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電氣應用論文范文1

1.1額定工作電壓。

對于在電路系統中運行的元器件，都有一個能夠保證其長期穩定運轉的電壓范圍值，我們將這個電壓值成為該元件的額定工作電壓。繼電器作為重要的電氣元件，其運行也應該在額定電壓范圍之內，如果電路中電壓過高會對繼電器造成損壞，使其不能正常發揮其功效，電壓太低則不能使繼電器正常運轉，所以，要將電壓值設定為額定工作電壓才能使繼電器保持在良好的運行狀態。

1.2直流電阻（線圈阻抗）。

流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。這里所說的是線圈中的電阻，而不是繼電器本身的電阻，這一點我們需要做一個區分，萬能表測量電阻的時候我們也要注意它的測量量程，注意連接，不能犯一些常識性的錯誤。

1.3吸合電流。

吸合電流是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。我們要注意的是這里說的是最小電流，不是最大電流，也不是最適電流，一旦繼電器線圈中通過的電流過大，那么繼電器將無法承受這個電阻，那么繼電器就會受到傷害，那么我們的實驗就會失敗。

1.4釋放電流。

指繼電器產生的最大電流，最大的電流通過釋放流過繼電器，在繼電器力發揮作用，使得繼電器能夠正常運行，從而保證繼電器的安全情況，這也是非常重要的一個因素在繼電器中。

1.5觸點切換電壓和電流（觸點容量）。

觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。每一個繼電器都有它自己本身的一個觸點容量，不允許通過它的最大電流是有規定的，不能超過，一旦超過，就會使繼電器的本身容點受到損害，也會破壞它本身自帶的最大電流電阻流量。

2如何對繼電器的性能和效果進行測量

2.1測觸點電阻

用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。我們在實驗室使用萬能表的時候也要注意它的量取最大量，不能超過它的最大電阻，可以采用試電阻法，保證繼電器不會被破壞，也保證萬能表的電阻檔切實可行，并且能夠準確的測量出結果。

2.2測線圈電阻

可用萬能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現象。萬能表在整個試驗的過程中的作用是非常巨大的，它還可以用來測量我們繼電器的線圈電阻，線圈電阻和觸點電阻又不相同，觸點電阻可以采用調試法，而線圈電阻要按照測電阻的方法來一步步的測量出最后結果。

2.3測量吸合電壓和吸合電流

找來可調穩壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監測。

2.4測量釋放電壓和釋放電流

當繼電器發生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。我們在實驗的過程中有時會出現誤差，出現誤差的原因不是因為我們的實驗做的不對，也不是因為我們的實驗步驟實行的不對，很大的一個方面是我們的實驗技巧不對。在物理化學實驗的過程中，無論我們的實驗的方案做的多成功，我們都必須謹記這樣一個原則，那就是多做幾次相同的實驗來減少實驗的誤差，因為實驗的誤差是不可以人為避免的，我們只能盡可能的減少誤差的進行。

3功效介紹

3.1合理控制電流和電壓

繼電器在電路中的作用相當于電路開關，當電路中電流流量過大時，繼電器可以適當降低電流，保證電路元件不會因電流過大而燒毀，當電量過小時，繼電器會自動擴大電流流量，維持元件的正常運轉。

3.2繼電器可以代替電路開關

在日常生活中，對于一些電流量和電壓值需求不是很大的小型家電設備，通?？梢栽谶B接過程中加入繼電器充當開關的作用，較傳統開關而言，其具備更高的安全性，同時也更節省空間。

3.3繼電器可以有效實現電路轉換

同時控制多組電路元件，取代了傳統電路控制過程中多組元件要由不同轉換設備分別控制的方式，省去了繁瑣的中間環節。同時，繼電器還對外部電磁干擾具有防御能力，能夠有效屏蔽外部干擾因素，保證各元件的運行環境。

4結束語

電氣應用論文范文2

2004年5月25日,紐論堡--來自于賽米控為混合動力和電動汽車開發的優化模塊SKAITM，由于其特殊的壓接技術以及機械集成度，滿足了汽車工業的高可靠性需求。就產品性能而言，和以前開發的產品相比SKAI™模塊取得了長足的進步。

SKAI™是一個三相逆變模塊，用于將直流電源（來自于燃料電池）轉變成交流電源（供給電機）并可附帶能量回饋電路。該系統含集成的DSP控制器，驅動和保護電路，直流穩壓電容，半導體，絕緣體，傳感器，液體冷卻回路以及和汽車通信的CAN總線接口。

該功率電子模塊包含兩種拓撲結構。其一IGBT模塊設計有600V/1200V，500A/400A規格的輸出能力，適合50~200KW功率的電機，而第二種拓撲MOSFET模塊設計有75V/100V/150V，700A/600A/500A規格的輸出能力，適合3~20KW功率的電機。

SKAI™是賽米控在其以往主要用于汽車領域的專利壓接技術--SKiiP®技術的基礎上發展起來的。事實上，得益于其SKiiP®技術，賽米控享譽電池汽車的功率電子系統專業供應商的殊榮已有十余年的歷史，特別是在叉車領域中。這種用于所有電氣接觸和熱接觸上的壓接技術，能延長產品壽命并提高溫度循環能力。與焊接不同，壓接技術對沖擊、震動以及高環境溫度不敏感，并能確保熱直接擴散到散熱器?！罢沁@種壓接技術幫助我們在汽車工業立穩了腳跟”，賽米控國際營銷/市場總監PeterFrey先生說道，“它為高要求，低成本，安全第一的汽車工業提供了服務保障”。

電氣應用論文范文3

關鍵詞：電涌保護器響應時間沖擊電流防雷保護

一、前言

電涌保護器(SPD)是抑制由雷電、電氣系統操作或靜電等所產生的沖擊電壓，保護電子信息技術產品必不可少的器件。隨著各種電子信息技術產品越來越多地滲入到社會和家庭生活的各個領域，SPD的使用范圍日益擴大，市場需求量日益增長。

