开关变换器的单周期控制

开关变换器的单周期控制算法

Keyue M. Smedley, Member, IEEE, and Slobodan Cuk,

Senior Member, IEEE

摘要：一种新型大信号非线性控制技术被提出来控制开关的占空比以致于在每个周期中开关控制器的开关参数的平均值能准确地等于或者正比于在稳态或暂态的控制参数。单周期控制在一个开关周期内可以有效抑制电源干扰。在一个开关周期内开关变量的平均值能够紧随动态参数的变化，并且在一个开关周期内控制其可以校正开关错误。控制参数与开关变量的均值之间不存在稳态误差也不存在动态误差。用一个在连续周期中运行的buck变换器中进行的实验演示了其控制算法的鲁棒性并且证实了理论猜想。这种新型的控制算法适用于脉宽调制，基于共振的或者软开关的开关控制器的所有类型在连续或者断续模式下电压或者电流的控制。而且，它可以用于物理变量的控制，也可以用于某些以开关变量形式或者可以转换为开关变量形式的抽象信号的控制。

一、介绍

开关变换器用于非线性脉冲动态系统的控制。此类系统在合理的非线性脉冲控制下可以具有更强的鲁棒性和更快的动态响应，并且在线性反馈控制下比同样的系统具有更强的电源抗干扰能力。目前，在电力电子领域已经有很多工作致力于寻找大信号非线性方法来控制开关变换器。

在传统的反馈控制中，占空比线性化为了减小误差。当电源受到干扰时，比如说有一个大的阶跃，因为误差信号必须先变化，占空比控制无法察

觉到这瞬时的变化。所以在输出电压中，可以观察到一个很明显的瞬态超调。而这瞬态过程的持续时长取决于回路带宽。在重新达到稳态前需要经过大量的开关周期。

在电流控制模式下[3]-[5]，一个连续频率的时钟信号在每个开关周期的一开始将开关打开。当到达控制参考信号时，开关电流开关增长，比较器改变其状态并关断晶体管。通常会添加一个人为的斜坡信号来消除当占空比大于等于0.5时产生的震荡。所以，如果这个人为加入的斜坡信号十分精准的等价于电感电流的下降斜率sf，那么系统在一个周期内将具有抗电源干扰的能力。在buck变换器的连续控制参数下可能是可行的。总之，在一个开关变换器中电感电流的下降斜率是一些动态参数的函数。所以，要在一个瞬态过程中让人工加入的斜坡信号跟上电感电流的下降斜率是不可能的。由于这不协调，电流控制模式在一个开关周期内不可能具有抗电源干扰能力。在任何情况下，如果控制参数是可变的，无论人工信号如何选择或者选择哪种变换器，电流控制模式在一个周期内都无法跟随控制参数或具有抗电源干扰的能力。

在闭环buck变换器中，在输出电压错误发生前，电源电压直接控制占空比。如果反馈参数设计精准并且开关时理想的话使输出信号与电源干扰相隔离将成为可能。而在现实中，开关具有开/关瞬态变化和导通压降。所以，这种方法也不能十分准确的抑制电源干扰。

在参考文献[6]中介绍的SADTIC变换器具有一个电容整流器将未整流的电源电压转变为三角波，“平衡交流波形”。这种平衡电流波经整流可产生一系列单极性三角波。输出电压由三角波的重复率控制。控制电流包

含一个对开关参数与控制参数之间的误差进行持续积分的积分器以达到一个周期内的零误差。在文献[7]中，进行了一个将这种控制技术扩展到在一个恒开关频率下控制直升机的尝试。在稳态下，这种连续积分的方法保证了开关变量与控制参数的一致性。但是，在一个瞬态变化后为了达到一个新的温带将花费很多开关周期。这种方法类似于连续时间下的线性积分控制，一种产生零稳态误差但不是零动态误差的方法。而且，当占空比大于或等于0.5的时候这种方法是不稳定的。

滑模控制[8]是一种非线性控制方法，一种定义了滑动面经过所需控制电的方法。两个开关状态的轨迹从两段到达滑动面并且它们的速度矢量在滑动面附近具有非零成分（达到条件的情况下）。在滑动表面当运动发生磁滞现象时，Δ<σ<Δ,开关发生翻转，以致在恒磁滞条件下系统沿着欢动表面受到限制。如果在每个开关周期点的速度矢量的切向分量的平均值只想工作点，那么系统运动将收敛于期望的工作点（收敛条件下）。通常情况下，运动需要在好几个开关周期下才能收敛至工作点。如果一个可变的磁滞被用来包络系统运动，开关频率将被锁定[9]。总而言之，一个满足到达稳态并收敛的全局滑动面可能是不存在的。

一种新的非线性方法，单周期控制[1]，[2]，在恒开关频率工作条件下被提及。这种方法利用了开关变换器的脉冲性和非线性的特性以及控制开关变量平均值的快速动态响应的性能，比如说电压或者电流的控制；更加特别的是，它仅需要一个开关周期就能使开关变量的平均值在经过一个瞬态变化后达到一个新的稳态。这种方法具有快速的动态响应性能，卓越的抗电源干扰能力，鲁棒性以及自动校正开关错误等优点。这种方

法也能扩展为控制变频开关控制。但周期控制是十分常规的病却适用于脉宽调制（PWM）变换器和基于共振的变换器对电压或者电流的控制。基于文献[1]，[2]，文献[10]报道了一种单周期电流控制的应用。但是，作者使用了一个新名词“电荷控制”掩饰了它的前身：单周期控制。

在文献[11]-[14]中阐述的单周期控制的扩展及应用演示了单周期控制方法的威力。

在第二章节中，单周期控制理论在进行了自主开发。在第三章节中，实验结果提供和验证了单周期控制的可行性。在第四章节中，单周期控制被广发应用于控制变频开关控制。在第五章节中，结论和更深一步的讨论将被给出。

二、单周期控制

这种新型的观念是一buck变换器作为例子进行陈述的。这种方法被广泛应用于任何开关信号的控制，如物理领域，电力电子领域，机械领域等等。更深一步在断续传导以及开关错误自动校准特性的分析将被给出。

A、单周期控制概念

如图1所示为简单的buck变换器电路。直流电源为Vg，开关S设定为恒频fs=1/Ts。当晶体管导通时，二极管关断。二极管电压Vs等于电源电压Vg。当晶体管关断时，二极管导通，二极管两端电压Vs为0。电源电压的下降由开关变量控制的开关决定。LC低通滤波器在消除不需要

的开关频率成分的同时输出开关变量的平均值。所以，输出电压中包含需要的直流电压值dvg和一部分残留的开关纹波

开关变量的密切关注发现了一个简单的事实。Buck变换器的输出电压为开关变量的平均值。在这种情况下，二极管电压值等于被开关周期所分成的二极管电压脉冲曲线以下面积之和。

这种观察激发了一种为恒频开关变换器的控制方法，如图2所示。一个恒频的时钟信号在每个开关周期前将开通晶体管。二极管电压被参考信号积分和比较。当二极管积分电压达到控制参数是，比较器改变其状态。最后，晶体管关断并且积分其重置为0。

假如控制参数是恒定的，那么二极管电压的平均值也为恒定的，所以其输出电压信号如图3所示。积分器的斜率直接正比于电源电压。积分器的积分值连续不断的与恒定的控制参数进行比较。当电源电压较高时，积分器响应斜率越陡；所以，积分器达到控制参数的值也越快。因此，占空比越小。当电源电压较低时，占空比则相应较高。

