开关元件和一些其他元件的固定脚需不需要接地?

电子元件常识,这个可以看
模拟IC与数字IC对比
&处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC被称为模拟IC。模拟IC处理的这些信号都具有连续性,可以转换为正弦波研究。而数字IC处理的是非连续性信号,都是脉冲方波。
模拟IC按技术类型来分有只处理模拟信号的线性IC和同时处理模拟与数字信号的混合IC。模拟IC按应用来分可分为标准型模拟IC和特殊应用型模拟IC。标准型模拟IC包括放大器(Amplifier)、电压调节与参考对比(Voltage Regulator/Reference)、信号界面(Interface)、数据转换(Data Conversion)、比较器(Comparator)等产品。特殊应用型模拟IC主要应用在4个领域,分别是通信、汽车、电脑周边和消费类电子。
模拟IC具有四大特点:
a、生命周期可长达10年。数字IC强调的是运算速度与成本比,数字IC设计的目标是在尽量低的成本下达到目标运算速度。设计者必须不断采用更高效率的算法来处理数字信号,或者利用新工艺提高集成度降低成本。因此数字IC的生命周期很短,大约为1年-2年。
  模拟IC强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。产品一旦达到设计目标就具备长久的生命力,生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。如音频运算放大器NE5532,自上世纪70年代末推出直到现在还是最常用的音频放大IC之一,几乎50%的多媒体音箱都采用了NE5532,其生命周期超过25年。因为生命周期长,所以模拟IC的价格通常偏低。
b、工艺特殊少用CMOS工艺
  数字IC多采用CMOS工艺,而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件,而CMOS工艺的驱动能力很差。此外,模拟IC最关键的是低失真和高信噪比,这两者都是在高电压下比较容易做到的。而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境,并且持续朝低电压方向发展。
  因此,模拟IC早期使用Bipolar工艺,但是Bipolar工艺功耗大,因此又出现BiCMOS工艺,结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺,将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合,同时也需要设计者加以熟悉,而数字IC设计者基本上不用考虑工艺问题。
c、与元器件关系紧密
  模拟IC在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等;在设计中因技术特性的需要,常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式;模拟IC还必须具备低噪音和低失真性能。电阻、电容、电感都会产生噪音或失真,设计者必须考虑到这些元器件的影响。
对于数字电路来说是没有噪音和失真的,数字电路设计者完全不用考虑这些因素。此外由于工艺技术的限制,模拟电路设计时应尽量少用或不用电阻和电容,特别是高阻值电阻和大容量电容,只有这样才能提高集成度和降低成本。某些射频IC在电路板的布局也必须考虑在内,而这些是数字IC设计所不用考虑的。因此模拟IC的设计者必须熟悉几乎所有的电子元器件。
d、辅助工具少测试周期长
  模拟IC设计者既需要全面的知识,也需要长时间经验的积累。模拟IC设计者需要熟悉IC和晶圆制造工艺与流程,需要熟悉大部分元器件的电特性和物理特性。通常很少有设计师熟悉IC和晶圆的制造工艺与流程。而在经验方面,模拟IC设计师需要至少3年-5年的经验,优秀的模拟IC设计师需要10年甚至更长时间的经验。
  模拟IC设计的辅助工具少,其可以借助的EDA工具远不如数字IC设计多。由于模拟IC功耗大,牵涉的因素多,而模拟IC又必须保持高度稳定性,因此认证周期长。此外,模拟IC测试周期长且复杂。
  某些模拟IC产品需要采用特殊工艺和封装,必须与晶圆厂联合开发工艺,如BCD工艺和30V高压工艺。此外,有些产品需要采用WCPS晶圆级封装,拥有此技术的封装厂目前还不多。
新型非接触式电流传感器
  l 原来状况
  原来的非接触式电流传感器大致有3种结构模式,如图1所示。在图1中,例1所示为以霍尔元件作为磁场检测元件设置在铁芯的间隙内;例2所示为在铁芯的间隙内设置霍尔元件,而在铁芯上设置反馈线圈:例3所示为在铁芯的间隙内设置磁一光效应元件(应用法拉第效应的元件),用作磁场检测元件。
  上述3种结构模式的缺点如下:
  例l中元件的温度特性不佳,输出均匀性较差,因而电流检测精度不高。再者,此种传感器极易受漂移的影响.稍微受点漂移影响就难以测量含直流成分的电流。
  例2虽可解决例1中出现的问题,但要精密测量线圈中流过的电流还必须排除外界干扰因索,如果受到感应噪声等因素的影响,也就难以实现精密测量。特别是电流传感器的传感部和控制电流传感器信号的控制部之间的距离长,付出的代价就更高。
  例3由于其控制部的信号只用光传送,噪声虽低.但漂移的影响却不小.因而也不能测量含直流成分的电流。
  2 技术创新
  本开发立足于技术创新,着重致力于结构改进.其举措是局部铁芯为饱和磁体,并由铁芯形成间隙,铁芯环绕在导体的外周,线圈绕在铁芯上,将磁场检测元件设置在间隙内。
  由于本开发将磁场检测元件设置在铁芯饱和磁体的间隙内.因而在测量导体中所流过的电流时线圈中没有电流。若用磁场检测元件测量间隙内的磁场.根据测得的磁场强度即可知道导体中流过的电流。
  在此情况下.如果磁场检测元件的检测灵敏度始终保持稳定不变,那么要精确测量导体中流过的电流是不成问题的。可是,磁场检测元件的材料、制件、粘接剂等因温度引起的变化以及时效变化、光源变化等因素都会影响磁场检测元件的检测灵敏度.使之产生漂移。因此,不能精密测量导体中流过的电流。为此.本开发采用绕在铁芯上的线圈,可按需要对磁场检测元件的灵敏度加以校正,使磁场检测元件的灵敏度始终如一,经常保持在稳定不变的状态。
  校正灵敏度时经由绕在铁芯上的线圈内流过的电流达到一定量值程度时,就会使铁芯的磁体形成饱和状态而与导体中流过的电流无关。间隙内产生一定量的磁通密度,当其达到一定程度时,即使磁场再增强.磁通密度也不会再增大。此时。可用磁场检测元件测量间隙内的磁场。此测量值中如果不存在上述漂移因素.那么通常即为固定值(基准值)。但若存在漂移因素,其值就会变化。放大器与磁场检测元件的光检测器连接,对其进行调制,并将磁场检测元件的输出值与基准值相比较。同时对磁场检测元件的灵敏度进行校正。此校正可在瞬间进行,并且无需切断导体中流动的电流。
  3 实例
  图2所示为本开发提供的非接触式电流传感器的结构。线圈绕在铁芯上,磁场检测元件设置在铁芯的间隙内.光检测器测量磁场检测元件的输出,放大器调制磁场检测元件的输出。
  局部铁芯必须形成饱和磁体,但并不局限于此,整个铁芯均为饱和磁体也无妨。若需追求饱和磁体所具有的短暂饱和特性。选用铁紊体或非晶体之类的磁性合金便可奏效。
  图3所示为非接触式电流传感器的铁芯示例。铁芯的两端部采用高磁导率和高磁通密度的磁体,端头以外部分采用饱和磁体。两端头尖细成锥形,以增大间隙的磁通密度。提高电流传感器的灵敏度。
  磁场检测元件可以采用磁一光效应元件和霍尔元件。但是由于前者仅用光的方式就能进行传感部和控制部之间的信号传送,并且不受感应噪声的影响.因而相比之下前者较为理想。
  在测量导体内流过的电流时。饱和磁体随其流过的电流一旦达到饱和程度,即使再增大导体中的电流.间隙内的磁场也不会再变化。由于其变化量用磁场检测元件检测不出,因而饱和磁体的饱和程度不能由导体内流过的电流来定。而其饱和点主要取决于饱和磁体的形状和尺寸,特别是间隙的形状和尺寸。
  4 效果
  实验结果表明。新开发的非接触式电流传感器具有如下成效:消除了磁场检测元件的输出漂移,能精确测量含直流成分的电流;无需精密调制线圈中流动的电流就能精密测量电流;采用磁一光效应元件.其输入和输出信号为光信号,无感应噪声之忧;改善了温度特性。
导铜线的负载能力的计算
估算口诀:&
二点五下乘以九,往上减一顺号走。&
三十五乘三点五,双双成组减点五。&
条件有变加折算,高温九折铜升级。&
穿管根数二三四,八七六折满载流。&
(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是&截面乘上一定的倍数&来表示,通过心算而得。由表5 3可以看出:倍数随截面的增大而减小。&
&二点五下乘以九,往上减一顺号走&说的是2.5mm&及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm&导线,载流量为2.5&9=22.5(A)。从4mm&及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减l,即4&8、6&7、10&6、16&5、25&4。&
