电源适配器(6篇)
时间：2024-03-07
时间：2024-03-07
关键词：PXI总线；自动测试系统；虚拟仪器；电源模块
中图分类号：TN911?34；TP336文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）20?0087?04
DesignofautomatictestsystemformissiledetonatingcontrolsystembasedonPXIbus
JIANGJing?wei，LIGuo?lin，LUCui?hua
（NavelAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China）
Abstract：Aimingattheproblemsofscatteredtestequipment，complexconnection，low?levelautomationandhighcostoftheexistingtestequipmentforacertaintypeofmissile，anautomatictestsystem（ATS）basedonPXIbustechnologywasdesignedtoachievethetestsystemautomation，modularityandgeneralutilization，whichreducedthesizeofthetestsystemandsaveddevelopmentcost.Thestructure，composition，hardwaredesignandsoftwaredesignofthetestsystemaredescribedinthispaper.Theselectionofmodularinstruments，thedesignofpowermoduleandthetestingprocessofsoftwareareintroduced.ThesystemdemonstrationindicatesthatthedesignofthedevelopedATSisreasonable，anditstestingaccuracyandautomationlevelarehigh，whichcanmeetthetestrequirements.
Keywords：PXIbus；automatictestingsystem；virtualinstrument；powermodule
0引言
科学技术在不断发展并应用于现代导弹中，使现代导弹的组成、结构及内部组件越来越复杂，特别是导弹引控系统，给导弹引控系统的测试带来一定的难度，具体表现在测试信号种类多、测试量大，被测信号有模拟量信号、串口信号、时序信号、脉冲信号、开关量信号、射频信号。现有的测试设备自动化程度低，测试步骤繁琐，测试仪器分散，连接复杂，耗费资源高，不利于保障部队官兵作战及日常训练。实战训练中，测试时间紧、战场环境复杂，这就要求测试系统能够实现自动化、快速化，有一定的抗干扰能力，能在复杂环境下工作[1]。因此，研制人员需求少、工作强度低、测试时间短、信息化程度高的自动化测试设备，具有重要的军事、经济意义。
PXI测试系统规范由美国国家仪器公司（NI）在1997年推出[2]，PXI总线技术综合了PCI、CompactPCI坚固的插卡结构、VME总线、VXI总线和GPIB总线的优点，与其他总线技术相比，特点是模块化、小型化、高性能和高集成化，正是这些特点使PXI总线技术迅速在各个领域内发展成为应用最广泛的测试平台[3]。本文以虚拟仪器技术及PXI总线技术为技术支持，完成某型导弹引控系统自动测试系统的设计。
1测试系统硬件设计
自动测试系统（ATS）包含人机接口单元、测试资源、相应的接口设备、开关系统、电源系统5部分。人机接口单元主要包括程序开发环境、测试程序软件、主控制器、显示器、打印设备等，测试资源部分包括测试激励设备、测试量采集设备等，接口设备包括测试接口适配器、被测件专用适配器等[4]。其硬件组成主要由5部分构成：激励设备、主控制器、检测设备、测试信号接口装置和开关装置[5]。把激励设备、检测设备及主控制器归为测试设备硬件部分，把信号接口装置和开关装置归为接口适配器部分。
1.1自动测试设备硬件部分设计
自动测试设备部分设计的主要工作是提供各被测件（UUT）测试需求的测试资源以及系统自身运行测试所需的资源。在本系统中，选择基于PXI总线技术生产的货架产品，组建自动测试系统。被测信号有模拟量信号、串口信号、时序信号、脉冲信号、开关量信号、射频信号，可采用的PXI模块有：射频（RF）信号发生器、高速A/D卡、继电器阵列、数字I/O卡、D/A转换卡（任意波形发生器）、485通信卡、数字万用表等，这些模块插在PXI机箱内的安装槽内，通过PXI总线与PXI控制器连接，同时，各个模块通过适配器与被测对象相连接，在PXI控制器的管理下，多个模块可共同完成对某一个被测对象的测试，而每个模块又可参与多个测试项目，系统的组成非常灵活，设备利用率和集成度很高，其硬件组成如图1所示。
图1测试系统硬件结构图
根据测试信号参数特性选择相应规格的PXI模块。选择型号为PXI?1065的机箱，其主要参数为18槽交流3UPXIExpress，包含9个PXI插槽，4个PXIe插槽，5个混合插槽，带宽高达3GB/s；选择PXIe?8133为嵌入式控制器，处理器为四核、1.73GHz，运行WindowsXP系统；矢量网络分析仪型号为PXIe?5665，主频高达14GHz；RF信号发生器选择PXIe?5673E，其主频率3.3GHz；高速AD卡选择14位、传输速率为100MB/s的PXI?5412；选择16通道、可通过最大电流值为5A的继电器阵列；数字I/O选择160通道DIO的PXI?7813R；485通信卡选择4端口、数字隔离的串行接口的PXI?8433/4；选择主频8GHz，型号PXI?5695的可编程衰减器，拥有达+24dBm最大输出功率和；60dB总增益矩；阵开关选择PXI?2529，拥有128交叉点，可以进行1A切换2A传输；选择分辨率为6.5位的PXI?4065数字万用表。现有测试设备的过载测试台由于需要手动操作，不能实现自动化操作，需要重新设计，以完成自动调平、校准以及同时测试4个过载开关的功能。冲击器平台亦需重新设计，以实现自动完成冲击、复位功能。此外，还需设计电源模块，实现在测试过程中对各UUT进行供电。
