电源电路设计原理范文

导语：如何才能写好一篇电源电路设计原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

本文简述了光电容积脉搏波描记法原理及其应用，介绍了人体外周血管中光电脉搏信号检测电路设计。

【关键词】光电容积脉搏波描记法 脉搏信号

1 前言

从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征，因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。

随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。利用血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点，可通过传感器对脉搏信号进行检测，这种技术具有先进性、实用性和稳定性，同时也是生物医学工程领域的发展方向。

2 光电容积脉搏波描记法原理及应用简述

光电容积脉搏波描记法（Photo Plethysmo Graphy，下文简称PPG）是借光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到检测端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，故光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏血流的变化。由此可见，容积脉搏血流中包含有血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息。同时，容积脉搏血流主要存在于外周血管中的微动脉、毛细血管等微血管中，所以容积脉搏血流同样包含有丰富的微循环生理病理信息，是我们研究人体循环系统重要的信息来源。

PPG信号中包含有人体循环系统、呼吸系统等许多生理病理信息。在人体血压、血流、血氧、脑氧、肌氧、血糖、脉率、微循环、血管阻力、呼吸率、呼吸量等参数的无创检测中都有很好的应用前景。虽然由于红光、红外光与人体组织相互作用的机理十分复杂，影响它的因素也比较多。我们对容积脉搏血流本身的机理了解和研究得还很不够。加上对血流标定工作的困难，因而在临床上真正应用PPG 开发的医疗仪器还十分有限。目前应用得最为广泛和成功的是监护仪中的血氧和脉率检测。

3 光电脉搏信号检测电路设计

由于血液中氧合血红蛋白（HbO2）和脱氧血红蛋白（Hb）在红光和红外光区（600～1000nm）有独特的吸收光谱，因而使PPG 成为研究组织中血液成分尤其是血氧状态的简单而有效的方法。许多国家的研究人员对无创测量动脉血氧饱和度和组织血氧饱和度的装置进行了各自的研究。在他们所采用的无论是透射光法和反射光法中都以朗伯 比尔定律（The Lam-bert-Beer Law）和光散射理论为基础，利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光吸收系数的差异来进行，在红光区（600～700nm）HbO2 和Hb的吸收差异很大，而在红外光谱区（800～1000nm）其吸收差异较小。当血氧饱和度变化时，也就HbO2 相对Hb的浓度发生变化时，血氧饱和度应该和光检测器上的660nm 和940nm 两个波长的相对光强之间存在较好的线性关系。

血氧饱和度：SpO2=A+BR 其中，A、B为标定常数

由此原理设计出的无创脉搏血氧仪，是一种快速测量血氧饱和度的有效方法，成为当今国际上广泛采用的监护仪器。广泛用于手术室 监护室 急救病房 运动和睡眠等各种临床应用中。

人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号，脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号，必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求，脉搏检测电路设计框如图1所示。

3.1 信号输入、传感器选择

利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池，由于心脏的跳动，引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化，当光通过手指尖射到硅光电池时，产生光电效应，两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化，因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化，而非血液组织（皮肤、肌肉、骨格等）的光吸收量是恒定不变的，这样就把人体的脉搏（非电学量）转换为相应于脉博的电信号，方便检测。

3.2 差分放大

这里选用低噪声的集成仪器放大器INA114作为放大器的核心元件。最低2.3V的工作电源电压满足电源要求，INA114的失调电压不到0.1mV，因此取其电压增益100，根据INA114的增益计算公式可得RG=500Ω，INA114的内部结构图，如图2所示。

3.3 低通滤波器

利用归一化的方法设计低通滤波器。这里用四阶巴特沃斯低通滤波器，其优点是在通带内幅频特性曲线比较平坦，而且四阶也可以达到较陡的衰减的特性：其截止频率为20Hz时，到频率为40Hz时其衰减幅度为9%。它的作用是滤除频率为20Hz以上的信号分量。如图3所示。

设截至频率为20Hz，符合采样要求同时滤除工频干扰，根据归一化公式，取R1=R2=R3=R4=100KΩ，可算得C1=C2=C3= C4=0.25μF。

4 结束语

相信随着PPG基础研究工作的进一步开展和人们对这项技术的更深入了解，它必将开拓出更为广泛的应用领域。PPG方法所具有的无创性，且检测方便、操作简单、性能稳定、重复性好、安全无交叉感染等许多优点，使其不仅可用于医院中的临床检测、监护、急救体能测试，还可应用于社区和家庭医疗保健，并具备联网扩展功能，可以组建家庭社区和医院的医疗网络，在这些方面将都会有很好的应用前景。

参考文献

[1]杨福生.生物医学信号处理[M].北京：高等教育出版社，1995.

[2]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1997.

作者简介

陈斌（1972-），男，安徽省怀宁县人。大学本科学历。现为中国电子科技集团公司第四十一研究所高级工程师、研发部部长。研究方向为自动化。

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关键词：电力设计院；人力资源培训；创新路径；开发策略

1电力设计院人力资源培训的重要意义

电力设计院的发展速度、发展质量和发展的可持续性，在很大程度上取决于其人力资源的发展状况。因此，从组织发展的角度来看，人力资源培训至关重要。本文从三个方面阐述了电力设计院人力资源培训的重要性。

1．1人力资源培训是统筹组织发展与个人发展的需要

现代管理理论强调企业与员工的共同发展，一方面，企业的发展能够带给员工更多的职业发展空间和机遇，更好的实现自我价值；另一方面，作为企业发展的核心资本，人才是一个企业生存与发展的主要基础，只有员工得到良好的发展，企业才有更加充足的发展动力。电力设计院要想获得更大的发展，就需要员工提高个人发展水平，掌握本行业的发展态势和新技术，了解最新的知识理论，学会更加科学的管理方式，从而更好的适应岗位变化的要求。最终，在提升个人价值的同时，促进本单位的更好发展，而这离不开人力资源培训。

1．2人力资源培训师统筹人员开发与使用的需要

电力设计院发展迅速，对员工素质的要求也很高，工作人员只有不断地改进工作方法，才能不被飞速发展的组织与时代所淘汰。在市场工作中，无论从学习的自觉性、自律性和可行性来说，还是从学习的效果来看，培训都是现阶段最有效的方式。尤其是工作方法的优化与改进，需要依靠长期、专业、有效的培训学习来保证。面对新的工作要求和需要掌握的新技能，如果缺乏岗位培训，员工在具体工作中自然面临很多难题，这将大大制约电力设计院的工作效率和效果。因此，人力资源培训工作就可以很好的将员工的发展与组织的发展结合起来，既提升了员工的工作能力，又最大化了组织对人力资源的使用。