&三十五乘三点五,双双成组减点五&,说的是35mm&的导线载流量为截面数的3.5倍,即35&3.5=122.5(A)。从50mm&及以上的导线,其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组,倍数依次减0.5。即50、70mm&导线的载流量为截面数的3倍;95、120mm&导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。&
&条件有变加折算,高温九折铜升级&。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm&铜线的载流量,可按25mm2铝线计算。
磁性印刷与磁卡的制作
磁性印刷是磁性油墨印刷的简称,它以掺入氧化铁等磁性物质作为油墨颜料,并通过一定的印刷方式完成磁性记录体的制作,使印刷品具有所要求的特殊功能。近年来,随着计算机科技及网络技术的发展,磁性印刷品在很多领域得到应用,如银行存折、支票、身份证、信用卡、电话卡、车船票及价目表等。
1.基本组成
在磁性印刷中,构成磁性记录体的材料为磁性油墨。
磁性油墨属特种油墨,其基本组成方式与普通印刷油墨相似,即由颜料、连结料、填充料和辅料组成,但磁性油墨所采用的颜料不是色素,而是强磁性材料。所谓强磁性材料是指将其插入磁场中即被磁化,即使去掉磁场也能保留磁性的特殊材料。磁化前油墨本身是没有磁性的,之所以具有磁性,是因为油墨配方中所用的颜料在经过磁场处理后具有保留磁性的能力。当然,影响磁性记录层特性的因素较多,如颜料的磁性、油墨中磁性颜料的含量、磁性膜厚度等,实验表明,干燥后的磁性膜的厚度以10~20&m为宜。此外,为了提高磁性膜表面的平滑度和耐磨性,印刷后可用合成树脂进行表面上光。
在磁性油墨中起功能作用的是强磁性颜料,起印刷辅助作用的是与之相适应的油墨连结料,以下将按材料特性进行介绍。
2.磁性颜料
强磁性材料主要有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等磁性元素,Fe-Mo和Fe-W强磁性合金,以及具有Mn-Al和Mn-Bi那样的NiAs型结构的合金等。而作为磁性油墨的颜料大多是铁素体,即一般是用XO-Fe2O3表示的无机化合物,其中X为二价金属离子,依据X的种类不同,分别有锰-铁素体、铁-铁素体、铜-铁素体等。将上述强磁性材料置入磁场中,改变磁场强度,测试其所对应的磁化值,即可以得到强磁性材料的H-B曲线。H-B曲线是表示磁性材料特性的重要曲线,其中oa代表饱和磁化值,ob代表残余磁化值,oc代表磁阻值。
检测常规印刷品质量,往往是以印刷密度值和色相作为评价参数;而对于磁性印刷,则是以H-B曲线的残余磁化值和磁阻值作为印刷品质量评价的参数。例如,在计数与计量磁性记录体印刷中,强磁性材料的磁阻值应为2A/m,残余磁化值为0.08~0.11T。因此,进行磁性印刷必须了解强磁性材料的基本特性,合理选择强磁性材料,确定磁性油墨配方,这是获得优良磁性印刷品的关键。
常用磁性颜料有氧化铁黑(Fe3O4)、氧化铁棕(&-Fe2O3)、含钴的&-Fe2O3和氧化铬(CrO2)。
连结料是构成油墨流体的重要组分,其主要作用是赋予颜料等固体粉状物以流动性,使之在研磨分散后形成浆状流体,印刷后在承印物表面干燥固定下来。
油墨的流变性、黏度、干性以及印刷性能等主要取决于连结料。因此,高质量的磁性油墨不光要有好的磁性材料作为颜料,也要采用性能优良的连结料。
磁性油墨常用连结料有植物油(亚麻油)和合成树脂(醇酸树脂)。
1.印刷方式
磁性印刷过去通常采用平版、凸版印刷,以及显影磁性潜像三种方式。
随着各种磁卡的普及,磁性印刷已开始采用凹印、网印等多种印刷方式。此外,还有特种印刷,如用喷射方式形成磁性图像;非冲击装置高速印刷;磁性胶囊印刷及磁性层转印方式。
2.性能要求
大多数印刷油墨的功能是为了得到平面图文,而磁性印刷则是利用印刷得到的特殊图文作为检测和记录使用。评价磁性油墨的性能除了以油墨的磁性参数作为重点指标外,还应重视印刷适性和油墨附着性。例如,用于平版印刷的磁性油墨必须解决因磁性材料亲水而造成油墨乳化的问题,因为乳化现象会使油墨附着在空白部位,减弱图文部位的磁性,给下一步的磁性检测与判别带来不良影响。一般来说,磁性颜料相对于其他油墨颜料,具有密度大、含量高的特点,因此,必须确保连结料和颜料的亲和性良好。
为了改善磁性油墨的印刷适性和油墨附着性,目前是采用把铁粉及其他永磁性物质和聚酰胺树脂、热塑性环氧树脂、沥青纤维、聚苯乙烯、氧(杂)茚&茚等树脂混合后,在融熔或液体状态下使之悬浮于水性介质中,以得到适用于高速印刷的显影磁性潜像油墨。
由于磁卡采用的磁记录材料的物理、化学性能较稳定,可靠性好;便于长期保存,感化性能好,且可反复使用;消除磁性后可再次录制,经济性好;读写设备简单,可实现小型、轻型化,便于携带和使用;其种类及应用领域正在逐步扩大。
1.磁卡的分类
(1)按用途分类:一般分为磁卡、密码卡、预付现金卡。
(2)按制作及信息读取方式分类:一般分为磁卡、专用磁卡。
2.磁卡片基材料及规格
用于磁卡的片基材料需要满足一些基本要求,从使用条件考虑,应具有相应的物理、化学性能,要求耐久性良好,在使用和长期保存期间,性能不发生较大变化。
(1)材料类型:常用的磁卡片基材料可分为塑料片基和复合纸片基。塑料片基材料要求力学性能良好,尺寸稳定,表面光洁,但需要进行印前处理;复合纸片基材料印刷适性好,不需要进行印前处理,但其综合指标远不如塑料片基材料。
(2)塑料片基材料的性能特点:塑料片基按材料组成可分为聚酯(涤纶)片基、醋酸纤维素及聚氯乙烯片基。几种常用片基材料的性能对比。
(3)塑料磁卡的尺寸规格:国际标准化机构制定了塑料磁卡的尺寸规格,即ISO规格,规定了标准磁卡尺寸为:
长:85.47~85.72mm;
宽:53.92~54.03mm;
厚:0.68~0.84mm。
塑料磁卡ISO标准尺寸。
另外,各国在满足ISO标准的前提下,根据本国实际情况又制定了相应的国家标准。如日本制定了JIS&X6301标准,其中分为Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型卡的磁条位于塑料磁卡的背面;Ⅱ型卡的磁条位于塑料磁卡的正面。
3.磁卡加工工艺
(1)生产工艺流程
设计&组版、校正&制版&印刷&覆膜&贴磁条&整平&断裁、成型&扩充加工&磁检查、消磁&数据写入&最终检查&成品
(2)主要生产过程 磁加工和扩充加工是磁卡印制加工中的重要工序,包括磁加工、热压塑字和着色、签名标条加工等。
①磁加工,将6mm左右宽的磁条贴在磁卡的指定区域,经整平、磁检和消磁等工序,最后写入必要的磁信息。
②热压塑字和着色,通过热压装置对磁卡表面进行文字凸起加工,形成诸如编号、有效期等文字,也可采用色箔进行着色加工。
③签名标条加工,采用丝网印刷或粘贴、热压的方式制作。
浅谈接地技术
&&&&&& 电子设备可能受到电源传输耦合、传输线干扰、地电流干扰带来的电磁干扰的影响。加接地与电磁屏蔽、加滤波器等方法都可以有效减小干扰。接地阻抗越小,设备之间的电位差越小,干扰对信号的影响也就越小。
&&&&&&& 比如A、B两个电路直接有信号相连,二者分别接地,相距1m。当又一个上升时间20ms,幅度50mA的脉冲电流流经此地线时,将产生感应电压
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&& 其中,地线的电感约为每米0.8uH。
&&&&&&& 若存在TTL电路,那么这个感生出的电压就有可能造成电路的误翻转。
&&&&&&& 信号接地的方式有悬浮接地、单点接地、多点接地。
&&&&&&& 信号电路与外壳不相连时为悬浮接地,这样可以防止外壳上的干扰信号直接接近信号电路。但一般不采用这种接法,因为很难做到真正的悬浮,且隔离后如果产生了静电荷,还可能会出现放电的现象,反而带来了问题。
&&&&&&& 单点接地就是信号电路的所有地都结在一起,只通过一个点接至接地系统,仍与外壳相隔离。这种方法不适用于频率较高的通信电子设备,在模拟电路中经常采用。因为各接线之间存在分布电容,在高频时会产生较大的阻抗。
&&&&&&& 多点接地适用于高频信号,各点就近直接接入接地系统。
&&&&&&& 可见当一个设备或电路板上同时拥有模拟和数字电路时,对于接地的处理是完全不同的。而如今的电子设备、仪器等普遍为数字和模拟的综合电路。因为数字地主要是如TTL或CMOS、I/O接口芯片等数字电路的地。而模拟地则是放大器、滤波器等模拟电路的地。数字芯片供电端一般需要加去耦和滤波电容,且尽量靠近电源。在使用A/D和D/A集成芯片时,一般芯片会同时存在模拟地和数字地,两个地要分别接在一起,然后仅在一点处把两个地共起来,即模拟地都接在一起,数字地也都接在一起,然后通过一个点接起来。一半会在两个地之间加上一个0.1u的电容或零欧电阻,滤掉数字电路部分的高频干扰。因为数字信号变化速度快,引起的噪声也就很大,而模拟需要纯净的地,尽量减少噪声对模拟信号的影响。
ADC/DAC的分类与指标简介
1. AD转换器的分类
下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、&S-&D调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1)积分型(如TLC7135)
