固态继电器的动态功耗和设计考量
，光伏电压由12 个上下堆栈的光二极管产生，每个光二极管大约可以产
生0.5V 的电压，因此产生的总电压大小为0.5x12=6V(典型值)。产生光电流的大小为用来对输出MOSFET 整体栅极电容充电的最大电流值，这个光电流
越大，栅极电压充到光二极管堆栈光伏电压的速度就越快，通常由堆栈电压所
产生的光电流在LED 驱动电流为10mA 时大约在20uA 的范围。在FET 驱动电路设计中采用了快速关断电路(Fast Turn-Off Circuit)，这个电路的目的是当LED 电流下降到零关断SSR 时可以立即对栅极电容进行放电，这个电路只有
在光伏电压下滑时短暂导通，接着快速关断电路可以确保SSR 的关断时间要比SSR 的导通时间短上许多。，FET 驱动电路的功耗可以被忽略，因为所产生的
光电流在驱动电流为10mA 时大约只有20uA，产生的堆栈电压大约为6V。
安华高科技(Avago Technologies)公司的FET 驱动电路设计同时也加入了输出瞬变抑制电路(Transient Reject Circuit)，可以确保数据表中的超高dVo/dt 参数和处理能力，这个电路的工作原理是，当SSR 处于关断状态时，SSR 接点上出现的任何瞬间高电压变化会通过电容耦合到瞬变抑制晶体管的基极并暂时导通，
造成栅极放电以确保输出MOSFET 不会在SSR 输出接点收到这个瞬变高电压脉冲时导通。
5.0 固态继电器应用范例(a) 固态继电器的典型应用范围火灾警报系统照明控制仪器系统分装机自动贩卖机测试和测量交通控制温度控制安全系统医疗设备电梯控制生产设备商用洗衣机办公室和业务机器设备导航系统国防和军事硬件(b)太阳能阵列电池充电* 隔离二极管可以避免SSR 关断时电池因寄生电阻或漏电流放电到太阳能阵列中。(c)脉冲电话拨号(d) 继电器线圈驱动tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点： 1. 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。 2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。 1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分： 输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。 高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放，因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后面一级的三极管将无法截止。 2．栅极驱动部分： 后面三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容（大约 1000pF）进行延时，防止H桥上下两臂的场效应管同时导通（“共态导通”）造成电源短路。 当运放输出端为低电平（约为1V至2V,不能完全达到零）时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平（约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC）时，下面的三极管导通，场效
固态继电器原理及应用电路 固态继电器(SOLID STATE RELAYS)，简写成“SSR”，是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，因此又被称为“无触点开关”，它问世于70年代，由于它的无触点工作特性，使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。 一、固态继电器的原理及结构 SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类，它们分别在交流或直流电源上做负载 的开关，不能混 下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理，图1是它的工作原理框图，图1中的部件 ①-④构成交流SSR的主体，从整体上看，SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和 D)，是一种四端器件。工作时只要在A、B上加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光耦合器”，它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高；由于输入端的负载是发光二极管，这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动开关电路④工作，但由于开关电路在不加特殊控制电路时，将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网，为此特设“过零控制电路”。所谓“过零”是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR即为通态；而当断开控制信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时，SSR才
数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术 张小花（200XXXXXXXX） 2011年六月 摘要:通过一个图像处理SoC的设计实例,着重讨论在物理设计阶段降低CMOS功耗的方法。该方法首先调整 PAD摆放位置、调整宏单元摆放位置、优化电源规划,得到一个低电压压降版图,间接降低CMOS功耗;接着,通过规划开关活动率文件与设置功耗优化指令,直接降低CMOS功耗。最终实验结果表明此方法使CMOS功耗降低了 10.92%。基于该设计流程的图像处理SoC已经通过ATE设备的测试,并且其功耗满足预期目标。 关键词: 集成电路; 物理设计; 电压降; 低功耗 Digital integrated circuit physical design phase of the low power technology luo jiang nan（2008102041） June, 2011 Abstract: through a image processing of SoC design examples, the paper discuss the physical design stage reduce power consumption method. CMOS This method firstly PAD put the position, adjusting adjustment macro unit put the position, optimizing power planning, get a low voltage pressure drop, reduce the power consumption of the CMOS indirect territory; Then, through the planning activities rate documents and set switch power optimization, reduce the power consumption of the CMOS setup instructions directly. Finally the experimental results show that the method that CMOS power consumption was reduced by 10.92%. Based on the design process of the image processing has been through the ATE the SoC test equipment, and its power consumption to meet expectations. Keywords: IC; physical design; voltage drop; low power consumption 1 引言 随着集成电路规模的扩大以及便携式和嵌入式应用需求的增长,低功耗数字集成电路设计技术日益受到重视,已成为集成电路设计的研究热点.通常低功耗设计技术包括三个方面:设计中的低功耗技术、封装的低功耗技术和运行管理的低功耗技术.其中设计中的低功耗技术包括前端设计阶段的 体系结构级低功耗技术、RTL级低功耗技术、门级低功耗技术和物理设计阶段的低功耗 技术.