總的來說，電子信息技術產品的過電壓保護還是一個新的技術領域，兩相關于SPD的國際標準IEC61643-1和IEC61643-21發表才幾年，有關SPD應用中的許多問題還存在著爭議，本文就其中的4個問題提出筆者個人的看法，以期引起討論。它們是：SPD的響應時間，多級SPD的動作順序，不同波形沖擊電流的等效變換以及SPD的殘壓與沖擊電流峰值的關系。最后對SPD應用中各個電壓之間的相互關系作了說明。

二、SPD的響應時間

不少人錯誤地認為，響應時間是衡量SPD保護性能的一個重要指標，制造廠也在其技術資料中列明了這一參數，但許多制造廠并不知道它的確切含義，也未進行過測量。一個流行的觀點是，在響應時間內，SPD對入侵的沖擊無抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過"SPD而作用在下級的設備上。這不符合SPD的是工作情況，是錯誤的。

SPD中對沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機理可區分為"限壓型"（如壓敏電阻器、穩壓二極管）和"開關型"（如氣體放電管、可控硅）。

氧化鋅壓敏電阻器是一種化合物半導體器件，其中的電流對于加在它上面的電壓的響應本質上是很快的。

那么，以前的技術資料中所說的用壓敏電阻構成的SPD響應時間r≤25ns是怎么回事呢？

這是技術標準IEEEC62.33-1982[2]中定義的響應時間，它是一個用來表征"過沖"特性的物理量，與通常意義上的響應時間是完全不同的另外一個概念。為了說明這一點。

IEEEC62.3(6.3)電壓過沖（UOS）。在沖擊電流波前很陡、數值又很大時，測量帶引線壓敏電阻的限制電壓的結果表明，它大于以8/20標準波時的限制電壓。這種電壓增量UOS稱作"過沖"。盡管壓敏電阻材料本身對陡沖擊的響應時間有所不同，但差別不大。造成過沖的主要原因是在器件的載流引線周圍建立起了磁場，該此磁場在器件引線和被保護線路之間的環路中，或者在引線與模擬被保護線路的測量電路之間的環路感應出電壓。

在典型的使用情況下，一定的引線長度是不可避免的，這種附加電壓將加在壓敏電阻器后面的被保護線路上，所以在沖擊波波前很陡而數值又很大的條件下測量限制電壓時，必須認識到電壓過沖對于引線長度和環路耦合的依賴關系，而不能把過沖作為器件內在的特性來看待。

近幾年來發表的國際電工委員會關于SPD的技術標準IEC61643-1和IEC6163-21都沒有引入響應時間這一參數：IEEE技術標準C62.62-2000[]更明確指出，波前響應的技術要求對SPD的典型應用而言是沒有必要的，可能引起技術要求上的誤導，因此如無特別要求，不規定該技術要求，也不進行試驗、測量、計算或其他認證。這是因為：

（1）對于沖擊保護這一目的而言，在規定條件下測得的限制電壓，才是十分重要的特性。

（2）SPD對波前的響應特性不僅與SPD的內部電抗以及對沖擊電壓起限制作用的非線性元件的導電機理有關，還與侵入沖擊波的上升速率和沖擊源阻抗有關，連接線的長短和接線方式也有重要影響。

筆者認為，對于電源保護用SPD，以下三項技術指標是重要的：①限制電壓（保護電平）；②通流能力（沖擊電流穩定性）；③3連續工作電壓壽命。

三、多級SPD的動作順序

當單級SPD不能將入侵的沖擊過電壓抑制到規定保護電平以下時，就要采用含有二級、三級或更多級非線性抑制元件的SPD。

非線性元件Rv2和Rv2都是壓敏電阻，實用中RV1也可以使氣體放電管，Rv2也可以是穩壓管或浪涌抑制二極管（TVS管）。兩極之間的隔離元件Zs可以是電感Ls或電阻Rs，若RV1和RV2的導通電壓分別是Un1和Un2，所選用的元件總是Un2>Un1。

有人認為，當入侵沖擊波加在X-E端子上時，總是第一級RV1先導銅，然后才是第二級。實際上，第一級或第二級先導通都是可能的，這取決于以下因素：

(1)入侵沖擊波的波形，主要是電流波前的聲速（di/dt）；

(2)非線性元件Rv1和RV2的導通電壓Un1和Un2的相對大小；

(3)隔離阻抗Zs的性質是電阻還是電感，以及它們的大小。

當Zs為電阻Rs時，多數情況是第二級先導通。第二級導通后，當沖擊電流I上升到iRs＋Un2≥Un1是第一級才導通。第一級導通后，由于在大電流下第一級的等效阻抗比Rs加第二級的等效阻抗之和小得多。因而大部分沖擊電流經第一級泄放，而經第二級泄放的電流則要小得多。若第一級為氣體放電管，它導通后的殘壓通常低于第二級的導通電壓Un2，于是第二級截止，剩余沖擊電流全部經第一級氣體放電管泄放。

若Zs為電感Ls，且侵入電流一開始的上升速度相當快，條件Ls(di/dt)＋Un2>Un1得到滿足,則第一級先導通。若第一級導通時的限制電壓為Uc1(1),則以后隨著入侵沖擊電流升速(di/dt)的下降，當條件UC1(1)≥Ls(di/dt)＋Un2得到滿足時，第二級才導通。第二級導通后，將輸出端Y的電壓，抑制在一個較低的電平上。

四、不同波形沖擊電流的等效變換

SPD的沖擊電流試驗會碰到諸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形，那么從對于SPD的破壞作用等效的角度看，如何進行不同波形沖擊電流的峰值換算，有人主張按電荷量相等的原則進行換算。按照這一原則，只要將兩種不同波形的電流波對時間積分，求得總的電荷量，令兩個電荷量相等，就可得到兩種波的電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法與泄放沖擊電流的元件沒有一點關系，顯然是不切合實際的。還有人主張按能量相等的原則進行換算。按照這一原則，不僅要知道兩個電流波形，還要知道當這兩個電流波流入電壓抑制元件時，該元件兩端限制電壓的波形，然后將各個時刻對應的電流值和電壓值相乘而得出功率波，再將功率波對時間積分得出能量，令兩個能量值相等，就可得到兩個電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法考慮到了具體的非線性元件，但沒有考慮沖擊電流的熱效應和電流值很大時的電動力效應。實際上就氧化鋅壓敏電阻而言，它能承受的8/20沖擊電流的能量比承受2ms時的能量大。該圖表明了厚度為1.3mm的早期壓敏電阻樣品能承受的沖擊電流能量隨電極面積的變化?？梢?，能量相等的原則至少對壓敏電阻是不適用的。