如果控制参数是一个时间的函数，那么二极管电压的平均值等于每个周期内随时间变化的控制参数值。图4为控制参数有一个变化是的情况。此时二极管电压的积分值紧随控制参数的值。

在这种控制方法下，占空比d由下式决定：

电流开关周期的占空比d独立于先前的开关周期状态。所以开关变量的瞬态平均值，即二极管电压将在一个开关周期内达到要求。所以最能准确定义这种非线性控制方法为但周期控制。

由公式（2）决定的占空比是电源电压与控制参数的非线性函数。在这种非线性控制下，buck变换器的输出电压变为独立于电源电压的控制参数的线性函数，

在在buck变换器前面未加输入滤波器的情况下，控制的输出转换函数存在一个540度的最大相移因为右边平面零点的存在。这回导致传统的反馈控制变得十分困难，特别是当输入滤波器的转角频率与输出滤波器最重要的转角频率相等的情况下。在单周期控制下，变换器的动态性能对输入滤波器并非十分敏感；所以，这种控制输出的转换函数与一个输出滤波器的二次系统相当。所以，当有必要时，输出反馈回路能十分简单的执行。

B、单周期控制理论

开关有开关函数在频率fs=1/Ts下的函数运行，

在每个周期内，开关导通一个连续时间Ton,关断一个连续时间Toff，且Ton+Toff=Ts。占空比d=Ton/Ts由一个模拟控制参数Vref（t）决定。在开关输入点输入信号x(t)由开关切断并转化为开关输出节点形成开关变量y(t)。开关变量y(t)的频率以及脉宽与开关函数k(t)相同。而y(t)的曲线形状与x(t)相同，如图5所示。

如果开关频率fs比输入信号x(t)或者控制参数Vref（t）的频带都要高，那么开关输出的有效信号也就是开关变量的平均值为

开关变量y(t)在开关输出节点时输入信号x（t）和占空比d(t)的函数，所以，开关时非线性的。

如果开关的占空比被调制为在开关输出的开关变量的积分在每个周期内严格等于控制参数的积分也就是：

那么在开关输出时，开关变量的平均值在每个周期内严格等于开关参数。所以开关周期是恒定的。因而，开关变量的平均值在一个周期内时刻受

控制，也就是说

根据这概念这种控制开关的方法被定义为单周期控制方法。在单周期控制中，开关的有效输出信号为

开关能完全一致输入信号和线性地对控制参数Vref进行全通。所以，单周期控制能将非线性控制转化为线性控制。恒频开关的单周期控制电路图如图6所示。单周期控制的关键组成部分为积分器和恢复原件。当开关被固定频率时钟脉冲开通时，积分器开始工作，积分值

时刻与控制参数Vref(t)相比较，其中k为一个常数。在积分值Vint达到控制参数值Vref(t)时，控制器发送一个命令将开关从开通状态变为关断状态。同时，控制器重置积分器到0。在当前周期的占空比d=Ton/Ts有下面等式决定：

因为开关周期Ts是一个常数，K=1/kTs也为常数，在每个周期内，在开关输出时y(t)的值与开关变量平均值的关系保证为：

图7展示了当Vref为常数时的电流波形。

注意到任何物理或者信号开关都能使用单周期控制，也就是说，开关变量可以是任何开关变量或者抽象信号。

C、电流断续模式

当变换器工作在电流断续模式下时，单周期控制被保留，证明了积分器的重置时间比电杆放电时间短。以图1中的buck变换器作为例子。在断续模式下二极管的电压波形如图8所示。在t=t1时刻，晶体管关断，电感电流开始下降，当时间从t1到t2，二极管导通而晶闸管仍然处于关断状态。当t=t3时刻，开关被时钟脉冲导通，二极管电压跳变至电源电压，积分值也随之上升。当二极管积分电压达到控制参数是，开关关断。

输出电压V0等于二极管电压在整个周期内的平均值。所以，单周期控制尽管开关变换器工作在断续模式，但仍然是适用的。

D、开关自动较错

在上述分析中，都是在假定变换器是理想的情况下进行的。但是在实际中，开关存在有限的开关时间和有限的开通电压。假如积分器重置时间

充分小于开关的开关时间，在单周期控制下，这些开关错误被自动校准。以图1中的buck变换器为例，晶体管存在开通和关断时间，当电流导通是，二极管也存在一个导通压降。积分器对晶体管开通瞬态，二极管关断电压等进行积分，如图9所示。当积分值达到控制参数值时，积分器的输出值与积分参数进行比较来使得控制器关断晶体管。无论是否存在开关错误，在每个周期内，二极管电压的平均值总等于控制参数。

E、与ASDTIC控制的对比

有时候，单周期控制会被错误地与ASDTIC控制相混淆[7]，因为无论是单周期控制还是ASDTIC控制都会使用一个积分器。然而，经过更加细致的比较，在下文概述中将阐释这两种控制方法的基本不同点以及他们不同的工作特性。

恒频ASDTIC电路[7]如图10所示。电源电压Vg被开关拆分形成开关变量Vs。利用时钟信号设置触发器来开通开关，控制参数krVref和开关变量ksVs的和被不断积分。积分器的输出至於临街信号相比较并且在开关周期内，积分错误到达0时，积分器产生一个复位信号给触发器来关断开关。在当前周期的开关占空比由一些状态量及前一周期的占空比决定：

对历史记录的依赖性决定了一个瞬态变化将持续不止一个周期并且可能导致系统的不稳定。

比如说，如果当电源电压Vg收到一个阶跃函数的影响时，控制参数是

恒定的，那么积分器的斜率将收到这个阶跃函数的影响，占空比d也同样会受到影响。假如在这个瞬态阶跃产生前占空比为d0,在这阶跃产生的瞬态占空比为dk，其中k表示在阶跃产生时为第k个周期并且A=Vref/Vg-Vref。

当A=Vref/Vg-Vref比1小时，也就是说占空比d<0.5时，瞬态变化后经过许多个开关周期后又回到了一个新的稳态如图11所示。这种控制方法可以在稳态的时候获得0误差输出，但是需要经过多个开关周期。在一个瞬态过程中，这种可知方法不能在一个开关周期内到达一个新的稳态。所以说，在控制参数与开关变量平均值之间它能产生0稳态误差输出但非0动态误差输出。

当A=Vref/Vg-Vref等于1时，也就是说占空比d=0.5时。瞬态变化无法重新收敛。然而，会经过一次谐波振动如图12所示。

当A=Vref/Vg-Vref大于1时，也就是说占空比d〉0.5时。瞬态变化无法重新收敛而且控制电路将发生失控现象如图13所示。

谐波的存在以及系统的不稳定已经被ASDTIC的作者自己所察觉。所以该作者通过给占空比强加一个范围来限制以避与之相比，单周期控制的开关占空比由当前开关周期的状态决定。

正是这种历史的独立性所以复位器在每个周期后都将清除其存储历史。所以说单周期控制开关的技术在任何工作条件下都具有很好的鲁棒性。而且，利用单周期控制技术，开关变量的瞬态过程仅仅持续一个开关周期。所以在控制参数与开关变量的平均值之间不存在稳态误差以及动态误差。

三、单周期控制实验

为了验证单周期控制的实用性，也进行了相关的实验，实验电路如图14所示。实验的工作条件如下：Vg=15V,fs=30kHz,L=0.48mH,C=30Uf,r=25Ω。实验中测试的项目为上文中A,B,C,D,E中所讲述内容。

