木犯001号

  • 2019-04-23
  • 发表了主题帖: 电源动态响应测试,到底怎样的波形算合格?

    动态响应一般是指控制系统在典型输入信号的作用下,其输出量从初始状态到最终状态的响应。对某一环节(系统)加入单位阶跃输入x(t)时,其响应y(t)开始逐渐上升,直到稳定在某一定值上为止。响应y(t)在达到一定值之前的变化状态称为过渡状态(动态)。此称为动态响应。 工程师在设计电源时,动态响应是必不可少的一项测试指标。由于涉及环路问题一直是很多工程师的心病,下面从几个方面来谈一谈动态响应希望对大家有所帮助。 为什么开关电源需要测试动态响应?开关电源都是给各种电子设备供电的,电子电路一般都需要一个即使在负载电流发生瞬变时,输出电压也能维持在特定容差范围内的电压源,以确保电路的正常工作。设计工程师必须在理解瞬态响应原理的基础上,利用正确的设计思路才能以较低的成本改善电源的瞬态响应性能。随着各种电子设备或微处理器工作速度和电流需求量的提高,当负载电流发生瞬态变化时,稳压器在指定范围内保持输出电压的能力成为一个广泛存在的困扰。典型CPU芯片的电源规范要求,即使负载电流在几百纳秒内发生10或20A的变化,供电电压仍然要保持稳定,要实现这个性能指标绝非易事。也是很多电源工程师遇到的比较棘手的问题。 电源动态响应的一般测试方法和要求输入、输出电压为一定值,比如AC220输入的电源,在AC176V、AC220V、AC264V时测试,输出负载在额定值的25%-50%-25%和50%-75%-50%变化,恢复时间≤200us时,输出电压的超调量≤输出电压整定值的±5%;恢复时间》200us,输出电压的超调量≤输出电压整定值负载调整率(即要求不能够超过输出电压整定值的±0.5%),当然有些波形太差或者声音太大客户都是不接受的,另外还有些要求严格的在温度极限或是输入最低和最高频率都得测试。 注:恢复时间是指直流输出电压变化量上升至大于稳压精度处开始,会至小于等于并不超过稳压精度处止的这段时间。 测试条件测试数据及示意图输入:规格中定义的最小及最大输入交/直流电压,最小及最大交流频率输出:规格中定义的动态负载电流条件及规格所允许的最小电容负载温度:最低工作温度,常温及最高工作温度示波器采样方式:一般设为Sample或Hi-res模式测试示意图如下 负载设置(如下图示)依规格要求设定负载电流的起、止点,负载电流的上升、下降速率(Slew Rate)及负载电流的变化周期;一般负载电流的上升和下降速度设置为2.5A/uS,变化周期一般为20ms。 开机后按规格要求,调整负载电流的变化周期(通过改变t1,t2)。电源测试系列之输出动态响应(Output Dynamic Response Test) 如下图中的各项数据:电压值:Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,响应时间:tR1,tR2参考值:t1, t2,Iomax,Io-min;或负载占空比,频率,Iomax,Io-min;测量波形数据如下图中的各项数据:电压值:Vo-max, Vovershoot, Vo-stable1, Vo-stable2, Vo-undershoot, Vo-min,响应时间:tR1,tR2参考值:t1, t2,Iomax,Io-min;或负载占空比,频率,Iomax,Io-min; 测试步骤1)设定最低环境工作温度,最小输入电压/频率;对需做动态响应测试的输出,依规格要求设定其负载电流的起、止点,负载电流的上升、下降速率(Slew Rate)及负载电流的变化周期;其他输出负载按照Regulation Table要求设定;2)开机后按规格要求,调整负载电流的变化周期(t1,t2),观察输出波形的变化; 3)记录使Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大,Vo-min及Vo-stable2最小的测试条件, 测量输出电压的各对应值及输出响应时间,并保存波形; 4)在步骤3的动态电流的变化周期下,改变其他输出负载条件,使Vo-max、Vovershoot、Vundershoot及Vo-stable1最大,Vo-min及Vo-stable2最小,测量并记录相应数据; 5)以步骤3及4找到的最差负载条件为负载,以待测电源所提供的各种开机方式开机(如AC on, PS_ON on); 6)依次改变测试条件(动态负载起始点,输入电压/频率及环境温度),重复步骤2、3、4、5; 7)同样方法测试其他输出动态响应。 什么样的结果算合格?各输出测量值符合规格要求:不能有震铃(Ringing, 反馈回路欠阻尼)现象,待测电源不可以损坏(Damaged/Broken down),待测电源不可以工作不稳定,甚至关机(Shut down),响应时间符合要求。判定图例 1 如下图中的各输出测量值符合规格要求;虽有过阻尼,但可接受; 判定图例 2  虽然如下图中的各输出测量值符合规格要求,但反馈回路欠阻尼(不稳定),故不能接受。 上一个电源动态负载实测波形 动态响应与什么有关?该如何整改?动态负载特性,关系到环路的响应特性。好与差在动态负载时体现很明显。下供助相关资料阐述动态特性的特点与环路要求: 关于动态特性的调整时间与带宽有关系,带宽越窄,调整越快;输出过冲与电路的阻尼系数有关系,阻尼系数越小,过冲越大。改善动态响应的对策参考:适当改善反馈响应速率(如适当减小431上RC电路中的电容量、增加光耦电流、减小电流检测PIN脚上RC电路中的电容值),但需注意噪声、重载开机问题;另外,这一方案也受制于实际设计方案的选择;PWM方式受最大占空比的限制(Flyback:约0.8,单端正激0.5,其他如Push-pull、Half-bridge,Full-bridge等为0.8,Boost为0.9等),因此设计初期最大占空比的选择就应当保留一定的余量;PFM方式也受制于工作频率限制,以免产生噪声或EMI的问题;在容许的情况下(较低的电容电压),尽可能让占空比或开关频率在动态情形下逐步增大,以避免如电流应力加大等问题;增加输出电容容量或并联数量,适当降低输出储能电感的感量电感中的电流不能突变,这是影响输出动态响应的关键,尤其在CCM模式的时候,因此,适当降低感量可以改善动态响应,但需要考虑轻载时的反馈稳定性问题(CCM转变成DCM会造成系统不稳定)电容的电流可以突变,因此,可以考虑适当考虑增加电容容量或数量来改善,如果Layout空间允许的话。采用多个变换器并联方案,但成本会较高,这在电流变化速率要求较高的场合(如CPU供电的3~6相V-core电路);增加开关频率,以更快的速度传递能量,但需考虑元器件的频率特性、EMC及效率等问题;以上的方案在实际应用中,需综合考虑。当然,也可能存在其他的解决方案,有待研究。 来源:网络综合。如涉及版权,请联系删除。

