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电气应用论文范文1
1.1额定工作电压。
对于在电路系统中运行的元器件，都有一个能够保证其长期稳定运转的电压范围值，我们将这个电压值成为该元件的额定工作电压。继电器作为重要的电气元件，其运行也应该在额定电压范围之内，如果电路中电压过高会对继电器造成损坏，使其不能正常发挥其功效，电压太低则不能使继电器正常运转，所以，要将电压值设定为额定工作电压才能使继电器保持在良好的运行状态。
1.2直流电阻（线圈阻抗）。
流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。这里所说的是线圈中的电阻，而不是继电器本身的电阻，这一点我们需要做一个区分，万能表测量电阻的时候我们也要注意它的测量量程，注意连接，不能犯一些常识性的错误。
1.3吸合电流。
吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。我们要注意的是这里说的是最小电流，不是最大电流，也不是最适电流，一旦继电器线圈中通过的电流过大，那么继电器将无法承受这个电阻，那么继电器就会受到伤害，那么我们的实验就会失败。
1.4释放电流。
指继电器产生的最大电流，最大的电流通过释放流过继电器，在继电器力发挥作用，使得继电器能够正常运行，从而保证继电器的安全情况，这也是非常重要的一个因素在继电器中。
1.5触点切换电压和电流（触点容量）。
触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。每一个继电器都有它自己本身的一个触点容量，不允许通过它的最大电流是有规定的，不能超过，一旦超过，就会使继电器的本身容点受到损害，也会破坏它本身自带的最大电流电阻流量。
2如何对继电器的性能和效果进行测量
2.1测触点电阻
用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。我们在实验室使用万能表的时候也要注意它的量取最大量，不能超过它的最大电阻，可以采用试电阻法，保证继电器不会被破坏，也保证万能表的电阻档切实可行，并且能够准确的测量出结果。
2.2测线圈电阻
可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。万能表在整个试验的过程中的作用是非常巨大的，它还可以用来测量我们继电器的线圈电阻，线圈电阻和触点电阻又不相同，触点电阻可以采用调试法，而线圈电阻要按照测电阻的方法来一步步的测量出最后结果。
2.3测量吸合电压和吸合电流
找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。
2.4测量释放电压和释放电流
当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。我们在实验的过程中有时会出现误差，出现误差的原因不是因为我们的实验做的不对，也不是因为我们的实验步骤实行的不对，很大的一个方面是我们的实验技巧不对。在物理化学实验的过程中，无论我们的实验的方案做的多成功，我们都必须谨记这样一个原则，那就是多做几次相同的实验来减少实验的误差，因为实验的误差是不可以人为避免的，我们只能尽可能的减少误差的进行。
3功效介绍
3.1合理控制电流和电压
继电器在电路中的作用相当于电路开关，当电路中电流流量过大时，继电器可以适当降低电流，保证电路元件不会因电流过大而烧毁，当电量过小时，继电器会自动扩大电流流量，维持元件的正常运转。
3.2继电器可以代替电路开关
在日常生活中，对于一些电流量和电压值需求不是很大的小型家电设备，通常可以在连接过程中加入继电器充当开关的作用，较传统开关而言，其具备更高的安全性，同时也更节省空间。
3.3继电器可以有效实现电路转换
同时控制多组电路元件，取代了传统电路控制过程中多组元件要由不同转换设备分别控制的方式，省去了繁琐的中间环节。同时，继电器还对外部电磁干扰具有防御能力，能够有效屏蔽外部干扰因素，保证各元件的运行环境。
4结束语
电气应用论文范文2
2004年5月25日,纽论堡--来自于赛米控为混合动力和电动汽车开发的优化模块SKAITM，由于其特殊的压接技术以及机械集成度，满足了汽车工业的高可靠性需求。就产品性能而言，和以前开发的产品相比SKAI™模块取得了长足的进步。
SKAI™是一个三相逆变模块，用于将直流电源（来自于燃料电池）转变成交流电源（供给电机）并可附带能量回馈电路。该系统含集成的DSP控制器，驱动和保护电路，直流稳压电容，半导体，绝缘体，传感器，液体冷却回路以及和汽车通信的CAN总线接口。
该功率电子模块包含两种拓扑结构。其一IGBT模块设计有600V/1200V，500A/400A规格的输出能力，适合50~200KW功率的电机，而第二种拓扑MOSFET模块设计有75V/100V/150V，700A/600A/500A规格的输出能力，适合3~20KW功率的电机。
SKAI™是赛米控在其以往主要用于汽车领域的专利压接技术--SKiiP®技术的基础上发展起来的。事实上，得益于其SKiiP®技术，赛米控享誉电池汽车的功率电子系统专业供应商的殊荣已有十余年的历史，特别是在叉车领域中。这种用于所有电气接触和热接触上的压接技术，能延长产品寿命并提高温度循环能力。与焊接不同，压接技术对冲击、震动以及高环境温度不敏感，并能确保热直接扩散到散热器。“正是这种压接技术帮助我们在汽车工业立稳了脚跟”，赛米控国际营销/市场总监PeterFrey先生说道，“它为高要求，低成本，安全第一的汽车工业提供了服务保障”。