1.2接口适配器部分设计
接口适配器（TUA）是自动测试设备（ATE）与被测单元（UUT）之间的信号传输中心[6]。接口适配器是自动测试系统设计中非常重要的一部分，也是自动测试系统硬件部分需要设计人员人工设计的那部分，很多激励信号、控制信号还有被测信号在此汇集。接口适配器主要有两个作用，一是对信号进行机械连接，二是对信号进行电气连接。在机械连接方面，适配器接口分别与UUT测试接口及PXI仪器接口通过测试电缆相连，大量线路都置于适配器内，增加了系统的集成度，缩短了系统的展开及撤收时间，提高测试效率；在电气连接方面，测试系统产生的激励信号、控制信号和UUT产生的被测信号要经过适配器内部的根据需要设计的电路来传输和滤波、限幅等信号处理。此外适配器箱内还集成了电源模块，向适配器和UUT系统供电。
1.3电源模块部分设计
经过对测试系统中各UUT的分析，需要以下8个独立电压的供电，分别是+5V，-5V，+3.3V，+1.2V，
+2.5V，+15V，+50V。购置AC?DC电源模块将输入的220V/50Hz市电转换为直流±5V，-15V和有电流过流保护电路的+15V的输出，然后通过电源电路将±5V、±15V电压转换成系统需要的电压。下面以+50V和+3.3V为例，介绍详细的电路设计。
1.3.150V电源电路设计
50V电路由MC34063A系列DC?DC变换器及部分电路构成。MC34063AD内部集成温度自动补偿的基准电压发生器、比较器、占空比可控限流回路振荡器、RS触发器和大电流开关电路等。其输入电压范围为2.5～40V，本电路中选用15V电压作为输入，而输出电压根据电路的器件选择而有所不同，本系统设计的电路在20～60V可调，如图2所示。MC34063AD的FB脚为比较器反相输入端，也是输出电压取样端，所以调节外部电阻比值，可调节输出电压，输出电压计算式如下：
[Vout=1.25×（1+RadjR4）]
BUV26为NPN型开关功率管，开关动作时间短，可工作在高率转换状态，这样满足MC34063A的工作频率，BA159为快速恢复整流管，使开关电压稳定在所需的电压上。
图250V供电电路
1.3.23.3V电源电路
3.3V电源分模拟3.3V和数字3.3V，采用的供电芯片为美国线性技术（LinearTechnologyCorporation）公司生产的3.3V稳定电压输出芯片LT1086?3.3V，输入电压为5V，输出最大电流可达1.5A。LT1086?3.3V对电路要求简单，甚至可以不需要任何外部元件即可输出既定电压。图3为3.3V供电电路，在整个硬件设计中模拟地与数字地通过一个0Ω电阻GND_R1单点连接在一起。
图33.3V供电电路
2测试软件设计
软件在很大程度上决定自动测试系统的测试流程，所以软件决定了测试系统测试性能的高低。NI公司开发的LabVIEW开发环境是一个图形化的编程语言[7]，LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称[8]，它基于虚拟仪器技术，可以灵活地增加和修改自动测试系统的测试功能，可以很方便地调整设计参数[9]，这样测试系统的硬件规模将大大降低，测试成本也随之降低，而且图形化的开发环境使开发人员不必将精力放在软件的细节上，没有经过计算机专业学习的人员也可以便捷的搭建自己的测试系统。目前LabVIEW开发环境主要应用在数据采集与仪器控制、数据分析、数据表达、测试测量及监控等领域[10]。
2.1测试软件的功能与结构
本系统软件的设计采用自顶向下的程序设计方法，因为自顶向下、逐层分解的思想可以有效地控制软件实现的复杂性，并通过逐级抽象、简化每层与较低层次之间的关系，使得每次分解都比较容易理解，并容易确定分解后各成分的功能及相互关系。根据测试需求，为实现测试系统的测试功能，测试软件可分为仪器驱动模块、测试流程模块、数据处理模块、数据管理模块和故障诊断模块这5个功能模块。其中仪器驱动模块由硬件接口库和硬件设备驱动组成，测试流程模块由仪器类、解释器和测试序列组成，数据管理模块由结果显示、结果记录、结果输出、结果比较和结果查询组成，数据处理模块由通用数据处理和专用数据处理组成，故障诊断模块由诊断模型和诊断过程组成。如图4所示。
图4软件功能结构图
2.2软件测试流程
用户进入测试系统后首先进行登录系统，登陆成功后进入测试主界面，进行适配器识别，识别成功系统进行设备自检，自检不通过将退出测试系统，自检通过后根据测试需要手动选择进行自动测试或进行分步测试，自动测试识别被检对象后自动施加激励、采集测试数据、显示测试结果并判断是否正常，如测试数据不正常则根据测试结果与正常值作比较来判断故障部位，测试结果分别显示在测试结果表和故障诊断结果表中，最后自动保存测试结果。分步测试根据需要选择测试项目后根据界面提示进行相应操作，开始单个项目的测试，显示测试结果完成故障定位，最后保存测试结果，结束测试。如图5所示。
3结语
PXI总线技术综合了以往5种测试总线的优点，包括PCI、CompactPCI坚固的插卡结构、VME总线、VXI总线和GPIB总线，实现了计算机技术与测控技术的完美结合。
该测试系统以PXI总线技术为核心技术，应用成熟的硬件和软件技术，实现了信号处理的准确性及硬件扩展的便利性，系统在设计中依据模块化设计的原则，各层和各模块之问相对独立，使得系统在进行扩展和维护时，无需对所有模块进行修改。
图5软件测试流程图
测试系统人员需求少、工作强度低、测试时间短、信息化程度高，将提高部队装备自动化、信息化水平，提高测试精度和可靠性，减少人力资源需求，降低工作强度，有利于提高部队的保障能力及作战能力。按照本方案设计的测试系统可以满足测试需求。
参考文献
