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第1篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：AC-DC 開(kāi)關(guān)電源 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）04-0142-01

本設(shè)計(jì)AC-DC的直流穩(wěn)壓可調(diào)的開(kāi)關(guān)電源，它的性能優(yōu)越，電壓可調(diào)，體積小、重量輕、性價(jià)比高，將更加普遍使用于生活當(dāng)中。

1 設(shè)計(jì)要求

（1）基本要求。輸入電壓：?jiǎn)蜗嘟涣黝~定電壓有效值220V±20%。頻率：頻率范圍 45-65Hz。電流：在滿載運(yùn)行時(shí)，輸入220V，小于8A；在264V時(shí)，沖擊電流不大于18A。輸出電壓U?？烧{(diào)范圍：30～36V。最大輸出電流IOMAX：2A。輸出噪聲紋波電壓峰―峰值Uopp≤1 V。DC―DC變換器的效率q≥70%。（2）性能拓展。進(jìn)一步提高效率，使q ≥85%；排除過(guò)流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)。

2 方案總體設(shè)計(jì)

步驟如下：隔離變壓=>整流濾波=>高頻變換=>控制電路=>調(diào)整輸出。

說(shuō)明：本電路主要采用3塊集成芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制，分別是IC1（NCP1050）、IC2（光耦合器SFH615）、IC3（可調(diào)式精密電壓調(diào)節(jié)器TL431）。

該方案的優(yōu)點(diǎn)：（1）電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率高穩(wěn)壓性能優(yōu)，并且轉(zhuǎn)換效率高；（2）性能優(yōu)越，電壓可調(diào)，體積小、重量輕、性價(jià)比高，可普遍使用于生活當(dāng)中；（3）NCP1050，TL431等芯片器件功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。

3 電路的安裝與調(diào)試

圖1所示：

第2篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：直流開(kāi)關(guān)電源 控制電路 TOP247YN 電路

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

目前，各種各樣的開(kāi)關(guān)電源以其小巧的體積、較高的功率密度和高效率正越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。伴隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，特別是其保護(hù)裝置的微機(jī)化，通訊裝置的程控化，對(duì)電源的體積和效率的要求也在不斷提高?？梢哉f(shuō)，適應(yīng)各類開(kāi)關(guān)電源的控制集成電路功能正在不斷完善，集成化水平不斷提高，外接原件也是越來(lái)越少。開(kāi)關(guān)電源的研制生產(chǎn)正在日趨簡(jiǎn)化，成本也日益下降，而且集成控制芯片種類也越來(lái)越多。

針對(duì)開(kāi)關(guān)電源，其中的控制電路部分發(fā)揮著很大作用，對(duì)于一個(gè)電路是否能夠輸出一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，反饋環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。如今，在直流開(kāi)關(guān)電源中，大都采用PWM控制方式來(lái)調(diào)整占空比從而進(jìn)一步來(lái)調(diào)整輸出電壓[1]。在開(kāi)關(guān)電源中，控制電路通常都是采用集成控制芯片來(lái)加以控制。

在本文設(shè)計(jì)中，考慮到小型、高效的設(shè)計(jì)初衷，控制電路部分決定采用集成化程度較高的單片開(kāi)關(guān)電源芯片TOP247YN，通過(guò)它可把MOSFET和PWM控制電路較好地集成在一起，這樣可使得芯片電路更簡(jiǎn)單而實(shí)用，從而使得設(shè)計(jì)出的開(kāi)關(guān)電源更加小型化。

1、 TOP247Y的基本工作原理及主要工作過(guò)程

在本文設(shè)計(jì)中采用的TOP247Y就是屬于第四代開(kāi)關(guān)器件。

其主要工作原理是：TOP247Y控制芯片是利用反饋電流IC來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)占空比D，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，屬于PWM控制類型中的PWM型電流反饋模式。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)過(guò)光耦反饋電路使得IC增加，則占空比將減小，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的[3]。反之亦然。

TOP247Y控制芯片內(nèi)部主要工作過(guò)程：在啟動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)濾波后的直流高電壓加在D管腳時(shí)，MOSFET起初處于關(guān)斷狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)高壓電流源連接在D管腳和C管腳之間，C管腳的電容被充電。當(dāng)C管腳的電壓VC達(dá)到5.8V左右時(shí)，控制電路被激活并開(kāi)始軟啟動(dòng)。在10ms左右的時(shí)間內(nèi)，軟啟動(dòng)電路使MOSFET的占空比從零逐漸上升到最大值。如果在軟啟動(dòng)末期，沒(méi)有內(nèi)部的反饋和電流回路加載管腳C上，高電壓電流源將轉(zhuǎn)向，C管腳在控制回路之間通過(guò)放電來(lái)維持驅(qū)動(dòng)電流。

芯片自身消耗的過(guò)電流是通過(guò)內(nèi)部電阻RE轉(zhuǎn)到S腳。這個(gè)電流是通過(guò)內(nèi)部電阻RE控制MOSFT的占空比來(lái)提供閉合回路的調(diào)節(jié)。這個(gè)調(diào)節(jié)器有一個(gè)有限的低輸出電阻ZC，可設(shè)定誤差放大器的增益，被用在主要的控制回路。在控制回路中，動(dòng)態(tài)變化的電阻ZC以及內(nèi)部的C管腳電容可以設(shè)定主極點(diǎn)。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況時(shí)，如開(kāi)環(huán)或輸出短路時(shí)，可以阻止內(nèi)部電流進(jìn)入C引腳。

C引腳的電容開(kāi)始放電到4.8V，在4.8V時(shí)，自動(dòng)重啟被激活，使得輸出MOSFET關(guān)斷，把控制回路鉗位在一個(gè)低電流的模式。在高電壓電流源打開(kāi)，有繼續(xù)給電容充電。內(nèi)部帶遲滯電源欠壓比較器通過(guò)使高電壓電流源通斷來(lái)保持VC的電壓在4.8V到5.8V的區(qū)域內(nèi)。

2、開(kāi)關(guān)電源芯片的電路選擇

TOP系列的控制芯片的控制引腳C的電路基本類似，在本文設(shè)計(jì)中，C6選擇0.1uF。電容C7選擇47uF/10V的低成本電解電容。而串聯(lián)電阻R8選擇為6.8Ω/0.25W的電阻?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 沙占友. 新型單片開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M] . 北京：電子工業(yè)出版社， 2001.

[2] 楊 旭，裴云慶，王兆安. 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)[M] . 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2002.

第3篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：平面變壓器；開(kāi)關(guān)電源；集膚效應(yīng)

前言

現(xiàn)代的工作和生活對(duì)許多電子產(chǎn)品提出了小型化的要求。而作為電子產(chǎn)品工作的能源-開(kāi)關(guān)電源是必不可少的。特別是功率較大的電子產(chǎn)品，電源部分占據(jù)了較大的體積和重量，。而在在開(kāi)關(guān)電源中，磁性器件大概占到開(kāi)關(guān)電源體積和重量的30%-40%。降低磁性器件的體積和重量就顯得尤為重要。平面變壓器具有體積小，功率密度高剛好能滿足這些要求。因此，平面變壓器取代傳統(tǒng)變壓器是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

1 平面的繞組特點(diǎn)

平面變壓器繞線方式就是借鑒了印制電路板的形成方式，平面變壓器具有很多優(yōu)點(diǎn)。下面我們就對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，第一，平面變壓器繞線方式就是借鑒了印制電路板的形成方式，使用這種方式對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)際效率相對(duì)較高；第二，平面變壓器的實(shí)際繞組參數(shù)是統(tǒng)一的，相對(duì)的離散性比較小；第三，平面變壓器使用的是高性能的絕緣材料，使壓層、線圈之間的保持良好的絕緣性；第四，其實(shí)際的引腳的位置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行自由分配，局限性相對(duì)較小，數(shù)量上也能夠隨之進(jìn)行增減；第五，能夠?qū)⒓w效應(yīng)降到最低；第六，其相對(duì)的物理結(jié)構(gòu)相當(dāng)密實(shí)，線圈的固化結(jié)構(gòu)也非常緊密、不需要使用支架進(jìn)行繞線，自激振蕩性小，相對(duì)能量的損耗也較小；第七，還能與控制應(yīng)用模板進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和裝配。由于平面變壓器是一種新型的技術(shù)，不管是在理論上、材料的性能上、電能的性能指標(biāo)、實(shí)際體積等眾多方面有一定的提升和創(chuàng)新。

2 實(shí)際應(yīng)用

我們?cè)谄矫孀儔浩麟娫粗械目尚行詫?shí)驗(yàn)里，使用文中提到的理論依據(jù)進(jìn)行研究，從而進(jìn)行了一系列工程化的工作，其平面變壓器的電源有很多種不同的設(shè)計(jì)。

