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

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【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓電源；設(shè)計(jì)；參數(shù)

任何電子設(shè)備的工作都離不開(kāi)直流電源，晶體管、集成電路正常工作都需要直流電源供電。提供直流電的方法主要有干電池和穩(wěn)壓電源兩種。干電池具有輸出電壓穩(wěn)定便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)但是其容量低壽命短的缺點(diǎn)也十分明顯。而直流穩(wěn)壓電源能夠?qū)?20V交流電轉(zhuǎn)換為源源不斷的穩(wěn)定的直流電.它由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分電路等組成。參考電路如圖1所示。

1.變壓

穩(wěn)壓電源的輸出電壓一般是根據(jù)儀器設(shè)備的需要而定的，有的儀器設(shè)備同時(shí)需要幾種不同的電壓。單獨(dú)的穩(wěn)壓電源，其輸出電壓在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)范圍較大時(shí)，可分幾個(gè)檔位。因此，需要將交流電通過(guò)電源變壓器變換成適當(dāng)幅值的電壓，然后才能進(jìn)行整流等變換，根據(jù)需要，變壓器的次級(jí)線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出電壓的需要，變壓器選用應(yīng)遵循以下原則：

（1）在220V±15%情況下應(yīng)能確?？煽糠€(wěn)定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波后的直流電壓可以按下面情況確定：

一是要考慮集成穩(wěn)壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差；二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個(gè)二極管正向?qū)ǖ膲航?；三是要留有一定的余量。輸出電壓過(guò)高會(huì)增加散熱量，過(guò)低會(huì)在輸出低壓時(shí)不穩(wěn)定，由此來(lái)確定直流電壓.

（2）變壓器要保留20%以上的電流余量。

2.整流

是將正弦交流電變成脈動(dòng)直流電，主要利用二極管單向?qū)щ娫韺?shí)現(xiàn)，整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數(shù)采用橋式整流電路，橋式整流由4個(gè)二極管組成，每個(gè)二極管工作時(shí)涉及兩個(gè)參數(shù)：一是電流，要滿足電源負(fù)載電流的需要，由于橋式整流電路中的4個(gè)二極管是每?jī)蓚€(gè)交替工作，所以，每個(gè)二極管的工作電流為負(fù)載電流的一半；二是反向耐壓，反向電壓要大于可能的最大峰值。

（1）電流負(fù)載ID>IL；

（2）反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD>V2。

3.濾波

濾波的作用是將脈動(dòng)直流濾成含有一定紋波的直流電壓，可使用電容、電感等器件，在實(shí)際中多使用大容量的電解電容器進(jìn)行濾波。圖中C2和C4為低頻濾波電容，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理中的有關(guān)公式和電網(wǎng)變化情況，設(shè)計(jì)、計(jì)算其電容量和耐壓值，選定電容的標(biāo)稱值和耐壓值以及電容型號(hào)（一般選取幾百至幾千微法）。

C1和C3為高頻濾波電容，用于消除高頻自激，以使輸出電壓更加穩(wěn)定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范圍內(nèi)。

（1）低頻濾波電容的耐壓值應(yīng)大于電路中的最高電壓，并要留有一定的余量；

（2）低頻濾波電容C2選取應(yīng)滿足：C2≥（3～5）；RL為負(fù)載電阻，T為輸入交流電的周期。對(duì)于集成穩(wěn)壓后的濾波電容可以適當(dāng)選用數(shù)百微法即可；

（3）工程上低頻電容C2也可根據(jù)負(fù)載電流的值來(lái)確定整流后的濾波電容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.穩(wěn)壓

經(jīng)過(guò)整流和濾波后的直流電壓是一個(gè)含有紋波并隨著交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化的不穩(wěn)定的直流電壓，電壓的不穩(wěn)定會(huì)引起儀器設(shè)備工作不穩(wěn)定，有時(shí)甚至無(wú)法正常工作。為此在濾波后要加穩(wěn)壓電路，以保障輸出電壓的平穩(wěn)性。穩(wěn)壓方式有分立元件組成的穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路。分立元件組成的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方式有串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓等，其中較常用的是串聯(lián)穩(wěn)壓方式。

（1）串聯(lián)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)穩(wěn)壓電路工作框圖如圖2所示，它由采樣電路、基準(zhǔn)電壓電路、比較放大電路和調(diào)整電路組成。

（2）集成穩(wěn)壓器

隨著集成工藝技術(shù)的廣泛使用，穩(wěn)壓電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩(wěn)壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。

三端穩(wěn)壓器按輸出電壓方式可分為四大類：

①固定輸出正穩(wěn)壓器7800系列，如7805穩(wěn)壓值為+5V。

②固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器7900系列。

③可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器LM137、LM237、LM337等。

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【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)采集 LabVIEW 串口通訊

1 引言

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，以計(jì)算機(jī)為上位機(jī)和以單片機(jī)、DSP等為下位機(jī)的集散式測(cè)控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，其中下位機(jī)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和功能控制，上位機(jī)作為人機(jī)交互界面進(jìn)行指令傳送、數(shù)據(jù)處理和可視化顯示。

上位機(jī)軟件一般采用VC開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用MSComm控件開(kāi)發(fā)通信模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集存貯和控制參數(shù)設(shè)置，使用window API顯示函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。由于window API顯示函數(shù)編程復(fù)雜，使得整體調(diào)試效率大打折扣。

LabVIEW作為目前國(guó)際上應(yīng)用最廣的數(shù)據(jù)采集和控制開(kāi)發(fā)環(huán)境之一，在測(cè)試與測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、數(shù)字信號(hào)分析、通信仿真等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)鑒于LabVIEW模塊化的開(kāi)發(fā)構(gòu)架，可以輕松實(shí)現(xiàn)軟件功能的擴(kuò)展，降低上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)周期和難度。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集卡和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)組成，數(shù)據(jù)采集卡由DSP處理器、PCF8591轉(zhuǎn)換卡、I/V轉(zhuǎn)換電、小電流放大電路組成，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-232串口接收由數(shù)據(jù)采集卡采集的信息，通過(guò)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)時(shí)譜圖。

3 監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)通信協(xié)議

監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)通信協(xié)議采用三層結(jié)構(gòu)來(lái)描述。物理層是利用物理媒介實(shí)現(xiàn)物理連接的功能描述和執(zhí)行連接的規(guī)程，提供用于建立、保持和斷開(kāi)物理連接的機(jī)械的、電氣的、功能的和過(guò)程的條件。數(shù)據(jù)鏈路層用于建立、維持和拆除連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)墓δ?；?yīng)用層針對(duì)不同的應(yīng)用，利用鏈路層提供的服務(wù)，完成串口異步點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

3.1 物理層協(xié)議

物理層利用全雙工的RS-232和自定義單向輸出接口進(jìn)行通信，采用異步通信方式，設(shè)定RS-232接口波特率為每秒19200波特，數(shù)據(jù)位8位，起始和停止位各1位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位。

3.2 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路層的基本通信單位是幀，幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

格式說(shuō)明如下。

幀長(zhǎng)度：為每一幀的第一個(gè)字節(jié)，用來(lái)說(shuō)明幀體的長(zhǎng)度；

幀體：用來(lái)封裝來(lái)自上層（應(yīng)用層）的數(shù)據(jù)報(bào)，長(zhǎng)度為8～248字節(jié)，鏈路層對(duì)這一部分不做處理，由應(yīng)用層進(jìn)行處理。

幀長(zhǎng)度的引入可以方便程序設(shè)計(jì)，同時(shí)也能夠起到一定的檢查錯(cuò)誤的功能，可以發(fā)現(xiàn)傳輸過(guò)程中丟失字節(jié)的錯(cuò)誤，并且丟棄緩沖區(qū)中接收錯(cuò)誤的字節(jié)。發(fā)送/接收幀的程序流程圖如圖2所示。

3.3 應(yīng)用層協(xié)議

（1）輸出數(shù)據(jù)幀格式。監(jiān)控計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)幀格式有兩種：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)輸出幀格式。工作狀態(tài)輸出幀格式中包含握手確認(rèn)幀格式。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)輸出幀格式分別如圖3、圖4所示。

（2）輸入指令幀格式。輸入指令幀有兩種格式：輸入?yún)?shù)幀格式和輸入控制狀態(tài)幀格式。輸入?yún)?shù)幀長(zhǎng)度不定。輸入?yún)?shù)幀格式及輸入控制狀態(tài)幀格式如圖5、圖6所示。

為確保輸入指令中數(shù)據(jù)參數(shù)的正確，當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出一幀數(shù)據(jù)時(shí)，總是等待數(shù)據(jù)采集卡接收數(shù)據(jù)后發(fā)送確認(rèn)幀，監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到確認(rèn)幀認(rèn)為一次通信結(jié)束，否則通信出錯(cuò)。由于數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出的數(shù)據(jù)量比較大，間隔一定采樣時(shí)間發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)后無(wú)需發(fā)送確認(rèn)幀。監(jiān)控計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡握手?jǐn)?shù)據(jù)流程如圖7所示。

4 監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)