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ATMT自动电源转换开关符合IEC60947-1、IEC60947-2、IEC60947-6-1、GB14048.1-2008（总则）、GB14048.2-2008（断路器）、GB14048.11-2008（自动转换开关）。630A-6300A自动电源转换开关污染等级符合IEC60664-14级，已通过各种极限大气环境条件的实验，可以运行在IEC947规定的工业环境中，污染等级达到四级，建议安装在无过多灰尘且温度适宜的开关柜中。其电气和机械特性适用于环境温度-5ºC~+70ºC，贮存条件是-25ºC~+85ºC，-35ºC时可确保合闸。在EMC电磁兼容性方面，静电放电符合IEC61000-4-2，Level2标准；射频电磁场-辐射抗扰度符合IEC61000-4-3，Level3标准；电快速瞬变脉冲符合IEC61000-4-4，Level3标准；浪涌冲击符合IEC61000-4-5，Level4标准；射频电磁场-传导抗扰度符合IEC61000-4-6，Level3标准。
ATMT电源级自动转换开关由控制器、适配器和执行断路器构成。执行断路器选用MasterpactMT或者MTE抽屉式空气断路器，2台或3台断路器分别加装适配器。电源状况经适配器采样，控制器通过控制连接线与适配器连接，实现对供电电源的检测，通过可编程的操作流程完成电源间的转换。其中，控制器完成对常用电源、备用电源的供电品质进行监测，对进线电源的供电品质进行监测，频率计频率差检测，相位差监测，当供电电源状态超出设定阀值时，进行转换动作，即电压幅值差监测，同时，控制器具有过电压保护功能，长期过压能正常工作(130%Ue)。适配器用于电源监测与电气联锁的重要组成部分，并采集供电电源的电压幅值、频率、相位等参数，供控制器作比较判断。同时，适配器具有可靠的隔离转换开关强、弱部分，保证转换开关运行的高可靠性，它的过压保护功能，又能保证长期过压能够正常工作（130%Ue）。ATMT电源级自动转换开关的执行断路器部分采用MasterpactMT或者MTE抽屉式空气断路器，适应进线电源转换方案的多样性。
ATMT电源级自动转换开关的控制器部分包括：2A型，2B型，3A型，3B型，TA型，TB型六种。下面针对这六种控制器类型，进行分别详述：
（1）2A型:适用于两电源；具备主、备回路电源失压、断相、欠压、过压检测及自动、延时（连续可调）转换功能；具有发电机启动/停止控制功能；电气互锁。
（2）2B型:具备主、备回路电源失压、断相、欠压、过压检测及自动、延时（连续可调）转换功能；与2A型不同的是，该类型具备频率、相位和电压幅值差检测功能；及手动并联转换功能。
（3）3A型:适用于两电源一母联的情况；具备主、备回路电源失压、断相、欠压、过压检测机自动、延时（连续可调）转换功能；电气互锁。
（4）3B型:具备主、备回路电源失压、断相、欠压、过压检测机自动、延时（连续可调）转换功能；与3A类型不同的是，该类型具备频率、相位和电压幅值差检测功能，及手动并联转换功能。
（5）TA型:适用于三电源转换的情况，具备三电源失压、断相、欠压、过压检测及自动、延时（连续可调）转换功能；具备发电机启动/控制功能；电气互锁。
（6）TB型:适用于三电源转换的情况，具备三电源失压、断相、欠压、过压检测及自动、延时（连续可调）转换功能；与TA型不同的是，该类型具有频率、相位和电压幅值差检测功能，及手动并联转换功能；具备发电机启动/控制功能。
综上所述，带B型的产品比带A型的产品的优势是，具备频率、相位和电压幅值差检测功能，及手动并联转换功能，而带A型的产品与带B型的产品不同的是，具备电气互锁的功能，所以，在选型时，应根据工艺需要，结合用户需求，从而选择不同的控制器类型。
下面，从动作流程方面，对2A型和2B型控制器的ATMT自动电源转换开关这两种较常用的类型分别进行详述：
首先，ATMT-2A型自动电源转换系统用于电网-电网或电网-发电机之间的切换，当常用电源不能供电时（如欠压、过压、断相等），切换至备用电源供电。
（1）ATMT-2A型自动电源转换系统用于电网-电网时，有两种动作流程，一种是自动状态自投自复，另一种是自动状态自投不自复。
自动状态自投自复情况：当常用电源故障时，常用电源切除同时，备用电源投入供电，当常用电源恢复时，备用电源断开，同时，常用电源投入供电，常用电源正常运行。故障和恢复时间均为0.5s到64s可调。自动状态自投不自复情况：当常用电源故障时，常用电源切除，同时，备用电源投入供电，进行正常运行状态，当常用电源恢复时，备用电源仍处在正常运行状态。当备用电源故障时，备用电源切除，同时，已恢复的常用电源投入供电，从而常用电源进入正常运行状态。
（2）ATMT-2A型自动电源转换系统用于电网-发电机时，有一种动作流程，即自动状态自投自复情况。当常用电源故障时，发电机启动，并输出达到整定值卸载，与此同时，常用电源切除，备用电源投入供电，进入发电机电源供电状态。当常用电源恢复时，发电机停机，备用电源切除，常用电源投入，进入常用电源运行状态。
其次，ATMT-2B型自动电源转换系统用于两路电源间的自动切换，以及短时的并联切换，当常用电源不能正常供电时（如欠压、过压、断相等），切换至备用电源供电。它的手动状态并联切换功能，就是用户设定并联切换条件范围，当常用、备用电源正常，并满足设定条件，通过“手动”按键选择人工控制。实现供电不间断切换，保证重要负荷供电回路的连续供电，极大的简化了运行操作，缩短了操作时间，减少了辅助设备的操作次数，从而提高了配电的安全运行水平和供电连续性。其动作流程与2A型的相同。
以上是ATMT自动电源转换开关中比较简单，同时也非常常用的两种自动电源转换系统。
出厂前，适配器与断路器一同安装，通过二次接线分别与控制器相连，为控制器提供电源状态信号，同时，适配器之间通过二次线互联，作为电气联锁的一部分，保证转换开关可靠的运行。适配器固定于空气断路器侧面，在ATMT出厂前已安装完毕，用户仅需连接二次线缆即可。
客厅电脑不同于普通的家庭电器，兼容性与扩展性非常强，以高清播放功能为例，客厅电脑不同于高清播放机，它可以随时根据需要升级新的解码器，更换新的播放器软件以支持最新的视频编码，以获得最佳的播放效果。而且，除了可以像家庭电器一样使用遥控器进行操作以外，还可以通过网络远程控制，例如，我们可以在办公室提取NAS中的文件，也可以预先安排录制或者下载任务而不需要赶回家中进行操作。