以320VDC/12VDC 25A變換器為例，對(duì)比常規(guī)變壓器以及平面變壓器。將雙管反激電路作為主電路，將開(kāi)關(guān)頻率黃蓉 胡陽(yáng)

設(shè)置為100千赫，借助普通高頻變壓器的設(shè)計(jì)方案，聯(lián)合應(yīng)用兩個(gè)EI33型磁芯，設(shè)計(jì)30匝原邊，使用0.81毫米直徑的漆包線作為繞組，2匝副邊，0.3毫米銅皮的繞組，將2層使用并聯(lián)的方式。

EI-33型磁芯參數(shù)具體為：有效截面積（Ae）為118mm2；有效磁路長(zhǎng)度（Le）為67.6毫米，磁芯有效體積（Ve）為7940mm3；磁芯重量（Me）為40克。

在磁芯不發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)用PCB繞組，為使成本得以降低，就應(yīng)該采用多塊雙面板。在原邊繞組PCB每層放置3匝時(shí)，線寬就會(huì)變?yōu)?.5毫米，在每個(gè)PCB的上下兩面位置，設(shè)置繞組6匝，見(jiàn)圖1，以形成原邊繞組的5塊雙面板。當(dāng)副邊繞組電流較大且匝數(shù)較少時(shí)，PCB每層需要設(shè)置1匝，每個(gè)PCB的上下兩面需要2匝，見(jiàn)圖2，將4塊進(jìn)行并聯(lián)。

將傳統(tǒng)變壓器電源和平面變壓器電源進(jìn)行對(duì)比，其對(duì)比結(jié)果如下：

通過(guò)對(duì)二者進(jìn)行對(duì)比，清楚的知道平面變壓器電源的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)變壓器電源。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨之平面電壓器設(shè)計(jì)的逐漸完善，其本身具有的特點(diǎn)就會(huì)逐漸凸顯出來(lái)，現(xiàn)階段也已經(jīng)成為了人們關(guān)注和研究的重點(diǎn)，也逐漸成為主流發(fā)展目標(biāo)。平面變壓器平面式的結(jié)構(gòu)有效的降低了實(shí)際能源的損耗，減小自身體積和自身重量，有效的提高了實(shí)際的使用效率和功率的密度，最大限度的完善了電源開(kāi)關(guān)的實(shí)際使用性能。隨著科技手段的不斷發(fā)展，這中電源開(kāi)關(guān)就會(huì)在電力行業(yè)中應(yīng)用，就會(huì)逐漸擴(kuò)大，從而真正實(shí)現(xiàn)電源開(kāi)關(guān)的小巧、輕薄的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王朕，史賢俊，肖支才，等.平面變壓器5V/12A高功率密度開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[J].船電技術(shù)，2012（12）：42-45.

[2]時(shí)坤.開(kāi)關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].湖南大學(xué)，2013（9）：165+176-177.

第4篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：仿真；課程設(shè)計(jì)；效果；效率

Comprehensive application for the simulation software in the course design and the measures for some problems

Xu Junyun

South China of agriculture university, Guangzhou, 441052, China

Abstract: Introduced a method for conducting students to apply the simulation software comprehensively to do course design about the power electronics system. Through analyzing the characteristics for two kinds of simulation softwares, guided students to use Matlab/Simulink to do power electronic main circuit design, and to use Orcad/Pspice to do the power electronic control circuit design, and give a useful measure for convergence problem in the simulation. The practices show that the comprehensive application of simulation softwares can effectively help students improve the effect and efficiency of the power electronics circuit design.

Key words: emulation; course design; effect; efficiency

高校實(shí)踐教學(xué)是一項(xiàng)需要不斷創(chuàng)新的工作，實(shí)踐課教師有必要探索新的實(shí)踐教學(xué)方法，改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)效果。因此，筆者在本校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課―電力電子技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)方法上做了改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生采用一種綜合應(yīng)用仿真軟件輔助電力電子電路課程設(shè)計(jì)的方法。

1 電力電子電路常用仿真軟件特點(diǎn)分析

目前在電力電子電路設(shè)計(jì)和分析上主要采用Matlab/Simulink和Orcad/Pspice這兩種仿真軟件。在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)，電力電子器件模型使用的是簡(jiǎn)化宏模型，它只要求元器件的外特性與實(shí)際元器件特性基本相符，而不考慮元器件的內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)，屬于系統(tǒng)級(jí)模型。 Orcad/Pspice是不同于Matlab/Simulink的仿真平臺(tái)，它構(gòu)建的元器件模型除了要求元器件的外特性與實(shí)際元器件特性相符，還要考慮元器件內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)，相比Matlab/Simulink的宏模型更詳細(xì)，更復(fù)雜，是屬于器件級(jí)的模型，用Pspice仿真可以細(xì)致地反映元器件的工作情況。雖然Matlab/Simulink的電力電子器件模型較為簡(jiǎn)單，但是它占用的系統(tǒng)資源較少，因而在仿真時(shí)出現(xiàn)不收斂的幾率相比Orcad/Pspice要少。鑒于此，可以考慮將這兩種仿真軟件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以提高仿真的效率。

下面以一種基于TL494控制的開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)為例，介紹在電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中建議學(xué)生采用的綜合性設(shè)計(jì)方法。

2 基于TL494控制的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)舉例

本示例要求設(shè)計(jì)出一種以TL494為控制器件的開(kāi)關(guān)電源，電源電壓范圍為0～12 V。要求該開(kāi)關(guān)電源性能可靠，紋波電壓小，控制精度高。

2.1 設(shè)計(jì)步驟1―主電路的原理電路設(shè)計(jì)

主電路的原理電路設(shè)計(jì)方案利用所學(xué)知識(shí)，學(xué)生容易確定。如本設(shè)計(jì)中的主電路可采用常規(guī)的非隔離式Buck電路，開(kāi)關(guān)管采用P溝道MOSFET，驅(qū)動(dòng)采用“圖騰柱”電路，輸出電壓反饋電路由一個(gè)比例運(yùn)放電路構(gòu)成(如圖1所示)。

圖1 主電路、驅(qū)動(dòng)電路及電壓反饋原理電路

2.2 設(shè)計(jì)步驟2―控制電路原理電路設(shè)計(jì)

控制電路原理電路方案參照相關(guān)資料，并利用所學(xué)自動(dòng)控制理論知識(shí)，學(xué)生也較容易確定。本部分要求以TL494作為控制芯片。

TL494控制原理電路(如圖2所示)，1和2腳前接上兩相同阻值的電阻，起到限流阻隔的作用，其中1腳接主電路輸出反饋電壓Vo，2腳接設(shè)定電壓Vset，當(dāng)改變Vset的值時(shí)，Vo和Vset經(jīng)誤差比較后控制PWM信號(hào)的輸出；3腳經(jīng)一個(gè)PI比例積分回路串上2腳，起到反饋的作用；4腳接地；5腳經(jīng)一個(gè)電容接地，6腳經(jīng)一個(gè)電阻接地，5，6腳共同構(gòu)成振蕩回路；8，11腳與12腳共同接工作電壓；13腳接地，使9，10腳以并聯(lián)工作方式輸出。

圖2 TL494控制原理電路

2.3 設(shè)計(jì)步驟3―開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)仿真預(yù)設(shè)計(jì)

這個(gè)環(huán)節(jié)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)學(xué)生而言，設(shè)計(jì)原理電路并不難，難的就在于如何確定原理電路中具體的元器件參數(shù)，在這方面學(xué)生缺乏經(jīng)驗(yàn)。

2.3.1 仿真軟件使用方案及問(wèn)題對(duì)策

按常規(guī)設(shè)計(jì)方法，直接將Orcad/Pspice仿真軟件用于電力電子電路設(shè)計(jì)，對(duì)初學(xué)者特別是學(xué)生來(lái)說(shuō)，往往困難較大。學(xué)生在使用該軟件的時(shí)候，很容易碰到仿真不收斂的問(wèn)題，從而一籌莫展。

因此，在教學(xué)實(shí)踐中，引導(dǎo)學(xué)生首先利用Matlab中Simulink仿真平臺(tái)仿真快而不易出現(xiàn)收斂問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行主電路的仿真設(shè)計(jì)，較高效地確定出主電路中的電感、電容和電阻的最佳參數(shù)值。然后再利用Orcad/Pspice仿真軟件進(jìn)行控制電路的仿真設(shè)計(jì)。控制電路部分設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于PI參數(shù)的選擇，因此要引導(dǎo)學(xué)生采用Orcad/Pspice仿真軟件來(lái)進(jìn)行。因?yàn)镺rcad/Pspice是器件級(jí)仿真軟件，仿真精度高，輔助控制電路參數(shù)的確定最佳。

