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高压开关设备的断路器交接
高压开关设备运行情况 高压开关设备主要有四个电压等级500kV、220kV、35kV以及10kV，发电厂中还有6kV的电压等级。其中500kV、220kV断路器基本上都是SF6断路器（包括GIS）；110kV断路器大部分为SF6断路器（包括GIS）、少部分为少油断路器；35kV断路器大部分为SF6断路器（包括GIS）、少部分为少油断路器；10kV、6kV断路器主要为真空断路器 。 绝缘电阻测量 本项作业所需仪器 试验准备：测试前需要确认辅助回路和控制回路确已切开电源。 试验要求 1）一次部分：根据相关规程要求，采用相应档位测量断路器的分闸断口、合闸整体及绝缘拉杆的绝缘电阻，测量时正确连接导线，注意操作顺序以防烧坏绝缘电阻测试仪。测量出来的绝缘电阻应和出厂值作比较，应无明显变化。 无厂参考值时，绝缘电阻可以参照下表： 测量方法：测量断口间绝缘电阻方法是开关处于检修状态，在分闸位置，开关地刀打开，绝缘摇表的L端接被测断口一端，E端接另一端，档位选择2500V进行测量。 测量绝缘拉杆的绝缘电阻方法是开关处于检修状态，在分闸位置，开关地刀打开，绝缘摇表的L端接开关断口的动触头侧，E端接地，档位选择2500V进行测量。 2）对于断路器的二次回路试验，采用1000V或者500V的兆欧表测量二次回路对地绝缘电阻的绝缘电阻。将兆欧表的L端接入被测绝缘的考核端，将E端子接地，测量出来的绝缘电阻应不小于2兆欧。测量时断开二次回路的接地线，短接所有二次回路，无法短接的可以采用单独测量，或点接触测量。 3）对断路器的分合闸线圈，应测量其单独的绝缘电阻，断开二次接线，采用1000V或者500V的兆欧表测量，将兆欧表的L端接入线圈，将E端子接地，测量出来的绝缘电阻应不小于10兆欧。 每相导电回路的电阻测量 本项试验所需仪器仪表 试验要求 1）试验原理接线图如下： 由于导电回路接触电阻很小，都是微欧数量级，所以电压表内阻远远大于此值，故导电回路阻值 2）试验现场接线图如下： 该项试验将电流升至100A，测量断路器在合闸状态下的两端电压，利用压降原理可以计算出导电回路电阻R=U/I ，具体的试验方法由试验仪器所决定，一般来说，按照仪器的接线方法接好线，就可以进行测量 机械特性试验 断路器的机械特性试验主要包括了时间特性试验和速度特性试验，主要根据厂家和客户的具体需要进行相关项目试验。目前进行这类试验的仪器较为多，其原理基本一致，主要通过电流参量测量断路器的时间、同期、弹跳等各项参数，通过行程齿轮的行程输入量可以测量其速度特性，具体的试验方法根据设备的结构特性来决定。 试验要求 1）试验原理图 2）试验要求： 除制造厂另有规定外，断路器的分、合闸同期性应满足下列要求： 相间合闸不同期不大于5ms 相间分闸不同期不大于3ms 同相各断口间合闸不同期不大于3ms 同相各断口间分闸不同期不大于2ms ３）断路器的速度特性试验测量原理与速度特性基本一致，一般来说通过行程齿轮的传动将断路器的动作行程传送到测量仪器，通过Ｖ＝Ｓ／ｔ计算公式很容易得到时间特性。 交流耐压试验 本项试验所需仪器 交流耐压试验是断路器交接试验中最重要的一项绝缘试验，该项试验应该在其他绝缘试验完成并确认合格后方可进行。 35kV及以下断路器耐压试验 由于该电压等级断路器试验电压较低，容量较小因此可使用变压器直接升压进行试验 110kV及以上断路器耐压试验 由于该电压等级断路器试验电压较高，且容量较大，如用变压器直接升压试验的话试验变压器容量不足且搬运较困难。因此改用可以组合使用的串连谐振耐压成套装置进行试验。要求试验电压必须是工频。 串连谐振知识点：调谐，谐振产生的条件：串连回路中的感抗与容抗之和为0是理想谐振状态（即ωL＝1/ωC）。 例：在一个将50Hz电源、电阻R、电容器C及电抗器Z串联(chuànlián)而成的回路中，已知电源电压为50V，电阻为3Ω，电容器的电容量为1000pF，问，当电抗器的电感为多少时，该回路构成谐振回路，电容两端电势为多少。 要构成谐振(xiézhèn)回路，则需让ωL＝1/（ωC），即 断路器的对地绝缘水平应符合GB311．1《高压输变电设备的绝缘配合》的规定(10kV和35kV产品的1min工频干试电压应分别为42kV和95kV)。