通常，使用电脑替代家庭电器，最大的缺陷在于电脑的启动速度比较慢，无法像电器一样按下电源马上就可以使用，不过，在我们打造的客厅电脑上，通过安装最新的Windows8操作系统并利用其休眠技术，开机时间将会缩短到几秒钟。
组装电脑
我们选择的客厅电脑组件要求在性能足够强大的同时，不能影响客厅安静的环境。
安装主板我们选择的机箱MS-TechMC-380提供了比较大的空间，这使得安装的方法非常简单。首先，将主板输出端口的支架和固定主板的几个铜柱安装在机箱上，注意安装铜柱时需要对照一下主板的固定孔，将铜柱安装在适当的位置。接下来，将主板对准安装孔放好，并拧紧固定的螺丝钉即可。主板我们选择了华硕的E45M1-MPRO，直接集成了AMDE-450APU，它除了能够提供足够的性能之外，还能够尽可能地降低功耗，该主板一共提供了14个USB端口和6Gb/s的SATA接口。
安装电源我们选择了安静的300W电源ListanBQTL7-300W，安装之前先拧开机箱电源安装位置上的螺丝钉，再将电源的连接线都安装好，然后将电源放入机箱，将固定的螺丝钉都拧上即可。
安装驱动器首先根据需要安装驱动器的数量，将驱动器安装架前方的挡板取下，如果需要2.5英寸转3.5英寸转换架，那么2.5英寸的驱动器要先安装在转换架上，然后将驱动器从机箱前方推入，并将固定螺丝和挡板安装好。作为媒体中心电脑的硬盘，数据硬盘最少需要500GB的，我们推荐使用西部数据的3TB红盘，该驱动器价格低廉并且相对比较安静。为求最佳的性能，系统驱动器应尽可能地选择固态硬盘，我们选择的是三星830系列的64GBSSD。
安装适配卡接下来要为主板安装内存和其他适配卡，我们为客厅电脑配备了4GBDDR3-1600主内存，对于一般的客厅电脑来说这就足够了。其次，我们选择了一个TerraTecCinergyTPCIeDual的电视卡，它是一个适合PCI-E插槽的短板。需要注意的是，电视卡除了需要适合我们的主板插槽以外，还需要根据准备接收的电视节目线路和信号类型进行选择。
连接线缆电脑组装好后可以连接电源、显示器线缆以及网线，对于需要长时间工作并且准备在线播放高清视频和充当NAS的客厅电脑来说，有线网络是比较好的选择，如果迫于无奈需要采用无线连接，那么建议选择安装在PCI-E插槽的无线网络适配卡，以便在长时间高负荷工作的情况下能够保持稳定的工作状态。
设置BIOS和
优化系统
检查BIOS如果在安装系统之前将SATA控制器切换到兼容IDE模式，那么在安装操作系统之后需要重新配置SATA控制器的工作模式。重新启动电脑并按[Delete]键进入BIOS设置页面，选择“IntegratedPeripherals”，再选择“OnChipSATAType”，从SATA控制器的工作模式中选择“AHCI”，按[F10]键存储并退出BIOS设置页面。
快速启动对于Windows8系统来说，我们可以灵活地利用其休眠功能，在必要时快速启动电脑。相关的设置可以在进入经典桌面后按[Windows]+[X]打开设置菜单，选择“电源选项”即可进入修改电源相关设置的页面，例如将电源按钮的功能改为“休眠”等。
安装解码器要使用支持硬件加速的视频解码功能，必须安装适当的解码器，例如SAFCodecPack6.1.7（/saf_page.htm），安装完成后在MediaPortal（）播放器中选择“LAVVideoDecoder”解码视频即可。
遥控与远程控制
连接无线键盘和触摸板为了能够在沙发上轻松地使用键盘和鼠标，无线键盘、鼠标是比较好的选择，其次，如果希望更好地使用Windows8触控功能，那么可以考虑选购一块触控板或者支持触摸操作的新一代无线鼠标，例如罗技t620多点触控无线鼠标。
配置遥控器MediaPortal支持获得微软媒体中心电脑（MCE）认证的电脑遥控器，在电脑城或者淘宝等购物网站上我们能以很低的价格购得一个兼容的遥控器。
远程控制我们可以通过Windows系统的远程桌面功能或者其他第三方的远程控制软件对客厅电脑进行控制，但是对于连接在家庭网络路由器上的客厅电脑，需要在路由器上开放或者映射远程控制软件需要的端口，这样我们才能够远程访问。例如使用TightVNC（）进行远程控制，需要开放5800端口，并为VNC服务器设置保护的密码，避免其他人进入服务器。
电视设置和
Web界面
配置电视卡接下来，我们需要为电视卡安装驱动程序，根据准备接收的电视信号种类进行适当的配置，并安装管理电视频道的应用软件。在本例中，我们的电视卡可以安装BDA驱动（一种受到广泛支持的广播接收设备驱动程式架构），之后在MediaPortal启动“TVServerConfiguration”配置电视接收方式，并通过MediaPortal管理电视频道。
控制电视配置遥控器让其支持我们所使用的电视接收软件，本例中我们所使用的MediaPortal同时支持遥控器与电视接收设备，我们可以通过遥控器的箭头按钮进行操作和选择频道。
添加Web界面安装MediaPortal的插件MPExtended和WebMediaPortal（），我们将可以通过浏览器打开“http：//媒体中心电脑IP地址：8080”来访问MediaPortal的Web页面。在配置了远程访问的情况下，我们将可以通过互联网随时访问客厅电脑，甚至欣赏电视节目。
增强网络存储功能
共享配置如果希望家庭网络中的其他电脑设备能够访问客厅电脑中的某个磁盘或者文件夹，则可以右击该磁盘或文件夹，选择“属性”，在打开的对话框中单击切换到“共享”选项卡，设置共享磁盘或文件夹，并配置适当的权限。
1概述
bq24700／bq24701是专为笔记本PC而定制的高集成度电池充电控制器和选择器。bq24700／1利用其动态电源管理（DPM）和AC墙上适配器来自动调节电池的充电电流，从而可使电池充电时间缩至最短，并可选用低成本的适配器。bq24700／1利用选择器可以选择电池或AC墙上适配器作为主系统电源。同时可利用300kHz的固定频率和PWM来精确控制电池的充电电流和电压。在对镍镉／镍氢电池和锂离子／锂聚合物电池组（包）充电时，充电电流精度为±4％。当对Li＋电池充电时，充电电压精度可达±0．4％。器件中的PWM控制器适合于在墙上适配器电压高于电池电压情况下的降压变换器中使用。在电池过放电情况下，为了保护电池，bq24700／1可执行耗尽电池检测与指示功能。