（1）監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)功能。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)功能如下：①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；②2路信號(hào)實(shí)時(shí)譜圖繪制；③控制指令和譜圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；④工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)；⑤參數(shù)設(shè)置和控制。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)模塊。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊采用RS-232接口，全雙工模式，傳輸率設(shè)置為19200bps。采集數(shù)據(jù)的類型有：小電流值、小電流對(duì)應(yīng)的電壓值及數(shù)據(jù)采集對(duì)應(yīng)時(shí)刻。綜合考慮每幀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和串口傳輸率限制，確定采樣率為20ms。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型有：數(shù)據(jù)采集卡采集的16進(jìn)制原始數(shù)據(jù)（小電流值）、由通訊協(xié)議翻譯過(guò)來(lái)的ASCII數(shù)據(jù)、通訊異常情況等。同時(shí)存儲(chǔ)的信息還包括測(cè)試時(shí)間、編號(hào)等說(shuō)明，這些信息在每次測(cè)試前手動(dòng)輸入，以方便日后對(duì)小電流數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和管理。

（3）狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊。狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊主要完成對(duì)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集卡狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類型有小電流對(duì)應(yīng)的電壓值、接收到數(shù)據(jù)的幀數(shù)及丟幀數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)采集卡工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，包括運(yùn)行、停止和暫停三種工作狀態(tài)。

（4）參數(shù)設(shè)置模塊。參數(shù)設(shè)置模塊可以對(duì)小電流轉(zhuǎn)換電壓變化過(guò)程進(jìn)行設(shè)置，可以對(duì)電壓分段數(shù)、電壓步長(zhǎng)、掃描間隔時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其中電壓分段數(shù)可以取30以內(nèi)的自然數(shù)（包括30）；掃描控制電壓步長(zhǎng)0.3mV～1V可調(diào)；掃描間隔時(shí)間10ms以上可調(diào)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)LabVIEW的編程，可以很方便實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與小電流采集數(shù)據(jù)卡之間的通信，并且人機(jī)界面友好，操作方便。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)的波形顯示、數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存、對(duì)數(shù)據(jù)采集卡控制等功能。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間短、成本低，使用效果良好。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】電源設(shè)備 后備冗余 外部維修旁路

1 地鐵信號(hào)電源設(shè)備的架構(gòu)圖

信號(hào)專業(yè)主要的電源設(shè)備：電源屏、UPS（含蓄電池組）、穩(wěn)壓柜和大功率變壓器等。它們?cè)陔娫醋酉到y(tǒng)中位置如圖1。

圖1電源設(shè)備的架構(gòu)圖

2 地鐵信號(hào)電源設(shè)備的冗余功能

冗余分為：工作冗余和后備冗余。后備冗余：平時(shí)只需一個(gè)單元工作，另一個(gè)單元是冗余的，用于待機(jī)備用。電源的冗余屬于后備冗余。

（1）按照行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，信號(hào)電源是一級(jí)負(fù)荷，因此引入信號(hào)設(shè)備房的電源是絕對(duì)獨(dú)立的兩路市電，此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)列為行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范。

（2）電源屏具有自動(dòng)切換功能。當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前供電的主電源欠壓、過(guò)壓、斷相、缺相等故障時(shí)，設(shè)備可以自動(dòng)將負(fù)載接入到另一路供電電源上，其切換時(shí)間不大于150ms，避免影響設(shè)備的供電。另外，電源屏的模塊均采用“N+M”冗余模式。

（3）UPS通過(guò)三種形式給負(fù)載供電。逆變輸出、靜態(tài)旁路和手動(dòng)旁路，確保任何一種供電形式出現(xiàn)故障，不影響設(shè)備正常工作，因此他們之間也是冗余的功能。

（4）蓄電池和市電之間也是一種冗余關(guān)系，當(dāng)市電停電時(shí)，蓄電池通過(guò)UPS的逆變向負(fù)載供電。

3 優(yōu)化UPS外部維修旁路開(kāi)關(guān)的操作流程

智能電源屏直流屏上有一特殊的加封斷路器，是UPS外部維修旁路開(kāi)關(guān)。如圖2中的QF22。

圖2 電源設(shè)備輸入輸出圖

從圖2我們可以知道QF22是UPS外部旁路開(kāi)關(guān)，當(dāng)QF22閉合時(shí)，市電通過(guò)穩(wěn)壓器給負(fù)載供電。然而，電源屏廠家在相關(guān)操作說(shuō)明和圖紙上明確指出，在閉合QF22前，必須斷開(kāi)QF21，否則會(huì)損壞供電設(shè)備。

在正常情況下，信號(hào)設(shè)備（交流轉(zhuǎn)轍機(jī)除外）通過(guò)UPS獲得電源，也就是通過(guò)閉合QF21實(shí)現(xiàn)這一功能。 按照廠家的操作說(shuō)明，QF21和QF22 存在互鎖關(guān)系，嚴(yán)禁QF21和QF22同時(shí)閉合的情況出現(xiàn)。

為了避免在使用UPS外部維修旁路時(shí)，造成負(fù)載短時(shí)斷電的情況出現(xiàn)。我們對(duì)操作做了進(jìn)一步優(yōu)化。操作流程圖3如下。

圖3 UPS外部維修旁路操作流程圖（優(yōu)化后）

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【關(guān)鍵詞】電熱風(fēng)暖；用電安全；關(guān)機(jī)保護(hù)

1前言

工業(yè)、家用電風(fēng)暖設(shè)備擁有量較大，由于使用方便、清潔、低噪聲、發(fā)熱輻射可控等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的歡迎，同樣存在的安全隱患也很大。因此，在使用這類設(shè)備時(shí)一般會(huì)注重和強(qiáng)調(diào)“人防”，即注意用電安全及設(shè)備的管理。但是“百密一疏”類似事故總是防不勝防，因此要能夠防止和減少此類事故，必須還要結(jié)合“技防”。針對(duì)設(shè)備中較高的危險(xiǎn)溫度，本設(shè)計(jì)具有關(guān)閉設(shè)備電源電后自動(dòng)強(qiáng)制散熱保護(hù)功能：當(dāng)關(guān)閉電熱風(fēng)暖設(shè)備時(shí)，電路中的風(fēng)扇不會(huì)立即停止，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)工作，可將設(shè)備中的余熱散發(fā)出去，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（可設(shè)定）或由溫度傳感器檢測(cè)后控制風(fēng)扇停止，整機(jī)電路恢復(fù)初始狀態(tài)，起到保護(hù)作用。

2電路功能圖

本電路由開(kāi)關(guān)切換電路及延時(shí)控制電路兩部分構(gòu)成。如圖1所示。2.1開(kāi)關(guān)切換電路由電源開(kāi)關(guān)S1以及各繼電器的觸點(diǎn)構(gòu)成。主要功能是開(kāi)機(jī)時(shí)接通加熱器及風(fēng)扇，保證設(shè)備的正常工作，并且在關(guān)閉設(shè)備電源時(shí)能夠切換到延時(shí)電路工作狀態(tài)。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是通過(guò)各種觸點(diǎn)的連接，完成電路的邏輯功能。2.2延時(shí)控制電路此部分電路為輔助電路，在正常開(kāi)機(jī)時(shí)電路處于失電狀態(tài)不工作。其作用為：當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，此電路開(kāi)始工作，并保持風(fēng)扇的正常工作，直到設(shè)置時(shí)間結(jié)束時(shí)，停止風(fēng)扇的工作。

3電路控制流程設(shè)計(jì)

電路控制流程如圖2所示。其中，S1為電源開(kāi)關(guān)，是一種雙刀雙擲開(kāi)關(guān)。加熱器由S1-2開(kāi)關(guān)直接控制，風(fēng)扇和電源指示燈由S1-1（ac）和自鎖觸點(diǎn)1控制。當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)：S1-1(ac)和S1-2(ac)處于接通狀態(tài)；而S1-1(ab)處于斷開(kāi)狀態(tài)。關(guān)機(jī)時(shí)：S1-1(ac)和S1-2(ac)處于斷開(kāi)狀態(tài)；而S1-1(ab)處于接通狀態(tài)。而自鎖觸點(diǎn)1和自鎖觸點(diǎn)2的通斷由延時(shí)電路控制。3.1開(kāi)機(jī)控制流程在正常開(kāi)機(jī)時(shí)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)S13.2關(guān)機(jī)控制流程關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)S1，3.3關(guān)機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)當(dāng)電源開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，加熱電路立即停止工作，此時(shí)降溫風(fēng)扇并不會(huì)立即停止，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)工作，可將設(shè)備中的余熱散發(fā)出去，經(jīng)過(guò)幾十秒的時(shí)間（可調(diào)）或由傳感器檢測(cè)控制風(fēng)扇停止，整機(jī)電路恢復(fù)初始狀態(tài)，起到保護(hù)作用。

4電路設(shè)計(jì)

