项目解决方案可以在不到半年的时间内从构思进展到生产,大大超过客户预期。我们深信,彼此合作必将使我们在整个大中华区进一步实现智能楼宇和办公环境,恩智浦的照明产品潜力非凡,必将迈入全球市场,更广泛地服务于众多分销渠道。”   作为双方合作的一部分,恩智浦向利成提供全面支持和创建智能照明系统所涉及的关键技术,如遥控器、终端设备和传感器。恩智浦的ZigBee和JenNet-IP无线通信技术也使利成的网关产品可以无缝连接到设备并管理运作,同时确保各个组件与其中央控制系统之间交换的数据完整性和保密性。   恩智浦高级副总裁、大中华区销售及市场经理兼中国大陆及香港地区执行官叶昱良表示:“智能照明和物联网需求的实现需要志同道合的厂商在生态系统中合作,共同开发解决方案,因此,我们非常高兴能与利成合作。通过我们先进技术的结合,它不仅使增强型智能照明解决方案更符合客户需求,同时也为利成和恩智浦带来双赢优势,使我们能够进入更大的市场。”   他补充道:“通过与利成这样的智能照明行业的开拓者联手,恩智浦能够获得市场需求和客户要求方面的第一手反馈,使我们能够比以住更准确地预测行业趋势并积极应对。”   迄今为止推出的智能照明解决方案中,恩智浦一直面向大中华区的智能楼宇以及欧洲和北美地区的消费者。   通过低成本网关参考设计轻松连接到万维网:   · 利用现有路由器:插入标准路由器上的任何可用以太网端口   · 允许高达500个ZigBee或Jennet-IP IoT节点的通信   · 采用ARM技术的恩智浦低成本设计   · 板上RFID设施   · 参考设计套件,包括Gerber、软件和BOM,恩智浦免费提供   链接:   · 恩智浦无线连接技术: http://www.nxp.com/techzones/wireless-connecTIvity/overview.html   关于利成科技   利成科技成立于1991年,公司现凭借1000多个项目所积累的丰富经验,提供一站式增值解决方案,所涉消费类电子产品包括Android平板电脑、Wi-Fi上网本、WinCE设备、蓝牙手表、MP3播放器、电子词典、电视机遥控器、电子游戏机、电子秤等。利成矢志不渝地将各种美好理念变为现实产品。更多详情,请访问http://liseng.com.hk。   关于恩智浦半导体   恩智浦半导体NXP Semiconductors N.V. (NASDAQ: NXPI) 致力于为智能世界提供安全互联的解决方案。基于高性能混合信号的专业性,恩智浦在汽车、智能识别和移动行业,以及无线基础设施、照明、医疗、工业、个人消费电子和计算等应用领域不断创新。公司在全球逾25个国家都设有业务执行机构,2012年公司营业额达到43.6亿美元。更多信息请登录www.nxp.com 查询。

    时间:2020-09-03 关键词: 有源扬声器 滤波器

  • 新型宽阻带共面带状线低通滤波器

      2014年12月23日,台北——在设计及推广用于固态存储设备的NAND闪存控制器方面处于全球领导地位的慧荣科技(Silicon MoTIon Technology CorporaTIon, 纳斯达克交易代码: SIMO)近日宣布推出其专为车载信息娱乐(IVI)系统设计的汽车级PATA及SATA FerriSSD解决方案。   FerriSSD解决方案旨在代替以往被广泛应用在车载IVI系统等嵌入式应用中的SATA及PATA硬盘驱动器。由于集成了NAND闪存及慧荣科技业界领先的控制器并采用小尺寸BGA封装,FerriSSD解决方案与传统的硬盘驱动器相比不仅运行速度更快,且耐用性和可靠性也显著提高。新款车载IVI级FerriSSD解决方案符合AEC-Q100标准,并支持-40到85摄氏度范围的宽温操作。   慧荣科技产品企划副总段先生(Nelson Duann)表示:“从实时GPS到互联网多媒体内容传输再到智能手机接口,越来越多新技术的融入使得今天的汽车功能配置日益丰富,而这就要求IVI系统的性能和可靠性随之不断提升。我们的FerriSSD是一款性能卓越、高度可靠的存储解决方案,易于部署且不会影响安全性或性能。”   FerriSSD是一款完整的嵌入式存储解决方案,既包含硬件也包含固件以支持各种采用专有技术的业界领先的功能,其主要特点有:   • 智能检测保护功能,拥有自我检测机制,内置温度传感器以有效提高SSD的可靠性和延长其使用寿命   • SSDLifeGuard®健康检测软件及远程固件更新功能,可确保每个驱动器均运行正常及使用最新的固件   • SLC闪存升级模式和智能型数据重整功能,这两种互补的功能可保障快速的数据访问及高速的持续数据传输s   • 快速硬件安全删除功能及全磁盘AES加密,以增强数据保护   • 深度睡眠/节能模式,从而降低功耗   • 系统级保护,涵盖从电压浪涌到潜在火灾隐患防范等   • 每个部件均经过测试,以确保能在-40至85摄氏度范围内工作   • 请键入文字或网站地址,或者车载IVI符合AEC-Q100标准要求   • 16x20x2mm焊球间距1.0毫米,小尺寸BGA封装   • PATA或SATA容量选择高达128GB   关于慧荣   慧荣科技(Silicon MoTIon Technology Corp., NasdaqGS: SIMO)是全球NAND闪存主控芯片及移动射频IC领导厂商,为OEM及其他客户提供移动存储及移动通讯解决方案。在移动存储市场,主要产品包括使用于SSD、eMMC及其他嵌入式闪存应用、移动式存储产品等固态存储装置的微控制器。在移动通讯市场方面,主要产品包括手持装置收发器及移动电视IC解决方案。我们的产品广泛使用于智能手机、平板计算机及工业级与商业级应用。慧荣于2005年6月在美国NASDAQ上市,成为亚洲第一家赴美挂牌的IC设计公司。