對(duì)Orcad/Pspice在電力電子電路整體仿真中容易遇到的收斂性問(wèn)題，筆者通過(guò)和學(xué)生一起分析研究、查找資料，積累了一些解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐表明，這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)電路的仿真設(shè)計(jì)是有用的。下面給出一個(gè)對(duì)此問(wèn)題有用的對(duì)策。

在用Orcad/Pspice進(jìn)行仿真調(diào)試的時(shí)候，經(jīng)常出現(xiàn)ERROR -- Convergence problem in transient analysis at Time =？ Time step =？, minimum allowable step size =？這個(gè)問(wèn)題。一個(gè)有效的解決方法就是修改參數(shù)。系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)及參數(shù)修改的方法如圖3和圖4所示。

圖3 PSpice系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)

圖4 參數(shù)修改圖

2.3.2 系統(tǒng)仿真輸出波形圖示例

通過(guò)對(duì)不同參數(shù)條件下仿真結(jié)果的比較，按照開(kāi)關(guān)電源紋波電壓小，控制精度高等要求可確定原理電路參數(shù)。下面是利用仿真平臺(tái)方便的參數(shù)比較功能得出的主電路最佳仿真輸出波形圖及控制電路采用最佳PI參數(shù)值時(shí)系統(tǒng)的輸出電壓仿真波形(如圖5，圖6所示)。

圖5 主電路負(fù)載電壓仿真輸出波形(Simulink)

圖6 總電路負(fù)載電壓仿真輸出波形3(Pspice)

圖5是在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下選擇出的相對(duì)最優(yōu)電感、電容和電阻參數(shù)值下的負(fù)載電壓波形；圖6是在控制電路選用相對(duì)最優(yōu)比例系數(shù)和積分電容參數(shù)時(shí)的負(fù)載電壓波形。

2.4 設(shè)計(jì)步驟4―實(shí)際開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)測(cè)試

依據(jù)仿真預(yù)定元器件參數(shù)構(gòu)建出具體的電路。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試中，要求學(xué)生利用示波器等檢測(cè)儀器分析電路中的問(wèn)題，幫助進(jìn)一步確定最佳元器件參數(shù)。下面是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的一些數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1，表2)。

表1 輸入設(shè)定電壓和輸出實(shí)際電壓

表2 輸入設(shè)定電壓和輸出實(shí)際電壓

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：本電路系統(tǒng)可以穩(wěn)定地輸出0～12 V的直流電壓。

實(shí)踐表明，引導(dǎo)學(xué)生將不同仿真軟件綜合應(yīng)用于電力電子電路的設(shè)計(jì)，不僅能有效地幫助學(xué)生提高電路設(shè)計(jì)的效率，而且對(duì)開(kāi)拓學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力也是有益的。

參考文獻(xiàn)

[1] 許俊云.實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)與使用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,8:337-339.

第5篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：二次電源； 開(kāi)關(guān)電源； 接地； 線性穩(wěn)壓電源

中圖分類號(hào)：TN71034 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X(2012)10013903

電源是一切電子設(shè)備的動(dòng)力源，是保證電子設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)部件。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電源故障約占電子設(shè)備征集故障率的40％～50％。為此，對(duì)電源必須提出一些基本要求，包括實(shí)用性能要求和電氣性能要求。對(duì)于彈載二次電源更是如此，一定要考慮細(xì)致，除了滿足供電能力以外還要考慮其接地方式、效率、開(kāi)關(guān)電源與線性電源的取舍情況。

1 二次電源基本要求

1.1 高的可靠性

平均無(wú)故障時(shí)間MTBF是衡量電源可靠性重要指標(biāo)，在通用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，可靠性指標(biāo)大于等于3 000 h是最低要求。

1.2 高的安全性

設(shè)計(jì)制造出的開(kāi)關(guān)電源，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中規(guī)定的安全指標(biāo)要求，如散熱要求，抗電強(qiáng)度要求，防人身觸電要求等，以防止在極限狀態(tài)或者惡劣環(huán)境條件下，出現(xiàn)電源故障危及人身和設(shè)備安全。

1.3 好的可維修性

電源出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能及時(shí)診斷出故障現(xiàn)象及部位，并且可以有效地解決故障或者更換故障模塊。

2 二次電源設(shè)計(jì)思路

彈載電源由于其空間和系統(tǒng)性要求，需要二次電源設(shè)計(jì)的小型化、電磁兼容性好，DCDC效率高，可以滿足各個(gè)組件的用電需求，線性集成穩(wěn)壓電源的測(cè)試和調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，如果兩者結(jié)合對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)階段設(shè)計(jì)提供了方便［1］。綜合考慮線性穩(wěn)壓電源、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源或者復(fù)合型設(shè)計(jì)等方案，分析各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性后，此二次電源將采用線性集成穩(wěn)壓電源與DCDC結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是復(fù)合型設(shè)計(jì)。采用該設(shè)計(jì)有比較高的效率，可滿足各組件的用電需求，對(duì)于紋波要求比較高的供電電路采用線性穩(wěn)壓電源。

3 二次電源具體設(shè)計(jì)分析

3.1 電源接地設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電源還有個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)，就是接地。接地從字面來(lái)十分簡(jiǎn)單，但是對(duì)于經(jīng)歷過(guò)電磁干擾挫折的人來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)最難掌握的技術(shù)。實(shí)際上，在電磁兼容設(shè)計(jì)中，接地是最難的技術(shù)。面對(duì)一個(gè)系統(tǒng)，沒(méi)有一個(gè)人能夠提出一個(gè)絕對(duì)正確的接地方案，多少會(huì)遺留一些問(wèn)題。造成這種情況的原因是接地沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的理論或模型，人們?cè)诳紤]接地時(shí)只能依靠過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)或從書(shū)上看到的經(jīng)驗(yàn)。但接地是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，在其他場(chǎng)合很好的方案在這里不一定最好。關(guān)于接地設(shè)計(jì)在很大程度上依賴設(shè)計(jì)師的直覺(jué)，也就是他對(duì)“接地”這個(gè)概念的理解程度和經(jīng)驗(yàn)［23］。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.1.1 單點(diǎn)接地

單點(diǎn)接地有單元電路的、電路間的和設(shè)備間的單點(diǎn)接地。如圖1所示為單點(diǎn)接地示意圖\[45\]。其優(yōu)點(diǎn)是可以抑制傳導(dǎo)干擾。單點(diǎn)接地時(shí)，由于各電路和設(shè)備都接在一個(gè)接地點(diǎn)上，從而消了信號(hào)地系統(tǒng)中的干擾電流的閉合回路。設(shè)備地上的干擾電壓也不會(huì)通過(guò)接地電路進(jìn)入信號(hào)電路。這樣的接地使用導(dǎo)線長(zhǎng)，接地線本身的阻抗可觀，對(duì)于高頻信號(hào)接地效果不好。當(dāng)接線長(zhǎng)度達(dá)到1/4信號(hào)波長(zhǎng)或其奇數(shù)倍時(shí)，地線阻抗變得很高，它就不是接地線而更像是輻射天線。

3.1.2 多點(diǎn)接地

在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，各電路和設(shè)備有多點(diǎn)并聯(lián)接地。因?yàn)榭梢跃徒拥兀拥貙?dǎo)線短，可以減少高頻駐波效應(yīng)。但這種接地方法出現(xiàn)了多個(gè)地回路。公共地中的50 Hz市電容易經(jīng)公共地回路耦合到信號(hào)回路中去。工程實(shí)踐表明，如能將電源和信號(hào)的回流線分開(kāi)，強(qiáng)信號(hào)和弱信號(hào)的回流線分開(kāi)，微弱信號(hào)和火工品信號(hào)等敏感信號(hào)采用單獨(dú)的回流線，就會(huì)大大減少的回路引起的干擾。圖2所示為多點(diǎn)接地示意圖。

圖1 單點(diǎn)接地示意圖 圖2 多點(diǎn)接地示意圖

3.1.3 混合接地

混合接地既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。例如，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地，而射頻信號(hào)又要求多點(diǎn)接地，這時(shí)就可以采用圖3所示的混合接地。對(duì)于直流，電容是開(kāi)路的，電路是單點(diǎn)接地，對(duì)于射頻，電容是導(dǎo)通的，電路是多點(diǎn)接地。圖3所示為混合接地示意圖。

實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)頻率低于1 MHz時(shí)，采用單點(diǎn)接地；高于10 MHz時(shí)，多點(diǎn)接地；頻率在1～10 MHz之間時(shí)，如果接地線長(zhǎng)度大于1/20波長(zhǎng)，采用單點(diǎn)接地；否則，應(yīng)采用多點(diǎn)接地。該彈載二次電源是低頻電路，所以選擇單點(diǎn)接地，并且設(shè)計(jì)電路板時(shí)也要注意地線盡量寬并且走直線，保證接地干凈。