2引脚功能和推荐工作条件
bq24700／1采用24引脚TSSOP封装，引脚排列如图1所示。表1列出了它们的引脚功能。
表1bq24700/01的引脚功能
引脚名称引脚号I/O功能
ACDET1IAC或适配器电源检测端。当该脚电压低于1.2V门限电时，器件进入睡眠模式，在睡眠模式下仅消耗15μA电流ACDRV24OAC或适配器电源选择输出ACN11I适配器电流感测放大器负差分输入ACP12I适配器电流感测放大器正差分输入ACPRES2O开路漏极输出，用作指示AC电源的存在ACSEL3I该脚为逻辑低电平，选择电池；为逻辑高电平时，选择AC适配器作为系统电源ACSET6I用于在DPM发生时编程适配器电流ALARM19O枯竭电池报警输出BATDEP4I已耗尽枯竭的电池电平设定输入BATDRV23O电池电源选择输出BATP13I电流充电调整电压检测输入BATSET9I该脚电压>0.25V时，用作设定充电电平；该脚电压≤0.25V或接地时，内部电池误差放大器反相输入端连接内部1.25V（±0.05%）的参考电压COMP10O从反相端输入到PWM比较器，该端同时也是跨导（gm）放大器的输出ENABLE8I充电赋能GND17-电源地回复，公共参考IBAT14O电池电流差分放大器输出PWM21O栅极驱动器输出SRN15I电池电流感测放大器负差分输入SRP16I电池电流感测放大器正差分输入SRSET5I电池充电电流编程端，用于设定充电电流的限制电平V22I工作电源VHSP20O驱动外部MOSFET的电压源VREF7O5V、±0.6%的参考电压Vs18I系统（负载）电压输入脚bq24700／1的推荐工作条件如下：
电源电压(Vcc)：7～20V(选择器工作电压为4．5～20V)；
ACN、ACP(11脚、12脚)输入电压：7～20V；
SRN、SRP(15脚、16脚)输入电压：5～18V；
PWM、BATDRV、ACDRV(21脚、23脚、24脚)输出电压：－0．3～20V；
1～5脚、8～10脚、13～14脚和18～19脚的输入或输出电压：－0．3～8V；
工作环境温度(TA)：－40～85℃。
3应用电路及工作原理
bq24700在笔记本PC充电管理中的应用电路如图2所示。电路的输入端连接AC墙上适配器，输出端连接笔记本PC系统。Q1(P沟道MOSFET)为充电器开关，Q2为适配器选择开关，Q3为电池选择开关。
3．1电路工作原理
a．动态电源管理(DPM)
电池充电电流IBAT为适配器电流IADPT与系统电流ISYS之差，即IBAT＝IADPT－ISYS。如果IBAT与ISYS之和超过适配器的电流限制，通过DPM功能可减小电池充电电流，从而使整个输入电流消耗保持在墙上适配器的限定容量之内。随着系统电流的减小，充电电流会相应增大，从而使电池充电时间缩短到最低限度。
DPM可通过电池充电来调节电压、充电电流和适配器，以使充电电流的三个控制环路进入PWM控制器。如果三个用户的编程门限有任意一个达到，相应的控制环路将命令PWM控制器减小占空因数，以减小电池充电电流。
b．AC适配器检测
IC的ACDET脚(1脚)通过外部电阻分压器来检测AC适配器的存在及其功率损耗。在应用电路中，由于R1连接于阻塞二极管D1的负极，故要求适配器电压VADPT≥18V(当VADPT＜18V时，R1连接到D1正极)。当ACDET脚上电压低于内部比较器的1．2V参考电平时，IC将进入睡眠状态，PWM控制截止，Q2关断，Q3导通，从而选择电池作为系统电源。系统(负载)电压可通过VS脚上的电阻分压器进行监控，以便在Q2出现短路而适配器电源仍存在时，对系统电源提供保护。
c．电池充电操作
bq24700／1中的固定频率PWM控制器可用于为电池充电提供闭环控制。电池电压VBAT、电池充电电流IBAT和适配器充电电流IADPT三个控制参数，既可由键盘DAC或IC5V参考电压外部的电阻分压器来进行编程，也可利用内部参考电压(1．25V)来编程。适配器电流和电池充电电流可分别利用低值电阻R5和R6来检测，并被反馈到IC内部相应的跨导(gm)放大器上。电池电压则通过R7和R9组成的分压器检测，并将检测信号反馈到IC内部的第三个gm放大器。
(1)电池充电电压设定
电池充电调整电压VBAT可利用R7和R9组成的电阻分压器并通过IC的BATP(13)脚反馈到电池误差放大器，只要BATSET(9)脚上的电压VBATSET大于内部0．25V的参考电压，电池充电电压便可设定为：
VBAT＝[(R7＋R9)／R9]·VBATSET
(2)电池充电电流设定
电池充电电流IBAT可由IC脚SRSET(5)上的电压VSRSET和传感电阻R6共同决定，公式如下：
IBAT＝VSRSET／(25R6)
上式中，VSRSET的最大值为2．5V。该电压可通过来自VREF(5V)的电阻分压器获得，也可以从键盘控制器DAC得到。
图2bq24700组成的笔记本PC电池充电器电路
(3)适配器电流设定
适配器电流IADPT可通过IC脚ACSET(6)上的电压VACSET和适配器电流感测电阻R5来确定：
IADDPT＝VACSET（25R5）
d．电池耗尽检测
电池耗尽电平可由通过电阻分压器施加到IC脚BATDEP（4）上的电压来设定。当电池放电过量时，ALARM（19）脚会发出报警信号并输出高电平，而并不关心电源选择。
当电池电压低于已耗尽电平的80％时，被认为是电池深度放电。当电池耗尽时，bq24700仍会停留在已选择的电源上。但是，bq24701却会在电池耗尽时，自动切换到适配器电源。表2列出了两种器件的可用选择方式。
表2bq24700/01的选择方式
条件
TA=-40～85℃选择器操作bq24700bq24701电池作为电源电池移开自动选择AC适配器自动选择AC适配器电池重新插入基于选择器
输入选择当适配器
