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酒店设计论文范文1
但我的朋友又披露了另一个统计数字:他设计的典型电路板上有约30个独立的电源网络。每个电源网络都有不同的标称电源电压、精度以及调整率;在有些情况下,这些标称电压只相差十分之几伏。再则,每个电源网需要有自己的稳压器以及一系列去耦电容器,以便控制从近乎直流直至几百千赫带宽内的旁路阻抗。设计师必须分析并实现每个电源网络的供电与返回路径,以及大量的PCB板走线。在最终设计中,直流电源子系统的走线与电容器要占去电路板面积的一大部分。设计师必须精心建立所有这些因素的模型,以确保电流路径得当,以及IR压降很小。在达到这些电流电平时,这可不是件简单的工作。
然而,高质量电源子系统与其配电系统之间却存在一个难题。尽管供电在任何系统中都是一种不可或缺的功能,但它却无法获得用户的直接赞赏或认同。用户需要的是额外的特性、功能和性能;供电被看作设计中固有的部分。增加特性有利于营销宣传,并获得更多的利润,而电源网络的元件成本和占板面积却没有这些好处。事实上,有些人会把电源子系统占用的电路板面积看作没有意义的负担,就像财务部门或邮件收发室一样。
我希望,你作为系统设计师或电路设计师能对物料清单上的元器件的选择产生重大影响。我的这位朋友指出,为最大限度地减小电源网络的负担,你可以做几件基本工作。首先,要帮助电源子系统设计师开发设计一组基本的稳压器(可以使用线性稳压或开关稳压技术),这样,你就可以在电路板上重用这些设计。为了使这项工作有价值,你还应该根据每一个标称电压来平衡电流负载,使之处于同一范围内,因为你找不到一种经济实惠设计能支持10mA和1A两种负载。
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关键词:住宅电气设计供电系统
随着《住宅设计规范》的实施,和广大设计人员的不断努力,住宅供电系统日渐合理,供电容量充足,用电安全可靠。但每当一幢新楼交付使用,用户入住装修时,总能见到对原有电气设施改、拆,甚至干脆废弃不用,造成巨大的人力,财物浪费。细加分析用户主要改变的是,供电末端设施的位置和数量,并非供电系统本身。
电气设施的布置要求,是由住宅的布局,现阶段室内布置的方式,以及拥有的家电数量决定的,当然也有地域、年龄、职业的差异。具体到室内某一部分是由其功能所决定的,下面就室内几大功能区常见布置,电气设施设计谈一些个人的体会:
一、卧室卧室是人休息的地方是室内最重要的场所。卧室的家具主要有:床、床头柜、衣柜等。电气设计包括:照明、电源插座和电话、电视插座,设计时应该注意的是:灯具应设在除去衣柜位置的中央,否则家具一就位灯位就显偏了;灯具宜采用组合式吸顶安装(由于室内净高一般在2.6以下)双联开关控制,供不同使用功能选用不同照度。
电源插座应避开衣柜和床头位置,在两则墙上安装,距地0.4米为宜。电话插座设于床与床头柜之间,电视插座设于相对的墙面上,与电源插座平行安装。卧室空间较小宜采用窗式空调,空调插座应设于避开衣柜一侧窗户旁墙面上高度宜为2米。
二、起居室起居室是家人聚集,招待客人的场所。主要家具包括:沙发,茶几,桌椅等。电气设计包括:照明,各种插座,室内配电箱等。
一般起居室两面为墙,一面为窗。电视一般布置在较短的一面墙中部,沙发依较长一面墙布置,电话机布置在沙发转角的小茶几上。这样电视插座就应设在较短一面墙中部,电话插座应在沙发转角茶几旁的墙上,电源插座也布置相应的位置即可,高度0.4米为宜。
起居室应采用组合式灯具,设计时应考虑采用多联开关,灯具宜设于沙发合围的中央上方。
起居室根据其面积大小可采用窗式或柜式空调,在外窗附近的某一墙面上设一组插座,底边距地2米,以便为窗式空调提供电源,并在此插座垂直下方距地0.4米处设一组插座,以备将来使用柜式空调。
户内配电箱可安装在入户门附近的墙上,此箱仅在检修或故障时使用,故可安装在较高位置,考虑到住宅层高级结构梁的影响,此箱底边距地2米暗装比较合适。
三、厨房厨房内的用电设备比较多有:微波炉,电饭煲,冰箱,抽油烟机等。因此在厨房内应布置足够多的电源插座。