  • 2019-04-18
  • 发布了课程: 机器人技术及应用

  • 2019-04-15
  • 发表了主题帖: #电赛《名师访谈》文字精华内容#第三期——电子科技大学李玉柏教授

    李玉柏 - 教授     李玉柏,男,教授,于1985、1988年在电子科技大学分别获得工学学士学位、工学硕士学位。毕业后留校工作,主要从事数字信号处理与实时实现技术方面的科研与教学工作。     主持完成国家重大专项1项,国家自然科学基金1项,国防预研项目3项,产学研重点项目1项、粤港关键领域重点突破项目1项,承担和参与与企业合作项目十余项。获得省部级科技进步奖3次,获得国家教学成果二等奖3次,省部级教学成果奖8次。共发表论文近百篇,主编和参编教材、译著19本;申请专利34项,获得国家发明专利授权15项。     主要研究方向:     长期从事数字信号处理与实时实现技术方面的科研与教学工作,主要研究方向包括:1)雷达信号处理,包括一次雷达和二次雷达信号处理与信息融合技术,2)多核并行处理技术,以及片上网络设计技术,3)移动通信与宽带通信技术;4)卫星导航与定位技术。 访谈文字整理 1.李老师您好!我们大家都知道,电赛每年都有比较多的题目,而且电赛至今已经举办了13届,在题目这一块会有一个大致的方向划分,李老师您在电赛中主要参与哪块方向,比如命题? Q1:根据全国大学生电子设计竞赛的题型划分,李玉柏老师主要参与哪方面的命题工作?     李老师:全国大学生电子设计竞赛从1994年开始到现在已经二十多年了,我应该是在1997年还是1999年时带过队,所以那个时候还是很有感觉,而且非常有压力。从2005年开始我就作为全国大学生电子设计竞赛专家组成员,作为命题专家参与命题。     在整个过程中,实际上命题的方向也有一些细微的调整。如果一定要归类的话,总体来讲应该是在通信电路这一方向。在整个过程中实际上得到了很多老教师的指导,在这个过程中也可以学很多东西。     因为命题这个工作非常锻炼人,命题的要求也是比较严格。命题强调一定要有工程背景,要有应用价值,要求整个命题非常严谨,不能有歧义。同时,要求整个题目学生可以测试,这个概念要区分一下,不是专家可测试,也不是专家来评测,而是学生要在整个设计过程中可测试。     特别重要的一点,命题要体现组委会主任王越院士提出的姓“教”,可能大家不太有体会,就是要姓“教育”,那就是要体现三电,电分、数电、模电这三门课的课程改革,要引领整个教学内容的改革。所以实际上有很多边界,大家不要觉得命题好像就是大家有一个创意,我们就来把指标制定出来,它实际上是有非常细致的要求。 在这个过程中,我跟这些专家们一起学习了很多。所以,要说方向的话,应该是比较偏向于通信电路这个部分。我从2005年到现在,应该是出过好几道题,大部分也都是偏通信电路部分。 2.作为命题专家组的专家,比如说在您出过的题目这一块,或者在您参与这些题目当中,能不能举几个例子给大家分享一下,比如当时出这个题目的本意,比如想考学生的哪些知识点,从学生的最终答题、最终作品来看,有没有说领悟到专家出题要掌握的这些知识点,能不能在这个方面给大家做一些简单的分享。 Q2:以往届的题目为例,通信电路类的题目主要考察学生的哪些知识点?     李老师:举两个例子。 一是2017年,也就是上一届的有一个道叫调幅信号处理实验电路的题目,我现在记不清楚编号了。 字幕:2017年调幅信号处理实验电路     这个题实际上当时要体现很重要的一个原则,就是引领课程改革。因为我们无论是模电还是数电,一个很重要的技术发展方向是往频率、带宽走得越来越高,越来越宽。所以实际上给命题专家有一个命题要求,就是要引领整个课程往频段越来越高的方向走。 但是大家都知道,如果频率越高的话,我们相关的测试设备、测试条件不是每一个学校、每一个学生都具备的。就像我前面讲的,它有一些边界约束。     所以,在出这道题的时候,大家就需要斟酌。第一,要突出这样一个概念。第二,又能使大部分学生能够来参与这道题,能够把这个题的作品制作出来,并且在制作过程中还可以进行测量,有相应的测量平台。所以我们就把凡是与高频有关的测量部分弱化,因为高频在通信里面呈现的往往是一个载波的概念,我们更多的偏向于承载的信息,就是替代信号的测量,所以才出了这样一个题。这个题后来我们在窄带要求到了250到300兆,然后我们的基带处理,就是基带调制这部分是从语音部分就到了5K,然后灵敏度是从1微伏到0.1个微伏,一个毫伏到多少个微伏这样一个概念。     实际上它不仅仅是引领了高频电路的课程内容和教学内容改革,同时也让学生有一个概念,就是我们现在的一般通信,一般的电子产品,它的频段就是会到几百兆,甚至多少个G或者更高的那种频段。     整个竞赛完了以后,最后发现这个题学生做的效果还很好。因为这里面我们强化了好几个概念,举几个例子,一个是我们强化了AGC,也就是自动增益控制。实际上,这在我们整个无论是通信系统,还是很多系统里面,电子系统里都会涉及到,要保证不同的动态范围下,基带最后解调出来的信号幅度稳定,这里面会涉及到在视频上的处理和基带上的这种处理。所以最后发现大家都做得很好,我相信在课堂里面还没有学到这个部分的学生,也能在我们竞赛过程中通过自学,通过理解我们相关的这种资料,然后能够迅速的掌握这个技术。 所以这个是体现的比较好的“姓教”这样一个特点。 第二个例子,2015年我出的一道基于可见光的语音信息传输实验装置的题目。     这个题纲是基于一个概念,因为我们现在的通信,可能大家经常想到的就是只有电磁波这样一个载体,但实际上有很多新的技术,基于可见光的通信,从2003年以来,实际上在国际上发展得很快,它有非常好的应用基础。比如,现在在很多大型的商场,很多办公场景里面都在使用这种技术,并且它有很多优势,因为它的容量可以做得很大。 但是学生不一定能反应过来,就是因为他学通信,一定是学的基于电磁波,所以我们相当于要引入这种新的概念,这个也是我们比较强调的,它的方式是传统方式,但是它的技术可能是用一种新的技术。这个提议实际上后来我们经过测试发现效果很好,因为这里面我们刚开始只是一个简单的一路语音传输作为基本要求,发挥部分是两路复用的一种技术,最后效果都很好。 到2017年的时候,我们又用可见光出了一道可见光室内定位装置的题。     但最后这个就和我们的预期有一些区别,我们本来是希望利用在一个室内,通过LED灯里面加载一些我们可以用于定位的信息,完成整个室内的传感器定位。最后发现绝大部分学生是用什么方式来做的呢,是用那个摄像头。所以这也是我们命题的一个原则,就是专家,我们并不限定学生的发挥,专家也特别强调一点,即使是以你心目中想的一种方式来设定整个题目的测定,学生总是有很多智慧。尽管在专家心目中,我们不排斥各种方法,但实际上学生在做的过程中他会体会。因为评测以后的结果,基于摄像头的和基于LED灯加载一些定位信息,例如一些过滤码,然后通过多点定位的方式等,做出来都有取得很好的效果。但是基于摄像头的它会带来风险,比如有一个测试条件,外面那个地方特别亮,你到北方去了,太阳特别好,然后到南方可能阴雨,所以那个条件不一样,它就会影响测试结果。但是如果我们是基于多点定位的,它就不会受到影响。所以,学生在这个过程中还是可以有些感悟。     并且不是说老师定义一种解决方案,就作为我们整个题目的解决方案,老师希望的、命题专家希望的这种考点也未见得一定会被学生接受或采纳,但是我们都欢迎,因为在整个电子设计过程中,学生的各种创意,你会发现有很多是非常有趣的。 3.李老师和我们分享了两个例子。您作为这个行业里面多年的教师,能不能跟我们分享一下,比如当前行业一些发展的方向有哪些?比如新的技术、新的行业发展动向,能不能给大家做一些简单的分享? Q3:目前通信领域的发展方向如何?有哪些新的技术被应用?     李老师:实际上因为电子技术发展得非常快,我还是以我的专业方向来说,因为我偏通信。     大家都知道,通信技术现在发展的很快,并且通信跟每个人的日常生活关联特别深入,现在通信是完全深入到我们生活的方方面面。     但是通信这个概念也是在发生一些变化,以往像传统通信,我们的基本载体就是电话、手机、基站、长途交换机。但现在通信发展最快的部分是行业通信,不仅仅是传统通信,而是由各种行业通信,尤其是现在互联网技术的发展,它推动的最主要的一个动因,能够得到广泛应用的一个动因,就是我们通信技术能够进入到各个行业,能够呈现各种不同的形态。     现在涉及到的物理层、网络层等一些核心技术可能变化不大,但是它的各种应用形态已经发生很多变化。例如它的网络编程、泛载接入是一种非常扁平化的,或者是一个自组织的或者平等的。实际上这些从每个学生或者从每一个社会上的人,他的感受也就比较多了。你说现在我们任何一个人都会用蓝牙耳机等等,实际上这些都是一些通信技术,只不过它的形态变成和我们生活越来越紧密。     在我们整个全国大学生电子设计竞赛里面,在命题里非常注重这一点,非常注重各种新技术在命题里来进行体现。所以刚参加全国命题的时候,有的老专家给我提醒的特别重要的一点,就是你在讲你那个题目前,你先讲讲它有什么应用价值,有什么工程背景,这样让人觉得你不是空中楼阁的想一个东西,这很有道理。由于通信现在有很多新的应用平台,实际上这些都对我们全国大学生电子设计竞赛的命题有一些指导作用。     当然我们有个前提,我们一定是做电子设计的。那像一些新的技术,包括像软件无线电,就是SDR,包括像MIMO多输入多输出,大家听到这个是很高大上的。但实际上如果命题专家他设计的好,它就会变成一个很简单的电子技术,可以来进行实现。     这不是说我今后一定会出这样的题,但我可以和大家分享这样一个想法。例如可见光通信,可见光通信很容易做成多输入多输出,实际上MIMO在手机那些日常的很多产品里面都使用。 所以像办公环境里,基于可见光的那种通信很容易使用MIMO技术,这对学生来做一个基础设计也不难。因为它每一个LED灯就可以变成一个发射源。然后接收也是,我们可以下面多摆几个关键传感器就可以进行接收。所以不是像大家想象的,软件无线电或者MIMO多么的高大上,不是,在我们电子设计竞赛里很多新技术都可以体现,当然它的形态会发生一些弱化,不是按这种商业的标准,我们目的是要引导学生在我们竞赛中尽量的使用一些非常先进的技术。     