硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范范文

“數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)就業(yè)班”已于2005―2006年成功舉辦三期，學(xué)員有來(lái)自高校研究生、在職工作人員、應(yīng)屆畢業(yè)理工科學(xué)生等，實(shí)踐性的課程使學(xué)員完成從對(duì)IC設(shè)計(jì)的陌生到熟悉的過(guò)程，親歷IC設(shè)計(jì)整個(gè)前端流程。開(kāi)班以來(lái)得到學(xué)員的廣泛認(rèn)可，學(xué)員在本課程中學(xué)到的技術(shù)在求職中起到了關(guān)鍵性作用，先后有多名學(xué)員就職于國(guó)內(nèi)知名IC設(shè)計(jì)公司，包括威盛、華大、六合萬(wàn)通、華為等，受到用人單位的好評(píng)。同時(shí)，在實(shí)踐過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)和新的方法，將在第四期中得到提升和發(fā)展。

如果您正在為就業(yè)發(fā)愁，正在苦苦尋找一份高薪工作在北京.上海這些大城市大展宏圖；

如果您想從事IC設(shè)計(jì)行業(yè)卻不知道從哪里入手；

如果您剛剛踏入IC設(shè)計(jì)行業(yè)，感覺(jué)技術(shù)和工作壓力很大；

那本課程將會(huì)帶你踏上這條充滿前途的金光大道，您的職業(yè)人生將從此與眾不同……

課程特色

教授IC前端設(shè)計(jì)全部流程

最實(shí)用、最常用的IC前端技術(shù)和方法

真實(shí)實(shí)踐環(huán)境，先進(jìn)設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手制作

課程大綱:

1. Unix/Linux操作系統(tǒng)使用

3. 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)

4. 半導(dǎo)體電路和工藝基礎(chǔ)

5. 數(shù)字邏輯

6. 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)流程

7. 硬件描述語(yǔ)言和電路設(shè)計(jì)

8. 電路驗(yàn)證技術(shù)

9. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐

10. 電路設(shè)計(jì)進(jìn)階

11. ASIC和SOC設(shè)計(jì)導(dǎo)論

12. FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證初步

13. 微處理器結(jié)構(gòu)

14. 邏輯綜合初步

15. 可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)

16. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐

招生對(duì)象

電子、計(jì)算機(jī)、通信等相關(guān)專業(yè)大學(xué)應(yīng)屆本科畢業(yè)生和低年級(jí)研究生

參加工作不久，需要提升技術(shù)水平和熟悉設(shè)計(jì)流程的在職工程師

或其它理工科背景有志于IC設(shè)計(jì)工作的轉(zhuǎn)行人員

開(kāi)課時(shí)間 2006年8月 16日.

課時(shí)數(shù)共 110學(xué)時(shí)

上課時(shí)間

每周一、三、五晚18:30～21:30 ，每周日下午13：00～17：00

每周二、四、六自修及作業(yè)

上課地點(diǎn) 清華大學(xué)東主樓9區(qū)103

費(fèi)用 報(bào)名費(fèi)100元

學(xué)費(fèi)4500元，包括聽(tīng)課、講義、資料、輔導(dǎo)、上機(jī)軟硬件費(fèi)用、證書(shū)等，食宿自理。

優(yōu)惠

2006年8月10日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4300元！

在校學(xué)生2006年8月10日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4000元!

5人以上團(tuán)體報(bào)名可九折優(yōu)惠！

聯(lián)系方式

電話：010-58815958轉(zhuǎn)601/602

郵件：.cn

網(wǎng)址：.cn

第二期數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)提高班'

北京第五日IC設(shè)計(jì)培訓(xùn)中心獨(dú)家推出數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)就業(yè)班，在最短的時(shí)間里讓學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)方法，常用EDA工具，更以實(shí)際專題項(xiàng)目帶領(lǐng)學(xué)員完成一個(gè)從最初的設(shè)計(jì)規(guī)范到門(mén)級(jí)網(wǎng)表實(shí)現(xiàn)的整個(gè)前端設(shè)計(jì)流程，手把手帶領(lǐng)學(xué)員完成實(shí)際項(xiàng)目作品，使學(xué)員在領(lǐng)會(huì)IC設(shè)計(jì)知識(shí)的同時(shí)具備IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并學(xué)會(huì)IC設(shè)計(jì)公司的團(tuán)隊(duì)分工與合作。學(xué)成后可以勝任IC設(shè)計(jì)公司一般性設(shè)計(jì)工作，最終的專題設(shè)計(jì)和作品更可以做為求職和職位提升的有力證明。

本課程在"數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)提高班第一期"成功舉辦的基礎(chǔ)上，更近一步完善課程，更好的把握課程的進(jìn)度，目標(biāo)直指培養(yǎng)較高水平IC設(shè)計(jì)工程師，在保證學(xué)員獲得IC前端設(shè)計(jì)全部技術(shù)要點(diǎn)的同時(shí)，重點(diǎn)鍛煉學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手能力，跨度近兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生將以一個(gè)簡(jiǎn)單標(biāo)量流水線處理器的設(shè)計(jì)為核心，進(jìn)行RTL設(shè)計(jì)、邏輯綜合、時(shí)序分析、芯片測(cè)試、綜合驗(yàn)證、以及高級(jí)技術(shù)和設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐。學(xué)員可以選擇參與處理器設(shè)計(jì)或系統(tǒng)芯片IP模塊設(shè)計(jì)，要求至少參與完成此處理器芯片或獨(dú)立完成一個(gè)系統(tǒng)芯片IP模塊從設(shè)計(jì)規(guī)范到網(wǎng)表實(shí)現(xiàn)的整個(gè)前端設(shè)計(jì)過(guò)程，最終的設(shè)計(jì)是可以拿去layout和流片的。

如果你具有相關(guān)專業(yè)學(xué)歷，但缺乏一定的項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)；

如果你面對(duì)學(xué)習(xí)或工作挑戰(zhàn)，感覺(jué)壓力很大；

如果你對(duì)芯片設(shè)計(jì)充滿興趣，希望用最短的時(shí)間學(xué)到人家需要兩三年才能跨越的技術(shù)；

那么本課程將會(huì)成為你提升技術(shù)水平、躋身IC設(shè)計(jì)高級(jí)人才的最佳選擇！

課程特色

教授IC前端設(shè)計(jì)全部流程

最實(shí)用、最常用的IC前端技術(shù)和方法

真實(shí)實(shí)踐環(huán)境，先進(jìn)設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手制作

課程大綱:

1. 電路設(shè)計(jì)進(jìn)階

2. ASIC和SOC設(shè)計(jì)導(dǎo)論

3. FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證初步

4. 微處理器結(jié)構(gòu)

5. 邏輯綜合初步

6. 可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)

7. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐

8. RTL設(shè)計(jì)和驗(yàn)證

9. SOC設(shè)計(jì)平臺(tái)

10. 總線和IO IPs

11. 形式驗(yàn)證技術(shù)

12. 邏輯綜合技術(shù)

13. 靜態(tài)時(shí)序分析

14. 芯片規(guī)劃和設(shè)計(jì)

15. 專題技術(shù)討論

16. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐

招生對(duì)象

電子、通信、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)本科畢業(yè),一年以上工作經(jīng)驗(yàn)的在職工程師；

電子、通信、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)較高年級(jí)在讀研究生；

一般高校需要項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的任課教師

開(kāi)課時(shí)間 2006年9月 10日

課時(shí)數(shù)共120學(xué)時(shí)

上課時(shí)間

每周日或周六全天上午9：00～12：00 下午13：00～17：30 周一到周五 自修及作業(yè)

上課地點(diǎn) 清華大學(xué)東主樓9區(qū)103

費(fèi)用 報(bào)名費(fèi)100元

學(xué)費(fèi)5200元，包括聽(tīng)課、講義、資料、輔導(dǎo)、上機(jī)軟硬件費(fèi)用、證書(shū)等，食宿自理。

優(yōu)惠

2006年9月1日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)5000元！

在校學(xué)生2006年9月1日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4680元!