新装修的厨房一般做一排厨柜和吊柜,厨柜高度约为0.7米,厚0.5米,吊柜在其上方底边距地为1.6米,厚度为0.3~0.4米。电源插座宜设在厨柜与吊柜之间的墙面上,距地高度宜为1.5米设两组以上。抽油烟机一般嵌于吊框内安装,其插座宜设于吊柜内侧墙上,高度2米左右为宜。冰箱插座宜设于厨房角部。
厨房灯具设于房间中央采用吊线罩灯,普通跷板开关门外控制。
四、卫生间卫生间的电气设计一般包括:顶灯、镜前壁灯、排气扇,近一段时间按摩浴缸,暖风机,浴霸等较大负荷设备也逐渐进入卫生间。
镜前壁灯设于洗面盆高度1.8米,顶灯设于卫生间中央采用防潮型吸顶安装,排气扇设于风道口旁高2-2.4米,在室外墙上设多联开关控制。在洗面盆旁侧墙上设带隔离变压器的剃须插座距地高度1.5米。一般卫生间不考虑按摩浴缸,当需设置时,建议其供电回路设置现场隔离开关,隔离开关可配小开关盒暗设于卫生间就近外墙上,安装时再引出接线。另外,热水器,排气扇不宜直接用插座供电,可用暗盆出线预留1米左右长的导线,在安装时接入电器;卫生间的取得设备容量一般为800~1500W,可将零线引入设于室外的开关盒内,供二次装修时明管敷线,引入吊顶供电,设计时考虑其负荷。若洗衣机也放在卫生间,采用防溅插座距地1.5米供电。
酒店设计论文范文3
度假酒店一词来源于国外,度假酒店的历史也源于希腊和古罗马。中世纪前的度假酒店,是统治者和贵族阶级专门进行享乐的地方,当时,建造的度假酒店是公子王孙的专用场所,比如那时的海滨温泉渡假酒店等,还非常具有局限性。而度假型酒店的发展与繁荣是在美国,在工业革命时期,度假酒店在美国的建设就已经开始了。到了第二次世界大战后,度假酒店建设发展到最,这与当时的社会环境有很大关系。当时社会环境较为自由轻松,建筑改造与环境改造较多,速度也较快。伴随着经济的逐渐复苏,大量的度假酒店开始建造,尤其是在欧美许多国家的大城市里,一些景色优美的地方,建设了各式各样的度假酒店,度假酒店在全球范围内开始风行。我们亚洲度假酒店的建设,直到二十世纪的七十年代才大面积兴起,一些风格独特、具有自然文化价值的酒店被世人认可,逐渐步入世界高品质度假酒店之列。在中国度假型酒店的发展,也是紧扣我国经济发展的脉波,经济的发展掘起,带动了度假型酒店的大规模兴起。对于度假酒店的发展,我国的改革开放是一个新的时间起点。从这以后,现代化度假酒店建设态势,呈现大踏步、跨越式前进的局面。最开始阶段,为满足一些国家政府机关单位领导干部,和离退休的领导干部疗养需求,而建设的度假型酒店,是一种专门进行疗养的专门场所。后来,在2000年之前,我国度假型酒店开始一点点成熟。不光是过去以疗养场所的形式出现了,度假型酒度开始发展建设,大多在设计风格上接近欧美的建筑风格,可以说是对欧美的建筑风格进行效仿,这一时期我国酒店的建筑风格还没有形成自己的特色。从2000之后到现在这段时期,是我国度假酒店风格的成熟期。这一时期中,我国酒店建筑风格脱离了模仿欧美阶段,开始有了本土特色,建筑风格中也逐渐体现了中国传统文化气息,建筑师开始根据当地的地域自然特点,将其与中国传统元素有机的融合在一起,开发出一批更符合中国特色的,更具中国文化气息的度假型酒店。度假型酒店无论是从风格,还是心理需求方面,都更符合中国人对度假酒店的要求,我国度假酒度的建设也进入了新的阶段,中国的度假酒店开始踏上了品牌化与国际化之路。
二、度假酒店的类型
度假酒店的类型划分没有太严格的界定,因为度假型酒店可以划分的类型很多,各个城市的类型多样,标准也不太统一。如果按照度假酒店的综合质量星级来分,可以分为五个星级等级,就是我们常说的四星级、五星级酒店。如果按照度假酒店的功能目标来分,可以分为温泉度假酒店,主题度假酒店和滑雪度假酒店,现在这类酒店也比较常见,我们度假时都可以看到。再有,从度假酒店本身的地域性来分,度假酒店又可以分为城市度假酒店,乡村度假酒店和风景区度假酒店等,有很多人都喜欢去乡村度假酒店。还可以根据酒店提供的服务项目来分类,比如康体疗养型度假酒店、自然风景度假酒店等各种类型的酒店。从现在的度假酒店发展趋势来看,各酒店之间的差异正在一点点缩小,正在朝着一种复合型,多功能型的酒店发展方式迈进。