1 引言 直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。 许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。 2 H 桥功率驱动电路的设计 在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速围不大，一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。 2.1 H 桥驱动原理 要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
超声波热量表 使 用 说 明 书 地址：唐山市路北区创业服务中心211号 电话： 传真： 网址： E-mail:
一、概述 超声波热量表是参考欧洲标准EN1434 和OIML-R75号国际规程开发设计的高性能、低功耗电子式测量仪表，用来测量和显示载热(冷)液体流经冷热交换系统释放（吸收）热量。 超声波热量表由流量传感器、微处理器和配对温度传感器组成。微处理器通过流量传感器得到流量信号，从测温电路得到出口和入口水温信号，根据标准热量计算公式计算出系统交换的能量。 用户可选用具有M-BUS通信接口或无线传输通信接口的RLB-C型超声波热量表，超声波热量表可和采集器、集中器以及配套软件组成远传抄表管理系统，管理部门可以随时抄取表中数据，方便对用户用热量的管控。 超声波热量表符合国家建设部颁布的CJ128-20XX《热量表》产品标准。M-BUS接口或无线接口通讯协议符合建设部CJ/T188-20XX《户用计量仪表数据传输技术条件》的要求；无线数传模块符合工信部无[20XX]423号《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》。 二、性能特点 1、低电压报警。 2、自动数据纠错技术。 3、温度传感器断路和短路报警。 4、高清晰度宽温度型LCD显示。 5、流量分8段校准，准确度高。 6、超低功耗（静态功耗小于7uA）。 7、管段为直通一体结构采用锻压工艺制造而成。 8、测量机构无运动部件，永无磨损，计量精度不受使用周期影响。
9、具备光电接口，采用红外工具可以实现抄表。 10、安装极为方便，水平或垂直安装。 11、数据传输采用M-BUS或无线传输通信接口，通信距离远。 三、使用方法 1、超声波热量表一直循环显示： 累积热量：累积 XXX kW·h 累积流量：累积 XXX。XX m3 瞬时流量：瞬时 XXX。XXX m3/h 温度：入口 XX。X 出口 XX。X ℃ 温差：温差X。X K 累积工作时间：累积 XXX h 2、数据通讯（不带数据通讯的仪表无此功能） 用户可选用具有M-BUS通信接口或无线传输通信接口的RLB-C型超声波热量表，配合采集器、集中器、管理软件等可实现远程抄表。不同数据通讯接口的仪表选配相应采集器。使用前在上位机建立地址档案，表地址出厂时已设定（仪表ID号为12位数字编码），由热量表、集中器、采集器、上位机等组成的集中抄表系统组建完成后，管理部门就可以随时抄取表中数据。
固态继电器介绍及工作原理 1.什么是固态继电器，有什么优缺点？ 固态继电器（亦称固体继电器）英文名称为Solid State Relay，简称SSR。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。主要不足是存在通态压降（需相应散热措施），有断态漏电流，交直流不能通用，触点组数少，另外过电流、过电压及电 压上升率、电流上升率等指标差。 2. 固态继电器可应用于哪些场合？ 固态继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置，电炉加热恒温系统，数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。 3.固态继电器可分为哪些类型？ 交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型（简称过零型）和随机
导通型（简称随机型）；按输出开关元件分有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入（DC3－32V）的恒流 源型和串电阻限流型等。 4.过零型SSR与随机型SSR在用途上有什么区别？ 过零型SSR用作“开关”切换（从“开关”切换功能而言即等同于普通的继电器或接触器），我们通常讲的固态继电器多数都为过零型（过零型 SSR只能“开关”不能“调压”）。 随机型SSR主要用于“斩波调压”（但随机型SSR的控制信号必须为与电网同步且上升沿可在0°-180°范围内改变的方波信号时才能实现调压，单一电压信号或0-5V的模拟信号并不能使其调压，从“调压”功能的角度讲随机型SSR完全不同于普通的继电器或接触器）。有一点必须强调，各类调压模块或固态继电器内部作为输出触点的器件均为可控硅，且都是依靠改变可控硅导通角来达到“调压”的目的，故输出的电压波形均为“缺角”的正弦波（不同于自耦调压器输出的完整正弦波），因此存在高次谐波，有一定噪音，电网有一定“污染”（国内外同类产品均相同， 这是由斩波调压原理决定的）。 固态继电器的分类与工作原理 固态继电器(Solid State Relays,缩写SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件。尽管市场上的固态继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。 固态继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固态继电器的触发信号源。