1．3人力资源培训是统筹经济发展与社会民生的需要

电力资源是当今经济发展和社会生活中最为需要的资源之一，电力企业的安全生产既关乎国民经济的稳定，也关乎人民生活的稳定，对国家的长治久安也十分重要。电力设计院应该加强人力资源培训的计划性、目标性，有针对的开展培训工作，确保培训的实效性，全面提升人力资源综合素质和专业技能，建设求实创新的高素质人才队伍。只有这样，才能设计和建设出安全、高效的电力基础设施项目，既保障了国家经济建设的需要，又满足了人民生活的需要。因此，电力设计院作为电力行业中的关键一环，加强人力资源培训，提高发展的质量和竞争力，具有十分重大的现实意义。

2电力设计院人力资源培训的现状

目前，对于很多电力设计院来说，其实都已经将人力资源培训放置在重要位置。但是，由于一些主客观因素的影响，其人力资源培训工作中存在较多的不科学、不合理的地方。本文在对其现状进行了解的基础上，从行业一般性的角度梳理出一些普遍存在的突出问题。

2．1人力资源培训方式落后

目前，我国很多的电力设计院是从事业单位改制而来的企业，受到传统观念影响比较大，有些电力设计院企业还没有充分认识到人力资源培训工作的重要性，即使已经开展了人力资源培训，但多数较为落后，缺乏企业发展特色，形式主义严重。从人力资源培训的模式上来看，传统方式和手段往往是照本宣科的制度学习和技术理论学习，缺乏互动与考核机制，员工参与的热情和积极性都大大降低，不仅浪费企业资源，还严重阻碍了企业的可持续发展。

2．2人力资源培训形式单一

在人力资源培训的实践工作中，目前电力设计院企业和其它企业一样，普遍的培训形式就是“课堂式”，即培训讲师一人在讲解，员工在下面记录所讲解的内容。这种人力资源的培训形式很单一，理论性也很强，难以与实践很好的结合在一起，不适应电力设计院企业发展对员工的要求，导致员工的专业能力和实践能力提升效果并不明显，培训质量和效率非常低，因而也导致很多员工滋生了抵触心理，认为这样的人力资源培训就是在浪费时间。

2．3人力资源培训考核机制不完善

目前，由于很多企业对人力资源培训的不重视，因而缺乏对人力资源培训的考核机制。反过来，缺少考核机制又导致人力资源部门及员工不重视培训工作，也无法发挥出人力资源培训在企业和员工发展中的作用。此外，人力资源培训考核机制不完善，还表现在考核对象和考核内容的不科学、不合理和不全面。尤其是只考核学员而不考核讲师，只考核培训课堂而不考核课后引导，只考核讲解的内容而不考核呈现的内容，导致人力资源培训考核效果大打折扣。

3电力设计院人力资源培训创新路径与开发策略

电力设计院在人力资源培训方面面临很多问题，其中最突出的就是培训方式、培训形式和考核机制三个问题。针对这些问题，本文提出以下建议。

3．1营造良好的培训文化氛围

人力资源培训应该成为电力设计院企业制度与文化的重要组成部分，自上而下宣扬人力资源培训的重要性和必要性。通过文化氛围的营造，使全体员工都能了解到企业发展的宗旨、精神、使命和愿景，提高员工的向心力。同时，培训文化的塑造，能够烘托出比企业管理制度引导力，让员工更加深刻的认识到接受培训是应该的、必要的。在新形势下，良好培训文化氛围的营造需要考虑多方面问题。例如，设置独立的人力资源培训部门，引起整个企业的重视；结合企业内外部实际情况，了解企业员工的学习和发展需求，制定有针对性的人力资源培训方案；加强管理，规避不必要的成本，降低必要成本，提高人力资源培训的有效性和实效性；人力资源培训方案和内容要与时俱进，适时做出调整，要有更多的内容和电力设计院本身结合起来，强调培训与电力设计院工作的密切。

3．2增强人力资源培训的创新意识

人力资源培训的内容本身就是新的知识和新的技能，在培训管理的过程中也应该具备创新意识。首先，要改变传统的人力资源培训理念和模式，丰富人力资源培训手段和内容。电力设计院的人力资源培训和学校的教育不同，要更加注重培训讲师与员工之间的有效的互动，一方面需要讲师有意识的引导；另一方面也要创造相应的互动条件，如考核机制、奖励机制、问题设置等。其次，创新的人力资源培训不再以培训内容的讲解为任务，而应该以员工的收获为目标。培训讲师的课件和讲解内容与方式必须建立在了解每位员工学习需求和工作需要的基础上，真正提高员工的专业性和实践能力。最后，电力设计院人力资源培训应该有创新的计划，树立明确的目标，培训前多听取员工的建议，不断改进培训方法和手段。例如，现场教学培训、知识竞答培训、学员自我培训等。

3．3建立健全人力资源培训考核机制

正因为很多电力设计院缺少员工培训考核机制或者考核机制不合理，才使得人力资源培训难以达到应有目的。因此，除了要认识到人力资源培训重要性外，还要着眼于对培训效果的考核。电力设计院建立健全人力资源培训考核机制应该坚持公平、公正的考核原则，真实反映出企业人力资源培训中存在的问题，以提高人力资源培训效率和质量为根本目标。目前，很多企业或单位沿用传统人力资源考核机制，依靠考试来达到检测，不仅效果不理想，这种方式也过于单一，难以全面反映出人力资源培训中存在的问题。在新的发展背景下，建立竞争和奖罚机制来考核人力资源培训已经被证明是有效的方式，通过优胜劣汰来提高员工参加培训的热情和积极性，不断完善自我，也让员工能够重视起培训工作。

篇3

【关键词】高低压配电设备 问题故障 解决方法 电路原理

高低压设备出现故障会严重影响企业的正常运作，对工作进度产生影响，还可能造成严重的财产损失，影响国家经济的长足发展和进步。因此，在日常的生产经营中要注意对高低压配电设备的安全保障，在设计安装高低压配电设备时注意设备的质量和安全性能，保障供电畅通和运作正常。