3.2 電源切換設(shè)計(jì)

因產(chǎn)品在工作時(shí)包括“預(yù)熱”與“準(zhǔn)備”，正常工作時(shí)僅包括“預(yù)熱”，所以還要設(shè)計(jì)電源切換部分，見(jiàn)圖4。

圖3 混合接地示意圖 圖4 電源切換原理圖

電源在預(yù)熱狀態(tài)時(shí)，27 V電源的瞬態(tài)電流達(dá)到5.6 A；在準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，27 V預(yù)熱和28.5 V準(zhǔn)備同時(shí)供電，電流達(dá)到5.25 A；在脫離載機(jī)后，電源為單一28.5 V準(zhǔn)備供電，電流達(dá)到5.25 A。根據(jù)電壓和電流特性，選取的二極管應(yīng)滿足額定電流大，反向工作電壓高，滿足使用要求，其封裝容易安裝，并且安裝在放置艙殼體上利于二極管的散熱［6］。

3.3 線性穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)

第6篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

【關(guān)鍵詞】和諧型 電力機(jī)車 蓄電池 自行移車

1 HXD3、HXD3C型電力機(jī)車自行走裝置設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

HXD3、HXD3C型電力機(jī)車自行走裝置設(shè)計(jì)，需充分考慮機(jī)車自走行的行車安全、機(jī)車主電路特點(diǎn)、主要部件知識(shí)產(chǎn)權(quán)、軟件著作權(quán)和機(jī)務(wù)段實(shí)際需要等各方面因素，應(yīng)遵循以下幾方面原則：

（1）在機(jī)車總風(fēng)壓力足以保證機(jī)車制動(dòng)距離的情況下才能進(jìn)行自走行，以確保機(jī)車自走行的行車安全；

（2）機(jī)車在正線牽引時(shí)，裝置電路要與機(jī)車電路物理隔離，以確保不因裝置故障導(dǎo)致機(jī)車設(shè)備故障；

（3）裝置電路連至機(jī)車既有電路后，對(duì)機(jī)車既有主電路布局不改變，以避免機(jī)車主要部件質(zhì)保糾紛；

（4）對(duì)機(jī)車既有的TCMS、主變流器等軟件不進(jìn)行軟件修改，以避免知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛；

（5）自走行速度需要滿足機(jī)車出入檢修庫(kù)和整備場(chǎng)有電區(qū)向無(wú)電區(qū)轉(zhuǎn)線需求，走行速度能夠滿足效率需求；

（6）裝置可生產(chǎn)為車載型作為機(jī)車制式裝備，也可生產(chǎn)為便攜型作為機(jī)務(wù)段工裝設(shè)備；

（7）裝置升級(jí)改進(jìn)后，可適用于HXD1、HXD2、HXD3B等其他型號(hào)電力機(jī)車，也可適用于既有交-直型電傳動(dòng)電力機(jī)車和電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。

1.2 技術(shù)方案的確定

根據(jù)機(jī)車主電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以通過(guò)以下三種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能：

方案一：將機(jī)車蓄電池DC110V電壓直接升壓逆變?yōu)槿郃C380V，采用VVVF方式驅(qū)動(dòng)牽引一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)車自走行。

方案二：將機(jī)車蓄電池DC110V電壓接入至機(jī)車主變流器（CI）直流中間電壓，修改機(jī)車TCMS軟件和主變流器（CI）軟件，使主變流器輸出三相AC380V，采用VVVF方式驅(qū)動(dòng)牽引一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)車自走行。

方案三：將機(jī)車蓄電池DC110V電壓直接升壓為DC600V后，通過(guò)主回路庫(kù)用開(kāi)關(guān)接入至機(jī)車主變流器（CI）直流中間電壓，通過(guò)機(jī)車TCMS軟件和主變流器（CI）軟件預(yù)置的庫(kù)用位程序，控制主變流器功率元件輸出三相AC380V，采用VVVF方式驅(qū)動(dòng)牽引一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)車自走行。

通過(guò)對(duì)比分析，技術(shù)方案三作為設(shè)計(jì)方案，優(yōu)點(diǎn)更為突出，方案三符合設(shè)計(jì)原則。機(jī)車自走行速度為1km/h，在這種走行速度下，機(jī)車出入機(jī)車檢修庫(kù)一次走行時(shí)間約為3分鐘，效率能夠滿足機(jī)務(wù)段實(shí)際需要。在整備場(chǎng)自有電區(qū)向無(wú)電區(qū)轉(zhuǎn)線，僅需要在接觸網(wǎng)終點(diǎn)處（通常在道岔處）開(kāi)始自走行，在這種走行速度下，機(jī)車通過(guò)道岔的時(shí)間約為1分鐘，進(jìn)入股道后對(duì)整備場(chǎng)調(diào)車組織就不再影響，其效率也能滿足機(jī)務(wù)段整備場(chǎng)實(shí)際需要。

1.3 裝置的設(shè)計(jì)

1.3.1 裝置工作原理

將機(jī)車蓄電池DC110V電壓直接升壓為DC600V后，通過(guò)主回路庫(kù)用開(kāi)關(guān)接入至機(jī)車主變流器（CI）直流中間電壓，通過(guò)機(jī)車TCMS軟件和主變流器（CI）軟件預(yù)置的庫(kù)用位程序，控制主變流器功率元件輸出三相AC380V，采用VVVF方式驅(qū)動(dòng)牽引一臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)車自走行。

1.3.2 DC600V中間電壓的獲得

HXD3、HXD3C型電力機(jī)車控制回路裝有蓄電池（容量170AH），當(dāng)機(jī)車正常工作時(shí)，蓄電池處于充電狀態(tài)，機(jī)車降弓后，蓄電池內(nèi)儲(chǔ)存有電能，電壓為DC110V。利用高頻開(kāi)關(guān)電源，對(duì)蓄電池DC110V進(jìn)行升壓-逆變-整流獲得DC600V電源。所以該裝置的技術(shù)主體就是一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源。

1.3.3 裝置的特性曲線

從以上可以看出，主變流器（CI）DC600V工作電壓自本裝置中獲得，通過(guò)主變流器逆變，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)，中間電壓最低電壓不得小于DC350V，實(shí)測(cè)主變流器（CI）內(nèi)部整流元件壓降約為50V。

從特定曲線的特性來(lái)看，在輸出電流小于30A時(shí)，輸出電壓范圍為DC600V-DC400V，以滿足主變流器工作。在輸出電流大于30A時(shí)，系統(tǒng)將工作在限流區(qū)。系統(tǒng)將自動(dòng)停止電壓輸出，以保護(hù)蓄電池。

1.3.4 裝置的組成

裝置由功率模塊和單片機(jī)控制兩大模塊組成，其各單元的主要技術(shù)原理和作用分述如下：

（1）功率模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

a.濾波單元。即濾波器電路，減少內(nèi)外電壓沖擊和干擾，增強(qiáng)電路的電磁兼容性，使其滿足要求。

b.電流、電壓控制單元。此單元是測(cè)量的關(guān)鍵控制部分。電壓控制采用慢給定技術(shù)，工作電壓從0緩慢增加，要完成輸出電壓的逐步升壓給定；當(dāng)電壓達(dá)到600V時(shí)，進(jìn)入鉗位，電壓不再生上升。如絕緣較低、輸出電流過(guò)大時(shí)，電流控制進(jìn)入鉗位，按照設(shè)計(jì)的曲線，逐步降低電壓。通過(guò)電流電壓的控制，完成功率輸出。

輸出電壓慢給定技術(shù)：在系統(tǒng)工作時(shí)，由于需在主變流器（CI）工作前，向主變流器（CI）續(xù)流電容進(jìn)行預(yù)充電，如果先給定600V電壓，在主變流器（CI）續(xù)流電容嚴(yán)重虧電或主變流器（CI）絕緣低的情況下，將有一個(gè)很大的沖擊電流，造成系統(tǒng)故障或蓄電池過(guò)渡放電。在本次設(shè)計(jì)中，重用電壓慢給定技術(shù)，輸出電壓從0V緩慢增加至600V，防止了沖擊電流的產(chǎn)生。同時(shí)，主變流器（CI）續(xù)流電容充電完畢后啟動(dòng)時(shí)，也采用了輸出慢給定技術(shù)，牽引電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)初期不會(huì)產(chǎn)生很大電流。

c.高頻開(kāi)關(guān)電源單元。這部分是本裝置的關(guān)鍵點(diǎn)，主要作用是把機(jī)車上現(xiàn)有的蓄電池110伏的直流電變?yōu)镈C600V的直流電源。其主要由PWM控制器、電子開(kāi)關(guān)電路、高頻變壓器、整流濾波電路、保護(hù)電路等組成。

