教学课程资源库 更多>>

关键词： 集成功率放大器   限流保护   有限元仿真   热阻   可靠性  

摘要： 随着我国从电子元器件消费生产大国逐渐向设计研发强国转变,国产电子元器件研究制造也逐步向着高质量与高性能的方向发展。而作为电子通讯领域中驱动电路的核心器件,国产集成功率运算放大器在小型化、智能化、高可靠性的产品需求下面临着重大挑战,在研发初始阶段常出现在恶劣环境工作下失效率高、产品中智能保护电路触发不灵敏甚至缺乏保护设计功能等可靠性问题。因此本文针对以上研究背景,选择一款国产集成功率运算放大器为研究对象,围绕产品的可靠性问题,设计了限流保护功能并进行了实验测试,研究了电-热-力耦合仿真分析与封装热阻优化。主要内容如下:(1)功率运算放大器的限流保护设计针对国产集成功率放大器的易发生过电应力失效问题,结合器件内部功率芯片电路与封装结构,设计了限流保护功能。其中理论部分首先设计了限流保护电路,根据运放电路的结构与限流模块的实现形式设计了检验电阻。而检验电阻的设计主要基于ANSYS Q3D Extractor软件,通过理论计算得到检验电阻值与检验电阻模型的有效长度,利用Q3D软件可以提取微小尺寸RLCG参数的特点,设计出符合设计要求检验电阻模型,并通过Cadence仿真验证了限流保护设计的有效性。实验验证部分主要针对实现限流保护设计的功率放大器制造样品,搭建限流保护验证测试平台。将不含限流保护设计与含有限流保护设计的器件进行测试对比,结果显示在一定施加功耗范围内,实现限流保护设计的样品在输出电流达到6A时便保持不变,且通过实验数据统计分析,相对于理论设计值,样品中最大误差为0.5%。实验结束后将不含限流保护设计的器件进行失效分析,分析结果显示不含限流保护设计在负载时芯片电源端与输出端产生过电应力失效。(2)电-热-力耦合仿真分析基于ANSYS有限元仿真软件,利用电路原理与Q3D Extractor软件计算芯片端口等效电导率,建立功率放大器电-热-力耦合稳态仿真模型。通过逐步增加功耗,对比限流保护设计前后的两个功率放大器仿真模型,结果显示:实现限流保护设计的模型输出端电流密度小于不含限流保护设计的器件,当输出电流最大时芯片最高温度低于不含限流保护模型约10℃,此刻不含限流保护设计芯片电源端附近与输出端的键合引线应力应变远大于含有限流保护设计的模型。电-热-力耦合仿真模型不但从多物理场分析了限流保护设计的特性,且为此类功率运算放大器失效分析提供了理论指导。(3)功率放大器封装热阻优化基于完成限流保护设计的功率运算放大器的封装结构,利用Icepak热仿真软件,通过正交实验与响应面优化方法对功率放大器封装中的芯片衬底厚度、芯片间距、焊料层厚度、焊料层面积、焊料层材料、散热基片厚度与散热基片材料7种影响封装热性能因素进行优化设计,优化结果使功率放大器的封装结壳热阻从1.53℃/W降低至1.012℃/W,大幅度的提高了功率放大器封装散热性能。本文通过上述对功率放大器的可靠性设计与仿真分析与优化,使产品避免了因负载短路或接入异常电压造成的过电应力失效问题;分析了多物理场耦合作用下的失效机理;对功率放大器的封装热性能进行结构与材料优化设计,提高了功率放大器的可靠性。

关键词： 交流接触器   电寿命预测   寿命预测   特征选择   卷积神经网络   门控循环单元  

摘要： 交流接触器主要负责大电流主回路的频繁通断，在低压电气控制中应用广泛。随着在线监测技术不断成熟，交流接触器智能化发展趋势愈发明显。通过对交流接触器运行参数在线采集分析，能够给设备检修提供科学依据。交流接触器剩余电寿命反映线路通断性能，若能在失效前及时预测，能够提高电力系统的可靠性，减少经济损失。　　本文在特征提取和筛选的基础上，从传统机器学习和深度学习两个角度对交流接触器剩余电寿命预测进行建模分析，分别建立基于GA-SVR的交流接触器剩余电寿命预测模型和基于数据增强CNN-GRU的交流接触器剩余电寿命预测模型。　　首先，对试验样品CJX2-80型号交流接触器的基本构造、工作原理和失效机理进行分析，结合AC-4国家标准搭建交流接触器全寿命试验平台。通过对试验平台进行硬件设计和软件设计，实现高精度自动采集交流接触器运行过程中的电压电流信号。　　其次，对交流接触器全寿命试验平台提取的电压电流波形进行分析，结合失效判定标准进行检验，从中提取出多个反映交流接触器退化状态的特征参量。同时对特征参数进行双重特征筛选，采用NCA算法计算特征参数对剩余电寿命的重要度，并利用MIC算法计算特征参数之间的相关性，有效去除重要度较低且高度冗余的特征参数，构建最优特征子集。　　然后，从传统机器学习的角度建立GA-SVR的交流接触器剩余电寿命预测模型。通过GA对SVR中的惩罚因子和径向基核函数进行寻优，得到最优参数模型，同时计算在不同数据量样本下的预测准确率，检验模型对数据的敏感度。GA-SVR模型有效准确率较高，在交流接触器剩余电寿命小样本预测领域具有较高的实际应用价值。　　最后，从深度学习的角度建立基于数据增强CNN-GRU的交流接触器剩余电寿命预测模型。通过将交流接触器最优特征子集进行时序增强，强化前后状态的关联性。利用卷积神经网络CNN对数据增强后的高维特征矩阵进行卷积计算，深度挖掘高维特征规律，提取特征向量，并压缩特征维度。提取的特征向量延展后输入GRU神经网络，GRU神经网络充分考虑状态前后的关联性，捕捉序列长时间步依赖关系，对长时间历史特征信息进行记忆，通过全连接层输出预测结果，实现交流接触器剩余电寿命的精准预测。