三、建设度假型酒店的建筑设计风格与原则
度假型酒店的建筑风格,应根据各地具体情况,总体建筑风格既要符合人文环境、突出地域文化,又要能够满足市场对度假型酒店的需求。这就要求设计者准确定位消费者心理、以展现自然环境与传统文化为主题出发点,无论从度假酒店的外部设计风格,还是室内酒店格调,都要紧紧扣住酒店的主题定位这一中心思想,充分展开联想,将景观、文化、地域恰当融为一体,让人们在度假休息之余,也能够领略到度假酒店的艺术之美。当然,在度假酒店开发建设时也要遵循一定的原则,尽量弥补度假型酒店开发建设中的不足之处。
1、要突出地域环境,因地制宜建设
首先,度假酒店地域不同,自然景观就存在差异。这就要求我们采用因地制宜原则,根据具体情况,最大限度满足人们对自然景观的需求。当度假酒店位于风景区的时候,让游客如何观赏美景就是设计的核心出发点,要让游客的视觉感观上真正感受到美。这里的度假酒店有最美的风景,这里有最舒适有房间,应该是设计时要突出的地方。优美的景观配以多样化的舒适型客房,从大处的整体布局,到连廊厅院的细微观赏处,要做到别具匠心。这样在突出地域环境之美的同时,也为游客创造了舒适放松的休闲场地。其次,度假型酒店建筑设计由地域特性决定,强调环境对建筑的控制作用,要使建筑和自然景观融为一体。度假型酒店建筑设计时,应利用和结合周边的地域环境,最大程度上挖掘资源潜质。体量是影响环境的最大因素,体量过大会对生态环境造成破坏。建筑设计师应该经过实地踏勘,多角度视线分析,缩减了建筑体量对环境的压力,使建筑完全融入到周围的自然环境之中,与大自然和谐相处。
2、展现文化性,与地域文脉相融合
建筑师应尊重地域文化,与当地的文脉相融合,创造出植根于当地文化传统,体现地域差异,具有地域性文化特色的标志性度假酒店建筑。在具体酒店设计中,要把握好整体布局和色彩的搭配,尽量就地取材或使用具有地方特色的附加装饰,通过空间、色彩、造型、用材、内装等不同层面和各种设计元素,将文化凝固在建筑设计上,真正做到建筑风格的地域化,营造一种别具一格休闲、舒适的度假氛围。
3、合理的动线设计
度假酒店包括私密空间、公共空间和过渡空间三个空间,其中以循环的过渡空间串联私密、公用空间,形成各种不同需要的空间秩序。度假酒店建筑总体设计时,要重点考虑人员跨越不同空间的动线设计。度假酒店应有合理的动线规划,要严格分开客人流线和后勤流线,不允许交叉。
4、提高客房设计的舒适性和灵活性
在度假酒店客房设计方面应注意:(1)根据消费者的不同需求设计功能适宜的客房类型及其空间;(2)增加客房设计的灵活性,利用建筑结构形成各种进深的客房或利用灵活家具或隔断自由改变室内空间划分;(3)利用单元组合的方式避免客房类型单一;(4)体现地域或主题文化内涵,避免国内度假酒店客房设计的趋同性。
四、总结
酒店设计论文范文4
关键词:变频电机设计交流调速系统变频器谐波
一、变频器运行时对变频电机工作的影响
在变频电机调速控制系统中,采用电力电子变压变频器作为供电电源,供电系统中电压除基波外不可避免含有高次谐波分量,对外表现为非正弦性,谐波对电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的谐波电流上,不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,最为显著的是转子铜(铝)耗。这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。同时,这些损耗绝大部分转变成热能,引起电机附加发热,导致变频电机温升的增加。如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%~20%。同时这些谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩,恒定谐波电磁转矩的影响可以忽略,振动谐波电磁转矩会使电动机发出的转矩产生脉动,从而造成电机转速(主要是低速时)的振荡,甚至引起系统的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流,在一定的换流能力下,谐波电流降低了逆变器的负载能力。对于变频电机,如何在设计过程中采取合理措施避免或减小应用变频器所带来的影响,以求得系统最佳经济技术效果,是本文讨论的重点。