在开关周期的一开始恒频时钟下的脉冲将晶体管打开并激活积分器。将二极管电压反馈到积分器，积分值从0开始增加并实时与控制参数相比较。当积分器的输出电压达到控制参数时，晶体管立刻关断，在那个周期的开关变量的平均值等于或正比于控制参数，并且积分器复位为0以保证在下个周期开始前积分值为0。

在每个周期内，二极管的电压波形可能是不同的，但是，只要二极管电压波形一下的面积在每个周期内等于控制参数，那么开关变量（二极管电压Vs）的瞬时控制将被获得。

A、抗电源电压干扰性

假如控制参数和负载时恒定的，并且电源电压Vg收到一任意形式的干扰，变化的二极管电压将被积分，当二极管电压发生改变时，被积分的二极管电压的斜率也将不断改变。所以，电源电压直接并且立即回影响

占空比d以至于在每个周期内二极管电压的积分值时恒定的。

在图15中所示，当晶体管导通时，电源电压将发生一个阶跃跳变。积分器的斜率立即改变。所以，达到控制参数的速度将实时被调整以保值二极管的积分值等于控制参数。可想而知这种控制方法能完全一致电源电压的干扰。

实验一：二极管电压受到电源电压的阶跃扰动的相应被测试。一个从10-20V变化的阶跃函数在点C处将被作为电源电压Vg的干扰源，而负载和控制参数保持恒定。积分器Vint的相应在E点被测量。注意到电源电压被缩小了二倍以适应在图16中所示曲线。其中电源电压的尖峰是由电源电压电阻非0造成的。这些尖峰并不影响二极管电压的平均值，以你为的这些尖峰被包含在于参考电源比较的积分器中。当晶体管导通时电源电压发生跳变，并且在那个周期内积分器的斜率立即发生变化，所以占空比必须进行实时调整。

B、控制参数的跟随性

假定电源电压及控制参数两者都是与时间相关的。比如说，当控制参数正弦变化时电源电压有一个阶跃干扰。当电源电压的峰值上升时，积分器的斜率将变得更陡。无论积分器斜率如何变化，在每个周期内积分器的值总是跟随正弦控制参考信号的。所以说，二极管的平均电压无视电源电压的干扰信号，在一个周期内，它将跟随控制参考信号，如图17所示。

实验2：跟随一个正弦参考信号的二极管电压的抗电源电压干扰的能力

被测量。一个从10-20V变化的阶跃函数在点C处将被作为电源电压Vg 的干扰元，而

时间控制器使用说明

时间控制器使用说明 1.时钟校准： 在时钟状态下。根据当前时间，按住时钟键。然后分别按“星期”、“时”、“分”键校准星期时和分。 2.定时设定： A．按一下“设定”键，显示屏左下方出现“1ON”字样（表示第一次开机时间），再分别按“星期”、“时”、“分”键输入所需开启的时间。 B．再按一下“设定”键，显示屏左下方出现“1OFF”字样（表示第一次关机时间），再分别按“星期”、“时”、“分”键输入所需关闭的时间。 C．继续按动“设定”键，显示屏左下方一次显示（2ON 、2OFF。。。。。。10ON 、10OFF）参考步骤A、B设置以后各次的开关时间，如果每天只开关一次，则必须按“清除”键，将他们后面的时间清除，使显示屏上显示“--：--”字样。 D．在设定1—10次开、关机程序时，可设定每天相同，每天不同:星期一至星期五相同， 星期一至星期六相同， 星期六与星期日相同。 星期一、星期三、星期五相同， 星期二、星期四、星期六相同， 星期一至星期三相同，星期四至星期六相同共九种控制方式。 3．开/自动/关输出控制方式设定： 按“开/自动/关”键时，显示屏的下方出现“ON/AUTO/OFF”且与相对应的面板上有“开/自动/关”字样，表示所选择的输出控制方式。其中“开、关”为手动控制方式，此时输出不受时间控制器的程序控制。 4.注意点： A．在设置“自动”输出方式时，必须由“关”状态转换为“自动”状态。 B．如果在操作过程中发生错误不知如何纠正或者其他原因不能顺利完成，可以按正面面板上小孔复位键（reset）回到初始状态重新开始设置。 5.故障排除： A．如果某天该开的时间没有开，或者开了以后到关的时间还没有关，那可能是因为定时设置的“星期”没有调对，请按照“定时设置”中介绍的方法检测重调即可排除故障。 B．如果确认“开启”和“关闭”时间调的完全正确。但是本开关在不该开的时间开了起来，或者不该关的时间被关掉，那可能是因为多余的几组开关时间没有清除，请参照“定时设置”中介绍的方法清除（注意：开关时间显示“--：--”才表示清除，不是显示“00:00表示清除） C．如果A、B全部正确，而本开关依然动作不正常，有可能是“开/自动/关”键被人为动作，检测“开/自动/关”处于何种状态，将其由“OFF”的位置调整到“AUTO”位置。 D．如以上几种方法还是不能排除故障，则说明时间控制器损坏。.

电源开关控制系统的制作技术

本技术提供一种电源开关控制系统，包括电源开关、传感器、单片机和网络控制端，电源开关与传感器连接，单片机与传感器连接，网络控制端与单片机连接，网络控制端还设有处理器和信号装置，信号装置与处理器连接，处理器将信号指令用过信号装置分别传递给传感器与单片机，传感器用于检测电源开关的电压、电流和温度数据，单片机用于控制电源开关的打开或关闭，传感器的数据信息会通过信号装置反馈到处理器，处理器会将信息分析并上传到云服务器上。本技术增强了电源开关的可操作性，并且结构简单，成本低廉，易于操作，大大的提高了人们日常生活的便捷性，适合广泛应用和推广。 权利要求书 1.一种电源开关控制系统，其特征在于，包括电源开关、传感器、单片机和网络控制端，电源开关与传感器连接，单片机与传感器连接，网络控制端与单片机连接，网络控制端还设有处理器和信号装置，信号装置与处理器连接，处理器将信号指令通过信号装置分别传递给传感器与单片机，传感器用于检测电源开关的运作数据，单片机用于控制电源开关的打开或关闭，传感器的数据信息会通过信号装置反馈到处理器，处理器会将信息分析并上传到云服务器上。 2.根据权利要求1所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述传感器由电压传感器、电流传感器和温度传感器组成。 3.根据权利要求1所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述网络控制端还连接有移动信号端。

4.根据权利要求3所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述移动信号端为手机、电脑或蓝牙设备。 5.根据权利要求1所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述信号装置为通过无线信号进行信息传递。 6.根据权利要求1所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述信号装置与处理器采用有线方式连接。 7.根据权利要求7所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述处理器采用RJ45有线网络接口与所述信号装置连接。 8.根据权利要求1所述的一种电源开关控制系统，其特征在于，所述云服务器可将数据信息整理成数字或图表型报告。 技术说明书 一种电源开关控制系统 技术领域 本技术属于电源开关技术领域，具体涉及一种电源开关控制系统。 背景技术 随着计算机技术、通讯技术的快速发展，越来越多的高新技术应用于电子警察、治安卡口、