5人以上團(tuán)體報(bào)名可九折優(yōu)惠！

聯(lián)系方式

電話：010-58815958轉(zhuǎn)601/602

郵件：.cn

網(wǎng)址：.cn

復(fù)芯微電子八月份

半導(dǎo)體技術(shù)精品課程

隨著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的階段，各個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)也在不斷完善，同時(shí)，半導(dǎo)體專業(yè)知識(shí)的及時(shí)更新也越來(lái)越受到業(yè)界人士的重視。北京清華大學(xué)信息學(xué)院微電子學(xué)研究所與上海復(fù)芯微電子技術(shù)咨詢公司聯(lián)合舉辦針對(duì)微電子行業(yè)高層次人才的技術(shù)培訓(xùn)及研討班。根據(jù)目前工藝的最新發(fā)展情況，我們邀請(qǐng)了業(yè)內(nèi)知名專家龔正教授為大家介紹“65納米CMOS工藝及其應(yīng)用”；“高壓器件設(shè)計(jì)與制程技術(shù)”，課程注重基礎(chǔ)與實(shí)踐能力的提高，相信會(huì)使參加者受益匪淺。

課程簡(jiǎn)介：

65納米CMOS工藝及其應(yīng)用

65納米CMOS工藝經(jīng)過(guò)多年研發(fā)已經(jīng)逐漸進(jìn)入量產(chǎn)階段，本課程將逐一介紹實(shí)際可行的工藝。內(nèi)容包括前端閘極設(shè)計(jì)、信道結(jié)構(gòu)、源汲極淺結(jié)構(gòu)，以及后端銅導(dǎo)線工藝整合等項(xiàng)目，并且以一些在特定電路應(yīng)用內(nèi)的范例為學(xué)員解惑。

高壓器件設(shè)計(jì)與制程技術(shù)

功率集成電路及組件在相關(guān)電機(jī)電子產(chǎn)品領(lǐng)域中應(yīng)用日漸增多，但功率組件的設(shè)計(jì)制造及工作條件則有別于一般的傳統(tǒng)IC組件，故本課程的宗旨即在闡述功率組件的基本物理結(jié)構(gòu)及相關(guān)的高壓技術(shù)，涵蓋的組件包含Power Rectifiers，Bipolar Transistors，Thyristors，Power MOSFET，以及 IGBT。

師資介紹：

龔正

教育背景: 美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)電機(jī)系博士

工作經(jīng)歷:

中國(guó)臺(tái)灣清華大學(xué)電機(jī)系/電子研究所教授

中國(guó)臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系電性測(cè)試領(lǐng)域評(píng)鑒技術(shù)委員會(huì)委員

中國(guó)臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系校正領(lǐng)域評(píng)鑒技術(shù)委員會(huì)委員兼副召集人

中國(guó)臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證委員會(huì)委員

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電機(jī)名詞審議委員會(huì)委員

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)大學(xué)院校電機(jī)與信息相關(guān)系所學(xué)門(mén)評(píng)鑒委員

中國(guó)原子能委員會(huì)核能研究所科技顧問(wèn)

中國(guó)臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院電子工業(yè)研究所顧問(wèn)

中國(guó)臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院能源與資源研究所顧問(wèn)

中山科學(xué)研究院顧問(wèn)

聯(lián)華電子股份有限公司顧問(wèn)

復(fù)芯微電子專聘講師

專精：

半導(dǎo)體組件物理; 半導(dǎo)體組件特性量測(cè); 半導(dǎo)體組件電子雜訊分析; 功率半導(dǎo)體組件

曾經(jīng)培訓(xùn)企業(yè)：

應(yīng)用材料（中國(guó)）有限公司

英特爾產(chǎn)品（上海）有限公司

中芯國(guó)際集成電路制造有限公司

上海華虹NEC電子有限公司

上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司

上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司

上海貝嶺股份有限公司

杭州士蘭集成電路有限公司

中緯積體電路（寧波）有限公司

首鋼日電電子有限公司

安靠封裝測(cè)試（上海）有限公司

星科金朋（上海）有限公司

威宇科技測(cè)試封裝（上海）有限公司

上海松下半導(dǎo)體有限公司

上海凱虹電子有限公司

飛索半導(dǎo)體（蘇州）有限公司

第2篇：硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范范文

關(guān)鍵詞：ASIC；設(shè)計(jì)流程；數(shù)字集成電路

中圖分類號(hào)：TN742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 16-0028-02

進(jìn)入21世紀(jì)以后，通信技術(shù)的發(fā)展與人民生活需求的不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致集成電路的需求出現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期短，同時(shí)功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優(yōu)點(diǎn)。因此涌現(xiàn)出來(lái)一大批數(shù)字集成電路（簡(jiǎn)稱ASIC）設(shè)計(jì)公司。其中，北京的微電子集成產(chǎn)業(yè)園和上海的張江微電子園集中了國(guó)內(nèi)很多的芯片設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)稱IC設(shè)計(jì)）公司和國(guó)外頂尖IC設(shè)計(jì)公司駐中國(guó)研發(fā)部。而專用集成電路是現(xiàn)在集成電路設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。包含有數(shù)字集成電路（簡(jiǎn)稱ASIC）設(shè)計(jì)、模擬ASIC設(shè)計(jì)、數(shù)模混合ASIC設(shè)計(jì)、射頻ASIC設(shè)計(jì)等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)。ASIC設(shè)計(jì)過(guò)程總共分為5個(gè)階段，分別為：項(xiàng)目策劃、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測(cè)性設(shè)計(jì)、時(shí)序驗(yàn)證與版圖設(shè)計(jì)、流片與整理。這5個(gè)階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務(wù)的分界點(diǎn)。本論文也將以此5個(gè)階段為主線進(jìn)行研究和討論。

一、項(xiàng)目策劃

在集成電路設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是項(xiàng)目策劃。這就需要開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在正式進(jìn)入是實(shí)質(zhì)性研發(fā)階段之前，需要對(duì)該產(chǎn)品潛在的市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，做出可行性報(bào)告。將此可行性報(bào)告提交市場(chǎng)和研發(fā)部門(mén)進(jìn)行論證，討論該產(chǎn)品研發(fā)的正確性與否。如果可行，則寫(xiě)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，用以給出明確的產(chǎn)品性能的大致說(shuō)明，項(xiàng)目進(jìn)度、研發(fā)周期管理等的。

二、總體設(shè)計(jì)

第二階段是總體設(shè)計(jì)。總體設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是：認(rèn)真分析市場(chǎng)的需求，確定設(shè)計(jì)對(duì)象以及設(shè)計(jì)目標(biāo)。在原先第一階段給出的項(xiàng)目任務(wù)書(shū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)芯片的功能確定，內(nèi)外部性能的要求，芯片驗(yàn)收的參數(shù)指標(biāo)。同時(shí)要積極組織各方面的人員論證各種實(shí)現(xiàn)可行的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，選擇最佳的實(shí)現(xiàn)方案，敲定最終的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，以及加工工程，工藝水平。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案完成之后，需要是使用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真，進(jìn)行可行性驗(yàn)證。通過(guò)仿真結(jié)果，來(lái)初步估計(jì)產(chǎn)品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統(tǒng)規(guī)范化說(shuō)明書(shū)為任務(wù)完成的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)規(guī)范化說(shuō)明書(shū)中，主要包含有晶片面積的估計(jì)；．產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算估計(jì)；初始的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)分析；設(shè)立產(chǎn)品的目標(biāo)、可行性和里程碑；設(shè)計(jì)路線和開(kāi)發(fā)工具的選定。其中需要指出的是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是對(duì)該項(xiàng)目的利潤(rùn)模型、開(kāi)發(fā)周期和風(fēng)險(xiǎn)性的分析。一方面，該ASIC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的最終產(chǎn)品是替代目前的一個(gè)成功產(chǎn)品，則成本降低與功能增強(qiáng)是項(xiàng)目最突出的任務(wù)。另一方面，該ASIC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目旨在開(kāi)辟新的市場(chǎng)或者替代目前尚未成功的產(chǎn)品，研發(fā)時(shí)間將是項(xiàng)目中首先關(guān)心的文圖。由于項(xiàng)目的研發(fā)策略會(huì)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等產(chǎn)生巨大的影響，項(xiàng)目規(guī)劃者需要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況在正式研發(fā)階段開(kāi)始之前對(duì)項(xiàng)目的這些驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行歸納分析，以制定項(xiàng)目的研發(fā)策略。

三、詳細(xì)設(shè)計(jì)與可測(cè)性設(shè)計(jì)

數(shù)字研發(fā)流程走到此，如果前面的任務(wù)全部走完，那么研發(fā)將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的開(kāi)發(fā)階段。這一個(gè)過(guò)程又拆分為如下的模塊：

