详细说说反激式开关电源电路

在硬件面试经典中的第 86 题中提到的反激式开关电源，是通过开关通断将交流转变成直流的 AD-DC 开关电源的一种，并且反激式开关电源是由 BUCK-BOOST 电路演变而来，所以博客由浅入深一步一步讲解完反激式开关的知识，让我们开始吧！ 一、升降压电路（ BUCK-BOOST 电路） 在博客DC-DC基础知识 + 硬件电路_dcdc电路-CSDN博客中介绍了升压（BUCK）和降压（BOOST）电路，但是没有介绍升降压电路（BUCK-BOOST电路），现在简单介绍如下。 1.1电路简介 电路结构如下图，电路图由以下部分组成： MOS 管：开关电源的开关。接受PWM波形信号，高电平管子打开，低电平管子关闭。 电感 L ：充放电。吸收电源的能量，并向后级电路释放。 二极管 D：指定电流的流向。 电容 ：平滑输出电流。 图1.1 BUCK-BOOST 电路原理图 1.2 MOS 管打开 当在 PWM 波高电平时，MOS 管打开，电源给电感充电，在电感上形成上上正下负的电压。图1.2 1.3 MOS 管关闭 当在 PWM 波低电平时， MOS 管关闭，电感上的电源突然撤走，电感上感应出与电源供电方向相反的感应电动势，形成如下图的电流方向给负载供电。图1.3 1.4电路说明 1.4.1升降压 BUCK-BOOST 电路输入输出存在公式（理想公式）：其中 D 为 PWM 波的占空比，就是通过调节占空比来实现升降压： 当需要升压时 ，调大占空比，让电感可以吸收更多的能量，增大感应电动势； 当需要降压时，调小占空比，让电感不吸收很多的能量，减小感应电动势。 1.4.2注意 上述介绍的电路是最简单、最理想的 BUCK-BOOST 电路，只是为了说明一下电路原理，有很多问题都没有说清楚，如： 如果供电电源负极是地的话，那么在电路图上二极管正极那一点的电压其实是负电位，需不需要抬高？ 供电电源如果是电池或者输出没有达到预期，需不需要添加输出到 PWM 波控制电路的反馈？ BUCK-BOOST 电路原理很久就提出了，有没有好用、简单的芯片？怎么选择？等等 在硬件面试经典中的第 86 题目给出的电路图，其实就是将上述的 BUCK-BOOST 电路图中的电感换成了变压器，我们逐步来展开介绍。 二、手机充电器原理 2.1初代电源原理 下面是最初代手机充电器的原理，最终可以得到输出稳定的 5V 电源给手机充电。图2.1 但是这种手机充电器很少被使用，原因： 线性电源功率密度低； 发热严重； 体积大。 图2.2 2.2现代开关电源原理 其中仍然有全桥整流电路和变压器，但排列位置发生了变化，同时原来的 LM7805 被一颗 MOS管和控制芯片取代。看到下面的电路，就发现和最开始的 BUCK-BOOST 电路的相似之处了。图2.3 产生了一个方波加在了变压器的左侧绕组上，在变压器的右侧绕组上感应出另一个比较小的电压，经过滤波，就输出 5V 的直流电 （后面会详细讲解）。 2.3比较两个电路 2.3.1变压器体积更小 第一个电路中 220V 的交流电被直接送入变压器，然后输出经过整流滤波就变成了直流电；第二个电路就比较麻烦了，先把 220V 的交流电整流滤波变成直流电，然后将直流电转变成方波才送入变压器中，最后输出直流电。之所以弄得这么麻烦，就是为了减小体积和减少发热。最初的 220V 交流电频率只有 50HZ，而送入变压器的方波频率可达 65KHZ 甚至更高，频率更高的好处就是可以使用更小的变压器。 为什么更高频率的信号就可以使用更小尺寸的变压器？1、变压器的基本原理 变压器的大小主要取决于其铁芯和绕组的尺寸，而这些尺寸与变压器要传输的功率和频率有关。对于给定的功率输出，铁芯的大小（体积）决定了变压器能否有效传输和转换能量，而绕组的线圈数量影响了感应电压的多少 公众号@电路一点通。 2、频率与变压器尺寸的关系 磁通密度与频率：在变压器中，磁通密度（磁场在单位面积上的强度）与施加的交流信号频率成反比。较高的频率意味着磁通在单位时间内变化更快，因此在相同的磁通密度下，铁芯每周期只需要承受较少的磁通变化量。