电气应用论文范文3
关键词：电涌保护器响应时间冲击电流防雷保护
一、前言
电涌保护器(SPD)是抑制由雷电、电气系统操作或静电等所产生的冲击电压，保护电子信息技术产品必不可少的器件。随着各种电子信息技术产品越来越多地渗入到社会和家庭生活的各个领域，SPD的使用范围日益扩大，市场需求量日益增长。
总的来说，电子信息技术产品的过电压保护还是一个新的技术领域，两相关于SPD的国际标准IEC61643-1和IEC61643-21发表才几年，有关SPD应用中的许多问题还存在着争议，本文就其中的4个问题提出笔者个人的看法，以期引起讨论。它们是：SPD的响应时间，多级SPD的动作顺序，不同波形冲击电流的等效变换以及SPD的残压与冲击电流峰值的关系。最后对SPD应用中各个电压之间的相互关系作了说明。
二、SPD的响应时间
不少人错误地认为，响应时间是衡量SPD保护性能的一个重要指标，制造厂也在其技术资料中列明了这一参数，但许多制造厂并不知道它的确切含义，也未进行过测量。一个流行的观点是，在响应时间内，SPD对入侵的冲击无抑制作用，冲击电压是"原样透过"SPD而作用在下级的设备上。这不符合SPD的是工作情况，是错误的。
SPD中对冲击过电压起抑制作用的非线性元件，按其工作机理可区分为"限压型"（如压敏电阻器、稳压二极管）和"开关型"（如气体放电管、可控硅）。
氧化锌压敏电阻器是一种化合物半导体器件，其中的电流对于加在它上面的电压的响应本质上是很快的。
那么，以前的技术资料中所说的用压敏电阻构成的SPD响应时间r≤25ns是怎么回事呢？
这是技术标准IEEEC62.33-1982[2]中定义的响应时间，它是一个用来表征"过冲"特性的物理量，与通常意义上的响应时间是完全不同的另外一个概念。为了说明这一点。
IEEEC62.3(6.3)电压过冲（UOS）。在冲击电流波前很陡、数值又很大时，测量带引线压敏电阻的限制电压的结果表明，它大于以8/20标准波时的限制电压。这种电压增量UOS称作"过冲"。尽管压敏电阻材料本身对陡冲击的响应时间有所不同，但差别不大。造成过冲的主要原因是在器件的载流引线周围建立起了磁场，该此磁场在器件引线和被保护线路之间的环路中，或者在引线与模拟被保护线路的测量电路之间的环路感应出电压。
在典型的使用情况下，一定的引线长度是不可避免的，这种附加电压将加在压敏电阻器后面的被保护线路上，所以在冲击波波前很陡而数值又很大的条件下测量限制电压时，必须认识到电压过冲对于引线长度和环路耦合的依赖关系，而不能把过冲作为器件内在的特性来看待。
近几年来发表的国际电工委员会关于SPD的技术标准IEC61643-1和IEC6163-21都没有引入响应时间这一参数：IEEE技术标准C62.62-2000[]更明确指出，波前响应的技术要求对SPD的典型应用而言是没有必要的，可能引起技术要求上的误导，因此如无特别要求，不规定该技术要求，也不进行试验、测量、计算或其他认证。这是因为：
（1）对于冲击保护这一目的而言，在规定条件下测得的限制电压，才是十分重要的特性。
（2）SPD对波前的响应特性不仅与SPD的内部电抗以及对冲击电压起限制作用的非线性元件的导电机理有关，还与侵入冲击波的上升速率和冲击源阻抗有关，连接线的长短和接线方式也有重要影响。
笔者认为，对于电源保护用SPD，以下三项技术指标是重要的：①限制电压（保护电平）；②通流能力（冲击电流稳定性）；③3连续工作电压寿命。
三、多级SPD的动作顺序
当单级SPD不能将入侵的冲击过电压抑制到规定保护电平以下时，就要采用含有二级、三级或更多级非线性抑制元件的SPD。
非线性元件Rv2和Rv2都是压敏电阻，实用中RV1也可以使气体放电管，Rv2也可以是稳压管或浪涌抑制二极管（TVS管）。两极之间的隔离元件Zs可以是电感Ls或电阻Rs，若RV1和RV2的导通电压分别是Un1和Un2，所选用的元件总是Un2>Un1。
有人认为，当入侵冲击波加在X-E端子上时，总是第一级RV1先导铜，然后才是第二级。实际上，第一级或第二级先导通都是可能的，这取决于以下因素：
(1)入侵冲击波的波形，主要是电流波前的声速（di/dt）；
(2)非线性元件Rv1和RV2的导通电压Un1和Un2的相对大小；
(3)隔离阻抗Zs的性质是电阻还是电感，以及它们的大小。
当Zs为电阻Rs时，多数情况是第二级先导通。第二级导通后，当冲击电流I上升到iRs＋Un2≥Un1是第一级才导通。第一级导通后，由于在大电流下第一级的等效阻抗比Rs加第二级的等效阻抗之和小得多。因而大部分冲击电流经第一级泄放，而经第二级泄放的电流则要小得多。若第一级为气体放电管，它导通后的残压通常低于第二级的导通电压Un2，于是第二级截止，剩余冲击电流全部经第一级气体放电管泄放。
若Zs为电感Ls，且侵入电流一开始的上升速度相当快，条件Ls(di/dt)＋Un2>Un1得到满足,则第一级先导通。若第一级导通时的限制电压为Uc1(1),则以后随着入侵冲击电流升速(di/dt)的下降，当条件UC1(1)≥Ls(di/dt)＋Un2得到满足时，第二级才导通。第二级导通后，将输出端Y的电压，抑制在一个较低的电平上。
四、不同波形冲击电流的等效变换