（2）工作原理為：110V直流電經(jīng)穩(wěn)壓濾波后變?yōu)?00V直流電，在400V-600V的電壓范圍內(nèi)保持性能，受電流、電壓控制單元，為主變流器提供足夠的功率。

（a）功率變換模塊的設(shè)計(jì)。模塊采用全橋PWM變換器和有限雙極性控制方法實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖2-7。整個(gè)主電路和硬開(kāi)關(guān)方案相比，僅增加了超前橋臂的兩個(gè)諧振電路，諧振電感取電壓器漏感，滯后橋臂的諧振電容利用的是功率管的輸出電容，既實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)工作方式，同時(shí)又保持了電路的簡(jiǎn)潔。由于實(shí)現(xiàn)了ZVS，可以省去原方的吸收電路，副方吸收電路的功耗也變小。

（b）控制電路的設(shè)計(jì)。PWM集成控制器通常分為電壓型控制器和電流型控制器兩種。電壓型控制器只有電壓反饋控制，可滿足穩(wěn)定電壓的要求，電流型控制器增加了電流反饋控制，除了穩(wěn)定輸出電壓外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：

①當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流達(dá)到給定值時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)斷；

②自動(dòng)消除工頻輸入電壓經(jīng)整流后的紋波電壓，并開(kāi)關(guān)電源輸出端300Hz以下的紋波電壓很低，因此可減小輸出濾波電容的容量；

③多臺(tái)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)工作時(shí)，PWM開(kāi)關(guān)控制器具有內(nèi)在的均流力；

④具有更快的負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

電源采用美國(guó)Unitrode公司的UC1825A芯片，UC1825A是高性能的電壓電流型開(kāi)關(guān)電源集成控制器，主要特點(diǎn)是：兼電壓型、電流型控制；開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)1MHz；50ns的傳輸延遲時(shí)間；大電流雙推挽輸出（峰值2A），寬頻帶誤差放大器；雙脈沖抑制邏輯電路；逐個(gè)脈沖電流限制；軟啟動(dòng)/最大占空比控制；滯后的欠壓鎖定功能。

（3）單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中，使用了單片機(jī)控制DC600V輸出和控制LED顯示輸出電壓和電流的大小，有較好的人機(jī)界面和安全保護(hù)功能。

設(shè)計(jì)的主要功能由：

a. DC600V輸出邏輯控制；

b. LED顯示。MCU使用目前性價(jià)比較高的STC51系列。此芯片功耗小，抗干擾力強(qiáng)，并可進(jìn)行在系統(tǒng)編程，使用十分方便。作為控制單元的單片機(jī)完全可以滿足使用要求。通過(guò)軟件編程達(dá)到控制與測(cè)量的目的。

KM1、KM2為輸出接觸器，其閉合與斷開(kāi)受單片機(jī)控制模塊的控制。當(dāng)KM1、KM2斷開(kāi)時(shí)，裝置從機(jī)車電路中切除。這樣，可以接好的防止裝置在待機(jī)時(shí)對(duì)機(jī)車電路造成的影響。當(dāng)需要進(jìn)行自走行時(shí)，KM1或KM2閉合。

保護(hù)邏輯單元電路是對(duì)機(jī)車庫(kù)用開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖線、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖線進(jìn)行判斷，如果風(fēng)壓過(guò)低后或庫(kù)用開(kāi)關(guān)沒(méi)有轉(zhuǎn)換，則本系統(tǒng)不能工作，即保證機(jī)車自走行有足夠的風(fēng)壓用以制動(dòng)，又保證受電弓在降弓狀態(tài)下，方可進(jìn)行自走行。

LED燈使用矩形漢字覆膜燈，其具有亮度高、穩(wěn)定性好。通過(guò)漢字覆膜顯示。極大的方便了操作者的使用，觀察直觀。

AD轉(zhuǎn)換單元通過(guò)實(shí)時(shí)隔離采樣將功率模塊的輸出電壓傳入MCU，通過(guò)運(yùn)算將輸出電壓換算為工作狀態(tài)進(jìn)行顯示。

1.3.5 裝置的便攜化

根據(jù)裝置工作原理，將裝置進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，去掉單片機(jī)控制模塊和輸入輸出接觸器，并進(jìn)行裝置減重后，安裝與機(jī)車外部主回路庫(kù)用插座、蓄電池充放電插座適配的航空插頭，加裝磁力安裝座后，即可實(shí)現(xiàn)裝置便攜化。

2 機(jī)車自走行的操作和最大牽引總重

2.1 車載型裝置機(jī)車自走行的操作

裝置安裝在機(jī)車上后，司機(jī)首先確認(rèn)總風(fēng)缸壓力大于480Kpa，斷開(kāi)受電弓開(kāi)關(guān)，確認(rèn)蓄電池電壓大于96V，然后將庫(kù)用開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換至庫(kù)用位，閉合電源開(kāi)關(guān)，將換向手柄打向前位或后位，并將調(diào)速手柄置于“1”位，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)車自走行。

2.2 便攜型裝置機(jī)車自走行的操作

將裝置磁力座吸附在機(jī)車主變壓器殼體上，連接主回路庫(kù)用插座和蓄電池充電插座后，按車載型裝置的操作方法操作即可。

2.3 最大牽引總重和速度

試驗(yàn)證明，裝置在小于千分之三的坡道上，機(jī)車依靠自身動(dòng)力自走行最大牽引總重約為280噸（即附掛牽引一臺(tái)機(jī)車的情況下自走行），最大走行速度為1km/h。

3 對(duì)機(jī)車蓄電池的影響

3.1 通過(guò)試驗(yàn)對(duì)蓄電池的影響分析

目前HXD3機(jī)車使用170AH的蓄電池，通過(guò)試驗(yàn)機(jī)車自走行時(shí)蓄電池放電情況，對(duì)比機(jī)車蓄電池放電特定情況如表3-1。

機(jī)車在依靠蓄電池自走行時(shí)下，機(jī)車起動(dòng)時(shí)最大峰值電流僅120A左右，遠(yuǎn)低于蓄電池允許峰值短路電流6100A；機(jī)車1KM/H恒速自走行狀態(tài)下，蓄電池放電電流為60A，小于蓄電池進(jìn)行一小時(shí)制放電的最大允許放電電流。因此，裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)車自走行狀態(tài)下，蓄電池放電電流工作在蓄電池的理想范圍內(nèi)，不會(huì)影響蓄電池壽命。

另外，在蓄電池日常維護(hù)中，通常采用十時(shí)制放電（放電電流約17A）后進(jìn)行蓄電池充電，當(dāng)蓄電池性能下降后，進(jìn)行治療性充放電時(shí)，通常采用一小時(shí)制放電（放電電流約170A）后進(jìn)行蓄電池充電，以激活蓄電池內(nèi)部物質(zhì)活性，恢復(fù)蓄電池性能。裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)車持續(xù)自走行1小時(shí)后升弓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，相當(dāng)于對(duì)機(jī)車蓄電池按一小時(shí)制充放電進(jìn)行了一次治療性充放電，可以進(jìn)一步激活蓄電池內(nèi)部物質(zhì)活性。

第7篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：智能小區(qū)；可視對(duì)講系統(tǒng)；工程施工

一、樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)要考慮到小區(qū)的安全性，用現(xiàn)代化的管理手段來(lái)實(shí)現(xiàn)管理的目標(biāo)。在方案設(shè)計(jì)中，不僅要考慮到系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性、先進(jìn)性以及擴(kuò)展性，還要考慮到如下的原則：可行性：在系統(tǒng)的技術(shù)上要保證可行。經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)應(yīng)該注重實(shí)效，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)的基本原則。標(biāo)準(zhǔn)性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求。穩(wěn)定性：考慮設(shè)備的性能以及維修的能力，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。易維護(hù)性：為了能夠適應(yīng)系統(tǒng)變化，要能夠用簡(jiǎn)單的方式和低成本來(lái)維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備。

二、樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

樓宇對(duì)講系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)依據(jù)：主要設(shè)計(jì)性能的要求，用戶的要求；控制中心的要求；公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；公安部對(duì)安全防范工程管理的要求；達(dá)到中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)――可視對(duì)講行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

焦煤集團(tuán)43#住宅樓為一幢16層（不含地下設(shè)備層）智能住宅樓，分A、B兩個(gè)單元，共64戶?？梢晫?duì)講系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案為：采用立林科技戶戶可視對(duì)講系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視、戶戶對(duì)講、密碼開(kāi)鎖、刷卡開(kāi)鎖等功能。