對氧化鋅壓敏電阻在大電流下破壞機理的研究得出了下述結果[4]；在大電流作用下，壓敏電阻的破壞模式有兩種，當大沖擊電流的時間寬度不大于50μs時（例如4/10和8/20波），電阻體開裂；當電流值較小而時間寬度大于100μs時（例如10/350、10/1000和2ms波），電阻體穿孔。兩種不同破壞模式可以這樣解釋：時間很短的大電流在電阻體內產生的熱量來不及向周圍傳導，是個絕熱過程，加上電阻體的不均勻使電流的分布不均勻，這樣電阻體不同部位之間的溫差很大，形成很大的熱應力而使電阻體開裂。當沖擊電流的作用時間較長時，電阻體不均勻造成的電流集中，使電阻體材料熔化而形成穿孔。

使用壓敏電阻體破壞的電流密度J(A·cm-2)與沖擊電流波的時間寬度r（μs）之間的關系，在雙對數坐標中大體為一條斜率為負值的直線，因而可用下面的方程式來表達：

logJ=C－Klogr

式中，C和K是與具體器件相關的兩個常數，可以根據實驗資料推算出來，于是就可以計算出這種產品能夠承受的不同波形沖擊電流的峰值了。

電氣應用論文范文4

論文摘要：當前我國電子商務逐漸滲透到中小企業傳統經營模式中，成為企業提升競爭能力的必然選擇。由于中小企業在應用推廣電子商務過程中存在各種制約因素，因此企業需要借助現有條件進行變通，同時推進信息化基礎建設，為迎接電子商務應用推廣后帶來的巨大潛在市場做好充分準備。

電子商務是兼容網絡營銷、智能管理、自主運營的現代商務模式，為中小企業與大中型企業同臺競爭創造了有利條件。我國中小企業占現代經濟發展的重要地位，盡管電子商務應用已經有一段時間，但是因為規模、資金等問題的限制，電子商務計劃無法順利實施。當前，推廣已經電子商務是中小企業提升競爭力，拓寬生存發展空間必須面對的問題。

1我國中小企業電子商務應用推廣概況

我國中小企業電子商務應用推廣率低

目前我國中小企業占企業總比重99.8%。其中有80.4%的中小企業具有互聯網接入能力，其中44.2%的企業將互聯網用于信息化，但是只有16.7%的企業擁有自己的網站，14%的企業建立了企業門戶網站。僅有4.8%的中小企業應用ERP，只有9%的企業開展了電子商務應用。相比較2006年以來，歐盟國家約有2/3的中小企業能夠在網上尋找合作伙伴、在線開展詢價、采購、銷售等電子商務活動，我國電子商務應用普及程度與發達國家差距還很大。

我國中小企業電子商務發展不平衡

地區分布上，北京、上海和東南沿海等大城市中小企業應用電子商務較多，中西部地區開展緩慢；行業分布上，信息技術中小企業開展最多，其次是金融業、文體娛樂、交通倉儲和社會服務等行業應用較廣，其他行業應用較少；中小企業電子商務應用的功能主要是廣告宣傳，其次是產品以及訂購、詢價等。企業最常用的信息系統是OA、CAP、ERP和CRM等?？梢?，中小企業電子商務發展不平衡，總體應用水平不高。

我國中小企業電子商務發展逐步推進

目前我國中小企業主要有高、中、初級電子商務以及單項IT等不同程度的應用。2010年我國這四個項目的發展目標分別為2-3%、15-20%、50-6-、17-33%，其中前三項是2005年發展目標的2-3倍，而單項IT應用則隨著電子商務綜合應用水平的提高，縮減為2005年的1/4到1/3。由此可見，根據目前我國中小企業電子商務發展形式和層次的多元化，只有經歷從宣傳、啟蒙到推廣、務實的不同階段，電子商務才能逐漸融合到中小企業發展中。

2我國中小企業電子商務應用推廣制約因素

中小企業存在規模、資金、人員等發展瓶頸

中小企業規模有限，資金短缺，不可能顧及全面銷售和市場開發領域。雖然迫切需要電子商務這種虛擬化銷售服務渠道減少企業支出和人員流動，但是公司用于電子商務推廣的人財物資源很少，例如：有的企業網站制作粗糙簡單，只在百度上做一個搜索鏈接，訪問人數少，企業幾乎沒有通過網絡環境銷售成功的經驗。因此電子商務不可能成為企業發展的重要手段，也造成企業無法推廣電子商務的惡性循環。

電子商務平臺不能滿足產品特殊性的需要

中小企業銷售產品千差萬別，對于某些工業制成品、藥品等區分嚴格的精密產品、價值較大或者對安全性要求較高的產品，需要通過顧客對樣品的的親自體驗或者詳細鑒別才能夠達成交易，所以一些成分參數、性能說明或者網上圖片展示不能夠滿足客戶群體挑剔的眼光。因此，簡單的網上宣傳不能滿足雙方交易要求，如果不進行全方位的配合，企業就不能夠深入應用電子商務交易平臺。

企業電子商務觀念薄弱且忽視經濟效益

我國中小企業不少經營者沒有認識到電子商務對于企業信息化時代生存和發展的必要性。上網企業尚屬少數，開展網絡營銷、網上采購的更少，大部分企業并沒有重視投入電子商務。此外，我國大部分電子商務網站功能單一，主要是搞電子市場商情，在網上廣告、電子目錄、電子查詢、網上互通商品等；少數搞電子交易，利用網絡進行商務洽談，簽訂購貨合同，交換文本及單證；能完成網上購物、網上支付的較少。