在整個(gè)電路中，切換電路是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)電路功能的主要部分。應(yīng)此，就切換電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。4.1切換電路設(shè)計(jì)4.1.1電路的構(gòu)成4.1.2電路的工作原理開(kāi)機(jī)時(shí)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)S1，S1-2(ac)接通，KA1線圈通過(guò)KA2-1的常閉觸點(diǎn)得電吸合，KA1-1常開(kāi)點(diǎn)吸合，完成自鎖，風(fēng)扇得電工作，加熱器通過(guò)S1-2(ac)得電工作。同時(shí)KA1-2也吸合，為電路功能轉(zhuǎn)換預(yù)備。關(guān)機(jī)時(shí)，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)S1,S1-1(ab)和S1-2(ab)接通。由上圖3所示，可見(jiàn)加熱器RJ斷電，停止工作。但是由于KA1-1自鎖，使得風(fēng)扇繼續(xù)工作。由于S1-1（ab）接通，通過(guò)吸合的KA1-2觸點(diǎn)將電源送到延時(shí)控制電路，當(dāng)延時(shí)電路達(dá)到設(shè)置時(shí)間點(diǎn)時(shí)，延時(shí)電路繼電器KA2吸合，KA2-1斷開(kāi)，KA1線圈釋放，KA1-1觸點(diǎn)斷開(kāi)，則風(fēng)扇和指示電路停止，KA1-2觸點(diǎn)同時(shí)斷開(kāi)，電路失電復(fù)位，從而完成一個(gè)工作周期。4.2延時(shí)電路設(shè)計(jì)延時(shí)電路經(jīng)典的有555時(shí)基電路，或直接使用時(shí)間繼電器，考慮到本電路采用PCB安裝，所以采用555時(shí)基電路比較適合。555電路與KA2組成了一個(gè)時(shí)間可調(diào)的定時(shí)器，用以滿足關(guān)機(jī)后的風(fēng)扇延時(shí)工作的要求。由于此電路比較常用，因此無(wú)需贅述。

5小結(jié)

篇5

關(guān)鍵詞:電源網(wǎng)絡(luò)噪聲;電源完整性;IBIS 模型;同步切換電流的噪聲;協(xié)同設(shè)計(jì)

A IBIS based Compensated Switching

Current Model Apply to DDR2/3 System

Po-Ming Tseng

(Faraday Technology, Design Development Dept.)

Abstract: The simulation of Power Integrity (PI) are the essential issue in the field of high speed I/O interface designs, and they require the complete models of whole power delivery network (PDN) to provide accurate behaviors and enable the prediction of supply noise introduced by the noise stimulus source in system. Moreover, the signal model, like IBIS model, is also an issue to simulate more accurate noise to the power delivery network. In this paper, we proposed new methodology to compensate the traditional IBIS model to achieve more realistic behaviors of SSN of DDR2/DDR33 System.

Keywords: PDN, IBIS, SSN, PI

1引言

在許多高速輸入/輸出接口( I/O Interface ) 中,如DDR2/DDR3,同步切換電流噪聲(Simultaneous Switching Noise) 是一項(xiàng)重要的參數(shù),特別是在所應(yīng)用的電源電壓(Supplied Voltage)越來(lái)越低的趨勢(shì)下,更是如此。然而,電源傳遞系統(tǒng)(Power Delivery Network,PDN)模型的取得是一個(gè)復(fù)雜的模型化過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)的IBIS模型伴隨著三維電磁場(chǎng)分布模型(3D EM Distribution Model) 的方式,是一個(gè)經(jīng)常被使用且有效的模擬的方式,特別是針對(duì)DDR2/DDR3 等高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)的IBIS模型,可以用來(lái)仿真輸入/輸出緩沖( I/O Buffer )信號(hào)的真實(shí)行為,當(dāng)信號(hào)過(guò)渡(Transition)時(shí),IBIS 模型會(huì)產(chǎn)生瞬間的切換電流(Switching Current),而切換電流進(jìn)入電源傳遞系統(tǒng)后,就會(huì)引發(fā)電源/接地噪聲 (Power/GND Bounce),若電源/接地噪聲過(guò)大,將會(huì)導(dǎo)致輸入/輸出緩沖無(wú)法正常運(yùn)作或是過(guò)大的抖動(dòng)(Jitter)[1]。

目前來(lái)說(shuō),一部分的同步切換電流,并無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)的IBIS 模型中完全被反應(yīng)出來(lái),這是由于標(biāo)準(zhǔn)的IBIS 模型并不能描述輸出前級(jí)驅(qū)動(dòng)(Pre-Driver) 的切換電流行為。同樣地,IBIS 模型也不能描述和輸入/輸出端口中相關(guān)的內(nèi)部芯片布局(Physical Layout)雜散效應(yīng)。這些現(xiàn)象都會(huì)在模擬與量測(cè)之間產(chǎn)生一些誤差,使得運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)IBIS 模型仿真時(shí),并不容易精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)電源/接地的噪聲水平。 圖1 說(shuō)明運(yùn)用IBIS模型仿真與量測(cè)數(shù)據(jù)在電源/接地噪聲之間的差異。顯然,IBIS 模型仍存在一些可以改善的空間,這也就是本文中所提出的改善方法,利用一個(gè)補(bǔ)償式電流模型單元 (Compensated Current Model Unit ) 來(lái)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)IBIS模型所產(chǎn)生的電源/接地切換電流的不足之處。

2離散時(shí)間之線性時(shí)變系統(tǒng)

離散線性時(shí)變系統(tǒng)(Discrete-Time Linear Time-Invariant System)中,輸入信號(hào)與輸出信號(hào)存在著線性時(shí)變的關(guān)聯(lián)性。假若時(shí)域響應(yīng)中,給一個(gè)激發(fā)源 x(n) 與一個(gè)和激發(fā)源連接的離散轉(zhuǎn)移函數(shù)h(n),而產(chǎn)生一個(gè)反應(yīng) y(n),可表示為y(n) = h(n) * x(n) 其中 “*”是卷積運(yùn)算符(Convolution Factor)。 假若 h(n) 可以透過(guò)某些程序得到,并且輸出函數(shù) y(n) 為可量測(cè)之已知的數(shù)值,輸入信號(hào) x(n) 可通過(guò)傅里葉函數(shù),表示成以下數(shù)學(xué)式:

X(e■)=■x(n)e■

上述表示式代表x(n) 在離散頻域中的行為響應(yīng),同理,(e■)的逆傅里葉函數(shù)( Inverse-FFT ) 可以表示為以下數(shù)學(xué)式:

x(n)=■■X(e■)e■dω

藉由X(e■)與 x(n)的轉(zhuǎn)換,許多復(fù)雜的信號(hào)問(wèn)題可以被簡(jiǎn)化,特別是在本文中所希望求取的芯片內(nèi)部電源/接地電壓與電流噪聲的問(wèn)題。

一般而言,電源傳遞網(wǎng)絡(luò)(PDN) 多具有低通及線性時(shí)變的特性,而I(t) 與 V(t) 都是以電源傳遞網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)來(lái)傳遞電流與電壓的時(shí)變波形。I(t) 與 V(t)取樣后的表示式分別為 i(n) 與 v(n)。富利函數(shù)轉(zhuǎn)換后的i(n) 可表示為富利函數(shù)轉(zhuǎn)換后的v(n)除以富利函數(shù)轉(zhuǎn)換后的 h(n),以 I(e■)=V(e■)/H(e■)來(lái)表示。此時(shí),時(shí)域的I(t) 就可利用逆傅里葉函數(shù)轉(zhuǎn)換(Inverse-FFT )后的I(e■)來(lái)求得。因此,如果 V(t) 可以由示波器的量測(cè)資料來(lái)取得,而電源傳遞網(wǎng)絡(luò)頻域離散可以由脈沖響應(yīng)(Impulse Response )求得,那么,就很容易可以取得存儲(chǔ)系統(tǒng)中的同步切換電流的電流模型。

3補(bǔ)償式電流切換單元模型流程

為了強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)IBIS 模型的精準(zhǔn)度,我們提出了一個(gè)有效的流程(Flow)來(lái)獲取標(biāo)準(zhǔn)IBIS模型中所遺失的同步切換電流部分,并且加以補(bǔ)償,而上述的這些遺失的切換電流成分,主要是來(lái)自于前輸出緩沖及內(nèi)部線路之物理布局。本文中,所提出的方法,將會(huì)通過(guò)電源完整性分析,產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償式的電流單元后,再反饋輸入原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)的IBIS模型。圖2 簡(jiǎn)單地用一個(gè)圖示來(lái)描述補(bǔ)償式電流單元與原IBIS 模型之間的差異。為了達(dá)成上述目的,首先,需要一個(gè)外部的量測(cè)數(shù)據(jù),以間接求得電路內(nèi)部的真實(shí)瞬時(shí)切換電流,并利用電流差異補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)IBIS 模型中所產(chǎn)生的切換電流誤差。接下來(lái)的部分,將逐一介紹理論與獲取補(bǔ)償式電流單元的過(guò)程。

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圖3是本文所提出的一個(gè)流程,用以取得DDR2 /DDR3 之IBIS模型補(bǔ)償式切換電流單元。首先,通過(guò)量測(cè),從示波器取得電源/接地噪聲的數(shù)據(jù),并從時(shí)域(Time Domain)格式轉(zhuǎn)換為頻域格式,在Non-OS 的測(cè)試平臺(tái)下,讓存儲(chǔ)控制器處理輸出1 bit 的輸入信號(hào),并記錄相關(guān)的時(shí)域噪聲波形V(t) 如圖4中的藍(lán)色曲線。 接著利用傅里葉函數(shù)轉(zhuǎn)換,將V(t) 轉(zhuǎn)成包含振幅和相位的頻域響應(yīng),如圖5所示,為了取得較精準(zhǔn)的頻譜響應(yīng)分布,過(guò)程中,可利用逆傅里葉(Inverse-FFT)函數(shù),將頻域數(shù)據(jù)再次轉(zhuǎn)回時(shí)域資料后,如圖4中的紅色曲線,并與原來(lái)的V(t) 做比對(duì),務(wù)必取得二者間最小之誤差,以減小不同格式轉(zhuǎn)換時(shí)的數(shù)值不確定性,在流程圖中,這過(guò)程是以“Loop-A”來(lái)表示。