另外就是现在物联网带来的一些新的应用形态。包括B2B那种设备之间的通信,或者像NFC近场通信,这些都可以和我们的电赛发生非常紧密的契合。     我丝毫没有说这是我们的命题方向,但是它的确可以在我们的整个电赛里面有所体现,所以电赛里面很多题目你会发现,它最后实现的方法好像很简单,但是它实际上内在隐含的技术,很可能就是一个很高大上的技术,当你把这个技术发挥到极致的时候,发挥了商用的那种,你就会发现非常有用。 4.非常感谢李教授的分享,因为近几年的电赛的影响力也越来越大,越来越多学校、学生都参与到这个比赛当中来,以前可能都是大三为主力,近几年很多大二、甚至大一的学生可能都来参加了,您对这些学生参加比赛有什么建议?因为他们有可能一开始学科课程还没学到这么多。 Q4:对于准备参加全国大学生电子设计竞赛的低年级学生,李老师有什么看法和建议?        李老师:这是一个问题,但我觉得这不算一个什么大问题,至少我发现在电子科技大学过去的这两届里面,大一、大二参赛的学生已经很多了,他们的成绩依然非常的优秀,所以实际上给我们一个启示,与其说他学习一个课程,被动的在学习,掌握很多知识,还不如发挥他的主动性,让他能主动自己去学。所以我认为大一、大二的学生参与电子设计竞赛是正常的,也不是说他们就一定会有比那些高年级有多大的压力,这个倒不一定。     回想一下,好像现在中学生都已经有各种竞赛,我看中学生的智能汽车的竞赛,成绩也很好,并且各种控制模式也很丰富,实际上是这样的,我们全国大学生电子设计竞赛,为什么在我们的高校、业界和广大师生中有那么好的影响,是因为这个过程真正可以把学生学习的主动性和他的兴趣能结合发挥出来,这个才是最关键的。在这个过程中,如果再有老师来进行引导,他学相关的一些技术是会非常快,非常容易的。     当然每一个学校可能会做一些准备,但总体来讲大一、大二的学生,他需要的就是纯粹理学的基础,就是像数学、物理、建模等那些基础的知识应该是足够的。他可能缺的是电子技术方面的专业知识。而这个知识如果我们在引导学生、训练学生,以问题带入进去,然后他来学习,他会非常快的掌握。所以,应该说这个问题不是特别大的一个问题。     当然我们也还是希望给大一、大二的学生提一些建议,如果是大一、大二就想参赛,我希望你是特别有兴趣的,同时也特别要有动力,因为我不希望大家在参赛过程中影响了你们的课程学习,这个特别重要。因为不管怎么样,在大学里面,整个课程体系,在构建你的整个知识体系方面是非常有用的。不是说你一定要掌握某某具体的知识,而是因为你把你的整个知识体系构架以后,便于你今后进一步的进修,进一步的深造,或者直接证明你具备比别人没有进入过大学本科的学生更快的学习能力,更好的功底,这个才是我们特别需要的,所以那些学习也很重要。如果是大一、大二参加,你就要做好准备,不要放弃你的理论课学习,同时把你的潜能发挥出来,把你的兴趣发挥出来。真的把兴趣结合在你的学习过程中,你会学起来非常快。     大学总体来讲,前一段时间全国教育大会里面也在讲,我们大学生的负担不够,如果要来参赛,就把潜力发挥出来,你放心,没有问题。 5.现在在比赛当中,基本上在赛前各个学校其实都会进行一些培训、选拔,然后刚刚说到学校这边,大一、大二学生参加比赛成绩也比较好,在这一块,比如学校在比赛培训这一块有什么选拔机制,或者有什么训练的方式,给大家做个分享。 Q5:电子科技大学在全国大学生电子设计竞赛培训以及参赛学生选拔方面有何机制?         李老师:这个我愿意讲,并且我在全国的很多电子设计竞赛的交流会上我也讲过,电子科技大学很早就开始尝试把科技竞赛这部分课程化,这个我觉得是非常有意义的一件事情,而不是师傅带徒弟的这样一种方式。师傅带徒弟,我们在一个非常小的一个阶段里面会有,但是总体来讲是学生自己来打好竞赛的基础。     在电子科技大学应该是有大概七、八门,甚至接近十门左右的竞赛类的课程,应该有十门,具体数据我不清楚,你们可以掐掉。然后其中关于全国大学生电子设计竞赛有三门,像最核心的就是我们从大一开始,第一学期就在开设,以往是第一学期、第二学期都有开设,叫电子设计基础。 这个课里面教的是什么?就是让学生来认识电子器件,然后认识一些基本仪器,例如万用表,怎么用这一些东西,还比如普通的示波器。然后教一些最基本的电路焊接技术、制板技术,与电子设计功能相关的、知识相关的内容基本上不讲,它就是培养一个兴趣,我们经常说是把他们带进电子世界里面来逛一圈,让他看一看。这样会把有一些学生的内在激发出来,另外让他形成一个比较严谨的概念,就是整个做电子设计,它需要的一些最基础的一些技能和最基础的关注点,尤其是对仪器类的使用。     我们发现这除了对竞赛有好处,实际上对整个学生知识构架的构成也非常有好处。因为学生实际上在后面,紧接着学电路的第一门课是电路分析,电路分析那门课,是把学生从高中属于推理式、逻辑式的那种课程转换成电子,电子总是带有很多不确定性的东西,就是我们真正接触专业知识后发现,高中学的最大的问题是考严谨,答案是A绝不是B,但是到大学里面就会发现答案说不清楚,属于这种。     电分是我们第一个建立的,以电子的方式来理解很多东西的这样一门课。 如果前面学过了电路设计基础的那部分学生来学这门课的时候,他的认识可以带有一点工程的概念,没有学过的学生进来以后,他会把电分学成什么,学成类似于数学应用课,然后他会记住一堆的公式,记住一堆的怎么来算某一个具体的数字值,和具体的什么波形,具体信号是什么,不发生关系。所以我就觉得,为什么这种还是很有好处。     第二门是一个最小系统,告诉我们任何一个电子系统,它一定有一个控制器,这种控制器可能是比较简单的控制,也可能是带有智能的那种控制。 这个部分是一门课。后面才是关于一些电路功能的一门课。就这三门课来推进,我们相当于让一般学生去具备做电子设计的基本概念。当然他不关心各种电子功能的这种实现的知识。     在电子科技大学一般是到了大三这一年,大概是四、五月份开始遴选,遴选就是参加全国竞赛的这种准备。遴选下来大概是100多不到200名学生,这部分到时候就可能会配一些导师,这些导师,就可能进行一些,他做各种功能性设计、指标性设计的时候,那些老师给他做指导,然后如果他有些知识欠缺,就会进行知识方面的补充或者辅导。所以真正我们集中训练的时间并不多,整个电赛这个过程受益的学生反而很多。由于基础比较扎实,总体来讲,我们还觉得那部分学生素质也比较好,所以效果也还不错。 6.近几年比赛的题目跟产业的热点结合越来越紧密了,之前在2017年在电赛当中,引入了单向电器分析监测当中一个学习的概念,然后在2018年TI联赛当中也引入了简易手势识别,也有机器学习的概念,就像在人工智能这一块,您觉得后期电赛在哪些方面有可能做一些结合? Q6:未来的大学生电子设计竞赛是否会与人工智能相结合?     李老师:2018年那个题是我出的,实际上人工智能的定义,我刚才前面讲有一些技术,软件无线电、MIMO技术等,它本身是很高大上的,但它只要和我们的生活结合起来,你就会发现它实际上也很接地气。所以在我们电赛里面体现和应用AI技术,这是很正常的。     人工智能技术发展到现在,它本身也是越来越接地气。我们说人工智能是经历了几个阶段,前期像五、六十年代完全是从理论层面,到90年代以来,就是进入新世纪以后,那个时候的人工智能得到了非常快速的发展,是因为我们有大量的数据,有大量的网络支撑。 现在一般大家说到人工智能,马上就会想到像微软、谷歌、亚马逊等,他们提供了很多叫做认知的这种服务,很多企业也是基于这种来进行的。但说句实在话,这个可能大家就觉得和电赛很远,好像更多偏计算机、更多偏软件的这种东西。     但进入到后来,应该从2012年以后,实际上人工智能进入到第三个阶段,所谓第三个阶段就是人工智能有两批人,一部分就是基于云的这部分,在做语音识别、图像识别,然后做机器学习的各种模型。 但另外还有一批,尤其在中国,像深圳、上海等这些地方,包括成都,那部分在做智能系统,就是要把人工智能的东西嵌入到我的系统里面,这就变成电子系统的一个特点。所以,人工智能既然是电子系统的一个特点,电赛肯定会涉及。所以,像2018年手势识别中,机器学习比较简单,它只是需要进行学习,所以比较简单。但实际上学生就有这样一个概念。真正在我们日常生活中,像电子系统的智能化一定会引入很多人工智能的东西。 过去可能还会受到一些我们约定的最小系统的这种限定,因为过去电赛对最小系统约定的比较严苛,一定只是单片机,或者一定是一个功能比较简化的那种ARM系统等。但现在由于人工智能的很多算法,它有很多加速器,可以插一个简单的USB,它就可以作为加速器,所以让我们很多东西就能够引入在一个智能系统里面,这是一个电子系统。所以人工智能技术和电赛契合,这个是肯定的,然后命题方向会往上面走,这也是我们愿意做的。 至于是一个什么样的启迪,那是需要智慧。     尽管像我们在前面做一些尝试,比如我们电力线检测以后来判定我们的负载类型等。但它一定会引起我们后面在很多设计里面的这种智能化的要求,一定会引入很多人工智能这种技术。     另外,人工智能还有一个方面的体现,我们可能在整个的电赛这方面都还没有高度关注,哪一个方面呢?就是交互式,就是人机交互的层面。这个层面,因为在我们电赛里面,交互这部分指标化比较困难,但实际上这是非常有趣的,因为像语音识别、图像识别等这些人工智能技术引入以后变得越来越方便,现在像语音识别、语音合成,我已经可以跟特朗普直接交流了,对吧?当然没有真正的特朗普。但是它这种智能式的、交互式的部分是我们电子系统一种存在的形态。这个部分也可能会是今后要关注的一个点。     以前我们经常说电赛的作品展示性不太好,因为要看出性能好坏,要借助示波器、频谱仪,那一定是专业人士。但如果在我们今后作品里面引入更多的这种智能交互的东西,它存在的形态就会更多。所以电赛今后一定会引入更多的人工智能技术。但是不会本身就是我来做很多人工智能的那种算法,更多的是一种应用的,你来策划怎么把人工智能已经成熟的技术应用在电子系统里面,使得电子系统具有更好的那种智慧,这个可能是我们的转折方向。