对相间绝缘水平也应提出相应要求。对断口间的耐压水平应考虑反相最高电压的作用。 综上所述，断路器的工频耐压应包括对地、相间和断口间各个部位，并应分别在合、分闸状态下进行。具体试验时，加压部位及接线方式应按后表依次进行。如果高压开关设备的绝缘主要是由固体有机材料制成，则需进行5min工频耐压试验。 断路器工频交流耐压试验标准为 1 在SF6气压为额定值时进行。试验电压按照出厂试验电压的80%； 2 110kV以下电压等级应进行合闸对地和断口间耐压试验； 3 罐式断路器应进行合闸对地和断口间耐压试验； 4 500kV定开距瓷柱式断路器只进行断口耐压试验。 试验电压的幅值及频率应该与和断路器相连的电气设备的要求相一致，必要时断开连接进行试验 试验项目及规范要求 1.SF6断路器和GIS的试验项目 2.油断路器的试验项目 3.空气断路器、真空断路器和隔离开关
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电源监控应用中的典型信号链
传统上，同步采样逐次逼近寄存器(SAR) ADC被视为是对主要由能源客户提出的提供保护继电器应用的需求的响应。在输配电网络中，保护继电器监测电网，以尽快对任何故障情况（过压或过流）作出反应，避免造成严重损坏。 为了监测传输的电源，需要同步测量电流和电压。电流是通过变压器(CT)来测量的，在通过变压器后，电流减小，提供隔离，并通过负载电阻转换为电压。电压是通过电阻网络来测量的，这是一个分压器，它将电压从kV范围降至V范围。ADI公司提供同步采样ADC来监测电压和电流，以简化双器件、四器件或八器件的功率计算。图1所示的信号链原理图通常用于测量单相，多相电力系统的功率需要使用通道数量更高的数据采集系统(DAS)，即8个通道对应3个相位和1个中性相位。 图1. 电源监控应用中的典型信号链。为简洁起见，仅显示一个相位。
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图解5种汽车变速箱的区别
现在的家用车变速箱大概分为5种，使用的已经很普遍了，但是他们之间有什么区别，恐怕能说明白的人不多，那么我来谈谈自己的一些看法。（先看图，解说在图下面） 1）mt 手动挡变速器（离合器和换挡杆）,最基本也是最有效的换挡方式。 优点：结构简单，传动效率高，可操纵性高。 缺点：刚入门时有难度，操作水平不高时，有顿挫感，市内左脚脚太累。 经典之作---大众MQ250,作为国内能见到的最完美的手动变速箱，广泛使用在大众及其旗下各品牌中高低档车辆上，口碑非常好。 2）amt 带有自动离合器和自动换挡装置的手动变速箱（置于变速箱上的液压装置根据电脑命令或换挡杆的命令操作离合器和拨叉进行换挡工作）相当于给司机装一个机器左脚和机器右手。 优点：具有手动挡变速箱的传动效率和自动挡的简易操作。 缺点：换挡会有很明显顿挫感。 举例：北斗星，奇瑞，fiat BRAVO,载重卡车等。 3）at 自动变速器。使用液力耦合器替代传统接触式离合器的变速箱，由液压机构完成换挡动作。 优点：操作简单，可以适应于大多数的发动机形式（横置和纵置）和驱动形式（前驱，后驱，4驱，全时）。 缺点：因为采用液力耦合器，所以传动效率极低。液力耦合器原理，液力耦合器是非接触性的传动方式，通俗讲来，就像是两台面对面摆的风扇，打开其中一台对着另一台吹，另一台的叶轮也会跟着转。 车型：几乎涵盖各个品牌的大部分车型。使用范围接近手动挡，非常广泛。 cvt的打滑问题导致马力输出效率不高。 audi cvt 的传动链条 4）cvt无级变速器。 由液压装置控制锥形皮带轮调整传动比来达到换“挡”目的的变速箱（cvt的档位是虚拟出来的，所以商家说的6,7,8挡都是忽悠，他说100挡也是可能的。 优点:无缝隙不间断传动，很平顺的体验，没有一丝换挡的抖动，自身体积小，很高的经济性。 缺点:采用皮带轮与钢带传动打滑是不可避免的，完成不了大扭矩，大马力的输出，太过于温柔，如果没有电脑保护着，可能一脚油门，变速箱就废了。所以很多车在长时间行驶后变速箱过热cvt就杯具了。 EVO 用的 tc-sst pdk 1940年的雪铁龙双离合设计图 5）direct shift gearbox直接换挡变速箱（双离合器变速箱），拥有两片传统的离合器分别控制135R,246挡，可达到不间断工作，有点像接力赛跑的接棒过程，接棒的选手先启动以减少他和递棒选手的速度差。