开关量输入电路的制作方法

本技术新型涉及一种开关量输入电路，属于低压电气技术领域，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量电源、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接，该电路硬件电路结构简单，工作有效可靠，提高了开关量输入电路的抗电磁干扰能力，有利于开关量输入电路的长期稳定运行。 技术要求 1.一种开关量输入电路，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波 电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量 电源S1、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防 反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接。 2.根据权利要求1所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述外部开关量电源S1的一端与所述外部开关接口K1的一端相连，另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第3端子相连，所述外部开关接口K1的另一端与所述整流桥电路第一电阻R1的一端相连。 3.根据权利要求2所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述整流桥电路第一电阻R1的另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第1端子相连。 4.根据权利要求3所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述滤波电路的第一电容C1和第二电阻R2并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第 一电容C1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一电容C1的负极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连，所述防反向保护电路的第一二极管D1并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第一二极管D1的负 极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一二极管D1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连。

开关电源控制模式的探讨

开关电源控制模式的探讨 随着科学技术的发展，开关电源数字化、模块化、高频化的实现，促进了开关电源控制技术的不断发展。文章主要对开关电源控制模式进行分析，结合开关电源发展的历程，探讨了开关电源数字化控制技术以及电流型控制模式，以供参考。 标签：开关电源；控制模式；电子技术 1 开关电源概述 开关电源是在现代电子电力技术的发展基础上，控制开关管的开通及关断时间比率，以稳定输出电压的一种特殊的电源。一般来说，开关电源由脉冲宽度调制控制IC、MOSFET组成。随着科学技术的发展，开关电源技术也不断进行改革和创新。开关电源效率能够高达85%，与普通线性电源相比，开关电源的利用效率提高了一倍。同时，开关电源采用了小体积的滤波元件及散热器，可靠性、安全性也较高。从开关电源的类别来看，可以分成AC/AC、DC/DC等类型，其中，DC/DC开关电源的变换器已经实现了模块化设计和发展，因而得到用户普遍认可。 从开关电源的产生和发展来看，自上个世纪六十年代以来，由于晶闸管控制模式的出现，大大促进了开关电源的发展。到七十年代初期，开关电源进入了长时期的瓶颈时期，开关电源的效率问题更加突出。直至七十年代后期，由于集成电技术的创新，催生了各种开关电源芯片的产生。当前，集成化电源已经广泛应用于航天、彩电、计算机等各个领域中，随着半导体技术、电子技术的快速发展，电子设备的总量和体积不断减小，导致电源体积与电子设备的体积不相匹配。因此，开关电源体积成为当前研究的重点。 从我国开关电源的研究情况来看，在上个世纪六十年代，我国已经成功研制出稳压电源。经过十年的发展，稳压电源已经成功应用于电视机和中小型计算机。到八十年代，我国已经成功研制出了0.5～5MHz谐振的软开关电源。从八十年代起，我国开关电源进入了大规模更新换代的时期，现代晶闸管稳压电源逐渐取代了传统铁磁稳压电源，对办公自动化产生了很大的影响。进入九十年代，我国成功研制了新型专用的开关电源，供特殊行业使用，如卫星及远程导弹系统所使用的开关电源。经历了约半个世纪的发展，我国开关电源技术研发已经取得了较大的成就，开关电源应用范围也逐渐扩展，但与国外开关电源技术相比，在使用方法和集成度方面，我国还存在很大的不足，还应该继续加强开关电源研究及应用。 2 开关电源数字控制技术分析 近年来，随着计算机技术及网络技术的快速发展，数字控制技术在社会生产生活中广泛应用。数字控制技术的产生，是由于控制领域的监控和计算任务的要

开关控制电路整理

1：蜂鸣器控制电路无源蜂鸣器。当BUZZ为高电平时，三极管T1（三极管N型）导通，蜂鸣器响，低电平蜂鸣器不响。R5作用是限流。 图： 1.1 下面电路增加了电容C18和反向二极管D2.作用是滤波和阻止反向。二极管的反向击穿电压很高。一般小功率三极管触发电压很低，0.7V，电流也很小，一般不到1UA. 图1.2： 2:IO 控制电源开关是否导通。利用三极管和MOS管。 MOS：MOSFET管式FET的一种，可以被制作成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共四种，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，NMOS，PMOS。 对于这两种增强型的MOS管，常用的是NMOS，特点是导通电阻小，开关电源和马达驱动的引用都是它。 导通条件： NMOS：当Vgs大于一定的数值时，就导通；PMOS：当Vgs小于一定的数值时，就导通。 开关损耗： 不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，产生损耗必然的，现在的MOS管导通电阻一般都是几十毫欧姆。

MOS管AO3401：P-channel Enhancement Mode Field Effect Transistor 导通条件：一般不要超过-12V即可对于AO3401来说。下面是对不同的压差对应的阻抗值： 下面是开关控制电路在工程中的应用： 1：通过一个IO管脚控制电源是否导通。

2：下面是两个MOS管3401,没有加入开关控制，只是上电后，VDD就等于输入电压。 此时可以两路供电，如果J5没有输入电压，由VBUS供电，经过F1输出5V电压。 下面电路可以把R10换成开关，Q201是始终导通状态，内部二极管压降是0.5V左右。 注意：两个三极管方向是不同的，Q200左边是S，右边是D；Q201左边是D，右边是s。 当J5有电压时，Q200导通，Q201也满足导通条件，压降由0.5V变为0.1V。具体详解在下一节。 注：VBUS右边断开。

基于单片机控制的开关电源及其设计

2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案 由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种: ( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。 ( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。 ( 3) 单片机直接控制型。即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。 3.最优设计方案分析 三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。在这种方案中,对单片机的要求不是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型

时间控制器

用途： 1、用于手机、蓄电池、电瓶车的定时充电，防止过充。 2、用于电热水器、电暖器、电饭锅、加湿器、电热油汀、空气净化器等家用电器上，实现家电的自动开关。例如，定时器可在您起床时。 让电热水器为您准备好热水，一天的快乐从此开始。 3、在实行峰谷电价的地区，定时器会为您使用谷电价而效力。 4、用于定时开关的路灯、广告灯箱、门面灯光、大楼外墙的照明控制。为您增辉的同时，合理为您节约开支。 5、用于园林的定时灌溉、定时抽排水、水族饲养。 6、用于监控录像的定时开关、学校定时广播的播放。 总之，定时器可用于一切用电设备的定时启停，合理安排您的生产生活，使您学习工作准时高效。 直接控制功率达4KW；不怕停电；每天走时误差小于0.5秒；按照星期设置，每天最多可设置10次开和10次关动作；安装调试方便；最短控制时间为1分。 功能特点: 1.液晶显示,核心采用多功能微电脑芯片,走时准确,操作简单; 2.对一路输出每天最多可作20次的定时开、关(10开10关,也可以不用那么多次数(任意设置); 3.开关时间可按天或按周循环,最长控制时间168小时,最短控制时间为1分钟; 4.设定程序不受停电的影响,停电时亦能正常显示并记忆设定的时间; 5.高品质外壳,防火耐高温。 性能指标： ＊标准工作电源220V/50Hz ＊计时误差＜±2秒/天 ＊适用电源范围160～240V ＊环境温度-25～60℃ ＊额定电流25A ＊相对温度＜95％ ＊消耗功率＜2V A ＊外形尺寸120×74×58mm ＊时控范围1分～168小时 ＊重量430g ＊有10组开关时间，手动、自动两用 操作说明 定时设置 1、先检查时钟显示是否与当前时间一致，如需重新准，按住“时钟”键的同时，查看显示屏所显示的时 间是否与当前时间一样。分别按住“校星期”、“校时”、“校分”键，将时钟调到当前时间； 2、按一下“定时”键，显示屏左下方出现“1开” 字样(表示第一次开启时间)。然后按“校星期”选择