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。 双积分tlc7135芯片资料
2)逐次比较型(如TLC0831)
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率(&12位)时价格便宜,但高精度(&12位)时价格很高。 TLC0831芯片资料(德州仪器公司(TI)推出的TLC0831/2是广泛应用的8位A/D转换器。TLC0831是单通道输入;TLC0832是双通道输入,并且可以软件配置成单端或差分输入。串行输出可以方便的和标准的移位寄存器及微处理器接口)
TLC0831可以外接高精度基准以提高转换精度,TLC0832的基准输入在片内与VCC连接。TLC0831/2的操作非常类似TLC0834/8(更多输入通道),为以后升级提供便利。
3)并行比较型/串并行比较型(如TLC5510)
并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级(Multistep/Subrangling)型AD,而从转换时序角度又可称为流水线(Pipelined)型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。
&tLC5510芯片资料 (TLC5510是CMOS、8位、20MSPS模拟量转数字量的转换器(ADC),它采用半闪速结构(semi-flash architecture)。单5V工作电源且功耗只有100mW(典型值)的功率。内含采样和保持电路,具有高阻抗方式的并行接口和内部基准电阻。
与闪速转换器(flash converters)相比,半闪速结构减少了功率损耗和晶片尺寸。通过在2步过程(2-step process)中实现转换,可以极大地减少比较器的数目。转换数据的等待时间为2.5个时钟。
内部基准电阻使用VDDA可产生标准的2V满度转换范围。为了实现此选项仅需外部跳线器,这样减小了对外部基准或电阻的需求。差分线性度在25℃ 温度下为0.5LSB,在整个工作温度范围内的最大值是0.75LSB。用差分增益1%和差分相位为0.7%可以规定动态特性范围。
4)&S-&D(Delta-Sigma)调制型(如AD7705)
&S-&D型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。
5)电容阵列逐次比较型
电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列,可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。
6)压频变换型(如AD650)
压频变换型(Voltage-Frequency Converter)是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成AD转换。
2. AD转换器的主要技术指标
1)分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率 (Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)。
3)量化误差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。
4)偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。
5)满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6)线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种误差。
其他指标还有:绝对精度(Absolute Accuracy) ,相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distotortion缩写THD)和积分非线性。
3. DA转换器
DA 转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数DA转换器由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压)。此外,也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。一般说来,由于电流开关的切换误差小,大多采用电流开关型电路,电流开关型电路如果直接输出生成的电流,则为电流输出型DA转换器,如果经电流椀缪棺?缓笫涑觯?蛭?缪故涑鲂?/FONT& DA转换器。此外,电压开关型电路为直接输出电压型DA转换器。
1)电压输出型(如TLC5620)
电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟,故常作为高速DA转换器使用。
2)电流输出型(如THS5661A)
电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流&电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法:一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流&电压转换,二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流&电压转换的方法,虽可在电流输出引脚上出现电压,但必须在规定的输出电压范围内使用,而且由于输出阻抗高,所以一般外接运算放大器使用。此外,大部分CMOS DA转换器当输出电压不为零时不能正确动作,所以必须外接运算放大器。当外接运算放大器进行电流电压转换时,则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同,这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了达算放入器的延迟,使响应变慢。此外,这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振,有时必须作相位补偿。
3)乘算型(如AD7533)
DA转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型DA转换器。乘算型DA转换器一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。
4)一位DA转换器
一位DA转换器与前述转换方式全然不同,它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出(又称位流方式),用于音频等场合。
4. DA转换器的主要技术指标:
1)分辩率(Resolution) 指最小模拟输出量(对应数字量仅最低位为&1&)与最大量(对应数字量所有有效位为&1&)之比。
2)建立时间(Setting Time) 是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间。DA中常用建立时间来描述其速度,而不是AD中常用的转换速率。一般地,电流输出DA建立时间较短,电压输出DA则较长。
其他指标还有线性度(Linearity),转换精度,温度系数/漂移。
蓄电池自行放电的原因及预防
蓄电池在存放过程中,会或多或少地产生自行放电现象。正常的蓄电池,每存放1天,电能容量约损失1%~2%,即一个充足了电的蓄电池,贮存1个月,电能容量大约损失一半。
一、自行放电原因?
1.?蓄电池外部有搭铁或短路。当蓄电池引出导线与机体搭铁,或蓄电池壳体上有扳手、铁丝等导体将正负极连通,将会产生剧烈自行放电,很快将电能放完。另外,当蓄电池外壳、顶盖上有溅漏的电解液时,也可将正负极接线柱连通而放电。
2.?蓄电极隔板腐蚀穿孔、损坏,或正、负极板下的沉积物过多,这时正、负极板便直接连通而短路,引起蓄电池内部自行放电。
3.?电解液不纯,含有杂质,或添加的不是纯净水,这时电解液中的杂质随电解液的流动附着于极板上,各杂质之间形成一定的电位差,便会在蓄电池内部形成许多自成通路的微小电池,使蓄电池常处于短路状态。试验表明,电解液中若含有1%的铁,蓄电池充足电后会在24小时之内将电能全部放完。?
4.?蓄电池极板本身不纯,含杂质较多,也会形成许多微小电池而自行放电。
5.?蓄电池存放过久,电解液中的水与硫酸,因比重不同而分层,使电解液密度上小下大,形成电位差而自行放电。
二、预防措施?
1.?加强保养,保持蓄电池上盖清洁。?
2.?保证电解液有较高的纯度,在配制电解液、添加蒸馏水时,都应严防杂质进入。?
3.?蓄电池在存放过程中应经常充电,使电解液密度保持均匀,并使液面不致下降。
4.?冲洗蓄电池外表时应预防污水从加液口盖或通气孔处进入蓄电池内部。?
5.?隔板、极板损坏时应及时修复或更换。?