  • 发表了主题帖: #电赛《名师访谈》文字精华内容#第二期——西安电子科技大学陈南教授

    本帖最后由 木犯001号 于 2019-4-15 14:58 编辑 陈南 - 西安电子科技大学教授    陈南教授,1965年11月12日出生,籍贯福建省。1987年毕业于西北电讯工程学院通信工程专业,1993年获得通信与电子系统硕士学位。2004年任西安电子科技大学教授,通信工程学院电子技术系主任。2007年获陕西省第三届教学名师奖。 目前从事网络、现代无线通信和通信抗干扰等领域的科研与教学工作。教学上主讲工程设计、电源原理、低频电子线路、高频电子线路实验等7门课程。承担了教育部、省多项教改项目。     承担的科研项目有:自然科学基金重点项目“基于网络探测的IP网络拓扑发现和性能分析的研究”;国家部委项目“大功率宽频带干扰抵消技术”、“宽带高增益智能天线技术”、“自适应滤波和干扰抑制技术”以及“单兵便携式跳频电台”、“短波跳频干扰抵消器”等科研项目。发表论文十余篇。承担了多项教育部、省教改项目。     教学、科研领域获国家优秀教学成果奖一、二等奖以及省部级多项奖励。 访谈文字整理 1.我们主要访谈就是跟大家交流一下关于大学生电子设计竞赛大家比较感兴趣的一些问题,因为大家平时可能比较难有机会接触到一些出题专家。全国大学生电子设计竞赛面向的学科和专业非常广泛,从历年的比赛来看,每届的赛题都会有相对固定的方向划分,例如电源、通信、控制这一块,在之前的比赛命题中,您主要是参与哪一类题型的出题? Q1:在电源、通信、控制等赛题方向中,陈楠老师主要参与哪一类题型?    陈楠:我在大学生电子设计竞赛中主要负责通信类的出题,通信在竞赛的文件中已经明确地规定为一类重要的出题方向。在这么多年的竞赛中,13届竞赛一共出了16道通信题,也就是说一届甚至有两道通信方面的题。 A1:13届竞赛中共有16道通信类题目!     通信方面的题,从竞赛的总体要求来看,竞赛有一句俗话叫做竞赛姓“教”,就是竞赛属于教学服务的。竞赛为教学服务体现在竞赛的命题要结合我们的课程体系和课程改革,要把课程体系和课程改革的需求来引入到课程中,我们通信类的出题也是沿着这个方向和这个要求来出的。     从我们通信的学科发展来看,目前的通信基本上沿着多媒体化、普及化和全球化的这么一个发展,同时通信又在向各个行业进行渗透和融合,因此在这两个大趋势的影响下,通信类题目也要力图把教学改革和教学课程体系的改进内容加进去。 从目前来看,通信类的教学改革可以看到有这么几个方向:一是已经从点对点的通信原理课程发展到通信网的课程,我们也从过去的随机性,例如我们学的信号分析逐渐向随机信号过渡,更加真实地反映了通信信号的情况。二是可以看到智能通信在很多学校已经成为选修课,课程体系初见端倪。同时,我们也注意到类似于硬件的通信硬件,比如传统的射频、通信电路等等,也逐渐的发展到软件无线电这样一些课程,并且加入到通信的课程,因此,通信应该能够要涵盖新的课程改革方向。 传统的射频、通信电路等逐渐发展到软件无线电课程 同时,在上一届2017年,王越院士提出了“互联网+”要作为我们竞赛一个主要的出题方向。 “互联网+”可以加到各个方面,加到通信这一块,我们知道“互联网+”的核心内容是数据,从互联网的内容上来讲,首先是数据的获取会有很多题目,另外数据的挖掘,当然这块可能因为涉及到深度计算数据挖掘这样的内容,可能不是我们竞赛的题目,但是接下来数据的传输又是我们通信的主要战场。同时还有一个数据的应用,可能会是出题的方向。因此我说我们通信类的题目可能就在围绕这个方向上再来深入的思考一下。 2:在历年赛题当中,能否举一个比较具体一个例子,比如这道题的命题思路怎么样的。从您的角度来出发,期望学生从什么角度去解答这个题目,比如我们要出考题,有考点,看看学生有没有领悟到考点什么的,就类似于从这个角度给大家分享一下。 Q2: 通信类题命题思路是什么?主要希望从哪些方案考察参赛学生? 陈楠:我举两个例子。     一个例子,就是2015年短距视频信号无线通信网络这道题。这道题它就是一个典型的通信网络题目,这道题我们当时设计了三个节点,一个收节点,两个发节点,分别叫做A、B、C。那么这三个节点实现项目的传输,在基本部分,我们出了由B、C节点到A节点的单向传输,一开始分别传输,最后做到同时传输。到了发挥部分,我们就把这道题目定义为同时、而且是协作通信的一种终极转发这种结构。     这个题目,从同学们初看这个题目的话,甚至同学们会想到家里的电子门铃都是这个样子,带视频的电子门铃都是这样的。包括汽车上的一些视频传感器也是这样一个模式,当然我们是无线的一种模式,大家觉得这道题很简单,但实际上这道题是有一定的难度。     这道题目几乎涉及到无线组网的全部的复杂工程问题,比如说频点的选取、信道的复用、终极的转发、收发的间隔、抗干扰,还有视频传输、视频处理、信噪比、功耗,几乎涵盖了一个典型的通信网的所有的要求,因此它是一个非常典型通信网络的一个组网,包括从软件到硬件的一个题目。我们在出这道题目的时候,大家可以看到,通信题目已经把我们的器件完全放开了,以往在通信题目中,我们会限制比如用在哪个频段或者哪个波段,那么大家会说我们在这个地区可能买不着,在这里我们完全放开了频率,包括使用的无线模块,只要符合国家的法律规定。在我们这个题目中,我们第一次上传了一个国家的标准,国家无线管理委员会的一个标准,对短距低功耗设备的一个要求。 在这种前提下,你做任何东西都可以,用任何设备、用任何的模块都没有问题,也就是说大家的发挥更自由,你手上有什么用什么。但是我们也要强调一个问题,我们也不希望你仅仅靠网上买的模块就能够拿到高分,我们需要体现同学们的创新和工程的动手能力。我们在出这道题的时候,实际上查阅了大量的网上文献资料,基本上同学们后来在试题开始以后提出的一些问题,比如这个模块怎么样、那个模块怎么样,其实这些模块后来我看到的时候,其实我心里想,这些模块我全部查到了,基本上不能够直接去使用的,都会需要加以改造,因为我们最后有功耗的要求,要么是功耗太大,要么是距离不行,要么是功耗需要调整等等这些因素,实际上大家都需要最后对现有的模块加以改造和评级去做这个题。     这道题目最后做出来的结果,题目做完以后,全国评测完以后,我们也做了一些调查和数据的分析,我们发现有这么一个问题,这也是我们通信题目的一个老问题,就是很多非通信专业的同学去选了这道题目。在选这道题目时,它可能是看中了我们可以用任意的模块去做它,因为我买了模块就可以去搭建,可是当些模块点对点传输没有问题,当它组网的时候就遇到极大的问题,而这些同学又恰恰缺少通信的基本理论知识。 所以这道题整体来讲,很多情况下反映了同学们通信里面一个欠缺,这是我们一个短距无线通信的题目。     刚刚举办过的2017届的这道题目是自适应滤波器。很多同学说这道题跟通信无关,实际上自适应滤波器恰恰是在通信领域和雷达领域应用最多、最广泛的一种滤波器。这道题目首先要求同学们制作一个自适应的滤波器,它的参数能够根据信号的特征实时地改变,最终能够把有用的信号通过滤波器,把这些干扰信号抵消掉,在我们通信中的通信抗干扰、雷达抗干扰等等领域广泛的使用滤波器。可是这道题大家可能已经注意到它的背景是维那滤波,可是维那滤波理论上来讲,已经超过了我们本科教学的大纲。     对于这样一个超纲内容我们怎么处理呢?我们把它的随机信号部分降到一个周期性信号的分析,同学们信号分析就是有基础的,因此我们把这个题目信号的特征一改变以后,就非常适合本科生同学去做这个题目。可是这道题目说出来还是需要同学们自主的去学习一点自适应滤波器的一些基本知识,这是需要一点自学内容。     这道题目后期最后的制作上,所需要的一些零部件,比如说加法器、乘法器、滤波器、移相器、检波器,这些都是我们电子线路课程中所需要的一些基本器件,把这些基本器件进行组合就可以形成一个滤波器。这道题目我们还想在指标上提出了抵销比是40db,很多同学在这里就迷茫了,说我们数字滤波器是容易实现的,而且可能网上有现成代码,我们去用数字滤波器去做,可是恰恰同学没有注意到这道题的工程背景,当它要抵消40db的时候,它的AD,引入数字系统引入的噪声可能就在数量级上。 因此我们这道题最后实测的结果可能会出乎大家的意料,模拟系统做的比数字系统好。大家如果用纯模拟系统来去做这道滤波器的题目的话,比用数字系统性能要好。这说明什么问题?说明模拟电路它还没有过时。因此我也希望同学们不要过分的,当然数字系统是近代电子线路的一个特征,很多数字化,但是模拟系统也不是一无是处,尤其在这种场合下,低噪的、响应速度很快的这种情况下,它比数字系统确实还有优势。