    时间:2020-09-01 关键词: 谐振器 耦合器 滤波器

  • 教你解决医疗设备中的EMC问题

      今年,突然“窜出”的医疗设备EMC测试,令很多医疗设备厂商与EMC整改工程师措手不及,甚至是病急乱投医。作为一名混战于EMC领域的资深 EMC工程师,化二至今经历了近二十个医疗产品的EMC整改,为了更好的服务广大医疗设备生产商,化二在此分享一点自己的经验,怎样解决医疗设备的EMC 问题,主要是化二的观点,欢迎各位拍砖!   做好医疗设备的EMC设计,一定要求系统的概念,把控几个关键点,主要如下:   1、选好开关电源   医疗设备的EMC出问题,60%是开关电源质量不过关而引起,客户在送检之前,一定要选用高品质的开关电源模块,国内的开关电源模块参差不齐,很多宣称过了3C认证的产品,在医疗设备中使用时,也会出问题,尤其是Class B级的RE、CE测试。   从经验看,日本的“TDK-Lamada”、台湾的“全汉”、国产的“联想”等电源适配器或开关电源,尚未出现过RE、CE问题,即使是正品的“铭纬”开关电源,也可能有RE问题(尚未发现CE问题)。   国 内不少开关电源、电源适配器,宣称他们的产品过了3C认证,没有EMC风险(尤其是RE、CE问题)。但是这类开关电源在3C认证时,一般是接电阻负载测 试,一旦接上“真实的负载”,就会暴露出EMC问题。而且国内电源模块的价格战严重,电源供应商也许在大规模生产时,为节省成本,就省EMC器件。   因此,化二建议,送检样品,一定要选好的开关电源,这是医疗设备能否通过EMC的关键因素之一。   2、选好隔离变压器、电源滤波器   大型医疗设备,一般会有隔离变压器、医疗滤波器。它们对EMC测试中的浪涌、EFT、CE有非常好地隔离与滤波作用,能够提高设备的抗干扰性能。选择隔离变压器、电源滤波器,也要选择好品牌的。   化二建议选用“迈瑞”、“珠海和佳”医疗产品供应商的隔离变压器与电源滤波器。有经验的EMC工程师,一眼就能看出隔离变压器的EMC性能,譬如隔离变压器的结构,是否有利于减小初/次级线圈的寄生电容(对高频的EFT、CE、RE影响很大)?隔离变压器是否带屏蔽层?   好的电源滤波器,即使开关电源的EMC性能不好,也至少能让设备通过CE、EFT实验,加上隔离变压器,对浪涌的隔离作用,产品的多项EMC测试,能够轻易的过关。   另外,知名的电源滤波器厂商,一般会有很多资深的EMC工程师与设备,他们的经验丰富,对于CE、EFT、Surge等常规的EMC问题,几乎是一招致命,手到病除。譬如常州多极、中石伟业、泰派斯特、力征实业、常州坚力等。   3、做好屏蔽,通过RE   大型医疗设备,一般是塑料外壳,对产品内部产生的辐射骚扰,是没有抑制作用的。因此,化二建议客户,在塑料外壳上,喷好“导电油漆”。导电油漆对电磁骚扰有很大的衰减,从化二的经验看,可能高达20~30db,最差劲的也可以达到15db以下。   4、做好板级的EMC设计,才是根本   作为资深的EMC工程师都知道板级的EMC设计、元器件或模块的选型,才是EMC的根本,也是最有效、最低成本的EMC方法。   PCB设计,主要注意抑制信号线环路,选好DC/DC开关电源模块、I/O口的走线、晶振的走线。   如果PCB设计良好,即使是裸板,也能够通过ESD、RE、Surge、EFT测试,而且不好增加什么成本,如果搭配合适的开关电源,那过EMC是没有悬念的。   5、沉着应战   如果是医疗设备遇到了EMC问题,客户千万别慌了神,很多时候,对于模块供应商来说,都是小问题,主要解决办法如下:   (1)电源端口的EMC问题,找供应商解决   电源端口输入的电源干扰与骚扰,如EFT、Surge、CE问题,直接找开关电源供应商、电源滤波器供应商解决,他们最熟悉自己的产品,知道是那里出问题了,更重要的是,可以免费或低费用、迅速的解决问题。   此时,如果客户坚持自己意见继续折腾,费用与时间消耗过大;找所谓的EMC专家整改,他们往往是检测工程师出身,几乎不懂电源或硬件,就会一点频谱分析仪,能够在外围上做点手脚(譬如屏蔽、加滤波器等),而且整改费用过高,这对于客户来说是不划算的。   在找EMC专家整改时,一定要辨清他们是否懂硬件,因为硬件或电源才是EMC的基础。   (2)注意态度,找实验室或网络推荐EMC整改方案   实验室检测人员,尤其是年纪比较大的,他们见多识广,老马识途,如果客户很谦卑,他们会教客户一些整改的方法的。   即 使是驰骋EMC沙场、比较自负的“化二为一”,也不得不赞叹与佩服:曾经一个大功率的电机的RE101(低频磁场的骚扰),3个多月,化二与客户尝试了不 少方案,已将我们折腾得精疲力尽,甚至于有放弃的念头,后来被一位实验室的网友提供的点子给搞活了,就是买了一根专业的电源线。   当然,一些医疗设备的EMC,譬如ESD、EFT、RE、RS、CS,可能是比较棘手。   可以找资深的EMC工程师协助定位与处理。   市场上,目前了是鱼龙混杂,质量很难分辨,怎样才能找到自已合适的EMC工程师来解决自已产品的EMC问题呢?   找EMC行家,不要EMC“专”家   行家,就是在某个EMC领域研究很深入的工程师,往往是某个领域或产品“专”、“深”的硬件工程师,譬如有资深开关电源工程师,他对开关电源的EMC问题是了如指掌,能够使用最简单、最低成本、最迅速的方法,解决开关电源的EMC问题。   所谓EMC专家,由于自身的局限性(譬如专家是检测工程师出身,他不了解产品或硬件),不可能解决EMC领域的所有问题。包括化二本人,尽管做了近8年的硬件与EMC设计,但是对检测标准与实验方法也是不熟悉的。