客戶群體沒有實施電子商務的環境

我國中小企業商業自動化水平低，傳統商業和電子商務的現代商業將長期并存。而中小企業面向的客戶群體很廣，接觸的大部分具有決定權的客戶對電子商務認識不多，不具備較好的網絡環境。所以對于這種比較"特殊"的客戶群體，企業就不存在電子商務交易方式，也無從談起電子商務的推廣和應用。

我國商業信息化基礎薄弱

目前我國信息化技術水平與市場占有率低，電子商務發展需要的市場經濟環境、運行環境尚不完善，重大電子商務應用工程、應用系統所用軟、硬件主要依靠外國，電子支付手段段尚不完備、物流配送體系尚不配套。這些因素決定了我國傳統商場與新興網絡商城將長期存在。

企業缺乏法律標準及專業電子商務人員

目前我國中小企業電子商務法律法規、標準規范等嚴重滯后。例如：目前我國缺乏正式電子合同法、網上知識產權保護、隱私保護法、網上信息管制等多項法律法規，對網絡犯罪的定罪和處罰也沒有實施細則，電子商務安全不能保證。此外，很多中小企業高層領導電子商務專業知識匱乏，雇傭電子商務專業人員較少，忽視電子商務運作帶來的巨大潛在市場。

3我國中小企業電子商務應用推廣對策建議

產品的網站推廣與實際情況相結合

針對企業產品的特殊性，企業除了圖片參數的展示，還要有視頻和實際應用環境的全面展示。設置論壇和會員制度，顧客發表回饋建議，通過網絡平臺相互溝通。此外企業留下一個客服電話或者在線QQ號，實時應答客戶的問題。對企業產品感興趣的客戶，可以使其通過網絡定取樣品實物。這樣企業既保留了產品的真實可靠性，也有針對性的推廣了產品，讓網絡有針對性的篩客戶。

加大推廣力度，電子商務網絡銷售外包制度

網絡經營權對外承包制度是企業資金緊張情況下電子商務建設的好方法。把產品網絡經營權以合理的價格出售給專業網絡推廣公司，為自己推廣產品和品牌。每通過網絡達成一筆交易企業從中收取一部分利潤，等本企業的網絡品牌打響，企業還可以收回權自己來做。這樣不僅節省了該項投入的資金，而且效果還會更好一些。

堅信顧客是上帝，關注電子商務潛在市場

雖然中小企業面對的有些客戶很少接觸網絡，但是不管他們是否有實現網絡交易的環境，企業要讓這些顧客最全方位的了解自己，加大合作機會。我國電子商務發展正處與加速階段，今天不在網上買東西的人可能明天就要在網絡上消費。企業要目光放遠，看到這些潛在的網絡用戶和商機，為以后的電子商務發展奠定基礎。

建設電子商務發展環境，強化企業專業學習和人才培養

中小企業電子商務業務方式沒有最終定型,需要密切關注新情況,及時出臺新的法律制度，優化發展環境。例如：最近通過的中國電子簽章立法、正在探討中的中國電子商務稅收政策、企業信用、交易和在線支付管理辦法等。同時，中小企業需要定期組織電子商務專業知識學習，重視電子商務人才引進，時刻準備好啟動電子商務的經營模式。

參考文獻

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[3]羅添.馬云稱中小企業主宰電子商務.[N].北京商報.2007年.

[4]黃順祥.電子商務，就這樣影響中小企業.[N].商務時報.2007年.

電氣應用論文范文5

這兩種分布式供電方案各有長處，也各有它的缺點。如果電路板上主要的負載需要3.3V的工作電壓，而且在整個電路板上有多處需要3.3V，在這種情況下，一般是采用母線電壓為3.3V的分布式供電系統。之所以采用這個方案通常是為了減少電路板上兩級電壓轉換的數量，從而提高輸出功率最大的電源的效率。但是，在使用母線電壓為3.3V的分布式供電系統時，它還為每個負載點變換器供給電力。這些負載點變換器產生其他負載所需要的工作電壓。另一個問題是，3.3V輸出需要在電路中使用一只控制順序的FET晶體管。在線路卡上，大多數工作電壓需要對接通電源和切斷電源的順序加以控制。在這種分布式系統中，只能用電路中的順序控制FET晶體管來進行控制。因為在隔離式轉換器中，沒有對輸出電壓的上升速度進行控制。在電路中的順序控制FET晶體管只是在啟動和切斷電源時才用得上。在其他時間，這些FET晶體管存在直流損失，會影響效率，增加了元件數量，也提高了成本。由于工作電壓一年一年地在下降，在將來，工作電壓將下降到2.5V。在電路板上功率同樣大的情況下，電流增大32%，在配電方面的損失增大74%左右。電路板上所有其他的工作電壓。在電路板上往往有其他輸出電壓都要由3.3V的母線電壓經過變換得到。往往需要幾個負載點輸出電壓，每個輸出電壓可以使用高頻開關型直流/直流轉換器來產生。負載點轉換器的高頻開關會產生噪音，噪音會進入3.3V輸入線路。由于3.3V是直接為負載供電的，所以需要很好的濾波器來保護3.3V的負載。專用集成電路（ASIC）是用3.3V母線電壓供電的，它對噪音十分敏感，如果輸入電壓沒有很好地濾波，有可能會損壞ASIC。ASIC的價錢很高，當然極不希望出現這樣的事。如果電路板上需要很大功率，而且電路板上沒有那一種電壓的負載是占主要的，在這種情況下，一般是采用12V分布式供電系統。采用這個方案時，在功率相同的情況下，由于電流較小，配電的損失降低了。對于這種供電方案，所有的工作電壓都是用負載點轉換器來產生的。在偏重于使用負載點轉換器的情況下，用12V的分布式供電系統實現就容易得多。也可以用電路中的順序控制FET晶體管來控制負載點接通電源和切斷電源的順序，其中有一些可以由負載點本身來控制，這時就不需要控制順序的FET晶體管，也減少了直流損失。在市場上現在可以買到的輸出電壓為12V的模塊，一般是功能齊全的磚塊型轉換器，它提供經過穩壓的12V輸出電壓。在磚塊型12V轉換器中有反饋，通過一只光耦合器把反饋信號送回到轉換器的原邊。磚塊型12V轉換器的有效值電流很大，次級需要額定電壓為40V至100V的FET晶體管，額定電壓較高的FET晶體管的Rds(on)高于額定電壓較低的FET晶體管的Rds(on)，因而轉換器的效率比較低──如果平均輸出電較低的話就可以用額定電壓較低的FET晶體管。在給定輸出功率的情況下，具有穩壓作用的磚塊型轉換器往往相當貴，而且體積大，因為在模塊內有相當多的元件。使用分布式的12V母線電壓時，也會略微降低負載點轉換器的效率，因為輸入電壓直接影響負載點轉換器的開關損生。