SPD的冲击电流试验会碰到诸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形，那么从对于SPD的破坏作用等效的角度看，如何进行不同波形冲击电流的峰值换算，有人主张按电荷量相等的原则进行换算。按照这一原则，只要将两种不同波形的电流波对时间积分，求得总的电荷量，令两个电荷量相等，就可得到两种波的电流峰值之间的比例关系了。这种变换方法与泄放冲击电流的元件没有一点关系，显然是不切合实际的。还有人主张按能量相等的原则进行换算。按照这一原则，不仅要知道两个电流波形，还要知道当这两个电流波流入电压抑制元件时，该元件两端限制电压的波形，然后将各个时刻对应的电流值和电压值相乘而得出功率波，再将功率波对时间积分得出能量，令两个能量值相等，就可得到两个电流峰值之间的比例关系了。这种变换方法考虑到了具体的非线性元件，但没有考虑冲击电流的热效应和电流值很大时的电动力效应。实际上就氧化锌压敏电阻而言，它能承受的8/20冲击电流的能量比承受2ms时的能量大。该图表明了厚度为1.3mm的早期压敏电阻样品能承受的冲击电流能量随电极面积的变化。可见，能量相等的原则至少对压敏电阻是不适用的。
对氧化锌压敏电阻在大电流下破坏机理的研究得出了下述结果[4]；在大电流作用下，压敏电阻的破坏模式有两种，当大冲击电流的时间宽度不大于50μs时（例如4/10和8/20波），电阻体开裂；当电流值较小而时间宽度大于100μs时（例如10/350、10/1000和2ms波），电阻体穿孔。两种不同破坏模式可以这样解释：时间很短的大电流在电阻体内产生的热量来不及向周围传导，是个绝热过程，加上电阻体的不均匀使电流的分布不均匀，这样电阻体不同部位之间的温差很大，形成很大的热应力而使电阻体开裂。当冲击电流的作用时间较长时，电阻体不均匀造成的电流集中，使电阻体材料熔化而形成穿孔。
使用压敏电阻体破坏的电流密度J(A·cm-2)与冲击电流波的时间宽度r（μs）之间的关系，在双对数坐标中大体为一条斜率为负值的直线，因而可用下面的方程式来表达：
logJ=C－Klogr
式中，C和K是与具体器件相关的两个常数，可以根据实验资料推算出来，于是就可以计算出这种产品能够承受的不同波形冲击电流的峰值了。
电气应用论文范文4
论文摘要：当前我国电子商务逐渐渗透到中小企业传统经营模式中，成为企业提升竞争能力的必然选择。由于中小企业在应用推广电子商务过程中存在各种制约因素，因此企业需要借助现有条件进行变通，同时推进信息化基础建设，为迎接电子商务应用推广后带来的巨大潜在市场做好充分准备。
电子商务是兼容网络营销、智能管理、自主运营的现代商务模式，为中小企业与大中型企业同台竞争创造了有利条件。我国中小企业占现代经济发展的重要地位，尽管电子商务应用已经有一段时间，但是因为规模、资金等问题的限制，电子商务计划无法顺利实施。当前，推广已经电子商务是中小企业提升竞争力，拓宽生存发展空间必须面对的问题。
1我国中小企业电子商务应用推广概况
我国中小企业电子商务应用推广率低
目前我国中小企业占企业总比重99.8%。其中有80.4%的中小企业具有互联网接入能力，其中44.2%的企业将互联网用于信息化，但是只有16.7%的企业拥有自己的网站，14%的企业建立了企业门户网站。仅有4.8%的中小企业应用ERP，只有9%的企业开展了电子商务应用。相比较2006年以来，欧盟国家约有2/3的中小企业能够在网上寻找合作伙伴、在线开展询价、采购、销售等电子商务活动，我国电子商务应用普及程度与发达国家差距还很大。
我国中小企业电子商务发展不平衡
地区分布上，北京、上海和东南沿海等大城市中小企业应用电子商务较多，中西部地区开展缓慢；行业分布上，信息技术中小企业开展最多，其次是金融业、文体娱乐、交通仓储和社会服务等行业应用较广，其他行业应用较少；中小企业电子商务应用的功能主要是广告宣传，其次是产品以及订购、询价等。企业最常用的信息系统是OA、CAP、ERP和CRM等。可见，中小企业电子商务发展不平衡，总体应用水平不高。
我国中小企业电子商务发展逐步推进
目前我国中小企业主要有高、中、初级电子商务以及单项IT等不同程度的应用。2010年我国这四个项目的发展目标分别为2-3%、15-20%、50-6-、17-33%，其中前三项是2005年发展目标的2-3倍，而单项IT应用则随着电子商务综合应用水平的提高，缩减为2005年的1/4到1/3。由此可见，根据目前我国中小企业电子商务发展形式和层次的多元化，只有经历从宣传、启蒙到推广、务实的不同阶段，电子商务才能逐渐融合到中小企业发展中。
2我国中小企业电子商务应用推广制约因素
中小企业存在规模、资金、人员等发展瓶颈
中小企业规模有限，资金短缺，不可能顾及全面销售和市场开发领域。虽然迫切需要电子商务这种虚拟化销售服务渠道减少企业支出和人员流动，但是公司用于电子商务推广的人财物资源很少，例如：有的企业网站制作粗糙简单，只在百度上做一个搜索链接，访问人数少，企业几乎没有通过网络环境销售成功的经验。因此电子商务不可能成为企业发展的重要手段，也造成企业无法推广电子商务的恶性循环。
电子商务平台不能满足产品特殊性的需要
中小企业销售产品千差万别，对于某些工业制成品、药品等区分严格的精密产品、价值较大或者对安全性要求较高的产品，需要通过顾客对样品的的亲自体验或者详细鉴别才能够达成交易，所以一些成分参数、性能说明或者网上图片展示不能够满足客户群体挑剔的眼光。因此，简单的网上宣传不能满足双方交易要求，如果不进行全方位的配合，企业就不能够深入应用电子商务交易平台。
企业电子商务观念薄弱且忽视经济效益