这就意味着使用高频率时，可以用较小的铁芯而不会达到铁芯饱和的情况。 铁芯材料的利用效率：高频信号下，变压器的铁芯材料在高频下的利用率更高。换句话说，在高频率条件下，可以用更少的铁芯材料（即更小的变压器）来传输相同的能量。 3、高频率的其他优势 绕组匝数减少：在高频条件下，由于每周期的时间较短，可以用较少的匝数来达到所需的感应电压。这进一步减小了绕组的尺寸和重量。 变压器的电感和电容效应：在高频条件下，变压器的电感效应更为明显，而漏电感和分布电容的影响相对变小，这样可以设计更紧凑和高效的变压器结构。 2.3.1开关电源取代线性电源 由 MOS 管输出的受控方波，就可以添加反馈回路至控制器通过实时调节方波的占空比来稳定输出电压。以上方案替换掉 LM7805 稳压器，是由于 LM7805 稳压器是线性稳压器，效率低，发热严重。 1. 线性稳压器的工作原理 线性稳压器通过连续调整其内部的电阻来维持稳定的输出电压。当输入电压高于所需的输出电压时，线性稳压器通过将多余的电压转化为热量的方式来降低电压。这是线性稳压器工作的基础： 简单的等效电路：线性稳压器可以被简单地等效为一个可变电阻（或三极管）与负载串联。当输入电压升高时，稳压器会增加其内部电阻，以确保输出电压保持恒定。 能量转换：任何超过输出电压需求的能量都被转化为热量在稳压器上消耗掉。这意味着线性稳压器的效率主要取决于输出电压和输入电压之间的差异。 2. 开关电源的工作原理 开关电源通过高速开关元件（如MOSFET）打开和关闭，以控制输入电压和输出电压之间的能量传递。开关电源通过储能元件（电感和电容）将电能转换和传输。以下是开关电源的关键特点： 高频开关：开关电源工作在高频状态下（通常在几千赫兹到几兆赫兹范围）。高速开关使得输入电压被切割成高频脉冲信号，然后通过变压器或电感进行能量传递和转换。 高效能量转换：由于开关元件（MOSFET）在完全导通或完全截止时工作，理想状态下几乎没有能量损耗。能量只是在电感和电容之间转移，因此能量损耗很小，转换效率可以高达80%-90%以上。 2.4开关电源 开关电源其实是一大类电源的统称，它们的相同之处就是都有 MOS 管构成的开关电路来产生 PWM 波，最后通过整流滤波来输出电压。不同之处就是每一种类型的电路有着完全不用的拓扑结构，有一些里面有电感，有一些里面是有变压器，不同的拓扑结构适用于不同的使用场景，有的适合 100W 以内的电源，有的适合做隔离，有的适用于可调输出的场景。上面介绍的现代开关电源的名称为反激电源，是因为该电源电路中的变压器两个绕组绕制方向是相反的，该电源有隔离的功能，但是支持的功率并不高，大量使用在 ADCD 的电源中，生活中所见的 100W 功率以内的电源大多是都是反激拓扑结构。图2.4 三、反激电源原理 正式进入到反激式开关电源的原理，这一节会制作 220V 转 5V/2A  输出的开关电源。 3.1拓扑结构 在图 2.3 中其他部分都介绍清楚了，除了在上面埋下了一个坑：副级绕组上是怎么感应出一个较小的电压的？其实反激电源最关键的部分就是这个变压器，在之前的刻板印象中： 一般只有交流的正弦波可以穿过这个变压器，并且输入输出电压比就是变压器的匝数比。而只有正电压的方波穿过变压器是整个架构中最精巧的部分。 3.1.1当 MOS 管从关闭到打开时 有变化的电流流入到主绕组，从而在铁芯中感应出一个 变化的磁场，变化的磁场会在副绕组中感应出电压，由于两个线圈缠绕方向相反，故上正下负的电压会在另一边感应出一个上负下正的电压。由于在副边添加了一个反向二极管，故此时的电压不能导通，故在副边其实没有电流。既然没有电流，可以当做副边的电路不存在，所以此时的变压器的初级线圈可以等效成一个普通的电感，电流流入电感就存储能量。 3.1.2当 MOS 管从打开到关闭时 当 MOS 管关闭，电感（初级线圈）上的电源突然被撤走，电感（初级线圈）会感应出来的上负下正的电压来阻止突变，也就是说在这个 MOS 管关闭瞬间，初级线圈两端的电压会瞬间从上正下负变为上负下正。这个电压会正好在次级线圈中感应出一个上正下负的电压，此时符合二极管的导通方向，副边的电路中就有了电流。