智能开关控制系统的设计与应用

智能开关控制系统的设计与应用 发表时间：2018-07-05T15:27:33.613Z 来源：《电力设备》2018年第9期作者：梁敬杰 [导读] 摘要：时代的发展，根据实际的需要，设计一个智能开关控制系统。 (广西电网有限责任公司贵港平南供电局广西 537300) 摘要：时代的发展，根据实际的需要，设计一个智能开关控制系统。介绍设计思路、智能遥控终端和智能开关的结构、系统控制方法。应用实例结果表明:将智能终端按键与智能开关进行匹配、绑定，可使使用者通过一个按键控制多个开关，仅需通过简单的按压按键动作即可达到控制被控设备的目的。 关键词：智能开关；智能遥控终端；无线射频识别技术；设定匹配 引言 近年来，人们对现代家居生活水平的要求越来越高，因此安全、便捷、舒适的家居环境受到人们越来越多的关注。这就要求家居产品能够实现自身的智能化，小到天然气阀门，大到各种电器设备等都必须具有遥控功能，实现真正舒适便捷的生活方式。在我国人口中残障群体约占5%，对于残障群体，由于自身活动不便、功能障碍造成其生活自理能力较差，不能很好地完成一些日常生活动作，比如开关电器、监控家用电器、开门、开灯及呼叫等，因此，基于无线控制的各类康复辅具和家用电器已成为研究热点。目前，市场上虽然有利用红外技术的具有一键绑定功能的遥控产品，但由于红外技术传输距离短，不能穿越障碍物，使得该产品的应用领域极其有限。为解决现有智能开关系统组网复杂，缺乏灵活性，使用局限性，不能为用户提供自主选择，不能个性化配置智能开关数量和遥控等问题，笔者应用无线射频识别技术，使智能开关控制系统使用者具有多种选择，实现用户的个性化需求，提高用户使用智能开关产品的灵活性和舒适性。 1设计思路 设计要求智能开关系统控制算法能够实现多个智能开关与智能遥控终端之间的任意绑定和解除绑定，并且多个智能开关之间可以任意组合，智能遥控终端的按键之间可以任意组合，控制单个或多个智能开关。智能开关控制系统的应用范围主要包括家用电器插座、室内照明设施、室内各类阀门的开关，呼叫报警，各类康复辅具电器设备的开关，电子门的开关。 2硬件部分 智能开关控制系统由智能遥控终端和智能开关组成:智能遥控终端用于建立系统主控模块与智能开关之间的连接，负责发送指令、执行命令、定时开关、接收智能开关反馈信号及记录智能开关状态信息等功能;智能开关用于接收并执行操作指令和反馈工作状态信息。智能遥控终端(图2)电路板尺寸在50mm×100mm以内，承载智能遥控终端主控制器、电源模块、电量检测和报警模块、操作按键和显示屏、开关状态信息反馈和保存模块、无线遥控执行模块。其中，主控制器采用AＲM内核的ST系列主控芯片。操作面板包括4～8个按键和4～8个指示LED。电源模块选择充电锂电池，优选150mA?h、3.7V的聚合物充电锂电池，电源模块主要包括锂电池充电电路和电池保护电路。智能开关电路板尺寸在45mm×45mm以内，承载智能开关主控制器、电压转换模块、无线控制电路(用于发射和接收ＲF射频信号)、执行模块、光线传感器、热释电红外传感器、温度传感器及电流传感器等。主控制器采用AＲM内核的ST系列主控芯片。面板包括两个开关按键和一个指示灯。两个开关按键中，一个是匹配按键，另一个是设定按键。智能开关通过220V(AC)电压供电，由转换模块将220V(AC)市电转换为5V(DC)电压后为各部件供电，功率1～3kW。 3控制方法 智能遥控终端的显示屏上实时显示智能开关的状态信息，主要包括每个智能开关的功能设定、开关状态、电流值、温度值及用电电量等。智能遥控终端保存的按键地址信息ID格式字节0段:8位十六进制数，代表按键地址代码，为定义时产生的随机代码。定义过的地址代码不重复定义，除非是取消定义或设定的其他按键地址代码与定义过的按键地址代码重复。字节1段:8位十六进制数，代表在一次开关定义中开关的使用次数累计。当开关完整地操作一个周期，即完成一次打开和关闭时，字节1段自动加1，直至字节1段自动累加到FF后，记录一个使用习惯记录标志位，并存储到反馈开关状态信息模块中。字节2段:8位十六进制数，代表开关定时状态标志位。当设定开关为定时状态时其值为01，不设定时为00。字节3段:8位十六进制数，代表开关使用状态标志位。当开关为开启被控设备时其值为01，关闭被控设备时为00。 4应用实例 在一个智能开关的情况下，当该智能开关处于待绑定状态时，智能终端的任意一个按键都可以与之匹配。例如，此时按下智能终端的按键1，即可实现按键1对该智能开关的打开与关闭。在两个智能开关的情况下，当两个智能开关都处于待绑定状态时，智能终端的任意一个按键都可以与这两个智能开关匹配，即一个按键可以控制两个智能开关的打开与关闭。例如，此时按下智能终端的按键2，即可实现按键2对这两个智能开关的打开与关闭。在两个智能开关(智能开关1和智能开关2)的情况下，当智能开关1处于待绑定状态，智能开关2未处于待绑定状态时，此时选择智能终端的任意按键绑定后即可控制智能开关1的打开与关闭。在匹配智能开关1后，将智能开关2设定为待绑定状态，此时再选择智能终端的任意按键即可控制智能开关2的打开与关闭。在此种情况下有一个特例，就是如果智能终端两次绑定智能开关1和智能开关2使用的是同一个按键，那么将实现与上述实例相同的结果。在3个智能开关(智能开关1、智能开关2和智能开关3)的情况下，当智能开关1处于待绑定状态，智能开关2和智能开关3未处于待绑定状态时，此时选择智能终端的任意按键绑定后即可控制智能开关1的打开与关闭。在匹配智能开关1后，将智能开关2设定为待绑定状态，此时再选择智能终端的任意按键即可控制智能开关2的打开与关闭。在匹配智能开关2后，将智能开关3设定为待绑定状态，此时再选择智能终端的任意按键即可控制智能开关3的打开与关闭。在此种情况下有一个特例，就是如果智能终端同一个按键两次或3次绑定智能开关，那么将实现一个按键控制两个或3个智能开关。 5系统软件设计 智能开关系统软件设计，是基于免费的和软件实现编程的，由于基于进行编程，使得系统开发周期大大缩减。制定的针对在家庭网络方面的应用框架是对逻辑设备及其接口的描述集合，是针对某个特定应用的公约和准则，其目的是使不同厂家按照同一个设计的产品之间可以相互操作、相互替换。本文的智能开关控制系统就是在这个的基础上实现的。鉴于节点使用的通用性要求，需要上电后并调用相应的初始化程序对系统进行初始化。由于无线通讯模块的功耗较大，大部分时间都处于休眠状态，通过各级中断唤醒和恢复无线通讯模块的正常工作。智能开关系统主程序流程，系统上电开机后首先完成物理层和网络层初始化，然后自带建立网路，当网络组建成功后开始初始化外围硬件，然后初始化层和,层任务，再对用户自定义任务进行初始化进入消息循环机制，检测中断，当有新消息时激活相应任务处理该消