我国中小企业不少经营者没有认识到电子商务对于企业信息化时代生存和发展的必要性。上网企业尚属少数，开展网络营销、网上采购的更少，大部分企业并没有重视投入电子商务。此外，我国大部分电子商务网站功能单一，主要是搞电子市场商情，在网上广告、电子目录、电子查询、网上互通商品等；少数搞电子交易，利用网络进行商务洽谈，签订购货合同，交换文本及单证；能完成网上购物、网上支付的较少。
客户群体没有实施电子商务的环境
我国中小企业商业自动化水平低，传统商业和电子商务的现代商业将长期并存。而中小企业面向的客户群体很广，接触的大部分具有决定权的客户对电子商务认识不多，不具备较好的网络环境。所以对于这种比较"特殊"的客户群体，企业就不存在电子商务交易方式，也无从谈起电子商务的推广和应用。
我国商业信息化基础薄弱
目前我国信息化技术水平与市场占有率低，电子商务发展需要的市场经济环境、运行环境尚不完善，重大电子商务应用工程、应用系统所用软、硬件主要依靠外国，电子支付手段段尚不完备、物流配送体系尚不配套。这些因素决定了我国传统商场与新兴网络商城将长期存在。
企业缺乏法律标准及专业电子商务人员
目前我国中小企业电子商务法律法规、标准规范等严重滞后。例如：目前我国缺乏正式电子合同法、网上知识产权保护、隐私保护法、网上信息管制等多项法律法规，对网络犯罪的定罪和处罚也没有实施细则，电子商务安全不能保证。此外，很多中小企业高层领导电子商务专业知识匮乏，雇佣电子商务专业人员较少，忽视电子商务运作带来的巨大潜在市场。
3我国中小企业电子商务应用推广对策建议
产品的网站推广与实际情况相结合
针对企业产品的特殊性，企业除了图片参数的展示，还要有视频和实际应用环境的全面展示。设置论坛和会员制度，顾客发表回馈建议，通过网络平台相互沟通。此外企业留下一个客服电话或者在线QQ号，实时应答客户的问题。对企业产品感兴趣的客户，可以使其通过网络定取样品实物。这样企业既保留了产品的真实可靠性，也有针对性的推广了产品，让网络有针对性的筛客户。
加大推广力度，电子商务网络销售外包制度
网络经营权对外承包制度是企业资金紧张情况下电子商务建设的好方法。把产品网络经营权以合理的价格出售给专业网络推广公司，为自己推广产品和品牌。每通过网络达成一笔交易企业从中收取一部分利润，等本企业的网络品牌打响，企业还可以收回权自己来做。这样不仅节省了该项投入的资金，而且效果还会更好一些。
坚信顾客是上帝，关注电子商务潜在市场
虽然中小企业面对的有些客户很少接触网络，但是不管他们是否有实现网络交易的环境，企业要让这些顾客最全方位的了解自己，加大合作机会。我国电子商务发展正处与加速阶段，今天不在网上买东西的人可能明天就要在网络上消费。企业要目光放远，看到这些潜在的网络用户和商机，为以后的电子商务发展奠定基础。
建设电子商务发展环境，强化企业专业学习和人才培养
中小企业电子商务业务方式没有最终定型,需要密切关注新情况,及时出台新的法律制度，优化发展环境。例如：最近通过的中国电子签章立法、正在探讨中的中国电子商务税收政策、企业信用、交易和在线支付管理办法等。同时，中小企业需要定期组织电子商务专业知识学习，重视电子商务人才引进，时刻准备好启动电子商务的经营模式。
参考文献
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[4]黄顺祥.电子商务，就这样影响中小企业.[N].商务时报.2007年.
电气应用论文范文5
这两种分布式供电方案各有长处，也各有它的缺点。如果电路板上主要的负载需要3.3V的工作电压，而且在整个电路板上有多处需要3.3V，在这种情况下，一般是采用母线电压为3.3V的分布式供电系统。之所以采用这个方案通常是为了减少电路板上两级电压转换的数量，从而提高输出功率最大的电源的效率。但是，在使用母线电压为3.3V的分布式供电系统时，它还为每个负载点变换器供给电力。这些负载点变换器产生其他负载所需要的工作电压。另一个问题是，3.3V输出需要在电路中使用一只控制顺序的FET晶体管。在线路卡上，大多数工作电压需要对接通电源和切断电源的顺序加以控制。在这种分布式系统中，只能用电路中的顺序控制FET晶体管来进行控制。因为在隔离式转换器中，没有对输出电压的上升速度进行控制。在电路中的顺序控制FET晶体管只是在启动和切断电源时才用得上。在其他时间，这些FET晶体管存在直流损失，会影响效率，增加了元件数量，也提高了成本。由于工作电压一年一年地在下降，在将来，工作电压将下降到2.5V。在电路板上功率同样大的情况下，电流增大32%，在配电方面的损失增大74%左右。电路板上所有其他的工作电压。在电路板上往往有其他输出电压都要由3.3V的母线电压经过变换得到。往往需要几个负载点输出电压，每个输出电压可以使用高频开关型直流/直流转换器来产生。负载点转换器的高频开关会产生噪音，噪音会进入3.3V输入线路。由于3.3V是直接为负载供电的，所以需要很好的滤波器来保护3.3V的负载。专用集成电路（ASIC）是用3.3V母线电压供电的，它对噪音十分敏感，如果输入电压没有很好地滤波，有可能会损坏ASIC。ASIC的价钱很高，当然极不希望出现这样的事。如果电路板上需要很大功率，而且电路板上没有那一种电压的负载是占主要的，在这种情况下，一般是采用12V分布式供电系统。采用这个方案时，在功率相同的情况下，由于电流较小，配电的损失降低了。对于这种供电方案，所有的工作电压都是用负载点转换器来产生的。在偏重于使用负载点转换器的情况下，用12V的分布式供电系统实现就容易得多。