電源設計流程范文
時間：2023-12-19 17:47:06
導語：如何才能寫好一篇電源設計流程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
任何電子設備的工作都離不開直流電源，晶體管、集成電路正常工作都需要直流電源供電。提供直流電的方法主要有干電池和穩壓電源兩種。干電池具有輸出電壓穩定便于攜帶等優點但是其容量低壽命短的缺點也十分明顯。而直流穩壓電源能夠將220V交流電轉換為源源不斷的穩定的直流電.它由變壓、整流、濾波、穩壓四部分電路等組成。參考電路如圖1所示。
1.變壓
穩壓電源的輸出電壓一般是根據儀器設備的需要而定的，有的儀器設備同時需要幾種不同的電壓。單獨的穩壓電源，其輸出電壓在一定的范圍內可以調節，當調節范圍較大時，可分幾個檔位。因此，需要將交流電通過電源變壓器變換成適當幅值的電壓，然后才能進行整流等變換，根據需要，變壓器的次級線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電，要滿足電源功率和輸出電壓的需要，變壓器選用應遵循以下原則：
（1）在220V±15%情況下應能確保可靠穩定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波后的直流電壓可以按下面情況確定：
一是要考慮集成穩壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差；二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個二極管正向導通的壓降；三是要留有一定的余量。輸出電壓過高會增加散熱量，過低會在輸出低壓時不穩定，由此來確定直流電壓.
（2）變壓器要保留20%以上的電流余量。
2.整流
是將正弦交流電變成脈動直流電，主要利用二極管單向導電原理實現，整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數采用橋式整流電路，橋式整流由4個二極管組成，每個二極管工作時涉及兩個參數：一是電流，要滿足電源負載電流的需要，由于橋式整流電路中的4個二極管是每兩個交替工作，所以，每個二極管的工作電流為負載電流的一半；二是反向耐壓，反向電壓要大于可能的最大峰值。
（1）電流負載ID>IL；
（2）反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD>V2。
3.濾波
濾波的作用是將脈動直流濾成含有一定紋波的直流電壓，可使用電容、電感等器件，在實際中多使用大容量的電解電容器進行濾波。圖中C2和C4為低頻濾波電容，可根據實驗原理中的有關公式和電網變化情況，設計、計算其電容量和耐壓值，選定電容的標稱值和耐壓值以及電容型號（一般選取幾百至幾千微法）。
C1和C3為高頻濾波電容，用于消除高頻自激，以使輸出電壓更加穩定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范圍內。
（1）低頻濾波電容的耐壓值應大于電路中的最高電壓，并要留有一定的余量；
（2）低頻濾波電容C2選取應滿足：C2≥（3～5）；RL為負載電阻，T為輸入交流電的周期。對于集成穩壓后的濾波電容可以適當選用數百微法即可；
（3）工程上低頻電容C2也可根據負載電流的值來確定整流后的濾波電容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。
4.穩壓
經過整流和濾波后的直流電壓是一個含有紋波并隨著交流電源電壓的波動和負載的變化而變化的不穩定的直流電壓，電壓的不穩定會引起儀器設備工作不穩定，有時甚至無法正常工作。為此在濾波后要加穩壓電路，以保障輸出電壓的平穩性。穩壓方式有分立元件組成的穩壓電路和集成穩壓電路。分立元件組成的穩壓電路的穩壓方式有串聯穩壓、并聯穩壓和開關型穩壓等，其中較常用的是串聯穩壓方式。
（1）串聯穩壓電路
串聯穩壓電路工作框圖如圖2所示，它由采樣電路、基準電壓電路、比較放大電路和調整電路組成。
（2）集成穩壓器
隨著集成工藝技術的廣泛使用，穩壓電路也被集成在一塊芯片上，稱為三端集成穩壓器，它具有使用安全、可靠、方便且價格低的優點。
三端穩壓器按輸出電壓方式可分為四大類：
①固定輸出正穩壓器7800系列，如7805穩壓值為+5V。
②固定輸出負穩壓器7900系列。
③可調輸出正穩壓器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。
④可調輸出負穩壓器LM137、LM237、LM337等。
篇2
【關鍵詞】數據采集 LabVIEW 串口通訊
1 引言
遠程監控系統中，以計算機為上位機和以單片機、DSP等為下位機的集散式測控系統被廣泛應用，其中下位機主要進行數據采集和功能控制，上位機作為人機交互界面進行指令傳送、數據處理和可視化顯示。
上位機軟件一般采用VC開發環境，使用MSComm控件開發通信模塊，實現數據的采集存貯和控制參數設置，使用window API顯示函數實現數據顯示。由于window API顯示函數編程復雜，使得整體調試效率大打折扣。
LabVIEW作為目前國際上應用最廣的數據采集和控制開發環境之一，在測試與測量、數據采集、儀器控制、數字信號分析、通信仿真等領域獲得了廣泛的應用。同時鑒于LabVIEW模塊化的開發構架，可以輕松實現軟件功能的擴展，降低上位機軟件的開發周期和難度。
2 系統組成
系統主要由數據采集卡和監測計算機組成，數據采集卡由DSP處理器、PCF8591轉換卡、I/V轉換電、小電流放大電路組成，監測計算機通過RS-232串口接收由數據采集卡采集的信息，通過LabVIEW軟件實現數據的處理，實時譜圖。
3 監測計算機通信協議
監測計算機通信協議采用三層結構來描述。物理層是利用物理媒介實現物理連接的功能描述和執行連接的規程，提供用于建立、保持和斷開物理連接的機械的、電氣的、功能的和過程的條件。數據鏈路層用于建立、維持和拆除連接，實現無差錯傳輸的功能；應用層針對不同的應用，利用鏈路層提供的服務，完成串口異步點對點通信。
3.1 物理層協議
物理層利用全雙工的RS-232和自定義單向輸出接口進行通信，采用異步通信方式，設定RS-232接口波特率為每秒19200波特，數據位8位，起始和停止位各1位，無奇偶校驗位。
3.2 數據鏈路層協議
數據鏈路層的基本通信單位是幀，幀結構如圖1所示。
格式說明如下。
幀長度：為每一幀的第一個字節，用來說明幀體的長度；
幀體：用來封裝來自上層（應用層）的數據報，長度為8～248字節，鏈路層對這一部分不做處理，由應用層進行處理。
幀長度的引入可以方便程序設計，同時也能夠起到一定的檢查錯誤的功能，可以發現傳輸過程中丟失字節的錯誤，并且丟棄緩沖區中接收錯誤的字節。發送/接收幀的程序流程圖如圖2所示。
3.3 應用層協議
（1）輸出數據幀格式。監控計算機輸出數據幀格式有兩種：存儲數據和工作狀態輸出幀格式。工作狀態輸出幀格式中包含握手確認幀格式。存儲數據、工作狀態輸出幀格式分別如圖3、圖4所示。
（2）輸入指令幀格式。輸入指令幀有兩種格式：輸入參數幀格式和輸入控制狀態幀格式。輸入參數幀長度不定。輸入參數幀格式及輸入控制狀態幀格式如圖5、圖6所示。
為確保輸入指令中數據參數的正確，當監控計算機發出一幀數據時，總是等待數據采集卡接收數據后發送確認幀，監控計算機收到確認幀認為一次通信結束，否則通信出錯。由于數據采集卡發出的數據量比較大，間隔一定采樣時間發送一幀數據，當監控計算機接收數據后無需發送確認幀。監控計算機和數據采集卡握手數據流程如圖7所示。