移开时选择电池AC适配器作为电源适配器移开自动选择电池自动选择电池适配器重新接入基于选择器输入选择基于选择器输入选择已耗尽的电池条件电池作为电源发送报警信号自动选择适配器发送报警信号AC适配器作为电源发送报警信号发送报警信号报警信号有效耗尽电池条件耗尽电池条件选择器输入不匹配于选择器输出3．2主要元件选择
a．MOSFET选择
MOSFET的选择取决于栅－源电压、输入电压和输入电流。P沟道MOSFET的栅－源耐压至少是20V，击穿电压BVDSS≈VIN＋1V。平均输入电流的计算公式如下：
IIN(avg)＝[（VOIO）×1．2[／VIN
有效值电流由下式确定：
IIN(RMS)＝IIN(avg)(1／D)1／2
式中，D为占空比。
b．肖特基二极管D1的选择
选择肖特基二极管D1时，要求D1必须能承受输入电压VIN。
c．电感的选择
为防止电流斜坡太陡而导致过大的纹波，电路中电感器的电感值不能过小，推荐按下式选取：
[关键词]住宅小区电气设计优化
中图分类号：TU85文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）23-0142-01
[Abstract]Accordingtomany-yeardesignexperience，thepaperexploressomeattentiveproblemsintheelectricdesignofurbanresidentialcomplexes，andintroducestheoptimizationdesignmethodsforthepowersupplyschemeinthecomplexfromtheinputschemefor10kVpower，applicationofthedistributiontransformer，thedesignforlow-voltdistributionnetwork，soastodirectthepractice.
[Keywords]residence，complex，electricdesign，optimization
随着我国经济建设的不断深入，人民的生活水平日益增长。与人们生活密切相关的居民生活小区的建设如火如荼，建设的类别、形式、档次变化越来越大。作好居民小区的供电设施，无疑是居民小区建设的重要环节。用电需求的不断变化为电气设计的长期适用性带来了艰巨的考验。笔者总结了现代城市住宅及小区电气设计中应注意的几个问题，为业内同行们提供参考。
1城市住宅电气设计中应注意的几个问题
1.1合理确定用电负荷
目前我国城市居民住宅户型多为两室一厅、三室两厅或四室两厅，建筑面积在60O-150O左右，新建住宅普遍采用双卫生间。住宅小区户均容量一般应在6kW～12kW之间，配变容量选择应按照配置系数0.5-0.8进行配置，最小不得小于0.5。如此设计既能满足用户日益增长的用电需求，同时也提高了住宅电气的安全水平，从而有效的减少了电气火灾和其他电气事故的发生。
1.2回路的设计
住户配电系统的设计，要遵循安全、适用、经济和有利发展的原则。住户配电回路数量应根据用电标准和为使用大功率家用电器而设置的专用插座回路的数量来决定。住宅内除设有照明回路和一般插座回路外，还应设置空调、厨房设备等专用插座回路。多分支回路使户内负荷电流分流，可减少线路温升和谐波产生的危险，从而延长线路寿命和减少电气火灾发生。一般情况下，室内配电回路应不少于8个。
1.3接地和用电安全设计
确保用电安全是建筑电气设计的根本原则，用电安全主要体现在用户的人身安全，建筑物的安全和用电设备及线路自身的安全三个方面，具体如下：
1）用户人身安全。为保证用电者的人身安全，供配电线路应进行接地处理。TN-C-S系统和TN-S系统是目前普遍使用的接地方式。
2）防电气火灾。
据统计，民用建筑火灾的原因大多数是由电气方面引起的，除了短路、过负荷、接触不良外，接地电弧也是引起电气火灾的主要原因。因此，应根据实际情况，在住宅楼或住宅楼每单元的电源进线处，装设漏电动作电流为300mA～500mA的漏电保护器，其延时动作应小于2S，以保证上下级漏电保护器的动作选择性，
这样不但能有效地防止因漏电引起的火灾，还可以作为下一级漏电保护器的后备保护。
3）防雷电波侵入和过电压保护。
根据引入住宅线路、管线的敷设方式和系统形式，按规范采取相应的防雷接地措施，安装合适的避雷器，过电压保护器，电话保安器等电气设备，同时，还要认真把好验收关。为防止瞬时过电压对家用电器造成损害，可在总配电箱或户配电箱电源进线端装设过电压保护器。
2新建小区供电方案优化设计
新建住宅小区供电方案包括10kV电源进线配电变压器配置及布点、低压配电网设计三大部分。
2.110kV电源进线方案优化
住宅小区外部10kV供电线路应根据当地城市规划或配网规划选用电缆或架空方式供电;对住宅小区内具有高层建筑电梯等一级负荷的，应用双电源方式供电;小区内部使用电缆线路，宜采用开闭所（环网柜）和配电所方式实行环网供电。
常规方案：选用1路lOkV电源进线引入。
优化方案：原则上在具有一二级负荷或400户以上小区采用2路10kV电源引入设计;400户以下规模较小且无一二级用电负荷小区，可采用1路10kV电源进线设计。
通过优化10kV电源进线方案，可达到如下效果：1）由于住宅小区采用2路10kV电源进线，提高了小区用电可靠性;2）在今后用电负荷发展中随着10kV线路负荷的增长、变化，可根据2条线路负载情况，调节小区用电至负荷较低线路，降低10kV线路损耗，实现降损节能。缺点是2路10kV电源进线相对1路10kV电源进线投资有所加大。
2.2配电变压器配置及布点优化
配电变压器配置首先要对配变容量进行测算。参考《山东省住宅小区供配电设施建设标准》配变容量计算标准，非别墅类住宅户容量配置在6kW-12kW，别墅类住宅根据实际需要确定，每户不宜低于16kW。此计算标准充分考虑到今后小区用电需求，配电变压器总体配备容量较大，而小区居民用电3年-5年内负荷率很低，相当一段时期内变压器“大马拉小车”，空载损耗大，造成电力能源的浪费。
常规方案：依据负荷计算标准预测总体负荷，按变压器每台500kVA容量计算变压器台数，单台变压器辐射供电，低压不联络。