也可以用电路中的顺序控制FET晶体管来控制负载点接通电源和切断电源的顺序，其中有一些可以由负载点本身来控制，这时就不需要控制顺序的FET晶体管，也减少了直流损失。在市场上现在可以买到的输出电压为12V的模块，一般是功能齐全的砖块型转换器，它提供经过稳压的12V输出电压。在砖块型12V转换器中有反馈，通过一只光耦合器把反馈信号送回到转换器的原边。砖块型12V转换器的有效值电流很大，次级需要额定电压为40V至100V的FET晶体管，额定电压较高的FET晶体管的Rds(on)高于额定电压较低的FET晶体管的Rds(on)，因而转换器的效率比较低──如果平均输出电较低的话就可以用额定电压较低的FET晶体管。在给定输出功率的情况下，具有稳压作用的砖块型转换器往往相当贵，而且体积大，因为在模块内有相当多的元件。使用分布式的12V母线电压时，也会略微降低负载点转换器的效率，因为输入电压直接影响负载点转换器的开关损生。
如图2所示，在电路板上进行配电，最好的方法是使用一个在3.3V与12V之间的中间电压。在使用两级功率转换的情况下，这个中间母线电压不需要严格地进行稳压。新型负载点转换器的输入电压范围很宽，这就是说，产生中间母线电压的隔离式转换器可以用比较简单的方法来实现。对于负载点转换器来讲，最优的输入电压介于6V至8V之间，这时，功率损失最小。就两级转换的优化而言，这是最好的办法，尤其是对于功率为150W的系统。结果我们可以在很小的面积中、用数量很少的元件，设计出一个高效率的隔离式转换器。功能齐全的砖块型转换器使用的元件数量高达五十个还要多，整个设计不必要地变得十分复杂。如果把输出电压稳压电路去掉，可以大量地减少模块中的元件数量。直流母线电压转换器使用隔离式转换器，它工作在占空比为50%的状态，因而可以使用比较简单、自行驱动的次级同步整流器，最大程度地提高了功率转换的效率，也最大程度地减轻了对输入电压和输出电压滤波的要求，而且还提高了可靠性。
用于电路板的两级功率转换的未来发展
直流母线电压转器是把48V输入变成中间母线电压的新方法。中间母线电压为负载点转换器供电。做一个隔离式转换器并不难，它是开环的，占空比固定为50%，把48V输入电压变为8V的中间母线电压。它使用变比为3:1的变压器，再通过初级半桥整流器得到输入电压与输出电压的比为6：1。由于现在有了作为第二级的负载点转换器解决方案，例如iPOWIRTM技术，它的输入电压范围很宽，所以对于48V系统来讲，这个方法极有吸引力，它也可以用于输入电压变化范围很宽的系统（36V至75V）。当输入电压在很宽范围变化时，输出电压也以同样的比率变化，所以如果输入电压在36V至75V的范围变化，输出电压的变化范围就是6V至12V。直流母线转换器作为前端电路加上作为第二级的iPOWIRTM，便构成高效率的两级功率转换方案。直流母线转换电路的效率最高、占的空间最小，在功率密度方面是最好的，大量地减少了元件数量，因而有利于降低总成本。这个方案对输入滤波和输出滤波的要求也是最低的，所以可以进一步减少电容器和其他元件。这种电源系统的控制、监控、同步以及顺序控制都大大地简化了。图3是直流母转换器设计的例子，其中使用了很有创意的新技术，因而可以达到这样的性能。如图4所示，可以利用直流母线转换器解决方案来实现两级供电系统。直流母线转换器芯片组四周是原边半桥整流器控制器和驱动器集成电路和MOSFET技术，正是由于这个芯片组，才能达到这样的性能。
IR2085S是一种新的控制器集成电路，是针对用于电路板上48V两级配电系统的非稳压型隔离式直流母线电压转换器而研制的。控制器是针对性能、简单、成本进行了优化的。它把一个占空比为50%的时钟与100V、1A的半桥整流器驱动器集成电路整合在一起，装在一个SO-8封装中。它的频率和死区时间可以在外面进行调节，满足各种应用的要求。它还有限制电流的功能。为了限制接通电源时突然增大的电流，在IR2085S里面有软启动功能，它控制占空比，由零慢慢地增加到50%。在软启动过程中，一般持续2000个栅极驱动信号脉冲这么长时间。在48V的直流母线电压转换器演示板上有新的控制器集成电路与原边的低电荷MOSFET晶体管，以及副边的低导通电阻、热性能提高了的MOSFET，它们配合在一起工作，在输出电压为8V时可以提供150W功率，效率超过96%，如图3所示，它的尺寸比1/8砖转换器的外形尺寸还要小。与安装在电路板上、具有稳压作用的常规功率转换器相比，它的效率高3~5%，尺寸小40%。有一种类似的方法可以用于全桥整流直流母线转换器，它使用新的IR2085S，输出功率达到240W，尺寸也相似，在输出电流满载时的效率大约为96.4%。图5是直流母线电压转换器的电路图，在这个电路中，原边使用控制器和驱动器集成电路IR2085S，它推动两只IRF7493型FET晶体管───这是新一代低电荷、80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，它采用SO-8封装。在输入电压为36V至75V时，这只FET晶体管可以换成100V的IRF7495FET晶体管。在启动时，原边的偏置电压是由一只线性稳压器产生，在稳态时，则由变压器产生原边偏置电压。IRF7380中包含两个80V的n型沟道MOSFET功率晶体管，采用SO-8封装，就是用于在稳态时产生原边偏置电压。IRF6612或者IRF6618──这是使用DirectFET封装的新型30V、n型沟道MOSFET功率晶体管，可以用于副边的自驱动同步整流电路。