圖6是電源傳遞網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù),其中包含輸入阻抗( Z11) 與輸出阻抗(Z22)。電源傳遞網(wǎng)絡(luò)的建立,成分包含芯片內(nèi)部電源/接地耦合電容、封裝電源/接地平面、PCB電源/接地平面與PCB電源/接地耦合電容[2][3][4]。使用脈沖響應(yīng) (Impulse Response)的技巧,可以將電源傳遞網(wǎng)絡(luò)的Z 參數(shù)轉(zhuǎn)換為離散(Discrete Time)的格式,這種格式轉(zhuǎn)換的目的是有利于后續(xù)數(shù)據(jù)的處理。

圖3中,當(dāng)V(e■)與H(e■)都成為已知后, I(e■)=V(e■)/H(e■)就可以被假設(shè)為內(nèi)部同步切換電流的頻域離散初始值。一般而言,電源傳遞網(wǎng)絡(luò)多具有低通的特性,在電源/接地噪聲V(t) 在卷積運(yùn)算的過(guò)程(Convolution Calculation ),有些高頻成分會(huì)被濾掉,因此造成求解之切換電流 I '(e■)將存在二組以上的存在解(Solution)。 因此,第一次電流轉(zhuǎn)換結(jié)果,只能視為電流的初始值。利用優(yōu)化的過(guò)程 (Optimization and Iterations),電源/接地噪聲的頻域解,可以被完整且精確的求得。 取得電源/接地噪聲的頻域解后,再利用逆傅里葉函數(shù)的技巧,就可以取得電源/接地噪聲在時(shí)域上的最終解I(t)。 圖7與 圖8 中,“紅色曲線” 是標(biāo)準(zhǔn)的IBIS 模型及其相關(guān)的電源傳遞網(wǎng)絡(luò)所仿真的結(jié)果[5],而“藍(lán)色曲線” 則是本文章所提供的方法所產(chǎn)生的電源/接地噪聲電流。二曲線之間存在的差異即是我們希望補(bǔ)償?shù)碾娏?。圖8中,“綠色曲線” 即為希望補(bǔ)償?shù)碾娏髦怠?/p>

4驗(yàn)證結(jié)果

為了證明本文所提出的方法可以有效地強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)IBIS模型對(duì)于電源/接地噪聲的仿真預(yù)測(cè)能力,必須要執(zhí)行還原模擬的實(shí)驗(yàn)。圖9中,“藍(lán)色曲線”代表獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)IBIS模型所仿真的噪聲結(jié)果,“紅色曲線”是示波器上量測(cè)曲線。而“綠色曲線” 則是IBIS 模型與補(bǔ)償式的電流單元協(xié)同仿真(Co-Simulation)后的曲線。從三條曲線的結(jié)果可以明顯地發(fā)現(xiàn)本文所提出的“補(bǔ)償式切換電流單元”方法是有足夠的精準(zhǔn)度。因此,補(bǔ)償式切換電流單元可以用來(lái)加強(qiáng)傳統(tǒng)的IBIS 模型,特別是應(yīng)用DDR2/DDR3 的系統(tǒng)層級(jí)協(xié)同設(shè)計(jì)(System Co-Design)。

5結(jié)論與展望

補(bǔ)償式切換電流單元配合標(biāo)準(zhǔn)的IBIS模型,在協(xié)同仿真(Co-Simulation)后,可以增加同步切換電流對(duì)電源噪聲的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度。過(guò)程中,需要從PCB上量取動(dòng)態(tài)的電壓數(shù)據(jù),再反推回芯片內(nèi)部的切換噪聲電流,進(jìn)而求得補(bǔ)償式切換電流單元。透過(guò)流程控制可以更有序地掌握相關(guān)的細(xì)節(jié),未來(lái)可將流程程序化,以掌握更精準(zhǔn)與效率的優(yōu)化途徑。除此之外,設(shè)法優(yōu)化封裝與電路板的電源網(wǎng)絡(luò)阻抗以降低電源噪聲,是對(duì)于DDR2/DDR3同步切換電流噪聲最有效的抑制方法。而許多抑制切換電流噪聲的技術(shù)也一直在相關(guān)的研究中進(jìn)行,期待往更高速的傳輸速度前進(jìn)時(shí),能有效地減少同步切換電流噪聲。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

曾博民,設(shè)計(jì)發(fā)展部 協(xié)理 智原科技(上海)有限公司;

賴潁俊,設(shè)計(jì)發(fā)展部 經(jīng)理 智原科技(上海)有限公司;

張哲瑋,設(shè)計(jì)發(fā)展部 經(jīng)理 智原科技(上海)有限公司;

篇6

關(guān)鍵詞：EMC；設(shè)計(jì)流程；技術(shù)規(guī)范；測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)面臨的困境和現(xiàn)狀

在很多企業(yè)中，由于專業(yè)人才的缺失，并沒(méi)有設(shè)置專門進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)的工作崗位。另外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，企業(yè)的研發(fā)流程中往往也沒(méi)有專門針對(duì)產(chǎn)品的電磁兼容性進(jìn)行評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)。對(duì)于EMC開(kāi)發(fā)流程、設(shè)計(jì)要求，也沒(méi)有明確的技術(shù)文件加以描述和要求。至于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的電磁兼容性好壞，完全取決于個(gè)別開(kāi)發(fā)工程師的相關(guān)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，不能在系統(tǒng)和流程上保證產(chǎn)品的質(zhì)量。這樣造成的后果是，相當(dāng)一部分的電子產(chǎn)品在研發(fā)后期不能順利地通過(guò)認(rèn)證，影響產(chǎn)品的上市速度，或者由于生產(chǎn)出來(lái)的電子產(chǎn)品其EMC的一致性不能保證，在市場(chǎng)監(jiān)督抽查時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。這是企業(yè)在內(nèi)部流程方面存在的缺陷。

2 EMC的設(shè)計(jì)流程和技術(shù)規(guī)范

2.1產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)

在總體方案設(shè)計(jì)階段，要對(duì)產(chǎn)品的總體規(guī)格進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)方面的考慮。主要內(nèi)容有：產(chǎn)品銷售目標(biāo)市場(chǎng)，需要滿足國(guó)家或地方制定的EMC標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)要求，客戶要求的產(chǎn)品電磁兼容性以及潛在目標(biāo)市場(chǎng)的EMC方面的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求?；谀繕?biāo)市場(chǎng)或企業(yè)客戶對(duì)產(chǎn)品EMC性能的要求，需要提出產(chǎn)品的EMC總體設(shè)計(jì)框圖，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，制定產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)總體方案?？傮w方案的內(nèi)容基本上包括：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)，屏蔽如何設(shè)計(jì)，接地如何設(shè)計(jì)，濾波如何設(shè)計(jì)；新的國(guó)家或地區(qū)、或是新的客戶，對(duì)于產(chǎn)品的EMC性能是否有新的要求；結(jié)合具體的測(cè)試要求，是否需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段格外關(guān)注某一設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.2產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的硬件實(shí)現(xiàn)方案已經(jīng)確定，可以作為EMC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。我們可以依據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖和電路框圖，提出產(chǎn)品總體的EMC設(shè)計(jì)方案，如：電源接口、信號(hào)接口、電纜選型和接口結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)要求和方案。我們需要特別注意相關(guān)方面提出的、對(duì)于EMC方面的新要求，這些新的要求經(jīng)常會(huì)使原有的設(shè)計(jì)有所改變。

2.3產(chǎn)品的原理圖設(shè)計(jì)

從這個(gè)階段開(kāi)始，產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)進(jìn)入到關(guān)鍵階段，原理圖設(shè)計(jì)是關(guān)鍵階段的第一個(gè)環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)階段，需要進(jìn)行的主要內(nèi)容有：產(chǎn)品內(nèi)部主芯片的濾波電路設(shè)計(jì)，晶振的濾波電路設(shè)計(jì)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的濾波電路設(shè)計(jì)，電源輸入端的濾波電路設(shè)計(jì)，外接信號(hào)接口的濾波電路設(shè)計(jì)。在進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)時(shí)，由濾波和防護(hù)器件的選型開(kāi)始，需要考慮電路板功能地和保護(hù)地屬性的劃分，濾波器件的位置和參數(shù)，單個(gè)電路板的接地位置等因素。

在這個(gè)階段，我們經(jīng)常會(huì)用到EMC設(shè)計(jì)檢查表。檢查表包含的內(nèi)容，其基礎(chǔ)和核心是產(chǎn)品在原理圖設(shè)計(jì)階段和PCB設(shè)計(jì)階段，應(yīng)遵循一整套的設(shè)計(jì)要求與規(guī)范，這些要求與規(guī)范應(yīng)該是具體的和可操作的。檢查表的內(nèi)容應(yīng)該得到不斷豐富和完善，應(yīng)該是隨著產(chǎn)品的不斷升級(jí)與更新?lián)Q代，將研發(fā)工程師與EMC整改工程師的經(jīng)驗(yàn)不斷地融合和提煉后形成的。