开关电源控制环设计原理

开关电源控制环设计原理 1. 绪论 在开关模式的功率转换器中，功率开关的导通时间是根据输入和输出电压来调节的。因而，功率转换器是一种反映输入与输出的变化而使其导通时间被调制的独立控制系统。由于理论近似，控制环的设计往往陷入复杂的方程式中，使开关电源的控制设计面临挑战并且常常走入误区。下面几页将展示控制环的简单化近似分析，首先大体了解开关电源系统中影响性能的各种参数。给出一个实际的开关电源作为演示以表明哪些器件与设计控制环的特性有关。测试结果和测量方法也包含在其中。 2. 基本控制环概念 2.1 传输函数和博得图 系统的传输函数定义为输出除以输入。它由增益和相位因素组成并可以在博得图上分别用图形表示。整个系统的闭环增益是环路里各个部分增益的乘积。在博得图中，增益用对数图表示。因为两个数的乘积的对数等于他们各自对数的和，他们的增益可以画成图相加。系统的相位是整个环路相移之和。 2.2 极点 数学上，在传输方程式中，当分母为零时会产生一个极点。在图形上，当增益以20dB 每十倍频的斜率开始递减时，在博得图上会产生一个极点。图1举例说明一个低通滤波器通常在系统中产生一个极点。其传输函数和博得图也一并给出。 图1 2.3 零点 零点是频域范围内的传输函数当分子等于零时产生的。在博得图中，零点发生在增益以20dB每十倍频的斜率开始递增的点，并伴随有90度的相位超前。图2描述一个由高通滤波器电路引起的零点。

图2 存在第二种零点，即右半平面零点，它引起相位滞后而非超前。伴随着增益递增，右半平面零点引起90度的相位滞后。右半平面零点经常出现于BOOST和BUCK-BOOST 转换器中，所以，在设计反馈补偿电路的时候要非常警惕，以使系统的穿越频率大大低于右半平面零点的频率。右半平面零点的博得图见图3。 图3 3.0 开关电源的理想增益相位图 设计任何控制系统首先必须清楚地定义出目标。通常，这个目标是建立一个简单的博得图以达到最好的系统动态响应，最紧密的线性和负载调节率和最好的稳定性。理想的闭环博得图应该包含三个特性：足够的相位裕量，宽的带宽，和高增益。高的相位裕量能阻尼振荡并缩短瞬态调节时间。宽的带宽允许电源系统快速响应线性和负载的突变。高的增益保证良好的线性和负载调节率。

10kV开关电气控制回路图

检修部员工培训模块 TDJXGYAQ 5.4.1.11 设备检修工艺、方法—电气 10kV开关电气控制回路图 2017-09-30发布 2017-12-01实施大唐国际托克托发电有限责任公司检修部

目录 1、符号及说明 (3) 2、断路器的控制回路的基本要求 (3) 3、断路器控制回路详解 (4)

编制人：张志峰主讲人：张志峰 10kV开关电气控制回路图 1、符号及说明 1.1 如图所示为托克托发电厂五期10kV开关VBG-12P的电气原理图。 1.2 图中操作电源选用AC/DC110V。 图1手车式电气原理图 1.3 图中：HQ：合闸线圈；TQ：分闸线圈；M：储能电机；R0：电阻；S8：辅助开关（当手车在试验位置切换）； S9：辅助开关（当手车在工作位置切换）；SP5：合闸闭锁用电磁铁辅助开关；S2：微动开关；DL：辅助 开关；U：桥式整流器（直流时取消2U~4U）；K1：合闸闭锁线圈；K0：防跳继电器；Y7~Y9：过流脱扣 器；X：航空插头；L1~L10：连接线；PCB：线路板。 1.4 图中包括电机回路、合闸回路、闭锁回路、分闸回路、辅助回路。 2、断路器的控制回路的基本要求 2.1、应能监视控制电源及跳、合闸回路的完好性：断路器的控制电源最为重要，一旦失去电源断路器便无法操作。 因此，无论何种原因，当断路器控制电源消失时，应发出声、光信号，提示值班人员及时处理。 2.2、具有防止多次合、跳闸的“跳跃”闭锁装置。断路器的“跳跃”现象一般是在跳闸、合闸回路同时接通时才 发生。发生“跳跃”对断路器是非常危险的，容易引起机构损伤，甚至引起断路器的爆炸，故必须采取闭锁

基于Zigbee的智能家居电子开关控制系统

基于Zigbee的智能家居电子开关控制系 统 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 介绍了一种基于Zigbee的可通过手机进行远距离控制的智能家居智能开关控制系统，其以STC89C52单片机为核心，采用Zigbee、GSM无线通讯技术实现家居电子开关系统的本地和远程监控。 随着人们物质生活水平的不断提高和无线通讯技术的高速发展，人们对家电智能化和远程控制的需求强烈，希望能随时随地远程控制家用电器。基于此，本文开发了一种基于Zigbee技术的远程智能科技家居控制系统。 1 总体设计方案 智能家居电子开关控制系统是当前业界技术发展现状和智能家居系统的应用场景，选择了基于标准的低功耗个域网协议Zigbee。Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、低复杂度、

自组织、低功耗、低数据速率、低成本，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备，其作为一种近距离无线组网通讯技术具有成本低和功耗低的优点。并通过GSM模块实现远程控制。同时充分考虑经济性和可靠性而设计开发的，系统总体方案如图1所示。 系统组成： AC/DC电源电路：将220V交流电变换成5V直流电。 电平转换模块：主要由MAX232芯片及辅助电路构成，将5V电平转成，ZIGBEE模块的TTL电平是，CPU的TTL电平是5v，为了方便两端通过两个232芯片对接。 ZIGBEE模块：顺舟SZ05-STD，和GSM通信模块网关实现无线通信。 CPU模块：STC89C52单片机。

开关量数字量模拟量

开关量数字量模拟量 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

开关量：开关量只有两种状态，0、1，包括开入量和开出量，反映的是状态。 数字量：数字量由多个开关量组成。如三个开关量可以组成表示八个状态的数字量。 模拟量：模拟量是连续的量，数字量是不连续的。反映的是电量测量数值（如电流、电压）。 1、开关量：为通断信号，无源信号，电阻测试法为电阻0或无穷大； 也可以是有源信号，专业叫法是阶跃信号，就是0或1，可以理解成脉冲量 版主说的好，多个开关量可以组成数字量 2、数字量：有0和1组成的信号类型，通常是经过编码后的有规律的信号。和模拟量的关系是量化后的模拟量。 3、模拟量：连续的电压，电流等信号量，模拟信号是幅度随时间连续变化的信号，其经过抽样和量化后就是数字量。 4、脉冲量：在瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其连续规律的变化就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量 开关量主要指开入量和开出量，是指一个装置所带的辅助点，譬如变压器的温控器所带的继电器的辅助点（变压器超温后变位）、阀门凸轮开关所带的辅助点（阀门开关后变位），接触器所带的辅助点（接触器动作后变位）、热继电器（热继电器动作后变位），这些点一般都传给PLC或综保装置，电源一般是由PLC或综保装置提供的，自己本身不带电源，所以叫无源接点，也叫PLC或综保装置的开入量。 数字量定义为：在时间和数值上都是断续变化的离散信号。