    时间:2020-08-30 关键词: emc 开关电源 滤波器

  • 变频器干扰问题的解决方案

    变频器干扰问题的解决方案

      在现场,变频器的干扰出现得比较多,且比较严重,甚至导致控制系统无法投入使用。变频器的工作原理注定其会产生强电磁干扰。   变频器包括整流电路和脉冲电压波形发生电路,输入的交流电经过变流器和平波回路的整流,变换成直流电压,通过逆变器把直流电压变换成不同宽度的脉冲电压(称为脉宽调制电压,PWM)。用这个PWM电压驱动电机,就可以起到调整电机力矩和速度的目的。这种工作原理导致以下三种电磁干扰:   1、谐波干扰:整流电路会产生谐波电流,这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降,导致电压波型发生畸变,这种畸变的电压对于许多电子设备形成干扰(因为大部分电子设备仅能工作在正弦波电压条件下),常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一定时,电压畸变在弱电源的情况下更加严重,这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰,而与设备与变频器之间的距离无关;   2、射频传导发射干扰:由于负载电压为脉冲状,因此变频器从电网吸取电流也是脉冲状,这种脉冲电流中包含了大量的高频成分,形成射频干扰,这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰,而与设备与变频器之间的距离无关;   3、射频辐射干扰:射频辐射干扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射干扰的情形中,变频器的输入电缆上有射频干扰电流时,由于电缆相当于天线,必然会产生电磁波辐射,产生辐射干扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压,同样包含丰富的高频的成分,会产生电磁波辐射,形成辐射干扰。辐射干扰的特征是,当其他电子设备靠近变频器时,干扰现象变得严重。   根据电磁性的基本原理,形成电磁干扰必须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰,可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中,硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施,一般从抗和放两方面入手来抑制干扰,其总体原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。以下内容是解决现场干扰的主要步骤:   1、采用软件抗干扰措施:具体来讲就是通过变频器的人机界面下调变频器的载波频率,把该值调低到一个适当的范围。如果这个方法不能奏效,那么只能采取下面的硬件抗干扰措施。   2、进行正确的接地:通过现场的具体调研我们可以看到,现场的接地情况是不甚理想的。而正确的接地既可以是系统有效地抑制外来干扰,又能降低设备本身对外界的干扰,是解决变频器干扰最有效的措施。具体来讲就是做到以下几点:   (1)变频器的主回路端子E必须接地,该接地可以和该变频器所带的电机共地,但不能与其它的设备共地,必须单独打接地极,且该接地点应该尽量远离弱电设备的接地点。同时,变频器接地导线的截面积应不小于4mm2,长度应控制在20m以内。   (2)其它机电设备的地线中保护接地和工作接地应分开单独设接地极,并最后汇入配电柜的电气接地点。控制信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分开单独设接地极,并最后汇入配电柜的电气接地点。   3、屏蔽干扰源:屏蔽干扰源是抑制干扰的很有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽,可以不让其电磁干扰泄露,但变频器的输出线最好用钢管屏蔽最好还要加装磁环,平行并绕3—4圈,有助于抑制高次谐波,特别是以外部信号(从控制器上输出4~20mA信号)控制变频器时,要求该控制信号线尽可能短(一般为20m以内),且必须采用屏蔽双绞线,并与主电路线(AC380)及控制线(AC220V)完全分离。此外,系统中的电子敏感设备线路也要求采用屏蔽双绞线,特别是压力信号。且系统中所有的信号线决不能和主电路线及控制线放于同一配管或线槽内。为使屏蔽有效,屏蔽层必须可靠接地。   4、合理的布线:   具体方法有:(1)设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线: (2)其它设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行; 如果采取了以上的办法之后还是不能够奏效,那么继续以下办法:   5、干扰的隔离:所谓干扰的隔离,是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使他们不发生电的联系。通常是在电源和控制器及变送器等放大器电路之间在电源线上采用隔离变压器以免传导干扰,电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。   6、在系统线路中设置滤波器:设备滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源和电动机。为减少电磁噪声和损耗,在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰,可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备如控制器和变送器等,可在该设备的电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。滤波器根据使用位置的不同,可分为:   (1)输入滤波器通常有两种:   a、线路滤波器:主要由电感线圈构成,它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。   b、辐射滤波器:主要由高频电容器构成,它将吸收点频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。   (2)输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用,且能消弱电动机中由高次谐波产生的谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施,必须注意一下方面:   a、变频器的输出端不允许接入电容器、以免在逆变管导通(关断)瞬间,产生峰值很大的充电(或放电)电流,损害逆变管;   b、当输出滤波器由LC电路构成时,滤波器内接入电容器的一侧,必须与电动机侧相接。   7、采用电抗器:在变频器的输入电流中频率较低的谐波成分(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等)所占的比重是很高的,它们除了可能干扰其它设备的正常运行之外,还因为它们消耗了大量的无功功率,使线路的功率因素大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同,主要有以下两种:   (1)交流电抗器:串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有: a、通过抑制谐波电流,将功率因素提高至(0.75-0.85); b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击; c、削弱电源电压不平衡的影响。   (2)直流电抗器:串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一,就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因素方面比交流电抗器有效,可达0.95,并具有结构简单、体积小等优点。   图1是一个解决变频器干扰的典型方案   如图所示,变频器的抗干扰措施主要包括在变频器进线部分加装交流电抗器和滤波器,进线和出线采用屏蔽电缆,所有电缆的屏蔽层与电抗器、滤波器、变频器和电机的保护地共同接地,且该接地点与其他接地点分开,保持足够的距离。同时,信号电缆和变频器的动力电缆不要平行布置。   此外,为防止变频器干扰信号和控制回路,需要给控制器、仪表和工控机采用单独的隔离电源进行供电。