优化方案：考虑小区用电设施建设中电缆线路埋设后难以改变，电缆按满负荷配置;考虑配电变压器多放置在配电房、配电箱变内，一旦变电容量不足易于调换，在实践中适当缩小容量配置，实现低压联络。
方案优化实施效果明显：
1）配电变压器容量降低，减少了小区电力建设投资，开发商满意;
2）通过一个配电室（箱变）配置2台变压器，减少了配变占地面积，美化了小区用电环境;
3）在通过每2台配电实现低压联络，做到“负荷较低运行l台、负荷较高运行2台”的灵活供电方式，变压器利用率提高、空载损耗下降，给供电公司带来直接经济效益;
4）提高了供电可靠性，当其中一台配变损坏、检修时，可考虑用另一台配变暂代2台配变的居民负荷，缩短了停电时间。
2.3低压配电网设计优化
该部分设计较为简单，要求新建居住区低压供电半径不应超过250m;居住区内公建用电设备总容量在250kW或需用变压器容量在160kVA以下者采用低压方式供电，超此容量原则按高压供电方式，实施一户一表等。
常规方案：在符合基本要求的同时满足正常人工抄表功能即可。
优化方案：考虑配网自动化发展，预留配网自动化通信管孔、配网自动化设备装设位置及通信线路位置。根据实施区域具体情况选择适宜的通信方式，配电自动化通信网应优先采用光传输网络专网通信方式，实现规范接入。有条件的住宅小区宜采用低压光纤复合电缆（OPLC）入表进户，以满足智能化家居电器自动监测及控制等发展需求。用电信息采集系统应实现电能量采集、计量异常监测、用电分析和管理，并实现用电信息采集系统的“全覆盖、全采集”，通过信息交互实现供电可靠性和电压合格率统计到户。
3结语
安全、方便、适用是城市住宅及小区电气设计的首要任务，电气设计应符合我国经济发展及居住环境不断变化的需要，满足城市住宅及小区各项电气功能配置安全合理的要求，为人们营造一个良好的居住环境。
参考文献：
[1]GB50096-1999，住宅设计规范[s].
[2]工业与民用配电设计手册[M].第3版.北京：中国电力出版社，2005.
关键词：TMS320LF2407;CAN总线;PCI总线;适配器
中图分类号：TP273文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)08-047-02
DesignofPCIBusCANAdaptorBasedonDSP
GUANHongliang1,ZHANGJinzhu2,DUDongli2
(1.JilinRailwayVocationalTechnologyCollege,Jilin,132001,China;2.ShandongTransportVocationalCollege,Weifang,261206,China)[HJ1*5]
Abstract：ThedesigntheoryandimplementmethodofonenewCANbusPCadapterarediscussedinthispaper,basedonTMS320LF2407DSPofTICompanyUSA.BasedonPCIbus,thisadaptercanrunonitsownnotdependentonPC.Andseveralquestionsaresolved,suchaslowresponsespeedandpoorwholelysynchronoustimelinessofperipheralCANnodes,thereliabilityandrealtimeofCANadapterisimproved,apracticalapplicationisgiven.
Keywords：TMS320LF2407;CANbus;PCIbus;adapter
1引言
CAN总线是一种开放式、数字化、多点通信的串行总线，是一种具有较高性价比、能满足分布式控制要求的现场总线，在控制领域得到广泛采用。CAN的速率可达到1Mb/s/40M,最大传输距离可达10km/5kb/s\[1\]。为了扩展CAN总线的监控、管理功能，需要一种实时、可靠的CAN总线PC适配器，实现对CAN总线监视、控制和操作。本文利用TMS320LF2407芯片自带CAN模块，设计成CAN的一个特殊节点。使其即能通过PCI接口同PC机进行数据交换，又能独立与PC机自主运行。
2适配器的硬件设计
2.1CAN接口实现
以往CAN总线适配器多数采用Intel82527、Philips公司的SJA100等芯片来完成CAN通信控制。本文利用TMS320LF2407内嵌的CAN模块作为CAN通讯控制器，该模块是一个16位的外设模块。他完全支持CAN2.0B协议，可工作在标准模式和扩展模式，支持数据帧和远程帧，数据收发采用邮箱方式；有可编程位定时器，可对中断配置编程，可编程实现总线唤醒功能；能自动回复远程请求，有完备的错误诊断功能；可进行自测试，有自动收发功能\[2\]。PCA82C250是驱动CAN控制器和物理总线间的接口芯片，与DSP2407的CAN模块相连，完成DSP对CAN总线的差动发送和接收功能。
2.2PCI接口实现
采用H.X公司的PCI9052实现PCI总线接口功能，PCI9052可与多种局部总线相连接，并且可支持相对慢的局部总线，在PCI总线上达到突发传输速率132m/s。PCI9052拥有读写FIFO，32位的字宽，33M的PCI总线时钟频率。主要功能与特性如下：
(1)符合PCI2.1规范的目标，接口芯片支持低成本从属适配器；
(2)支持非复用或多路复用8位、16位、32位局部总线；
(3)串行E2PROM用于装载配置信息；
(4)具有5个局部地址空间和4个局部地址空间的片选信号；
(5)支持局域总线与PCI时钟的异步运行。
2.3总体设计思想\[3\]
适配器采用存储器共享的方式实现DSP与PC的数据交换。其中共享存储器选用集成双口RAMIDT7130。IDT7130容量为1kb，其左口连接DSP2407，右口连接PCI9052，使用存储器寻址方式。同时，对IDT71302个端口的仲裁采用的是中断线的方式。片上的DSP和PC机通过互发中断来读取IDT7130的数据。这样使IDT7130成为上位机和DSP的数据交换中介，DSP能够实时处理从上位机传来的命令和数据，同时把各个CAN节点的信息传给上位机。利用一块串行E2PROM(93C46B)存放适配器的PCI配置信息。上电后访问93C46B，实现本适配器的自动配置。Altera公司的EPM7064S完成地址译码和逻辑控制。适配器原理图如图1所示：