二、变频电机设计特点
对于变频电机,其设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足传动系统的机械特性,如何从调速系统的总体性能指标出发,求得电机与逆变器的最佳配合,是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机设计理论,供电电源的非正弦以及全调速频域内达到满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意的两个问题,设计中参数的选取应做特别的考虑。与传统异步电机相比,一般变频电机设计有如下一些特点:
1.用于变频调速的异步电动机要求其工作频率在一定范围内可调,所以设计电机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性,而要求电机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运行性能。如目前大多调速异步电动机的工作频率在5Hz~100Hz内可调,设计时要全面考虑。
2.变频电机在低速时降低供电频率,可以把最大转矩调到起动点,获得很好的起动特性,因而在设计变频电机时不需要对起动性能作特别的考虑,转子槽不必设计为深槽,从而可以重点进行其它方面的优化设计。
3.变频电机通过调节电压和频率,在每一个运行点都可以有多种运行方式,对应多种不同的转差频率,因而总能找到最佳的转差频率,使电机的效率或功率因数在很宽的调速范围内都很高。因而,变频电机的功率因数和效率可以设计得更高,功率密度得以进一步提高。现有数据表明:在额定工作点,逆变器供电下的异步电机效率比普通电机高2%~3%,功率因数高10%~20%。
4.变频电机采用变频装置供电,输入电流中含有较多的高次谐波,产生电机局部放电和空间电荷,增大了介质损耗发热和电磁振动力,加速了绝缘材料的老化,所以应加强电机绝缘和提高整体机械强度,变频电机的绝缘强度一般要达到F级以上。
5.变频供电时产生的轴电压和轴电流会使电机轴承失效,缩短轴承使用寿命,必须在设计上要加以考虑。对较小的轴电流,可以适当增大电机气隙和选用专用脂;另外,增加轴承的电气绝缘或者将电机轴通过电刷接地,可以有效解决轴承损坏问题;对过高轴电压,应设法隔断轴电流的回路,如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。同时,在逆变器输出端增加滤波环节,降低脉冲电压dU/dt也是一种有效的方法。
三、电磁设计
在普通异步电动机设计基础之上,为进一步提高变频调速电机的性能,对变频调速异步电动机的设计参数也要进行更加细致的考虑。满足高性能要求时的变频电机设计参数的变化与设计目标之间的关系。在设计参数和性能要求之间还必须折衷选择。电磁设计时不能仅限于计算某一个工作状态,电磁参数的选取应使每个频率点的转矩参数满足额定参数要求,最大发热因数满足温升限值,最高磁参数满足材料性能要求,最高频率点满足转矩倍数要求,额定点效率、功率因数满足额定要求。由于谐波磁势是由谐波电流产生的,为减小变频器输出谐波对异步电动机工作的影响,总之是限制谐波电流在一定范围内。
四、绝缘设计