系統(tǒng)總體構(gòu)成有：小區(qū)管理機(jī)、單元門(mén)口主機(jī)、可視對(duì)講分機(jī)、視頻分配放大器、編碼隔離器、開(kāi)關(guān)電源，UPS電源及蓄電池組，電源線，控制線、視頻線等。設(shè)備配置及功能如下：

小區(qū)管理機(jī)（JB-2400）為非可視管理機(jī)，也可根據(jù)需要選擇可視管理機(jī)，小區(qū)管理機(jī)安裝在地下層設(shè)備間。功能特點(diǎn)：能夠與門(mén)口主機(jī)、室內(nèi)分機(jī)及副管理機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向呼叫對(duì)講；門(mén)口主機(jī)呼叫管理中心時(shí)，管理機(jī)在通話中可遙控開(kāi)鎖；在任何狀態(tài)下均可接收各種報(bào)警信號(hào)并實(shí)時(shí)顯示報(bào)警類型、時(shí)間、日期；能隨時(shí)查詢歷次報(bào)警記錄；帶有RS232接口，可與電腦聯(lián)機(jī)；配合小區(qū)管理軟件可實(shí)現(xiàn)運(yùn)程抄表、多路報(bào)警、門(mén)禁管理、信息等。

單元門(mén)口主機(jī)（JB-2000IIIMGLC），戶戶彩色可視聯(lián)網(wǎng)刷卡主機(jī)，A、B單元各安裝一臺(tái)，嵌裝在單元門(mén)內(nèi)。功能特點(diǎn)：可視、對(duì)講功能；可與小區(qū)管理中心實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，可利用管理中心遙控開(kāi)鎖；鍵盤(pán)夜光顯示；攝像頭配有紅外線發(fā)光二級(jí)管，保證夜間圖像清晰；戶戶對(duì)講功能；一戶一密碼功能，利用密碼開(kāi)鎖；可配置感應(yīng)卡讀頭實(shí)現(xiàn)刷卡開(kāi)鎖；感應(yīng)卡的注冊(cè)/注銷方式可通過(guò)門(mén)口主機(jī)操作或電腦操作完成；通過(guò)配接隔離器，系統(tǒng)容量可擴(kuò)充到431戶分機(jī)。

可視對(duì)講分機(jī)（JB-2002V），安裝在住戶房間內(nèi)。功能特點(diǎn)：免提彩色可視對(duì)講、戶戶對(duì)講功能；監(jiān)視、求助、遙控開(kāi)鎖功能；人性化和弦音樂(lè)鈴聲，有11首曲目可供用戶自由選擇；多種顏色外觀，可供選擇。

視頻分配放大器（JB-2002F）,一進(jìn)九出，每單元根據(jù)住戶數(shù)量設(shè)置4臺(tái)，安裝在樓層弱電設(shè)備間。功能特點(diǎn)：信號(hào)放大，提高圖像質(zhì)量；高頻補(bǔ)償，防止因線路長(zhǎng)造成視頻信號(hào)質(zhì)量下降而影響整個(gè)系統(tǒng)。

編碼隔離器（JB-2002IIIG）,每臺(tái)可配接1-15臺(tái)分機(jī)，本系統(tǒng)每單元根據(jù)住戶數(shù)量設(shè)置4臺(tái)，安裝在樓層弱電設(shè)備間。

開(kāi)關(guān)電源（JB-2701KD）,輸出電壓DC12V±10%,給單元門(mén)口主機(jī)、隔離器供電。帶電池，具有過(guò)壓、低壓、過(guò)流、過(guò)熱及短路保護(hù)，停電后延時(shí)供電。

開(kāi)關(guān)電源（JB-2702KD）,輸出電壓DC18V±10%,給可視分機(jī)、視頻分配放大器供電。具有過(guò)壓、低壓、過(guò)流、過(guò)熱及短路保護(hù)。

UPS電源及蓄電池組安裝地下層設(shè)備間，給控制主機(jī)（臺(tái)式電腦）和小區(qū)管理機(jī)供電。確保設(shè)備電源穩(wěn)定可靠，停電后可延時(shí)供電，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

本系統(tǒng)中弱電豎井內(nèi)電源主線采用RVV2*2.5,可視分機(jī)至開(kāi)關(guān)電源電源線采用RVV2*1.0，門(mén)口主機(jī)至編碼隔離器、編碼隔離器至可視對(duì)講分機(jī)的控制線均采用RVV5*1.0,小區(qū)管理機(jī)與門(mén)口主機(jī)的聯(lián)網(wǎng)線采用RVVP6*1.0,門(mén)口主機(jī)至視頻分配放大器、視頻分配放大器至可視對(duì)講分機(jī)的視頻線均采用同軸電纜SYV-75-5，所有線纜在地下層和設(shè)備間敷設(shè)在弱電橋架內(nèi)，設(shè)備間至住戶穿土建施工時(shí)預(yù)埋的PVC管道敷設(shè)。

三、樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)工程施工

完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和材料設(shè)備采購(gòu)后，在施工現(xiàn)場(chǎng)具備施工條件后就可以開(kāi)始可視對(duì)講系統(tǒng)工程的施工工作。施工前要做好準(zhǔn)備工作，首先工程施工組織設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度計(jì)劃要向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師和業(yè)主方代表報(bào)審，施工所用材料、設(shè)備和構(gòu)配件等完成進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收工作，同時(shí)還要注意協(xié)調(diào)好現(xiàn)場(chǎng)各方的關(guān)系以及用電、配合等相關(guān)工作，確保工程施工順利進(jìn)行。

施工中要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和施工組織設(shè)計(jì)方案組織施工，根據(jù)工序安排首先安裝地下層橋架和弱電井道內(nèi)橋架，橋架安裝質(zhì)量要符合相應(yīng)驗(yàn)收規(guī)范要求，不得偷工減料或安裝不牢固，以免給下步工作造成不利影響，影響整個(gè)工程施工質(zhì)量。橋架安裝完成后，弱電設(shè)備間內(nèi)定位安裝視頻分配放大器、編碼隔離器箱，房間內(nèi)整修安裝底座預(yù)留的孔洞，合格后安裝底座。

線路敷設(shè)前首先清理預(yù)埋的PVC管口、穿引線，線路敷設(shè)時(shí)要注意保護(hù)好線路不被管口或其它物品劃傷，線路兩端要預(yù)留足夠的接線冗余長(zhǎng)度，并做好標(biāo)記。橋架內(nèi)電源線和視頻線要分隔布放或保持一定的距離，避免視頻信號(hào)受到干擾。接線工作是本工程施工的重點(diǎn)，因?yàn)殡娫淳€、控制線、視頻線路接頭多，工作量大。接線過(guò)程中一定要按照技術(shù)人員繪制的接線圖進(jìn)行，線路色譜要對(duì)應(yīng)、一致，不得出現(xiàn)錯(cuò)接、漏接、接觸不好等現(xiàn)象，特別應(yīng)注意開(kāi)關(guān)電源電壓等級(jí)要分清，否則會(huì)造成設(shè)備損壞并給系統(tǒng)調(diào)試工作帶來(lái)不便。

單元門(mén)口主機(jī)安裝，要提前給供貨廠商提供門(mén)口主機(jī)的開(kāi)孔尺寸，并提醒供貨商預(yù)留好門(mén)內(nèi)電控鎖線路穿線孔。從土建預(yù)留穿線管口到單元門(mén)內(nèi)的線路必須注意要穿耐磨柔性導(dǎo)管保護(hù)，并留有合適冗余，避免單元門(mén)的開(kāi)關(guān)造成線路損壞、拉傷。可視對(duì)講分機(jī)剪碼要正確，避免剪碼錯(cuò)誤或未完全剪短連線，以免在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)檢碼錯(cuò)誤。

所有設(shè)備安裝完成經(jīng)檢測(cè)無(wú)誤后，方可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試工作。調(diào)試工作一般由廠商技術(shù)人員協(xié)助進(jìn)行，施工人員要做好調(diào)試記錄，對(duì)操作程序、常見(jiàn)故障、解決方法都要做詳細(xì)記錄，為提交竣工資料和日后維護(hù)工作做準(zhǔn)備。

調(diào)試工作完成后應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：室內(nèi)分機(jī)門(mén)鈴提示、訪客通話及管理員通話應(yīng)清晰，通話保密功能與分機(jī)開(kāi)啟單元門(mén)電控鎖的功能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；門(mén)口主機(jī)呼叫住戶分機(jī)和管理機(jī)的功能、夜間監(jiān)視功能、電控鎖密碼開(kāi)鎖功能、感應(yīng)卡開(kāi)鎖功能應(yīng)符合要求；管理機(jī)與門(mén)口機(jī)的通信與聯(lián)網(wǎng)功能，管理機(jī)與門(mén)口機(jī)、室內(nèi)分機(jī)互相呼叫和通話的功能應(yīng)符合要求；可視對(duì)講圖像應(yīng)清晰；市電掉電后，備用電源應(yīng)能保證系統(tǒng)正常工作8小時(shí)以上。