（一）頂層模塊劃分

頂層設(shè)計(jì)是一個(gè)富有創(chuàng)造性的階段，在這個(gè)階段，要定義產(chǎn)品的頂層架構(gòu)。許多經(jīng)典的工程折中問(wèn)題都需要在這個(gè)階段做出決定。產(chǎn)品的開(kāi)銷、設(shè)計(jì)的開(kāi)銷、產(chǎn)品上市時(shí)間、資源需求和風(fēng)險(xiǎn)之間的對(duì)比也是頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一部分。這個(gè)階段中的創(chuàng)造性思維對(duì)于產(chǎn)品的成功有著極大的影響。創(chuàng)造性可以體現(xiàn)在產(chǎn)品的創(chuàng)意、頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)流程的創(chuàng)意等方面。這個(gè)階段的工作主要由少數(shù)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能的高級(jí)工程師參與。這一階段的具體任務(wù)是：討論幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)備選項(xiàng)；分析這幾個(gè)頂層結(jié)構(gòu)選項(xiàng)——需要考慮技術(shù)靈活性、資源需求及開(kāi)發(fā)周期等；完成頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明；確定關(guān)鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開(kāi)始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開(kāi)發(fā)組成員；確定新的工具；確定開(kāi)發(fā)路線/流程；討論風(fēng)險(xiǎn)；預(yù)估硅片面積、輸入輸出引腳、開(kāi)銷和功耗等。這個(gè)階段需要遞交的文檔則是這個(gè)階段需要遞交的文檔：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔與ASIC開(kāi)發(fā)計(jì)劃文檔。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔中，設(shè)計(jì)者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，它的功能需要在頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明中詳細(xì)的描述。ASIC開(kāi)發(fā)計(jì)劃：這個(gè)計(jì)劃必須經(jīng)過(guò)項(xiàng)目管理人員的驗(yàn)收通過(guò)。同時(shí)，還需要完成設(shè)計(jì)線路描述文檔。這個(gè)文檔要再次定義項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中所需要的工具、技術(shù)和方法。

（二）模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)

模塊級(jí)詳細(xì)設(shè)計(jì)，顧名思義，則是將頂層結(jié)構(gòu)合理地劃分成一些更小的模塊。各個(gè)小設(shè)計(jì)模塊間需認(rèn)真細(xì)致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯(lián)系等等。為了明了給對(duì)方展示劃分結(jié)果，ASIC的層次化結(jié)構(gòu)一般以圖示方式表示。

本階段的任務(wù)分別為：將頂層架構(gòu)分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃和頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔；風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步分析；開(kāi)發(fā)規(guī)范(代碼編寫(xiě)風(fēng)格，開(kāi)發(fā)環(huán)境的目錄結(jié)構(gòu)）；檢查芯片設(shè)計(jì)規(guī)則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計(jì)芯片的門(mén)數(shù)。本階段輸出的則是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)文檔，以及準(zhǔn)確的項(xiàng)目研發(fā)計(jì)劃。同時(shí)，從該階段開(kāi)始，需要設(shè)計(jì)人員將ASIC的生產(chǎn)商必須確定下來(lái)。項(xiàng)目管理者必須與ASIC生產(chǎn)商建立例會(huì)制度，在這些例會(huì)中需要討論ASIC的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)路線。因?yàn)锳SIC生產(chǎn)商有他們的一套生產(chǎn)流程和他們自己的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)也需要遵循他們的設(shè)計(jì)規(guī)則。以免設(shè)計(jì)走不必要的彎路，耽誤設(shè)計(jì)進(jìn)度。

（三）模塊實(shí)現(xiàn)

模塊設(shè)計(jì)階段，則是以文檔引導(dǎo)設(shè)計(jì)。主要任務(wù)為：模塊及設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和綜合；芯片級(jí)的測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試；給出一個(gè)更準(zhǔn)確的芯片面積估計(jì)。在這個(gè)階段，編碼的測(cè)試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個(gè)階段輸出所有的模塊設(shè)計(jì)、代碼和模塊織的測(cè)試；初始的模塊級(jí)綜合；最終決定的芯片引腳。

（四）系統(tǒng)仿真，綜合和版圖設(shè)計(jì)前門(mén)級(jí)仿真階段

該階段的主要任務(wù)是：撰寫(xiě)系統(tǒng)測(cè)試文檔；編寫(xiě)測(cè)試偽代碼；進(jìn)行RTL（硬件描述語(yǔ)言）級(jí)與門(mén)級(jí)仿真；記錄跟蹤問(wèn)題的解決過(guò)程，如可能，使用錯(cuò)誤自動(dòng)報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的反饋和修改；檢查芯片設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范；開(kāi)始撰寫(xiě)芯片的使用指南；自行編寫(xiě)綜合腳本，進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合(這個(gè)時(shí)候就需要掌握TCL腳本的簡(jiǎn)單寫(xiě)法)；依據(jù)芯片特性，大致畫(huà)出芯片內(nèi)模塊擺放的方法成功地完成第這個(gè)階段輸出的條目如下：驗(yàn)收過(guò)的系統(tǒng)仿真；所有的RTL級(jí)仿真和門(mén)級(jí)仿真完成及測(cè)試報(bào)告；綜合后的網(wǎng)表。

四、時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)

ASIC設(shè)計(jì)的第四部分是時(shí)序驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)。這個(gè)階段是通過(guò)時(shí)序分析來(lái)指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)。主要的流程如圖1所示。

這個(gè)階段需要多次進(jìn)行預(yù)布局布線，從整個(gè)電路中提取出所有時(shí)序路徑并計(jì)算信號(hào)沿在路徑上的延遲傳播，進(jìn)而找出違背時(shí)序約束的錯(cuò)誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進(jìn)入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過(guò)一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進(jìn)行后仿真。這些工作進(jìn)行完畢以后需要輸出物理設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證兩個(gè)文檔。物理設(shè)計(jì)(PhysicalDesign)是VLSI設(shè)計(jì)中最消耗時(shí)間的一步.他的工作是將電路設(shè)計(jì)中的每一個(gè)元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉(zhuǎn)換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設(shè)

計(jì)完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗(yàn)證。版圖驗(yàn)證主要包括有設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)和寄生參數(shù)提取(PE)。對(duì)版圖進(jìn)行布局與布線不僅不要豐富的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)更需要很多模擬電子以及布線的經(jīng)驗(yàn)。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設(shè)計(jì)功能將芯片分割成多個(gè)小塊，以便單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再重新進(jìn)行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門(mén)級(jí)網(wǎng)表，并快速構(gòu)建可準(zhǔn)確代表最終芯片（包括時(shí)序、布線、芯片大小，功耗和信號(hào)完整性）的芯片“虛擬原型”。通過(guò)使用物理虛擬原型功能，設(shè)計(jì)師可以快速驗(yàn)證物理可行性并在邏輯上進(jìn)行必要更改。在布局布線的時(shí)候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時(shí)鐘樹(shù)等工作之后，才可以進(jìn)行開(kāi)始使用工具進(jìn)行自動(dòng)的布局布線。最后得到的布局布線的結(jié)果仍然需要手工調(diào)整，才可以得到合理的設(shè)計(jì)版圖。

五、流片與整理階段

數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設(shè)計(jì)之后的仿真和綜合之后，網(wǎng)表被送去生產(chǎn)。生產(chǎn)簽字文檔將作為設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)廠商之間的ASIC生產(chǎn)簽字的根據(jù)。這個(gè)文檔清楚地描述了網(wǎng)表的版本號(hào)、ASIC生產(chǎn)商所需要的測(cè)試向量、質(zhì)量意向和商業(yè)上的問(wèn)題等。簽字之前，ASIC生產(chǎn)廠商需要仔細(xì)檢查設(shè)計(jì)者提供的網(wǎng)表文件、版圖設(shè)計(jì)結(jié)果和測(cè)試向量。通常ASIC生產(chǎn)廠商要求測(cè)試向量在簽字之前是經(jīng)過(guò)仿真的，這是一個(gè)比較長(zhǎng)的過(guò)程。在樣片返回設(shè)計(jì)公司以后，仍然需要測(cè)試芯片；用錯(cuò)誤報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)跟蹤測(cè)試中出現(xiàn)的錯(cuò)誤；分析失敗的測(cè)試?yán)?；?duì)ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行定位；針對(duì)ASIC中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，確定在網(wǎng)表中的改動(dòng)；評(píng)估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環(huán)境測(cè)試)；進(jìn)行與其他已有產(chǎn)品的互通性測(cè)試。確保生產(chǎn)的集成電路達(dá)到最初規(guī)定的性能與設(shè)計(jì)指標(biāo)。

綜上所述，由于底層工藝技術(shù)的不斷變化，以及新工具廠商的出現(xiàn)，ASIC設(shè)計(jì)流程會(huì)出現(xiàn)一些流程上的調(diào)整，這個(gè)流程也不是一層不變。本論文所講述的是現(xiàn)在各個(gè)IC設(shè)計(jì)公司通用的設(shè)計(jì)流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]我國(guó)數(shù)字頻率合成芯片獲突破性進(jìn)展. /news_show.asp.