如圖2所示，在電路板上進行配電，最好的方法是使用一個在3.3V與12V之間的中間電壓。在使用兩級功率轉換的情況下，這個中間母線電壓不需要嚴格地進行穩壓。新型負載點轉換器的輸入電壓范圍很寬，這就是說，產生中間母線電壓的隔離式轉換器可以用比較簡單的方法來實現。對于負載點轉換器來講，最優的輸入電壓介于6V至8V之間，這時，功率損失最小。就兩級轉換的優化而言，這是最好的辦法，尤其是對于功率為150W的系統。結果我們可以在很小的面積中、用數量很少的元件，設計出一個高效率的隔離式轉換器。功能齊全的磚塊型轉換器使用的元件數量高達五十個還要多，整個設計不必要地變得十分復雜。如果把輸出電壓穩壓電路去掉，可以大量地減少模塊中的元件數量。直流母線電壓轉換器使用隔離式轉換器，它工作在占空比為50%的狀態，因而可以使用比較簡單、自行驅動的次級同步整流器，最大程度地提高了功率轉換的效率，也最大程度地減輕了對輸入電壓和輸出電壓濾波的要求，而且還提高了可靠性。

用于電路板的兩級功率轉換的未來發展

直流母線電壓轉器是把48V輸入變成中間母線電壓的新方法。中間母線電壓為負載點轉換器供電。做一個隔離式轉換器并不難，它是開環的，占空比固定為50%，把48V輸入電壓變為8V的中間母線電壓。它使用變比為3:1的變壓器，再通過初級半橋整流器得到輸入電壓與輸出電壓的比為6：1。由于現在有了作為第二級的負載點轉換器解決方案，例如iPOWIRTM技術，它的輸入電壓范圍很寬，所以對于48V系統來講，這個方法極有吸引力，它也可以用于輸入電壓變化范圍很寬的系統（36V至75V）。當輸入電壓在很寬范圍變化時，輸出電壓也以同樣的比率變化，所以如果輸入電壓在36V至75V的范圍變化，輸出電壓的變化范圍就是6V至12V。直流母線轉換器作為前端電路加上作為第二級的iPOWIRTM，便構成高效率的兩級功率轉換方案。直流母線轉換電路的效率最高、占的空間最小，在功率密度方面是最好的，大量地減少了元件數量，因而有利于降低總成本。這個方案對輸入濾波和輸出濾波的要求也是最低的，所以可以進一步減少電容器和其他元件。這種電源系統的控制、監控、同步以及順序控制都大大地簡化了。圖3是直流母轉換器設計的例子，其中使用了很有創意的新技術，因而可以達到這樣的性能。如圖4所示，可以利用直流母線轉換器解決方案來實現兩級供電系統。直流母線轉換器芯片組四周是原邊半橋整流器控制器和驅動器集成電路和MOSFET技術，正是由于這個芯片組，才能達到這樣的性能。

IR2085S是一種新的控制器集成電路，是針對用于電路板上48V兩級配電系統的非穩壓型隔離式直流母線電壓轉換器而研制的。控制器是針對性能、簡單、成本進行了優化的。它把一個占空比為50%的時鐘與100V、1A的半橋整流器驅動器集成電路整合在一起，裝在一個SO-8封裝中。它的頻率和死區時間可以在外面進行調節，滿足各種應用的要求。它還有限制電流的功能。為了限制接通電源時突然增大的電流，在IR2085S里面有軟啟動功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50%。在軟啟動過程中，一般持續2000個柵極驅動信號脈沖這么長時間。在48V的直流母線電壓轉換器演示板上有新的控制器集成電路與原邊的低電荷MOSFET晶體管，以及副邊的低導通電阻、熱性能提高了的MOSFET，它們配合在一起工作，在輸出電壓為8V時可以提供150W功率，效率超過96%，如圖3所示，它的尺寸比1/8磚轉換器的外形尺寸還要小。與安裝在電路板上、具有穩壓作用的常規功率轉換器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40%。有一種類似的方法可以用于全橋整流直流母線轉換器，它使用新的IR2085S，輸出功率達到240W，尺寸也相似，在輸出電流滿載時的效率大約為96.4%。圖5是直流母線電壓轉換器的電路圖，在這個電路中，原邊使用控制器和驅動器集成電路IR2085S，它推動兩只IRF7493型FET晶體管───這是新一代低電荷、80V的n型溝道MOSFET功率晶體管，它采用SO-8封裝。在輸入電壓為36V至75V時，這只FET晶體管可以換成100V的IRF7495FET晶體管。在啟動時，原邊的偏置電壓是由一只線性穩壓器產生，在穩態時，則由變壓器產生原邊偏置電壓。IRF7380中包含兩個80V的n型溝道MOSFET功率晶體管，采用SO-8封裝，就是用于在穩態時產生原邊偏置電壓。IRF6612或者IRF6618──這是使用DirectFET封裝的新型30V、n型溝道MOSFET功率晶體管，可以用于副邊的自驅動同步整流電路。