1 高低压配电设备电路故障原因

1.1 预警监管问题

高低压配电设备大多经由人力进行安装检测，因而缺乏有效的预警监管措施是设备故障的重要原因之一。由于相关工作人员处理故障的措施不当，对高低压配电设备造成不必要的破坏和损耗，容易造成设备故障，影响企业生产运作的供电，造成经济损失。在日常的维修检测工作中，检测人员由于预警监管缺乏有效的措施，检查维护工作流于形式，起不到预警保障的作用。

1.2 变电设备自身出现故障或损耗

配电设备的质量和实用价值也是设备出现故障的重要原因，设备自身的原因常涉及电器元件的合理装配、电路的正确分析设计以及电路原理的设计使用。其中，高压配电设备主要采用真空高压断路器，真空断路器由许多电器原件构成，每一部分的故障都会影响断路器的正常使用。因环境变化造成分合闸的弹跳性不同，影响了分合闸对电路开断的控制，造成电路的供电故障。真空泡中的真空环境不纯，出现与外界环境的联通，会造成潜在的安全威胁。真空断路器的分闸出现故障，会造成故障时的电路保护机制无法正常运作，导致潜在的用电危险。在事故发生时而低压设备主要采用两路供电的方式供电，用电高峰时，两台变压器同时运行，容易造成电路故障，影响供电工作的正常开展。

1.3 故障相关的资料文件缺乏

对高低压配电设备的妥善处理或处理失误案例都能为日后的工作提供一定的借鉴和帮助，因此每次故障情况的相关资料和文件是配电工作人员应当妥善保管和研究的重要资料。主要的资料包括接线图、电路图和设备故障说明书。对相关的资料加以分析研究，能有效提高工作人员分析故障原因、处理故障问题的能力。但在实际的高低压配电设备故障分析处理工作中，大多数工作人员都没有对故障原因和维护措施进行总结讨论，总结后的资料也没有进行妥善保管，因此造成了面对问题时无所适从，无法对相关的故障原因进行统筹分析和处理。

2 高低压配电设备故障的解决方法

2.1 明确电路元件的配置

高低压配电的相关工作人员要掌握与配电器相关的知识技能，对各种类型的配电器具备分辨的能力，并了解配电器设备的相关使用特点，并对电路图进行解读和分析，明确电路元件的配置和电路连接的先后顺序，防止电路安装中出现问题。高低压配电器设备的相关工作者在工作中自觉进行学习和知识体系的更新，对配电器维修检查中出现的问题进行总结分析，并定期组织疑难案例的分析讨论，增强对配电器故障的分析处理能力。工作人员在借鉴成功案例的同时，进行分析思考，观察设备的运行规律，找到更加通用的处理方式，并在企业或行业内部进行推广。

2.2 定期进行高低压配电设备进行检测

高低压配电设备可能因为自身的问题产生故障，因此，日常的检修工作是处理高低压配电器故障的重要环节。电路老化会影响电气设备的使用，因此在日常工作中需要定期组织工作人员对使用时间较长、使用频率较高的配电设备进行检修处理，并对老化电路的处理做出合理预测和分析，对电路故障进行早期预防工作。并在高低压配电器安装前后对电路图进行仔细的分析和研究，确保电路的畅通和合理，防止出现电路故障影响高低压配电器的使用，造成资源的浪费。对电路检修中出现的问题及时进行报备处理，并将问题出现的原因和时间以及处理措施进行详细的记录，减少此类问题出现和发生的可能性。维修人员要掌握具体的问题处理的方法和技巧，并对相关元件的使用期限和使用特点有具体的针对化的了解，在检修过程中多思考、多借鉴，及时发现潜在的问题。

2.3 妥善处理配电器维修的相关资料和记录

高低压配电器的维护和维修记录是高低压配电器工作者开展工作的借鉴和参考，能够为工作者的实际工作提供有效的帮助。因此，相关工作者需要妥善处理配电器故障分析与处理的相关资料，进行定期研究和保管检查。在维修工作完成后，组织维修者进行维修工作的分析讨论，并对维修工作的实际操作过程进行记录，以便日后遇到相关的问题时进行参考借鉴。在记录时注意留取书面记录，进行长期妥善保存。对设计配电器安装阶段的电路图、接线图进行妥善保管，如果保管出现问题，电路出现问题时，便失去了查找问题原因的依据，加大了问题分析的难度，拖慢了高低压配电设备维修的工作进度。此外，工作人员在值班时，应多阅读维修记录，并对项目图纸有具体的了解，时常与其他维修人员进行讨论研究，为配电器维修工作提出新的可操作方法。

3 总结

高低压配电设备在日常的生产经营活动中应用比较广泛，一旦出现故障很可能造成严重的经济损失。所以，相关的工作人员要掌握一定的高低压配电设备故障处理技术和故障原因分析能力。本文主要针对高低压配电设备常见故障的原因及故障的处理措施展开讨论，希望能对高低压配电设备的相关工作提供参考和借鉴。

参考文献

[1]酒庆.高低压配电设备运行故障处理分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（28）：2557.

[2]尹i，王文魁.高低压配电设备运行故障处理分析[J].山东工业技术，2015（14）：126.

[3]杜正祥.高低压配电设备常见故障与处理分析[J].商品与质量，2015（44）：217-217.

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关键词：炉衬耐火材料 铝液测温 硅碳棒 可编程控制器 执行机构

前言

矩形开盖式电热熔铝炉主要用于用于熔融铝液铸造前的调质保温及熔化部分铝块冷料，以确保铸造工艺对铝液的要求。该熔铝炉采用电加热，铝液控温效果好，浇注方便、安全。

1、 设备结构设计及简介

矩形开盖式电热熔铝炉由移动式炉盖系统、炉体钢结构、熔池部分炉衬、加热元件装置、炉气测温装置、铝液测温热电偶、溜槽系统和集尘排烟系统等部分组成。

1、移动式炉盖系统

由大型型钢与钢板组成的钢结构骨架及耐火材料组成，设有不锈钢挂件将耐火材料吊挂于炉盖型钢上。该炉炉盖为两部炉顶，独立控制可开合。每部炉盖均采用摆线针轮减速机驱动，经过科学设计，炉盖运行平稳，密封效果好，有效减少了热损失。