这道题也恰恰能够说明这一点,希望同学们重视模拟电子线路的学习。 3.谢谢陈老师给我们分享了两道比较经典的往届赛题和一些简单的分析,希望大家后续有时间的话,在训练的时候把这两道题拿出来,然后再重新做一下。     刚刚陈老师也提到,一些工程应用的知识,比如说有些知识点,学生可能是需要自己去掌握的。我们注意到这几年比赛中,有越来越多的学生,以前可能都是大三的比较多,最近几年可能大二的、有些时候大一的就已经参加比赛了。对于这些学生来说,比如说现在想要做通信类的这种题目,他可能要哪些具备哪些基础知识?一些公共的原理,然后可能是一些比较共有的课程,他可能还没学,他们可能要时间要学,相对这一块,您建议他们要事先准备哪一些知识或者给些什么建议呢? Q3:低年级参赛学生面对通信类题目是应该具备哪些基础知识?对于参赛有何建议?    陈楠:我记得你就是大三参加的吧?     对于电子竞赛来讲,的确原则上来讲高年级学生参加确实有优势,但是,近年因为高年级学生保研、找工作各方面因素,相对来讲,他在后两年,尤其在大三时候,可能精力上各方面会受到限制。而且现在由于竞赛的本身不限年级,那么低年级同学通过自学,在前期课程不是很紧张情况下,他们也非常踊跃,这个现象可能各个学校都存在,我们也看到有一年级学生去参赛。     但是对于电子设计竞赛来讲,它必须需要积累,我们可以发现低年级学生在前期包括技能培训这一块进度非常快,包括焊接、组装电路板和测试一些东西,只要经过简单培训就能够实现。但是到了后期尤其到了快接近比赛的时候,这个时候他的薄弱环节,由于他的知识面不够,会影响他竞赛题目中的表现,一个是知识点融合,一个是创新,最终会影响他的竞赛成绩。 因此低年级参赛除了技能培养之外,我还是希望能够通过自学,或者通过竞赛的培训来把理论这部分知识把它补足。不然真的会影响竞赛的成绩,因为我们基本上会考虑到三年级的课程。 4.因为之前先西安电子科技大学在竞赛中的成绩也是比较好的,比如在学生培训这一块,你有没有什么经验可以分享一下? Q4:西安电子科技大学在竞赛培训方面有什么经验可以分享?     陈楠:关于学生培训这块我现在的确不是负责人,因为我从01年进到国家出题之后,由于身份的问题我就没有再培训了。各个学校尤其成绩好的学校,应该说每个学校都有自己很好的培训方式,感兴趣的可以去借鉴。     但是我想提出一点关于培训的问题。这几年竞赛也发现了一个比较突出的一个问题,很多学校尤其是越小的学校,它往往会进行一种搭积木式的培训,因为现在大家可能在淘宝上或者在互联网上可以买到各种各样的小模块,包括TI也会有各种器件都被做成了各种各样的小模块,那么大家就把这个模块进行拼接去训练。大家拼接这一块没有问题,可是他的基础能力没有做到很好,比如说由元器件到小模块这块是很多学校把它忽略掉了。 可是这一块,实际上当我这个模块功能不满足要求,我需要改造模块的这个能力是需要的。实际上很多模块如果拿来直接用,一般来讲,我们在出题过程中都会避免这种情况,我们都希望这个模块不能够被直接用,你要经过改造或者经过调试才能够用。因此在这一块我们可能会感觉到这些同学会欠缺。     竞赛后来也附加了一个环节叫做综合测试,我们已经进行了几年。综合测试的题目,它是一个全封闭的环境,那么其实做的内容倒不是真难。我们就是用一个比如55、747这样一些运算放大器或者是这么一个简单的器件,然后由学生现场用焊接板把它焊接成一个简单的电路,其实这个电路老实说要比我们竞赛题目要简单得多。 可是,因为参加综合测试是一等奖获奖队的候选队,那么应该是我们最好的学生,很多学生在这个环节上会出大问题,综合测评会出大问题,很多同学在这个能力上,从元器件到电路这么一个构造级别,他的能力不足。因此,我还是希望大家在培训的时候这个能力是必须有的,不能只是买应用的模块,当你做一个产品的时候,你一定要从元器件过渡到电路,这个过程一定要把它补上去。这是我的一个建议。 5.好,谢谢陈老师的建议,然后还有一个对于通信类题目,因为现在有些新的科技、新的技术,后续的题目,比如说一些出题方向有什么看法,或者有什么建议? Q5:通信类题目未来的出题方向和建议是什么?     陈楠:关于通信类题目,我想按照王越院士的这么一个指示,“互联网+”一定要在通信题目中要有所体现,那么“互联网+”会是我们一个比较大的出题点。        我初步想到的,现在还没有去思考今年的题目,一是我们可能考虑到信道多样化,比如,无线信道、有线信道、甚至光信道。二是通信的频率,我们上一届通信频率已经最高做到5.8个G,我们说通信的频率一定能够跟我们业内的使用频率基本上对等。当然因为有仪器限制,可能更高的频率在竞赛中不会去使用它,但是我们业界的频率已经进入了新阶段。所以,频率的使用,尤其频率的提高,可能是我们通信题目出题中还会继续坚持的一个方向。     另外我觉得点对点通信和无线网络,网络的通信可能是通信的一个大方向,网络通信,以网络的形式来考通信题目(字幕),可能是今后的一个重要的考点,但是构成一个网络,在短时期内,三天四夜短时间构成一个网络,任务量还是蛮大。     还有一块是关于一些通信的软件,包括通信的一些协议、界面控制软件、无线电这样一些内容也都是我们思考的一些范围。同时还有通信的一些专用设备,其实通信专用设备很多,你说网仪考过了、普仪我们也考过了,我们的眼图,特殊的信号源,可能这都会列入我们考题的范围之内。那么还有就是一些通信系统和应用器,其实现在也蛮有用,比如说互联网的一些应用,短距通信的一些短距模块,包括TI生产的这种短距的无线通信系列模块和应用,我们如果让他去做这个模块可能不太现实,但是去用它,用它去组网,确实也曾经在我们的模拟邀请赛时有过这样的内容,包括蓝牙、WI-FI等等这些模块的使用,也不一定以通信类型,因为我们讲通信是跟其他学科融合,我们也可能把通信题目融合到其他题目中,比如上年出的扫平,我们就把通信网络的内容加到了扫平里。     关于通信硬件,比如高频的射频电路、数字信号处理电路、高效的调制解调,这些技术都可能是我们一些考点。还有就是低功耗。我们现在讲的绿色通信,尤其在物联网的通信中是非常重要的一个内容,恰恰电源的题目也是我们通信题目,那么能不能把这个题目进行融合都去考一考关于低功耗的问题。再一个就是关于电子兼容的一些考点,比如说收发的间隔,D/C变换,通信抗干扰、电子对抗等等,这些都是我们可能考虑到的一些出题方向。 6.好,谢谢陈老师,刚才陈老师也给我们分享了后续出题的方向,我整体听下来,考点还挺多的。最后就想您能不能简单分享,比如说现在电赛,整个出题过程是什么样的,对这块大家也比较感兴趣。 Q6:全国大学生电子设计竞赛的命题过程是怎样的?     陈楠:对电子竞赛的出题,应该说它是一个集体智慧的结晶,因为它是我们专家组成员集体付出的最后的一个结果,它的过程其实时间非常长,差不多要大半年的时间来进行出题工作。大致上一般就是当我们竞赛文件发布之后,一般3月到5月,发布之后,我们会有一个面向全国的征题的阶段。     社会各界对我们竞赛,尤其对我们竞赛关注的同学,经常会说你们出的题目,现在我们换一个思路让你来出替我们来出题,实际上这些出题对我们是很有启发的。竞赛年的3到5月份会启动这么一个面向社会征题的工作,也欢迎社会各界、包括产业界、带队教师,甚至学生,我们也以这种形式提交到组委会来。同时,我们的专家组的老师也启动起来,大家也要思考一下我们要出什么题。 随后我们在5月份的时候,大概会专家组开会,在会上,专家组长会把这个题目归类,然后分成几个大组,在大组内进行同类项合并之后再进行出题。那么大组出题完之后,分成小组出题,再一次会议上我们就会大组去讨论。那么这个时候讨论的争论是非常激烈,会把题目各种各样的问题,比如说出通信的老师也会对其他题目提出问题,其他老师也会对通信提出问题,试图使我们的题目能够更适应我们这个出题的总体要求。     最后我们会形成十几道题目,这十几道题目都有可能出,最后是靠什么?是靠我们专家组最后会议结束的时候,有一个无记名投票来投出今年的题目是什么。当然也有些题目没有被投中,会作为保留题目留到下一年,可能会继续使用,继续的去打造,去锤炼它。     出完题之后我们其实工作还没有完成,紧接着我们会面临着开赛。其实开赛大家都非常紧张,我们的组长是最紧张,那么各种题目的问题会汇集到组长那去,有些问题也会汇集到出题专家这里来,我们会给予适当的解释,会给适当的补充说明。这样还没有够,接下来就是竞赛的测试,测试完之后我们还要亲自参加测试,来看看我们这道题目出的怎么样,最后我们还会形成一个总结,为我们后续题目来做出一个准备。总而言之,这个过程基本上是要从3月份开始要延续到11月份。 大概就这么一个过程。