4 監測計算機軟件設計
（1）監測計算機功能。監測計算機設計功能如下：①實時數據采集；②2路信號實時譜圖繪制；③控制指令和譜圖數據存儲；④工作狀態監測；⑤參數設置和控制。
（2）實時數據采集及存儲模塊。實時數據采集模塊采用RS-232接口，全雙工模式，傳輸率設置為19200bps。采集數據的類型有：小電流值、小電流對應的電壓值及數據采集對應時刻。綜合考慮每幀數據長度和串口傳輸率限制，確定采樣率為20ms。數據存儲模塊存儲的數據類型有：數據采集卡采集的16進制原始數據（小電流值）、由通訊協議翻譯過來的ASCII數據、通訊異常情況等。同時存儲的信息還包括測試時間、編號等說明，這些信息在每次測試前手動輸入，以方便日后對小電流數據進行檢索和管理。
（3）狀態監測模塊。狀態監測模塊主要完成對實時傳輸數據及數據采集卡狀態的監測。監測數據類型有小電流對應的電壓值、接收到數據的幀數及丟幀數。對數據采集卡工作狀態的監測，包括運行、停止和暫停三種工作狀態。
（4）參數設置模塊。參數設置模塊可以對小電流轉換電壓變化過程進行設置，可以對電壓分段數、電壓步長、掃描間隔時間等參數進行設置。其中電壓分段數可以取30以內的自然數（包括30）；掃描控制電壓步長0.3mV～1V可調；掃描間隔時間10ms以上可調。
5 結束語
通過對LabVIEW的編程，可以很方便實現PC機與小電流采集數據卡之間的通信，并且人機界面友好，操作方便。系統可以實現采集信號的波形顯示、數據的自動保存、對數據采集卡控制等功能。系統開發時間短、成本低，使用效果良好。
參考文獻
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篇3
【關鍵詞】電源設備 后備冗余 外部維修旁路
1 地鐵信號電源設備的架構圖
信號專業主要的電源設備：電源屏、UPS（含蓄電池組）、穩壓柜和大功率變壓器等。它們在電源子系統中位置如圖1。
圖1電源設備的架構圖
2 地鐵信號電源設備的冗余功能
冗余分為：工作冗余和后備冗余。后備冗余：平時只需一個單元工作，另一個單元是冗余的，用于待機備用。電源的冗余屬于后備冗余。
（1）按照行業的標準，信號電源是一級負荷，因此引入信號設備房的電源是絕對獨立的兩路市電，此項標準已經列為行業設計規范。
（2）電源屏具有自動切換功能。當檢測到當前供電的主電源欠壓、過壓、斷相、缺相等故障時，設備可以自動將負載接入到另一路供電電源上，其切換時間不大于150ms，避免影響設備的供電。另外，電源屏的模塊均采用“N+M”冗余模式。
（3）UPS通過三種形式給負載供電。逆變輸出、靜態旁路和手動旁路，確保任何一種供電形式出現故障，不影響設備正常工作，因此他們之間也是冗余的功能。
（4）蓄電池和市電之間也是一種冗余關系，當市電停電時，蓄電池通過UPS的逆變向負載供電。
3 優化UPS外部維修旁路開關的操作流程
智能電源屏直流屏上有一特殊的加封斷路器，是UPS外部維修旁路開關。如圖2中的QF22。
圖2 電源設備輸入輸出圖
從圖2我們可以知道QF22是UPS外部旁路開關，當QF22閉合時，市電通過穩壓器給負載供電。然而，電源屏廠家在相關操作說明和圖紙上明確指出，在閉合QF22前，必須斷開QF21，否則會損壞供電設備。
在正常情況下，信號設備（交流轉轍機除外）通過UPS獲得電源，也就是通過閉合QF21實現這一功能。 按照廠家的操作說明，QF21和QF22 存在互鎖關系，嚴禁QF21和QF22同時閉合的情況出現。
為了避免在使用UPS外部維修旁路時，造成負載短時斷電的情況出現。我們對操作做了進一步優化。操作流程圖3如下。
圖3 UPS外部維修旁路操作流程圖（優化后）
篇4
【關鍵詞】電熱風暖；用電安全；關機保護
1前言
工業、家用電風暖設備擁有量較大，由于使用方便、清潔、低噪聲、發熱輻射可控等優點越來越受到人們的歡迎，同樣存在的安全隱患也很大。因此，在使用這類設備時一般會注重和強調“人防”，即注意用電安全及設備的管理。但是“百密一疏”類似事故總是防不勝防，因此要能夠防止和減少此類事故，必須還要結合“技防”。針對設備中較高的危險溫度，本設計具有關閉設備電源電后自動強制散熱保護功能：當關閉電熱風暖設備時，電路中的風扇不會立即停止，經過一段時間的延時工作，可將設備中的余熱散發出去，經過一段時間（可設定）或由溫度傳感器檢測后控制風扇停止，整機電路恢復初始狀態，起到保護作用。
2電路功能圖
本電路由開關切換電路及延時控制電路兩部分構成。如圖1所示。2.1開關切換電路由電源開關S1以及各繼電器的觸點構成。主要功能是開機時接通加熱器及風扇，保證設備的正常工作，并且在關閉設備電源時能夠切換到延時電路工作狀態。整個電路的設計重點是通過各種觸點的連接，完成電路的邏輯功能。2.2延時控制電路此部分電路為輔助電路，在正常開機時電路處于失電狀態不工作。其作用為：當關閉電源時，此電路開始工作，并保持風扇的正常工作，直到設置時間結束時，停止風扇的工作。
3電路控制流程設計
電路控制流程如圖2所示。其中，S1為電源開關，是一種雙刀雙擲開關。加熱器由S1-2開關直接控制，風扇和電源指示燈由S1-1（ac）和自鎖觸點1控制。當開機時：S1-1(ac)和S1-2(ac)處于接通狀態；而S1-1(ab)處于斷開狀態。關機時：S1-1(ac)和S1-2(ac)處于斷開狀態；而S1-1(ab)處于接通狀態。而自鎖觸點1和自鎖觸點2的通斷由延時電路控制。3.1開機控制流程在正常開機時，打開電源開關S13.2關機控制流程關閉電源開關S1，3.3關機保護的實現當電源開關關斷時，加熱電路立即停止工作，此時降溫風扇并不會立即停止，經過一段時間的延時工作，可將設備中的余熱散發出去，經過幾十秒的時間（可調）或由傳感器檢測控制風扇停止，整機電路恢復初始狀態，起到保護作用。
4電路設計
在整個電路中，切換電路是重要的一個環節，是實現電路功能的主要部分。應此，就切換電路的設計進行詳細的介紹。4.1切換電路設計4.1.1電路的構成4.1.2電路的工作原理開機時，打開電源開關S1，S1-2(ac)接通，KA1線圈通過KA2-1的常閉觸點得電吸合，KA1-1常開點吸合，完成自鎖，風扇得電工作，加熱器通過S1-2(ac)得電工作。同時KA1-2也吸合，為電路功能轉換預備。關機時，關閉電源開關S1,S1-1(ab)和S1-2(ab)接通。由上圖3所示，可見加熱器RJ斷電，停止工作。但是由于KA1-1自鎖，使得風扇繼續工作。由于S1-1（ab）接通，通過吸合的KA1-2觸點將電源送到延時控制電路，當延時電路達到設置時間點時，延時電路繼電器KA2吸合，KA2-1斷開，KA1線圈釋放，KA1-1觸點斷開，則風扇和指示電路停止，KA1-2觸點同時斷開，電路失電復位，從而完成一個工作周期。4.2延時電路設計延時電路經典的有555時基電路，或直接使用時間繼電器，考慮到本電路采用PCB安裝，所以采用555時基電路比較適合。555電路與KA2組成了一個時間可調的定時器，用以滿足關機后的風扇延時工作的要求。由于此電路比較常用，因此無需贅述。
5小結
篇5
關鍵詞:電源網絡噪聲;電源完整性;IBIS 模型;同步切換電流的噪聲;協同設計
A IBIS based Compensated Switching
Current Model Apply to DDR2/3 System
Po-Ming Tseng
(Faraday Technology, Design Development Dept.)