第3篇：硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范范文

關(guān)鍵詞：消防水炮 驅(qū)動(dòng)控制 噴射曲線 自動(dòng)滅火

中圖分類號(hào)：TU998.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0001-04

自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)是近年來(lái)我們國(guó)家消防裝備行業(yè)出現(xiàn)的新裝備，它可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的自動(dòng)探測(cè)、自動(dòng)定位和自動(dòng)撲滅，該類設(shè)備的出現(xiàn)對(duì)于提高工礦企業(yè)及民用大空間建筑物抵御火災(zāi)的能力，保護(hù)其消防安全，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全起到至關(guān)重要的作用，真正實(shí)現(xiàn)了“建筑消防自動(dòng)化”。

自動(dòng)消防水炮的主要特點(diǎn)是在無(wú)人職守的場(chǎng)所，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警后系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)消防水炮本體做水平方向和垂直方向兩自由度的掃描運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)著火點(diǎn)的空間定位，然后噴射水或泡沫液進(jìn)行定點(diǎn)撲救滅火，真正做到“炮口打準(zhǔn)、早期撲滅”的滅火目標(biāo)，使火災(zāi)造成的損失減少到最低水平。消防水炮的驅(qū)動(dòng)控制以及炮口出水落水點(diǎn)的控制是能否實(shí)現(xiàn)“打準(zhǔn)”滅火目標(biāo)的重要決定因素，因此該文就這方面給出了設(shè)計(jì)和實(shí)施方案，應(yīng)用了此方案的自動(dòng)消防水炮產(chǎn)品較好地實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確噴水滅火。

1 自動(dòng)消防水炮驅(qū)動(dòng)控制概述

如圖1所示，本自動(dòng)消防水炮通過(guò)水平方向和垂直方向上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用可以控制水炮噴頭實(shí)現(xiàn)兩自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)伺服機(jī)構(gòu)在火焰定位器的引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)炮口對(duì)著火點(diǎn)位置的定位。其運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)單敘述如下：水炮接到自動(dòng)滅火指令后，啟動(dòng)水平方向電機(jī)，炮管沿水平方向旋轉(zhuǎn)，遇到火源后停止，接著啟動(dòng)垂直方向電機(jī)，炮管沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，遇到火源后紅外定位結(jié)束。再經(jīng)過(guò)圖像定位微調(diào)修正，最后根據(jù)炮口校正參量，自動(dòng)調(diào)整炮口位置，打開(kāi)水閥噴射滅火。

本文中消防炮水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度0～360 °，根據(jù)保護(hù)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)可以調(diào)整；垂直轉(zhuǎn)動(dòng)角度0～135 °。兩方向上分別安裝霍爾零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，起限位保護(hù)作用。為適應(yīng)近距離著火點(diǎn)的控制，炮口安裝直流推桿電機(jī)，能夠?qū)Τ鏊疇顟B(tài)進(jìn)行水柱/水霧切換。

自動(dòng)消防水炮安裝在消防水路末端，前面分別裝有水流指示器、電磁閥和手動(dòng)閥，安裝方式又分為倒裝和正裝兩種，其安裝圖如圖2和圖3所示。受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，正裝式自動(dòng)消防水炮向下俯角范圍達(dá)不到90 °，存在噴水盲區(qū)，所以一般推薦采用倒裝方式，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消防水炮的最大保護(hù)范圍。

2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 消防水炮控制器

自動(dòng)消防水炮控制器與消防水炮一對(duì)一配合使用，主要包括消防炮解碼器、水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、垂直電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)花電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和供電電源，其結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。

作為自動(dòng)消防水炮的控制核心，自動(dòng)消防水炮解碼器控制自動(dòng)消防水炮按照要求完成一系列的動(dòng)作。本消防水炮控制器設(shè)計(jì)采用MICROCHIP公司的8位單片機(jī)PIC18F4580作為MCU，并和其他輔助電路一起組成嵌入式系統(tǒng)。為增加系統(tǒng)的抗干擾能力，避免系統(tǒng)各模塊之間的互擾，系統(tǒng)主要輸出輸入接口信號(hào)均采用光電隔離處理?？刂破髋c現(xiàn)場(chǎng)手操盤(pán)之間采用RS485通信，保障現(xiàn)場(chǎng)手操盤(pán)作為消防水炮操作控制的最高優(yōu)先級(jí)；控制器與火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)采用CAN總線通信，通信速率可高達(dá)1 Mbps，通信距離可達(dá)到10 km，傳輸電壓在5 V到24 V之間，采用差分信號(hào)傳輸，抗干擾性能好。其硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。

2.2 執(zhí)行器件選擇和驅(qū)動(dòng)控制

自動(dòng)水炮水平方向上和豎直方向上的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)采用直流伺服電機(jī)，輸出力矩穩(wěn)定，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，控制精確，控制精度高，具有停止剎車功能，慣性小。本系統(tǒng)選用24 V供電的120 W直流無(wú)刷伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器選用普盛自控公司生產(chǎn)的專用驅(qū)動(dòng)器，控制器和驅(qū)動(dòng)器之間采用光電隔離。

水炮炮口直流推桿電機(jī)驅(qū)動(dòng)選用摩托羅拉公司雙高端開(kāi)關(guān)器件MC33486，與外掛的兩個(gè)低端功率MOSFET構(gòu)成一個(gè)完整的H橋，圖6為其控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電氣原理圖。芯片輸出引腳GLS1、GLS2接至外掛的兩個(gè)低端MOS管的門(mén)極，由輸入引腳IN1、IN2的邏輯狀態(tài)決定這兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的通斷，高端輸出引腳OUT1、OUT2直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)。

3 噴射落水點(diǎn)校正研究

炮口噴射出水曲線校正工作由消防炮控制器完成。炮口和著火點(diǎn)成直線瞄準(zhǔn)定位，因重力等因素的影響，炮口水柱的出水曲線卻是一個(gè)類似于拋物線的形狀。以安裝高度15 m為例，在炮口出水壓力0.9 MPa的情況下，炮口出水落水點(diǎn)理論曲線和實(shí)際曲線如7所示。理論落水曲線是根據(jù)自動(dòng)消防水炮安裝高度和火焰定位后消防水炮炮口與豎直位置夾角，計(jì)算出來(lái)的自動(dòng)消防水炮到火源的地平線上的直線距離。而實(shí)際落水曲線是在相同的安裝高度下，測(cè)得的炮口與豎直方向上不同夾角的炮口出水曲線實(shí)際落水點(diǎn)。自動(dòng)消防水炮出水曲線受內(nèi)部水滴自身相互作用力、水流自身重力、空氣阻力、外部風(fēng)力等因素的影響，其受到的作用力非常復(fù)雜，炮口的出水軌跡數(shù)學(xué)建模非常困難，目前還沒(méi)有成熟可用的模型。

火源定位后，若要自動(dòng)消防水炮的落水點(diǎn)能夠準(zhǔn)確落在火源上，就需要根據(jù)火源點(diǎn)的遠(yuǎn)近即炮口與豎直方向上的夾角，進(jìn)行炮口的校正。從圖7可以看出，當(dāng)炮口與豎直方向的夾角大于40 °時(shí)，需要炮口上行一定角度進(jìn)行校正，夾角越大上行角度越大。從圖中計(jì)算出一組炮口校正數(shù)據(jù)，根據(jù)這組數(shù)據(jù)利用Matlab工具進(jìn)行最小二乘法擬合，可以得出一條擬合曲線如圖8所示。根據(jù)擬合得到的曲線得到一組校正數(shù)據(jù)，在實(shí)際中可以根據(jù)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

在實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)消防水炮的出水壓力在不同的工程中有所不同，安裝高度也會(huì)有變化?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室的條件下把不同條件下的校正曲線采用試驗(yàn)的方法得出?！豆潭ㄏ琅跍缁鹣到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的水利計(jì)算公式如下：

消防水炮的射程可以按照下式確定：

可以根據(jù)水利計(jì)算公式①、②確定校正曲線。

經(jīng)在室內(nèi)大空間滅火測(cè)試證明，在炮口出水壓力恒定情況下，校正后的自動(dòng)消防水炮噴射落水點(diǎn)在火源1米范圍之內(nèi)，滅火效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述的自動(dòng)消防水炮驅(qū)動(dòng)控制方案及炮口噴射落水點(diǎn)校正措施已成功用于某大空間智能消防水炮滅火系統(tǒng)。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，在室內(nèi)水炮供水壓力恒定條件下，自動(dòng)水炮有較好的滅火效果，但在室外受風(fēng)等不確定因素的影響，噴水“打準(zhǔn)”的效果一般，需要在這方面進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] GB25204-2010自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)[S].