  • 发表了主题帖: #电赛《名师访谈》文字精华内容#第一期——东南大学胡仁杰教授

        胡仁杰教授     胡仁杰,东南大学首席教授,中组部“万人计划”国家教学名师。国家级实验教学示范中心-东南大学电工电子实验中心主任,东南大学电气工程学科电力电子与电力传动博士学科点博士生导师。     全国大学生电子设计竞赛专家组责任专家、全国大学生电子设计竞赛江苏赛区组委会秘书长和专家组组长,教育部教育信息化及创新方法教指委委员、创新教育方法分教指委副主任委员,国家级实验教学示范中心联席会电子学科组组长。     国家精品课程“电工电子实践”、“综合电子系统设计”、“数字系统课程设计”和“电工电子实践系列课程”国家优秀教学团队负责人。国家级精品在线开放课程“电工电子实验基础“负责人,国家级示范性虚拟仿真实验项目“运算放大器应用设计与性能测试“负责人。 访谈文字整理 1.胡老师,非常感谢百忙之中抽空给我们做这样的一个介绍。我们知道全国大学生电子设计竞赛面向的学科和专业非常的广泛,我们专家组在命题的时候为了覆盖更多的参赛同学,在赛题当中进行了非常精心的设置。我们今天想请胡老师给我们同学介绍一下关于大赛题目的题型设置以及这些题型需要哪些方面的知识,谢谢。 Q1:全国大学生电子设计竞赛题型设置以及需要的知识储备 胡仁杰:全国大学生电子设计竞赛实际上是面向所有电类专业以及类似机电结合等这样一些专业的学生,包括高职高专的同学。为了让竞赛能够被更多的学生接受,能够让他们参与到其中来,我们在竞赛题目的设置上实际上也是有很多考虑的。比如在1994年和1995年的时候,竞赛题目基本是以放大器、信号发射器、电源或者通讯为主,主要针对电子信息类的学生。后来随着竞赛的发展,参与的学生越来越多,我们逐渐把电子测量仪器、电力电子以及测量控制方面的题目纳入到我们竞赛的视野范畴之内。这样的题目能够被更多的学生所接受,因为我们参与竞赛的学生除了来自不同类型的高校,实际上有大学二年级和三年级的学生,他们也是参赛的主体,而且随着近几年竞赛的发展,二年级的学生逐渐在增多,甚至还有一年级的学生,所以我们在竞赛命题的时候是考虑过这些方面的。 从目前竞赛命题上来看,第一,类别还是传统的,比如信号源、放大器。以前是单纯的信号源和放大器,现在把信号源和放大器结合到一些基本应用背景,使其和工程结合得更紧一点。第二类就是测量仪器,对一些电类信号进行测量,比如功率、电流、电压、相位、频率、频谱以及元器件参数的一些测量。第三类也是传统的通讯类题目,第四类就是电力电子相关的题目,比如变流技术。以前电源在比赛中实际上占了相当的比重,过去用传统的比如程控电压源、程控电流源,但是现在基本上用电力电子来实现对电源项目的一些设计。最后就是测量控制类,测量控制类的面很广,比如四旋翼控制器,这也是测量控制的一个方面,当然还有其他的一些测控类题目。从目前来看,基础类、电子测量仪器以及测控类的题目学生选择的多一些,完成度也非常好。 A1:1.传统信号源和放大器与基本应用背景相结合、2.电类信号的测量、3.传统通讯类题目、4.电力电子类题目。 2.刚才胡老师也提到了,我们的比赛吸引了越来越多的同学参加,而且现在低年级的学生逐渐参加的越来越多,比如大二甚至大一的同学,但是我们知道电子设计竞赛其实还是有一定的技术门槛,有很多大二或大一的同学,其实他们相应的课程并没有修完,胡老师能不能给一些建议,同学们在参加电子设计竞赛的时候,需要哪些基础的知识和技能储备。 Q2:低年级参赛学生需要哪些基础知识和技能储备? 胡仁杰:我们可能从两个方面来看待这个问题。第一就是学无止境(特效)。学校里不可能把所有的知识都学完后再去工作,这是不可能的。所以在任何的研究或者探索工作中,肯定会面临新的挑战,你需要去自学,所以这也是我们电子设计竞赛生命力所在的一个地方。就是说,课程学习只能教你一些基础的知识方法以及一些基本的技能,更多的要在用中学,在做中学(特效)。所以这是一个前提,我们不可能把所有的事情都学会了再去做。第二就是还是要有一些基础。比如像电路、数字逻辑电路、模拟电路、单片机等这样一些基本设计应用的方法,这些是必需要具备的。另外我们的大学生电子设计竞赛基本上最后做出来的作品是要能够运行的电子产品或者电子作品。电子系统设计这样一些基本的思路、方法他必需要学会,比如我们经常说的自顶向下,要先做一些系统规划,然后自顶向上,要进行工程实现,这样一些基本方法都要学会。另外要掌握一些业界经常会用到的或者一些成熟的技术,比如AD/DA,要选择一些性价比比较高的单片机,比如像AD/DA的分辨率、精度或者转换速度,这样一些指标意味着什么,他必需要清楚。对于测量控制来讲,比如感知自然界的一些物理量,例如速度、加速度、位移、光照度、温度等这样一些物理量的获取方法,要用什么样的传感器或者换能器。以及对于后面一些信号的处理、信号的转换,这样一些相关的技术和方法或者说比较有效的技术方法,这些不管是学生已经具备了或者在做中学,都是可以的。还有一点就是学校也要给参赛同学提供必备的外部条件,比如平台,比如像单片机的应用和开发平台,或者DSP的开发应用平台,电力电子的开发应用平台,以及相对来说性能指标比较好的一些仪器设备,这个必需要提供给学生,否则很多工作就很难做下去,或者说做不好。 3.刚才胡老师也提到了我们测控类的题目其实每年有非常多的同学选,参加的队伍数也是很多的,而且完成度也比较好,其实测控的题目因为出题范围是很广的,另外对学生综合能力的考量、提出的要求也是比较高的,胡老师能不能结合往年的赛题跟我们分析一下测控题对学生的要求,学生前期需要去做的准备,比如2018年TI杯的省级联赛,在测控题目里加入了很多创新的元素,比如无线充电电动小车, 手势识别装置等。胡老师作为全国大学生电子设计竞赛的命题专家,在这方面有没有一些建议,以及测控题发展的方向。 Q3:测控类题目对参赛学生的要求以及未来的发展方向 胡仁杰:这方面我只能对以往的工作做一些回顾,因为新一届的竞赛组委会好像还没有正式开始运作,专家组也还没有成立,今后是否参与这方面的工作现在也不确定。从2018年开始,各个省区都叫TI杯(特效TI LOGO),一个多省市的联赛从命题角度上来讲我觉得可能有这样一些特点。第一,用到了一些业界新开发的技术方法,包括器件。第二,我们做的一些命题工作给参赛学生留了足够的空间,也就是说这件事有很多不同的方法可以做,在做的过程中他可以根据自己对实践方法的理解,对目标的要求去选择他认为合理的办法。但是在竞赛评审测试的时候,就需要一决高下,因为有的时候测控类题目的特点就是容易上手,大家觉得都能做,做完以后都觉得做的不错。但是最后在评比的时候发现别人可能比我做的更好,他的效率更高,他的指标做的更好,这里面就有一个相互探讨的空间,所以我觉得在竞赛完了以后如果说能有一个机会让这些采用不同方法的学生,把他做题时候采用的方法和感受拿出来做一个交流,我觉得对后面学习的同学帮助也是很大的。所以这是2018年竞赛的两个特点。对于今后来讲,我觉得这两个特点应该还会继续的发展下去。能够把更多的、新的业界技术用到我们的学生竞赛上来,然后给学生更多的创造、创新和发挥的空间。因为我们大学生电子设计竞赛和别的竞赛不太一样的地方就是我们是命题作文,命题作文有好的地方,不足的地方就是给学生的创新空间,所以2018年我们做了一些尝试,应该来说成效还是不错的,看到了很多新鲜的东西和新鲜的方法,或者我们甚至在命题的时候没有考虑到的一些技术方法学生都在做,而且做的也还是不错。 4.下面我们要提到的这个问题其实是我们很多同学也很关注的,就是我们的四旋翼飞行器,因为在从2013年开始,我们大学生电子设计竞赛当中有出现了四旋翼自主飞行的题目,而且经过几年的发展以后,四旋翼的题目基本变成了一个常态化的题目出现在我们比赛当中,但是我们也看到现在市面上有很多四旋翼的方案越来越趋于完善,而且性能和功能也做的比较的完备,所以我们这里也想请胡老师跟我们介绍一下,当年我们出这个四旋翼的题目,我们专家组的初衷是什么?希望同学们培养哪一方面的能力?未来四旋翼题目的发展是什么样的? Q4:四旋翼飞行器题目的出题初衷以及考察点是什么? 胡仁杰:初衷的话,因为当时也有很多老师参与了这方面的命题,我认为一个最终的目标就是把复杂工程问题放到我们的竞赛当中来。 A4:解决复杂工程问题 四旋翼因为这里面涉及到的问题非常的多,比如像飞行姿态的检测、对地面或者环境状态的检测、飞行器的控制,这些都是非常复杂的问题。那么把这个主题放到我们竞赛里面来我觉得这是最主要的一个方面。经过这几年的竞赛来看,我们的参赛学生在这方面的能力也是越来越强了。这里面我认为是两个方面,第一,从行业角度来讲,无人机是目前很大的产业,在各个方面都有应用,所以基础条件比过去好了很多,甚至有很多企业在做一些基础性的工作,提供一些基础的模块,比如飞行姿态的检测或者电调控制等,那么学生开展工作会多一些。另外学生也渐渐的适应了这么一个复杂工程问题的应变能力,因为学生的能力实际是在一步一步提升的,他在前人的基础上继续往下做,可能做的水平会更好。所以这几年我们看到,在大学生电子设计竞赛中我们所做的四旋翼控制器,它完成的功能指标是越来越复杂了,完成度也越来越好了,这是一个方面。另外一点就是大学生电子设计竞赛对四旋翼这样一个题目的要求是不一样的,和普通的不一样。因为我们在工业应用也好或者其他应用也好,它是完全借助一个平台在做一个应用设计。我们是要求学生去利用一些最基本的硬件和软件的开源去做自己的设计,所以自己要投入去做很多工作,这个要求和外面一些很热的应用是不一样的,还是有很大难度的。第二,2018年我们在联赛中出的飞行器的题目增加了一个对航路状态的检测,这个实际上也是无人机在真正应用中经常会用到的一个方面,我们试图通过增加这样一些内容,对学生在学习怎么应用无人机开展一些创新创业活动的时候,能够多一些这方面的关注。因为以前只是关注到检测地面的状况、引导线或者有一些对象和目标,对航路状态基本上没有,我们现在增加了一些,所以增加了难度,提出了更高、更新的要求。 5.针对2018年的这个题,我们再多说几句,我们从学校的反馈来看,因为以往的比赛一直都是检测地面,哪怕是小车、跟踪也好,都一直是基于地面。那2018年增加了航路的检测,有学校反馈这个难度增加的幅度还是比较大的,你认为这样的难度对学校而言会觉得过于困难吗? Q5:新技术的考察是否会过于增加比赛难度? 胡仁杰:我觉得主要是不适应,因为以前没有这样的状态,然后说要他在题目发布的几天之内去做出响应确实有一些难度,但是从飞行器无人机角度来讲,从姿态检测和控制来讲,我觉得难度不是太大,所以有了这样一个心理准备以后,他肯定会在航路检测方面用一些其他的传感器去进行检测,这个难点应该不是太大。如果他认为这里有难度,那我们命题的目的也达到了,让他去关注这方面的变化。 6.也就是说要关注业界一些新的应用点和新技术。另外我们也知道近几年参赛的学生是越来越多了,我们学校的重视程度也越来越高了。有很多学校其实都是在做提前的校内培训和校内参赛学生的选拔,我们知道东南大学在每年的电赛培训中,一是规模非常的大,二是培训的也非常深入,这一块胡老师能不能给其他学校的老师和同学一些培训的建议。 Q6:对于参赛的老师和同学在培训方面有何建议? 胡仁杰:笼统的说大概有这样几个方面:第一就是针对低年级例如二年级的学生参赛,做一些技术上的补充和提出相应的要求是必要的。所以要对相关技术做一些培训课程,或者以专题报告的方式来增加一些培训内容。第二是物质条件方面,要给学生提供比较好的仪器设备,提供一些比较接近于业界新技术的开发平台。第三是从培训的流程上来讲可以考虑分层次进行,比如校内比赛是一个筛选的过程,然后对参加了校内竞赛的学生进行国赛或者省赛培训时可以有一段时间给他们去做一些训练,这些训练我认为最简单的办法就是用以往的竞赛题让学生去做,做一些比较真实的训练,因为竞赛还是有一些继承性的,例如它的一些相关的技术、思路方法。我们东南大学这几年学生在竞赛当中成绩应该还是不错,得益于刚才说的几个方面,我们都是用以往的竞赛题,让学生做一些比较真实的训练。其中还有两个人为的因素,第一,怎么让更多的学生热衷于这样一个竞赛,要宣传一下这个竞赛对学生能力的培养,就是知识能力和素质的综合培养。第二就是要制定一些激励机制,让学生觉得参加了竞赛除了自身的能力得到培养之外,对他四年的大学生涯还有一些什么样的帮助。有一些类似的课程,比如电子系统设计,是不是可以用竞赛来替代,这样让学生也得到一些实际的,不要做重复劳动。另外对学生的工作就业、优秀生的选拔或者面试研究生的推荐,这方面能不能有一些合理的激励机制,这样学生可能就会比较有热情参与这样的活动。有了这样的群体以后,我们在竞赛培训中就可以有一些淘汰机制,这样可能就会有一个选优的过程,对一个学校来讲,参赛学生的水平能力可能就提高更快一些。

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  • 2019-03-06
  • 发表了主题帖: 日常中EMC、RF测试常用天线介绍及基本概念

    天线在EMC、RF测试,测量中运用相当普遍,常用天线如下: 1、双锥天线: 常用于RSE替代法测试。 常用工作频段:30MHz~300MHz 2、对数天线: 常用于辐射场地NSA校准。 常用工作频段:30MHz~1GHz 3、对数周期天线: 常用于辐射骚扰/辐射杂散低频测试。 常用工作频段:30MHz~3GHz 4、三环天线: 常用于灯具产品磁场辐射测试。 常用工作频段:9KHz~30MHz 5、喇叭天线: 常用于辐射骚扰/辐射杂散高频测试。 常用工作频段:1GHz~18GHz 6、偶极子天线: 常用于场地衰减和天线系数的测量中。 常用工作频段:30MHz~4GHz 7、环天线: 常用于低频磁场测试。 常用工作频段:9KHz~30MHz 在进行EMC和RF测试中,以下的几个基本概念需要有所掌握: 1、天线的极化方向 经常有客户问什么是垂直什么是水平啊,天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定:电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况 2、波瓣宽度 波束宽度指的是在天线峰值响应的方向上,两个半功率点之间的角度,波束宽度有E面和H面两个分量,两者不一定完全相等,如果某一天线的增益设计为正,则它的波束宽度和增益常常正好相反。方向图通常都有两个或多个瓣,其中辐射强度最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧,辐射强度降低3 dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角定义为波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)。波瓣宽度越窄,方向性越好,作用距离越远,抗干扰能力越强。 3、天线增益 增益是指:在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。可以这样来理解增益的物理含义- - 为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号,如果用理想的无方向性点源作为发射天线,需要100W的输入功率,而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时,输入功率只需100 / 20 = 5W。换言之,某天线的增益,就其最大辐射方向上的辐射效果来说,与无方向性的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。 4、天线系数(AF) 自由空间中的天线系数是天线本身固有的参数。天线系数表示了天线的辐射场与天线输入电压之间的关系,AF与增益有以下关系: AF=E/U (E-入射到接收天线参考平面上均匀平面波的电场强度;U-接收天线输出电压) 5、带宽 带宽指的是天线的频率覆盖范围,如果带宽以天线额定频率范围的一部分来表示的话,非谐振天线的带宽大于谐振天线的带宽,低增益天线的带宽大于高增益天线的带宽,用于宽带的,平衡不平衡转换器或匹配网络的天线,其带宽比天线系数的影响更大。 6、阻抗 天线的阻抗通常考虑很少,因为所有的EMC测试设备的负载阻抗均设计为50Ω,EMC天线的阻抗通常也在其频率范围内设计为感校准为接近50Ω,但是,测试人员也应该意识阻抗不匹配所带来的可能问题,尤其是低频磁场环天线,天线的阻抗往往随频率而变,但许多低频环天线并没有匹配网络去补偿这种变化。 7、驻波比(VSWR) 驻波比是衡量两个RF设备阻抗是否匹配的间接参数。VSWR对大多数用户来说都非常重要,这有几个复杂原因,简单地说,在通常情况下,馈线表现出来的阻抗是馈线的额要阻抗和负载阻抗之和,因此,在馈线两端就可能出现阻抗的不匹配,这样,大多数信号都将在负载处反射,然后,再沿着馈线在源处再次反射,当需要精确测量的时候,或当信号源对阻抗不匹配很敏感的时候,或当馈线的损耗很重重的时候,VSWR都将成为一个问题。 8、尺寸 尺寸是一个很重要的天线特性,天线需要控制和移动就限制了天线的实际尺寸大小,需要在屏蔽室内使用天线也限制了天线的最大尺寸,需要减小对地或对周围物体不希望有的耦合也将影响尺寸,但相反地,希望天线有好的低频响应,增益高或带宽宽,就要增大天线的尺寸。