在原理圖設(shè)計(jì)階段，檢查表中涉及的核查內(nèi)容舉例如下：

a）電源部分

主要有：電源板輸入端有沒(méi)有預(yù)留Y電容；在變壓器次級(jí)，各輸出電壓線路有沒(méi)有預(yù)留濾波電感和濾波電容；電源輸入端是否預(yù)留壓敏電阻或穩(wěn)壓二極管。

b）主控制板

主要有：數(shù)據(jù)總線是否有匹配的電阻或排阻；晶振輸出管腳是否有RC濾波電路；IC的電源管腳處是否有濾波電容；輸出信號(hào)排線，在端子位置是否有磁珠或者電阻與電容組成濾波電路。

c）輸入和輸出口是否有電容—電感—電容（CLC）或電容—電阻—電容（CRC）濾波電路，信號(hào)線上是否有磁珠或者電阻；以太網(wǎng)口位置是否有防雷器。通過(guò)上述的核查，可以認(rèn)為滿足條件的原理圖基本上符合EMC設(shè)計(jì)要求。

2.4產(chǎn)品的PCB設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)是整個(gè)EMC設(shè)計(jì)流程中最為關(guān)鍵的一環(huán)，PCB設(shè)計(jì)的好壞與最終整機(jī)的EMC性能息息相關(guān)。在后續(xù)對(duì)整機(jī)采用問(wèn)題解決法來(lái)整改時(shí)，PCB往往也是改動(dòng)最多的地方。由此，可以看出PCB設(shè)計(jì)的重要程度。目前，隨著研究的不斷深入，關(guān)于PCB設(shè)計(jì)與整機(jī)EMC性能之間關(guān)系的著作和論述也多了起來(lái)。本文不對(duì)技術(shù)方面做過(guò)多解釋，只著重從流程方面說(shuō)明如何保證PCB設(shè)計(jì)符合EMC設(shè)計(jì)規(guī)范。

在PCB設(shè)計(jì)階段，需要考慮采取何種層疊結(jié)構(gòu)，建議對(duì)高速信號(hào)板盡量采用4層以上的多層板。多層板的中間至少有一個(gè)地層，這樣可以保證為高速信號(hào)提供較小的回流路徑，同時(shí)為晶振提供完整的鏡像平面。在PCB設(shè)計(jì)階段，需要格外注意PCB上關(guān)鍵器件的擺放，如晶振、主芯片、驅(qū)動(dòng)電路和外接端子，這些器件的位置決定了時(shí)鐘走線的方向和長(zhǎng)度。如果這些器件走線不正確，那么就會(huì)使時(shí)鐘走線彎曲或者過(guò)長(zhǎng)，易造成比較大的輻射干擾或接收到外界的干擾電磁波。

PCB上“地”的劃分，也對(duì)整機(jī)的EMC性能有很大的影響。對(duì)EMC來(lái)講，建議將數(shù)字地、模擬地分開(kāi)，信號(hào)地與電源地分開(kāi)。在布置地線時(shí)，最核心的思想是借助地線或者地平面，利用耦合電容對(duì)高速時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行濾波或者提供盡可能短的回流路徑，最大限度地減小可能的射頻干擾。采取的措施有：在高速時(shí)鐘線的兩側(cè)鋪設(shè)地線，在主芯片和晶振的鏡像位置保證完整的平面，地層和電源層盡量少走信號(hào)線等方法。

在PCB設(shè)計(jì)階段，檢查表中涉及的核查內(nèi)容舉例如下：

a）電源板

電源板次級(jí)是否有預(yù)留到地的固定螺絲鎖合孔的位置。

b）主電路板

時(shí)鐘線上如有過(guò)孔，則時(shí)鐘的換層過(guò)孔附近是否有到地層的過(guò)孔存在；主芯片和存儲(chǔ)芯片是否在PCB的同一層；數(shù)據(jù)總線的走線是否在同一平面上；電源線是否與數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線有相鄰的平行布線現(xiàn)象，如有平行，則應(yīng)盡量使其走線滿足3W原則（即走線間距的大小一般為2倍之線寬）；晶振外殼是否留有接地點(diǎn)，且晶振與芯片的回路應(yīng)盡量小；電源層是否比地層內(nèi)縮20H，H為電源層與地層之間的距離；PCB布線時(shí)，是否是地線寬度﹥電源線寬度﹥信號(hào)線寬度；不同的PCB之間，互聯(lián)排線的端子是否在相鄰的一方。

2.5產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試裝（工程樣機(jī)）階段

在這個(gè)階段，產(chǎn)品的工程樣機(jī)已經(jīng)做好。我們可以利用這個(gè)樣機(jī)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的EMC性能。驗(yàn)證的主要方法是進(jìn)行EMC測(cè)試。在測(cè)試之前，我們還需要進(jìn)行一項(xiàng)工作，主要是對(duì)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。需要檢查的內(nèi)容有：不同PCB板之間的互聯(lián)排線，其長(zhǎng)度是否過(guò)長(zhǎng)；PCB的接地點(diǎn)選擇是否合理，接地電阻大小是否滿足要求；屏蔽層是否接地。當(dāng)然，這些內(nèi)容也可以列入EMC設(shè)計(jì)檢查表中，將來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的核查事項(xiàng)。通常在這個(gè)階段的檢查當(dāng)中，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)方面存在缺陷，或者是內(nèi)部電纜走線方面的錯(cuò)誤。這些缺陷和錯(cuò)誤需要采取措施盡可能地消除。

2.6確認(rèn)或驗(yàn)證測(cè)試

在上述的設(shè)計(jì)檢查完成后，需要對(duì)樣機(jī)進(jìn)行一次EMC方面的全項(xiàng)目測(cè)試，以便找出所有的潛在問(wèn)題。因?yàn)榧词故褂媚壳跋冗M(jìn)的仿真設(shè)計(jì)軟件，其結(jié)果也代替不了實(shí)際的測(cè)試。產(chǎn)品的EMC性能還是取決于實(shí)際的測(cè)試情況。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，依據(jù)EMC三要素方法進(jìn)行整改，尋找干擾源，切斷傳播途徑，或者降低敏感設(shè)備的敏感度。整改的方法，大致可分為濾波、接地和屏蔽等措施，具體的技術(shù)細(xì)節(jié)不在本文中討論。

結(jié)語(yǔ)

本文中介紹的電磁兼容設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，可以幫助企業(yè)從源頭上解決電磁兼容問(wèn)題，同時(shí)省去許多人力、物力和金錢成本。

參考文獻(xiàn)

篇7

【關(guān)鍵詞】地采；露采；供配電系統(tǒng)

1 中國(guó)鐵礦資源情況

中國(guó)鐵礦石的總儲(chǔ)量雖然不小，但是整體品位低，富礦只有兩個(gè)百分點(diǎn)左右，而且八成以上都是貧礦甚至極貧礦。前幾年鐵礦石價(jià)格高漲，給鋼鐵行業(yè)造成了不小的壓力，而且不斷漲價(jià)，給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也造成了不少影響，所以鐵礦資源開(kāi)發(fā)和利用迫在眉睫。但同時(shí)鐵礦礦山企業(yè)作為經(jīng)濟(jì)實(shí)體，不可能不考慮成本和投資的平衡，在中國(guó)現(xiàn)有鐵礦資源的情況下，只能朝著大型化發(fā)展，也就是說(shuō)擴(kuò)大規(guī)模，降低單位產(chǎn)品的成本。而且有些露天礦山，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，露天資源已經(jīng)枯竭，只能繼續(xù)往地下發(fā)展了。

2 鐵礦礦山工程供配電負(fù)荷等級(jí)

依據(jù)GB 50052-2009，電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在對(duì)人身安全、經(jīng)濟(jì)損失上所造成的影響程度進(jìn)行分級(jí)，具體分為如下負(fù)荷：一級(jí)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷，三級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷中又含有特別重要的負(fù)荷。

針對(duì)負(fù)荷等級(jí)的不同，供配電系統(tǒng)的要求也不同，具體如下：

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。

一級(jí)負(fù)荷別重要的負(fù)荷供電，還應(yīng)符合下列要求：

1）除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷介入應(yīng)急供電系統(tǒng)；

2）設(shè)備的供電電源的切換時(shí)間，應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。

二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回6kV及以上專用的架空線供電[1]。

鐵礦礦山工程，根據(jù) GB 50052-2009[1]和GB 50070-2009[2]，一級(jí)負(fù)荷主要有如下負(fù)荷：

1）選礦流程：

a）焙燒回轉(zhuǎn)窯及其配套冷卻風(fēng)機(jī)；

2）采礦流程：

a）井下有淹沒(méi)危險(xiǎn)環(huán)境礦井的主排水泵；

b）井下有爆炸或?qū)θ梭w健康有嚴(yán)重?fù)p害危險(xiǎn)環(huán)境礦井的主通風(fēng)機(jī)；

c）礦井經(jīng)常升降人員的立井提升機(jī)；

d）有淹沒(méi)環(huán)境露天礦采礦場(chǎng)的排水泵。

3 供配電系統(tǒng)的主接線

為了更方便的描述，將35kV、110kV統(tǒng)稱為高壓，6kV、10kV統(tǒng)稱為中壓。

根據(jù)露采和地采的不同特點(diǎn)，以及開(kāi)拓方式的不同特點(diǎn)，供電負(fù)荷等級(jí)不相同，供配電主接線也有很多種方式。從電源數(shù)量來(lái)說(shuō)，一般有單電源、雙電源、三電源等等，本文僅討論一級(jí)負(fù)荷或特別負(fù)荷的供電，故只討論雙電源和三電源。具有一級(jí)負(fù)荷鐵礦礦山供配電系統(tǒng)的主接線主要有以下幾種：