在一档换二档时，连接二档的离合器与发动机的主输出轴连接后，一档的离合器才断开，虽然达不到CVT的平顺性和经济性，但可以媲美mt的极高的传动效率，使dsg达到了一个更高的平衡点。 优点:传输不间断，经济性高，舒适性和运动型兼备所以大多装备于高端运动型车上. 缺点:新技术（其实也不算新了，上面那张设计图出自1940年），稳定性有待考证，造价成本太高，尚无法普及。 适用范围：dsg（vw），powershift（Volvo），pdk（porsche），tc-sst（Mitsubishi）， m-dct（BMW） ，s-tronic（Audi） 自动变速箱（Automatic Transmission，简称：AT） 自动变速箱的英文名称为Automatic Transmission，而这也是它AT的由来。一个自动变速箱是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速和变矩。而在它们里面最为重要的部件就是液力变矩器，它又由泵轮、涡轮和导轮等部件构成，兼顾着传递扭矩和离合的作用。 位于液力耦合器中的泵轮和涡轮是液力变矩器乃至整个自动变速箱中最为重要的两个部件，说的通俗一点，这两个轮就好比两个电扇，其中一台电扇主动吹风，而另一台电扇则是被动受力，它的转动是通过那台主动吹风的电扇来带动。再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。 但由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。 但对于自动变速箱的液力变矩器而言，变钜期间的动力损失是一个很重要的问题，因为无论是通过液体还是通过气体，它们在动力传输的时候都会产生动力损失，并且这种损失对于自动变速箱而言是一个很大的弊病。 对于自动变速箱来说它的整体通手动变速箱其实还是有着很多的相似之处的，最重要的一点就是它的内部还是存在着离合器这个部件，只是离合器被设计在了变速箱的内部，并不像手动变速箱那样需要人为操作，并且也是通过大小不同的齿轮来进行动力传输的，只是换挡的信号是由行车电脑发出，而非人为控制（手自一体变速箱的手动模式除外）。 机械式自动变速箱（AMT） 这款名为机械式自动变速箱的变速箱虽然从使用的最终结果上来看同自动变速箱相同，但它与自动变速箱却有着一定的区别。AMT的全称为AutomatedMechanical Transmissioon，直译过来就是机械式自动变速箱。 虽然AMT同AT一样，都可以省去驾驶员的换挡动作，但这两种变速箱在机械的构造上却有着很大的区别。AMT变速箱，是在通常的手动变速箱和离合器上配备了一套电子控制的液压操纵系统，通过这个达到自动切换挡位的目的。说白了，这就是在手动变速箱的基础上加装了一个微机控制的自动操纵系统，通过这个系统改变原来的手动操纵系统。也就是说AMT实际上是由一个一个机器人系统来完成操作离合器和挂档的两个动作，它的技术核心是微机系统，电子技术以及质量直接决定着AMT的性能与运行质量。 目前在国内的汽车市场中使用AMT变速箱较多的就要算是微型车型和多款跑车了，像我们熟悉的上海通用雪佛兰新赛欧、奇瑞QQ、哈飞路宝、Smartfortwo等微小型车用的则都是AMT变速箱，而且像法拉利F430、奥迪R8、玛莎拉蒂GranTurismo08款 GT S 4.7升车型使用的也是AMT变速箱。 虽然这类变速箱拥有着换挡冲击力强、电控换挡或离合器部分容易损坏等缺点，但是它那结构简单、成本低的特点则是大多数低成本车型喜爱用它的原因。 机械式无级变速箱（CVT） 机械式无极变速箱，英文名称为Continuous Variable Transmission，而这也说明了中文意思为“机械式无级变速箱”，它开始进入国内消费者的目光绝对要归功于广州本田对飞度车型的引入，上一代飞度也成了国内少有的使用CVT变速箱的车型，而在其后日产、奥迪等厂家也将这种变速箱更多的使用到了自己旗下的车型上。 但其实CVT变速箱的发展已经有了一百多年的历史，而对于这种变速箱技术来说，德国奔驰公司绝对要算是它的鼻祖，早在1886年他们就将V型橡胶带式CVT变速箱安装在了他们生产的汽油机车型上。