移动式电热炉盖随小车运行，平稳无冲击。整个炉顶由两个相互独立的小炉盖组成，每个炉盖由两个驱动轮和两个从动轮组成的平移小车带动。当需要加固体料、扒渣或进行开门处理时，两个炉盖将各自向自己一侧移动，整个炉膛即能全部打开。需要关炉盖时，两炉盖向中心平移由限位开关确保到位。并与炉体进行有效密封（在炉盖两侧设有密封刀，炉体上设有气缸驱动的密封槽，当炉盖关闭后，气缸驱动密封槽上移，与封刀配合密封）。

本设备采用硅碳棒加热，分区配置电热元件，电热元件布置在移动的炉盖上，可以随着炉顶进行移动。

2、炉体钢结构炉壳

炉体钢结构由钢板及型钢焊接制成，结构设计充分考虑本熔铝炉在高温环境下具有良好的刚性及结构强度。确保在各种正常或非正常运行工况下，熔铝炉各部件不产生有害变形，具有良好的结构可靠性。

3、炉衬耐火材料

内衬熔池底部由不沾铝浇注料、防渗浇注料、耐火粘土砖、陶瓷纤维背衬板组成，熔池四周墙由不沾铝浇注料、防渗浇注料、漂珠砖、陶瓷纤维背衬板组成，出铝流口砖采用氮化碳化硅材质，保证流口结构的合理设计及使用安全。

熔铝炉在规定的使用条件和负载条件下运行，并按使用说明书进行使用和维护，保证使用寿命。

4、加热装置

矩形开盖式电热熔铝炉采用硅碳棒加热，该炉在炉盖上配置电热元件，每区在炉盖上设有一只控温热电偶，整个加热元件布置上满足对铝液的加热要求。

5、测温热电偶

所提供的热电偶用来监测以下温度：

——铝液测温热电偶

——炉膛测温热电偶

铝液测温热电偶设在铸造流口旁，可连续测量铝液温度并参与炉温控制，实现铝液温度的高精度控制。当选择铝液温度热电偶参与炉温控制时，该热电偶测出的铝液温度被送入电控系统，根据设定的PID参数进行运算，动态的修改炉膛温度设定值，提高铝液控制精度。

测铝液热电偶保护套管采用耐热铸铁保护管，设有专用气动测铝液机架。炉门打开时，测铝液热电偶自动移出，以免受损，炉门关闭，测铝液热电偶自动插入。并且，测铝液温度热电偶进出操作也可采取手动控制。

6、集尘排烟系统

在炉盖上方设置一个集尘装置，以便排除由于打开炉盖填加覆盖剂或扒渣时产生的烟气，集尘罩出口1m烟道口处设置一烟道蝶阀（采用电动执行器调节），炉盖打开时，阀门打开。

2、电气控制系统

采用人机界面（HMI）和可编程序控制器（PLC）相结合的实时控制系统。由可编程序控制器、可控硅加热回路等组成现场温度控制系统，由可编程控制器、操作信号、位置信号、执行机构等组成现场传动控制系统。通过HMI对整个设备的运行状态进行监测管理。

电气控制基本参数：

电源：AC 380V/220V±10% 50HZ±2%

功率：～1222kw（其中电加热1200Kw，传动22Kw）

1、可编程控制器

PLC采用罗克维尔（AB） ControlLogix5000产品。PLC是温控系统、传动系统的核心，采集各温度、传动、位置信号，各种报警信号，接受各种操作信号，发出控制信号，控制炉温、传动运行。

2、本系统HMI采用罗克维尔（AB） PanelView Plus产品，通过以太网通讯接口与PLC联接，实时反映整个设备的运行状态。

功能实现，包括下列内容：

a 炉气温度设定、铝液温度、显示、报警；

b 工艺参数、控制参数设定、修改；

c 历史趋势；

d 报警列表、查询；

e 故障诊断等；

3、温度控制系统

3.1 温度控制

铝熔化炉采用硅碳棒加热，电加热总功率1200KW，分四区控制，每区300KW。采用PLC控制温度，测温采用热电偶，加热电功率调节采用晶闸管装置，并配有过流、过压保护装置，安全可靠。PLC根据设定值和测量值的差值，经过PID运算，输出标准电流信号控制晶闸管装置的导通，实现温度的闭环控制。

3.2 温度记录

采用多点无纸记录仪，实时记录各区炉温。除记录外，记录仪配有报警输出，实现独立的超温回路，使温控更可靠；记录仪配有存储接口，可通过U盘存取数据，具有断电数据保护功能，可在电脑上查看记录仪存有的历史曲线。

4、传动控制系统

铝熔化炉配有4台炉门移动电机，采用AB PowerFlex70变频器控制，变频器与PLC通过ControlNet控制网通迅联接，安全稳定，具有过位保护，安全可靠，速度在HMI上显示并可调整。炉门关闭后，PLC通过对汽缸的控制实现炉门的密封。传动控制通过PLC完成。主要低压电气元件选用施耐德及合资产品。

5、安全保护

炉门与电加热系统有联锁，炉门不关闭的时候不能加热送电，炉门动作设有双限位开关，保证定位准确，安全可靠。

6、其它

6.1 电缆选型及敷设：

提供整个装置的动力电缆和控制电缆，动力电缆采用耐高温阻燃型电缆， 控制信号电缆带屏蔽层；炉盖移动部分电机电缆及控制电缆采用拖链传送。

3 结论

矩形开盖式电热熔铝炉目前在国内铝加工行业有很广泛的应用，本文不仅对矩形开盖式电热熔铝炉的整体结构进行了介绍，而且介绍了矩形开盖式电热熔铝炉的电气控制原理。多年的实践经验，使我们在国内工业炉领域积累了丰富的经验.希望本篇对广大读者朋友有所裨益。

参考文献

[1] 王秉铨..工业炉设计手册. 北京：机械工业出版社，1996.