3.1 高壓雙電源橋型接線[3]

變壓器相對(duì)來(lái)說(shuō)故障率低，而且鐵礦礦山工程不需要經(jīng)常切換變壓器，故鐵礦礦山一般采用內(nèi)橋接線。根據(jù)主變壓器的設(shè)置臺(tái)數(shù)，又可以分為雙電源內(nèi)橋+兩臺(tái)變壓器以及雙電源內(nèi)橋擴(kuò)大+三臺(tái)變壓器兩種。前面已經(jīng)敘述，中國(guó)鐵礦品位低，為了提高經(jīng)濟(jì)性，只能擴(kuò)大規(guī)模，負(fù)荷相應(yīng)也很大，但對(duì)于中壓斷路器來(lái)說(shuō)，額定電流一般最大只有3150A規(guī)格，那么變壓器一般只做到50MVA，而對(duì)于有些特大型鐵礦礦山，計(jì)算負(fù)荷超過(guò)50MVA，為了能夠在檢修變壓器等情況下礦山能夠繼續(xù)正常運(yùn)行，故采用三臺(tái)主變壓器。中壓采用雙電源單母線分段或者三電源單母線分段。

3.2 高壓雙電源單母線分段

對(duì)于有些項(xiàng)目，直接35kV高壓電纜進(jìn)線，高低壓側(cè)都采用單母線分段，設(shè)置高壓配電室和中壓配電室室，有些鐵礦礦山項(xiàng)目是綜合項(xiàng)目，不僅選鐵還選鈦等，場(chǎng)地分散，高壓和中壓設(shè)置配電室，可以更靈活，以適應(yīng)相對(duì)分散的場(chǎng)地布置。各段母線分開(kāi)運(yùn)行，但一段母線故障的情況下，另外一段母線可以承擔(dān)所有負(fù)荷。

3.3 中壓雙電源單母線分段

對(duì)于有些項(xiàng)目，業(yè)主負(fù)責(zé)實(shí)施總降壓站，然后送電至鐵礦礦山工程配套的中壓配電室。中壓配電室采用單母線分段。各段母線分開(kāi)運(yùn)行，但一段母線故障的情況下，另外一段母線可以承擔(dān)所有負(fù)荷。

3.4 中壓雙電源單母線一工一備

一級(jí)負(fù)荷基本為一工一備模式下或者一級(jí)負(fù)荷為單流程設(shè)備下采用。中壓雙電源進(jìn)線，單母線，工作模式為一工一備，可以減少投資，而且可靠性也能滿足負(fù)荷等級(jí)要求。

3.5 中壓三電源單母線分段

設(shè)置三臺(tái)主變壓器的情況，或者項(xiàng)目設(shè)置了兩臺(tái)主變壓器，再?gòu)母浇〉玫谌仉娫础?/p>

作為一級(jí)負(fù)荷的備用電源或者作為項(xiàng)目的局部備用電源。一般這類情況下，正常工作的兩段母線分開(kāi)運(yùn)行相互備用，但是第三段母線只是作為局部備用電源或者一級(jí)負(fù)荷的備用電源，并不能作為項(xiàng)目的備用電源，如果工作的兩段母線均故障的情況下，礦山正常的生產(chǎn)是受影響的。

3.6 雙電源單母線分段+柴油發(fā)電機(jī)組

雖然有雙電源，但是兩回電源獨(dú)立性不強(qiáng)或者電源的容量不夠，為了給一級(jí)負(fù)荷供電，加入柴油發(fā)電機(jī)組。

4 主要一級(jí)負(fù)荷和個(gè)別負(fù)荷的供電設(shè)計(jì)

4.1 回轉(zhuǎn)窯供電

回轉(zhuǎn)窯輔助傳動(dòng)電機(jī)如果供電中斷，會(huì)給設(shè)備帶來(lái)重要影響和損壞，而且維護(hù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，所以我們定義回轉(zhuǎn)窯輔助傳動(dòng)電機(jī)為一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷，所以在滿足中壓雙電源供電的前提下還設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。中壓不同母線段饋出一回電源給一臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器饋出一回低壓電源給一臺(tái)雙電源切換開(kāi)關(guān)，自投手復(fù)，雙電源切換開(kāi)關(guān)出口經(jīng)過(guò)一臺(tái)斷路器接至重要負(fù)荷母線段。

重要母線段接至柴油發(fā)電機(jī)組的并機(jī)柜，當(dāng)檢測(cè)到雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)出口斷路器QF下失電，延時(shí)5S啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，并且切斷雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)出口斷路器QF，防止市電和柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行。當(dāng)然，重要負(fù)荷母線段，還接有其他負(fù)荷，比如冷卻風(fēng)機(jī)，消防泵等等。

4.2 露天采場(chǎng)供電

采場(chǎng)供電主要給采場(chǎng)工作的設(shè)備，比如廢石移動(dòng)破碎機(jī)，礦石移動(dòng)破碎劑，鉆機(jī)，破碎機(jī)，以及排水泵等等。如果采場(chǎng)縱深不大，可以設(shè)置環(huán)形架空線供電網(wǎng)；如果采場(chǎng)縱深大，設(shè)置兩回架空線（共桿或者不共桿）供電，然后設(shè)置環(huán)網(wǎng)柜，兩個(gè)電源進(jìn)入一個(gè)電源饋出，這樣可以更好的滿足采場(chǎng)生產(chǎn)要求。

4.3 廢石和礦石運(yùn)輸開(kāi)拓系統(tǒng)供電

廢石或礦石運(yùn)輸開(kāi)拓系統(tǒng)，一般為單流程設(shè)備，外部供電采用雙回不共桿架空線。

如果有高壓設(shè)備，采用雙電源進(jìn)線一工一備；如果沒(méi)有高壓設(shè)備，可以采用環(huán)網(wǎng)柜供電，兩個(gè)電源進(jìn)入一個(gè)電源饋出給變壓器。

4.4 副井提升系統(tǒng)供電

副井提升主要作為人員，廢石和輔助材料等提升之用，按照規(guī)范要求，屬于一級(jí)負(fù)荷，必須雙重電源供電。副井提升的供電可以由具有雙電源進(jìn)線的中壓配電室饋出一路中壓電源給副井提升系統(tǒng)，也可以由具有雙電源進(jìn)線的中壓配電室不同母線段饋出兩回電源給副井提升系統(tǒng)，副井提升系統(tǒng)設(shè)置雙電源切換。載人提升系統(tǒng)供電中斷，會(huì)造成困在提升機(jī)和滯留在井下人員的恐慌，所以新規(guī)范將載人提升機(jī)負(fù)荷等級(jí)提高了。對(duì)于某些供電條件不夠的礦山，如果沒(méi)有雙重電源，那么必須設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，作為載人提升機(jī)的備用電源。

4.5 井下排水泵

有淹井危險(xiǎn)的井下排水泵，是要按照一級(jí)負(fù)荷供電的。如果淹井，井下設(shè)施恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)，不僅影響生產(chǎn)，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，更有可能造成滯留井下人員的恐慌，甚至淹死。

井下排水泵一般根據(jù)幾種涌水情況來(lái)設(shè)置：一般涌水，最大涌水，極限涌水。設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮好極限容量，要不然極限情況下電源不滿足排水泵運(yùn)行要求。對(duì)于某些供電條件不夠的礦山，如果沒(méi)有雙重電源，那么必須設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。根據(jù)開(kāi)拓方案的不同和排水泵電壓等級(jí)的不同，選擇合適的柴油發(fā)電機(jī)組的電壓等級(jí)。這里面又分幾種情況：

A.沒(méi)有載人提升機(jī)

排水泵電壓等級(jí)為低壓，可以直接在地面設(shè)置低壓柴油發(fā)電機(jī)組，然后下井。

排水泵電壓等級(jí)為中壓，可以采用低壓柴油發(fā)電機(jī)組+升壓變壓器或者直接采用中壓柴油發(fā)電機(jī)組。一般說(shuō)來(lái)，低壓柴油發(fā)電機(jī)組+升壓變壓器投資相比節(jié)省，但是增加了故障點(diǎn)，而且由于引入了變壓器，增加了系統(tǒng)的阻抗，對(duì)排水泵的啟動(dòng)不利。到底選擇那種模式，需要根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較。

B.有載人提升機(jī)且不需要和排水泵整體考慮柴油發(fā)電機(jī)組

這個(gè)和A方案一致，根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較。

C.有載人提升機(jī)且需要和排水泵整體考慮柴油發(fā)電機(jī)組

載人提升機(jī)一般為中壓供電。

如前所述，可以采用兩種方案：低壓柴油發(fā)電機(jī)組+升壓變壓器或者直接采用中壓柴油發(fā)電機(jī)組。

還有一點(diǎn)需要引起重視的是，如果排水泵電壓等級(jí)為低壓，排水泵數(shù)量比較多，而且極限情況下工作臺(tái)數(shù)多，負(fù)荷容量比較大，這個(gè)時(shí)候需要選擇兩臺(tái)變壓器（可以提高可靠性，減小單臺(tái)變壓器的容量），因?yàn)槭苓\(yùn)輸通道的限制以及傳統(tǒng)做法，井下的變壓器不會(huì)做得特別大，相比于變壓器，排水泵的功率是比較大的，這個(gè)時(shí)候就要考慮軟啟動(dòng)了。