    时间:2020-08-26 关键词: 变频器 电抗器 滤波器

  • 关于变频器控制电机有漏电问题的解决方案

    关于变频器控制电机有漏电问题的解决方案

      一、漏电问题产生的原因   有的现场使用变频器控制电机,会出现漏电问题,漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。针对这个问题,在这里特对此故障产生的原因进行理论的分析和说明如下。   根据变频器控制电机运行的功能框图(图1),三相电源经过变频器整流桥整流之后,经电容滤波送到逆变桥(IGBT),再经过逆变桥输出频率、电压可调的三 相交流电去控制电机的运行。三相互差120度的交流电在电动机的三相定子线圈绕组里流过,产生旋转磁场,使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的作用下自动旋 转起来。   我们都知道,电动机的三相定子绕组流过电流之后产生了旋转磁场,而根据电磁感应的原理,电动机的外壳就会产生感应电动势。此感应电动势的大小,就取决于变 频器IGBT的开关频率的大小和C*DV/DT(与IGBT的开关的速度有关);由于高性能的控制要求较高的开关频率,其开关速度要求较快,则DV/DT 偏大。如果这个感应电动势较大,那么人触摸到就会感觉被电击一样。理论上IGBT的开关频率越高,电机外壳的感应电动势的有效值(即感应电压)就越高,而 变频器对电机的控制精度和动态响应也就越高,人体触摸之后被电的感觉就越大;反之,IGBT的开关频率越低,电机外壳的感应动势的有效值(感应电压)就越 低,而从体触摸到之后被电的感觉就越小。所以,某些国产低端的变频器IGBT的开关频率设计得较低,控制电机运行之后,电机外壳的感应电压较低,但其控制 性能较差、动态响应较慢。我司变频器的性能和动态响应都较好,因而我司变频器IGBT的开关频率和开关速度都较高,感应电动势相对也就会大些。   由于异步电动机运转,电机外壳都会有感应电压(即所谓的漏电),所以,电机制造厂才会在电动机出厂的时候,在其接线盒里面安上接地端子,方便用户在应用时 连接大地以消除其感应电动势(即消除感应漏电电压),以解决人体接触电动机时被电的感觉。当然,因为工频运行电机时,工频的开关频率约为50HZ,很低, 所以一般情况下几乎不会有漏电的感觉(除非电机绝缘很差)。而变频器控制时,由于其开关频率都比工频频率高得多,所以变频器在控制电动机转动时,电机外壳 就会有漏电的感觉。   二、漏电问题的解决方案   为了避免这个问题的发生,变频器硬件在设计的时候,就加入了感应电浪涌滤波器电路(其等效电路如图1所示),并将感应浪涌滤波器的接地端与变频器的外壳相 连,同时在变频器的配线说明中,要求将电机的接地端与变频器的接地端子B相连、将输入电源的地(即大地)与变频器的接地端子A相连。   从而使得电动机运转产生的感应电流能够通过电机与变频器的接地线、变频器与电源之间的接地线形成回路,使得电动机的地、变频器的地与电源的地(即大地)都 处于同等的电位上,它们之间的电位差为0伏电压。这样,人体站在大地上面(也是电源的地)接触到旋转的电动的外壳、机械设备的机架(一般设备的机架是与大 地连接在一起的)、变频器的外壳就都不会有被电的感觉了,因为它们之间的电位差(电压差)为0伏,人体也就没法感觉出来是否有电了。   当电动机的地线未能与变频器的接地端连接在一起,而电源的地线也没有与变频器的地、机械设备的外壳或者电的接地端接在一起的时候,电机的外壳、变频器的外 壳、电源的地(即大地)就不是处于同等电位了。假如在这种情况下,电动机运转产生的感应电压为100V,电动机又与机械设备的某部分机架在一起,因为电源 的地线在配电房没有拉过来,而人体的电气等效模型理论上可以等同于一个约2K欧姆的电阻(如果人体出汗、潮湿时电阻值更小,有时甚至只有几十欧姆),人体 站在大地上触摸到与电动机相连的设备金属时,电动机的感应电(如100V)就能过人体向大地进行放电,那么人体就会有电流流过,就会有被电的感觉。虽然, 理论上电机外壳与机械设备的机架是连接的,而设备的机架又是装在大地上的,按理说人站在大地上触摸到设备机架应该是不会被感应电触电到的,但是,别忘了大 地虽然也是属于导体,但大地毕竟是有阻值的,而且根据不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一。否则,为什么国家供电局会要求每个变电站变压器的接地线、每 个公司配电房的接地电阻要求小于4欧姆?为什么如果变电站或者高压配电房的接地电阻不小于4欧姆就不给审批,不允许用电?其实就是这个道理。人与设备有距 离就会有感应电压,人体触摸到设备时就会有电流流过人体,就会有被电的感觉,只是感应电的大小,决定人被电的感觉大小也不一样。   但是,有些工厂内部为了配线方便,高压配电房里面的地线根本就没有拉到生产车间里面,甚至错误的认为大地就是地线了,为什么要拉地线呢?不是多此一举吗? 这种想法就是错误的了,大家不防想想,如果大地可以当作地线,那么我们日常生活中所有的电线又何必要拉N线和地线呢?发电站里面的N线其实与地线也是连接 在一起的呀?我们不用拉地线和N线不是可以节约很大电缆、电线了吗?为何要去做这种又浪费人力、又浪费物力、浪费时间、还浪费钱财的工作呢?   然而,现实中却的确有些工厂没有拉电源地线的,设备没法找到接地点,而电机在使用中却又有感应漏电的情况,遇到这种情况怎么办?在此,我们提出两种方案如下:   方案一:将电机外壳的接地端、机械设备的机架与变频器接地端连接在一起(如图3),   电机、变频器、机架三个的地线连接在一起之后,使它们处于同等的电位,并且经过变频器内部的感应浪涌滤波器电路进行吸收、泄放,使感应电压大大减小,从而 电动机旋转产生的感应电相对于电源的地(即大地)的电压也大大的减小,从而,不至于使人触摸之后会有被电的感觉。也就是说没有电源地线也没有关系,只要将 电机的地、变频器的地和机架连接在一起就好了,这样变频器内部的感应电浪涌滤波器才会起到真正的作用。   方案二:一般情况下,通过方案一处理之后,电动机旋转产生的感应电压已经是很小了,已经不至于会漏电电人的,但是由于某些特殊原因(如:电动机绝缘不好、电器柜在装电器时全部没有接地等),感应电压还是较高,还会有漏电电人的感觉时,提出了方案二。   方案二是在方案一的前提下,再在变频器输入电源端增加一个感应电浪涌滤波器。   并将感应电浪涌滤波器的地与电动机的地、变频器的地接在一起(如图4中的红色线所示),让感应电浪涌滤波器再一次对电机的感应电进行吸收和泄放,进一步减 小感应电压,达到防止漏电电人的目前的。增加的感应电浪涌滤波器的电路原理与变频器内部的浪涌滤波电路是一样的,是由于体积太大,没法设计安装在变频器内 部电路里面,因此做成外接方式。   我们曾经过大量的实验证明,通过方案二这种接法的现场整改,在没有接电源的地线的应用场合下,都能将电动机运转产生的感应电压减小到20V以下,确保现场 操作人员的安全,不会再有被漏电电人的感觉。但是,方案二中如果接有电源线的地线,那么也就不用外接感应电浪涌滤波器都可以了。   另外,如果现场是有多台变频器控制电动机运转时,且不方便安装多个感应电浪涌滤波器的,并不一定是要求每台变频器都配一下感应电浪涌滤波器,也可以只接一 个或两个感应电浪涌滤波器,并将滤波器的接地端与现场几台变频器的接地端、现场电动机的接地端、设备机架接在一起,如图5所示:   由于每台变频器内部都有感应电浪涌滤波器电路,但如果电机的接地线没有接回到变频器的接地端子去的话,感应电浪涌滤波器也就不起作用了,所以现场应用中电 动机的接地端一定要与变频器的接地端接到一起。当然有些设备在某些场合电机不接地线也不会有漏电的感觉,这与本文前面所说的“大地虽然也是属于导体,但大 地毕竟是有阻值的,而且根据不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一”原理是一样的。但是按照正确的用电安全规范,是要求电机良好接地的,但条件不允许(如 没有电源接地端)的,电动机的地、电柜外壳与变频器的地总可以接在一起的。