该电流一部分给电容充电，维持输出电压的稳定，另一部分给后级的负载供电。同时这个过程又将初级线圈中存储的能量给释放出来，能量释放完之后再等待下一次 MOS 管打开给它充电，如此就完成了一个循环。 3.1.3总结 以上就是反激式开关电源的精髓所在，总结成一句话就是：MOS 管打开时给初级线圈储能， MOS 管关闭时，线圈将所储能量释放到次级线圈中。输出电压的计算公式： 3.2拓展电路 拓展的电路增加两部分电路，分别是 RCD 电路和反馈路径，如下图所示。 3.2.1 RCD 电路 由于各种原因，MOS 管产生的 PWM 波存在较大的尖峰，图下图中蓝色的波形图，尖峰的存在很可能导致 MOS 管的烧毁，RCD 电路就是用来吸收这个尖峰的，尖峰产生时，通过下图中红色的通路，迅速被电容吸收，并在剩余的时间里电容向电阻释放自身能量，经过这样的循环，尖峰就会被消减很多，确保 MOS 管的安全。 3.2.2反馈路径 反馈路径用来监测输出电压值： 输出电压 < 5V ，增加 PWM 的占空比； 输出电压 > 5V ，减小 PWM 的占空比； 按照常规的反馈电路设计思想，往往设计出的是两电阻分压反馈电路，如下图：但是由于变压器初级线圈侧都是强电，不可以直接与输出的 5V 弱电有电器连接，所以需要有隔离，故使用光电耦合电路来反馈电压信号。公众号@电路一点通整体电路，传递能量的为磁能，电压反馈回去的能量为光能，原边和副边是完全隔离的。 3.2.3其他 所谓的 AC-DC 广义上其实指的是只有整流桥和电容，这一部分是 220V 交流电转变为 310 伏的直流电，这部分才是真正意义上的 AC-DC。后面剩余部分其实是DC-DC，而反激拓扑结构其实仅仅指的是DC-DC 这部分电路。 3.3电路图 3.3.1全桥整流电路 图中为四个二极管组成的全桥整流电路，将交流电负半轴电路翻转至正半轴，实际制造选择了一个集成好的整流桥芯片，型号是 MB10F ，耐压 1000V ，体积小巧，并且芯片内部二极管一致性比较好。 MB10F 实物图 MB10F 原理图与 PCB 3.3.2输入电容 主要作用是滤波，将整流之后的“馒头波”变成比较平直的波形。电容越大，波形就越平稳，但是受到成本与体积因素也不能无限制的增加电容。公众号@电路一点通一般会按照输出功率配置电容，大致的标准为 2~3uF/W ,本次项目输出位 5V/2A ，也就是 10W ，故选择 33uF 的电解电容，并且电容的正极电压高达 330V ，故电容的耐压要求取 400V （保留裕量）。 3.3.3 RCD 电路 主要用于吸收 MOS管上的尖峰电压，防止 MOS 管被烧坏。既然是吸收尖峰电压的，它的耐压值也会比较高一些，老师选择的是 FR107 ，是一颗耐压 700V 的快恢复二极管，电阻、电容的取值先按照数据手册推荐的来（电阻：150K 1206 ；电容：2.2uF 1206），后期会根据电路实际测试的波形进行微调。 3.3.4变压器 变压器的作用是将高压变为低电压，同时起到一个强电弱电隔离的作用，变压器是整个反激开关电源的核心，但是不同于其他电子元器件可以直接购买现成的产品，变压器一般都需要定制，先给出最后设计出变压器的参数如下图。详情请见 3.5 变压器的机关方法。 3.3.5输出二极管 输出二极管的作用是在原边的 MOS 管打开时截止住感应出的反向电压，并且这个电压有可能会很大，所以这颗二极管的耐压要求会比较高，一般要几十伏。同时在原边 MOS 管关闭时，它又需要承受一个比较大的输出电流，所以这次我选择的是 SB10100，耐压 100V ，最大导通电流 10A 。这颗二极管两端的电压也会存在尖峰，所以也需要给它配置电容、电阻来吸收这个尖峰，取值也暂时按照数据手册推荐值（电阻 22R ；电容 1nF ）。 3.3.6输出电容 输出电容主要影响输出纹波的大小， 选型时主要考虑两个参数：容值大小、ESR（电容寄生电阻），至于两个参数的取值可以根据公式大致推算，但是一开始比较简单的方法是一开始就选择两颗差不多大小的电容，先放上去看看，然后再根据纹波的大小来调节电容的大小。