[2] GB50338-2003固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 喻興隆，鄧成中.自動(dòng)消防炮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010，29（6）：510-512.

第4篇：硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范范文

Prime 750 Titanium的顏值非常高，它以黑色為主色調(diào)，搭配銀色作為點(diǎn)綴，左右兩側(cè)留有梯形造型的下凹和開(kāi)孔，不僅讓電源的外觀看上去更加硬朗，同時(shí)也可以起到增強(qiáng)通風(fēng)散熱的作用。海韻的Prime系列屬于旗艦級(jí)定位，做工用料自然在同樣額定功率的產(chǎn)品中處于頂級(jí)位置。Prime 750 Titanium通過(guò)了80Plus鈦金認(rèn)證，額定功率為750W，采用全模組線材設(shè)計(jì)，電源尺寸為170×150×86mm，屬于加長(zhǎng)型ATX電源，根據(jù)廠商的承諾，該款產(chǎn)品可享受長(zhǎng)達(dá)10年的質(zhì)保服務(wù)。

Prime 750 Titanium采用單路+12V輸出設(shè)計(jì)，額定功率為750W，其中+12V輸出最高可達(dá)16A/744W；+5V與+3.3V最高均可達(dá)到20A電流的水平，兩路聯(lián)合輸出則為最高100W功率；+5V待機(jī)則可輸出3A的電流，相當(dāng)于15W功率，以M足日益增長(zhǎng)的USB接口供電需求。Prime 750 Titanium采用了13.5cm尺寸靜音散熱風(fēng)扇，支持Hybrid溫控模式，可實(shí)現(xiàn)溫度與散熱效果之間最佳的平衡。

Prime 750 Titanium為全模組線材設(shè)計(jì)，隨電源附帶的模組線材共有13根，可提供1個(gè)24pin主供電接口、2個(gè)4+4pin CPU供電接口、4個(gè)6+2pin PCI-E供電接口、10個(gè)SATA供電接口、5個(gè)D型4pin供電接口以及1個(gè)軟驅(qū)供電接口。此外，電源還提供有用于理線的扎帶，以便于玩家整理機(jī)箱內(nèi)部的線纜。

打開(kāi)電源的外殼，可以看到Prime 750 Titanium的散熱風(fēng)扇是來(lái)自鴻華的產(chǎn)品，型號(hào)HA13525M12F-Z，12V/0.36A，屬于FDB液態(tài)軸承風(fēng)扇，一般來(lái)說(shuō)，在噪音控制上會(huì)有不錯(cuò)的表現(xiàn)。在電路設(shè)計(jì)上，Prime 750 Titanium采用主動(dòng)式PFC+全橋諧振+同步整流+DC to DC架構(gòu)，全日系電容設(shè)計(jì)，用料充足且做工扎實(shí)，內(nèi)部的絕緣保護(hù)以及EMI防護(hù)都做得很到位。

電源在AC輸入插座后方設(shè)置有EMI電路，并且加上了金屬屏蔽罩，這是海韻近期慣用的做法，不過(guò)，由于屏蔽罩的原因我們無(wú)法確定里面的具體用料，只能從縫隙位置看到其中至少擁有1個(gè)X電容和1對(duì)Y電容，保險(xiǎn)管也是安裝在屏蔽罩里面。而在主PCB上的EMI器件則共計(jì)有2個(gè)共模電感、1個(gè)X電容與2對(duì)Y電容，保護(hù)器件上可以看到有MOV和NTC，前者位于輸入插頭的后方，后者的位置則是在兩個(gè)主電容的旁邊，配置有獨(dú)立的繼電器。

Prime 750 Titanium采用全橋諧振架構(gòu)打造，2個(gè)整流橋共用1個(gè)散熱片，型號(hào)為L(zhǎng)VB2560，規(guī)格為600V/25A，余量比較講究。電源的2枚PFC管是英飛凌IPP50R140CP，規(guī)格為550V/15A@100℃/0.140Ω，PFC二極管則是ROHM的SCS110AG碳化硅肖特基二極管，規(guī)格為600V/10A。兩部分的管子都使用了獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)變壓器，可以有效減少損耗。另外，全橋諧振的四枚主開(kāi)關(guān)管則為英飛凌IPP50R199CP，規(guī)格為550V/11A@100℃/0.199Ω，共用1塊鋁制散熱片。

Prime 750 Titanium的+12V同步整流電路布置在主PCB底部，配置有4顆MosFET，均為飛兆半導(dǎo)體的FDMS015N04B，基本規(guī)格為40V/100A/1.5mΩ。+5V與+3.3V采用DC to DC設(shè)計(jì)，由于散熱片遮擋的原因看不到元件的具體型號(hào)?？梢钥吹?，模組接口配置有大量FPCAP固態(tài)電容進(jìn)行輸出濾波，24pin主供電接口還使用了兩顆NCC電解電容進(jìn)行單獨(dú)濾波，用料很扎實(shí)。

Prime 750 Titanium是一款80Plus鈦金牌認(rèn)證電源，它在115Vac輸入的環(huán)境下，轉(zhuǎn)換效率最高可以超過(guò)94%，而在230Vac的輸入環(huán)境則可以超過(guò)95%，平均轉(zhuǎn)換效率在94%以上。值得一提的是，海韻Prime 750 Titanium在低負(fù)載環(huán)境下的轉(zhuǎn)換效率也有很好的表現(xiàn)，輸出功率為30W時(shí)轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)接近85%，輸出75W時(shí)轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)91%，表現(xiàn)十分出色。

Prime 750 Titanium支持ECO溫控模式，且用戶可以根據(jù)使用需求自行選擇手動(dòng)開(kāi)啟。開(kāi)啟ECO模式后，電源在負(fù)載較低或者內(nèi)部溫度較低的情況下，可控制散熱風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)試中，我們拿到的這款Prime 750 Titanium需要在輸出功率達(dá)到375W（即半載的情況下）才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇，起步轉(zhuǎn)速在470RPM左右，滿載時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速則維持在530RPM左右，噪音很低。

而關(guān)閉ECO模式后，電源風(fēng)扇不再支持低溫低負(fù)載停轉(zhuǎn)，而是保持長(zhǎng)期運(yùn)作的狀態(tài)。風(fēng)扇會(huì)以450RPM為起步轉(zhuǎn)速，隨著輸出功率和內(nèi)部溫度的提升而逐漸增加，滿載時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速同樣是維持在530RPM左右。 從這樣的表現(xiàn)來(lái)看，Prime 750 Titanium的風(fēng)扇噪音即便是在常規(guī)模式下也是極低的，對(duì)于比較在意散熱效能的玩家來(lái)說(shuō)，完全可以選擇關(guān)閉ECO模式 。

空載純待機(jī)是指電源接通AC而不開(kāi)機(jī)的狀態(tài)，按Intel ATX12V 2.31規(guī)范中的推薦值，5Vsb在100mA/250mA/1A的負(fù)載下轉(zhuǎn)換效率應(yīng)該高于50%、60%、70%，待機(jī)空載小于1W。從我們v1.01版本測(cè)試體系開(kāi)始增加了2檔待機(jī)電流測(cè)試，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到3A。

Prime 750 Titanium的三組主電壓輸出偏離情況：+12V、+5V和+3.3V分別為2.13%、0.7%和0.79%，負(fù)載調(diào)整率為0.05%、0.10%和0.03%?？梢钥闯觯琍rime 750 Titanium的輸出電壓是非常穩(wěn)定的，而且三路輸出都符合相應(yīng)的規(guī)范要求，唯一能挑剔的只有+12V輸出電壓略微偏高，以海韻的實(shí)力完全可以將其控制得更接近標(biāo)準(zhǔn)的+12V。