但由于橡胶带式CVT存在着一系列的缺陷，如功率有限（扭矩仅限于135牛米以下），离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大等，因此这种变速箱技术没有被汽车行业普遍接受。 对于CVT变速箱如果将它的英文名称直译过来的话则为“连续可变变速箱”，顾名思义这种变速箱的变速和变钜是连续性的，也就是说它没有明确具体的挡位，虽然操作上类似于自动变速箱，但速比的变化却不同于自动变速箱的跳挡过程，并且它的速比变化是连续的，因此这种变速箱技术在动力传输上有着较好的持续性和顺畅性。 CVT变速箱是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传动动力的，这样的传动方式使得传动系与发动机工况实现了最佳匹配。 金属链条式无级变速箱主要包括主动轮组、从动论组、金属带和液压泵等基本组件。主动轮组和从动轮组都有可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，而另一侧的带轮则是固定死的。可动盘与固定盘采用的都是锥面结构，而它们的锥面形成的V型槽来与V型金属传动带啮合，发动机输出轴上输出的动力首先传递到CVT变速箱的主动轮上，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经过减速器、差速器传递给车轮。 从结构和使用上来讲，CVT变速箱有着换挡顿挫感小，输出动力线性好，动力损失小，燃油经济性好的优点。但它也正是因为结构的不同，有着一定的缺点。例如起步时由于变速箱容易出现打滑现象，动力传输受到影响；材料复杂，维修成本高；承受扭矩有限等。 双离合自动变速箱（DSG） 在这四种变速箱类型中，我们最后要向大家介绍的就是DSG双离合变速箱（Direct-ShiftGearbox）了，这种变速箱也被称为DCT（Double ClutchTransmission）。作为大众汽车2002年在德国沃尔夫斯堡首次向全世界展示的一项新技术，它不仅赢来了更大的关注，也赢来了不少的好评。 首先DSG（或DCT）是由两组离合器片集合而成，由电子控制及液压装置同时控制着这两组离合器及齿轮的各种动作。两个离合器片的其中一个控制着奇数挡和倒档，而另一个离合器片则控制的是偶数挡，在进行换挡时，1号离合器结合使得1挡齿轮啮合输出动力，而在此时2号离合器已经控制2挡齿轮处于啮合与非啮合的临界点上，只要1号离合器分离，2号离合器会在0.2秒之内将2挡齿轮啮合继续传送动力，以此类推直至最高挡位。 对于双离合变速箱（DSG）而言，它与自动变速箱（AT）的最大区别就是它没有设置液力变矩器，而是使用传动轴来进行动力的传输，这样一来液力变矩器损失动力的这一最大缺点就被消除了，大大的提高了动力的使用效率。 目前在国内使用的双离合变速箱有两种类型，一种是6速湿式双离合变速箱，还有一种是7速干式双离合变速箱，目前针对一汽大众所使用的这两种变速箱都已经实现了国产化（针对于国产车型而言，进口车型所采用的依旧是进口6速双离合变速箱），6速DSG双离合变速箱一汽-大众将其安排在了他们位于大连的工厂生产，而7速DSG双离合变速箱他们则安排在了位于上海的工厂生产。 在结构方面6速DSG双离合变速箱与7速DSG双离合变速箱并没有本质的差别，只是在变速箱的冷却方式和离合器预备点上有着细小的差异罢了。对于6速DSG双离合变速箱来说，由于它的采用的是水冷方式，所以它也被称之为湿式双离合变速箱；而对于7速DSG双离合变速箱来说，它与6速最大的不同（除挡位数量外）就要算是它的冷却方式采用的是风冷了，而也正是因为这个它也被称之为干式双离合变速箱。此外，它们在离合器的预备点上也有着一定的不同，对于6速DSG双离合变速箱来说它的两个离合器在静止状态下分别处于2挡和倒档预备，当你准备将车辆起步时，其中一个离合器会从2挡过度到1挡对其齿轮进行啮合；而7速DSG双离合变速箱则不需要这样，它的两个离合器预备点就是在1挡和倒档上，起步时没有6速DSG双离合的过度过程。
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TN-C、TN-S、TN-C-S、TT、IT区别