    时间:2020-08-26 关键词: 变频器 igbt 滤波器

  • 领先厂商分析:5G提速促进万物互联时代加速到来

      5G行业发展趋势   5G是第五代通信技术,是4G之后的延伸,是对现有的无线通信技术的演进。其最大的变化在于5G技术是一套技术标准,其服务的对象从过去的人与人通信,增加了人与物、物与物的通信。根据历史经验,我国移动通信的每十年会推出下一代网络协议。随着用户需求的持续增长,未来10年移动通信网络将会面对:1000倍的数据容量增长,10至100倍的无线设备连接,10到100倍的用户速率需求,10倍长的电池续航时间需求等等,4G网络无法满足这些需求,所以5G技术应运而生。需求增加的最主要驱动力有两个:移动互联网和物联网。   大规模天线提高频谱效率,带来天线及射频模块需求   面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战,天线数量需要进一步增加,利用空分多址(SDMA)技术,可以在同一时频资源上服务多个用户,进一步提高频谱效率。硬件上,大规模天线阵列由多个天线子阵列组成,子阵列的每根天线单独拥有移相器、功率放大器、低噪放大器等模块。软件层面则需要复杂的算法来管理和动态地适应与编码和解码用于多个并行信道的数据流,通常被实现为一个FPGA。大规模天线阵列将带来天线的升级及数量需求,同时射频模块(移相器、功率放大器、低噪放大器等)的需求将爆发,此外数据的增加将利好功能更加强大的综合处理模块如FPGA。   超密集组网解决热点容量问题,推动小基站千亿市场   超密集组网通过增加基站部署密度,可实现频率复用效率的巨大提升,站址的获取和成本是超密集组网需要解决的首要问题。根据Small Cell Forum预测,2020年全球小基站市场每年将超过6亿美金。参考国内运营商半年报的数据,2016年三大运营商所拥有的基站数目将达到280万个左右,若未来国内小基站数目是存量基站数的10倍以上,小基站市场容量最终有望达到千亿级别。   投资策略:5G计划于2020年商用,而5G技术中对行业中将产生较大的影响主要来自于以下四个方面:大规模天线阵列、超密集组网、全频谱接入以及新的网络架构(SDN/NFV)。   重点公司分析   吴通控股   公司是国内领先的通信射频连接系统专业供应商。专业从事无线通信射频连接系统、光纤连接产品的研发、生产及销售,产品主要为无线通信射频连接系统和光纤连接产品两大类。公司商标“吴通”被江苏省工商行政管理局评为“江苏省著名商标”。公司拥有发明专利1项 、实用新型专利16项、外观设计专利4项,并参与修订射频连接类产 品8项国家标准。公司先后获得“中国电子元件百强企业”、“中国通信市场最有影响力的行业品牌”、“江苏省创新型企业”称号;并与中国移动、中国联通、中国电信三大通信运营商,以及中兴通讯、大唐线缆等知名通信设备商保持良好的业务合作关系。   公司已全面进行通信+互联网转型, 持续增长的同时,互联网外延扩张战略也在不断推进:信息服务业务受益企业客户的短信需求爆发有望保持年复合30%高增长, 流量经营的业务进展将是国都下一个增长爆发点;数字营销业务受益于高速增长的程序化购买广告行业,未来几年有望实现复合30%以上增长。   麦捷科技   2015年全资收购星源电子,星源电子主导的3.5~11.6寸英寸液晶显示模组产品广泛应用于平板电脑,车载,安防,手机,便携类,仪器仪表等终端客户领域,目前客户数量达到200余家,拥有较多稳定的国内事线品牉客户,如京华信息,硕颖实业,三美琦,易方数码等客户。而且星源电子进入汽车市场已有三年多的时间,占汽车后装市场仹额约10%,好帮手,路畅,凯越,杰成等知名车载品牉均是星源电子客户, 正在着手进行汽车认证,麦捷科技可以透过星源电子拓展汽车电子业务。   5G带动滤波器激增, 静待公司SAW滤波器起量:由2G到4G,使用的频段变多,且频带宽了,而且手机每增加一个频段,大约需要增加2个滤波器。随着3/4G的普及和未来5G到来后新频段的增加, 手机滤波器的需求将快速增长。麦捷科技拟4.5亿元投资表面声波滤波器的封装艺开収与生产项目,公司已掌握了终端射频声表滤波器(SAW)产品技术和生产工艺幵开始小批量供货.SAW滤波器是手机射频前端的关键器件, 其封装技术基本上被国外厂商所垄断, 如日本的Murata,TDK旗下的EPCOS,Taiyo等,公司此次定增募投有望实现手机SAW滤波器的国产化。   硕贝德   公司传统主业集中在无线通信终端天线的研发, 生产及销售,产品为手机天线,笔记本电脑天线, 报告期内该项业务收入为2.12亿,由于上半年产品售价的提升,公司的天线业务毛利率提升到40%, 为近5年来的新高,随之带来的净利润也有所提升;去年年底完成合并的控股子公司深圳璇瑰为公司实现了塑胶业务布局, 该业务的特点是量大利薄,虽然只有8.4%的毛利,但是上半年给公司带来了3个亿的营收,增强了和天线主业的协同性(机壳天线一体化)。 因此传统主业这块公司已经摆脱了去年客户流失的影响, 上半年一方面调整客户结构,保持和积累优质客户资源,另一方面也在调整优化产品结构,下半年有望实现营收与利润稳步增长。   从去年以来, 公司一直投入的指纹识别模组业务已经完成了前期的调试与试生产阶段, 从7月起产品线进入全面生产阶段。今年也是手机指纹识别模组应用的全面爆发的一年。该业务落地在公司控股子公司江苏凯尔生物识别科技有限公司(控股61.8%), 模组的出货量从年初的几十万量级提升到当前的几百万量级,实现了质的飞跃,凯尔光电的出货量已经进入手机指纹模组出货量排行榜的前五。 上半年该业务已经给公司带来了1.21亿的营收,虽然利润只有500万,但是随着指纹识别模组的量产,这将会在下半年给公司带来丰厚的营收与利润。借助指纹模组与摄像头业务。 公司依托苏州科阳完成半导体封装和传感器封装业务的布局,为后续产业链延伸,增厚公司利润打下坚实的基础。