系統(tǒng)交付使用前，應(yīng)對(duì)業(yè)主管理人員和住戶進(jìn)行操作培訓(xùn)，使其掌握基本使用功能。樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)基本使用功能有：門(mén)口主機(jī)呼叫分機(jī)、呼叫小區(qū)管理中心，分機(jī)接聽(tīng)主機(jī)呼叫、監(jiān)視主機(jī)前情況，單元內(nèi)戶戶對(duì)講、跨單元戶戶對(duì)講，求助報(bào)警，鈴聲設(shè)置，刷卡開(kāi)鎖，密碼開(kāi)鎖、設(shè)置用戶密碼等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊云，住宅小區(qū)樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].大眾科技,2005, (07)

第8篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：可靠性預(yù)計(jì) 開(kāi)關(guān)電源

0 引言

產(chǎn)品可靠性的概念是指：產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，是產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)。在與眾多同行業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品的可靠性就是企業(yè)的口碑，提高產(chǎn)品可靠性對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)意義重大，并且這也是提高經(jīng)濟(jì)效益的可靠途徑。

可靠性預(yù)計(jì)是運(yùn)用以往的工程經(jīng)驗(yàn)、故障數(shù)據(jù)和當(dāng)代的技術(shù)水平，尤其是以元器件、零部件的失效率作為參照的依據(jù)，預(yù)計(jì)產(chǎn)品（元器件、零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)）實(shí)際可能達(dá)到的可靠度?？煽啃灶A(yù)計(jì)作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)必做的基礎(chǔ)性工程，是產(chǎn)品可靠性從定性分析向定量分析過(guò)渡階段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。及時(shí)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)預(yù)計(jì)系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性，才能夠針對(duì)設(shè)計(jì)要求從多個(gè)個(gè)性化的設(shè)計(jì)方案中優(yōu)選最佳方案，并且實(shí)施“預(yù)計(jì)-改進(jìn)設(shè)計(jì)”的循環(huán)，從而不斷提高產(chǎn)品的可靠性能。

在電子系統(tǒng)中，DND-[48]220/4.5型開(kāi)關(guān)電源屬于重要元部件，它的可靠性決定了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，并且具有產(chǎn)量大、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，因此對(duì)其進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)具有一定的代表性。

1 DND-[48]220/4.5型開(kāi)關(guān)電源的工作原理

DND-[48]220/4.5型開(kāi)關(guān)電源的工作原理方框圖，如圖1所示：

■

工作原理：采用高頻鏈電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包含DC/HFACHFAC/DCDC/LFAC變換級(jí)。48V直流輸入通過(guò)輸入接口器件引腳引入，經(jīng)過(guò)高頻逆變電路（DC/HFAC）、高頻整流電路（HFAC/DC）、低頻逆變電路（DC/LFAC），通過(guò)插座引腳輸出4.5A/220V交流電壓，完成從直流到交流的逆變。

2 可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)的一般程序是：首先確定元器件的可靠性，進(jìn)而預(yù)計(jì)出部件的可靠性，然后逐級(jí)進(jìn)行預(yù)計(jì)，最后綜合出系統(tǒng)的可靠性。

2.1 元器件可靠性預(yù)計(jì) 元器件可靠性預(yù)計(jì)通常分為兩類：元器件計(jì)數(shù)法和元器件應(yīng)力分析法[1]。前者采用通用失效率，計(jì)算簡(jiǎn)單。后者需要大量控制條件下的元器件試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定工程變量和可靠性變量之間的失效模型，預(yù)計(jì)準(zhǔn)確度較高。本文采用元器件應(yīng)力分析法進(jìn)行元器件的可靠性預(yù)計(jì)。

元器件應(yīng)力分析法，即針對(duì)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)品各元器件所承受的電、熱應(yīng)力及選用元器件的質(zhì)量等級(jí)，承受電、熱應(yīng)力的額定值、結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)和應(yīng)用環(huán)境等利用MIL-HDBK-217F、GJB299B等可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)中所提供元器件失效率模型及相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算各類元器件的工作失效率[2]。

根據(jù)美國(guó)“MIL-HDBK-217F”，一般電子元器件適用的可靠性預(yù)計(jì)模型為：

λp=λb（πQ×πE×πR×πA×πS2×πC）（1）

其中，λp和λb分別表示“元器件應(yīng)用失效率”和“基本故障率”；πQ、πE、πR、πA、πS2、πC分別表示“通用質(zhì)量系數(shù)”、“環(huán)境系數(shù)”、“電流額定因子”、“應(yīng)力因子”、“電壓額定因子”和“配置因子”：

①元器件質(zhì)量水平：根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品可靠性分為B1、B2和C三個(gè)等級(jí)。其中B1級(jí)主要針對(duì)質(zhì)量等級(jí)在A3，符合GJB597A質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的部分進(jìn)口元器件或軍品器件而設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)；B2級(jí)是出自正規(guī)大型生產(chǎn)廠家、質(zhì)量符合GB4589.1標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)件；C級(jí)則是未明確標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)廠家且未通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)的產(chǎn)品。

②元器件的工作應(yīng)力：電路工藝決定溫度應(yīng)力系數(shù)的大小，可通過(guò)電路圖分析求得電流和電壓的應(yīng)力系數(shù)。

③工作環(huán)境：元器件主要用于室內(nèi)，環(huán)境類別為GF1，氣候條件正常，地面環(huán)境的機(jī)械應(yīng)力系數(shù)幾乎為零，有利于元器件的日常維護(hù)。

④由企業(yè)自主研制的零部件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)，大致估算該點(diǎn)的失效率。

2.2 系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì) 從可靠性角度分析DND-[48]220/4.5型開(kāi)關(guān)電源為串聯(lián)系統(tǒng)，下圖2詳細(xì)闡釋了其可靠性邏輯：

■

針對(duì)以串聯(lián)形式構(gòu)建的可靠性模型，可根據(jù)公式（2）計(jì)算失效率：

λs=■N■λ■（2）

在式（2）中：λ■、Ni和N分別表示“第i種元器件的故障率”、“第i種元器件的數(shù)量”以及元器件種類數(shù)。

進(jìn)口元件與國(guó)產(chǎn)元器件的預(yù)計(jì)模型分別為MIL-HDBK-217F以及GJB299B。驅(qū)動(dòng)電路可靠性預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示[3][4]，其它電路均按此方法預(yù)計(jì)。

2.3 預(yù)計(jì)結(jié)果 整機(jī)失效率為：

λs=■N■λ=λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8=

84.06608（10-6/h）

整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間為：MTBF=1/λs=11895 小時(shí)

預(yù)計(jì)結(jié)果的點(diǎn)估計(jì)值于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)得出的點(diǎn)估計(jì)值MTBF=9810小時(shí)略有差距，其原因是預(yù)計(jì)中沒(méi)有考慮MOSFET、電解電容等器件失效率較高的因素，這些器件是可靠性分配的重點(diǎn)，是進(jìn)一步改進(jìn)質(zhì)量的對(duì)象。

3 小結(jié)

可靠性預(yù)計(jì)是一項(xiàng)重要的可靠性工程工作，目前關(guān)于可靠性預(yù)計(jì)的爭(zhēng)議也有很多[5]，應(yīng)該看到的是可靠性預(yù)計(jì)工作本身并不會(huì)提高產(chǎn)品可靠性，但高失效率單元可通過(guò)可靠性預(yù)計(jì)估計(jì)出來(lái)，從而深入分析電、熱應(yīng)力設(shè)計(jì)缺陷，為提高可靠性提供參考依據(jù)。在開(kāi)展可靠性工程時(shí)，切忌將可靠性預(yù)計(jì)獨(dú)立于可靠性設(shè)計(jì)分析、可靠性試驗(yàn)、可靠性管理等工作單獨(dú)進(jìn)行分析，以免在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段制約可靠性的增長(zhǎng)，使得可靠性分析脫離預(yù)期目標(biāo)和相關(guān)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉彤，趙廷弟，王云飛，吳躍.可靠性實(shí)用指南[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]郭宗文，周真.電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)方法的研究[J].黑龍江電子技術(shù)，1999（04）.

[3]MIL-HDBK-217F N2，美國(guó)軍用手冊(cè)《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》修訂通告[R].