电力系统的接地直接关系到用户的人身和财产安全，以及电气设备和电子设备的正常运行。如何针对实际情况选择合适的接地系统，确保配电系统及电气设备的安全使用，是电气设计人员面临的首要问题。 根据国际电工委员会（IEC）规定的各种保护接地方式的术语概念，低压配电系统按接地方式的不同称为TT系统、TN系统、IT系统。其中TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。下面对各种供电系统做扼要的介绍。 一、低压系统的接地形式 低压系统接地形式有IT、TT、TN三大类，而TN类又分为TN-C、TN-C-S、TN-S三种形式； 其中字母表示的含义： （1）字母第一个部分表示配电系统中性点对地的关系 T：电源端中性点一点直接接地；I：电源端中性点与地绝缘或通过高阻抗一点接地。 （2）字母第二部分表示电气装置的外露可导电部分与地的关系 T：外露可导电部分直接接地，与配电系统的接地点无关； N：外露可导电部分与配电系统的中性点直接做电气连接（也叫接零系统）； （3）“-”号后面的字母是扩充说明 C：保护零线与工作零线用同一根线； S：保护零线与工作零线彻底分开，各自独立用两根线； C-S：保护零线与工作零线前边一部分用同一根线，后边一部分保护零线与工作零线彻底分开，用两根线。 二、TN系统 TN系统，称作保护接零。当故障使电气设备金属外壳带电时，形成相线和零线短路，回路电阻小，电流大，能使熔丝迅速熔断或保护装置动作切断电源。在TN系统中又分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种系统。 （1） TN-C系统 在全系统内N线和PE线是合一的。 （2）TN-S系统 在全系统内N线和PE线是分开的。 （3）TN-C-S系统 在全系统内，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线。 三、TT系统 TT系统就是电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地的系统。通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必须是相互独立的。设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置，也可以若干设备共用一个接地装置。 四、IT系统 IT系统就是电源中性点不接地，用电设备外露可导电部分直接接地的系统。IT系统可以有中性线，但IEC强烈建议不设置中性线。因为如果设置中性线，在IT系统中N线任何一点发生接地故障，该系统将不再是IT系统。 五、TN、TT、IT系统各适用的环境和场所 选择系统接地形式应根据电气装置的特性、运行条件和使用要求及维护能力的大小等综合考虑低压配电系统的接地形式。只要符合安装和运行规范要求，三种接地形式是等效的，没有什么优先级之分， 同一配电系统可以选用一种接地形式，也可以根据需要选用两种或三种接地形式。 TN-C系统一般用于三相负荷基本平衡的一般企业，住宅用户绝大部分是单相用户，难以实现三相负荷的平衡，不应使用TN-C系统。TN-S系统应用较广（包括通信系统）。TT系统也可以用于通信或机房等对用电要求较高的场所。IT系统用于煤矿等对防火有特殊要求的场所。 原理如下： 当系统发生单相短路故障时，TN系统相当于直接接地，不经过电源侧的接地电阻，回路阻抗小；TT系统回路相当于经过电源侧接地电阻，回路阻抗较大；IT系统因电源侧不接地或者经高阻抗接地，因此回路阻抗最大。 （1）TN-C系统正常工作时，PEN线上有不对称负荷电流通过，可能有三次谐波电流通过，在PEN线上产生的压降将呈现在与PEN线相连的用电设备外壳以及线路的金属导管上。当发生PEN线断线、或PEN线连接端子连接不牢、或相地短路故障时，会呈现较高的对地故障电压，且某一处的故障电压可沿PEN线窜至其它部位。 当电气设备外壳和金属套管上带上此危险电压，就可能出现一处或多处对地打火，产生电弧，引燃附近易燃物，造成火灾。此系统不很安全，一般用于三相负荷基本平衡的一般企业，住宅用户绝大部分是单相用户，难以实现三相负荷的平衡，不应使用TN-C系统。 TN-S系统正常工作，PE线上没有不平衡电流通过，与PE线相连的设备外壳不带电位，只是在接地故障时才带电位，因而上述故障危险可大为减少。