紋波和噪聲是電源直流輸出中夾雜的交流成分，如果用示波器觀察，就會(huì)看到電壓上下輕微波動(dòng)，像水波紋一樣，所以稱之為紋波。按照Intel ATX12V 2.3.1規(guī)定，+12V、+5V、+3.3V的輸出紋波與噪聲的Vp-p（峰-峰值）分別不得超過(guò)120mV、50mV和50mV。過(guò)高的紋波會(huì)干擾數(shù)字電路，影響電路工作的穩(wěn)定性。

我們使用數(shù)字示波器在20MHz模擬帶寬下按照Intel規(guī)范給治具板測(cè)量點(diǎn)處并接去耦電容，對(duì)電源進(jìn)行滿載紋波的測(cè)量。示波器截圖分為低頻下和電源開(kāi)關(guān)頻率下的波形，低頻下的紋波峰峰值作為打分基準(zhǔn)，開(kāi)關(guān)頻率下的紋波波形及測(cè)量值作為參考。Prime 750 Titanium在滿載時(shí)的+12V、+5V、+3.3V低頻紋波為25mV、18mV和14mV，相當(dāng)優(yōu)秀的表現(xiàn)，值得稱贊。

交叉載測(cè)試項(xiàng)目我們按照Intel ATX12V 2.3和SSI EPS12V 2.92電源設(shè)計(jì)指導(dǎo)的要求，制定出650W電源交叉負(fù)載圖表。值得注意的是，我們并非原封照搬設(shè)計(jì)規(guī)范，而只選擇其中比較有實(shí)際意義的4個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別是交叉負(fù)載框里的左下、左上、右上和右下角四個(gè)點(diǎn)。這四個(gè)點(diǎn)的意義分別為：左下角（A點(diǎn)）：整機(jī)最小負(fù)載；左上角（B點(diǎn)）：輔路最大負(fù)載、12V最小負(fù)載，例如多個(gè)機(jī)械硬盤(pán)同時(shí)啟動(dòng)的情況；右上角（C點(diǎn)）：輔路最大負(fù)載、整機(jī)滿載；右下角（D點(diǎn)）：12V最大負(fù)載、輔路最小負(fù)載，例如使用單個(gè)固態(tài)硬盤(pán)運(yùn)行3D游戲的情況；測(cè)試點(diǎn)的X坐標(biāo)表示總的+12V的輸出功率，Y坐標(biāo)表示+5V和+3.3V的輸出功率之和。

交叉負(fù)載的測(cè)試與前面的均勻負(fù)載測(cè)試的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)一致，電壓偏離額定值越少越好，除-12V之外各路偏離率允許的值都為±5%。Prime 750 Titanium在本項(xiàng)測(cè)試中表現(xiàn)很不錯(cuò)，電壓的穩(wěn)定性很好，在各個(gè)測(cè)試點(diǎn)變化都不大，然而稍稍偏高的+12V輸出電壓對(duì)本項(xiàng)測(cè)試的得分有一定的影響，因此我們建議海韻還是盡量把+12V的電壓設(shè)置得更接近標(biāo)準(zhǔn)值。

掉電保持時(shí)間（Hold-up Time）是指電源掉電之后電壓輸出值跌出范圍允許的5%的時(shí)間，我們測(cè)量的是+12V、+5V和Power-OK（Power-Good）信號(hào)的保持時(shí)間。SSI EPS12V 2.92服務(wù)器電源設(shè)計(jì)指導(dǎo)中對(duì)輸出電壓保持時(shí)間的要求是電源在75%的負(fù)載下保持時(shí)間應(yīng)該大于18ms，而Power-OK信號(hào)的保持時(shí)間要求是大于17ms。

掉電保持時(shí)間如此受關(guān)注，是因?yàn)槠浜艽蟪潭壬详P(guān)系到硬件的壽命，Power-OK保持17ms意味著面臨17ms以內(nèi)的掉電情況時(shí)電腦能持續(xù)運(yùn)行而不出現(xiàn)關(guān)機(jī)、重啟的狀況，而各路電壓保持18ms或者更長(zhǎng)的時(shí)間，是為了在掉電發(fā)生時(shí)各個(gè)硬件能夠做出應(yīng)急處理，比如機(jī)械硬盤(pán)的磁頭歸位、SSD的掉電保護(hù)。

按照評(píng)測(cè)要求，電源的+12V和+5V保持時(shí)間應(yīng)該等于或者大于18ms，PG保持時(shí)間應(yīng)該等于或者大于17ms。Prime 750 Titanium電源有著非常充裕的保持時(shí)間，+12V的保持時(shí)間達(dá)到了47.2ms，+5V則達(dá)到了50ms的水平，PG保持時(shí)間同樣出色為45.6ms，其整體表現(xiàn)可以拿到滿分。

第5篇：硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)范范文

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能供電； 充放電控制器； 防雷器； GSM短信開(kāi)關(guān)

中圖分類號(hào)： TN98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）14?0156?04

Research on wireless sensing device of solar?energy power supply system

SONG Li?qing， LIU Chong， ZHANG Zhi?xin， LIANG Bang?wei， LIU Yang， LI Yi?hui

（School of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， China）

Abstract： In order to be able to achieve uninterrupted power supply for the wireless sensor device on the seamless rail， a method of solar uninterrupted power supply system is introduced in detail. Taking the charging and discharging controller as the core of this system and the maintenance?free lead?acid battery as backup power， the design of the uninterrupted power supply system for the wireless sensing device was realized. In the completion process of system design， the impact of lightning strikes and remote voltage monitoring of wireless sensor were also fully considered. Therefore， the lightning?proof surge protection module and the GSM SMS switch are added to improve the safety and reliability of the system. The field testing results that the battery can continuously work for 7 days in rainy weather. This system has the characteristics of safety， reliability， lightning protection， remote monitoring and so on.

Keywords： solar energy power supply； charge and discharge controller； lightning arrester； GSM SMS switch

無(wú)線傳感裝置被安裝在野外的鐵路鋼軌上，它利用傳感器獲取鋼軌信息，通過(guò)無(wú)線通信將獲取的感知信息傳送給遠(yuǎn)端的監(jiān)控終端，可以及時(shí)地對(duì)鐵路的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警等。在無(wú)線傳感裝置中，電源是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分。目前，無(wú)線傳感器多采用傳統(tǒng)的化學(xué)電池供電，使用壽命有限。在野外環(huán)境下，無(wú)法期望對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻繁的電池更換操作，考慮到我國(guó)的許多地區(qū)太陽(yáng)光照充分，若利用太陽(yáng)能對(duì)無(wú)線傳感裝置供電則不失為一種較好的選擇[1]。

太陽(yáng)能是一種取之不盡，用之不竭的資源，并且是一種綠色節(jié)能環(huán)保的新能源。利用太陽(yáng)能可就近供電，不必長(zhǎng)距離輸送，避免了長(zhǎng)距離輸電線路的損失，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適合于無(wú)人值守情況下使用。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)可為安裝在無(wú)縫鋼軌上的無(wú)線傳感裝置提供安全、可靠、穩(wěn)定的低電壓輸出，從而保證無(wú)線傳感裝置在持續(xù)長(zhǎng)久作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，克服了鐵路現(xiàn)場(chǎng)供電困難的問(wèn)題。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)不僅解決了野外長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人監(jiān)護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電問(wèn)題而且還具有供電持久環(huán)保節(jié)能和便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

1 供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

由于太陽(yáng)能電池板的輸出電壓不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)往往因?yàn)樾铍姵爻浞烹姽芾聿缓侠韺?dǎo)致蓄電池使用壽命大大縮短，且太陽(yáng)能供電系統(tǒng)安裝在戶外，容易在雷雨天氣遭遇雷電干擾而使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障。無(wú)線傳感裝置安裝在鋼軌上，工作人員無(wú)法長(zhǎng)期在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行看護(hù)，當(dāng)傳感裝置工作出現(xiàn)異常時(shí)，不能夠及時(shí)有效地對(duì)其供電單元進(jìn)行故障分析和判斷，這就急需一種能夠有效對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的裝置來(lái)獲取供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