DirectFET半导体封装技术实际上消除了MOSFET晶体管的封装电阻，最大程度地提高了电路的效率，处于导通状态时的总电阻很小。利用DirectFET封装技术，它到印刷电路板的热阻极小，大约是1°C/W，DirectFET器件的半导体结至顶部（外壳）的热阻大约是1.4°C/W。IRF6612或者IRF6618的栅极驱动电压限制在最优的数值7.5V，与包含两个30V、使用SO-8封装的MOSFET晶体管IRF9956一样。副边的偏置电路是为了把两个直流母线转换器的输出并联起来，而它们的输入电压是不同的，而且在其中一个输入出现短路或者切断的情况下，仍然可以连续地提供输出功率。
功率为150W的直流母线转换器的尺寸可以做到是1.95×0.85英寸，比符合工业标准的1/8砖还小，1/8砖的标准尺寸是2.30×0.90英寸，小了25%。有一些功能齐全的解决方案现在有尺寸为1/4砖的产品，它的标准尺寸是2.30×1.45英寸，如果使用直流母线转换器，可节省空间53%。如图6所示，在尺寸这么小的空间里，在功率为150W时，直流母线转换器芯片组的效率高达96%左右。
为了让大家看到直流母线电压器的优异性能，我们选择原边开关频率为220kHz。使用较高的开关频率，可以减少输出电压的脉动，而且，由于磁通密降低了，可以使用比较小的磁性元件。变压器的磁芯比较小，损耗也降低了。但是，由于开关频率较高，增加了原边和副边的开关损失，因而降低了整个电路的效率。磁通不平衡是桥式电路的一个问题，为了防止磁通不平衡，高压边和低压边的脉冲宽度之差不到25ns。针对不同的应用、不同的输出功率和不同的开关器件，频率以及驱动半桥整流电路的低压边脉冲和高压边脉冲之间的死区时间是可以调节的，这是利用外面的定时电容器来实现的。
在两级分布式供电系统中，直流母线转换器是前置级。在对作为第二级的非隔离式负载点转换器进行优化时，也有许多独特的问题需要考虑到。在主要关注的是电路板的空间以及设计的复杂程度的情况下，与完整的模块或完全用分立元件的设计比较，使用嵌入式功能块的设计有很多优点。如图4所示，设计人员可以利用新的iPOWIRTMiP1202功能块周围的那些外部元件，很快地而且很容易地制造一个高性能的两路输出的两相同步降压转换器，为几个负载供电。除了设计人员可以更容易地进行设计，与使用分立元件的同类设计相比，这种使用功能块的设计可以为电脑板节省空间50%，同时大大地缩短设计时间。
供工程师使用的这些器件是百分之百经过测试、性能是有保证的，而且用这种器件时，电路板的设计不像使用分立元件进行设计时那么复杂。用分立元件进行设计时，这些是不可能做到的。
此外，它的转换效率很高，而且十分灵活，可以很容易地用它为需要不同电压的其他负载供电。
简单的解决方案
为了提供能够解决上述问题的解决方案，并且还具所需要的功能，国际整流器公司把它先进的iPOWIR封装技术用于制造一种集成功能块。国际整流器公司运用它在功率系统设计和芯片组方面的专业知识，把PWM控制器和驱动器以及相应的控制MOSFET开关和同步MOSFET开关、肖特基二极管和输入旁通电容器都整合在一个封装之中。为了提高性能，在这单一封装的模块中，功率元件匹配得很好，电路的布置进行了最优化设计。得到的结果是，这个器件可以当作基本功能块用于设计高性能的两路同步降压转换器。在完整的两路输出电源所需要的外部元件是输出电感器、输出电容器、输入电容器（图7a），加上几只其他的无源元件。因为内部电路是与固定频率的电压型控制信号同步的，可以很容易地把两路输出并联起来作为一路电压输出，而输出供电流的能力则增大一倍（图7b）。
在单输出或者并联输出的电路中，使用相位相差180°的工作方式，脉动的频率提高了，它的优点是，可以减少外部元件的数量和尺寸。iP1202可以直接由直流母线转换器的输出电压供给电力，外面不需要偏置电路，又进一步减少了外部元件，也降低了设计的复杂程度。新的功能块的尺寸是9.25mm×15.5mm×2.6mm，可以为设计人员节省十分宝贵的电路板空间，并且提高了功率密度──这是一个很有价值的贡献。
iP1202的每一个通道都使用简单的电阻分压电路，它的各路输出电压可以独立地进行调节，输入工作电压的范围从5.5V至13.2V，作为前端电路的直流母线电压转换器为它供电是很容易的。利用这个负载点转器解决方案，可以实现独立的15A输出或者两相30A输出。用直流母线电压转换器为iP1202供电，产生三个输出，它的总效率如图8所示。
在器件上有一个设定电流过载保护的引脚，可以用它设定电流过载保护电路在什么时候起作用。可以把它连接成栓锁，或者在检测到短路时自动启动。对于现在的电讯系统或网络系统中，这是很重要的，因为很多电讯系统和网络系统是在距离很远的地方，增加它们正常运作的时间，具备自动启动的能力，可以降低维护成本，也是很方便的，这些都会影响服务质量。
电气应用论文范文6
关键词：快速原型、集成开发环境（LDE）、汽车电子
1、应用背景
（1）汽车电子在汽车工业中的重要位置
随着汽车工业的飞速发展，汽车在工艺和制造技术上越来越复杂和精密，同时人们也希望汽车更安全、更经济、操作性更加灵活方便。传统的机械控制由于速度慢，可靠性低已经不能够满足现代需要，因此现代汽车大量采用电子控制技术来提高整车性能。国际上汽车电子产品在整车成本中所占的比例平均超过30并呈快速上升趋势，汽车电子在现代汽车工业中已经有越来越重要的地位。
（2）快速原型方法提出的背景