    时间:2020-08-20 关键词: 物联网 5G 滤波器

  • 自主移动机器人的定位与地图创建(SLAM)关键性问题

    自主移动机器人的定位与地图创建(SLAM)关键性问题

    1.引言: 机器人的研究越来越多的得到关注和投入,随着计算机技术和人工智能的发展,智能自主移动机器人成为机器人领域的一个重要研究方向和研究热点。移动机器人的定位和地图创建是自主移动机器人领域的热点研究问题。对于已知环境中的机器人自主定位和已知机器人位置的地图创建已经有了一些实用的解决方法。然而在很多环境中机器人不能利用全局定位系统进行定位,而且事先获取机器人工作环境的地图很困难,甚至是不可能的。这时机器人需要在自身位置不确定的条件下,在完全未知环境中创建地图,同时利用地图进行自主定位和导航。这就是移动机器人的同时定位与地图创建(SLAM) 问题,最先是由SmithSelf 和Cheeseman在1988年提出来的,被认为是实现真正全自主移动机器人的关键。 SLAM问题可以描述为:机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位,同时建造增量式地图。在SLAM中,机器人利用自身携带的传感器识别未知环境中的特征标志,然后根据机器人与特征标志之间的相对位置和里程计的读数估计机器人和特征标志的全局坐标。这种在线的定位与地图创建需要保持机器人与特征标志之间的详细信息。近几年来,SLAM的研究取得了很大的进展,并已应用于各种不同的环境,如:室内环境、水下、室外环境。 2.SLAM的关键性问题 2.1地图的表示方式 目前各国研究者已经提出了多种表示法,大致可分为三类:栅格表示、几何信息表示和拓扑图表示,每种方法都有自己的优缺点。 栅格地图表示法即将整个环境分为若干相同大小的栅格,对于每个栅格各指出其中是否存在障碍物。这种方法最早由Elfes和Moravec提出,而后Elfes进行了进一步的研究。它的优点在于创建和维护容易,尽量的保留了整个环境的各种信息,同时借助于该地图,可以方便地进行自定位和路径规划。缺点在于:当栅格数量增大时(在大规模环境或对环境划分比较详细时),对地图的维护行为将变得困难,同时定位过程中搜索空间很大,如果没有较好的简化算法,实现实时应用比较困难。 几何信息地图表示法是指机器人收集对环境的感知信息,从中提取更为抽象的几何特征,例如线段或曲线,使用这些几何信息描述环境。该方法更为紧凑,且便于位置估计和目标识别。几何方法利用卡尔曼滤波在局部区域内可获得较高精度,且计算量小,但在广域环境中却难以维持精确的坐标信息。但几何信息的提取需要对感知信息作额外处理,且需要一定数量的感知数据才能得到结果。 拓扑地图抽象度高,特别在环境大而简单时。这种方法将环境表示为一张拓扑意义中的图(graph),图中的节点对应于环境中的一个特征状态、地点。如果节点间存在直接连接的路径则相当于图中连接节点的弧。其优点是: (1)有利于进一步的路径和任务规划, (2)存储和搜索空间都比较小,计算效率高, (3)可以使用很多现有成熟、高效的搜索和推理算法。 缺点在于对拓扑图的使用是建立在对拓扑节点的识别匹配基础上的,如当环境中存在两个很相似的地方时,拓扑图方法将很难确定这是否为同一点。 2.2不确定信息的描述 在完全未知环境中由机器人依靠其自身携带的传感器所提供的信息建立环境模型是移动机器人进行自主定位和导航的前提之一。所谓完全未知环境是指机器人对环境一无所知不存在任何先验信息,如环境形状、障碍物位置、人为设定的参照物等。在这种环境下,移动机器人必须依赖传感器所获得的信息,如里程计、声纳、激光测距仪、视觉等。由于传感器自身的限制,感知信息存在不同程度的不确定性,例如激光测距仪的不确定性主要来自距离的测量误差以及反光镜旋转和激光散射引起的测量角误差。如图1-1所示,感知信息的不确定性必然导致所构建的环境模型也不可能是完全精确的,同样,当依靠模型和感知进行决策时也带有不确定性,即不确定性具有传递性。   对不确定性进行度量的方法主要有概率度量、信任度量、可能性度量、模糊度量和证据理论等。目前,在AMR地图构建中使用较多的是概率度量和模糊度量。概率度量主要存在两种形式: (1)以均值、方差和协方差等概率特征来描述不确定信息。这种度量方法的优点是均值等概率特征具有明确的几何意义,缺点是概率特征的离散计算公式还没有确定的形式; (2)以概率模型来描述不确定信息,主要采用Bayes法则与Markov假设。这种度量方法的优点是以随机概率模型描述机器人的位姿和环境信息,鲁棒性非常好,缺点是概率模型的计算量非常大而且必须事先知道模型的先验概率,给实际应用造成了困难。 2.3定位与环境特征提取 移动机器人自定位与环境建模问题是紧密相关的。环境模型的准确性依赖于定位精度,而定位的实现又离不开环境模型。在未知环境中,机器人没有什么参照物,只能依靠自己并不十分准确的传感器来获取外界信息,如同一个盲人在一个陌生环境中摸索的情况。这种情况下,定位是比较困难的。有地图的定位和有定位的地图创建都是容易解决的,但无地图的定位和未解决定位的地图创建如同"鸡--蛋"问题,无从下手。已有的研究中对这类问题的解决方法可分为两类: 1) 利用自身携带的多种内部传感器(包括里程仪、罗盘、加速度计等),通过多种传感信息的融合减少定位的误差,使用的融合算法多为基于卡尔曼滤波的方法。这类方法由于没有参考外部信息,在长时间的漫游后误差的积累会比较大。 2) 在依靠内部传感器估计自身运动的同时,使用外部传感器(如激光测距仪、视觉等)感知环境,对获得的信息进行分析提取环境特征并保存,在下一步通过对环境特征的比较对自身位置进行校正。但这种方法依赖于能够取得环境特征。环境特征提取的方法有: (1) Hough transform是一类基于灰度图检测直线和其他曲线的方法。该方法需要一簇能被搜索的预先准备的特定曲线,并根据显示的灰度图中一簇曲线产生曲线参数。 (2) Clustering分析是一种数据探测工具,对于未分类样例是有效的,同时,它的目标就是把所针对对象分组成自然类别或基于相似性或距离的簇类。在被提取对象类别未知的情况中,簇技术是一类比HoughTransform更有效的技术。簇类应是以“凝聚”为中心,而不是支离破碎的、不相交的。而环境特征有时是很难提取出的,例如:环境特征不够明显时或者传感器信息比较少,难以从一次感知信息中获得环境特征。 2.4数据关联 数据关联是对两个特征标志进行匹配,确定它们是否对应环境中的同一物体。SLAM中的数据关联主要需要完成三个任务:1)新特征标志的检测2)特征标志的匹配3)地图之间的匹配。虽然在目标跟踪、传感融合等领域,数据关联已经得到较好的解决,但是这些方法的计算量大,不能满足SLAM的实时性要求。实现m个标志与拥有n个标志的地图之间的数据关联的复杂度与m之间呈指数关系,假设每个观测到的标志i有 个可能的匹配,那么对于m个标志需要在指数空间 = 中搜索正确的匹配。数据关联的搜索空间与环境的复杂程度以及机器人的定位误差有关,环境的复杂程度的增加会使m增大,而误差的增大会使Ni 增大。 2.5累积误差 SLAM中的误差主要来自三个方面:1)观测误差2)里程计的误差3)错误的数据关联带来的误差。当机器人在已知地图的环境中进行定位时,机器人可以通过观测位置已知的特征标志对里程计的误差进行补偿,每一次观测使机器人的位置误差趋向于观测误差与特征标志的位置误差之和。然而在SLAM中,由于机器人的位置和环境中的特征标志的位置都是未知的,观测信息不能有效纠正里程计的误差,机器人的位置误差随着机器人的运动距离而增大。而机器人的位置误差的增大将导致错误的数据关联,从而增大特征标志的位置误差:反过来,特征标志的误差又将增大机器人的位置误差。因此,机器人的位置误差与特征标志的位置误差密切相关。它们之间的相互影响使机器人和特征标志的位置估计产生累计误差,难以保证地图的一致性。 3.SLAM的实现方法 目前SLAM方法大致可分为两类:1)基于概率模型的方法:基于卡尔曼滤波的完全SLAM、压缩滤波、FastSLAM等2)非概率模型方法:SM-SLAM、扫描匹配、数据融合(dataassociaTIon)、基于模糊逻辑等。 3.1基于卡尔曼滤波器的实现方法 从统计学的观点看,SLAM是一个滤波问题,也就是根据系统的初始状态和从0到t时刻的观测信息与控制信息(里程计的读数)估计系统的当前状态。