标准号: GB/T 15166.5-2022

摘要： 本文件规定了用于电动机回路的高压熔断器的熔断件的技术要求、型式试验、提供给用户的信息等内容。本文件主要适用于3 kV及以上、50 Hz交流系统中直接起动的电动机使用的熔断器的熔断件。

标准号: GB 21518-2022

摘要： 本文件规定了交流接触器（以下简称接触器）的能效等级、能效限定值、抽样、试验和计算方法。本文件适用于额定频率为50 Hz、主电路额定工作电压为1000 V及以下，额定工作电流为6 A~630 A，接触器的额定控制电源电压为交流400 V及以下，使用类别为AC-3的三极机电式、直动式的整体式接触器。本文件不适用于外加节电装置、家用和类似用途的接触器及半导体接触器（固态接触器）。

关键词： 功率放大   音频   直流稳压电源   LM324AD   LM386   Multisim  

摘要： 为了解决市场上音频设备存在的噪音多、增益不可调等问题,本文设计了一款音频功率放大电路。该电路由前置放大电路、功率放大电路两级放大电路以及滑动变阻器构成,其中,前置放大电路通过芯片LM324AD与外围电阻连接成同相比例运算放大电路;功率放大电路采用芯片LM386以及外围电阻、电容进行功率放大,而两级放大电路之间通过滑动变阻器实现增益调节。为了验证该电路的性能,采用Multisim仿真软件进行了信号测试。结果表明,该功率放大器具有较低的失真度且能够实现根据需求调节放大电路的增益,从而降低可输出的噪音干扰,提高音频播放质量。该放大器整体设计比较简单,成本较低,具有实际推广应用价值。

关键词： 跌落式熔断器   支柱胀纹   LED灯具   赔偿依据  

摘要： 对一起10 kV跌落式熔断器瓷绝缘支柱胀裂引起弧光接地短路故障造成变电站出线开关跳闸,同时故障时电压波形中高次谐波分量经配电变压器绕组传递到低压侧,并对低压侧特定类单相用电设备(LED灯具)造成损坏过程进行分析,继而对故障中损坏居民家用电器赔偿处理法律依据提出完善修改建议。

关键词： 开关电源电路   液晶彩电   整流滤波   开路失效   烧断   熔断器   短路故障   故障检修  

摘要： 二、常见故障检修思路。1.无电压输出(1)熔断器烧断若熔断器F911烧断,说明开关电源存在严重短路故障,主要对以下电路进行检测:(1)检测整流滤波VDB912~VDB915、CF901是否击穿漏电。(2)检查电源开关管VB901是否击穿。如果击穿,进一步检查尖峰吸收元件是否开路失效,检查NW912②脚外部稳压控制电路的NW950、NW957以及NW912。

关键词： RS触发器   74LS00   安全保护装置  

摘要： 为了消除自动化流水线车间工作人员在工作中被卷入扇叶的安全风险,利用74LS00集成块,给出一种新型RS触发器的电路结构,并设计一种控制电机的危险区安全保护装置。通过对RS触发器结构的改进,能够实现复位及信号锁存功能。装置的设计方法具有新意,稳定可靠,并且可与其他安全防护设施联合动作,在经济性和可升级性上具有独特优势。

关键词： 电磁继电器   交流接触器   家用空调  

摘要： 为了提升产品的竞争力,在保证安全运行和可靠性的前提下,本文以优化3匹定频空调压缩机控制方式为目标,进行了大量的研究分析和试验验证,最终得出了采用电磁继电器控制方案可行的结论。

关键词： 模拟电子技术   三融合理念   差分放大电路   教学改革  

摘要： 模拟电子技术不仅是电类专业的核心基础课程,也是物理学类专业的基础课程。为了使该课程的教学切合地方应用型本科院校学生的专业基础实际,首先提出了“理论+仿真+实践”三融合理念,然后基于该理念,以差分放大电路教学为例,从改革措施、教学策略、教学评价及课程思政等维度,阐述对该课程进行系列教学改革过程。教学改革实践表明,基于“三融合”理念的模拟电子技术课程教学改革符合新工科建设及工程教育理念,改革实施后,该课程的教学质量和效率明显提高。