Abstract: The simulation of Power Integrity (PI) are the essential issue in the field of high speed I/O interface designs, and they require the complete models of whole power delivery network (PDN) to provide accurate behaviors and enable the prediction of supply noise introduced by the noise stimulus source in system. Moreover, the signal model, like IBIS model, is also an issue to simulate more accurate noise to the power delivery network. In this paper, we proposed new methodology to compensate the traditional IBIS model to achieve more realistic behaviors of SSN of DDR2/DDR33 System.
Keywords: PDN, IBIS, SSN, PI
1引言
在許多高速輸入/輸出接口( I/O Interface ) 中,如DDR2/DDR3,同步切換電流噪聲(Simultaneous Switching Noise) 是一項重要的參數,特別是在所應用的電源電壓(Supplied Voltage)越來越低的趨勢下,更是如此。然而,電源傳遞系統(Power Delivery Network,PDN)模型的取得是一個復雜的模型化過程。標準的IBIS模型伴隨著三維電磁場分布模型(3D EM Distribution Model) 的方式,是一個經常被使用且有效的模擬的方式,特別是針對DDR2/DDR3 等高速數據傳輸系統。標準的IBIS模型,可以用來仿真輸入/輸出緩沖( I/O Buffer )信號的真實行為,當信號過渡(Transition)時,IBIS 模型會產生瞬間的切換電流(Switching Current),而切換電流進入電源傳遞系統后,就會引發電源/接地噪聲 (Power/GND Bounce),若電源/接地噪聲過大,將會導致輸入/輸出緩沖無法正常運作或是過大的抖動(Jitter)[1]。
目前來說,一部分的同步切換電流,并無法在標準的IBIS 模型中完全被反應出來,這是由于標準的IBIS 模型并不能描述輸出前級驅動(Pre-Driver) 的切換電流行為。同樣地,IBIS 模型也不能描述和輸入/輸出端口中相關的內部芯片布局(Physical Layout)雜散效應。這些現象都會在模擬與量測之間產生一些誤差,使得運用標準IBIS 模型仿真時,并不容易精準地預測電源/接地的噪聲水平。 圖1 說明運用IBIS模型仿真與量測數據在電源/接地噪聲之間的差異。顯然,IBIS 模型仍存在一些可以改善的空間,這也就是本文中所提出的改善方法,利用一個補償式電流模型單元 (Compensated Current Model Unit ) 來補償標準IBIS模型所產生的電源/接地切換電流的不足之處。
2離散時間之線性時變系統
離散線性時變系統(Discrete-Time Linear Time-Invariant System)中,輸入信號與輸出信號存在著線性時變的關聯性。假若時域響應中,給一個激發源 x(n) 與一個和激發源連接的離散轉移函數h(n),而產生一個反應 y(n),可表示為y(n) = h(n) * x(n) 其中 “*”是卷積運算符(Convolution Factor)。 假若 h(n) 可以透過某些程序得到,并且輸出函數 y(n) 為可量測之已知的數值,輸入信號 x(n) 可通過傅里葉函數,表示成以下數學式:
X(e■)=■x(n)e■
上述表示式代表x(n) 在離散頻域中的行為響應,同理,(e■)的逆傅里葉函數( Inverse-FFT ) 可以表示為以下數學式:
x(n)=■■X(e■)e■dω
藉由X(e■)與 x(n)的轉換,許多復雜的信號問題可以被簡化,特別是在本文中所希望求取的芯片內部電源/接地電壓與電流噪聲的問題。
一般而言,電源傳遞網絡(PDN) 多具有低通及線性時變的特性,而I(t) 與 V(t) 都是以電源傳遞網絡為介質來傳遞電流與電壓的時變波形。I(t) 與 V(t)取樣后的表示式分別為 i(n) 與 v(n)。富利函數轉換后的i(n) 可表示為富利函數轉換后的v(n)除以富利函數轉換后的 h(n),以 I(e■)=V(e■)/H(e■)來表示。此時,時域的I(t) 就可利用逆傅里葉函數轉換(Inverse-FFT )后的I(e■)來求得。因此,如果 V(t) 可以由示波器的量測資料來取得,而電源傳遞網絡頻域離散可以由脈沖響應(Impulse Response )求得,那么,就很容易可以取得存儲系統中的同步切換電流的電流模型。
3補償式電流切換單元模型流程
為了強化標準IBIS 模型的精準度,我們提出了一個有效的流程(Flow)來獲取標準IBIS模型中所遺失的同步切換電流部分,并且加以補償,而上述的這些遺失的切換電流成分,主要是來自于前輸出緩沖及內部線路之物理布局。本文中,所提出的方法,將會通過電源完整性分析,產生一個補償式的電流單元后,再反饋輸入原來的標準的IBIS模型。圖2 簡單地用一個圖示來描述補償式電流單元與原IBIS 模型之間的差異。為了達成上述目的,首先,需要一個外部的量測數據,以間接求得電路內部的真實瞬時切換電流,并利用電流差異補償標準IBIS 模型中所產生的切換電流誤差。接下來的部分,將逐一介紹理論與獲取補償式電流單元的過程。
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圖3是本文所提出的一個流程,用以取得DDR2 /DDR3 之IBIS模型補償式切換電流單元。首先,通過量測,從示波器取得電源/接地噪聲的數據,并從時域(Time Domain)格式轉換為頻域格式,在Non-OS 的測試平臺下,讓存儲控制器處理輸出1 bit 的輸入信號,并記錄相關的時域噪聲波形V(t) 如圖4中的藍色曲線。 接著利用傅里葉函數轉換,將V(t) 轉成包含振幅和相位的頻域響應,如圖5所示,為了取得較精準的頻譜響應分布,過程中,可利用逆傅里葉(Inverse-FFT)函數,將頻域數據再次轉回時域資料后,如圖4中的紅色曲線,并與原來的V(t) 做比對,務必取得二者間最小之誤差,以減小不同格式轉換時的數值不確定性,在流程圖中,這過程是以“Loop-A”來表示。