图1PCI总线CAN适配器原理图
2.4电源、地及噪声的处理
在本设计中对电源的处理首先将模拟部分的电源和数字电路部分的电源进行隔离，即分别供电。模拟电路部分的5V电源分别取自PCI总线上的12V电源，经线性稳压后，再经去耦、滤波后引至专门设计的模拟电源平面。数字部分的5V电源直接取自PCI总线上的5V电源。数字部分的3.3V电源亦取自PCI总线上的5V电源，经稳压后得到。在PCB的层结构设计中也充分考虑到尽可能地保留完整、大而积的电源平面层。适配器的“地”事实上分为模拟地和数字地2部分。这2部分最终在电源平面入口处相连。使得模拟地相对干净。从而减少叠加到信号上的噪声，有利于提高信噪比。
3适配器的硬件设计
适配器的硬件设计主要包括2部分：PCI适配器驱动软件部分和DSP数据采集处理软件部分。
3.1PCI适配器驱动程序设计
由于PCI设备的中断,1/0端口、映射内存等资源都是动态分配的，必须编写驱动程序管理硬件，才能供用户编程使用。考虑到适配器的通用性和兼容性，驱动程序的开发采用支持WindowsXP，Windows2000，Windows98的WDM驱动程序。开发工具采用VisualC++6.0。WDM(WindowsDriverModel)是NT4.0内核模式设备驱动程序模型的扩展形式，是为基于Windows2000的设备驱动程序提供的一种新的开发模型\[4\]。本设计使用开发工具WINDRIVER大大简化驱动程序的开发。通过DiverWizard开发者很容易生成驱动程序框架，同时，WINDRIVER和VC有很好的接口。生成驱动框架后在VC中就可以通过在工程项目中加入9052_lib.c,在应用程序开头直接引用#include"9052lib.h"，并0添加特定的驱动代码完成驱动程序的编写。下面是驱动程序主函数的部分代码:
if(!PCI-GetWD_handle(&hWD))return0;
WD_Close(hWD);[JY]//确定驱动是否装
hMy9052=PMy9052_LocateAndOpenBoard(Ox10b5,0x9050,fUseInt);[JY]//打开9052设备
PMy9052_ADDRad_sp=P9052_ADDR_SPACE0;
ad_sp=*PMy9052_GetAddrRangeName(PMy9052_ADDRad-drSpace);[JY]//得到有效的映射空间
data=MYDIVER_ReadByte(hMYDIVER,adsp,Offset);[JY]//读特定存储位置的值
MYDIVER_WriteByte(hMYD1VER,ad_sp,Offset,data);[JY]//data值写入存储空间
…[JY]//数据处理
WD_close(hWD);[JY]//结束
3.2PCI适配器驱动程序设计
固化在DSP中的应用软件是整个系统实时运行的支撑软件。主体程序采用ASICC语言编写。他主要完成以下功能:
(1)环境初始化；
(2)从CAN总线接受数据；
(3)从RAM中读数；
(4)系统的控制程序；
(5)向CAN总线发送任务包；
(6)向PC上传数据。
系统的控制程序根据用户系统的需求自主来开发。由于DSP2047是16位单片机有较强的运算能力和实时控制功能。他要处理所有的CAN数据包的解释，而且能够满足分布实时控制的现场总线要求。在实际调试中发现下层的控制器向PC机的传递数据量远大于PC机下传的数据量，因此在数据编码时将控制信息、采样数据编号信息和控制量、采集量均加载在数据字节里。由此CAN总线通讯协议的形式为:"ID号+数据+校验”，其中ID号为各DSP采集器编号采用11位标识符的前4位。为了保证通讯的可靠性，在数据接受后，都由一个返回帧，以表示确认，其校验位为发送端的固定代码。DSP上传实时采集数据的发送采用定时查询的方式，查询采样是否结束并且进行了相应的数据处理后，立即将数据通过CAN控制装载并发送到CAN总线上。基本流程如图2所示。
图2DSP2407程序流程图
4应用实例
应用该CAN通讯适配器对实验室3台交流异步电机进行监控。系统构成原理如图3所示。在通信时，CAN总线设为多主结构。PCICAN转换卡地址是1，电机A、电机B、电机C的地址分别为2，3，4。变频器控制电机A以v0速度左右10%的额定转速范围内线性变化，同时CAN收发器1发送电机A转速的数字量至CAN卡。CAN卡同步实时发送信号至CAN收发器2，3,调节电机B，C使其分别以速度1.1v0，1.2v0工作。CAN卡同时分别采集每个电机速度发送至PC机，以便人机监控调整。系统的人机界而是基于Windows平台用VC++6.0语言开发，DSP内部程序用ASICC语言编写.实际运行控制结果表明该系统工作可靠、电机调节响应速度快。
图3系统构成原理图[LL]
5结语
本文设计的CAN总线适配器实用性强，并具有良好的可扩展性。在WIN2000系统下经过长时间的运行测试，运行稳定可靠。他可以适应不同的传输速率和距离，有效保证工业控制系统的实时性。DSP芯片一方面对CAN总线各控制节点的参数进行高速运算处理，另一方面通过PCI总线进行人机数据交互，起到一种CAN总线中主控节点的作用。
参考文献
［1］邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计［M］.北京：航空航天大学出版社,1996.
［2］刘和平,严利平,张学峰,等.TMS320LF240xDSP结构、原理及应用［M］.北京：北京航空航天大学出版社,2002.
［3］柳泉.基于PCI总线的CAN卡的设计与实现［J］.电子技术应用,2002(12):2830.
［4］ChrisCant.WindowsWDM设备驱动程序开发指南［M］.孙义,译.北京：机械工业出版社,2000.
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