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[关键词]CRH380D型动车组 电路安全保护 安全可靠

中图分类号：U22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0264-02

引言

CRH380D型动车组的电路安全保护是基于既有CRH1型动车组来进行设计的，但CRH380D动车组整体电气原理相对既有CRH1型动车组更复杂，因此，对于电路安全保护的要求更高，在前期设计阶段联合庞巴迪德国公司做了大量的调查研究，庞巴迪还借助宇航集团的设计验证方法在德国设计中心为CRH380D控制系统搭建了1：1“铁鸟”试验台，通过模拟电气线路运用环境，进一步完善了电路安全保护的设计原理，为后期电路安全保护的细节设计提供了大量宝贵的数据支持。

1.电路特点

1.1 直流供电

CRH380D型动车组直流供电由4组蓄电池和4个充电机提供，一组蓄电池和一个充电机称为一套，4号车、5号车各2套，通过并联模式将DC110V电源向各级供电母线供电，任何一组出现故障不影响列车车辆正常运行。DC110V电源从车辆总线分配到车辆负载，主要负载包括列车控制和管理系统（TCMS）、门系统、无线电、控制元器件（如：断路器、继电器、按钮开关等）、照明等，每路负载均通过断路器进行保护，为防止故障扩大，在蓄电池充电机与总线之间用断路器进行保护。

1.2 交流供电

CRH380D型动车组车上交流供电由4个辅助变流器ACM提供，1、3、6、8号车各一套，通过并联模式将三相四线制AC400V、50Hz电源提供到车辆总线，供列车交流设备使用，主要负载有列车采暖、通风和空调、变流器电机和变压器的冷却、蓄电池充电机等，每路负载均通过断路器进行保护。

2.保护措施

为了保障CRH380D型动车组安全运行，在电路安全方面针对不同的负载采取了多种安全保护措施，确保设备安全稳定可靠。

2.1 电线电缆保护

电线电缆的截面积是根据预期的工作条件（如电流、电压降、环境温度、敷设方式等）， 经过计算而确定的，应充分考虑负载短路和短时过载。动力线槽中的电缆采用分层并排铺设，每层与每排电缆之间都有一定距离，便于散热，以防止热量聚集造成的安全隐患。选用连接可靠的笼式和螺柱式接线端子排，进行内部分线和外部连接。对于不同的电器件和连接器，选用适合的端子和压接针，以保证连接的可靠性，防止因接触不良放电打弧造成安全隐患。

2.2 级联保护

CRH380D动车组使用断路器对大多数的负载设备做短路及过载保护。并且采用多个断路器级联保护。为了能够使选择的断路器在系统发生故障时起到保护作用，确保下级断路器动作要快于上级断路器动作，需要根据负载设备的电气性能及特性来对断路器进行选型。下面以Tp2车辅助交流供电系统为例来进行说明。如图一所示。当车内一位端通过台插座发生短路故障时，负责控制该插座的断路器33-F71会立刻脱扣提供一级保护；如果车内一位端通过台插座发生漏电故障时，负责控制该区域插座的漏电保护断路器33-F07会立刻脱扣提供二级保护；如果提供二级保护的断路器33-F07或线路发生短路故障时，负责控制该分支母线的断路器33-F01会立刻脱扣提供三级保护。

车上电气柜、车下分线箱内分别设有断路器指示回路。每个断路器的辅助触点串联，当某处断路器脱扣，将向列车通信与管理系统（TCMS）发送故障信号。列车智能显示单元（IDU）将显示B类故障报警及故障所在位置。

2.3 针对不同系统特性采用组合保护方式

针对不同的系统特性，我们采用了组合保护方式确保设备安全工作。下面分别以直流和交流供电系统为例阐述保护方式。

2.3.1蓄电池保护

1）蓄电池线路保护

蓄电池通过断路器实现线路保护。蓄电池供电系统结构框图如图二所示。

2）蓄电池放电保护

蓄电池深度放电可能导致蓄电池性能降低。蓄电池深度放电的5分钟之前，IDU显示一条相应的警告。当电池容量低于10%时不再能够开动列车。

3）蓄电池温度保护

蓄电池温度通过装在蓄电池上的温度传感器进行测量，经FMS90管理系统将信号发送到TCMS。

2.3.2充电机保护

充电机电路原理框图如图三所示。蓄电池充电机检测诸如输入过压或欠压，输出过压、过流、短路，电池和散热片温度过高之类的错误状态。蓄电池充电机确保在任何输入条件下，包括任意时间内的电力中断，外部连接负载或蓄电池都没有临界电压出现。输入保险丝F1～F3保护电源模块，保险丝F4、F5保护控制模块，以防内部短路。

2.4 接地保护

CRH380D动车组不但有严格的短路及过载保护方式，而且有安全的接地保护，保证系统故障时，不发生人身事故及火灾事故。

2.4.1 DC110V系统接地

直流辅助供电系统为确保可靠接地，负线在拖车（T2或 Ts2）车通过两点直接接地，为避免杂散电流引入，两点相邻（见图四所示）。负线电源侧直接接地，确保正线的任何一点接地均可被及时监测到，负线已接地因此不需再做监测，可以减少相应的维护工作量。同时所有电气负载的可导电表面也都可靠接地，确保直流辅助供电系统处于TT模式。接地框图如图四所示。

2.4.2 AC400V系统接地

辅助变流器ACM的输出通过接触器与外部三相母线实现连接、断开。辅助变流器ACM内部接触器闭合前，N线直接接地，同时所有负载的可导电表面可靠接地，确保正常工作时交流辅助系统处于TT模式。接地框图如图五所示。

2.5 设备保护

2.5.1电机运转类设备保护

变压器冷却风机、油泵、主压缩机、牵引风机和空调风机之类的运转设备由于自身特性，一般选用具有过载保护、短路保护和缺相保护的电机起动器进行保护。

下面以Tp2车变压器冷却风机、油泵的保护方式为例进行描述，如图六所示。变压器冷却风机、油泵由车辆总线供电，冷却风机供电保护方式：

从车辆总线到车下分线箱，线路由辅助变流器ACM进行保护；

从车下分线箱到变压器控制箱，线路由断路器进行保护；

从变压器控制箱到变压器冷却风机、油泵，线路由电机起动器进行保护。

电机运转类负载均设有单独的检测回路。当电机保护器脱扣，或接触器故障时，结合设备起动命令状态，列车通信与管理系统（TCMS） 可以判断其工作状态，列车智能显示单元（IDU）可显示故障报警及故障位置。以变压器冷却风机为例， 如图七所示。TCMS根据MIO接收的故障状况可做出相应的处理。如高速回路故障，则切换到低速，反之切换到高速。同时故障则封锁该设备