圖6是電源傳遞網絡的Z參數,其中包含輸入阻抗( Z11) 與輸出阻抗(Z22)。電源傳遞網絡的建立,成分包含芯片內部電源/接地耦合電容、封裝電源/接地平面、PCB電源/接地平面與PCB電源/接地耦合電容[2][3][4]。使用脈沖響應 (Impulse Response)的技巧,可以將電源傳遞網絡的Z 參數轉換為離散(Discrete Time)的格式,這種格式轉換的目的是有利于后續數據的處理。
圖3中,當V(e■)與H(e■)都成為已知后, I(e■)=V(e■)/H(e■)就可以被假設為內部同步切換電流的頻域離散初始值。一般而言,電源傳遞網絡多具有低通的特性,在電源/接地噪聲V(t) 在卷積運算的過程(Convolution Calculation ),有些高頻成分會被濾掉,因此造成求解之切換電流 I '(e■)將存在二組以上的存在解(Solution)。 因此,第一次電流轉換結果,只能視為電流的初始值。利用優化的過程 (Optimization and Iterations),電源/接地噪聲的頻域解,可以被完整且精確的求得。 取得電源/接地噪聲的頻域解后,再利用逆傅里葉函數的技巧,就可以取得電源/接地噪聲在時域上的最終解I(t)。 圖7與 圖8 中,“紅色曲線” 是標準的IBIS 模型及其相關的電源傳遞網絡所仿真的結果[5],而“藍色曲線” 則是本文章所提供的方法所產生的電源/接地噪聲電流。二曲線之間存在的差異即是我們希望補償的電流。圖8中,“綠色曲線” 即為希望補償的電流值。
4驗證結果
為了證明本文所提出的方法可以有效地強化標準IBIS模型對于電源/接地噪聲的仿真預測能力,必須要執行還原模擬的實驗。圖9中,“藍色曲線”代表獨立的標準IBIS模型所仿真的噪聲結果,“紅色曲線”是示波器上量測曲線。而“綠色曲線” 則是IBIS 模型與補償式的電流單元協同仿真(Co-Simulation)后的曲線。從三條曲線的結果可以明顯地發現本文所提出的“補償式切換電流單元”方法是有足夠的精準度。因此,補償式切換電流單元可以用來加強傳統的IBIS 模型,特別是應用DDR2/DDR3 的系統層級協同設計(System Co-Design)。
5結論與展望
補償式切換電流單元配合標準的IBIS模型,在協同仿真(Co-Simulation)后,可以增加同步切換電流對電源噪聲的預測精準度。過程中,需要從PCB上量取動態的電壓數據,再反推回芯片內部的切換噪聲電流,進而求得補償式切換電流單元。透過流程控制可以更有序地掌握相關的細節,未來可將流程程序化,以掌握更精準與效率的優化途徑。除此之外,設法優化封裝與電路板的電源網絡阻抗以降低電源噪聲,是對于DDR2/DDR3同步切換電流噪聲最有效的抑制方法。而許多抑制切換電流噪聲的技術也一直在相關的研究中進行,期待往更高速的傳輸速度前進時,能有效地減少同步切換電流噪聲。
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作者簡介
曾博民,設計發展部 協理 智原科技(上海)有限公司;
賴潁俊,設計發展部 經理 智原科技(上海)有限公司;
張哲瑋,設計發展部 經理 智原科技(上海)有限公司;
篇6
關鍵詞：EMC；設計流程；技術規范；測試
中圖分類號： TN03 文獻標識碼：A
1 電子產品生產企業面臨的困境和現狀
在很多企業中，由于專業人才的缺失，并沒有設置專門進行EMC設計的工作崗位。另外，在產品設計階段，企業的研發流程中往往也沒有專門針對產品的電磁兼容性進行評價的環節。對于EMC開發流程、設計要求，也沒有明確的技術文件加以描述和要求。至于開發產品的電磁兼容性好壞，完全取決于個別開發工程師的相關技術水平和經驗，不能在系統和流程上保證產品的質量。這樣造成的后果是，相當一部分的電子產品在研發后期不能順利地通過認證，影響產品的上市速度，或者由于生產出來的電子產品其EMC的一致性不能保證，在市場監督抽查時出現質量問題。這是企業在內部流程方面存在的缺陷。
2 EMC的設計流程和技術規范
2.1產品總體方案設計
在總體方案設計階段，要對產品的總體規格進行EMC設計方面的考慮。主要內容有：產品銷售目標市場，需要滿足國家或地方制定的EMC標準、法規要求，客戶要求的產品電磁兼容性以及潛在目標市場的EMC方面的標準和法規要求。基于目標市場或企業客戶對產品EMC性能的要求，需要提出產品的EMC總體設計框圖，并根據經驗，制定產品EMC設計總體方案?？傮w方案的內容基本上包括：產品的結構如何設計，屏蔽如何設計，接地如何設計，濾波如何設計；新的國家或地區、或是新的客戶，對于產品的EMC性能是否有新的要求；結合具體的測試要求，是否需要在產品設計階段格外關注某一設計要點。
2.2產品詳細方案設計
在產品詳細方案設計階段，產品的硬件實現方案已經確定，可以作為EMC設計的基礎。我們可以依據產品的結構設計圖和電路框圖，提出產品總體的EMC設計方案，如：電源接口、信號接口、電纜選型和接口結構等關鍵部位的設計要求和方案。我們需要特別注意相關方面提出的、對于EMC方面的新要求，這些新的要求經常會使原有的設計有所改變。
2.3產品的原理圖設計
從這個階段開始，產品的EMC設計進入到關鍵階段，原理圖設計是關鍵階段的第一個環節。在產品原理圖設計階段，需要進行的主要內容有：產品內部主芯片的濾波電路設計，晶振的濾波電路設計，時鐘驅動電路的濾波電路設計，電源輸入端的濾波電路設計，外接信號接口的濾波電路設計。在進行EMC設計時，由濾波和防護器件的選型開始，需要考慮電路板功能地和保護地屬性的劃分，濾波器件的位置和參數，單個電路板的接地位置等因素。
在這個階段，我們經常會用到EMC設計檢查表。檢查表包含的內容，其基礎和核心是產品在原理圖設計階段和PCB設計階段，應遵循一整套的設計要求與規范，這些要求與規范應該是具體的和可操作的。檢查表的內容應該得到不斷豐富和完善，應該是隨著產品的不斷升級與更新換代，將研發工程師與EMC整改工程師的經驗不斷地融合和提煉后形成的。
在原理圖設計階段，檢查表中涉及的核查內容舉例如下：
a）電源部分
主要有：電源板輸入端有沒有預留Y電容；在變壓器次級，各輸出電壓線路有沒有預留濾波電感和濾波電容；電源輸入端是否預留壓敏電阻或穩壓二極管。
b）主控制板
主要有：數據總線是否有匹配的電阻或排阻；晶振輸出管腳是否有RC濾波電路；IC的電源管腳處是否有濾波電容；輸出信號排線，在端子位置是否有磁珠或者電阻與電容組成濾波電路。