模拟量定义为：在时间和数值上都是连续变化的信号。 最基本的数字量就是0和1，最基本来说即指反映到开关上就是指一个开关的打开（0）或闭合（1）状态，开关量是无源的，即它需要装置输出电源对它进行检测（这也就是装置的开入量，如综保装置的非电量输入即是一个外部提供的开入量）；也可以用0和1进行编码，编成各种通讯码。 模拟量即指经PT、CT等传送过来的电压、电流、频率等电量信号；压力传感器经压力变送器、液位传感器经液位变送器、流量传感器经流量变送器、热电偶或热电偶经温度变送器等传送过来的4-20mA（电Ⅲ型仪表）信号等就是模拟量。综保装置能检测电量（经PT、CT等传送过来的电压、电流、频率等信号，即模拟量）和非电量信号（变压器的轻瓦斯、重瓦斯、超温信号，即非电量，也就是开关的打开和闭合） 开关量、数字量、脉冲量。 1、直接测量到的是开关量、模拟量。 开关量：反映的是状态信号（如开关开、合）。 模拟量：反映的是电量测量数值（如电流、电压）。 2、脉冲量一般是积分量（如电度量），不能直接测量到，需要经过测量仪表进行运算得到。 3、接测量到的开关量、数字量、脉冲量进行调制、数字编码，在通讯通道中传输。 以前也有用模拟信号来传输的，现在一般都是用数字信号来传输。 4、调度端解调信号，还原信息。

多路控制开关电路设计

课程设计报告 题目：多路控制开关电路设计课程名称： 学生姓名： 学生学号： 年级： 专业： 班级： 指导教师： 电子工程学院制 2017年3月

目录 1多路控制开关电路设计的任务与要求 (1) 1.1 多路控制开关电路课程设计的任务 (1) 1.2 多路控制开关电路课程设计的要求 (1) 2 多路控制开关电路设计方案制定 (1) 2.1多路控制开关电路设计的原理 (1) 3 多路控制开关电路设计方案实施 (2) 3.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计 (2) 3.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择 (4) 3.3 多路控制开关电路系统整体电路图 (8) 3.4 元器件清单 (8) 4 多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试） (9) 4.2 多路控制开关电路设计仿真实现 (10) 4.4 多路控制开关电路设计数据分析 (11) 5.多路控制开关电路实物设计 (11) 5.1设计过程 (11) 5.2硬件实现 (12) 6.总结及心得体会 (12) 7.参考文献 (12) 8. 附录 (13)

多路控制开关电路设计 电子工程学院电子信息工程专业 1多路控制开关电路设计的任务与要求 1.1 多路控制开关电路课程设计的任务 设计多路开关控制多路，用多个开关控制数码管 1.2 多路控制开关电路课程设计的要求 1 用多个开关控制，用不同的开关控制数码管显示不同的数字，实现不同的功能。八组参赛者在进行抢答时，抢发先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断出抢先者，并以蜂鸣器声为标志。 抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。 3系统应具有一个总复位开关。 2 多路控制开关电路设计方案制定 2.1多路控制开关电路设计的原理 接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，多路控制开关电路处于禁止状态主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"工作。扬声器给出声响提示。选手在定时时间内按键时。多路控制开关电路完成优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。锁存器输入信号均为同一电平时，锁存器控制电路的输出信号使锁存器打开，这时锁存器输入端的信号送往相应的输出端。当有一输入端的电平发生条便是其对应输出端点评也随着发生变化，次变化的输出电平送入锁存器控制电路，控制电路立即产生控制信号封锁锁存器，让锁存器进入锁存工作状态。此时无论那个输入端电平发生变化，锁存器各个输出端电平保持不变。发生变化的输出端经过编码器编码之后，将相关信息由译码器送入数码显示器，显示相应的组别，并发出响声。 2.2 多路控制开关电路设计的技术方案

三极管控制电源开关电

就你这个电路而言（先不讨论电路是否完善），常规的方法，因为T2工作在开关状态，T2基极电流取1mA，如果I/O输出高电平5V，则R2=3.9KΩ； 取T1的β=50，则T2基极电流=5mA（=T2集电极电流），R4=1Ω（取大了输出离输入就更远了）， 那么，Vcc=Ur4+0.7V+Ur3+0.3V， 则 R3 ≈ 35/5 = 6.8KΩ； 具体参数还需要通过实验微调； 另外，一般为使T1工作稳定，还在电源输入端到T1基极之间并接个电阻， 其压降就=Ur4+0.7V，这样T2集电极电流就可以取得更大些了； 对着第二个电路 R4的取值是看你电路的输出电流要多大了,如果输出是1A,那就取一个1欧的就行了,它的作用是给T1作限流的,防止T1电流过大而烧坏 R3是给T1的B极提供偏置电流的,这是开关电源,不是放大电路,目的就是让三极管开关和关的,所以,它的取值不会是一全确定的值的,就取1K吧,因为这个电阻好找 R2是驱动T2的,随便一个在K级别的电阻就得了,因为已经有一个10K的上拉电阻了,10K 都是足以驱动这个电路了 T2是一个驱动的三极管,就用8050这类常用的三极管就得了,没有太大的要求的 T1是输出电流的,要选用电流大点的三极管,像你说的0.25A的话,那就8550也行,最好是能用13001这种开关管,要更大电流的话,那就用13007 众说纷纭,你可能也不知道到底是听谁的好,也不知道谁的结论是对的,最好是自己焊出电路来,你就会知道了 现在看来,你的模电基础并不是很好,还得再学习一下再来看51也行,

工作电流250mA,那么T1基极电流可取10mA左右，当T2饱和导通后，可认为35V 全部加在R3上，可计算得到R3= 35/10=3.5k. 取标准值 3.3K。 这个10mA就是T2的集电极电流，已经很小了，那么基极电流可取1mA保证可靠工作。当I/O口输出5V时，可取R2=3.3k. 关键是R4. 在电流=250mA时候，要保证当电流超过限制时候，Q3要可靠工作。取三极管BE=0.7V，电流250mA，可计算得到R4=2.8. 调整R4大小，可调整限制电流的大小。 从仿真图上可看到，当R5负载非常小的时候，输出电压已经降低到14V左右。输出电流约280mA。

路灯自动控制开关电路的设计

路灯自动控制开关电路的 设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

路灯自动控制开关电路的设计 一、实验要求 可以根据光照的强度自动控制路灯的通、断。当傍晚光照强度渐弱或者清晨光照强度渐强来控制路灯的通或者断以及其灯的强度。 二、实验目的 1.了解自动调光台灯电路的结构及工作原理 2.让我们学会更好的自主学习和团队合作 三、实验原理 ·············调光台灯电路及工作原理电路图············· 功能实现：当环境光照弱，它发光亮度就增大；环境光照强，发光亮度就减暗。 当开关S拨向位置2时，它是一个普通调光台灯。RP、C和氖泡 N组成张弛振荡器，用来产生脉冲触发可控硅VS。一般氖泡辉光导通电压为60－80V，