在SLAM中,系统的状态 = ,由机器人的位姿r和地图信息m组成(包含各特征标志的位置信息)。假设系统的运动模型和观测模型是带高斯噪声的线性模型,系统的状态 服从高斯分布,那SLAM可以采用卡尔曼滤波器来实现。基于卡尔曼滤波器的SLAM 包括系统状态预测和更新两步,同时还需要进行地图信息的管理,如:新特征标志的加入与特征标志的删除等。 卡尔曼滤波器假设系统是线性系统,但是实际中机器人的运动模型与观测模型是非线性的。因此通常采用扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter),扩展卡尔曼滤波器通过一阶泰勒展开来近似表示非线性模型。另一种适用于非线性模型的卡尔曼滤波器是UKF(Unscented Kalman Filter),UKF采用条件高斯分布来近似后验概率分布,与EKF相比,UKF的线性化精度更高,而且不需要计算雅可比矩阵。 卡尔曼滤波器已经成为实现SLAM的基本方法。其协方差矩阵包含了机器人的位置和地图的不确定信息。当机器人连续地观测环境中的特征标志时,协方差矩阵的任何子矩阵的行列式呈单调递减。从理论上讲,当观测次数趋向于无穷时,每个特征标志的协方差只与机器人起始位置的协方差有关。卡尔曼滤波器的时间复杂度是O( ),由于每一时刻机器人只能观测到少数的几个特征标志,基于卡尔曼滤波器的SLAM的时间复杂度可以优化为O( ),n表示地图中的特征标志数。 3.2局部子地图法 局部子地图法从空间的角度将SLAM分解为一些较小的子问题。子地图法中主要需要考虑以下几个问题:1)如何划分子地图2)如何表示子地图间的相互关系3)如何将子地图的信息传递给全局地图以及能否保证全局地图的一致性。 最简单局部子地图方法是不考虑各子地图之间的相互关系,将全局地图划分为包括固定特征标志数的独立子地图,在各子地图中分别实现SLAM,这种方法的时间复杂度为O(1)。但是,由于丢失了表示不同子地图之间相关关系的有用信息,这种方法不能保证地图的全局一致性。 对此,Leonard 等人提出了DSM(DecoupledStochasTIc Mapping)方法,DSM中各子地图分别保存自己的机器人位置估计,当机器人从一个子地图A进入另一个子地图B时,采用基于EKF的方法来将子地图A中的信息传送给子地图B;B.Williams等人提出了一种基于CLSF(ConstrainedLocal Submap Filter)的SLAM方法,CLSF在地图中创建全局坐标已知的子地图,机器人前进过程中只利用观测信息更新机器人和局部子地图中的特征标志的位置,并且按一定的时间间隔把局部子地图信息传送给全局地图。虽然实验表明这两种算法具有很好的性能,但是没有从理论上证明它们能够保持地图的一致性。J.Guivant等人提出了一种没有任何信息丢失的SLAM优化算法CEKF(CompressedExtended Kalman Filter)。CEKF将已经观测到的特征标志分为A与B部分,A表示与机器人当前位置相邻的区域,被称为活动子地图。当机器人在活动子地图A中运动时,利用观测信息实时更新机器人的位置与子地图A,并采用递归的方法记录观测信息对子地图B的影响;当机器人离开活动子地图A时,将观测信息无损失地传送给子地图B,一次性地实现子地图B的更新,同时创建新的活动子地图。该方法的计算时间由两部分组成:活动子地图中的SLAM,其时间复杂度为O( ), 是活动子地图A中特征标志的数目;子地图B的更新,其时间复杂度为O( ) , 是地图B中特征标志的数目。当子地图合并的时间间隔较大时,CEKF能有效减少SLAM的计算量。 3.3去相关法 降低SLAM复杂度的另一种方法是将表示相关关系的协方差矩阵中一些取值较小的元素忽略掉,使其变为一个稀疏矩阵。然而这也会因信息的丢失而使地图失去一致性。但是,如果能改变协方差矩阵的表示方式,使其中的很多的元素接近于零或等于零,那么就可以将其安全地忽略了。基于扩展信息滤波器EIF(ExtendedInformaTIon Filter)的SLAM就是出于这一思想。EIF EKF的基于信息的表达形式,它们的区别在于表示信息的形式不一样。EIF采用协方差矩阵的逆矩阵来表征SLAM中的不确定信息,并称之为信息矩阵。两个不相关的信息矩阵的融合可以简单地表示为两个矩阵相加。信息矩阵中每个非对角线上的元素表示机器人与特征标志之间或特征标志与特征标志之间的一种约束关系,这些约束关系可以通过系统状态的信关系进行局部更新。这种局部更新使得信息矩阵近似于稀疏矩阵,对其进行稀疏化产生的误差很小。根据这一点,S.Thrun等人提出了一种基于稀疏信息滤波器SEIF(Sparse Extended InformaTIonFilter)的SLAM方法,并证明利用稀疏的信息矩阵实现SLAM的时间复杂度是O(1)。虽然EIF可以有效降低SLAM的时间复杂度,但是在地图信息的表示和管理方面还存在一些问题。首先,在常数时间内只能近似算得系统状态的均值;其次,在基于EIF 的SLAM 方法中,特征标志的增删不方便。 3.4分解法(FastSLAM) M.Montemerlo 等人提出了一种基于粒子滤波器(ParticleFilter) FastSLAM 方法。FastSLAM 将SLAM分解为机器人定位和特征标志的位置估计两个过程。 粒子滤波器中的每个粒子代表机器人的一条可能运动路径,利用观测信息计算每个粒子的权重,以评价每条路径的好坏。对于每个粒子来说,机器人的运动路径是确定的,因此特征标志之间相互独立,特征标志的观测信息只与机器人的位姿有关,每个粒子可以采用n个卡尔曼滤波器分别估计地图中n个特征的位置。假设需要k个粒子实现SLAM、FastSLAM,总共有kn个卡尔曼滤波器。FastSLAM的时间复杂度为O(kn),通过利用树型的数据结构进行优化,其时间复杂度可以达到O(klog n)。Fast2SLAM方法的另一个主要优点是通过采用粒子滤波器估计机器人的位姿,可以很好地表示机器人的非线性、非高斯运动模型。 3.5基于多机器人协作的SLAM 一些研究者对基于多机器人协作的同时定位与地图创建CSLAM(CooperativeSimultaneous Localizationand Mapping)进行了探讨和研究。 与单机器人相比,通过机器人之间的相互协调与合作以及信息共享,CSLAM可以提高地图创建的效率和提高定位与地图的精度。CSLAM按照地图的存储与处理方式的不同可以分为两大类型:集中式CSLAM和分布式CSLAM。在集中式CSLAM中,存在一个中央处理模块,每个机器人分别在自己所在的局部地图中进行定位与地图创建,然后利用无线通信装置将在局部地图中获得的信息传送给中央模块。这种方法通过子地图的匹配,可以充分利用子地图间的冗余信息提高定位与地图创建的精度。但是,当机器人数量增加时中央模块的计算量会显著增大,而且集中式的信息传递需要很大的带宽;系统的可靠性也比较低,一旦中央模块出现故障,整个系统都会陷入瘫痪状态。在分布式CSLAM中,不存在中央模块,每个机器人都拥有自己的全局地图,在每一时刻机器人把来自其他相邻机器人的信息和自己的观测信息融合到自己的全局地图中,然后以点对点的方式将新的信息传送给其他机器人。每个机器人只能获得与其相邻的机器人的位置信息,不知道整个系统的拓扑结构。这种方法与分布式的信息融合十分相似,可以利用信息滤波器来实现。由于两个不相关信息矩阵的信息融合可以通过两个矩阵的相加而实现,所以利用信息滤波器实现分布式CSLAM可以避免复杂的计算。 4.研究方向与发展趋势 综上所述,近几年来机器人领域的研究者对SLAM进行了大量的研究,特别是在降低计算复杂度、提高鲁棒性等方面取得了很大的进展。随着研究的深入,以下的几方面成为了当前SLAM的研究热点方向。 1. 扩展SLAM的应用环境:将目前局限二维静态环境中的研究与应用扩展到与现实中的环境切合的动态的三维环境; 2. 深入研究基于多机器人协作的SLAM,提高其应用水平; 3. 研究更有效的SLAM实现方法,将人工智能、智能控制等领域的方法引入到SLAM中,开发更有效的SLAM算法.; 4. 研究更好的地图表达方式,特别是复杂地形和大环境中的地图表达方式; 5. 研究更好的将视觉处理与其他传感器结合,提高环境特征提取的精度,减少误差,提高定位和构图的精确性。