老师保守一点，第一版选择的是两颗 680uF/45mΩ 的电容，这样测量出的纹波大致 130mV 。如果想进一步减小纹波，可以考虑在这两颗电容之间加一颗电感，构成一个 CLC 网络，纹波就可以减小到 30mV ，如下图。 3.3.7电压反馈电路 电压反馈电路作用是向芯片反馈当前的电压值，从而让芯片微调 PWM 的占空比来稳定输出电压，主要过程如下：某时刻输出低于 5V → 下图中蓝色原点的电压降低 → TL431 试图稳定住该点的电压 → TL431 所在通路上电流会减小 → 光偶中的发光二极管变暗 → 将电压不足信号传递到了芯片内部 → 芯片收到信号后增加占空比来抬高电压。注意事项：（1）右侧两个电阻的取值会影响到输出电压，对应的关系如下。（2）光耦需要选择线性光耦，老师选择的型号是 PC817A 3.3.8主芯片 主芯片所涉及的电路如下图所示：本项目老师选择的芯片是 HE500-15，该芯片内部集成了 MOS 管，PWM波产生电路以及反馈和保护电路，是一颗非常典型的反激芯片。这部分电路其实反而是最简单的，直接照着数据手册抄就可以，简单介绍如下：（1）1 号引脚：接反馈（2）2 号引脚：芯片的电源输入。单独在变压器上绕了一个线圈，通过二极管以及电容的整流滤波变成低压直流电后给芯片供电。（4）4 号引脚：MOS 管的漏极，接到变压器的初级线圈。（5）5 号引脚：MOS 管的源级。接两个采样电阻，用来监测输入电流的大小。如果电流太大，就会触发内部的过流保护。（6）6 号引脚：接地。（7）7 号引脚：接过压保护的分压电阻，注意 7 号引脚接入的 VBUS 是在电路一开始，整流后引出的 VBUS 电压。（8）8 号引脚：内部比较电压，接 47nF 的电容即可。（以上序号存在一点问题，但是老师就这么讲了，我就顺着他这么写了。）以上电路是可以工作的，但是需要量产售卖的话，还需要假如一些保护器件和 EMI 器件，否则就只要读懂数据手册即可。 3.4 LAYOUT 要点 3.4.1走线顺畅 下图中蓝色标注出来的为主回流，电流大，故这两条路径走线要尽可能的短，不能绕弯。主回流的原理图 主回流的PCB图（白线） （我画过 PCB ，所以我可以理解老师大致的意思，没有画过的读者，建议自己实操一遍。） 3.4.2电路隔离 初级和次级电路必须要做好隔离，如下图，可以看到两边的地平面都是分开的。 3.4.3防干扰 芯片周边的元件要尽离芯片近，尤其是反馈部分（上面横向的矩形）的元件要远离干扰源。 3.5变压器的计算方式 思考：变压器输入电压和输出电压的比值就是主副线圈的杂数比。但是实际在制作一个变压器，这两个线圈到底应该绕多少圈呢？10 圈和1  圈，以及 100 圈和 10 圈，它们都是 10: 1 的匝数比，那么它们之间会有区别吗？我们又应该用多粗的线去绕制这个变压器呢？铁芯又应该如何选择呢？等等，计算出变压器的所有参数其实是制作手机充电器中最复杂的问题。说明1：因为我这个人比较较真，有点钻牛角尖了，所以我可能会在博客里字里行间的表达没有必要什么都钻牛角尖的想法，表达产品需要一次一次迭代、参数计算没不可能一次就完美实现的想法，如果正在看这篇博客的你没有这个问题的话，略过就好了。说明2：设计该电源需要你对反激电源的原理有足够充分的认识，但是一般的新人又不太了解反激电源的原理，所以就设计不出变压器，那设计不出变压器就做不出反激电源，不亲自做一遍反激电源，你就不可能对反激电源的原理有充分的认识。很多人都会在这个死循环中跳脱不出来了，破局的关键其实就是先别管理论，放下看不懂的知识，公众号@电路一点通用最简单的办法先把反激变压器给设计出来再说，然后再一步一步的迭代学习。 3.5.1确定匝数比 第一步需要根据下面的公式确定匝数比，其中需要讲解的如下： 是指变压器输出（主绕组端）电压的最小值，一般认为 220V 交流电压有效值最低为 185V ，经过整流滤波之后电压值乘以 。 ：输出二极管的导通压降，一般为 0.7V 。 D：最大占比，一般取 0.4 。 综上，可以计算出大致的匝数比为 30。 看到这里不知道你会不会觉得这有点糊弄人，这些参数选取都非常随意，比如说二极管的导通压降，有的可能是 0.6V ，包括最大占空比，那为什么非要是 0.4 呢？