  • 2019-02-27
  • 发表了主题帖: 开关电源主要元件安规温度标准

  • 2019-02-23
  • 发布了课程: 微机原理与系统设计

  • 2019-01-29
  • 回复了主题帖: Altium Designer6.9 PCB设计

    看着不错,去瞅瞅~

  • 发表了主题帖: 电源工程师必备求生技能——经典20种模拟电路

    初级层次是熟练记住这二十个电路,清楚这二十个电路的作用。只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。 中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用,每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响,测量时参数的变化规律,掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向,相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小,信号与阻抗的关系。有了这些电路知识,您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。 高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后,只要您愿意,受人尊敬的高薪职业——电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。 一、桥式整流电路注意要点:1、二极管的单向导电性:二极管的PN结加正向电压,处于导通状态;加反向电压,处于截止状态。伏安特性曲线:理想开关模型和恒压降模型:理想模型指的是在二极管正向偏置时,其管压降为0,而当其反向偏置时,认为它的电阻为无穷大,电流为零.就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后,其管压降为恒定值,硅管为0.7V,锗管0.5V。 2、桥式整流电流流向过程:当u2是正半周期时,二极管Vd1和Vd2导通;而夺极管Vd3和Vd4截止,负载RL是的电流是自上而下流过负载,负载上得到了与u 2正半周期相同的电压;在u 2的负半周,u 2的实际极性是下正上负,二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止,负载RL上的电流仍是自上而下流过负载,负载上得到了与u 2正半周期相同的电压。 3、计算:Vo, Io,二极管反向电压:Uo=0.9U2, Io=0.9U 2/RL,URM=√2 U 2 二、电源滤波器 注意要点:1、电源滤波的过程分析:电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。由于电容两端电压不能突变,因而负载两端的电压也不会突变,使输出电压得以平滑,达到滤波的目的。 波形形成过程:输出端接负载RL时,当电源供电时,向负载提供电流的同时也向电容C充电,充电时间常数为τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri压降的影响,电容上电压将随u 2迅速上升,当ωt=ωt1时,有u 2=u 0,此后u 2低于u 0,所有二极管截止,这时电容C通过RL放电,放电时间常数为RLC,放电时间慢,u 0变化平缓。当ωt=ωt2时,u 2=u 0, ωt2后u 2又变化到比u 0大,又开始充电过程,u 0迅速上升。ωt=ωt3时有u 2=u 0,ωt3后,电容通过RL放电。如此反复,周期性充放电。由于电容C的储能作用,RL上的电压波动大大减小了。电容滤波适合于电流变化不大的场合。LC滤波电路适用于电流较大,要求电压脉动较小的场合。 2、计算:滤波电容的容量和耐压值选择电容滤波整流电路输出电压Uo在√2U 2~0.9U 2之间,输出电压的平均值取决于放电时间常数的大小。电容容量RLC≧(3~5)T/2其中T为交流电源电压的周期。实际中,经常进一步近似为Uo≈1.2U2整流管的最大反向峰值电压URM=√2U 2,每个二极管的平均电流是负载电流的一半。 三、信号滤波器 注意要点:1、信号滤波器的作用:把输入信号中不需要的信号成分衰减到足够小的程度,但同时必须让有用信号顺利通过。 与电源滤波器的区别和相同点:两者区别为:信号滤波器用来过滤信号,其通带是一定的频率范围,而电源滤波器则是用来滤除交流成分,使直流通过,从而保持输出电压稳定;交流电源则是只允许某一特定的频率通过。相同点:都是用电路的幅频特性来工作。 2、LC 串联和并联电路的阻抗计算:串联时,电路阻抗为Z=R+j(XL-XC)=R+j(ωL-1/ωC);并联时电路阻抗为Z=1/jωC∥(R+jωL)= 考滤到实际中,常有R<<ωL,所以有Z≈幅频关系和相频关系曲线:3、画出通频带曲线:计算谐振频率:fo=1/2π√LC 四、微分和积分电路注意要点:1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点;2、微分和积分电路电压变化过程分析,画出电压变化波形图;3、计算:时间常数,电压变化方程,电阻和电容参数的选择。 五、共射极放大电路 注意要点:1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件;2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图;3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。 六、分压偏置式共射极放大电路 注意要点:1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图;2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响;3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算;4、受控源等效电路分析。 七、共集电极放大电路(射极跟随器) 注意要点:1、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图,电路的输入和输出阻抗特点;2、电流串联负反馈过程的分析,负反馈对电路参数的影响;3、静态工作点的计算、电压放大倍数的计算。   八、电路反馈框图注意要点:1、反馈的概念,正负反馈及其判断方法、并联反馈和串联反馈及其判断方法、电流反馈和电压反馈及其判断方法;2、带负反馈电路的放大增益;3、负反馈对电路的放大增益、通频带、增益的稳定性、失真、输入和输出电阻的影响。 九、二极管稳压电路 注意要点:1、稳压二极管的特性曲线;2、稳压二极管应用注意事项;3、稳压过程分析。 十、串联稳压电源 注意要点:1、串联稳压电源的组成框图;2、每个元器件的作用;稳压过程分析;3、输出电压计算。 十一、差分放大电路 注意要点:1、电路各元器件的作用,电路的用途、电路的特点;2、电路的工作原理分析。如何放大差模信号而抑制共模信号;3、电路的单端输入和双端输入,单端输出和双端输出工作方式。 十二、场效应管放大电路 注意要点:1、场效应管的分类,特点,结构,转移特性和输出特性曲线;2、场效应放大电路的特点;3、场效应放大电路的应用场合。 十三、选频(带通)放大电路 注意要点:1、每个元器件的作用,选频放大电路的特点,电路的作用;2、特征频率的计算,选频元件参数的选择;3、幅频特性曲线。 十四、 运算放大电路 注意要点:1、理想运算放大器的概念,运放的输入端虚拟短路,运放的输入端的虚拟断路;2、反相输入方式的运放电路的主要用途,输入电压与输出电压信号的相位关系;3、同相输入方式下的增益表达,输入阻抗,输出阻抗。 十五、差分输入运算放大电路 注意要点:1、差分输入运算放大电路的的特点,用途;2、输出信号电压与输入信号电压的关系式。 十六、电压比较电路 注意要点:1、电压比较器的作用,工作过程;2、比较器的输入-输出特性曲线图;3、如何构成迟滞比较器。 十七、RC振荡电路注意要点:1、振荡电路的组成,作用,起振的相位条件,起振和平衡幅度条件;2、RC电路阻抗与频率的关系曲线,相位与频率的关系曲线;3、RC振荡电路的相位条件分析,振荡频率,如何选择元器件。 十八、LC振荡电路 注意要点:1、振荡相位条件分析;2、直流等效电路图和交流等效电路图;3、振荡频率计算。 十九、石英晶体振荡电路 注意要点:1、石英晶体的特点,石英晶体的等效电路,石英晶体的特性曲;2、石英晶体振动器的特点;3、石英晶体振动器的振荡频率。 二十、功率放大电路 注意要点:1、乙类功率放大器的工作过程以及交越失真;2、复合三极管的复合规则;3、甲乙类功率放大器的工作原理,自举过程,甲类功率放大器,甲乙类功率放大器的特点。 来源:网络转载,如涉及版权,请联系删除。