6.?更换电解液时,一定要将蓄电池内的残液清除干净。
燃料电池与普通蓄电池的区别
燃料电池是由电池负极一侧的氢极(燃料极)输入氢气,和在正极侧的氧化极(空气或氧气)输入空气或氧气。在正极与负极之间未电解质,电解质将两极分开。根据不同种类的燃料电池采用了不同的电解质,有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质。在燃料电池中燃料与氧化剂经催化剂的作用,在能量转换过程中,经过电化学反应生成电能和水(H2O),因此,不会产生氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)等对大气环境造成污染的气体排放。
燃料电池与普通蓄电池的区别在于:
1. 燃料电池是一种能量转换装置,在工作时必须有能量(燃料)输入,才能产出电能。普通蓄电池是一种能量储存装置,必须先将电能储存到电池中,在工作时只能输出电能,在工作时不需要输入能量,也不产生电能,这是燃料电池与普通电池本质的区别。
2. 一旦燃料电池的技术性能确定后,其所能够产生的电能只和燃料的供应有关,只要供给燃料就可以产生电能,其放电特性是连续进行的。普通蓄电池的技术性能确定后,只能在其额定范围内输出电能,而且必须是重复充电后才可能重复使用,其放电特性是间断进行的。
3. 燃料电池本体的质量和体积并不大,但燃料电池需要一套燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备,才能获得氢气,而这些燃料储存装置或燃料转换装置和附属设备的质量和体积远远超过燃料电池本身,在工作过程中,燃料会随着燃料电池电能的产生逐渐消耗,质量逐渐减轻(指车载有限燃料)。普通蓄电池没有其他辅助设备,在技术性能确定后,不论是充满电还是放完电,蓄电池的质量和体积基本不变。
4. 燃料电池是将化学能转变为电能,普通蓄电池也是将化学能转变为电能,这是它们共同之处,但燃料电池在产生电能时,参加反应的反应物质在经过反应后,不断地消耗不再重复使用,因此,要求不断地输入反应物质。普通蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电变化,活性物质反复进行可逆性化学变化,活性物质并不消耗,只需要添加一些电解液等物质。
电池内阻及其测量方法
众所周知每个电池都有内阻。不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。
内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下,内阻小的电池的大电流放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。
从电工基础原理来解释,我们可以把电池和内阻分开考虑,分为一个完全没有内阻的电池串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻,那么分配在这个小电阻上的电压就小,反之如果外接很重的负载,那么分配在这个小电阻上的电压就比较大,就会有一部分功率被消耗在这个内阻上(可能转化为发热,或者是一些复杂的逆向电化学反应)。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的,但经过长期使用后,由于电池内部电解液的枯竭,以及电池内部化学物质活性的降低,这个内阻会逐渐增加,直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来,此时电池也就&寿终正寝&了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值,只好报废。
1.内阻不是一个固定的数值。
麻烦的一点是,电池处于不同的电量状态时,它的内阻值不一样;电池处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值也不同。
从技术的角度出发,我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑:充电态内阻和放电态内阻。
(1) 充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。
(2) 放电态内阻指电池充分放电后(放电到标准的截止电压时)所测量到的电池内阻。
一般情况下放电态的内阻是不稳定的,测量的结果也比正常值高出许多,而充电态内阻相对比较稳定,测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中,我们都以充电态内阻做为测量的标准。
2. 内阻无法用一般的方法进行精确测量
或许大家会说,高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法&&但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低,只能用于理论的教学,在实际应用上根本无法采用。
电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合,我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在&5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。
3.目前行业中应用的电池内阻测量方法。
3.1直流放电内阻测量法
根据物理公式R=U/I,测试设备让电池在短时间内(一般为2-3s)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A-80A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。
这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在0.1%以内。
但此法有以下明显的不足之处:
(1)只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法在2-3s内负荷40A-80A的大电流;
(2)当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大;
(3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。
3.2交流压降内阻测量法
因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1kHz频率,50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。
交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100ms左右,几乎是一按下测量开关就测完了。
这种测量方法的精确度也不错,测量精度误差一般在1%~2%之间。
此法也存在下述优缺点:
(1)使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的电池,包括小容量电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。
(2)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,同时还有谐波电流干扰的可能。这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。
(3)用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。
(4)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。在某些内阻在线监控的应用中,只能采用直流放电测量法而无法采用交流压降测量法。
3.3测试仪器的元件误差及测试用的电池连接线问题。
无论是上述哪一种方法,都存在一些很容易被我们忽视的问题,那就是测试仪器本身的元件误差和用于连接电池的测试线缆问题。因为要测量的电池的内阻很小,线路的电阻就要考虑进去了。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻(大约也是微欧级),还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻,这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。
所以,正规的电池内阻测试仪一般都配有专用的连接线和电池固定架子。
很多老化的电池其实内部电量还是很多,只是内阻过大放不出电来,实在可惜。但电池的内阻一旦增加后,要想人为降低这个内阻值是非常之难的。因此对于已经老化的电池,我们即使想出很多办法来&激活&它,比如大电流冲击,小电流浮充,放冰箱冷却等等,但大多无济于事,回天乏术。
在了解了上述知识之后,我们基本可以知道,挑选电池要尽可能地挑选内阻较小的电池。在进行电池组的组合过程中(例如笔记本的电池组组合),我们要尽可能选用内阻一致的电池。另外很重要的一点,电池久置不用,其内阻也会不断增加。所以建议大家还是要经常使用电池来保持电池内部化学物质的活性。还有就是不要选购旧的电池,比如拆机的电芯。
接地电阻的计算与测量
路灯设施的接地保护事关国家财产和人民生命安全的大事.为做好接地保护并有效地设置接地电阻,必须正确计算和测量接地电阻.理论上,接地电阻越小,接触电压和跨步电压就越低,对人身越安全.但要求接地电阻越小,则人工接地装置的投资也就越大,而且在土壤电阻率较高的地区不易做到.在实践中,可利用埋设在地下的各种金属管道(易燃体管道除外)和电缆金属外皮以及建筑物的地下金属结构等作为自然接地体.由于人工接地装置与自然接地体是并联关系,从而可减小人工接地装置的接地电阻,减少工程投资.
一、接地电阻值的规定
在1000V以下中性点直接接地系统中,接地电阻Rd应小于或等于4&O,重复接地电阻应小于或等于10&O.而电压1000V以下的中性点不接地系统中,一般规定接地电阻R为4&O.因此,根据实际安装经验,在路灯照明系统中接地电阻Rd应小于或等于4&O.
二、人工接地装置接地电阻的计算
人工接地装置常用的有垂直埋设的接地体、水平埋设的接地体以及复合接地体等.此外,接地电阻大小还与接地体形状有关,在路灯施工应用中,通常使用垂直、水平接地体,这里只简要介绍上述两种接地电阻的计算.
1、垂直埋设接地体的散流电阻
垂直埋设的接地体多用直径为50mm,长度2-2.5m的铁管或圆钢,其每根接地电阻可按下式求得:Rgo=[&Ln(4L/d)]/2&L
式中:&&土壤电阻率(&O/cm)
L&接地体长度(cm)
d&接地铁管或圆钢的直径(cm)
为防止气候对接地电阻值的影响,一般将铁管顶端埋设在地下0.5-0.8m深处.若垂直接地体采用角钢或扁钢(见图1),其等效直径为:
等边角钢 d=0.84b
扁钢 d=0.5b
为达到所要求的接地电阻值,往往需埋设多根垂直接体,排列成行或成环形,而且相邻接地体之间距离一般取接地体长度的1-3倍,以便平坦分布接地体的电位和有利施工.这样,电流流入每根接地体时,由于相邻接地体之间的磁场作用而阻止电流扩散,即等效增加了每根接地体的电阻值,因而接地体的合成电阻值并不等于各个单根接地体流散电阻的并联值,而相差一个利用系数,于是接地体合成电阻为Rg=Rgo/(&L*n)
式中,Rgo&单根垂直接地体的接地电阻(&O);
&L&接地体的利用系数;
n&垂直接地体的并联根数.
接地体的利用系数与相邻接地体之间的距离a和接地体的长度L的比值有关,a/L值越小,利用系数就越小,则散流电阻就越大.在实际施工中,接地体数量不超过10根,取a/L=3,那么接地体排列成行时,&L在0.9-0.95之间;接地体排列成环形时,&L约为0.8.
2、水平埋设接地体的散流电阻
一般水平埋设接地体采用扁钢、角钢或圆钢等制成,其人工接地电阻按下式求得:
Rsp=(&/2&L)*[Ln(L2/dh)+A] 
式中,L&水平接地体总长度(cm);
h&接地体埋没深度(cm);
A&水平接地体结构型式的修正系数
三、接地电阻的测定
接地电阻的测定有多种方法,如利用接地电阻测量仪、电流-电压表法等,其基本方法是测出被接地体至&地&电位之间的电压和流过被测接地体的电流,而后算出电阻值.
图2为电流-电压表法的原理图.其中A、B为长约1m、直径为50mm的临时检测用的辅助钢管,打入地中位置必须距被测接地装置在20m以上,A、B间距也应保持在20m以上.一般采用一根钢管作为辅助极即可达到准确测量的目的.