本文提出了一種基于太陽(yáng)能的無(wú)線裝置的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)。主要由太陽(yáng)能電池板，蓄電池，充放電控制器，防雷器和GSM短信開(kāi)關(guān)五部分組成。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)管理蓄電池的充電過(guò)程并進(jìn)行有效的能量?jī)?chǔ)存，通過(guò)對(duì)電池電壓的監(jiān)測(cè)避免蓄電池過(guò)度放電以達(dá)到延長(zhǎng)蓄電池壽命的目的。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的核心單元是充放電控制器，它不僅能夠根據(jù)太陽(yáng)光照射的條件來(lái)完成太陽(yáng)能供電到蓄電池的控制，對(duì)蓄電池的過(guò)充和過(guò)放進(jìn)行保護(hù)，并且能夠輸出穩(wěn)定的電壓給負(fù)載[2]。防雷模塊的使用可以抗擊雷電的干擾從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，保證了供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性[3]。GSM短信開(kāi)關(guān)的安裝可有效解決傳感裝置工作出現(xiàn)異常時(shí)對(duì)其進(jìn)行重新上電或斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位重啟。通過(guò)發(fā)送不同功能指令的短信到GSM短信開(kāi)關(guān)卡，既能夠查詢當(dāng)前蓄電池的電壓狀況，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程重新上電或斷電功能，同時(shí)，當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，短信開(kāi)關(guān)又能夠及時(shí)地向綁定的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警功能。

2 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路，首先要考慮系統(tǒng)總功耗來(lái)選取合適的蓄電池，然后根據(jù)蓄電池的容量確定太陽(yáng)能電池板，最后根據(jù)太陽(yáng)能電池板和蓄電池的充電電壓、充電電流等參數(shù)選擇合適的充放電控制器?；竟╇娤到y(tǒng)搭建以后，再綜合傳感裝置的工作環(huán)境等因素，加入防雷模塊以及短信開(kāi)關(guān)控制，使系統(tǒng)更加完善可靠。根據(jù)傳感裝置的實(shí)際供電需求，搭建的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 供電模塊選取

系統(tǒng)供電模塊包括太陽(yáng)能電池板和蓄電池，二者的選取應(yīng)滿足無(wú)線傳感裝置不間斷工作的需求。

2.1.1 蓄電池的選取

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置主要是蓄電池，與太陽(yáng)能電池板配套使用的蓄電池通常工作在浮充狀態(tài)下，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化。它的電能量比用電負(fù)載所需的電能量大得多。同時(shí)，蓄電池放在室外，在嚴(yán)冬和酷暑環(huán)境下受環(huán)境溫度的影響較大。因此，要求蓄電池不僅有較好的深循環(huán)能力，以及很好的過(guò)充和過(guò)放能力，而且能夠適用不同的環(huán)境要求，維護(hù)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)被廣泛使用的太陽(yáng)能蓄電池主要有：鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池。因?yàn)樗鼈児逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn)，很適用于性能可靠的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，特別是無(wú)人值守的工作站[4]。從價(jià)格低廉角度考慮，本系統(tǒng)最終選用鉛酸免維護(hù)電池。

無(wú)線傳感裝置對(duì)鋼軌必須進(jìn)行全天24小時(shí)無(wú)間斷安全監(jiān)測(cè)，且必須考慮到至少7天陰雨連天以及夜晚無(wú)日照情況下能夠正常工作。綜合多種因素，來(lái)選取滿足容量要求的蓄電池。

鋼軌安全監(jiān)測(cè)所需的一套測(cè)量傳感裝置包括4個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)（加速度傳感節(jié)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感節(jié)點(diǎn)，靜態(tài)應(yīng)變傳感節(jié)點(diǎn)，靜態(tài)溫度傳感節(jié)點(diǎn)），當(dāng)列車未經(jīng)過(guò)鋼軌時(shí)傳感節(jié)點(diǎn)處于低功耗模式，工作電流大約為0.13 A；列車經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感節(jié)點(diǎn)全部進(jìn)入工作模式，工作電流最大約為0.25 A。每天大約經(jīng)過(guò)60次列車，節(jié)點(diǎn)每次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸所需時(shí)間大約為60 s，所以一套傳感節(jié)點(diǎn)在一天之內(nèi)的功耗大約為3.24 A?h。

鉛酸蓄電池的容量計(jì)算公式如下：

[Bc=QlTlKtDdKs] （1）

式中：[Bc]為鉛酸蓄電池的容量；[Ql]為傳感節(jié)點(diǎn)的日均耗電量，取值為3.24 A?h；[Tl]為最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，取值為7天；[Kt]為鉛酸蓄電池溫度修正系數(shù)，一般0 ℃以上為1，0 ℃以下為1.1，取[Kt]=1；[Dd]為鉛酸蓄電池放電深度，一般為0.75；[Ks]為安全系數(shù)，取[Ks]=1.25。由式（1）計(jì)算得到蓄電池容量[Bc]=23.389 A?h，根據(jù)通信電源相關(guān)工程設(shè)計(jì)規(guī)范以及蓄電池常用規(guī)格，本系統(tǒng)最終選擇12 V 38 A?H的鉛酸蓄電池給無(wú)線傳感裝置供電。

2.1.2 太陽(yáng)能電池板的選取[5]

選擇太陽(yáng)能電池板的決定因素在于光伏發(fā)電系統(tǒng)所需要的功率，另外蓄電池性能和轉(zhuǎn)換電路的損耗等對(duì)選取電池板也有一定的影響。根據(jù)無(wú)線傳感裝置的工作狀況和蓄電池的充電需求，選取所需功率的太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池板的功率可由下列公式計(jì)算得出：

[Ps=P1T1V1?VsTsη×Ks] （2）

式中，[Ps]為所要計(jì)算的太陽(yáng)能電池板的功率；[P1]為負(fù)載最大功率，本文中一套節(jié)點(diǎn)的功耗[P1]=12 V×0.25 A=3 W；T1為負(fù)載一天所需要工作的時(shí)間，取T1=24 h；V1為負(fù)載的工作電壓，取V1=12 V；Vs為太陽(yáng)能電池板的平均充電電壓，取Vs=14 V；Ts為太陽(yáng)能電池板每天可以正常工作的時(shí)間，北方一般為4～5 h，取Ts=4 h；η為太陽(yáng)能電池板的充電效率，一般為60%～70%，取η=60%；Ks為保險(xiǎn)系數(shù)，一般為1.1～1.4，取Ks=1.3。由式（2）計(jì)算得到Ps=43 W。由計(jì)算可知，太陽(yáng)能電池板所需功率大約為43 W時(shí)才能保證一套無(wú)線傳感裝置的正常工作，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)留有設(shè)計(jì)余量。目前常用的太陽(yáng)能板主要有單晶和多晶電池板兩種，同功率的單晶電池板價(jià)格要比同功率的多晶板高些，考慮設(shè)計(jì)成本及太陽(yáng)能電池板功率規(guī)格，本文選用12 V 65 W多晶硅太陽(yáng)能電池板，其最大工作電壓17.6 V，開(kāi)路電壓21.8 V，最大工作電流3.7 A，短路電流4.11 A。

2.2 充放電控制器

一般太陽(yáng)能電池板輸出電壓不穩(wěn)定，不能直接應(yīng)用于負(fù)載，而控制器在這個(gè)過(guò)程中起著樞紐作用，其性能的好壞將會(huì)直接影響充電效果和輸出負(fù)載電壓的穩(wěn)定性?？刂破骺刂铺?yáng)能電池板對(duì)蓄電池的充電，為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)充電及深度放電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能?；谝陨显O(shè)計(jì)要求并結(jié)合太陽(yáng)能電池板和蓄電池參數(shù)，本系統(tǒng)采用PWM（Pulse Width Modulation）調(diào)制方法控制對(duì)蓄電池充放電的控制器，該控制器具有溫度補(bǔ)償，過(guò)充、過(guò)放、負(fù)載短路、過(guò)載保護(hù)等功能，極大的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作[6]。其性能參數(shù)如表1所示。

表1 充放電控制器性能參數(shù)