  • 发表了主题帖: 漫谈反激变换器

    一.我们先来认识一下反激变换器 1.反激基本电路: 2.工作原理: 变压器的一次和二次绕组的极性相反,这大概也是Flyback名字的由来: a.当开关管导通时,变压器原边电感电流开始上升,此时由于次级同名端的关系,输出二极管截止,变压器储存能量,负载由输出电容提供能量。 b.当开关管截止时,变压器原边电感感应电压反向,此时输出二极管导通,变压器中的能量经由输出二极管向负载供电,同时对电容充电,补充刚刚损失的能量。 3.反激电路的演变: 可以看作是隔离的Buck/Boost电路:    4.在反激电路中,输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外,还有储存能量的作用,前者是变压器的属性,后者是电感的属性,因此有人称其为电感变压器,有时我也叫他异步电感。 二.Flyback的工作模式: 1.DCM(discontinuous current mode)&CCM(continuous current mode) 根据次级电流是否有降到零,反激可以分为DCM和CCM两种工作模式。两种模式有其各自的特点。下面两种工作模式时的波形(理想波形)。 反激变换器工作在CCM下的各个波形反激变换器工作在DCM下的各个波形 3.工作模式:1)电压电流波形 2)用电感变压器模型来标示工作工作过程;也可以原副边分开讨论,用电压源来代替中间的转换。 4.波形震荡的来源:1)开关管关断时的震荡来源于漏感;2)断续时的震荡,主要原边电感了,因没有了反射电压嵌位。我们可以把反射电压当作一个电压源.5.实际不理想时开关管所承受的电压是什么样的那? a. (1)开关管电压分为几部分: Vds=VDC+VRo(N*Vo)+Vlk b. (2)VDC没有什么好解释的;VRo是因原边开关管关断副边二极管导通,输出电压通过变压器反映到原边的电压(N*Vo);除了变压器制约住的电压还有制约不住的漏感电压Vlk,既然是漏感电压,当然和变压器的漏感有关系了。这个电压是我们讨厌的! c. (3)如果来限制漏感电压那?RCD吸收钳位电路,利用电容吸收,靠二极管钳位,通过电阻把漏感能量消耗掉。设计的原则是让RCD能够消耗掉漏感能量,发挥该有的作用,但又不能过猛成为原边一个吃激磁电感能量负载。 6. 变压器 ,电压电流波形,二极管反向恢复:1)反激的变压器与其说是变压器莫如说是电感,但我们又不能否认它是变压器;2)变压器都会存在或多或少的漏感,相对于原边变存在,相对于复边亦存在;3)电压波形的两处震荡:a.CCM模式时,只有开关管关断时,由于漏感引起的震荡(Lk和C); b.DCM模式时,还有副边电流为零,原边电感失去NVo嵌位,引起震荡(Lm和C);c.所有的震荡,甚至包含功率转换的基本开关,都是EMI的来源;5)同时,我们知道二极管存在反向恢复问题:a.CCM模式,会有该问题;b.DCM模式,因电流已将到零了,所以基本不存在这个问题;三.再谈Vds: Vds=VDC+VRo(n*Vo)+Vlk; 这个公式我再谈两点: a.如果还考虑到副边整流管的压降,应该是n*(Vo+VDsec);因VDsoec很小,忽略了,前提是n不大时。 b.在我们设计时,输入电压和输出电压是定下来,我们无能为力,但是匝比是我们自己设计的。有时候,我们为了迁就选择标准的管子,我们电压偏高时,就要来轻微的调整匝比来满足我们的设计。 四. 再谈一下断续和连续的问题: 1. 原副边的制约关系: a. Uo=D/(1-D)Vin 这是Flyback的电压制约公式,这里没有负载参数,说明理论上输出电压不受负载影响,这个最经常出现的公式只是在CCM下成立的奥。 b. 如果在DCM模式下,原边与副边靠的功率守恒来制约,这样输出电压的公式为: Vo=VinTon*Sqrt(R0/2TLp) 输出电压与负载大小有关系,电压与负载成反比,因此原则上开环不能空载运行的哈,不要忘了呀。 2. 断续和连续的真实波形是怎样的那? 其实反激真是很神奇的一个拓扑,简单而又十分高深;对于最基本的问题,我也是了解了其中的30%而已。小功率机种Flybck真是最佳选择,多小那?在LLC没有被人们掌握好之前,200W都有用的,现在75W以上的人们开始考虑用LLC了,效率却是做得更好。 3. 在开关管关断时有来源于漏感的震荡;在转入DCM时也有震荡,但这个震荡是主电感在震荡了。我有时根据这个震荡来判断你是DCM还是CCM,这是我自己所采用的方法,不知道对不对哈。 五.再谈Flyback的变压器 1.在反激电路中,输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外,还有储存能量的作用,前者是变压器的属性,后者是电感的属性,因此有人称其为电感变压器,有时我也叫他异步电感。 2.Flyback电路没有输出滤波电感,或者更准确的说反激可以没有输出滤波电感,用蔡明的话来讲,这是为什么那?我得理解是因第一条,实际上在电流回路中已经有了电感了,所以可以不在有; 3.Flyback的变压器要存储能量,这不是变压器的属性,这是电感的属性; 变压器要存储能量,所以变压器一般要开气息;有的朋友可能对我前面的话不理解,存储能量和气息有什么关系那?是因一旦开了气息,能量主要保存在气息中。 六. 七. 反激变换器的基本原理和特征聊完了; 该聊聊具体的术了: 先聊变压器,我的水平聊这个东东,有些难度呀: 浅浅的聊聊吧: 匝比,感量(以连续和断续的临界模式为例): 1.我在前边在分析开关管关断电压时,谈过要关心匝比对此的影响,你结合希望的D定下来一个合适的匝比哈;匝比定下,就是N了,这个不多讲了。 2.变压器感量怎么确定求取那? 先推到公式: a.求D: D=N*Vo/(Vin+N*vo) 搞定D; b.还得搞定一个Ipeak这个东西,峰值电流: 利用功率守恒这个法宝吧: Ipeak*(1-Krp/2)*D=(Pin=(Po/K))/Vin;Ipeak搞定; 这里边有个这东西Krp,在这里等于1了,这个东西是一显得很专业的东西,其实没有什么玄机了。一个很简单的东西,有时要搞得复杂,呵呵; c.求原边感量: 先来回忆你很熟悉很熟悉的两个公式: E=N*di fan/dt 就是那个公式了,我就不仔细编辑了哈,电磁感应定律你懂的; 还有一个你更懂得,电感公式E=Ldi/dt ;好了哈,联立了: 3.原边感量, 你都已经知道了,副边的感量就自然知道了; 八.接着上边已有的成果,我们来看看原边的电流哈: (有很多名称的,我也搞不很清楚,呵呵) 1.平均电流:Iave=(Pin=(Po/K))/Vin; 2.峰值电流:Ipeak=Iave/(1-Krp/2)D 3.电流Ripple: 三角I=Ipeal*Krp; 以上很好理解吧,我就不解释了; 4.电流有效值: 6.副边的电流大家自己推。 九.开关频率fs: (1)开关频率fs=1/(ton+toff): ton=I_P*L/Vin;toff=I_P*L/(N*Vo); (2)更精细的计算应该加上VDS的上升和下降时间: t_Lleak=Cp*VDS/I_P;t_w=pi*sqrt(Cp*Lp); fs=1/(ton+toff+t_Lleak+t_w) 十.我们再谈谈Flyback变压器开气息的目的: 先看图,我发现图是最直接的展现形式,不信,您看: 1.产生所需的感量; 2.避免磁芯饱和; H-----I ,呵呵 十一.关于电流我想再唠叨两句: 给大家一个图形哈,图形最直观; 大家对平均值,峰值,等一看图形就知道了: 电路的损耗和什么相关那?有效值; 我解释一下,有效值的最基本概念(初中): 定义:时变量的瞬时值在给定时间间隔内的均方根值; 怎么算?:需要大学里学的积分了,把瞬时值表达出来,根据定义进行运算积分求得。 有效值是根据电流热效应来规定的,让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻,如果在相同时间内产生的热量相等,那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 来源:网络转载,如涉及版权,请联系删除。

  • 2019-01-15
  • 发表了主题帖: 剖析开关电源“严重影响成本”的几个元器件!

    1定制电感对成本的影响共模电感是开关电源必不可少的EMC器件,但是这个共模电感是否拥有底座,却会直接对你的生产成本造成影响,问题就出在了这个底座上面,如果没有底座就一定是工人手工插件了。而且由于引脚的角度不一定是直的,所以可能要插好几次才能插进去,严重影响生产进度和生产成本。但如果是wruth这类大公司生产的标准件,是有可能实现机插的。这个成本也是很不一样的。2变压器飞线和安规骨架对加工成本的影响变压器飞线也是严重影响电源成本的一个点。因为飞线的变压器不仅订做的变压器贵,而且安装生产成本也贵啊,毕竟这是需要手工插接的方案。正是因为这个原因,只有超级紧凑的高性能电源方案才会使用飞线变压器的设计。当然现代的IT产品对空间的要求远高于成本的诉求,所以飞线变压器还是很常见的。如果可能的话,使用安规变压器骨架就可以避免飞线的使用,不过会浪费一些空间,鱼和熊掌不可兼得,就看您设计电源时候的价值观了。3电源散热片的安装成本这就是一个常见的To220封装的三极管,但是如果你要为他安装散热片的话就需要如下几个部件。绝缘帽,绝缘垫,散热片,螺丝,垫片,弹簧圈。然后有专门的工时去安装这颗三极管。这就是我为在低成本方案上非常不愿意使用独立的mos管,不愿意加散热片,能用PCB散热就一定用PCB散热的本质原因。成本高啊。4绝缘挡片顾名思义,就是用来隔绝电子元器件,提高电源耐压的塑料绝缘件。千万别小瞧这些,这些东西虽然单价不高,但是却是非常费工时。左上电容有一个绝缘帽子,这个电容的绝缘帽子还是有希望买到成品的,电容旁边的挡片就一定是订做的咯大家反过来看,就明白了,这个挡片的形状还是非常奇特的,不定做打死都是买不到现成货的。有这样的财力去开一个磨具做一个挡片,对于多数企业的小批量产品来说肯定是不划算的啦。但是,这个小米6的充电头就用订做了这么一个挡片。大家核算核算成本吧,真心量大心宽啊。5定价的话语权你完全可以抄板,然后去买上面的所有元器件。但是你能和供应商议到的价格一定不会比苹果的好。这个我相信你能明白吧,所以整个价格其实就是一个谜,对于工业产品而言,明码标价就是一个笑话。

  • 发表了主题帖: LC滤波与CLC滤波比较!

    最近需要制作一款开关电源,一般开关电源的输入,都是桥式整流,然后加滤波电路的对吧。这里问题就来了,究竟是LC滤波电路好还是CLC的Pi式滤波电路更加好呢?实践出真知,本人做一个模型仿真一下。LC滤波100uh电感,100uf电容 LC滤波1000uh电感,100uf电容CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容CLC滤波47uf电容,1000uh电感,47uf电容其实明眼人都看得出来,我就是吧CLC滤波的两个电容合并成了一个大容量的电容,然后更改了滤波电感的感值。这四种组合究竟哪个更好呢?首先从PCB面积上说,肯定是LC滤波占优势,不过这个LC中电容C的高度可能会偏高,但是可以使用矮胖型的替代,但是这样的话。PCB板面积上的就是就不明显了。由于开关电源PWM控制器是工作在100khz的频率下的。所以要需要找一下滤波电容在100khz下的等效ESR电阻 47uf的电容,大致是1.41欧姆 100uf的电容,大致是0.72欧姆至于电感的直流电阻,手册上就有,100uh的是0.45欧姆,1000uh的是4.38欧姆把等效电路补全,就可以仿真了 这是最初选择的CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容滤波仿真模型,可以看到,85VAC输入的情况下,滤波后,最终只能保证电压不低于100V 这是CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容输入电容充电模型可以看到电流还是很陡的。 这是四套电路仿真后的叠加结果,可能会看不清 放大一下,可以看到波形上叠加这100khz的负载纹波。第一名是紫色的LC滤波1000uh电感,100uf电容第二名是黄色的CLC滤波47uf电容,1000uh电感,47uf电容第三名是红色的LC滤波100uh电感,100uf电容 第四名是绿色的CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容 在看一下性能最好的LC滤波1000uh电感,100uf电容,输入的电流显著要比之前的小,对整个输入桥堆的冲击也相对更小。其实通过这个仿真,也可以知道输入桥堆的容量如何选择了。 比较过后,发觉LC电路全面胜过CLC滤波电路,ok但是1000mh的电感可行吗?回答是一定需要考虑体积问题,之前的比较1000uh和100uh都是同型号磁芯的工字型电感,显然1000mh需要更大的电感。 这个电感量与电流的曲线,显然,5075封装的电感不足以支撑这么大的电流。磁芯会饱和1.6A下只有16.5uh的电感量 从新选择了一款直插密闭型封闭式磁芯。100uh的,1000uh在这个体积下根本做不到这个尺寸。 虽然封闭式瓷罐容易磁饱和,但是辐射相对要小很多。 看一下在1.6A的电流下的电感量87.2uh基本可以用了。 这下我基本对LC滤波电路开窍了。第一,优质的LC滤波其实并不比CLC滤波电路差。 第二,LC滤波电路可以降低对桥堆器件的电流冲击,还有纹波系数。第三,CLC电路在PCB板子面积允许的情况下,ESR电阻更低,在需要极低纹波的地方上建议用CLC滤波电路第四,LC电路能提供跟高的整流后滤波电压。第五,CLC滤波电路体积并不占优势。电流越小增加电感感值更划算,电流越大更建议增加电容容量

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Enbigaland 2019-2-25
我的QQ649869162,想跟您探讨一下mppt,我自己也在做关于这个的研究,准备硬件实现
changhenjian 2018-7-4
我的QQ876756067,想跟您探讨一下mppt
o_0 2018-6-5
学姐能不能加个好友,我想跟您学电源 QQ1020450117或者我加您
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