2.5.2非运转类设备的安全保护

a.车内电加热器

车内电加热器在空调控制柜内设有过流保护的继电器，在电加热器内部还设有超温保护探头，可以在加热器温度过高的情况下及时断开电源，保证设备的安全。

b.车内电开水炉

车内电开水炉自身带有的断路器提供一级保护，在交流配电柜中设有断路器提供二级保护。

c.水系统伴热线

通过带剩余电流保护功能的断路器，为水系统的伴热线的绝缘故障提供保护。

d.插座

考虑车上工作人员及乘客的人身安全，选用带剩余电流保护功能的断路器为车内插座电源线及负载的绝缘故障提供保护。另外，还对插座进行分区控制，当某一区域插座发生故障时，不会对其他区域插座的使用造成影响。以Tp2车为例，车内插座分布及控制如图八所示。

e.厨房设备

所有厨房设备，包括咖啡机、收银机、吧台插座等负载供电均由厨房电控柜统一控制。厨房电控柜集中放置系统所用断路器及其他电气元件，控制各个设备的供电，并有系统状态指示。

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关键词：PWM模式 斜坡发生器 双极工艺

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0121-01

1 前言

斜坡发生器电路[1，2]在电源管理芯片的电路设计中有着非常重要的应用，它能够缓和变频器的动态性能，其作用是产生一个周期性三角波，并且由振荡器时钟控制该周期性三角波，最终产生的周期性三角波作为PWM比较器的被调制信号电压。

2 电路设计原理

在传统的三角波发生电路的设计中，三角波产生原理是利用积分电路得到，本文中进行电路设计时，为了尽量简化电路设计，所采用的基本思想则是用由晶体管T1、T2和T3构成的威尔逊电流源在晶体管T3的集电极形成稳定的电流对电容CR进行充、放电，在电容的充、放电过程中，电容电压随着输入脉冲升高和降低；当脉冲陆续从输入端输入时，放电管开放、闭合，若从电容的输出端引出电压，就形成了一定周期的斜坡电压[3]。

3 电路设计

根据电路设计原理中设计思路，如图1所示为本文中所设计的斜坡发生器电路。电路中电压V1是为了保证与稳定供电的基准电压Vref一致而外加的5.0V电压[3，4]，V2是为了保证电路正常工作外接的激励电压。10端为斜坡发生器电压信号的输出端，由振荡器产生的脉冲信号从input端接接入，通过脉冲来控制放电管的开关，11端为控制充电电流大小的外接采样控制端。

从图1中可以看到，斜坡发生器电路工作过程如下，当振荡器脉冲的低电平信号从input端的输入时，放电管T5、T6截止，当给端11接入一个稳定电压后，晶体管T7和T8导通，根据威尔逊电流源的镜像原理，晶体管T3导通并给电容CR充电，电容上的电压升高；而当振荡器脉冲的高电平信号从input端输入时，晶体管管T5、T6导通，电容CR放电，电容上电压逐渐减小。随着振荡器周期性脉冲输入，在端10处就可以形成稳定的三角波输出电压。

4 仿真结果与讨论

在电容CR的充、放电过程中，若设电流源提供的为电容充电的电流为IC，电容电压初值VCR=0，则可以得到电容电压V（t） 与时间的线性关系[5]，如式（1）所示：

（1）

由“电路设计”中所阐述内容，可知，调整外加电压V2和电阻R3，R4的大小，能够调节电容的充电电流IC，进而电容充电速度和电容电压的大小也可以很容易地控制。

为了能够与电源管理芯片其他模块电路协同工作，故在V2=30V，R5=100K，CR=1.6nF条件下基于华越SB45工艺对斜坡发生器模块电路进行仿真。得到电性能参数的仿真结果，如表1所示。

图2为斜坡发生器的输出结果波形仿真图，根据振荡器产生的脉冲，本电路中的三角波接近于锯齿波，脉冲为低电平时缓慢充电，脉冲为高电平时迅速放电。由图2、表1的结果以及电源管理芯片的需求，该斜坡发生器的电参数及其功能均符合芯片中关于该模块电路的设计要求，目前该电路已应用于实际电源管理芯片中。

参考文献

[1]朱正涌.半导体集成电路.清华大学出版社，2003.

[2]Paul R.Gray， Paul J.Hurst， Stephen H.LEWIS.模拟集成电路的设计与分析.北京：高等教育出版社，2005.

[3]吴铁峰.基于PWM控制方式的电源管理芯片设计与实现[博士论文].西安电子科技大学，2011.

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【关键词】电工实训智能评分设计

电工实训电类学生基础性的实训课，该课程能够使学生对电气元件及电工技术有一定的感性和理性认识，对电工技术等方面的专业知识做进一步的理解。同时，通过实训得到实际生产知识和安装技能，掌握室内照明线路、继电器控制线路及其元件的工作原理等电工技术知识，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作，共同探讨，共同前进的精神。

我院的电工实训，有助于学生掌握专业理论知识，并且对提高学生的动手能力也起着非常重要的作用，同时又与考取电工证紧密结合在一起，因此电工实训课程的整体建设是非常重要的。我院所用电工实训考核装置是按照劳动和社会保障部颁发的“工人技术等级标准”和“职业技能鉴定规范”的内容要求，根据中、高级电工培训考核的实际情况而设计的新一代集电工理论教学、实操训练、考核鉴定于一体的多功能设备。该系统具有定时、误操作记录等考核功能，同时具备多种安全措施。其智能评分系统可衡量学生在实训中所设计的电路是否达到给定的标准，主要用于评价指标有：电压标准、电流标准、电机正反转控制，以及给出错误提醒、解决措施方案。

一、智能评分系统的结构及原理分析

1.智能评分系统的结构

本系统由电机转速测量、操作按钮、键盘、显示、单片机控制系统、电流测量、电源控制等模块组成，系统框图如图1所示。

2.原理分析

开启柜门开始计时，学生进行电气装配，装配结束按停止按钮，停止计时。按测试按钮，接通主电源，进行测试。

正确性判断：按钮按下测量电流与转速，根据装配图类型和电流、转速特性判断电路的正确性。

二、智能评分系统的电路设计

本智能评分系统的主要电路设计分以下几部分：

1.转速测量电路

转速测量电路如图2所示，通过电机与串连电阻分压后，获得与电机转速相对应的电压，由于测量对象为交流电机，故将电压信号整流滤波后经A/D转换接入单片机。

2.电流检测电路

3.单片机小系统及键盘显示电路

系统的控制器采用AT89C52芯片，AT89C52是8位高性能CMOS单片机，片内有8Kb的可反复擦写的只读程序存储器。该器件具有密度高、功能强大、非易失性存储技术等特点，兼容MCS-51指令系统。系统的键盘采用独立式按键设计，显示器采用长沙太阳人电子有限公司的SMG12864A LCM。

AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0～P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32～39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

电路设计如图3所示：

4.电源控制电路

当系统测试结果显示电路设计有误时，单片机控制切断电源，电路设计如图4所示。

5.实时时钟电路

系统可以对学生训练的项目计时，考评时可以设置定时时间，考试时间到，系统自动切断电源，时钟电路的设计采用DS1302芯片，DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：RES复位、I/O数据线和SCLK串行时钟，时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。电路设计如图5所示。

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关键词：电学实验；电路设计思想方法

定西市教育科学规划课题研究成果（课题编号DX2012GHB94）

在高中物理电学实验中，电路设计是一个很重要的问题，只有合理地设计电路才能完成实验，达成实验目的。但要根据具体的题意设计出能完成实验的电路，并不是一个简单的问题。本文主要就这方面的问题用几道例题加以阐述。

一、电路设计

一个实验电路主要由三大部分组成，电源部分、电路的控制部分和最主要的用于测量所需物理量的测量部分。既然电路主要由三部分组成，那么我们电路设计的主要工作也就是要设计这三大部分。在高中阶段，电路的控制部分主要涉及到滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，电路的测量部分主要涉及的是安培表的内接法和外接法的问题。而电源的设计比较简单，根据题意选择合适的电源即可。学生主要感觉到困难的是在什么情况下滑动变阻器采用限流式接法，在什么情况下用分压式接法，或者什么情况下电流表采用内接法，什么情况下用外接法。笔者根据多年的教学经验，对这个问题做了总结，一般情况下存在下列判定依据：

当内、外接法相对误差相等时，有，临界值 （因为 ?）。

限流式接法的优势是耗电少，电路结构简单，但这种接法的缺点也很明显，它的调节范围不大，有时不能满足题目的条件。而分压式接法正好相反，它的调节范围很大，但它的电路结构较为复杂，尤其是联系到实物图的连接，很多学生不会连接滑动变阻器上的三根线。另外，它不太节能，耗费的能源较多。在要求不太严谨的条件下，我常常这样总结：当滑动变阻器的阻值较小时，一般情况下就把电路设计成分压式；如果滑动变阻器的阻值较大时，一般就把电路设计成限流式。

二、器材的选取

器材的选取要结合试验要求的精度和仪器的量程决定。有时试验所给的器材也影响了电路的设计，我们必须根据所给出的器材合理地设计电路，完成试验。有时我们也会根据电路的设计来选用能完成实验的器材，这是一个互相影响的问题。

三、实物图的连接

实物图的连接必须坚持先连串联支路、再连并联支路的原则，连完后必须和原理图查对一遍，以保证不会出错，电势相等的各点可合并成一点。

实物图的连接看似简单，但实际上学生做错的很多，常会造成不必要的失分。其原因主要是学生对实验仪器不太熟悉，不知道线该接在何处。同时这也与教师的不重视有很大关系。很多教师认为按照原理图连接实物图是很简单的，可能在初中阶段就已经掌握了，殊不知很多学生在这个看似简单的地方却栽了大跟头，失分十分严重。要避免这样的事情再次发生，除了教师要高度重视外，我根据多年的教学经验，认为最好把学生带到实验室，在实际的实验仪器上完成几个电路原理图的连接，这样能让学生熟悉器材，真正理解实验。

例1.现在要测一个电阻的阻值，实验室给了如下器材：

要运用这些器材设计一个电路完成实验。

[解题思路]这个实验中只给出了一个电源，所以电源毫无选择的余地，然后我们就要考虑是选用分压式接法还是限流式接法。我们看到滑动变阻器的阻值变化范围是，阻值不大，据前分析，我们该选择分压式接法。接下来考虑选用内接法还是外接法，我们看到待测电阻的阻值和直流毫安表的内阻接近，而远远小于直流电压表的内阻，所以应该选用外接法，这样电路设计就已经完成了。

例2.测待测电阻的阻值，请选择器材并设计电路：

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关键词：单片机；电路设计；射频识别

一、射频识别研究背景

射频识别技术的发展有着丰富和完善的理论。多个电子标签识读、远距离识别的无源的电子标签、电子标签的单芯片应用、移动速度快的物体相应的射频识别等大批产品正在逐渐地走向市场。射频识别技术具有相当多的特点：实时、快速地采集与正_地处理信息，在生产业的管理系统、自动贩卖机收费、食堂系统、图书管理系统中有大量的应用。

（一）低频（125KHz～134KHz）。RFID技术首先得到大范围应用和推广的是在低频。特性：排除金属材料对它有一些影响之外，读取距离固定的前提下，一般的低频产品几乎可以穿过多数材料的物品。主要应用：生产业的管理系统，贩卖机自动收费和食堂管理系统等。

（二）高频（f=13.56MHz）。特点是：通过负载调制感应器的工作，不需要线圈。主要应用：图书管理方面的应用，衣物生产线和超市条码的扫取以及农牧系统的管理和应用等。

二、总体设计及原理

（一）设计思路。电子标签、读写器、数据交换与管理系统三大部分组成了检测系统。经信息解读器读取后，再解码，进行更多的数据处理会在中央信息系统中。读写器相当于一个中介，它同时与标签和数据管理器进行交流，把一些重要的、必需的信息共享，从而他们就能容易地在同一时间及时收到信息，这样就使这个系统能够正常可靠地工作。

（二）系统硬件总体设计。射频标签检测系统的硬件部分主要包括：电源模块、LCD显示、串口调试、NANDFLASH模块、Rf射频实现、以太网模块以及与STM32的联调，七个部分设计非常关键。模块连接关系如图1。

1、电源模块：提供系统以5V转3.3V的电压。2、LCD模块：液晶显示器担任操作界面的显示和数据采集的结果，即识别不同卡片时不同的ID值，区分不同的卡片。3、串口模块：串口设计两个。LCD和其中一个相连，这样能正确显示串口发来的数据。另一个通过电脑操作系统。4、RF芯片模块：识别和扫描标签卡。

（三）射频识别系统原理。两种情况：电感耦合和电磁耦合。差别在于：后者将射频信号通过电磁波的方式发送出去，然后在读卡器的线圈周围将它控制，通过闭合的线圈组成的磁场，可以避免电磁能量的损耗，不会向空间或周围辐射。