所選用的充放電控制器在實(shí)際應(yīng)用中具體工作過(guò)程如下：

有陽(yáng)光照射時(shí)，如果蓄電池發(fā)生過(guò)充動(dòng)作（蓄電池電壓超過(guò)保護(hù)值14.4 V），控制器則會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)對(duì)蓄電池的充電電路，以防止因過(guò)充對(duì)蓄電池造成的損害；當(dāng)電壓下降到13.8 V時(shí)，太陽(yáng)能控制器將會(huì)重新啟動(dòng)充電電路，從而對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)。陰雨無(wú)光照時(shí)，蓄電池對(duì)負(fù)載供電，同樣也要檢測(cè)蓄電池兩端電壓，當(dāng)電壓到達(dá)設(shè)定的最低放電電壓10.8 V時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)切斷負(fù)載來(lái)保護(hù)電池不被過(guò)放電。當(dāng)太陽(yáng)能極板對(duì)蓄電池的充電達(dá)到控制器設(shè)定值（恢復(fù)電壓12.2 V）時(shí)，負(fù)載才會(huì)被再次接通。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)中采用充放電控制器，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，能夠?yàn)樨?fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓。

2.3 防雷模塊設(shè)計(jì)

無(wú)線傳感裝置安裝在戶外進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，雷擊會(huì)給通信設(shè)備及其供電系統(tǒng)造成危害， 導(dǎo)致設(shè)備故障，通信中斷甚至設(shè)備燒毀，釀成嚴(yán)重事故。為減少雷擊浪涌造成的損失， 供電系統(tǒng)必須進(jìn)行雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)，如圖1所示供電系統(tǒng)中加入兩級(jí)防雷設(shè)備來(lái)降低雷電對(duì)無(wú)線傳感裝置的損傷。在電路設(shè)計(jì)中，防雷保護(hù)電路圖如圖2所示，主要由三種元器件組成：陶瓷氣體放電管（GDT），聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻（PPTC），瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）。

圖2 防雷模塊電路原理圖

當(dāng)幾百伏到一千多伏脈沖擊穿電壓加載到圖2所示輸入端時(shí)，陶瓷氣體放電管內(nèi)（G1、G2）氣體電離，放電管導(dǎo)通，沖擊電流被泄放到大地，作為一級(jí)保護(hù)電路[7]。PPTC在正常情況下阻值很低，當(dāng)通過(guò)其電流急劇增大，電路出現(xiàn)異常時(shí)，器件的溫度會(huì)在瞬間急劇上升迅速產(chǎn)生很高的阻抗，限制異常電流通過(guò)，作為二級(jí)保護(hù)電路。TVS二極管（TVS1，TVS2，TVS3）在承受瞬間高能量脈沖時(shí)，能在ns級(jí)時(shí)間內(nèi)由原來(lái)的高阻抗?fàn)顟B(tài)變?yōu)榈妥杩梗演敵龆穗妷后橹频教囟ǖ乃?，用作電路的三?jí)保護(hù)[8]。實(shí)驗(yàn)中使用雷擊浪涌發(fā)生器SKS?0510，浪涌極性分正負(fù)極，對(duì)防雷模塊進(jìn)行共模雷擊浪涌模擬測(cè)試，將12 V電源經(jīng)防雷模塊加載到負(fù)載電路（負(fù)載電路為發(fā)光LED燈）。元器件GDT，PPTC，TVS和LED燈的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

實(shí)驗(yàn)分析：所選用的GDT、PPTC、TVS能夠有效的抵擋2 200 V的浪涌干擾，因此，該防雷電路是有效的。

2.4 GSM短信開(kāi)關(guān)

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)應(yīng)用在鐵路沿線且遠(yuǎn)離監(jiān)控中心，操作人員在監(jiān)控中心無(wú)法及時(shí)了解和掌控?zé)o線傳感裝置的供電和工作狀況。且GSM短信通信具有成本低、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注，因此在供電系統(tǒng)中引入了GSM短信開(kāi)關(guān)[9]。本文選用GSM模塊和單片機(jī)為核心的遠(yuǎn)程控制器，用戶通過(guò)發(fā)送短信的方式遙控千里之外的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)，時(shí)刻查詢蓄電池電壓，并可對(duì)負(fù)載進(jìn)行斷電或重啟，以及供電異常時(shí)向手機(jī)綁定用戶發(fā)送報(bào)警信息[10]。選用的GSM短信開(kāi)關(guān)輸入電壓為12 V，最大工作電流只有0.3 A，內(nèi)部包含兩個(gè)常閉繼電器，觸點(diǎn)最大切換電壓30 V，最大切換電流10 A。實(shí)際使用過(guò)程中，一個(gè)繼電器一端連接12 V的輸入電壓，另一端接負(fù)載（無(wú)線傳感裝置）。用戶可通過(guò)開(kāi)關(guān)配置助手進(jìn)行設(shè)置綁定手機(jī)號(hào)碼和操控密碼如圖3所示。

表2 雷擊浪涌共模測(cè)試結(jié)果

圖3 短信開(kāi)關(guān)配置助手

實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)短信開(kāi)關(guān)重新上電時(shí)，會(huì)自動(dòng)向綁定手機(jī)號(hào)碼發(fā)送消息，返回蓄電池當(dāng)前電壓值；短信開(kāi)關(guān)若接收到用戶命令，會(huì)根據(jù)其格式及密碼來(lái)判斷是否為有效命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作后返回一條消息告知用戶當(dāng)前執(zhí)行的結(jié)果。同時(shí)，短信開(kāi)關(guān)通過(guò)每分鐘模塊運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)查詢來(lái)及時(shí)處理死機(jī)狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)死機(jī)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)重啟模塊供電部分；當(dāng)GSM模塊無(wú)法連接網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)信號(hào)比較差時(shí)，單片機(jī)也會(huì)自動(dòng)重啟模塊供電部分，使得模塊重新運(yùn)行和連接網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)在鐵路現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用GSM短信開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了操作人員在監(jiān)控中心對(duì)負(fù)載供電實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的需求，操作簡(jiǎn)單方便，可隨時(shí)查詢蓄電池電壓，對(duì)負(fù)載進(jìn)行斷電或重啟，以及供電異常時(shí)向手機(jī)綁定用戶發(fā)送報(bào)警信息。

3 供電系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果

實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括兩塊并聯(lián)的太陽(yáng)能電池板（12 V 65 W）、蓄電池（12 V 38 A?h）、充放電控制器、防雷模塊、GSM短信開(kāi)關(guān)、GSM天線、負(fù)載（無(wú)線傳感裝置）、數(shù)字萬(wàn)用表及若干導(dǎo)線。按照供電系統(tǒng)的原理圖搭建如圖4所示測(cè)試環(huán)境。

圖4 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)

測(cè)試過(guò)程：

（1） 天氣晴朗陽(yáng)光充足，蓄電池初始電壓10.1 V，即放空狀態(tài)情況下，測(cè)試充滿蓄電池的時(shí)間。所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 蓄電池充電數(shù)據(jù)表

（2） 用黑色布遮住太陽(yáng)能板，模擬連續(xù)陰雨天氣，測(cè)試負(fù)載持續(xù)工作時(shí)間，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 負(fù)載持續(xù)工作時(shí)間表

（3） 測(cè)試小結(jié)

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)基本上能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的要求和功能，在歷時(shí)6 h左右基本達(dá)到蓄電池滿充狀態(tài)，并且能夠在陰雨天氣一周內(nèi)保證無(wú)線傳感裝置的正常工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，研究的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)已應(yīng)用于某線路無(wú)縫鋼軌上的無(wú)線傳感裝置，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)能夠在連續(xù)陰雨天氣內(nèi)給負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓，通過(guò)手機(jī)短信隨時(shí)隨地獲取蓄電池電量，同時(shí)能夠應(yīng)對(duì)雷雨天氣，保障系統(tǒng)安全正常可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 王長(zhǎng)貴，王斯成.太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)出版社，2005.

[2] 馮大偉，張明明.太陽(yáng)能?蓄電池供電系統(tǒng)在無(wú)人值守環(huán)境監(jiān)測(cè)站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2010，34（3）：28?29.

[3] 周洪偉，羅建，吳英杰，等.低電壓太陽(yáng)能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2011（2）：18?21.

[4] 高云.太陽(yáng)能充電控制器研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.

[5] 李以輝.分布式鋼軌應(yīng)力無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2013.

[6] 王建文，丁嘉.智能型太陽(yáng)能充電控制器[J].中小企業(yè)管理與科技，2011（7）：291?292.

[7] 范大祥.電子通訊設(shè)備的雷擊浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)[J].質(zhì)量與可靠性，2011（1）：25?29.

[8] 賀勝民，錢(qián)立國(guó).一種防雷擊浪用的開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2009，12（10）：28?30.