现代市场对产品的需求呈现多样性和快速性的趋势，对控制系统安全必和可靠性的要求也与日俱增，为了在激烈的市场竞争中取胜，必须不断地缩短新产品开发与投入市场的周期，这就出现了企业新产品面临着多样性的需求和快速开发之间的矛盾。为了设计可靠的控制系统，满足用户的多样化需求，缩短项目开发周期，降低产品开发费用，需要采用先进的开发工具来加速设计流程，从而找到新的途径获得技术上的突破。使用快速原型方法与集成开发环境技术来进行控制系统开发的目的就是为了缩短开发周期，在行业竞争中能够快速开发新产品，从而获得最大的经济效益和市场益。
2、传统控制系统开发过程与使用快速原型方法进行开发的比较
快速原型方法是现代控制系统开发方式催生的产物，通过与传统控制系统开发方法的比较，我们可以看出快速控制原型方法在控制系统设计开发中的优越性和先性性。
（1）图1所示是传统控制系统开发方法流程，开发步骤如下：
根据需求用文字说明的方式提出设计目标；
根据以往开发经验提出系统结构；
由硬件人员设计并制造硬件电路；
由控制工程师设计控制方案，并将控制模型用方程的形式描述出来；
由软件人员采用手工编程的方式实现控制模型；
由系统工程师或电子技术专家将代码集成到硬件电路中；
图1伟统控制系统开发方法流程
用真实控制对象或测试台进行测试。
传统控制系统开发存在的不足；
在对控制规律的控制特性或控制效果还没有把握的情况下，已经完成硬件电路的制造，这时，由于还无法确定所设计的方案能在多大程度满足需求，或根本不能满足需求的情况下，就已经产生了较大的硬件投入；
手工编制的控制程序容易造成系统可靠性降低，一旦在测试过程中出现故障，就很难确定是控制方案不理想还是软件代码有错误。更重要的是手工编程将会占用大量的时间，导致虽然有了控制方案，却要等待很长时间才能对其进行验证和测试，从而在不知道方案是否可行的情况下就浪费了大量的时间，人才和物力，给开发带来了不必要的开支和经济损失；
即使软件编程不存在问题，如果在测试过程中发现控制方案不理想，需要进行修改，则新一轮开发工作又将开始。大量的时间又将耗费在软硬件的修改和调试上。另外，由于涉及的部门多，再加上管理不善所引入的种种不协调，导致开发周期长，最终可能出现产品虽然研制成功了，但初始需求已经发生了变化，市场的机会已经错过，产品已没有了销路，从而使整个开发以失败告终。
（2）快速原型开发方法及流程
基于模型设计面向目标应用系统的快速原型开发方法最重要的特征就是采用计算机辅助控制系统设计，即将计算机支持的工具贯穿于控制系统开发和测试的全过程。应用快速原型方法进行控制系统开发，一般由下列步骤组成（如图2所示）：
系统需求与分析
在传统的控制系统设计方法中，这一过程通常是几千字甚至几万字的文字说明。在快速原型开发方法中为了避免文字说明的模糊性及理解性错误，详细说明将采用模型方式。可以用信号流图来进行定义。
控制方案设计
控制方案的设计不再采用过去的那种先将对象模型简化成手工可以处理的形式，再根据经验进行手工设计的方式，而是用诸如MATLAB/SIMULINK等计算机辅建模及分析软件，建立尽可能准确的控制模型，并进行离线仿真分析，从而避免了传统设计过程中由于模型过于简化，在没有相应的计算机辅助设计工具支持情况下，完成了大量的工作而到了试验阶段才发现所设计的方案根本不能满期足实际对象的控制要求。
图2应用快速原型方法进行控制系统开发
硬件平台
硬件平台是快速原型方法的重要组成部分，它由CPU与扩展电路组成，通过外部功能接口与目标应用系统进行交互，也可以根据实际需求对信号进行调理，从而实现对目标应用系统的控制。
自动代码生成
用户进行控制算法模型设计后，无须再像过去那样来等待软件工程师进行手工编程，而是利用计算机辅助设计工具自动将控制模型框图转换为目标系统代码，从而快速实现控制系统的原型。自动生成的代码可以节省大量的系统开发时间，可靠性高，但是运行效率比手工编程低。对大多数工程师而言，如果能够加快开发速率，损失代码的部分实时运行效率是可以接受的。而且这个问题可以通过后期进行的自动代码优化功能得以改善。
实时仿真与测试
在系统开发阶段完成之后，就可以利用计算机辅助试验测试工具软件进行各种试验，以检验控制方案对实际对象的控制效果，并随时修改控制参数，直到得到满意的结果为止。即使需要对模型作很大修改，从修改到下一次对原型的测试也只需要几分钟的时间。从而在最终实现控制方案之前，就已经对可能得到的结果有了相当的把握，避免了过多的资源浪费和时间消耗。
硬件在环仿真
硬件在环仿真的目的是通过对实际情况进行模拟从而对控制模型在各种条件下做出全面测试。它的优点是可以通过在对故障情况和极限条件下的测试找出控制装置的设计缺陷，从而缩短开发周期，降低相关维护费用。
3、集成开发环境技术
3.1集成开发环境的功能
在传统控制系统软件开发过程中，开发的不同阶段需要用到不同的软件，开发者必须在几种软件间来回切换操作，效率比较低。而随着市场需求的增长，系统开发复杂度愈来愈高，特别在大型控制系统的开发中，企业必须选择优秀的开发工具以保证工程质量，从而能够按时交付和实现成本控制。集成开发环境正是这样一个将编辑、编译、调试、仿真等功能集成在一个桌面环境中，既方便了用户，又提高了工程质量和开发速度。
基于快速原型方法的集成开发环境功能包括：提供控制操作界面；建立控制模型；通过上位机与目标CPU的接口浏览目标CPU硬件平台状态和信息；集成MATLAB/SIMULINK进行仿真建模；集成RTM对SIMULINK所构建的模型进行自动代码生成;集成编译器、链接器、调试器等对生产的代码进行交叉编译，调试，从而对目标CPU进行控制；集成控制界面，用于实现对所给定参数的测试和优化；模拟仿真应用系统控制算法；通过硬件调试接口将生成的目标CPU的机器代码下载到硬件平台；实时调试运行应用程序等等。