当C充电到辉光电压时，N辉光导通，VS被触发导通。调节RP能改变C充电速率，从而能改变VS导通角，达到调光的目的。R2、R3构成分压器通过VD5也向C充电，改变R2、R3分压也能改变VS导通角，使灯的亮度发生变化。 当S拨向位置1时，光敏电阻RG取代R3，当周围光线较弱时，RG呈现高电阻，VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、亮度增大。当周围光线增强时，RG电阻变小，与上述相反，电灯两端电压变低，高度减小。四、实验步骤 调试时，将RP调到阻值为零位置，S置于位置2，用万用表测电灯两端交流电应在200V以上，如低于200V可略减小R1或增大R3阻值，使之达到要求。光敏电阻RG应安装在台灯底座侧面台灯光线不能直接照射的地方，用来感受周围环境照度。调光台灯的灯泡宜用40W的白炽灯。调整好的电路即可投入使用；S拨向2为普通调光台灯，调RP可选择适当的高密度；S拨向1为自动台灯，先调RP选择好适当亮度，如环境照度变暗时，台灯亮度会逐渐变亮，增大照度。 五、实验实物

路灯自动控制开关电路的设计

路灯自动控制开关电路的设计 一、实验要求 可以根据光照的强度自动控制路灯的通、断。当傍晚光照强度渐弱或者清晨光照强度渐强来控制路灯的通或者断以及其灯的强度。 二、实验目的 1.了解自动调光台灯电路的结构及工作原理 2.让我们学会更好的自主学习和团队合作 三、实验原理 ·············调光台灯电路及工作原理电路图·············功能实现：当环境光照弱，它发光亮度就增大；环境光照强，发光亮度就减暗。 当开关S拨向位置2时，它是一个普通调光台灯。RP、C和氖泡 N组成张弛振荡器，用来产生脉冲触发可控硅VS。一般氖泡辉光导通电压为60－80V，当C充电到辉光电压时，N 辉光导通，VS被触发导通。调节RP能改变C充电速率，从而能改变VS导通角，达到调光的目的。R2、R3构成分压器通过VD5也向C充电，改变R2、R3分压也能改变VS导通角，使灯的亮度发生变化。 当S拨向位置1时，光敏电阻RG取代R3，当周围光线较弱时，RG呈现高电阻，VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、

亮度增大。当周围光线增强时，RG电阻变小，与上述相反，电灯两端电压变低，高度减小。 四、实验步骤 调试时，将RP调到阻值为零位置，S置于位置2，用万用表测电灯两端交流电应在200V 以上，如低于200V可略减小R1或增大R3阻值，使之达到要求。光敏电阻RG应安装在台灯底座侧面台灯光线不能直接照射的地方，用来感受周围环境照度。调光台灯的灯泡宜用40W 的白炽灯。调整好的电路即可投入使用；S拨向2为普通调光台灯，调RP可选择适当的高密度；S拨向1为自动台灯，先调RP选择好适当亮度，如环境照度变暗时，台灯亮度会逐渐变亮，增大照度。 五、实验实物 ·················图一·······························图二··················六、实验总结 本次实验是《电力电子技术》最后一次实验，本次设计性实验，主要实现的功能是：根据光照的不同，实现灯的强度的变化，相当于路灯的简化。在拿到实验题目的时候，我们首先想到的是：光敏电阻。在实验之前，我们首先在网上查找资料，通过小组的讨论最终设计出实验电路。光敏电阻的工作原理是：当其处于黑暗环境时，光敏电阻处于高阻态，导致VD5右端电位升高，电容C充电速率加快，振荡频率变高，VS导通角增大，电灯两端电压升高、灯泡的亮度增大；当光敏电阻的环境亮度变大的时候，光敏电阻的阻值减小，实现亮度的减弱。 本次设计性实验比较简单，很快的就完成了。在实验中也没有出现意外，主要是我们没有200K的电位器，所以使用了两个104的电位器串联，最终结果一样。本次实验让我们加强的小组的协作能力，提高了我们沟通能力，让我们受益颇多。

微电脑时间控制开关

CX-TGK01型 微电脑时间控制开关 使用说明书 一、产品简介： CX-TGK01型微电脑时间控制开关，是一个以微电脑处理器为核心，配合电子电路等组成的电源开关控制装置。它可设定每天或一周内20次不同时间的开/关控制，还具有倒计时（延时关机）、任意循环定时开关、键盘锁定功能和12/24小时制转换功能。本机内置一枚可充电镍氢电池作为备用电源，在脱离市电电源的情况下，仍可保持计时显示和储存的各项数据达9个月以上。它采用输入输出接线形式，可以控制路灯、灯箱、电热水器、烘箱等各种安装位置固定的电器设备。如和交流接触器串联后可控制大功率电器和三相电器设备。您使用本产品后，各种电器将会根据您的要求实现自动开启和关闭。 二、技术参数： 执行标准：GB/T14536.1-1998 GB/T14536.8-1996 额定电压：220V ～50Hz 额定电流：20A（阻性） 工作温度：-20～70℃ 计时误差：≤±1秒/天 三、系统功能介绍： 1．液晶全屏字符和外形尺寸，如右图所示： 2. 本机在时钟状态下，按“模式”键可将工作状态设定为所需的方式。 设定顺序为：关自动开循环 Z Z（倒计时） 关电源输出处于经常关闭状态。 自动电源输出处于执行编写的定时开/关程序状态。 开电源输出处于经常开启状态。 循环电源输出按照您设定的开启时间长度和间隔时间长度(关闭时长)来循环工作。 Z Z电源输出处于倒计时（延时关机）状态，最长时间为 23小时59分，最短为1分钟。 C按此键后系统将清除所有储存的数据，系统恢复到初始状态。 四、操作方法 （一）、校正星期和时间：按“模式”键将工作状态设定为“关”、“自动”或“开”，在此状态下左手按住“时钟”键不放，右手按“星期”键，将星期调整为当前日期，调整好日期（星期）后再按“时”和 “分”键将时钟调整为当前的标准时间。 （二）、设定倒计时（延时关机）时间：按“模式”键将工作状态切换至Z Z状态， 15秒后电源输出即自动开启(初始默认时间为8小时)，屏幕显示如右图所示： 在此状态下，可按“时”或“分”键修改您所需要本机开启通电的时间，每按一次“时”或“分”键，时间将减少1小时或1分钟，最大设定时间为23小时59分。设定完成后按“时钟”键，系统即进 行倒计时，此时“Z Z”不断闪烁，待时钟退至0：00后，电源即自动关闭。 （三）、12/24小时制转换：按住“时钟”键不放，再按S/A键，时钟即显示为 12小时制，此时屏幕左边显示A或P，屏幕显示如右图所示： （四）、设定夏时制：按住S/A键3秒钟，时钟将增加1小时，屏幕左上角显示标志（表示夏时制）。再次按住S/A键3秒钟，时钟将减少1小时，恢复正常时间。 （五）、设定循环定时：按“模式”键将工作方式转换成“循环”，此时按“设定”键， 屏幕右侧出现标志，如右图所示，此时按“时”或“分”键，设定您需要的开启 时间长度。再次按“设定”键，屏幕右侧出现标志, 此时按“时”或“分”键，设定您需要的关闭（间隔）时间长度，最大设定时间长度为23小时59分，最短1分钟。设定完成后按“时钟”键，本机即进行循环开关。注意：在设定完成后，不要再按“模式”键，否则设定的时间会消失。 （六）、键盘锁定功能：在任意状态下，先按住“时钟”键，再按住 “模式”键3秒。键盘即被锁定，锁定后屏幕右上角出现标志， 如需进行其它操作，必须仍按上述方法解锁后才能进行操作。 （七）、编写自动（定时）开关程序：详细操作方法见第六章第(二)条。 五、接线方法及安装尺寸： 1.直接控制方式：按右图接线。 2.扩容方式：可通过控制交流接触器吸铁线圈的供电达到扩容。