c）輸入和輸出口是否有電容—電感—電容（CLC）或電容—電阻—電容（CRC）濾波電路，信號線上是否有磁珠或者電阻；以太網口位置是否有防雷器。通過上述的核查，可以認為滿足條件的原理圖基本上符合EMC設計要求。
2.4產品的PCB設計
PCB設計是整個EMC設計流程中最為關鍵的一環，PCB設計的好壞與最終整機的EMC性能息息相關。在后續對整機采用問題解決法來整改時，PCB往往也是改動最多的地方。由此，可以看出PCB設計的重要程度。目前，隨著研究的不斷深入，關于PCB設計與整機EMC性能之間關系的著作和論述也多了起來。本文不對技術方面做過多解釋，只著重從流程方面說明如何保證PCB設計符合EMC設計規范。
在PCB設計階段，需要考慮采取何種層疊結構，建議對高速信號板盡量采用4層以上的多層板。多層板的中間至少有一個地層，這樣可以保證為高速信號提供較小的回流路徑，同時為晶振提供完整的鏡像平面。在PCB設計階段，需要格外注意PCB上關鍵器件的擺放，如晶振、主芯片、驅動電路和外接端子，這些器件的位置決定了時鐘走線的方向和長度。如果這些器件走線不正確，那么就會使時鐘走線彎曲或者過長，易造成比較大的輻射干擾或接收到外界的干擾電磁波。
PCB上“地”的劃分，也對整機的EMC性能有很大的影響。對EMC來講，建議將數字地、模擬地分開，信號地與電源地分開。在布置地線時，最核心的思想是借助地線或者地平面，利用耦合電容對高速時鐘信號進行濾波或者提供盡可能短的回流路徑，最大限度地減小可能的射頻干擾。采取的措施有：在高速時鐘線的兩側鋪設地線，在主芯片和晶振的鏡像位置保證完整的平面，地層和電源層盡量少走信號線等方法。
在PCB設計階段，檢查表中涉及的核查內容舉例如下：
a）電源板
電源板次級是否有預留到地的固定螺絲鎖合孔的位置。
b）主電路板
時鐘線上如有過孔，則時鐘的換層過孔附近是否有到地層的過孔存在；主芯片和存儲芯片是否在PCB的同一層；數據總線的走線是否在同一平面上；電源線是否與數據線、時鐘線有相鄰的平行布線現象，如有平行，則應盡量使其走線滿足3W原則（即走線間距的大小一般為2倍之線寬）；晶振外殼是否留有接地點，且晶振與芯片的回路應盡量小；電源層是否比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離；PCB布線時，是否是地線寬度﹥電源線寬度﹥信號線寬度；不同的PCB之間，互聯排線的端子是否在相鄰的一方。
2.5產品結構試裝（工程樣機）階段
在這個階段，產品的工程樣機已經做好。我們可以利用這個樣機來驗證產品的EMC性能。驗證的主要方法是進行EMC測試。在測試之前，我們還需要進行一項工作，主要是對樣機的結構進行檢查。需要檢查的內容有：不同PCB板之間的互聯排線，其長度是否過長；PCB的接地點選擇是否合理，接地電阻大小是否滿足要求；屏蔽層是否接地。當然，這些內容也可以列入EMC設計檢查表中，將來作為標準的核查事項。通常在這個階段的檢查當中，會發現一些結構和工藝設計方面存在缺陷，或者是內部電纜走線方面的錯誤。這些缺陷和錯誤需要采取措施盡可能地消除。
2.6確認或驗證測試
在上述的設計檢查完成后，需要對樣機進行一次EMC方面的全項目測試，以便找出所有的潛在問題。因為即使使用目前先進的仿真設計軟件，其結果也代替不了實際的測試。產品的EMC性能還是取決于實際的測試情況。經測試發現問題后，依據EMC三要素方法進行整改，尋找干擾源，切斷傳播途徑，或者降低敏感設備的敏感度。整改的方法，大致可分為濾波、接地和屏蔽等措施，具體的技術細節不在本文中討論。
結語
本文中介紹的電磁兼容設計開發流程，可以幫助企業從源頭上解決電磁兼容問題，同時省去許多人力、物力和金錢成本。
參考文獻
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【關鍵詞】地采；露采；供配電系統
1 中國鐵礦資源情況
中國鐵礦石的總儲量雖然不小，但是整體品位低，富礦只有兩個百分點左右，而且八成以上都是貧礦甚至極貧礦。前幾年鐵礦石價格高漲，給鋼鐵行業造成了不小的壓力，而且不斷漲價，給國家的經濟發展也造成了不少影響，所以鐵礦資源開發和利用迫在眉睫。但同時鐵礦礦山企業作為經濟實體，不可能不考慮成本和投資的平衡，在中國現有鐵礦資源的情況下，只能朝著大型化發展，也就是說擴大規模，降低單位產品的成本。而且有些露天礦山，經過多年的開采，露天資源已經枯竭，只能繼續往地下發展了。
2 鐵礦礦山工程供配電負荷等級
依據GB 50052-2009，電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經濟損失上所造成的影響程度進行分級，具體分為如下負荷：一級負荷，二級負荷，三級負荷。一級負荷中又含有特別重要的負荷。
針對負荷等級的不同，供配電系統的要求也不同，具體如下：
一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發生故障時，另一電源不應同時受到損壞。
一級負荷別重要的負荷供電，還應符合下列要求：
1）除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷介入應急供電系統；
2）設備的供電電源的切換時間，應滿足設備允許中斷供電的要求。
二級負荷的供電系統，宜由兩回線路供電。在負荷較小或地區供電條件困難時，二級負荷可由一回6kV及以上專用的架空線供電[1]。
鐵礦礦山工程，根據 GB 50052-2009[1]和GB 50070-2009[2]，一級負荷主要有如下負荷：
1）選礦流程：
a）焙燒回轉窯及其配套冷卻風機；
2）采礦流程：
a）井下有淹沒危險環境礦井的主排水泵；
b）井下有爆炸或對人體健康有嚴重損害危險環境礦井的主通風機；
c）礦井經常升降人員的立井提升機；
d）有淹沒環境露天礦采礦場的排水泵。
3 供配電系統的主接線
為了更方便的描述，將35kV、110kV統稱為高壓，6kV、10kV統稱為中壓。
根據露采和地采的不同特點，以及開拓方式的不同特點，供電負荷等級不相同，供配電主接線也有很多種方式。從電源數量來說，一般有單電源、雙電源、三電源等等，本文僅討論一級負荷或特別負荷的供電，故只討論雙電源和三電源。具有一級負荷鐵礦礦山供配電系統的主接線主要有以下幾種：
3.1 高壓雙電源橋型接線[3]
變壓器相對來說故障率低，而且鐵礦礦山工程不需要經常切換變壓器，故鐵礦礦山一般采用內橋接線。根據主變壓器的設置臺數，又可以分為雙電源內橋+兩臺變壓器以及雙電源內橋擴大+三臺變壓器兩種。前面已經敘述，中國鐵礦品位低，為了提高經濟性，只能擴大規模，負荷相應也很大，但對于中壓斷路器來說，額定電流一般最大只有3150A規格，那么變壓器一般只做到50MVA，而對于有些特大型鐵礦礦山，計算負荷超過50MVA，為了能夠在檢修變壓器等情況下礦山能夠繼續正常運行，故采用三臺主變壓器。中壓采用雙電源單母線分段或者三電源單母線分段。