此系统应用较广（包括通信系统），但应确保接地保护装置动作的可靠性，E连接端子应连接牢固。 （2）TT系统设备金属外壳用单独接地极接地，与电源的接地无直接联系，设备外壳是地电位，不会产生火花或电弧，因此较为安全。 另外，当电源侧或者电气装置发生接地故障是，其故障电压不会像TN系统沿着PE或PEN线在电气装置中传导和互窜，优于TN系统。 但当发生接地故障时，故障电流需通过设备接地电阻和电源接地电阻，回路阻抗较大，故障电流比TN系统小，降低了线路保护装置的灵敏感，随着漏电保护器的开发和应用，克服了TT系统保护电器不灵敏的弱点。 补充一点：TN系统内PE线系引自电源的中性点，当发生雷击引起的瞬态冲击过电压或者电网故障引起的工频过电压时，相线和PE线电位同时升高，电气装置绝缘承受对地过电压幅度较小；而TT系统中PE线直接引自大地，是大地的零电位，电气装置绝缘承受对地过电压很大，容易发生击穿等事故，应当采取措施防范。 （3）IT系统中电源中性点对地绝缘或经消弧线圈接地。当发生接地故障时，故障电流为非故障相的对地电容电流，故障电压不超过50V，不会产生电火花或电弧，一般场所不要求立即切除故障回路，只需发出报警信号，并在规定时间内消除故障，就能保证了供电的可靠性。 因此IT系统用于煤矿等对防火有特殊要求的场所，但IT系统不宜配出中性线，另外对电源及用电设备耐压要求也较高。不能提供照明、控制等需要的220V电源，需要设置380/220V降压变压器来提供220V电源，使得线路结构复杂化。
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电路板温度慢慢升高导致ADC采集电路采集不准！
最近在做一个uV电压采集的产品，发现总是开机用了一段时间后，采集结果慢慢变不准了，找了很久没找到原因，后来发现是电路版温度慢慢升高导致，结果发现罪魁祸首是1117, 1117在大电流的时候会发热。 把AMS1117的温升详细做个个测试。 测试设备： 1、稳压电源 2、电子负载 3、温度记录仪测试过程 5V电压输入，3.3V输出，热电偶贴到1117表面，上位机检测温度曲线，方便测试100mA、200mA、300mA、400mA、500mA、600mA、700mA、800mA时的温升情况。 结果汇总： 在800mA的时候AMS1117表面温度会升高的75度，小伙伴在做精密信号采集电路的时候，一定要考虑温升对模拟电路的影响，测量电路务必使用低温飘电阻，也可以软件对温度做些补偿作者：悠谷浮云
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输入电容纹波电流有效值计算
输入电容纹波电流有效值计算 相信很多人都知道Buck电路中输入电容纹波电流有效值，在连续工作模式下可以用以下公式来计算： 然而，相信也有很多人并不一定知道上面的计算公式是如何推导出来的，下文将完成这一过程。 众所周知，在BuckConverter电路中Q1的电流（IQ1）波形基本如图1所示：0～DTs期间为一半梯形，DTs～Ts期间为零。当0～DT期间Iq1 ⊿I足够小时（不考虑输出电流纹波的影响），则Iq1波形为近似为一个高为Io、宽为DTs的矩形，则有： Iin=(Vo/Vin)*Io＝DIo （Iin，只要Cin容量足够大，则在整个周期中是基本恒定的；按照能量守恒定律：Pin≈Pout） Icin＝Iq1-Iin 对Icin 的表达式可以这样理解：在Q1导通期间输入端和输入电容共同向输出端提供电流，因此输入电容电流等于Q1电流减去输入端电流；在Q1关断期间输入端对电容充电，以补充在Q1导通期间所泄掉的电荷，而此时电流方向与所定义的正向是相反的，所以有Icin＝－DIo根据有效值的定义. 不难得出输入电容的纹波电流有效值Icin.rms的计算公式： 有效值定义：有效值(Effectivevalue)在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流，经过一个交流周期的时间，如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话，则把该直流电流（电压）的大小作为交流电流（电压）的有效值，正弦电流（电压）的有效值等于其最大值（幅值）的1/√2，约0.707倍。 