射频识别系统的三部分：1、读写器。一台读写器基本器件包括：高频接收单元的控制单元、射频信号的发射单元器，满足两项后，才能将获得的数据之类的信息传输给其它系统，深层次处理或存储时也会更方便。2、天线。磁通量作用：提供能量给无源标签，它由射频系统中的天线提供，满足功能要求，在读卡器和标签中传递信息。

三、功能模块及软件的实现

（一）电源模块

LM2576芯片作为电源模块的理由：1、多电压供电，如：2 V、5 V、3.3V、15V等；2、输出电压范围在线性和负载条件下1.23～37v（HV型号为47V）最大±4%；3、保证3.0A输出电流；在效率方面，LM2576替代三段性稳压器，是理想的最好的器件。输出开关起到逐周限流的作用，保证热关断功能发挥作用在故障状态下。

REG1117-3.3的设计属于一般稳压管，IN5819快速恢复二管作用：起到保护电路的作用，LM2576提供5V电压，这样，通电时LED指示灯就会亮。

（二）RF射频模块

射频模块采用RC522。读写器：支持ISO 144433A/MIFARE。内部发送器：驱动读写器天线和ISO 144433A/MIFARE卡以及应答机的通信。接收器：存在有解调和译码电路，来处理兼容ISO 14433A/MIFARE卡的应答机的型号。特点：1、能迅速解调和译码响应，使模拟电路高度集成。2、支持ISO 14443A/MIFARE。3、读写模式中与ISO14433A/MIFARE的通信距离长达50mm。

四、系统调试及分析

（一）结果分析

电源模块可以给系统分别提供3.3v和5v的电压。

串口模块是实现和计算机信息交流的桥梁。将得到的射频信号的数据经过串口传送到电脑，电脑通过借助超级终端等工具，实时显示结果。

LCD模块：显示操作界面和采集的数据结果。

RF射频模块在于RF和NAND flash共用总线，调试程序使两个模块能分开正常使用，从而实现射频识别的作用。

编程后用饭卡或其它不同的卡，可以实现获取不同的ID。

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关键词：LM2596 STM32 反馈闭环 数控开关电源 远程控制

中图分类号：Tp302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0080-02

1 数控开关电源的方案设计及电路设计

本设计中的数控开关电源[1，2]主要为了输出1.2～24V，负载电流不低于3A，并且实现连续精确可调，调整分辨率不低于0.1V。通常，一个开关电源需要接入220V交流电，并通过变压器AC/DC整流转换，以输出低压直流电，然后再利用反馈型降压稳压开关芯片进行控制和电压调整。由于市场上现有的220V转24V技术已经非常成熟，比如常见的开关电源和电源适配器，因此本设计中将着重设计后端数控降压部分，前段整流部分将用常用开关电源替代。为了实现输出电压的数字控制，必须使用单片机来控制降压稳压开关芯片，单片机再通过串口跟PC主机通信。单片机将使用目前较为流行的32位单片机STM32。

1.1 反馈脚的数控设计

由于单片机主要完成的工作是对比功能，即将LM2596的输出电压值与所需值对比，然后进行相应的反馈脚控制，因此，可以使用运放来替代这部分工作。可以使用运放减法器电路来实现对比做差。由于一般单片机的DAC输出不会高过工作电压，如5V或3.3V，因此在运放减法器前，还必须进行线性放大，也可以使用运放搭建。

1.2 LM2596与运放[4]构成的电路

其中，LM2596引脚1接24V开关电源输入，右端端子JP2的1，2分别接单片机DAC输出以及开关OFF控制。

1.3 STM32最小系统

系统中的STM32单片机最小系统包括STM32单片机芯片、复位电路、石英晶振时钟电路。

除此之外，最小系统中还包含JTAG仿真、下载电路，用于程序测试仿真以及下载；4个LED灯电路，用于显示STM32运行状态，或者其他需要显示的用途。

2 下位机程序设计

本设计中的下位机STM32所需完成的功能主要为以下几个：

（1）与PC主机串口通信[3]；

（2）控制LM2596输出的开和关；

（3）控制LM2596输出的电压值；

（4）保存和读取设定的电压值，以便下一次启动后默认输出电压为关机前的输出电压；

（5）由于电源需要很高的可靠性，而STM32也有可能会死机，因此需要加入看门狗，让它死机自动重启[5]。

对于功能1，采用MAX232进行电平转换，然后用串口转USB线转为USB接入PC机。单片机通过该串口即可进行通信。由于串口属于底层的通信方式，因此单片机软件中需要做串口数据的校验、格式对准、自动应答等功能。

对于功能2，采用一个单片机IO管脚和一个开关三极管来控制LM2596的ON/OFF管脚，即可实现输出控制。

对于功能3，根据前一章电路设计的原理，单片机只要改变相连DAC的电压输出，即可直接改变LM2596的输出电压。这里需要注意，并不是所有STM32都有DAC输出，需要选择具体的型号。本设计中，使用的是STM32F103RC，带有两个DAC输出。

对于功能4，由于没有外接片外EEPROM芯片，因此只能利用STM32片内的FLASH进行数据掉电保存。同时，FLASH中也会保存有程序本身，因此必须要将两块数据区域隔离开，否则会进行数据覆盖。通常，程序数据从FLASH的低段开始写入，因此保存的数据可以写入在FLASH最高段，这样就不会互相覆盖。同时，烧录程序时，也需注意不要将整个FLASH擦除，否则烧录前保存的数据也会被擦除。

对于功能5，可以打开STM32的独立开门狗，并设置喂狗时间，超时后自动重启。

当DAC的参考电压为VREF的时候，DAC的输出电压是线性的从0～VREF，12位模式下DAC输出电压与VREF以及DORx的计算公式如下：

DACx输出电压=

3 测试结果与分析

由上述分析可得VOUT与数字量DA中间的关系表达式：

实际输出电压如图4所示，为20.5V，与理论值很接近。

证明该电路设计输出电压精度已达到设计要求。

参考文献

[1]琦玮，李树华.开关电源的原理与设计[J].内蒙古大学学报（自然科学版），2003，（04）：15-20.

[2]降靖，魏琳.开关电源基本原理、发展和趋势[J].光盘技术，2008，（08）：8-10.

[3]卢超.单片机同PC机通信的一种新方法田.矿山机械[J]，2007.04.