3.2使用集成开发环境进行快速原型控制系统开发的特点
使用集成开发环境进行快速原型控制系统开发这种开发模式方便、快捷。通过使用图形化界面的模型框图，输入计算公式、经验公式来编制开发程序，再由系统自动将其编译成目标代码的方式可以大大提高效率。应用程序经过反复模拟仿真、实时调试运行成功后被装入硬件平台。一些特定、重复任务的应用程序被生成模块化的库文件以备调用。模块化的应用程序可以实时在线导入导出而丝毫不影响系统的正常运行。这样使用集成开发环境对快速开发和实时数据分析实现了从想法提出到建模直至进行控制的一体化过程。
4.国外汽车电子行业快速原型集成开发环境的情况
4.1dSPACE
dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/SIMULINK的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台。广泛应用于航空航天、汽车电子、电力、机车、机器人、驱动及工业控制等领域。该系统由硬件组成和基于这些硬件组件的软件开发工具集组成。它通过设计标准组件，提供组件的不同组合来适应不同的应用系统；通过使用MATLAB、SIMULINK、RTW来提供对硬件接口的支持；使用自动代码生成和下载工具，减少了软件代码编写和修改的时间，体现了现代开发方法的快速性；同时提品控制器与dSPACE系统纳入闭环测试中，易于原型设计到产品的转换。
dSPACE为控制工程项目的开发和测试提供软硬件平台，应用十分广泛，许多汽车工业的用户都使用dSPACE作为开发测试的工具，如Audi公司用dSPACE实现了ABS控制器测试台；Ford、GeneralMotors、Honda、ToyotaMotor、Nissa、MazdaMotor等公司用dSPACE进行动力控制原型的开发；德国Adtranz公司则用dSPACE实现了电力机车的仿真。
4.2MOBIES
MOBIES是由美国国防部国防高技术研究项目局的信息处理技术办公室（IPTO）资助的项目。旨在为嵌入式系统开发提供一个基于模型的软件组成件集成技术。此项目注重建模工具、系统分析和代码生成技术的研究。在建模工具的使用、软件规范性和通用性等方面提出了很多先进的思想。
MOBIES项目试图从更抽象的层面上来建立组件库，同时定义整个嵌入式软件工具集中通用的内部规范格式，贯穿于从需求分析、建模、仿真分析到代码生成的各个阶段，以此达到满足多领域的控制系统设计需求的目的。
4.3OpenECU
OpenECU系统主要面向汽车电子领域的软硬件开发，由英国PiTechnology公司开发研制，该系统通过使用MATLAB/SIMULINK来快速开发控制系统。
OpenECU系统包括：ECU硬件开发板，ECU硬件小批量生产板，配套开发软件，汽油发动机基本控制策略，自动代码生成以及一些其他工具。它的典型应用包括：汽油发动机ECU开发（适用于1~8缸），变速箱控制开发，混合动力能量管理控制系统，自动驾驶控制系统等。
4.4国内快速原型与集成开发环境技术研究情况
国内在快速原型与集成开发环境技术方面的开发研制基本上是一片空白。在汽车电子领域中以使用国外相关产品，主要是dSPACE为主，还未形成研制、生产具有自主知识产权的产品的局面。同国外快速原型系统与集成开发环境的开发相比还存在着很大的距离，开发出自主系统对我国汽车工业的发展具有重要意义。
5.技术路线和结构设计
通过以上介绍，可以看出在控制系统设计开发领域，基于快速原型集成开发环境的开发方法比传统的开发方法具有较大的优势。不仅具有快速开发、实时性和可靠性高的特点，而且能够做到模块化、自动化和可定制化。
5.1采用的技术路线
要实现快速控制原型，必须有集成良好便于使用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试工具，允许用户反复修改模型设计，进行离线及实时仿真。为了实现上述目标，我们在集成开发环境当中使用MATLAB/SIMULINK等工具建立控制系统模型，利用RTW（Realtimeworkshop）产生控制算法的C代码，与我们自己编写的目标环境相关的代码同时通过目标系统的交叉编译器进行编译生成目标系统可执行文件，下载到快速控制原型的硬件系统中进行调试分析，进行参数标定，并通过硬件的实时测试不断修改控制方案和算法，从而达到最优控制效果。（如图3）
图3基于快速原型与集成开发环境技术的系统原理框图
5.2硬件平台
由于车载CPU处于一个强振动，高电磁辐射的环境当中，这就要求硬件平台要有很强的搞振动，抗高温，抗电磁干扰的能力，并具有高度的灵活性和可靠性，能够在高速移动的苛刻环境下工作，而且考虑到当今汽车电子应用的主流，我们选用了专为汽车电子、航空航天、智能系统等高端嵌入式控制系统所设计的32位微控制器MPC555为基础的硬件平台。同时，用户还可以根据实际需求选择接口电路，从而达到可定制的要求。
5.3集成开发环境
系统以集成开发环境为基本的软件平台，在此平台上集成以下组件和模块：
基于PowerPC平台的交叉编译器；
基于交叉编译器的C语言库函数；
基于MATLAB/SIMULINK的建模枋真的控制软件；
基于RTW的自动代码生成工具；
标准I/O驱动模块。