在正弦交流电流电中根据热等效原理，定义电流和电压的有效值为其瞬时值在一个周期内的方均根值。 如果考虑输出纹波ΔI，Icin.rms的电流有效值。 在忽略Buck电源的输出电流纹波的前提下，进行的近似计算。那么我们通过精确计算，可以得到一个更准确的数据。 这个推导的过程，利用到积分公式。通过分析和推导，可以对电路的工作原理有比较透彻的理解。 如果考虑输出纹波电流。那么电容上的纹波电流的波形为： 我们了解了脉冲波的有效电流的计算方法之后，我们知道开关电源的输入电容承载的电流脉冲也是矩形脉冲电流 由于在上管打开的阶段，输入电流的大小即可近似的看成输出电流的大小。所以只需要将输出电流的波形叠加在输入电容的波形上面，可以得到上图中的波形。 那么按照有效电流定义，我们可以通过对电流平方在时间上的计算 为了简便计算，我们将能量拆成纹波部分，和直流部分。 原先的直流部分，我们直接用乘法进行计算。 直流部分，我们按照近似计算的方法可以得到。 交流部分的功耗，我们按照公式计算可以得到： 所以总的电容上的有效电流为： 如果选用220uF的电容,每个能承受的有效电流为3.8A。。如果我们计算出来输入电容的有效电流值为7A，则需要选用220uF电容2个。高分子电解电容能够承受的有效电流值是有限的。在设计时需要充分考虑电容的承受能力。 如果没有输入电感，则电容的容值并不是非常重要，可以利用供电电源稳定输入电压值。只要前一级的电源带负载能力够强，应对电流突变的能力足够大（其实也是前一级的输出电容足够多），则电源输入侧的电容容量并不重要。 如果有输入电感，则输入端的电容容值显得重要，影响输入电压值跌落和输入电压纹波，利用充放电的电量相同可得： Q=C*ΔU Q=Iout*T*D C=Iout*T*D/ΔU 因为对于二次电源来说，下一级的输入电容不够，可以依赖别的同源的输入电容，或者依赖上一级的输出电容，来避免电源跌落。所以这个问题容易被我们忽视。 流过MOSFET的电流Isw是不连续，输入电容的作用是用来提供一个低阻抗的电流源来提供MOSFET电流。 输入电容上各电压分量和电流波形 有些Datasheet会给一个上面的公式，让你去计算电容容值的最小值。但是没有给出为什么。或者直接给一个参考电路，告诉你：至少放两个10uF的陶瓷电容，或者放置3颗100uF铝电解电容等等。 当上管关闭的时候，只是输入电流给电容充电。此时Iin=Ic（sw OFF） 当上管打开的时候，电容放电和输入电流同时给输出端供电。 此时，上管上的电流Isw=Ic（sw ON）+Iin Isw≈Iout 首先我们可以根据电容的： 可以得出： 我们想知道一个周期内电压跌落多少： 由纹波可见，需要在满足电容容量的前提下，选用低ESR的陶瓷电容，同时需要减小ESL。电容上本身的ESL并不大，但是经常会有因为输入电容较远或者地线较远引入较大的ESL在输入端引起较大的尖峰，导致芯片供电异常或者芯片MOSFET过压击穿。 所以输入电容的PCB布放，需要靠近输入端的两个管脚。 前两天直播的时候，还讲解了一个问题： 由于DC/DC的上一级不需要提供很大的电流，就可以实现很大的输出电流。 因为Vout/Vin=D,输出电压比上输入电压等于占空比。 Vin*Iin≈Vout*Iin，那么从能量的角度去设计的话，上一级提供的电流能力并不强。并且远水解不了近火。这两个原因，导致，我们认为提供这个瞬态的电流变化，全部都靠Cin输入电容。所以我们设计的过程中，就是看成全部由电容提供。所以计算的时候对上一级能够提供的瞬态能力其实是忽略掉了。
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3 种 DC-DC 电流检测方式比较
电源作为所有电子产品不可或缺的部分，起着非常重要的作用。如何提高功率密度以及产品功能特性(例如EMC、保护性能等)，成为不少半导体厂商需解决的问题。而近些年来，电子产品爆炸，起火等...
2024-12-31 67浏览 -
了解高速ADC电源设计至关重要的各种测试测量方法
当今许多应用都要求高速采样模数转换器(ADC)具有12位或以上的分辨率，以便用户能够进行更精确的系统测量。 然而，更高分辨率也意味着系统对噪声更加敏感。系统分辨率每提高一位，例如从12位...