排水泵是非常適合軟啟動(dòng)的，但是必須要考慮直接啟動(dòng)和軟啟動(dòng)的轉(zhuǎn)換，剛開(kāi)始，負(fù)荷較小。直接啟動(dòng)排水泵，更快的投入排水，隨著負(fù)荷的增加，再直接啟動(dòng)排水泵，系統(tǒng)可能承受不了，這個(gè)時(shí)候軟啟動(dòng)排水泵，但是需要設(shè)置相對(duì)較高的啟動(dòng)電流，這樣可以減少啟動(dòng)時(shí)間，具體如何設(shè)置，需要根據(jù)工程實(shí)際參數(shù)來(lái)確定。

4.6 通風(fēng)風(fēng)機(jī)

鐵礦礦山和煤礦礦山不同，沒(méi)有瓦斯以及有毒氣體，所以負(fù)荷等級(jí)不是一級(jí)負(fù)荷。

但是通風(fēng)風(fēng)機(jī)需要設(shè)計(jì)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以滿足送風(fēng)和抽風(fēng)的要求；而且有些風(fēng)機(jī)是對(duì)旋風(fēng)機(jī)。

一臺(tái)風(fēng)機(jī)配備兩個(gè)電機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行需要同步。

4.7 牽引變電所

牽引系統(tǒng)的供電中斷本身不會(huì)造成設(shè)備的損壞以及人員的傷亡，但是會(huì)造成生產(chǎn)的中斷。

礦石廢石運(yùn)輸會(huì)有問(wèn)題，所以牽引變電所宜設(shè)置兩臺(tái)變壓器（來(lái)自于不同母線段）或中壓?jiǎn)文妇€分段，整流器一般備用一臺(tái)。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在中國(guó)的鐵礦礦山工程越來(lái)越大型化，工程負(fù)荷容量也越來(lái)越大，供配電系統(tǒng)的主接線也越來(lái)越復(fù)雜，采用何種主接線形式，需要和業(yè)主以及當(dāng)?shù)毓╇姴块T反復(fù)交流，并做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。至于一級(jí)負(fù)荷，需要嚴(yán)格遵守國(guó)家規(guī)范，雙重電源供電甚至柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。至于有些非一級(jí)負(fù)荷，從生產(chǎn)的連續(xù)性以及性價(jià)比綜合考慮，來(lái)確定是否提高供電等級(jí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

篇8

[關(guān)健詞]PCB 設(shè)計(jì)流程 設(shè)計(jì)輸出 網(wǎng)表輸入

一個(gè)優(yōu)秀的電子工程師不但要求在原理設(shè)計(jì)要完美，在電路板設(shè)計(jì)時(shí)也要求完美。原理上再完美，在設(shè)計(jì)上有缺陷，一樣是前功盡棄，更嚴(yán)重的是電路根本不能工作，還有可能燒壞電路板。在設(shè)計(jì)中，我總結(jié)了一下PCB的一些細(xì)節(jié)和需要注意的地方，希望大家參考。原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接就去畫(huà)PCB板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。 在畫(huà)原理圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體，這同樣對(duì)以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會(huì)出現(xiàn)看似相連實(shí)際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測(cè)工具檢測(cè)，萬(wàn)一出了問(wèn)題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再?gòu)?qiáng)調(diào)按順序來(lái)做的重要性，希望引起大家的注意。PCB的設(shè)計(jì)流程主要分為網(wǎng)表輸入、布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟。

一、網(wǎng)表輸入

網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用powerlogic的ole powerpcb connection功能，選擇send netlist，應(yīng)用ole功能，可以隨時(shí)保持原理圖和pcb圖的一致，盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在powerpcb中裝載網(wǎng)表，選擇file->import，將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)。有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫(huà)的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢察核對(duì)是很有必要的。所以畫(huà)完以后切不可急于交給制版廠家，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。

二、布局

如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把pcb的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話，就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了，因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)powerpcb了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則，必須同步原理圖，保證原理圖和pcb的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外，還有一些規(guī)則需要設(shè)置， pcb設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過(guò)孔設(shè)置、cam輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件，名稱為default.stp，網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后，按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層，并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后，在powerlogic中，使用ole powerpcb connection的rules from pcb功能，更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置，保證原理圖和pcb圖的規(guī)則一致。網(wǎng)表輸入以后，所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn)，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開(kāi)，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。powerpcb提供了兩種方法，手工布局和自動(dòng)布局。手工布局應(yīng)應(yīng)注意：（1）先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等，最后放置小器件。（2）元件布局還要特別注意散熱問(wèn)題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過(guò)早老化。盡可能縮短高頻元器件之間的連線設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾易受干擾的元器件不能相互挨得太近輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。（3）重量超過(guò)15g的元器件應(yīng)當(dāng)用支架加以固定然后焊接那些又大又重發(fā)熱量多的元器件不宜裝在印制板上而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。（4）對(duì)于電位器可調(diào)電感線圈可變電容器微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方，若是機(jī)外調(diào)節(jié)其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。

三、布線

布線是很重要的一環(huán)，總結(jié)下認(rèn)為應(yīng)該注意：（1）兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。（2）走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角，盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB盡量少用過(guò)孔、跳線。（3）器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會(huì)受到影響（4）電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制線路板電流的大小盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻，尤其要注意使電源線地線中的供電方向與數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞方向相反，即從末級(jí)向前級(jí)推進(jìn)的供電方式，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。（5）對(duì)模擬電路來(lái)說(shuō)處理地的問(wèn)題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會(huì)帶來(lái)極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對(duì)于功放電路，極微小的地噪聲都會(huì)因?yàn)楹蠹?jí)的放大對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度A／D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會(huì)產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過(guò)螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及AD也就穩(wěn)定了。（6）對(duì)一些重要信號(hào)，如INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink，一共13根，頻率可達(dá)233MHZ，要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng)，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)，蛇形走線是唯一的解決辦法。（7）完成布線后，要做的就是對(duì)文字、個(gè)別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（這項(xiàng)工作不宜太早，否則會(huì)影響速度，又給布線帶來(lái)麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。

四、檢查

檢查的項(xiàng)目有間距（clearance）、連接性（connectivity）、高速規(guī)則（high speed）和電源層（plane），這些項(xiàng)目可以選擇tools->verify design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤，必須修改布局和布線。On-line選卡：主要用于繪制PCB圖過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行規(guī)則檢查。另外設(shè)置完成后，單擊RunDRC按鈕，即生成設(shè)計(jì)規(guī)則檢查報(bào)告。注意：有些錯(cuò)誤可以忽略，例如有些接插件的outline的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò)；另外每次修改過(guò)走線和過(guò)孔之后，都要重新覆銅一次。

五、復(fù)查

復(fù)查根據(jù)“pcb檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則，層定義、線寬、間距、焊盤、過(guò)孔設(shè)置；還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性，電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線，高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格，設(shè)計(jì)者要修改布局和布線，合格之后，復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。

六、設(shè)計(jì)輸出

篇9

關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；報(bào)警；系統(tǒng)；信號(hào)

中圖分類號(hào)，TP368.1　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B　文章編號(hào)：1006-8228(2011)09-25-02

0　引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)防盜、防劫、防火保安設(shè)備的需求量大大增加，對(duì)偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)的要求也愈來(lái)愈高。對(duì)于這種情況及電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來(lái)越廣的趨勢(shì)，我們采用單片機(jī)控制技術(shù)，將MCS51單片機(jī)、ISD2560集成語(yǔ)音芯片、HTl621液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號(hào)電路等有機(jī)地結(jié)合在一起，研制成一種實(shí)用、成本低廉的智能防盜報(bào)警器。該報(bào)警器能與電話網(wǎng)絡(luò)組成自動(dòng)尋呼報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)任一被監(jiān)測(cè)點(diǎn)有事故發(fā)生時(shí)，該點(diǎn)的傳感器將信號(hào)送入該系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動(dòng)通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)向警訊中心或用戶尋呼，對(duì)所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出警情信號(hào)。

1　硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

防盜報(bào)警系統(tǒng)是由紅外收發(fā)電路、振蕩復(fù)位電路、電源模塊、電話報(bào)警、報(bào)警電路和顯示模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

當(dāng)主人不在家時(shí)有人闖入，則報(bào)警器通過(guò)紅外感應(yīng)，將感應(yīng)到的信息傳入單片機(jī)內(nèi)部，在單片機(jī)控制下系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警來(lái)威懾入侵者，同時(shí)自動(dòng)撥打預(yù)先存好的電話號(hào)碼，以便我們采取防盜措施避免財(cái)產(chǎn)損失。

1.2震蕩電路

時(shí)鐘的選擇對(duì)于系統(tǒng)功耗相當(dāng)敏感。單就時(shí)鐘方案來(lái)講，使用外部晶振且不使用鎖相環(huán)是功率消耗最小的一種。MCS-Sl內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為新片引腳XTALl，輸出端為引腳XTAL。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。