3.2 高壓雙電源單母線分段
對于有些項目，直接35kV高壓電纜進線，高低壓側都采用單母線分段，設置高壓配電室和中壓配電室室，有些鐵礦礦山項目是綜合項目，不僅選鐵還選鈦等，場地分散，高壓和中壓設置配電室，可以更靈活，以適應相對分散的場地布置。各段母線分開運行，但一段母線故障的情況下，另外一段母線可以承擔所有負荷。
3.3 中壓雙電源單母線分段
對于有些項目，業主負責實施總降壓站，然后送電至鐵礦礦山工程配套的中壓配電室。中壓配電室采用單母線分段。各段母線分開運行，但一段母線故障的情況下，另外一段母線可以承擔所有負荷。
3.4 中壓雙電源單母線一工一備
一級負荷基本為一工一備模式下或者一級負荷為單流程設備下采用。中壓雙電源進線，單母線，工作模式為一工一備，可以減少投資，而且可靠性也能滿足負荷等級要求。
3.5 中壓三電源單母線分段
設置三臺主變壓器的情況，或者項目設置了兩臺主變壓器，再從附近取得第三回電源。
作為一級負荷的備用電源或者作為項目的局部備用電源。一般這類情況下，正常工作的兩段母線分開運行相互備用，但是第三段母線只是作為局部備用電源或者一級負荷的備用電源，并不能作為項目的備用電源，如果工作的兩段母線均故障的情況下，礦山正常的生產是受影響的。
3.6 雙電源單母線分段+柴油發電機組
雖然有雙電源，但是兩回電源獨立性不強或者電源的容量不夠，為了給一級負荷供電，加入柴油發電機組。
4 主要一級負荷和個別負荷的供電設計
4.1 回轉窯供電
回轉窯輔助傳動電機如果供電中斷，會給設備帶來重要影響和損壞，而且維護時間也比較長，所以我們定義回轉窯輔助傳動電機為一級負荷中的重要負荷，所以在滿足中壓雙電源供電的前提下還設置柴油發電機組。中壓不同母線段饋出一回電源給一臺變壓器，每臺變壓器饋出一回低壓電源給一臺雙電源切換開關，自投手復，雙電源切換開關出口經過一臺斷路器接至重要負荷母線段。
重要母線段接至柴油發電機組的并機柜，當檢測到雙電源轉換開關出口斷路器QF下失電，延時5S啟動柴油發電機組，并且切斷雙電源轉換開關出口斷路器QF，防止市電和柴油發電機組并列運行。當然，重要負荷母線段，還接有其他負荷，比如冷卻風機，消防泵等等。
4.2 露天采場供電
采場供電主要給采場工作的設備，比如廢石移動破碎機，礦石移動破碎劑，鉆機，破碎機，以及排水泵等等。如果采場縱深不大，可以設置環形架空線供電網；如果采場縱深大，設置兩回架空線（共桿或者不共桿）供電，然后設置環網柜，兩個電源進入一個電源饋出，這樣可以更好的滿足采場生產要求。
4.3 廢石和礦石運輸開拓系統供電
廢石或礦石運輸開拓系統，一般為單流程設備，外部供電采用雙回不共桿架空線。
如果有高壓設備，采用雙電源進線一工一備；如果沒有高壓設備，可以采用環網柜供電，兩個電源進入一個電源饋出給變壓器。
4.4 副井提升系統供電
副井提升主要作為人員，廢石和輔助材料等提升之用，按照規范要求，屬于一級負荷，必須雙重電源供電。副井提升的供電可以由具有雙電源進線的中壓配電室饋出一路中壓電源給副井提升系統，也可以由具有雙電源進線的中壓配電室不同母線段饋出兩回電源給副井提升系統，副井提升系統設置雙電源切換。載人提升系統供電中斷，會造成困在提升機和滯留在井下人員的恐慌，所以新規范將載人提升機負荷等級提高了。對于某些供電條件不夠的礦山，如果沒有雙重電源，那么必須設置柴油發電機組，作為載人提升機的備用電源。
4.5 井下排水泵
有淹井危險的井下排水泵，是要按照一級負荷供電的。如果淹井，井下設施恢復時間很長，不僅影響生產，還會對設備造成損壞，更有可能造成滯留井下人員的恐慌，甚至淹死。
井下排水泵一般根據幾種涌水情況來設置：一般涌水，最大涌水，極限涌水。設計時一定要考慮好極限容量，要不然極限情況下電源不滿足排水泵運行要求。對于某些供電條件不夠的礦山，如果沒有雙重電源，那么必須設置柴油發電機組。根據開拓方案的不同和排水泵電壓等級的不同，選擇合適的柴油發電機組的電壓等級。這里面又分幾種情況：
A.沒有載人提升機
排水泵電壓等級為低壓，可以直接在地面設置低壓柴油發電機組，然后下井。
排水泵電壓等級為中壓，可以采用低壓柴油發電機組+升壓變壓器或者直接采用中壓柴油發電機組。一般說來，低壓柴油發電機組+升壓變壓器投資相比節省，但是增加了故障點，而且由于引入了變壓器，增加了系統的阻抗，對排水泵的啟動不利。到底選擇那種模式，需要根據系統和設備的具體參數進行技術經濟綜合比較。
B.有載人提升機且不需要和排水泵整體考慮柴油發電機組
這個和A方案一致，根據系統和設備的具體參數進行技術經濟綜合比較。
C.有載人提升機且需要和排水泵整體考慮柴油發電機組
載人提升機一般為中壓供電。
如前所述，可以采用兩種方案：低壓柴油發電機組+升壓變壓器或者直接采用中壓柴油發電機組。
還有一點需要引起重視的是，如果排水泵電壓等級為低壓，排水泵數量比較多，而且極限情況下工作臺數多，負荷容量比較大，這個時候需要選擇兩臺變壓器（可以提高可靠性，減小單臺變壓器的容量），因為受運輸通道的限制以及傳統做法，井下的變壓器不會做得特別大，相比于變壓器，排水泵的功率是比較大的，這個時候就要考慮軟啟動了。
排水泵是非常適合軟啟動的，但是必須要考慮直接啟動和軟啟動的轉換，剛開始，負荷較小。直接啟動排水泵，更快的投入排水，隨著負荷的增加，再直接啟動排水泵，系統可能承受不了，這個時候軟啟動排水泵，但是需要設置相對較高的啟動電流，這樣可以減少啟動時間，具體如何設置，需要根據工程實際參數來確定。
4.6 通風風機
鐵礦礦山和煤礦礦山不同，沒有瓦斯以及有毒氣體，所以負荷等級不是一級負荷。
但是通風風機需要設計正轉和反轉，以滿足送風和抽風的要求；而且有些風機是對旋風機。
一臺風機配備兩個電機，電機啟動和運行需要同步。
4.7 牽引變電所
牽引系統的供電中斷本身不會造成設備的損壞以及人員的傷亡，但是會造成生產的中斷。
礦石廢石運輸會有問題，所以牽引變電所宜設置兩臺變壓器（來自于不同母線段）或中壓單母線分段，整流器一般備用一臺。
5 結束語
現在中國的鐵礦礦山工程越來越大型化，工程負荷容量也越來越大，供配電系統的主接線也越來越復雜，采用何種主接線形式，需要和業主以及當地供電部門反復交流，并做詳細的技術經濟評價。至于一級負荷，需要嚴格遵守國家規范，雙重電源供電甚至柴油發電機組作為備用電源。至于有些非一級負荷，從生產的連續性以及性價比綜合考慮，來確定是否提高供電等級。
【參考文獻】
[1]GB 50052-2009 供配電系統設計規范[S].