电机运行于逆变电源供电环境,其绝缘系统比正弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。与正弦电压相比,变频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点:一是电压在线圈上分布不均匀,在电机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值,绕组首匝处承受的匝间电压超过平均匝间电压10倍以上。这是变频电机通常发生绕组局部绝缘击穿,特别是绕组首匝附近的匝间绝缘击穿的原因。二是电压(形状、极性、电压幅值)在匝间绝缘上的性质有很大的差异,因此产生了过早的老化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素共同作用的结果。变频电机从绝缘方面看应具有以下几个特点:(1)良好的耐冲击电压性能;(2)良好的耐局部放电性能;(3)良好的耐热、耐老化性能。
五、结构设计
在结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响,一般应注意以下问题:
1.普通电机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时要充分考虑电动机构件及整体的刚度,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。
2.电机冷却方式:变频电机一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动,使其在低速时保持足够的散热风量。
3.对恒功率变频电机,当转速超过3000r/min时,应采用耐高温的特殊脂,以补偿轴承的温度升高。
4.变频电机承受较大的冲击和脉振,电机在组装后轴承要留有一定轴向窜动量和径向间隙,即选用较大游隙的轴承。
5.对于最大转速较高的变频电机,可在端环外侧增加非磁性护环,以增加强度和刚度。
6.为配合变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度,在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器,一般选用增量型光电编码器。
7.调速系统对传动装置加速度有较高要求时,电机的转动惯量应较小,应设计成长径比较大的结构。
六、结论
与普通异步电动机不同,变频调速异步电动机采用变频器供电,其运行性能与电机本体和调速系统的设计都密切相关。这一方面使变频调速电机的设计要同时兼顾电机本体和调速系统;另一方面也使得变频调速异步电动机的设计变得灵活,但同时也增加了高性能变频调速系统设计的复杂程度。只有结合变频器和一定的控制策略,从整体上进行电机的设计和优化,才能获得最理想的运行性能。
参考文献:
[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著,李鹤轩,李扬译.异步电动机的控制.北京:机械工业出版社,2003.
[2]陈伯时,陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京:机械工业出版社,2005.
酒店设计论文范文5
数字电压表的设计和开发,已经有多种类型和款式。传统的数字电压表各有特点,它们适合在现场做手工测量,要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理,传统数字电压表是无法完成的。然而基于PC通信的数字电压表,既可以完成测量数据的传递,又可借助PC,做测量数据的处理。所以这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上,都具有传统数字电压表无法比拟的特点,这使得它的开发和应用具有良好的前景。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5~+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5~+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
功能结果
酒店设计论文范文6
关键词:单片开关电源快速设计
TOPSwithⅡ
TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.
Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ
在设计开关电源时,首先面临的问题是如何选择合适的单片开关电源芯片,既能满足要求,又不因选型不当而造成资源的浪费。然而,这并非易事。原因之一是单片开关电源现已形成四大系列、近70种型号,即使采用同一种封装的不同型号,其输出功率也各不相同;原因之二是选择芯片时,不仅要知道设计的输出功率PO,还必须预先确定开关电源的效率η和芯片的功率损耗PD,而后两个特征参数只有在设计安装好开关电源时才能测出来,在设计之前它们是未知的。
下面重点介绍利用TOPSwitch-II系列单片开关电源的功率损耗(PD)与电源效率(η)、输出功率(PO)关系曲线,快速选择芯片的方法,可圆满解决上述难题。在设计前,只要根据预期的输出功率和电源效率值,即可从曲线上查出最合适的单片开关电源型号及功率损耗值,这不仅简化了设计,还为选择散热器提
η/%(Uimin=85V)
中图法分类号:TN86文献标识码:A文章编码:02192713(2000)0948805
PO/W
供了依据。
1TOPSwitch-II的PD与η、PO关系曲线
TOPSwitch-II系列的交流输入电压分宽范围输入(亦称通用输入),固定输入(也叫单一电压输入)两种情况。二者的交流输入电压分别为Ui=85V~265V,230V±15%。
1.1宽范围输入时PD与η,PO的关系曲线
TOP221~TOP227系列单片开关电源在宽范围输入(85V~265V)的条件下,当UO=+5V或者+12V时,PD与η、PO的关系曲线分别如图1、图2所示。这里假定交流输入电压最小值Uimin=85V,最高
η/%(Uimin=85V)
η/%(Uimin=195V)
交流输入电压Uimax=265V。图中的横坐标代表输出功率PO,纵坐标表示电源效率η。所画出的7条实线分别对应于TOP221~TOP227的电源效率,而15条虚线均为芯片功耗的等值线(下同)。
1.2固定输入时PD与η、PO的关系曲线
TOP221~TOP227系列在固定交流输入(230V±15%)条件下,当UO=+5V或+12V时,PD与η、PO的关系曲线分别如图3、图4所示。这两个曲线族对于208V、220V、240V也同样适用。现假定Uimin=195V,Uimax=265V。
2正确选择TOPSwitch-II芯片的方法
利用上述关系曲线迅速确定TOPSwitch-II芯片型号的设计程序如下:
(1)首先确定哪一幅曲线图适用。例如,当Ui=85V~265V,UO=+5V时,应选择图1。而当Ui=220V(即230V-230V×4.3%),UO=+12V时,就只能选图4;
(2)然后在横坐标上找出欲设计的输出功率点位置(PO);
(3)从输出功率点垂直向上移动,直到选中合适芯片所指的那条实曲线。如不适用,可继续向上查找另一条实线;
(4)再从等值线(虚线)上读出芯片的功耗PD。进而还可求出芯片的结温(Tj)以确定散热片的大小;
(5)最后转入电路设计阶段,包括高频变压器设计,元器件参数的选择等。
下面将通过3个典型设计实例加以说明。
例1:设计输出为5V、300W的通用开关电源
通用开关电源就意味着交流输入电压范围是85V~265V。又因UO=+5V,故必须查图1所示的曲线。首先从横坐标上找到PO=30W的输出功率点,然后垂直上移与TOP224的实线相交于一点,由纵坐标上查出该点的η=71.2%,最后从经过这点的那条等值线上查得PD=2.5W。这表明,选择TOP224就能输出30W功率,并且预期的电源效率为71.2%,芯片功耗为2.5W。
若觉得η=71.2%的效率指标偏低,还可继续往上查找TOP225的实线。同理,选择TOP225也能输出30W功率,而预期的电源效率将提高到75%,芯片功耗降至1.7W。
根据所得到的PD值,进而可完成散热片设计。这是因为在设计前对所用芯片功耗做出的估计是完全可信的。
根据已知条件,从图4中可以查出,TOP223是最佳选择,此时PO=30W,η=85.2%,PD=0.8W。
例3:计算TOPswitch-II的结温
这里讲的结温是指管芯温度Tj。假定已知从结到器件表面的热阻为RθA(它包括TOPSwitch-II管芯到外壳的热阻Rθ1和外壳到散热片的热阻Rθ2)、环境温度为TA。再从相关曲线图中查出PD值,即可用下式求出芯片的结温:
Tj=PD·RθA+TA(1)
举例说明,TOP225的设计功耗为1.7W,RθA=20℃/W,TA=40℃,代入式(1)中得到Tj=74℃。设计时必须保证,在最高环境温度TAM下,芯片结温Tj低于100℃,才能使开关电源长期正常工作。
3根据输出功率比来修正等效输出功率等参数
3.1修正方法
如上所述,PD与η,PO的关系曲线均对交流输入电压最小值作了限制。图1和图2规定的Uimin=85V,而图3与图4规定Uimin=195V(即230V-230V×15%)。若交流输入电压最小值不符合上述规定,就会直接影响芯片的正确选择。此时须将实际的交流输入电压最小值Uimin′所对应的输入功率PO′,折算成Uimin为规定值时的等效功率PO,才能使用上述4图。折算系数亦称输出功率比(PO′/PO)用K表示。TOPSwitch-II在宽范围输入、固定输入两种情况下,K与U′min的特性曲线分别如图5、图6中的实线所示。需要说明几点:
(1)图5和图6的额定交流输入电压最小值Uimin依次为85V,195V,图中的横坐标仅标出Ui在低端的电压范围。
(2)当Uimin′>Uimin时K>1,即PO′>PO,这表明原来选中的芯片此时已具有更大的可用功率,必要时可选输出功率略低的芯片。当Uimin′(3)设初级电压为UOR,其典型值为135V。但在Uimin′<85V时,受TOPSwitch-II调节占空比能力的限制,UOR会按线性规律降低UOR′。此时折算系数K="UOR′"/UOR<1。图5和图6中的虚线表示UOR′/UOR与Uimin′的特性曲线,利用它可以修正初级感应电压值。
现将对输出功率进行修正的工作程序归纳如下:
(1)首先从图5、图6中选择适用的特性曲线,然后根据已知的Uimin′值查出折算系数K。
(2)将PO′折算成Uimin为规定值时的等效功率PO,有公式
PO=PO′/K(2)
(3)最后从图1~图4中选取适用的关系曲线,并根据PO值查出合适的芯片型号以及η、PD参数值。
下面通过一个典型的实例来说明修正方法。
例4:设计12V,35W的通用开关电源
已知Uimin=85V,假定Uimin′=90%×115V=103.5V。从图5中查出K=1.15。将PO′=35W、K=1.15一并代入式(2)中,计算出PO=30.4W。再根据PO值,从图2上查出最佳选择应是TOP224型芯片,此时η=81.6%,PD=2W。
若选TOP223,则η降至73.5%,PD增加到5W,显然不合适。倘若选TOP225型,就会造成资源浪费,因为它比TOP224的价格要高一些,且适合输出40W~60W的更大功率。
3.2相关参数的修正及选择
(1)修正初级电感量
在使用TOPSwitch-II系列设计开关电源时,高频变压器以及相关元件参数的典型情况见表1,这些数值可做为初选值。当Uimin′LP′=KLP(3)
查表1可知,使用TOP224时,LP=1475μH。当K=1.15时,LP′=1.15×1475=1696μH。
表2光耦合器参数随Uimin′的变化
最低交流输入电压Uimin(V)85195
LED的工作电流IF(mA)3.55.0
光敏三极管的发射极电流IE(mA)3.55.0
(2)对其他参数的影响
当Uimin的规定值发生变化时,TOPSwitch-II的占空比亦随之改变,进而影响光耦合器中的LED工作电流IF、光敏三极管发射极电流IE也产生变化。此时应根据表2对IF、IE进行重新调整。
TOPSwitch-II独立于Ui、PO的电源参数值,见表3。这些参数一般不受Uimin变化的影响。
表3独立于Ui、PO的电源参数值
独立参数典型值
开关频率f(kHz)100
输入保护电路的箝位电压UB(V)200
输出级肖特基整流二极管的正向压降UF(V)0.4
初始偏置电压UFB(V)16
(3)输入滤波电容的选择
参数TOP221TOP222TOP223TOP224TOP225TOP226TOP227
高频变压器初级电感LP(μH)86504400220014751100880740
高频变压器初级泄漏电感LPO(μH)175904530221815
次级开路时高频变压器的谐振频率fO(kHz)400450500550600650700
初级线圈电阻RP(mΩ)50001800650350250175140
次级线圈电阻RS(mΩ)20127543.53