DirectFET半導體封裝技術實際上消除了MOSFET晶體管的封裝電阻，最大程度地提高了電路的效率，處于導通狀態時的總電阻很小。利用DirectFET封裝技術，它到印刷電路板的熱阻極小，大約是1°C/W，DirectFET器件的半導體結至頂部（外殼）的熱阻大約是1.4°C/W。IRF6612或者IRF6618的柵極驅動電壓限制在最優的數值7.5V，與包含兩個30V、使用SO-8封裝的MOSFET晶體管IRF9956一樣。副邊的偏置電路是為了把兩個直流母線轉換器的輸出并聯起來，而它們的輸入電壓是不同的，而且在其中一個輸入出現短路或者切斷的情況下，仍然可以連續地提供輸出功率。

功率為150W的直流母線轉換器的尺寸可以做到是1.95×0.85英寸，比符合工業標準的1/8磚還小，1/8磚的標準尺寸是2.30×0.90英寸，小了25%。有一些功能齊全的解決方案現在有尺寸為1/4磚的產品，它的標準尺寸是2.30×1.45英寸，如果使用直流母線轉換器，可節省空間53%。如圖6所示，在尺寸這么小的空間里，在功率為150W時，直流母線轉換器芯片組的效率高達96%左右。

為了讓大家看到直流母線電壓器的優異性能，我們選擇原邊開關頻率為220kHz。使用較高的開關頻率，可以減少輸出電壓的脈動，而且，由于磁通密降低了，可以使用比較小的磁性元件。變壓器的磁芯比較小，損耗也降低了。但是，由于開關頻率較高，增加了原邊和副邊的開關損失，因而降低了整個電路的效率。磁通不平衡是橋式電路的一個問題，為了防止磁通不平衡，高壓邊和低壓邊的脈沖寬度之差不到25ns。針對不同的應用、不同的輸出功率和不同的開關器件，頻率以及驅動半橋整流電路的低壓邊脈沖和高壓邊脈沖之間的死區時間是可以調節的，這是利用外面的定時電容器來實現的。

在兩級分布式供電系統中，直流母線轉換器是前置級。在對作為第二級的非隔離式負載點轉換器進行優化時，也有許多獨特的問題需要考慮到。在主要關注的是電路板的空間以及設計的復雜程度的情況下，與完整的模塊或完全用分立元件的設計比較，使用嵌入式功能塊的設計有很多優點。如圖4所示，設計人員可以利用新的iPOWIRTMiP1202功能塊周圍的那些外部元件，很快地而且很容易地制造一個高性能的兩路輸出的兩相同步降壓轉換器，為幾個負載供電。除了設計人員可以更容易地進行設計，與使用分立元件的同類設計相比，這種使用功能塊的設計可以為電腦板節省空間50%，同時大大地縮短設計時間。

供工程師使用的這些器件是百分之百經過測試、性能是有保證的，而且用這種器件時，電路板的設計不像使用分立元件進行設計時那么復雜。用分立元件進行設計時，這些是不可能做到的。

此外，它的轉換效率很高，而且十分靈活，可以很容易地用它為需要不同電壓的其他負載供電。

簡單的解決方案

為了提供能夠解決上述問題的解決方案，并且還具所需要的功能，國際整流器公司把它先進的iPOWIR封裝技術用于制造一種集成功能塊。國際整流器公司運用它在功率系統設計和芯片組方面的專業知識，把PWM控制器和驅動器以及相應的控制MOSFET開關和同步MOSFET開關、肖特基二極管和輸入旁通電容器都整合在一個封裝之中。為了提高性能，在這單一封裝的模塊中，功率元件匹配得很好，電路的布置進行了最優化設計。得到的結果是，這個器件可以當作基本功能塊用于設計高性能的兩路同步降壓轉換器。在完整的兩路輸出電源所需要的外部元件是輸出電感器、輸出電容器、輸入電容器（圖7a），加上幾只其他的無源元件。因為內部電路是與固定頻率的電壓型控制信號同步的，可以很容易地把兩路輸出并聯起來作為一路電壓輸出，而輸出供電流的能力則增大一倍（圖7b）。

在單輸出或者并聯輸出的電路中，使用相位相差180°的工作方式，脈動的頻率提高了，它的優點是，可以減少外部元件的數量和尺寸。iP1202可以直接由直流母線轉換器的輸出電壓供給電力，外面不需要偏置電路，又進一步減少了外部元件，也降低了設計的復雜程度。新的功能塊的尺寸是9.25mm×15.5mm×2.6mm，可以為設計人員節省十分寶貴的電路板空間，并且提高了功率密度──這是一個很有價值的貢獻。

iP1202的每一個通道都使用簡單的電阻分壓電路，它的各路輸出電壓可以獨立地進行調節，輸入工作電壓的范圍從5.5V至13.2V，作為前端電路的直流母線電壓轉換器為它供電是很容易的。利用這個負載點轉器解決方案，可以實現獨立的15A輸出或者兩相30A輸出。用直流母線電壓轉換器為iP1202供電，產生三個輸出，它的總效率如圖8所示。

在器件上有一個設定電流過載保護的引腳，可以用它設定電流過載保護電路在什么時候起作用?？梢园阉B接成栓鎖，或者在檢測到短路時自動啟動。對于現在的電訊系統或網絡系統中，這是很重要的，因為很多電訊系統和網絡系統是在距離很遠的地方，增加它們正常運作的時間，具備自動啟動的能力，可以降低維護成本，也是很方便的，這些都會影響服務質量。

電氣應用論文范文6

關鍵詞：快速原型、集成開發環境（LDE）、汽車電子

1、應用背景

（1）汽車電子在汽車工業中的重要位置

隨著汽車工業的飛速發展，汽車在工藝和制造技術上越來越復雜和精密，同時人們也希望汽車更安全、更經濟、操作性更加靈活方便。傳統的機械控制由于速度慢，可靠性低已經不能夠滿足現代需要，因此現代汽車大量采用電子控制技術來提高整車性能。國際上汽車電子產品在整車成本中所占的比例平均超過30并呈快速上升趨勢，汽車電子在現代汽車工業中已經有越來越重要的地位。