篇8
[關健詞]PCB 設計流程 設計輸出 網表輸入
一個優秀的電子工程師不但要求在原理設計要完美，在電路板設計時也要求完美。原理上再完美，在設計上有缺陷，一樣是前功盡棄，更嚴重的是電路根本不能工作，還有可能燒壞電路板。在設計中，我總結了一下PCB的一些細節和需要注意的地方，希望大家參考。原理圖設計是前期準備工作，經常見到初學者為了省事直接就去畫PCB板了，這樣將得不償失，對簡單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過。但是對于初學者一定要按流程來，這樣一方面可以養成良好的習慣，另一方面對復雜的電路也只有這樣才能避免出錯。 在畫原理圖時，層次設計時要注意各個文件最后要連接為一個整體，這同樣對以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會出現看似相連實際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關檢測工具檢測，萬一出了問題，等板子做好了才發現就晚了。因此一再強調按順序來做的重要性，希望引起大家的注意。PCB的設計流程主要分為網表輸入、布局、布線、檢查、復查、輸出六個步驟。
一、網表輸入
網表輸入有兩種方法，一種是使用powerlogic的ole powerpcb connection功能，選擇send netlist，應用ole功能，可以隨時保持原理圖和pcb圖的一致，盡量減少出錯的可能。另一種方法是直接在powerpcb中裝載網表，選擇file->import，將原理圖生成的網表輸入進來。有時候會因為誤操作或疏忽造成所畫的板子的網絡關系與原理圖不同，這時檢察核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于交給制版廠家，應該先做核對，后再進行后續工作。
二、布局
如果在原理圖設計階段就已經把pcb的設計規則設置好的話，就不用再進行設置這些規則了，因為輸入網表時，設計規則已隨網表輸入進powerpcb了。如果修改了設計規則，必須同步原理圖，保證原理圖和pcb的一致。除了設計規則和層定義外，還有一些規則需要設置， pcb設計規則、層定義、過孔設置、cam輸出設置已經作成缺省啟動文件，名稱為default.stp，網表輸入進來以后，按照設計的實際情況，把電源網絡和地分配給電源層和地層，并設置其它高級規則。在所有的規則都設置好以后，在powerlogic中，使用ole powerpcb connection的rules from pcb功能，更新原理圖中的規則設置，保證原理圖和pcb圖的規則一致。網表輸入以后，所有的元器件都會放在工作區的零點，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開，按照一些規則擺放整齊，即元器件布局。powerpcb提供了兩種方法，手工布局和自動布局。手工布局應應注意：（1）先放置與結構有關的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發熱元件、變壓器、IC等，最后放置小器件。（2）元件布局還要特別注意散熱問題。對于大功率電路，應該將那些發熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發，不要集中在一個地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。盡可能縮短高頻元器件之間的連線設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾易受干擾的元器件不能相互挨得太近輸入和輸出元件應盡量遠離。（3）重量超過15g的元器件應當用支架加以固定然后焊接那些又大又重發熱量多的元器件不宜裝在印制板上而應裝在整機的機箱底板上且應考慮散熱問題熱敏元件應遠離發熱元件。（4）對于電位器可調電感線圈可變電容器微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求，若是機內調節應放在印制板上方便于調節的地方，若是機外調節其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。
三、布線
布線是很重要的一環，總結下認為應該注意：（1）兩面板布線時，兩面的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導線應盡量避免相鄰平行，以免發生回授，在這些導線之間最好加接地線。（2）走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角，盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB盡量少用過孔、跳線。（3）器件和走線不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線或放元器件就會受到影響（4）電源線設計根據印制線路板電流的大小盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻，尤其要注意使電源線地線中的供電方向與數據信號的傳遞方向相反，即從末級向前級推進的供電方式，這樣有助于增強抗噪聲能力。（5）對模擬電路來說處理地的問題是很重要的，地上產生的噪聲往往不便預料，可是一旦產生將會帶來極大的麻煩，應該未雨綢緞。對于功放電路，極微小的地噪聲都會因為后級的放大對音質產生明顯的影響；在高精度A／D轉換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會產生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過螺釘和機殼連），這樣可將此分量慮去，放大器及AD也就穩定了。（6）對一些重要信號，如INTELHUB架構中的HUBLink，一共13根，頻率可達233MHZ，要求必須嚴格等長，以消除時滯造成的隱患，這時，蛇形走線是唯一的解決辦法。（7）完成布線后，要做的就是對文字、個別元件、走線做些調整以及敷銅（這項工作不宜太早，否則會影響速度，又給布線帶來麻煩），同樣是為了便于進行生產、調試、維修。
四、檢查
檢查的項目有間距（clearance）、連接性（connectivity）、高速規則（high speed）和電源層（plane），這些項目可以選擇tools->verify design進行。如果設置了高速規則，必須檢查，否則可以跳過這一項。檢查出錯誤，必須修改布局和布線。On-line選卡：主要用于繪制PCB圖過程中隨時進行規則檢查。另外設置完成后，單擊RunDRC按鈕，即生成設計規則檢查報告。注意：有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的outline的一部分放在了板框外，檢查間距時會出錯；另外每次修改過走線和過孔之后，都要重新覆銅一次。
五、復查
復查根據“pcb檢查表”，內容包括設計規則，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置；還要重點復查器件布局的合理性，電源、地線網絡的走線，高速時鐘網絡的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復查不合格，設計者要修改布局和布線，合格之后，復查者和設計者分別簽字。
六、設計輸出
篇9
關鍵字：單片機；報警；系統；信號
中圖分類號，TP368.1 文獻標志碼：B 文章編號：1006-8228(2011)09-25-02
0 引言
隨著經濟的發展，人們對防盜、防劫、防火保安設備的需求量大大增加，對偷盜、搶劫、火災、煤氣泄漏等事故進行監測和報警系統的要求也愈來愈高。對于這種情況及電話網絡覆蓋面越來越廣的趨勢，我們采用單片機控制技術，將MCS51單片機、ISD2560集成語音芯片、HTl621液晶顯示驅動芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機地結合在一起，研制成一種實用、成本低廉的智能防盜報警器。該報警器能與電話網絡組成自動尋呼報警系統，當任一被監測點有事故發生時，該點的傳感器將信號送入該系統，系統將自動通過電話網絡向警訊中心或用戶尋呼，對所指定的機構或人員發出警情信號。