将电压表和电流表的读数分别记下,并列出下式
RdA=Rd+Rn=U1/I1
RdB=Rd+RB=U2/I2
RAB=RA+RB=U3/I3
因为RdA+RdB-RAB=2Rd
所以Rd=(RdA+RdB-RAB)/2&O
用该方法测电阻不受测量范围的限制,但需要有独立的交流电源,在没有电源的地方,可利用电阻测量仪进行实测.值得一提的是,在测量接地电阻时,应考虑季节性的影响,即在最不利的条件下所测得的结果更符合检测要求。
热电阻的原理和类型
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
1、热电阻测温原理及材料
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
2、热电阻的类型
1)普通型热电阻
从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。
2)铠装热电阻
铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为&2--&8mm,最小可达&mm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
3)端面热电阻
端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
4)隔爆型热电阻
隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
等响度技术
声音实际响度和人耳实际感受的响度并不完全呈线性关系,在小音量的时候,人耳对中高频的听觉会有生理性衰减,音量越小,这种衰减越明显。
为了在小音量的时候保持人耳听觉相对大音量时高低频段听觉的等响度效果,有些前级放大器插入了等响度效果电路,原理是在小音量的时候适当提升中高频段放大比例,达到人耳听感的一致性。
每个人的等响度曲线是不同的,平衡不同人的等响度特性,可以大致得出人类不同响度下的等响度曲线。
等响度控制电路在原理上分两种,一种是固定等响度控制量的电路,比较简单,这种电路一般设有一个等响度开关,当需要的时候按下等响度开关就行。还有一种是高级的线性等响度控制电路,随着音量的大小,等响度补偿的量会改变,达到最线性的效果,这样的电路往往没有等响度开关,是由音量电位器线性控制的。
在技术上,分模拟电路等响度控制电路和数字电路等响度控制电路。数字式的等响度控制器可以选择数种不同的等响度曲线,并达到完全线性控制的效果。
等响度控制电路会增大失真、劣化信噪比,所以一般用在汽车音响和普及型的放大器上,高档的放大器和专业用放大器都没有等响度控制电路。
阻抗匹配的研究
在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用,需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中,很多采用的都是源段的串连匹配。对于什么情况下需要匹配,采用什么方式的匹配,为什么采用这种方式。
例如:差分的匹配多数采用终端的匹配;时钟采用源段匹配;
1、串联终端匹配
串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.
串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:
A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;
B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
C 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同;
D 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;
E 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输。
相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的电平发生变化时,输出阻抗可能不同。比如电源电压为+4.5V的CMOS驱动器,在低电平时典型的输出阻抗为37&O,在高电平时典型的输出阻抗为45&O[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中考虑。
链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配,所有的负载必须接到传输线的末端。否则,接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号的噪声容限很低。
串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动器带来额外的直流负载,也不会在信号和地之间引入额外的阻抗;而且只需要一个电阻元件。
2、并联终端匹配
并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。
并联终端匹配后的信号传输具有以下特点:
A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播;
B 所有的反射都被匹配电阻吸收;
C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。
在实际的电路系统中,芯片的输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。假定传输线的特征阻抗为50&O,则R值为50&O。如果信号的高电平为5V,则信号的静态电流将达到100mA。由于典型的TTL或CMOS电路的驱动能力很小,这种单电阻的并联匹配方式很少出现在这些电路中。
双电阻形式的并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小。这是因为两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配,每个电阻都比传输线的特征阻抗大。考虑到芯片的驱动能力,两个电阻值的选择必须遵循三个原则:
⑴. 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等;
⑵. 与电源连接的电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大;
⑶. 与地连接的电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大。
并联终端匹配优点是简单易行;显而易见的缺点是会带来直流功耗:单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关?;双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB的板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。
当然还有:AC终端匹配; 基于二极管的电压钳位等匹配方式。
微波电子学里的阻抗匹配
阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力
把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。重覆以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线
由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配。
阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,当它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。对于普通的宽频放大器,输出阻抗50&O,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为50欧姆。这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便。
阻抗从字面上看就与电阻不一样,其中只有一个阻字是相同的,而另一个抗字呢?简单地说,阻抗就是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电的世界中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作非导体,而最近在高科技领域中称的超导体,则是一种电阻值几近于零的东西。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是奥姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。
干式变压器
&&& 干式变压器在世界范围内得到迅速发展,时间要追朔到20世纪中后期,至今只有半个世纪。随着我国现代化建设的发展,城乡电网负荷不断增加。上世纪90年代干式变压器在我国得以广泛应用。随着城乡电网建设和改造、西部大开发的步伐加快、北京申办2008年奥运会的成功,长江三峡水利工程开始发电,干式变压器面临着新的发展机遇,其产销量必将有新的飞跃。
&&& 近来,有关干式变压器的现状及其发展趋势的文章见诸各报刊,这些对技术、工艺的研究讨论对于干式变压器的发展是十分有益的。借此,我们也谈谈一些看法。
&&& 1、我国干式变压器的现状