（2）快速原型方法提出的背景

現代市場對產品的需求呈現多樣性和快速性的趨勢，對控制系統安全必和可靠性的要求也與日俱增，為了在激烈的市場競爭中取勝，必須不斷地縮短新產品開發與投入市場的周期，這就出現了企業新產品面臨著多樣性的需求和快速開發之間的矛盾。為了設計可靠的控制系統，滿足用戶的多樣化需求，縮短項目開發周期，降低產品開發費用，需要采用先進的開發工具來加速設計流程，從而找到新的途徑獲得技術上的突破。使用快速原型方法與集成開發環境技術來進行控制系統開發的目的就是為了縮短開發周期，在行業競爭中能夠快速開發新產品，從而獲得最大的經濟效益和市場益。

2、傳統控制系統開發過程與使用快速原型方法進行開發的比較

快速原型方法是現代控制系統開發方式催生的產物，通過與傳統控制系統開發方法的比較，我們可以看出快速控制原型方法在控制系統設計開發中的優越性和先性性。

（1）圖1所示是傳統控制系統開發方法流程，開發步驟如下：

根據需求用文字說明的方式提出設計目標；

根據以往開發經驗提出系統結構；

由硬件人員設計并制造硬件電路；

由控制工程師設計控制方案，并將控制模型用方程的形式描述出來；

由軟件人員采用手工編程的方式實現控制模型；

由系統工程師或電子技術專家將代碼集成到硬件電路中；

圖1偉統控制系統開發方法流程

用真實控制對象或測試臺進行測試。

傳統控制系統開發存在的不足；

在對控制規律的控制特性或控制效果還沒有把握的情況下，已經完成硬件電路的制造，這時，由于還無法確定所設計的方案能在多大程度滿足需求，或根本不能滿足需求的情況下，就已經產生了較大的硬件投入；

手工編制的控制程序容易造成系統可靠性降低，一旦在測試過程中出現故障，就很難確定是控制方案不理想還是軟件代碼有錯誤。更重要的是手工編程將會占用大量的時間，導致雖然有了控制方案，卻要等待很長時間才能對其進行驗證和測試，從而在不知道方案是否可行的情況下就浪費了大量的時間，人才和物力，給開發帶來了不必要的開支和經濟損失；

即使軟件編程不存在問題，如果在測試過程中發現控制方案不理想，需要進行修改，則新一輪開發工作又將開始。大量的時間又將耗費在軟硬件的修改和調試上。另外，由于涉及的部門多，再加上管理不善所引入的種種不協調，導致開發周期長，最終可能出現產品雖然研制成功了，但初始需求已經發生了變化，市場的機會已經錯過，產品已沒有了銷路，從而使整個開發以失敗告終。

（2）快速原型開發方法及流程

基于模型設計面向目標應用系統的快速原型開發方法最重要的特征就是采用計算機輔助控制系統設計，即將計算機支持的工具貫穿于控制系統開發和測試的全過程。應用快速原型方法進行控制系統開發，一般由下列步驟組成（如圖2所示）：

系統需求與分析

在傳統的控制系統設計方法中，這一過程通常是幾千字甚至幾萬字的文字說明。在快速原型開發方法中為了避免文字說明的模糊性及理解性錯誤，詳細說明將采用模型方式?？梢杂眯盘柫鲌D來進行定義。

控制方案設計

控制方案的設計不再采用過去的那種先將對象模型簡化成手工可以處理的形式，再根據經驗進行手工設計的方式，而是用諸如MATLAB/SIMULINK等計算機輔建模及分析軟件，建立盡可能準確的控制模型，并進行離線仿真分析，從而避免了傳統設計過程中由于模型過于簡化，在沒有相應的計算機輔助設計工具支持情況下，完成了大量的工作而到了試驗階段才發現所設計的方案根本不能滿期足實際對象的控制要求。

圖2應用快速原型方法進行控制系統開發

硬件平臺

硬件平臺是快速原型方法的重要組成部分，它由CPU與擴展電路組成，通過外部功能接口與目標應用系統進行交互，也可以根據實際需求對信號進行調理，從而實現對目標應用系統的控制。

自動代碼生成

用戶進行控制算法模型設計后，無須再像過去那樣來等待軟件工程師進行手工編程，而是利用計算機輔助設計工具自動將控制模型框圖轉換為目標系統代碼，從而快速實現控制系統的原型。自動生成的代碼可以節省大量的系統開發時間，可靠性高，但是運行效率比手工編程低。對大多數工程師而言，如果能夠加快開發速率，損失代碼的部分實時運行效率是可以接受的。而且這個問題可以通過后期進行的自動代碼優化功能得以改善。

實時仿真與測試

在系統開發階段完成之后，就可以利用計算機輔助試驗測試工具軟件進行各種試驗，以檢驗控制方案對實際對象的控制效果，并隨時修改控制參數，直到得到滿意的結果為止。即使需要對模型作很大修改，從修改到下一次對原型的測試也只需要幾分鐘的時間。從而在最終實現控制方案之前，就已經對可能得到的結果有了相當的把握，避免了過多的資源浪費和時間消耗。

硬件在環仿真

硬件在環仿真的目的是通過對實際情況進行模擬從而對控制模型在各種條件下做出全面測試。它的優點是可以通過在對故障情況和極限條件下的測試找出控制裝置的設計缺陷，從而縮短開發周期，降低相關維護費用。

3、集成開發環境技術

3.1集成開發環境的功能

在傳統控制系統軟件開發過程中，開發的不同階段需要用到不同的軟件，開發者必須在幾種軟件間來回切換操作，效率比較低。而隨著市場需求的增長，系統開發復雜度愈來愈高，特別在大型控制系統的開發中，企業必須選擇優秀的開發工具以保證工程質量，從而能夠按時交付和實現成本控制。集成開發環境正是這樣一個將編輯、編譯、調試、仿真等功能集成在一個桌面環境中，既方便了用戶，又提高了工程質量和開發速度。