    时间:2020-08-13 关键词: 机器人 slam 滤波器

  • 什么是LED贴片硅胶,最大限度LED硬件调光的正确姿势!

    什么是LED贴片硅胶,最大限度LED硬件调光的正确姿势!

      如何对LED电路进行亮度调节?   大范围高亮度LED电路调光方法   高亮度LED是传统白炽灯的一种理想替代方案,因为前者的寿命和效率都比后者高得多,而且不同于紧凑型荧光灯泡,这些LED能够在低温下工作。然而,和冷阴极荧光灯(CCFL)灯泡一样,高亮度LED也未能摆脱众多家庭和应用中常见的三端双向可控硅(TRIAC)调光器。本文将介绍一种具成本优势的高亮度LED(HBLED)调光方法。   设计挑战   基本TRIAC调光器开关广泛运用于家装店和大多数家庭,要了解有关采用这种调光器开关的设计挑战,我们必须对TRIAC电路的基本工作原理以及高亮度LED电路的基本设计原理进行深入的研究。   高亮度LED一般由恒流电源驱动,因为随着LED逐渐变热,其电压降将减小;而且,若LED串由恒压电源供电的话,电源往往会持续提供过多的电流,使输出电压增大,直到电源达到电流限值或LED失效。   基本的LED调光方法   高亮度LED有两种基本调光方法。第一种是PWM调光方法,即在大于200Hz的某些频率下以0%到100%的不同的导通时间百分比(占空比)导通和关断LED。在导通期间LED满电流工作,而在关断期间LED上没有电流流过。这就保证了色彩的一致性。   另一种方法是控制流经LED串的电流量。这可能导致LED串的电压下降,并造成轻微的色差。不过,如果观察调光器打开情况下工作的白炽灯,也会看到明显的色彩变化。   TRIAC调光器的工作原理:   大多数调光器内都有一个简单的TRIAC电路,其核心如图1所示。我们讨论的重点是TRIAC的两个属性。即一旦栅极被触发就允许电流流过,以及若有足够电流流过,TRIAC就保持导通。要设计正确的调光电路,必须了解这两个电流,触发电流和保持电流。以调光器开关中常采用的3A800VTRIAC器件FKPF3N80为例,该器件的触发电流为20mA,保持电流为30mA。当栅极电流接近20mA时,该TRIAC导通,当流经电流至少为30mA时,TRIAC保持导通状态。   当用户旋开调光器旋钮时,他其实是在改变电阻分压器。分压器在AC周期内设置不同的触发电流点,从而设定TRIAC的触发点。通过选择TRIAC的设置点,用户实际上选择了负载供电所需的AC电压的占空比,而这个占空比是LED驱动器调节LED亮度所需的信息。   为了对LED进行调光,需要把60Hz占空比转换为可用于上述任一种调光方法的数值。一旦触发导通,必须确保TRIAC有足够的电流。第一部分很容易做到,可利用图2所示的电路来实现。图中,TRIAC调光器和双向光耦合器从AC线输入获得占空比信息,对简化电路进行供电。   120Hz信号经一个电阻/电容滤波器处理为代表AC电压占空比的电压,并经由TRIAC调光器提供给电源。可通过多种方法利用这个电压来控制LED电流。在图示电路中,利用两个电阻把双极结型晶体管(bipolarjuncTIontransistor,BJT)偏置到所需的最大负载电流,并假设光耦合器完全导通(占空比=100%),滤波器电容被充电到最大电势能量。鉴于VCC一般都很低,小于~24V,所以电容的尺寸很小,即使其数值往往相当大,足以作为120Hz滤波器。   在上述实现调光器和LED电流调节器的方法中,最好是有一个恒压电路。这样一来,就可以利用简单的BJT来调节电流。设计人员需要把BJT完全偏置到LED串允许的最大电流,并在该电流下把输出电压设置到冷LED温度所需的值,从而让BJT能够以100%的占空比控制电流。注意VCE低至~0.2V,电流最大值一般在350mA到1.35A间。   因此,对于1.35A负载电流的设计,功耗为VCE(SAT)*Ic~0.27W。随着占空比下降,BJT开始限制电流,其VCE将上升,故在50%占空比饱和的情况下,LED电流将为最大设计点的一半。因此功耗为VCE*Ic,并很容易设计为足够低的范围,以便于管理。   这种方案的另一个关键部分是作为恒压电源工作的AC-DC电源。这通常会消耗大量电流,使调光器开关中的TRIAC一旦触发即闩锁(latch)。   由于我们有代表AC输入(RC滤波器输出的)占空比的电压,故我们能够利用这一信息来控制由其它电路驱动的LED的亮度。要在电路中采用逐脉冲(pulse-by-pulse)电流限制或PWM电流限制技术,基本AC-DC电路必须是恒流电路,如图3所示。我们因此只需要把电路中的代表占空比的电压加载到比较器上,便可以额外增加一个占空比电压。例如,在图3所示的电路中,我们可以让IPEAK设置阻抗R8与一个在线性区域内偏置并利用上面所示的光耦合器电路进行控制的小型MOSFET并联。   许多高亮度LED驱动器电路都带有一个可作为LED调光之用的比较器。其中有些电流输出很小,并可读取引脚上的电压,用以控制初级端开关或低频占空比。在任何一种情况之下,关键都在于把AC占空比转换为可用值。光耦合电路可以很好地做到这一点,并提供隔离,故可以在初级端或次级端电路的任何地方使用这些数据。   LED硅胶贴片是什么?   贴片LED硅胶主要应用于大功率LED的封装技术。由于应用的领域、空间所不同,所以就有很多规格形状的LED产品,以满足各种产品的规格要求,现在的贴片式LED封装几乎全部改用贴片LED硅胶来替换。国内外知名品牌有:英国的高阳化学、日本的日立化学(HITACHEM)、道康宁、信越、东芝等等。   一、贴片LED硅胶外观性质   贴片LED硅胶是众多LED硅胶材料的其中一个种类,通常有单组份及双组份两种包装规格,无色透明液体,无毒,常温或高温可固化,固化后具有一定弹性,透气性良好。   二、贴片LED硅胶特性     贴片LED硅胶产品的基本结构单元是由硅-氧链节构成的,侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。   因此,在贴片LED硅胶产品的结构中既含有“有机基团”,又含有“无机结构”,这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。   与其他高分子材料相比,贴片LED硅胶产品的最突出性能是:   1.耐温特性   贴片LED硅胶产品是以硅-氧(Si-O)键为主链结构的,C-C键的键能为82.6千卡/克分子,Si-O键的键能在贴片LED硅胶中为121千卡/克分子,所以贴片LED硅胶产品的热稳定性高,高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。贴片LED硅胶不但可耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能,随温度的变化都很小。   2.耐候性   贴片LED硅胶产品的主链为-Si-O-,无双键存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。贴片LED硅胶具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。贴片LED硅胶中自然环境下的使用寿命可达几十年。   3.电气绝缘性能   贴片LED硅胶产品都具有良好的电绝缘性能,其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅,而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此,它们是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子、电气工业上。贴片LED硅胶除了具有优良的耐热性外,还具有优异的拒水性,这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。   4.生理惰性   聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化,与动物体无排异反应,并具有较好的抗凝血性能。   5.低表面张力和低表面能   贴片LED硅胶的主链十分柔顺,其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多,因此,比同分子量的碳氢化合物粘度低,表面张力弱,表面能小,成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因:疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。      三、贴片LED硅胶的应用   贴片式LED的规格有很多种类,可谓是五花八门,其产品外形的不同所要求有机硅胶材料的性能也有所不同,有的着重于胶体的硬度,有的着重于胶体的粘着力,有的着重   要求胶体的表面粘度等等。   贴片LED硅胶的主要作用是在贴片LED生产时,焊好金线后将硅胶封在芯片表面,以达到保护芯片的目的。贴片LED的规格常见的有3528、5050、1210等均属正面发光型,也是贴片LED硅胶用量最多的产品型号,3528贴片LED由于其灯体的重量比较小,因此要求硅胶固化后表面不能有粘性,否则在分光及生产灯条时会粘吸嘴,影响生产。5050贴片LED由于其封胶的面积较大,因此要求硅胶的与金属材料及PPA的粘接能力要好。白光贴片LED是将荧光粉混在硅胶中,然后一起封装在蓝光芯片表面,这就要求硅胶具有一定的粘度防止荧光粉过快沉淀,但用在自动点胶机上要求硅胶的粘度不能过高,否则又会影响点胶时硅胶的量不好控制。   四、贴片LED硅胶的市场   贴片LED硅胶的需求量将会非常巨大,世界各国的化学研究机构都在努力研发、扩产。目前,国内生产的硅胶产品己经成熟。

    时间:2020-08-11 关键词: LED 电容 电阻 滤波器

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