1 硬件設計
1.1系統總體設計
防盜報警系統是由紅外收發電路、振蕩復位電路、電源模塊、電話報警、報警電路和顯示模塊等構成。系統總體設計見圖1。
當主人不在家時有人闖入，則報警器通過紅外感應，將感應到的信息傳入單片機內部，在單片機控制下系統將發出聲光報警來威懾入侵者，同時自動撥打預先存好的電話號碼，以便我們采取防盜措施避免財產損失。
1.2震蕩電路
時鐘的選擇對于系統功耗相當敏感。單就時鐘方案來講，使用外部晶振且不使用鎖相環是功率消耗最小的一種。MCS-Sl內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為新片引腳XTALl，輸出端為引腳XTAL。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成一個穩定的自激振蕩器。
1.3復位電路
MCS-51的復位是由外部的復位電路來實現的。復位電路接RST復位輸出口。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個周期以上的高電平使機器復位。
1.4電源設計
由于本設計不需要高功率電源，所以采用三端穩壓器足以滿足要求。用lm78／lm79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的元件極少，符合低功耗設計的要求。電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。電路設計見圖2。
LM7812主要用途：適用于各種電源穩壓電路。主要特點：輸出穩定性好，使用方便，輸出過流、過熱自動保護。LM7812的外形圖與LM7805區別不大，最大電流也為1.5A，但是輸出電壓最多只能達24V。使用LM7805和LM7812能使電源穩壓。
1.5報警電路
為使設計簡便同時發出的音效逼真，音頻信號發生器采用集成的語音電路；為了使報警的音量足夠大，在音頻信號發生器后面又增加了一級功率放大器。LM386是款不錯的音頻功放電路，其工作電壓為5～18V，功率為1.25W,頻率響應的上限為300kHz,增益可達50dB，而且電路簡單，易于設計，在6V電源電壓下，它的靜態功耗僅為24mW,符合低功耗需要。
1.6ISD2560集成語音芯片
P／R錄放音控制端在高電平時，為放音狀態，低電平時為錄音狀態；P3.5、P3.7端用于錄放音時的啟?？刂疲ǔＥcP／R端配合使用；P3.4端為每段信息結束信號輸出端，該信號為負向信號，時間為12.5ms，其上升沿標志信息結束。一般情況下，可將單片機的PI口、P3.4和P3.5與ISD2560的地址線相連，用以設置語音段的起始地址。P3.0～P3.3用以控制錄放音狀態。P3.7為擴展錄音鍵，可供錄音時使用。電路設計如圖3所示。
1.7HS0038B紅外接收頭
HS0038B是一個一體化紅外接收芯片，它集光電轉換、解調和放大于一體，只需少量外接元件就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作。HS0038平時輸出為高電平，當有遙控信號輸入時，其輸出為高低電平脈沖，故接收時一個碼由一個低電平后跟一個高電平構成。利用不同長短高低電平的組合，可構成不同的碼。其電路圖可見圖4。
1.8電話報警模塊
DTMF信號收發芯片MT8880以其功能強、功耗低、工作穩定、可靠等優點在須同時具備DTMF信號接收和發送功能的系統中倍受人們青睞。我們利用單片機的YO口與芯片MT8880的接口信號線(包括RAV，CS，CP，RS0共4根)直接連接并模擬產生芯片MT8880的各個接口信號，完成DTMF信號的收發以及對通信線路中各種信號音的識別等功能。電路設計見圖5。
2 程序流程圖
2.1總程序流程圖
篇10
消防設備供電與控制的設計中，主要設計到以下的幾個常用規范：
《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92
《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2001年版）
《建筑設計防火規范》GBJ16-87（2001年版）
《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98
消防設備供電與控制流程上的合理性是保證消防設備在發生火災時，其功能的正常發揮的重要保證；是將火災損失減小到最小程度比較有效的方法。因此，對消防設備的供電和工藝控制流程進行討論是非常必要的。
2．消防設備的供電
2.1.消防設備的供電負荷等級：
根據《民用建筑電氣設計規范》、《建筑設計防火規范》、《高層建筑設計防火規范》等規范的規定，消防用電的負荷等級與建筑物中供電負荷的最高等級相同。
一類建筑的消防用電按一級負荷供電，二類建筑的消防用電按二級負荷供電，除此而外的建筑采用三級負荷供電。
火災事故照明和疏散照明指示標志在外部電源不能保證時，可采用蓄電池作為備用電源，但連續供電時間不應少于20分鐘。
火災自動報警系統應設有主電源和直流備用電源。主電源應采用消防電源，備用電源宜采用火災報警系統控制器的專用蓄電池或集中設置的蓄電池。在設CTR顯示器、通信設備等時，宜由UPS裝置供電。
2.2.消防電氣的供電線路
消防用電設備應采用單獨的回路供電，并當發生火災切斷生產、生活用電時，應仍能保證消防用電，其配電設備應有明顯的標志。建筑物內不設配電柜室，消防電源應單獨接引，單獨配線穿管；室內設配電柜室，消防電源可從配電柜單獨專線配出。
一、二級負荷供電的消防電源線路，應采用雙源雙回路供電，并在線路末端設置雙電源自切自投裝置，兩個供電線路不能穿同一鋼管、線槽、電纜橋架。
消防電源線路若采用普通電線電纜時，必須穿穿管暗敷設在非燃燒結構體內，明敷設時，必須穿金屬管并采取防火保護措施。在電纜溝、電纜橋架內敷設時，應采用阻燃型電線電纜。
隨著社會經濟的發展和進步，電線電纜絕緣層著火發出的要害氣體逐漸為人們所重視，因此，電線電纜的低煙無鹵要求逐漸提上日程，對于地鐵車站等人員密集的場合，電線電纜必須要求低煙無鹵，對于地上建筑至少應保證低鹵低煙。
3．常見的消防電氣設施
在民用建筑中，常見消防電氣設施主要有以下集中：
3.1.消火栓及其消防泵
這是最常規的消防電氣設施，設置于大多數可以使用水消防的場合，主要用于火災時滅火。該系統一般采用手動觸發。
3.2.自噴消防泵
設置于可以使用水消防且面積較大、人流較密的場合，如高層、大型商場等，主要用于火災時大面積的滅火。該系統一般采用壓力開關進行觸發。
3.3.防火卷簾門及電動防火門
主要設置于高層建筑、空間面積比較大的商場等，主要用圖是放火、防煙，縮小火災事故范圍，防止火災的蔓延。該系統一般采用安裝于卷簾兩側的探測器觸發。
3.4.正壓送風機
發生火災時，向火災層輸送正壓新鮮空氣，一方面為火災層的人員提供足夠逃生的氧氣，以免因空氣中氧氣缺少而窒息，另一方面阻止因煙囪效應使火災向上層蔓延。該系統一般由火災報警聯動控制器觸發。
3.5.排煙風機
火災撲滅后，排出火災層的煙霧和有害氣體，保持火災救護人員能夠呼吸到足夠的新鮮空氣。該系統一般由火災報警聯動控制器觸發。
3.6.消防電梯
火災發生時，幫助人們從火災發生層快速逃生至底層，離開發生火災的建筑物。
3.7.火災自動報警系統
利用火災早期的一些現象，如各種煙霧、火光等信息，及時反映火災信息，做到先期預防，講火災發生的可能消滅在萌芽狀態，最大限度的減少火災損失。該系統一般由探測器、控制器、消防設備執行機構和相關的控制線路組成。
3.8.氣體消防系統
該系統集火災探測、氣體滅火為一體，主要適用于一些不便用水消防的含有貴重設備的場合。該系統一般自成體系，它包含必要的火災探測和相應的執行機構，在保護區域發生火災時，自動釋放滅火氣體。該系統由保護區域內配套的火災探測器進行觸發。
3.9.消防廣播和聲光報警器
該系統主要用于發生火災時，組織和疏導人員疏散和快速撤離，該系統觸發由消防控制中心(消防值班室)完成。
3.10火災應急照明
該系統用于發生停電事故時(包括火災事故)，幫助人員逃生與疏散。