&&& 20世纪80年代末,干式变压器从国外进入中国。至今每年以超过20%的增长率迅猛发展。2002年全国产销量约18,000MVA,成为世界上干变不销量最大的国家之一。据有关部门不完全统计,全国干式变压器生产厂有50多家,但其发展很不平衡:产销量排前五名的厂,约占全国总产销量的62%,前十名厂约占全国总产销量的80%;年产量在100MVA以上的厂有21家(面对如此激烈的市场竞争,年产量在100MVA以下的厂,求得生存和发展是极其艰难的)。
&&& 目前,全球产销量第一的厂商为顺德特种变压器厂,从全球范围看,我国的干式变压器生产技术和生产工艺已经达到世界领先水平,并且拥有自主的知识产权,具有很强的竞争力。2002年产销量已超4,200MVA,加入WTO之后,随着开放程度的进一步提高,这一领域出现了更为广阔的市场空间。
&&& 下面介绍我国干变在节能降噪、向多领域多用途发展、智能化等方面赶超世界先进水平的概况。
&&& 1.1 损耗
&&& 干式变压器的革新,主要集中在节能、环保、性能参数的优化等方面。特别是在变压器的损耗及声级水平这些世界性课题的研究上,我国已经取得诸多可喜的成绩。
&&& 然而,值得注意的是,在相同原材料的情况下,苛求更低的损耗值是不尽合理的。此时,空载损耗的降低将导致用铁(硅钢片)量增加,负载损耗的降低将导致用铜量增加。收益与付出之利弊是需要精心权衡比较的。
&&& 1.2 声级水平
&&& 随着我国现代化进程的加速,环境保护显得日益重要,变压器的噪声危害提上了日程。干变制造厂与科研院校密切合格,对噪声产生的原因、机理进行潜心研究,不断深入求索,优化样品设计,反复进行试验验证,终于取得了突破,并很快将科研新成果落实到产品上。十几年来,更新了一代又一代产品,使干变噪声大幅度下降。新系列配电变压器已将其噪声比现行国标降低达10~20dB(A):2,500kVA及以下容量的配电变压器,噪声一般可控制在50dB(A)以内;35kV特大容量如16,000kVA电力变压器通常可控制在60dB(A)左右。
&&& 可以这样说,中国人制造出的干变,已经基本上解决了变压器噪声扰民的问题;同时,噪声控制已达到世界先进水平。
&&& 1.3 向多领域多用途发展
&&& (1)整流励磁变压器
&&& 发电厂励磁,逐渐由传统的动态励磁发电机系统转变为静态变压整流励磁系统,而励磁变压器亦逐步用干式变压器所取代。其电压等级有10~22kV,单相额定容量315~3000kVA。发电厂高压通常采用离相(管道式)封闭母线进线,相间距较大,故励磁变通常采用单相结构。这一静态整流励磁系统已经在水电站广泛应用,新建、扩建的大型火电厂也在逐渐采用。
&&& 目前,世界上最大的700MW水轮发电机组之励磁变压器,单相容量达3MVA、三相组成9MVA,4台机组之12台励磁变压器已经设计、制造好并发往三峡,以确保三峡发电厂今年开始发电。该产品为国产的&顺特电气&。由此可见:中国在整流励磁干式变压器的研发、设计、制造上,已达世界先进水平。
&&& (2)牵引整流变压器
&&& 随着城市轨道交通的飞速发展,适用于城市地铁及轨道交通的干式变压器得以大量应用。电压等级通常有:10、35kV;整流脉波数有12脉波和24脉波,其中24脉波整流回路对电网的谐波污染比12脉波整流回路降低50%,可省去该处的滤波装置。容量有800、、kVA(用于深圳等地铁)。国内地铁及轻轨工程,如北京、上海、广州、深圳、南京、武汉、大连、长春等,均都选用了国产牵引整流变压器,车运营运行性能反映很好。健康德黑兰地铁工程也采用我国生产的牵引变压器。
&& (3)桥整流变压器
&&& 适用于电机交-交变频供电系统。额定容量315~2500kVA,电压等级通常有3、6kV,每台每相3~9个绕组,可以两台组合,通过移相联结成H桥整流。
&&& (4)三相五柱式整流变压器
&&& 额定容量30~2500kVA,电压等级10、35kV,用于双反星形的整流电路中,可以取消平衡电抗器和减少调压电流冲击,且可降低运输高度。适用于安装场地受限制的变压器或应用于双反星形的整流系统。
&&& (5)冶金电炉变压器
&&& 其特点是电压低、电流特别大,适用于大电流冶金电炉。如为贵冶生产的电炉变压器,容量3,500kVA、低压侧电压70~100V、电流达20,000A。电炉变压器采用干式变压器,受到客户的欢迎。
&&& (6)核电站用变压器
&&& 十几年来,我国核电事业得以相应发展。一座座核电站相继选用各种国产干式变压器以及组合式变电站。1E级变压器是用于核电站核岛区域内的变压器。这是我国首次完全依照核安全监定程序进行产品鉴定的变压器(通过了60年寿命加速老化试验,并在老化试验完成后顺利通过了振动强度超过8级抗震试验,结果证明其产品的各项性能指标完全满足1E级变压器标准),这不仅标志着我国已具备生产进入核电站核岛区域的1E级干式变压器产品的能力,同时还说明了环氧树脂干变(CRDT)的高寿命、高安全可靠性。
&&& (7)船用及采油平台用变压器
&&& 适用海洋运输及石油开发的需要,干式变压器已经走上了海船及采油钻井平台。产品额定容量30~10000kVA,电压等级0.38~35kV。产品获得中国船用产品形式认可证书。
&&& (8)电气化铁道所用变压器
&&& 额定容量20~315kVA,电压等级27.5kV,联结组别有Dyn11、Ii0、Iiyn0(两相变三相)。适用于电气化铁道牵引变电所、开闭所、AT所、分区所的自用电系统。
&&& (9)自藕变压器
&&& 额定容量30~2500kVA,电压等级10、35kV。该种变压器可降低成本。适用于电机启动供电系统
&& (10)有载调压变压器
&&& 对供电质量要求高的作业,如通信(含移动通讯等)、某些制造业等,要求采用有载调压干式变压器。对10kV干式配电变压器,常配套真空有载调压开关,目前最大容量达2,500Kva;对35kV干式电力变压器,常配套德国MR真空有载调压开关,目前最大容量达16,000Kva。上海大众汽车公司目前安装、使用了3台达到这一容量的产品,可说是世界上最大的有载调压干式变压器群。
&&& 然而,有载调压干式变压器存在一个大问题,那就是有载调压开关装置的选用。10kV有载调压开关一般选用国产的,但产品质量存在诸多的问题,特别是开关元件质量。若选用进口的,价格太贵。35kV有载调压开关通常选用德国MR型,运行安全可靠,但其价格很贵且交货期长达三个月以上。
&&& 1.4 干式变压器的类型
&&& 当前,存在着以欧洲为代表的树脂浇注干式变压器(CRDT)及以美国为代表的浸漆型干式变压器)(OVDT)两种类型。我国及一些新兴工业国家(如日、韩等)与欧洲相似,由早期采用浸漆式干变发展到采用树脂真空浇注干变,该项技术在我国得以飞速发展。近来,有几个厂家从国外引进了用NOMEX纸作绝缘的浸漆式干变(OVDT),因各方面的原因,尚未占据国内较大市场。
&&& 环氧树脂浇注的干式变压器机械强度高,耐受短路能力强,防潮及耐腐蚀性能特别好,且局放小、运行寿命长、损耗低、过负荷能力强,企业设计制造经验丰富,产品具备高安全可靠性及良好的环保特性,尤其是运行业绩非常好&&据变压器行业统计,此树脂真空浇注干变(CRDT)在我国市场占有率高达90%以上。
&&& H级绝缘与F级绝缘的环氧树脂浇注干式变压器,在外形、基本结构方面极为相近。不同之处主要是采用H级绝缘环氧树脂、导线匝绝缘要用MOMEX纸包烧、部分线圈绝缘件要用NOMEX纸板制造。其代表厂&顺特电气&,早在六、七年前就已生产了多台H级绝缘的干式变压器。近来,为长江三峡水利枢纽生产的700MW发电机组励磁变压器(单相容量3MVA、2.2MVA)就是H级绝缘、环氧树脂浇注的。由于采用H级绝缘、按F级进行温升考核,变压器不但具有环氧树脂浇注式结构的优点&&抗短路能力强、免维护、难燃阻燃等,而且具有更高的超铭牌运动能力。
&&& 相对于其他类型H级绝缘的干式变压器,环氧树脂浇注式技术更为成熟、可靠。
水平电池介绍
铅网水平电池又叫水平电池,属于铅酸类电池,由于电池极板横置而得名。水平电池由美国人耗费将近八千万美元在20世纪80年代研制成功的,问世之际曾经在世界铅酸电池业内引起极大的轰动,并于1996年获得美国R&D100杰出大奖。水平电池形成批量生产至今已有十多年的历史,但由于正式投产初期只获准向美国军方输出产品,所以外界鲜为人知。长期以来,国内蓄电池行业受体制和技术的影响,产品技术进步缓慢。目前国内传统蓄电池领域如此庞大的存量如何实现技术升级,是个有待解决的问题。水平电池相比传统铅酸电池,具有比能量高、大电流放电性能强、可接受快速充电、更长的循环使用寿命、低温性能好、耐振动性能好等特点。在国外,水平电池成功用于电动叉车、电动游览车、电动高尔夫球车、大型车辆和大型机械启动等场合。凭着高效环保的特点,水平电池还成功为悉尼奥运会电动车作过配套。由于制造同等容量水平电池所需的酸、铅分别只是传统电池所需的20~60%,材料成本因此得以大大降低,市场前景非常看好。同时因为电池制造工艺的不同,水平电池在制造、使用、回收时非常的环保,使用推广水平电池,是造福子孙后代的好事情。
清洁高效&&& 开辟一个绿色能源时代
推广水平电池技术,符合国民经济和蓄电池行业可持续发展政策,不仅可以大幅度提高铅酸电池产品的技术经济性能,符合我国的能源政策,还从根本上解决了铅酸电池制造业清洁化生产和环境保护问题,是铅酸蓄电池身产技术的又一次革命。水平电池在生产过程中,以复合铅丝纺织板栅制造工艺取代了传统的对环境污染严重的板栅铅合金熔炼及板栅铸造成型工艺,生产过程中没有铅蒸汽产生;采用彻底的电池内化成工艺改变了传统的外化成工艺,化成过程无酸雾;没有板栅洗涤产生的含有酸、重金属的废水排放,通过这些技术创新,屏弃了传统铅酸电池生产污染的主要环节。
水平电池生产的所有工序均在封闭环境下进行,避免了以外的排放。同时配套以世界领先的气体处理设备和工艺,气体净化效果可达到99.999%(0.8微米颗粒)。设备清洗产生的废水,通过设置的污水管道进入污水处理工艺,实行闭路循环,做到零排放。除尘回收的废弃物及污水沉渣,集中固化处理,送冶炼厂回收再生。
由于水平电池科技含量高,生产使用环保、快捷,目前全国唯一上电动车电池目录的铅酸电池就是铅网水平电池!