1.3復(fù)位電路

MCS-51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路接RST復(fù)位輸出口。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)周期以上的高電平使機(jī)器復(fù)位。

1.4電源設(shè)計(jì)

由于本設(shè)計(jì)不需要高功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿足要求。用lm78／lm79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的元件極少，符合低功耗設(shè)計(jì)的要求。電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。電路設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

LM7812主要用途：適用于各種電源穩(wěn)壓電路。主要特點(diǎn)：輸出穩(wěn)定性好，使用方便，輸出過(guò)流、過(guò)熱自動(dòng)保護(hù)。LM7812的外形圖與LM7805區(qū)別不大，最大電流也為1.5A，但是輸出電壓最多只能達(dá)24V。使用LM7805和LM7812能使電源穩(wěn)壓。

1.5報(bào)警電路

為使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便同時(shí)發(fā)出的音效逼真，音頻信號(hào)發(fā)生器采用集成的語(yǔ)音電路；為了使報(bào)警的音量足夠大，在音頻信號(hào)發(fā)生器后面又增加了一級(jí)功率放大器。LM386是款不錯(cuò)的音頻功放電路，其工作電壓為5～18V，功率為1.25W,頻率響應(yīng)的上限為300kHz,增益可達(dá)50dB，而且電路簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,符合低功耗需要。

1.6ISD2560集成語(yǔ)音芯片

P／R錄放音控制端在高電平時(shí)，為放音狀態(tài)，低電平時(shí)為錄音狀態(tài)；P3.5、P3.7端用于錄放音時(shí)的啟?？刂疲ǔＥcP／R端配合使用；P3.4端為每段信息結(jié)束信號(hào)輸出端，該信號(hào)為負(fù)向信號(hào)，時(shí)間為12.5ms，其上升沿標(biāo)志信息結(jié)束。一般情況下，可將單片機(jī)的PI口、P3.4和P3.5與ISD2560的地址線相連，用以設(shè)置語(yǔ)音段的起始地址。P3.0～P3.3用以控制錄放音狀態(tài)。P3.7為擴(kuò)展錄音鍵，可供錄音時(shí)使用。電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.7HS0038B紅外接收頭

HS0038B是一個(gè)一體化紅外接收芯片，它集光電轉(zhuǎn)換、解調(diào)和放大于一體，只需少量外接元件就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作。HS0038平時(shí)輸出為高電平，當(dāng)有遙控信號(hào)輸入時(shí)，其輸出為高低電平脈沖，故接收時(shí)一個(gè)碼由一個(gè)低電平后跟一個(gè)高電平構(gòu)成。利用不同長(zhǎng)短高低電平的組合，可構(gòu)成不同的碼。其電路圖可見(jiàn)圖4。

1.8電話報(bào)警模塊

DTMF信號(hào)收發(fā)芯片MT8880以其功能強(qiáng)、功耗低、工作穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)在須同時(shí)具備DTMF信號(hào)接收和發(fā)送功能的系統(tǒng)中倍受人們青睞。我們利用單片機(jī)的YO口與芯片MT8880的接口信號(hào)線(包括RAV，CS，CP，RS0共4根)直接連接并模擬產(chǎn)生芯片MT8880的各個(gè)接口信號(hào)，完成DTMF信號(hào)的收發(fā)以及對(duì)通信線路中各種信號(hào)音的識(shí)別等功能。電路設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。

2　程序流程圖

2.1總程序流程圖

篇10

消防設(shè)備供電與控制的設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)到以下的幾個(gè)常用規(guī)范：

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-92

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2001年版）

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16-87（2001年版）

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-98

消防設(shè)備供電與控制流程上的合理性是保證消防設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其功能的正常發(fā)揮的重要保證；是將火災(zāi)損失減小到最小程度比較有效的方法。因此，對(duì)消防設(shè)備的供電和工藝控制流程進(jìn)行討論是非常必要的。

2．消防設(shè)備的供電

2.1.消防設(shè)備的供電負(fù)荷等級(jí)：

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范的規(guī)定，消防用電的負(fù)荷等級(jí)與建筑物中供電負(fù)荷的最高等級(jí)相同。

一類建筑的消防用電按一級(jí)負(fù)荷供電，二類建筑的消防用電按二級(jí)負(fù)荷供電，除此而外的建筑采用三級(jí)負(fù)荷供電。

火災(zāi)事故照明和疏散照明指示標(biāo)志在外部電源不能保證時(shí)，可采用蓄電池作為備用電源，但連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)少于20分鐘。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有主電源和直流備用電源。主電源應(yīng)采用消防電源，備用電源宜采用火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)控制器的專用蓄電池或集中設(shè)置的蓄電池。在設(shè)CTR顯示器、通信設(shè)備等時(shí)，宜由UPS裝置供電。

2.2.消防電氣的供電線路

消防用電設(shè)備應(yīng)采用單獨(dú)的回路供電，并當(dāng)發(fā)生火災(zāi)切斷生產(chǎn)、生活用電時(shí)，應(yīng)仍能保證消防用電，其配電設(shè)備應(yīng)有明顯的標(biāo)志。建筑物內(nèi)不設(shè)配電柜室，消防電源應(yīng)單獨(dú)接引，單獨(dú)配線穿管；室內(nèi)設(shè)配電柜室，消防電源可從配電柜單獨(dú)專線配出。

一、二級(jí)負(fù)荷供電的消防電源線路，應(yīng)采用雙源雙回路供電，并在線路末端設(shè)置雙電源自切自投裝置，兩個(gè)供電線路不能穿同一鋼管、線槽、電纜橋架。

消防電源線路若采用普通電線電纜時(shí)，必須穿穿管暗敷設(shè)在非燃燒結(jié)構(gòu)體內(nèi)，明敷設(shè)時(shí)，必須穿金屬管并采取防火保護(hù)措施。在電纜溝、電纜橋架內(nèi)敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用阻燃型電線電纜。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，電線電纜絕緣層著火發(fā)出的要害氣體逐漸為人們所重視，因此，電線電纜的低煙無(wú)鹵要求逐漸提上日程，對(duì)于地鐵車站等人員密集的場(chǎng)合，電線電纜必須要求低煙無(wú)鹵，對(duì)于地上建筑至少應(yīng)保證低鹵低煙。

3．常見(jiàn)的消防電氣設(shè)施

在民用建筑中，常見(jiàn)消防電氣設(shè)施主要有以下集中：

3.1.消火栓及其消防泵

這是最常規(guī)的消防電氣設(shè)施，設(shè)置于大多數(shù)可以使用水消防的場(chǎng)合，主要用于火災(zāi)時(shí)滅火。該系統(tǒng)一般采用手動(dòng)觸發(fā)。

3.2.自噴消防泵

設(shè)置于可以使用水消防且面積較大、人流較密的場(chǎng)合，如高層、大型商場(chǎng)等，主要用于火災(zāi)時(shí)大面積的滅火。該系統(tǒng)一般采用壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行觸發(fā)。

3.3.防火卷簾門及電動(dòng)防火門

主要設(shè)置于高層建筑、空間面積比較大的商場(chǎng)等，主要用圖是放火、防煙，縮小火災(zāi)事故范圍，防止火災(zāi)的蔓延。該系統(tǒng)一般采用安裝于卷簾兩側(cè)的探測(cè)器觸發(fā)。

3.4.正壓送風(fēng)機(jī)

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，向火災(zāi)層輸送正壓新鮮空氣，一方面為火災(zāi)層的人員提供足夠逃生的氧氣，以免因空氣中氧氣缺少而窒息，另一方面阻止因煙囪效應(yīng)使火災(zāi)向上層蔓延。該系統(tǒng)一般由火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器觸發(fā)。

3.5.排煙風(fēng)機(jī)

火災(zāi)撲滅后，排出火災(zāi)層的煙霧和有害氣體，保持火災(zāi)救護(hù)人員能夠呼吸到足夠的新鮮空氣。該系統(tǒng)一般由火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器觸發(fā)。

3.6.消防電梯

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，幫助人們從火災(zāi)發(fā)生層快速逃生至底層，離開(kāi)發(fā)生火災(zāi)的建筑物。

3.7.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

利用火災(zāi)早期的一些現(xiàn)象，如各種煙霧、火光等信息，及時(shí)反映火災(zāi)信息，做到先期預(yù)防，講火災(zāi)發(fā)生的可能消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度的減少火災(zāi)損失。該系統(tǒng)一般由探測(cè)器、控制器、消防設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相關(guān)的控制線路組成。

3.8.氣體消防系統(tǒng)

該系統(tǒng)集火災(zāi)探測(cè)、氣體滅火為一體，主要適用于一些不便用水消防的含有貴重設(shè)備的場(chǎng)合。該系統(tǒng)一般自成體系，它包含必要的火災(zāi)探測(cè)和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)釋放滅火氣體。該系統(tǒng)由保護(hù)區(qū)域內(nèi)配套的火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行觸發(fā)。

3.9.消防廣播和聲光報(bào)警器

該系統(tǒng)主要用于發(fā)生火災(zāi)時(shí)，組織和疏導(dǎo)人員疏散和快速撤離，該系統(tǒng)觸發(fā)由消防控制中心(消防值班室)完成。

3.10火災(zāi)應(yīng)急照明

該系統(tǒng)用于發(fā)生停電事故時(shí)(包括火災(zāi)事故)，幫助人員逃生與疏散。