基于快速原型方法的集成開發環境功能包括：提供控制操作界面；建立控制模型；通過上位機與目標CPU的接口瀏覽目標CPU硬件平臺狀態和信息；集成MATLAB/SIMULINK進行仿真建模；集成RTM對SIMULINK所構建的模型進行自動代碼生成;集成編譯器、鏈接器、調試器等對生產的代碼進行交叉編譯，調試，從而對目標CPU進行控制；集成控制界面，用于實現對所給定參數的測試和優化；模擬仿真應用系統控制算法；通過硬件調試接口將生成的目標CPU的機器代碼下載到硬件平臺；實時調試運行應用程序等等。

3.2使用集成開發環境進行快速原型控制系統開發的特點

使用集成開發環境進行快速原型控制系統開發這種開發模式方便、快捷。通過使用圖形化界面的模型框圖，輸入計算公式、經驗公式來編制開發程序，再由系統自動將其編譯成目標代碼的方式可以大大提高效率。應用程序經過反復模擬仿真、實時調試運行成功后被裝入硬件平臺。一些特定、重復任務的應用程序被生成模塊化的庫文件以備調用。模塊化的應用程序可以實時在線導入導出而絲毫不影響系統的正常運行。這樣使用集成開發環境對快速開發和實時數據分析實現了從想法提出到建模直至進行控制的一體化過程。

4.國外汽車電子行業快速原型集成開發環境的情況

4.1dSPACE

dSPACE實時仿真系統是由德國dSPACE公司開發的一套基于MATLAB/SIMULINK的控制系統開發及半實物仿真的軟硬件工作平臺。廣泛應用于航空航天、汽車電子、電力、機車、機器人、驅動及工業控制等領域。該系統由硬件組成和基于這些硬件組件的軟件開發工具集組成。它通過設計標準組件，提供組件的不同組合來適應不同的應用系統；通過使用MATLAB、SIMULINK、RTW來提供對硬件接口的支持；使用自動代碼生成和下載工具，減少了軟件代碼編寫和修改的時間，體現了現代開發方法的快速性；同時提品控制器與dSPACE系統納入閉環測試中，易于原型設計到產品的轉換。

dSPACE為控制工程項目的開發和測試提供軟硬件平臺，應用十分廣泛，許多汽車工業的用戶都使用dSPACE作為開發測試的工具，如Audi公司用dSPACE實現了ABS控制器測試臺；Ford、GeneralMotors、Honda、ToyotaMotor、Nissa、MazdaMotor等公司用dSPACE進行動力控制原型的開發；德國Adtranz公司則用dSPACE實現了電力機車的仿真。

4.2MOBIES

MOBIES是由美國國防部國防高技術研究項目局的信息處理技術辦公室（IPTO）資助的項目。旨在為嵌入式系統開發提供一個基于模型的軟件組成件集成技術。此項目注重建模工具、系統分析和代碼生成技術的研究。在建模工具的使用、軟件規范性和通用性等方面提出了很多先進的思想。

MOBIES項目試圖從更抽象的層面上來建立組件庫，同時定義整個嵌入式軟件工具集中通用的內部規范格式，貫穿于從需求分析、建模、仿真分析到代碼生成的各個階段，以此達到滿足多領域的控制系統設計需求的目的。

4.3OpenECU

OpenECU系統主要面向汽車電子領域的軟硬件開發，由英國PiTechnology公司開發研制，該系統通過使用MATLAB/SIMULINK來快速開發控制系統。

OpenECU系統包括：ECU硬件開發板，ECU硬件小批量生產板，配套開發軟件，汽油發動機基本控制策略，自動代碼生成以及一些其他工具。它的典型應用包括：汽油發動機ECU開發（適用于1~8缸），變速箱控制開發，混合動力能量管理控制系統，自動駕駛控制系統等。

4.4國內快速原型與集成開發環境技術研究情況

國內在快速原型與集成開發環境技術方面的開發研制基本上是一片空白。在汽車電子領域中以使用國外相關產品，主要是dSPACE為主，還未形成研制、生產具有自主知識產權的產品的局面。同國外快速原型系統與集成開發環境的開發相比還存在著很大的距離，開發出自主系統對我國汽車工業的發展具有重要意義。

5.技術路線和結構設計

通過以上介紹，可以看出在控制系統設計開發領域，基于快速原型集成開發環境的開發方法比傳統的開發方法具有較大的優勢。不僅具有快速開發、實時性和可靠性高的特點，而且能夠做到模塊化、自動化和可定制化。

5.1采用的技術路線

要實現快速控制原型，必須有集成良好便于使用的建模、設計、離線仿真、實時開發及測試工具，允許用戶反復修改模型設計，進行離線及實時仿真。為了實現上述目標，我們在集成開發環境當中使用MATLAB/SIMULINK等工具建立控制系統模型，利用RTW（Realtimeworkshop）產生控制算法的C代碼，與我們自己編寫的目標環境相關的代碼同時通過目標系統的交叉編譯器進行編譯生成目標系統可執行文件，下載到快速控制原型的硬件系統中進行調試分析，進行參數標定，并通過硬件的實時測試不斷修改控制方案和算法，從而達到最優控制效果。（如圖3）

圖3基于快速原型與集成開發環境技術的系統原理框圖

5.2硬件平臺

由于車載CPU處于一個強振動，高電磁輻射的環境當中，這就要求硬件平臺要有很強的搞振動，抗高溫，抗電磁干擾的能力，并具有高度的靈活性和可靠性，能夠在高速移動的苛刻環境下工作，而且考慮到當今汽車電子應用的主流，我們選用了專為汽車電子、航空航天、智能系統等高端嵌入式控制系統所設計的32位微控制器MPC555為基礎的硬件平臺。同時，用戶還可以根據實際需求選擇接口電路，從而達到可定制的要求。

5.3集成開發環境

系統以集成開發環境為基本的軟件平臺，在此平臺上集成以下組件和模塊：

基于PowerPC平臺的交叉編譯器；

基于交叉編譯器的C語言庫函數；

基于MATLAB/SIMULINK的建模枋真的控制軟件；

基于RTW的自動代碼生成工具；

標準I/O驅動模塊。