产品功能及应用领域:
  水平电池作为性能优异的廉价蓄电池产品在许多领域都有很大的发展空间,如纯电动汽车和混合动力车、电动自行车、工业机动车辆的动力电源,计算机、通讯、电力设备所需的小型化、轻量化辅助电源;应急电源蓄电池、太阳能、风能储能蓄电池,便携设备(如电动工具)专用蓄电池;水下动力蓄电池(潜艇、鱼雷的推进动力)、航空器启动蓄电池、战斗车辆和船舶启动蓄电池、军事自动化指挥系统备用蓄电池、高能武器电力能等等。目前水平电池产品已经用于国家863电动大巴项目。
产品主要技术性能指标:
  水平电池结构紧凑,比功率400KW/kg,比能量40Wh/kg,是目前其它蓄电池不可比拟的。比能量、循环寿命及其抗振性能都优于普通铅酸蓄电池。水平电池生产工艺清洁环保,是普通铅酸蓄电池的换代产品。
一、创新性
  1.复合材料技术:板栅采用通过固态挤压工艺制成的玻璃纤维增强复合铅丝编织而成的铅网。减轻了板栅重量,提高了活性物利用率,提高了电池比能量,减少了用铅量。
  2.结构创新:将电池极板传统的垂放置改为水平放置,极板呈准双极结构,极板组装采用独特的压力框架结构。电流通过板栅铅丝导通,电流分布均匀,提高了电池比功率。压力装配提高了电池抗震性能,延长了使用寿命。
  3.制造技术:生产过程完全自动化,生产工艺清洁环保。
二、先进性
  与传统的阀控式铅酸蓄电池相比,水平电池进行了材料上的革命和结构上的创新,大大提高了比能量和比功率,降低了铅用量,被誉为铅酸蓄电池的又一次革命。其他品种的二次电池中,镍氢电池用于电动车的技术较为成熟,但原材料价格昂贵,且中国镍资源贫乏,动力型镍氢电池控制和保护系统复杂。锂离子电池除价格昂贵外,大型锂点电池还存在安全隐患(失火或爆炸)。燃料电池技术发展很快,但燃料来源等系统工程不配套,加之制造和使用成本的问题,一时很难商品化。而水平电池以优异的动力性,低廉的价格,可靠的质量和规模化生产能力,成为动力电池的佼佼者。
  水平电池与传统铅酸蓄电池相比,各方面性能都具有明显的优势,主要表现在:
  1.比能量高。采用复合材料板栅极大地降低了电池极板的重量,使电池重量比能量高于传统铅酸电池50%左右,达到50Wh/kg。
  2.比功率高。水平电池由于新型材料的使用和结构的创新,比功率达到400W/kg左右,是目前其他蓄电池所不可比拟的。
  3.快速充电能力强。水平电池充电接受电流可以达到其容量的10倍以上,采用快速充电技术,全部充满电量所需时间为45分钟,8分钟内可充入电容量的50%,15分钟可达80%电容量。
  4.大电流放电性能强。12V85Ah电池用300A大电流放电,可持续12分钟,最大短路电流达6000A以上。
  5.电池抗振动能力强。由于内部组装采用压力框架固定,避免了因振动冲击导致活性物脱落而引起的电池失效。
  6.生产工艺采用现代制造技术,自动化程度高,清洁化生产符合环境保护要求。
电池基础知识问答
1、一次电池和充电电池有什么区别?
电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构可知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。
理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池。
2、 一次电池和二次电池还有其他的区别吗?
另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小。
3、 可充电便携式电池的优缺点是什么?
充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快。
另一缺点是由于他们 几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束。当放电结束时,电池电压会突然降低。假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止。
但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。
但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
4、 充电电池是怎样实现它的能量转换?
每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子(也叫蓄电池)而言(另一术语也称可充电使携式电池),在放电过程中,是将化学能转换成电能;而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为3.6V,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池一样,在放电未,电压突然降低。
5、 什么是Li-ion电池?
Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属,负极是碳。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极&负极&正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。
6、Li-ion电池有哪几部分组成?
(1)电池上下盖&&&&& (2)正极&&活性物质为氧化锂钴&&&&&&& (3)隔膜&&一种特殊的复合膜
(4)负极&&活性物质为碳&&&&& (5)有机电解液&&&&&&&&&&&&& (6)电池壳(分为钢壳和铝壳两种)
7、Li-ion电池有哪些优点?哪些缺点?
& Li-ion具有以下优点:
1) 单体电池的工作电压高达3.6-3.8V:
2) 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L
3) 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
4) 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为&记忆效应&,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。
5) 自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在着一定的缺点,如:
1) 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高(Co的资源较小),电解质体系提纯困难。
2) 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用。
3) 需要保护线路控制。
A、 过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;
B、 过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。
8、什么是锂离子制造过程?
用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片。
按正极片&&隔膜&&负极片&&隔膜自上而下的 顺序放好,经卷绕制成电池极芯,在经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池装配过程。制成成品电池。
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测。筛选出合格的成品电池,待出厂。
9、锂离子安全特性是如何实现的?
&&& 为了确保Li-ion安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计,以达到电池安全考核指标。
1) 隔膜135℃自动关断保护
采用国际先进的Celgars2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下,PE复合膜两侧的膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电池升温达到135℃时,PP膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电池安全可靠。
2) 向电解液中加入添加剂
在电池过充,电池电压高于4.2V的条件下,电解液添加剂与电解液中其他物质聚合,电池内阻大幅度增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。
3) 电池盖复合结构
电池盖采用刻痕防爆球结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。
4) 各种环境滥用测试
进行各项滥用实验,如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等,考察电池安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验,考察电池在实际使用环境焉的性能情况。
9、什么充电限制电压?额定容量?额定电压?终止电压?
A、充电限制电压
按生产厂家规定,电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。
B、 额定容量
生产厂家标明的电池容量,指电池在环境温度为20℃&5℃条件下,以5h率放电至终止电压时所应提供的电量,用C5表示,单位为Ah(安培小时)或mAh(毫安小时)。
C、 标称电压
用以表示电池电压的近似值。
D、 终止电压
规定放电终止时电池的负载电压,其值为n*2.75V(锂离子单体电池的串联只数用&n&表示)。
10、为什么恒压充电电流为逐渐减少?
& 因为恒流过程终止时,电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平,恒压过程,再恒定电场作用下,内部Li+的浓差极化在逐渐消除,离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少。
11、什么是电池的容量?
&&& 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3h,电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。容量常见单位有:mAh、Ah=1000mAh)。
12、什么是电池内阻?
&&& 是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注:一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。
13、什么是开路电压?
&&& 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。一般情况下,Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右,放电后开压为3.0V左右,通过电池的开路电压,可以判断电池的荷电状态。
14、什么是工作电压?
&&& 又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电池,充电时则与之相反。Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。
15、什么是放电平台?
&&& 放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。