第9篇：開(kāi)關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：CPLD；絕對(duì)式編碼器；通信

引　言

目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床中的伺服電機(jī)一般都是配套增量式編碼器，而增量式編碼器的精度并不太高且輸出的是并行信號(hào)，欲提高其精度就必然要增大編碼器的設(shè)計(jì)難度和增多并行信號(hào)的輸出，這樣就不利于伺服單元與編碼器的長(zhǎng)距離通信。而采用絕對(duì)式編碼器，除了其精度比增量式編碼器高幾倍以外，其信號(hào)的輸入輸出都采用高速串行通信，節(jié)省了通信線路便于長(zhǎng)距離的通信。在編碼器的另一端，采用CPLD與絕對(duì)式編碼器進(jìn)行高速串行通信，CPLD再把收到的編碼器信息轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給伺服單元中的DSP進(jìn)行運(yùn)算控制。本文將給出CPLD與絕對(duì)式編碼器高速串行通信的軟硬件設(shè)計(jì)方案。

硬件設(shè)計(jì)

硬件主要由電源、CPLD及其電路和絕對(duì)式編碼器接口電路三個(gè)模塊組成。

電源模塊

電源模塊由開(kāi)關(guān)電源電路和DC／DC電源芯片組成，如圖1所示。

圖中的開(kāi)關(guān)電源將220V交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成+5V，+15V，-15V，開(kāi)關(guān)電源可濾除電網(wǎng)中存在的各種干擾，并且開(kāi)關(guān)電源中的變壓器將220VAC與輸出的+5V，+15V，-15V隔離開(kāi)，內(nèi)部電路還采用了TL431調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通脈沖寬度，因此開(kāi)關(guān)電源的抗干擾、安全性、穩(wěn)定性及穩(wěn)壓程度都比較好。TPS7333是DC／DC芯片，它將+5V的直流電壓轉(zhuǎn)變成+3.3V穩(wěn)定直流電壓供給CPLD使用，TPS7333轉(zhuǎn)換效率、可靠性和穩(wěn)壓性都比較好，它在輸入電壓為+3.77V～+10V的電壓范圍內(nèi)都能轉(zhuǎn)換出+3.3V，使CPLD不受輸入電壓過(guò)高導(dǎo)致其燒壞。

CPLD及其電路模塊

CPLD及其電路模塊主要由CPLD、CPLD編程下載接口電路(JTAG接口)、DSP接口電路、有源晶振、電平轉(zhuǎn)換電路和ADM485及其電路(負(fù)責(zé)與編碼器通信的接口電路)組成(圖2)。

本設(shè)計(jì)CPLD采用Altera公司的EPM570T144C5，此芯片屬于Altera公司的MAXⅡ，MAXⅡ相對(duì)MAXI成本更加低，功耗更加小，而器件的宏單元數(shù)更加多，且器件延時(shí)控制在6nS以內(nèi)，具有很高的性價(jià)比。EPM570T144C5有570個(gè)宏單元數(shù)，芯片的引腳數(shù)目為144個(gè)，其中可用的I／O口有116個(gè)，因此此芯片的資源已經(jīng)足夠用。CPLD主要負(fù)責(zé)與絕對(duì)式編碼器的高速串行通信，并受控于DSP的命令把接收到編碼器數(shù)據(jù)和其他信息并行的轉(zhuǎn)送給DSP。

JTAG接口主要用于下載可執(zhí)行文件到CPLD，在PC機(jī)安裝Altera公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境－QUARTUS II，并在此開(kāi)發(fā)環(huán)境中將編寫(xiě)好的VHDL程序進(jìn)行編譯，保證編譯不出錯(cuò)并且保證功能已實(shí)現(xiàn)后，連接好下載電纜到JTAG接口，通過(guò)QUARTUS II提供的編程下載工具，對(duì)CPLD電路板進(jìn)行下載。

DSP接口就是由8根數(shù)據(jù)線、3根地址線和1根控制線組成的，8根數(shù)據(jù)線負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送編碼器數(shù)據(jù)及其其他信息，3根地址線負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送DSP命令，在CPLD終端進(jìn)行譯碼，CPLD根據(jù)譯碼得出的命令將編碼器數(shù)據(jù)或其他信息通過(guò)8根數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)送DSP，控制線主要是完成CPLD與DSP同步控制。

20M有源晶振主要是為CPLD提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，供CPLD產(chǎn)生2.5Mb／s的波特率與編碼器進(jìn)行通信，和產(chǎn)生10MHz時(shí)鐘供一些邏輯控制信號(hào)使用，此晶振提供20MHz的時(shí)鐘頻率，需要電源提供3.3V的直流電壓。

電平轉(zhuǎn)換電路主要負(fù)責(zé)將3.3V電壓轉(zhuǎn)換成5V或?qū)?V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，因?yàn)镃PLD的核和I／O口需要的供電電壓都是3.3V，而ADM485和絕對(duì)式編碼器所需要的供電電壓和I／O口驅(qū)動(dòng)電壓都為5V，所以需要用電平轉(zhuǎn)換芯片LVC4245A將3.3V轉(zhuǎn)換成5V電壓或?qū)?V轉(zhuǎn)換成3.3V。

ADM485及其電路是CPLD與絕對(duì)式編碼器高速通信的硬件銜接。ADM485]2作電壓為5V，其最大通信速率為5Mb／s，采用2個(gè)ADM485芯片進(jìn)行對(duì)接通信可提高通信線路上的抗干擾能力，最長(zhǎng)的轉(zhuǎn)輸距離可達(dá)1.2km。其電路如圖3所示，虛線的右半部屬于絕對(duì)式編碼器的外部電路，上拉和下拉電阻都是1K歐姆，限流電阻則是220歐姆，ADM485的SDAT是數(shù)據(jù)輸出引腳，ADM485的SRQ是數(shù)據(jù)輸入引腳，ADM485的DE是外部控制引腳，該腳受CPLD控制，由于RS－485通信協(xié)議屬于半雙工，所以ADM485只能處在發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，當(dāng)ADM485的DE為高電平時(shí)，ADM485處于數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)(即CPLD接收數(shù)據(jù))，當(dāng)ADM485的DE為低電平時(shí)，ADM485處于數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)(即CPLD發(fā)送數(shù)據(jù))。

絕對(duì)式編碼器接口模塊

絕對(duì)式編碼器接口模塊是指絕對(duì)式編碼器內(nèi)部的電源及信號(hào)輸入輸出接口電路，其電路與上述的ADM485及其電路是一致的，同樣是采用ADM485芯片及一些上拉、下拉及限流電阻。如圖3所示，虛線的左半部就是絕對(duì)式編碼器內(nèi)部接口電路，它負(fù)責(zé)與外部ADM485(虛線的右半部)銜接，ADM485受編碼器內(nèi)部的控制芯片所控制，當(dāng)編碼器收到CPLD發(fā)來(lái)的命令之后，控制芯片做出判斷后發(fā)送出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)控制ADM485的DE為高電平，即使ADM485處于發(fā)送狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，控制芯片義使ADM485的DE處于低電平狀態(tài)，便于隨時(shí)接收CPLD發(fā)來(lái)的命令。

軟件設(shè)計(jì)

軟件是指CPLD的VHDL程序，其主要由分頻器、接收DSP控制命令、CPLD邏輯控制、波特率發(fā)生器、接收及發(fā)送數(shù)據(jù)和串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)六個(gè)軟件子模塊組成(圖4)。

分頻器模塊

分頻器模塊主要是把20MHz的輸入時(shí)鐘頻率分頻為10MHz和2.5MHz的時(shí)鐘頻率，其中10MHz時(shí)鐘主要是供給CPLD邏輯控制模塊工作，2.5MHz時(shí)鐘主要是供給波特率發(fā)生器模塊工作。

接收DSP控制命令模塊

接收DSP控制命令模塊實(shí)際上是實(shí)時(shí)的采集DSP發(fā)來(lái)的控制信號(hào)并及時(shí)的將控制信號(hào)進(jìn)行譯碼，譯碼完成后立即轉(zhuǎn)送給CPLD邏輯控制模塊。

CP／D邏輯控制模塊

CPLD邏輯控制模塊是整個(gè)CPLD軟件的核心，其接收到譯碼數(shù)據(jù)后，立即做出邏輯控制運(yùn)算，并快速地控制接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊和控制串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊。

波特率發(fā)生器模塊

波特率發(fā)生器模塊主要是為接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊提供2.5Mb／s波特率。

接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊是整個(gè)CPLD軟件的重要組成部分，其主要負(fù)責(zé)與絕對(duì)式編碼器高速通信，由于其通信方式是異步串行通信方式，因此其波特率、通信的數(shù)據(jù)格式及RS-485通信協(xié)議都要與絕對(duì)式編碼器相同。

串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊主要是將接收到的編碼器串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)鎖存在CPLD鎖存器內(nèi)，當(dāng)CPLD邏輯控制模塊控制其發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就將鎖存在CPLD鎖存器內(nèi)的數(shù)據(jù)以并行的方式放送給DSP，供DSP進(jìn)行運(yùn)算控制用。