0.35 行不行？而一旦修改了这些值，最后的匝数比计算结果也就不是 30 了。这其实也是反激变压器设计时最麻烦的一件事，永远不可能一下子就得到最优解，只要参数在一个差不多的范围之内，最后设计出来的电源其实都是可以工作的，所以一开始我们不需要纠结太多，包括公式是如何推导出来的，也不需要太在意，时刻记住我们今天的目标就是先把第一个变压器计算出来再说，后面再来迭代优化。 3.5.2原边电感 确定好匝数比之后，根据以下公式确定原边线圈的电感值，其中需要解释的部分如下：（因为在 MOS 管打开时，副边就相当于不存在，原边就等效成一个电感，该电感值的大小就直接影响到纹波电流的大小。） ：效率先取估算值为 75%。 ：是指原边电感接受到的频率，也就是芯片的频率 为 65KHZ。 ：输出功率，5V/2A 故输出功率为 10W 。 通过以上计算可得，原边电感值约为 6.2mH 。 3.5.3选定磁芯 磁芯的大小一般和输出功率有关，如下图，因为磁芯越大就可以选用更粗的线，绕更多的线圈，具体选多大的磁芯更多的是经验值。本次输出功率为 10W ，又是第一次设计变压器，稳妥一些选大一号的 EE22，确定磁芯后就确定了磁芯额截面积，如下图。 3.5.4线圈匝数 原边线圈需要根据以下公式计算，需要说明的是： ：原边峰值电流，计算公式在下图中小字附上，不展开讲解。 ：最大磁通密度，一般取值为 0.25T 。 ：最大磁芯面积，上一节中确定的参数。 最后计算出的原边匝数大约为 157 匝，根据一开始算出来的匝比是30，可以算出副边为 15.2 匝，向上取整为 16 匝，再根据匝比反推出原边匝数是 180 匝。本次用的芯片还需要辅助绕组供电，芯片要求的输入电压是 15V 左右， 是 5V 的 3 倍，所以辅助绕组的杂数为 18 圈。 3.5.5绕线的直径 一般来说流过 5A 的电流就需要至少 粗的线，故首先计算出线圈中电流的有效值如下图红色框（省略了计算过程），其中需要解释的部分如下： 计算出的原边线径为 0.15mm，稳妥一些用 0.2mm 直径的。 计算出的副边线径为 0.89mm，稳妥一些采用 0.1mm 直径的，考虑到趋肤效应，故改用 4 根 0.5mm 直径的铜丝，并联起来用会更好一点。 辅助绕组电流比较小，直接用 0.1mm 的就可以 3.5.6交付产家 交付厂家生产之前，还需要提供以下信息： 骨架样式 引脚个数 线圈绕制方向 小 tips： 在前面提到过，反激电源的两个线圈是以相反方向缠绕，需要标注清楚同名端 因为初级线圈比较多，可以采用三明治绕法：先绕一半的初级线圈，然后 依次 绕 次级线圈和辅助线圈，最后再绕初级线圈的剩下的一半，这样耦合的效果会更好。 反激变压器的计算方法有很多，以上介绍的其中最简单的一种，而且计算出的结果也不一定是最优解，甚至两个章节给出的参数都不太一样。实际上这两组参数都可以正常工作，但是都需要做成成品电源后测试，优化迭代。本项目的首要目的是设计出第一个能用的反激变压器，制作出来 后带着板子去学习更多相关的电源知识，充分理解公式的意义，思考如何改进变压器，就会事半功倍，远胜于拿着书本知识从入门到放弃。

什么情况下需要去掉LDO的输入电容？

LDO输入电容我们平时都会加，但它会带来什么改善，如果何发挥输入电容的最佳效果，什么情况下没有它效果会更好？本文将对这三点内容进行整理归纳。

汽车制动系统的图解

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  

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。 

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。 

LED的封装和散热设计

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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。