16、什么是(充放电)倍率?时率?
&&& 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值,它在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常以字母C表示。
理解线性度和单调性
  线性度和单调性是许多器件(如数模转换器和模数转换器以及DMM数字万用表和传感器)技术指标中常见的两个指标,这两个指标经常引起混淆。单调性是一个相当简单的概念,线性度则可以定义为差分线性度或积分线性度。深入探究,积分线性度又分成三四种不同的形式。为把元器件或仪器与某种应用对应起来,设计人员必需基本了解这些指标。
  单调性是指相对于输入移动方向,器件输出移动的方向。对控制系统应用中使用的器件,这是一个非常重要的指标,在这些应用中,非单调的器件可能会导致重大损失。也就是说,对于单调器件,在器件输入值提高时,输出值也必须提高,从而忽略噪声的影响。同样,在输入下降时,输出也必须下降。数模转换器是一个很好的实例。如果器件被视为单调的话,那么在输入代码值提高时,模拟输出也必须提高。[图1] 单调性的重要特点是输出方向必须与输入方向一致,输入和输出必须同时提高或同时下降。因此,器件要么是单调的,要么是非单调的,而没有单调程度的说法。注意,在这一定义中没有提到输出随每个输入变化的量,这是因为单调性只涉及到变化方向,而不涉及变化幅度。
图1: 数模转换器实例,不单调,差分非线性度,遗漏码
  器件实际模拟输出变化相对于理想单阶 跃变化之差(1 LSB),确定了差分非线性度(DNL)。[图1] 理想器件的DNL为零,而DNL为-1 LSB则表明有一个遗漏码。DNL的数学计算公式如下:
  DNL = (LBS的模拟电压变化 - 1 LSB)
  线性度定义了在整个工作范围内器件实际输出与理想的直线保持一致的接近程度。但是,可以通过多种不同方式定义线性度,具体取决于直线的定位方式。
  常用的积分线性度的基本定义有三个:独立线性度、基于零的线性度和终端或端点线性度。在每种情况下,线性度都定义了器件在规定工作范围内的实际性能接近直线的程度。线性度通常使用距理想直线的偏差或非线性度衡量,其一般用全标的百分比表示,或用全标的ppm (百万分之几)表示。一般来说,通过对数据执行最小平方拟合,可以获得直线。这三个定义的区别在于直线相对于实际器件性能的位置放置方式不同。另外,这三个定义都忽略了实际器件性能特点中可能出现的任何增益或偏置误差。
  器件技术指标中经常只提到线性度,而没有另外解释指出是哪种线性度。在技术指标中只是提到线性度时,它一般指的是独立线性度。
  独立线性度[图2]可能是最常用的线性度定义,它经常用于DMM数字万用表和模数转换器及分压电压计等器件的技术指标中。独立线性度定义为器件实际性能相对于直线的最大偏差,放置直线位置时应使最大偏差达到最小。在本例中,对直线的位置没有提出任何限制,它可以放在任何必要的地方,以使直线与器件实际性能特点之间的偏差达到最小。
图2: 线性度偏差
  基于零的线性度[图2]强迫直线的下限值等于器件特点的实际下限值,但它允许直线旋转,以使最大偏差达到最小。在这种情况下,由于直线的位置受到直线的下限值与器件特点保持一致的要求限制,根据这一定义的非线性度一般会大于独立线性度。
  对终端线性度[图2],是不允许灵活放置直线来使偏差达到最小。直线的位置必须使直线的两个端点与器件的实际上限值和下限值相一致。这意味着根据这一定义测得的非线性度一般要大于根据独立线性度定义或基于零的线性度定义测得的值。这个线性度定义一般与模数转换器、数模转换器和各种传感器有关。
  第四个线性度定义是绝对线性度,我们只是偶尔才会遇到这个定义。绝对线性度是终端线性度的变通方案,因为它也不能灵活地放置直线,但在这种情况下,线性度指标中包括了实际器件的增益和偏置误差,因此这是最难衡量的器件性能指标。对绝对线性度,直线的两个端点使用器件理想的上限值和下限值确定,而不是由实际值确定。在这种情况下,线性度误差是器件实际性能距理想性能的最大偏差。
数字电源与模拟电源的区别
数字电源与模拟电源的区别主要集中在控制与通信部分。在简单易用、参数变更要求不多的应用场合,模拟电源产品更具优势,因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现,而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中,数字电源则具有优势。
此外,在复杂的多系统业务中,相对模拟电源,数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用,其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数,优化电源系统。通过实时过电流保护与管理,它还可以减少外围器件的数量。
数字电源有用DSP控制的,还有用MCU控制的。相对来讲,DSP控制的电源采用数字滤波方式,较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。
数字电源是可编程的,比如通讯、检测、遥测等所有功能都可用软件编程实现。另外,数字电源具有高性能和高可靠性,非常灵活。
SED和FED显示技术的比较分析
表面传导电子发射显示器(SED)和场发射显示器(FED)有许多相似特性,特别是它们都能用来实现超薄的平板显示器,而且这种平板显示器在快速响应时间、高效率、亮度和对比度方面可以与CRT相媲美。这两种技术的市场应用方向都是大屏幕的高清电视(HDTV)。两者都是通过控制电子束阵列在表面涂覆荧光粉的阳极板上刻画图像。两种技术都需要分布于整个显示器的多个隔离器支撑的真空玻璃封套。两者本质上都是基于场发射概念,但发射器(emitter)结构上的主要差异导致了电子驱动器和显示器工作方式有显著的不同。
信息显示器是电子系统非常关键的人机界面,几十年来业界专家一直在努力制造更大、更轻、更亮和更薄的显示器,特别是用于电视收看。进一步追求完美电视显示器的动力来自于HDTV,它改变了人们传统的娱乐体验,通过提供极高分辨率的清晰视频、高保真的环绕立体声、全屏图像,以及交互应用的功能,HDTV提供的无以伦比的用户体验,引起了全球消费者的兴趣。
由于目前用于HDTV的显示器技术的固有缺点,许多研究人员已经转向将纳米碳管(CNT)用作发射电极的场发射显示器(FED),并将此技术用于HDTV。另外,佳能和东芝公司已经开发出另外一种基于横向场发射器的FED,称为表面传导电子发射显示器(SED)。
FED和SED的相似性
SED和FED技术有许多相同的地方,如:
首先,它们都是平板超薄屏幕技术,都可以满足针对大屏幕显示器的HDTV规范。业界推出的一种对角尺寸为36英寸的SED平面显示器具有(H)1280 X 3 X (V)768 像素。这种显示器只有7.3mm厚,由2.8mm厚的阴极板、2.8mm厚的阳极板和1.7mm厚的真空隔离层组成。这种平面显示器重量为7.8kg。相似尺寸的FED的重量和厚度也大致相仿,FEG和SED的目标市场都是大屏幕HDTV。
2. 显示技术
其次,它们都是直接观看或发射性显示技术。每个像素或子像素自身都能产生可被用户直接看见的光能,因此可以提供很高的对比度和效率,并且还有其它方面的性能改进。对于SED和其它FED技术来说,形成图像的光是由带能量电子撞击非常类似于阴极射线管(CRT)阳极屏幕的荧光屏阳极产生的。所用荧光层也与CRT相同或类似。
第三,因为电子加速需要真空才能避免电晕或等离子放电,因此SED和其它FED的机械结构要由密封玻璃封套组成,通过抽真空形成加速电子束所需的真空。根据显示器尺寸和玻璃墙厚度,通常需要隔离器(spacer)来保护玻璃墙免受大气压力的破坏。隔离器还必须能够承受高电压梯度,并且在正常工作状态对用户是透明的。36英寸SED需要用20个肋状隔离器以保持1.7mm厚的真空间隙。SED显示器的原理图如图1所示。包括SED在内的所有FED技术都需要某种形式的吸气技术,以便在显示器抽真空和密封后保持玻璃封套内所需的真空状态。
 1:显示了阴极板、肋状隔离器和阳极板的SED结构(顶部)。
  FED结构(底部)也非常类似,只有阴极板细节有所不同
最后一点是制造和组装工艺也非常相似,除了阴极板是个例外,后面还会讨论到。目前开发的所有FED技术都需要装配一个前板(阳极)和一个后板(阴极或电子源)以及侧墙、隔离器和吸气装置。先单独制造阳极和阴极板,然后与其它组件装配在一起,再用玻璃粉或其它新型材料加以密封,最后抽真空。基于CNT的FED装配流程,该流程也同样适合包括SED在内的其它FED技术。有些技术将密封和抽真空步骤合并在一起,而有些技术则会取消隔离器或减少隔离器数量。一些正在开发中的新材料有望取代玻璃粉密封,以降低密封温度,并避免使用高含铅的材料。
SED和FED的阳极制造工艺非常相似。图3给出了SED面板阳极结构的细节:黑色矩阵和彩色过滤器用于提高对比度,金属背膜用于改善亮度和效率,也用作高压电位的电极,并在电子束照明期间从荧光层释放出电荷。
  图3:SED平面显示器阳极板的放大照片[4]。
  虽然其它FED显示器的尺寸可能会变化,但结构是非常相似的。
另外,SED和基于CNT的FED显示器都使用印刷的方法制造阳极和阴极板(后文将有详细说明)。因此以个人观点看,SED和其它FED技术有许多相同的组件,例如阳极以及阳极上使用的荧光层、隔离器、吸气器以及大部分装配工艺。下面让我们再看看SED和其它FED技术的独特性。
SED和FED之间的区别
从电子源板和驱动电路方面可以清楚地看到SED和FED之间的显著差异。在讨论差异的显著性之前,我们必须首先理解每种技术采用的结构和工作原理。
1. 标准FED发射器结构
采用纳米碳管(CNT)发射器的一些典型结构。微端(Microtip)发射器也有相似的结构。在这两种情况下,电子束都是通过从发射器结构(CNT或微端)获得电子形成的,这是阳极、栅极和阴极之间的电压差导致发射器上产生高电场的结果。在某些时候,阳极电场致使电子发射,而阴极-栅极的压差控制发射电流强度。
FED发射器的电子流受发射器上施加的电场(由阴极到栅极的偏置电压产生)控制,并受Fowler-Nordheim等式的约束。发射器的电流是施加电压的函数,并呈高度的非线性。图5是一个CNT发射器的I-V特性例子。除了施加电场外,发射电流还取决于发射器的功函数(workfunction())和发射器形状。当功函数降低时,例如涂覆碱金属,那么在较低的电场更容易获取电子。当发射器的形状变得较锐利时,也更容易或取电子,因为在发射器顶部的局部电场会更高。
 图5:作为电场函数的发射电流施加于CNT发射器,而且CNT发射器覆盖了铯。
  铯可以降低功函,允许在较低的提取电场下发射
考虑标准FED技术时有两个要点。首先,配置在很大程度上是垂直的。一般栅极紧靠阴极放置,这样施加的电场在CNT发射器沉积的阴极处大部分是垂直的,从阴极发射出来的电子将直接到达阳极。一些电子束的加宽是施加电场的横向分量引起的,但设计会尽可能地限制这些分量,或者需要时在路径中放置另外的聚焦电极加以纠正。通常情况下,FED设计师的目标是禁止电子在离开发射器后撞击除阳极外的其它任何表面。
其次,典型的FED是电压驱动型器件。在无源矩阵FED显示器中,很难在阴极和栅极(开和关电压)之间施加超过两个或三个电压等级,因此图像的灰度等级是由脉冲宽度调制实现的。对所有无源矩阵平面显示器而言,图像是一行行建立的。当某一行被激活时,该行的像素就被列驱动器打开;该行每个像素保持打开的时间取决于该幅图像帧的像素要}

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