2024-12-19 189浏览 -
还能这样测量电源纹波？
开关稳压器因其具有非常高的效率优势，正在各个领域逐渐替代线性稳压器。 但由于开关稳压器通常被认为具有很大的输出纹波(Ripple)，所以很多工程师在高性能和噪声敏感型系统中只考虑使用低压差(LDO)稳压器。 而事实上，现今很多高性能开关稳压器都已经可以实现较小的输出纹波，也同样可以胜任许多高性能应用和噪声敏感型系统。因此，能正确地测量开关稳压器的输出纹波就可以为很多设计提供更好的视角打下更良好的基础。 本期小编就带给大家简单总结一下开关稳压器的测量方法。 开关稳压器 本次用于展示输出纹波测量方法的开关稳压器是矽力杰的SY8843，这是一颗1.5MHz开关频率，3A输出电流的高效率同步降压DC/DC，拥有极小的输出纹波。 在测量输出纹波时，不同的测量方法收集到干扰的噪声不同，测量结果掩盖在噪声中，影响了对电源转换器性能的评估。接下来我们将简单介绍测试纹波的常见错误以及正确操作示范。 示波器测试纹波 我们会使用示波器进行纹波大小的测试。 一个新手工程师可能会用如下错误方式测试输出纹波，并得到以下结果。 图1 错误示例 图2 (CH1输出纹波 CH4输出电流) 这种测试方式的错误之处在于，直接使用了示波器探头的长接地引线。这使得信号端和引线形成了较大的环路，从而会引入额外的电感，并在开关转换过程中产生严重的振铃。如图中的大幅度瞬变并不是开关稳压器的实际输出纹波，只是一种测量假象。 图3 (CH1输出纹波 CH4输出电流) 相较图2，图3是在相同测试方法下开启了示波器的带宽限制测得的结果，这样也只能抑制带宽之外的瞬变，测得的依然并非是实际的纹波状态。 改善测试纹波 为了减小杂散电感，常见的方法是拆除标准示波器探头的长接地引线，将其管体连接至接地基准点，使整个探测环路最小化。我们可以通过使用ECB 到探头尖端适配器(图4)或者线圈来实现。一个常见的直插电阻就能方便地被DIY成一个线圈(图5)。 图4 使用ECB到探头尖端适配器 图5 错误示例 下图是使用上述方式测得的输出纹波波形。相较于图3的波形，高频的瞬变已得到了明显的改善。 图6 (CH1输出纹波 CH4输出电流) 但这仍然不是真正的开关稳压器的输出纹波。这是因为示波器的探测尖端测量的是EVB板的输出，其到开关稳压器的输出之间的走线存在着寄生电感。 为了测量开关稳压器真正的输出纹波，我们建议改为直接在输出电容上进行探测，如图7所示。 图7 正确示范操作 下图为使用该方法测得的输出纹波波形。 图8(CH1输出纹波 CH4输出电流) 正确操作示范 对于只需要关心输出纹波峰峰值大小的应用，图8的结果已经足够了。但是若想要了解更多纹波的细节，那么图8的波形则尚嫌不足。 这是因为我们使用的是常见的X10倍示波器探头，真实的信号会先经过1/10分压进入示波器进行采样。在输入纹波很小，并且经过1/10分压后，其与示波器的本底噪声相近，所以图8的波形上实际叠加了很多示波器的本底噪声。 因此，我们建议使用1倍无源探头或使用同轴电缆，如图9 所示。 图9 推荐示例 采用同轴电缆测得的开关稳压器的输出纹波波形如图11所示，我们除了能更准确地测得输出纹波的峰峰值之外，还能看到更多细节，诸如因为输出电容ESL导致的纹波瞬变。这些细节能可以更好地协助工程师进行下一步的设计。 图10 CH1同轴电缆与CH2 10X探头的测试对比 图11 使用同轴电缆测得开关稳压器的输出纹波 让我们来简单做一个小结，开关稳压器输出纹波的测量方法过程可以概括如下： 1. 使用示波器的带宽限制功能;2. 使用ECB到探头尖端适配器或者线圈的方式进行最小环路接地;3. 直接测量稳压器输出电容两端的信号;4. 推荐使用1倍探头或同轴电缆进行测量。
2024-12-19 172浏览
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