固态继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器 可适用于相当宽的输入电压范围。 固态继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光－三极管、光－双向可控硅、光－二极管阵列(光－伏)等。高频变压器耦合，是在一定的输入电压下，形成约10MHz的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。 固态继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固态继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前，各种固态继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。固态继电器原理固态继电器(Solidstate Relay, SSR)是一种由固态电子组件组成的新型无触点开关，利用电子组件（如开关三极管、双向可控硅
1.系统方案设计 简介 由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件 ,所以与电磁继电器相比具有 工作可靠、无噪声、无火花、寿命长 ,对外界干扰小 ,能与逻辑电路兼容、抗 干扰能力强、灵敏度高、开关速度快和使用方便等一系列优点 ,因而具有很宽的应用 领域 ,有逐步取代传统电磁继电器之势 ,另外， SSR成功地实现了弱信号 (Vsr) 对强 电 (输出端负载电压 )的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率 极低 (约十余毫瓦就可正常工作)，而且 Vsr 所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS 等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使 SSR在数控和自控设备等方面得 到广泛应用。交流型 SSR由于采用过零触发技术，因而可以使 SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER 而产生的一系列对计算机的干扰而 烦恼。因此可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。此外，SSR 还有能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。 交流固态继电器原理、方案选择 交流固态继电器由三部分组成：输入电路、隔离（耦合）和输出电路组成，按输入 电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电 路三种。有些输入控制电路还具有与 TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功 能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合 两种。导通类型有过零导通和过零关断两种，本文文介绍的是电压过零导通型（简称过零型）。下图是交流固态继电器的工作原理框图。 图 1 图中的部件① -④构成交流 SSR的主体，从整体上看， SSR只有两个输入端 (A 和B)及两个输出端 (C 和 D)，是一种四端器件。工作时只要在 A、B 上加上一定的控制信号，就可以控制 C、 D 两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为 A、B 端输入的控制信号提供一个输入 / 输出端之间的通道，但又 在电气上断开 SSR中输入端和输出端之间的 (电)联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光耦合器”，它动作灵敏、响应速度高、输入 / 输出端间 的绝缘 (耐压 )等级高；由于输入端的负载是发光二极管，这使 SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“1与”“0的”逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动
集成电路的功耗优化和低功耗设计技术 摘要：现阶段各行业的发展离不开对能源的消耗，随着目前节能技术要求的不 断提升，降低功耗成为行业发展的重要工作之一。本文围绕集成电路的功耗优化 以及低功耗设计技术展开分析，针对现阶段常见的低功耗设计方式以及技术进行 探究，为集成电路功耗优化提供理论指导。 关键词：集成电路；功耗优化；低功耗 目前现代节能技术要求不断提升，针对设备的功耗控制成为当前发展的主要问题之一。 针对数字系统的功耗而言，决定了系统的使用性能能否得到提升。一般情况下，数字电路设 计方面，功耗的降低一直都是优先考虑的问题，并且通过对整个结构进行分段处理，同时进 行优化，最后总结出较为科学的设计方案，采用多种方式降低功耗，能够很大程度上提升设 备的使用性能。下面围绕数字电路的功耗优化以及低功耗设计展开分析。 一、设计与优化技术 集成电路的功耗优化和低功耗设计是相对系统的内容，一定要在设计的每个环节当中使 用科学且合理的技术手段，权衡并且综合考虑多方面的设计策略，才能够有效降低功耗并且 确保集成电路系统性能。因为集成电路系统的规模相对较大且具有一定的特殊性，想要完全 依靠人工或者手动的方式来达到这些目的并不现实且缺少可行性，一定要开发与之对应的电 路综合技术。 1 工艺级功耗优化 将工艺级功耗应用到设计当中，通常情况下采取以下两种方式进行功耗的降低： 首先，根据比例调整技术。进行低功耗设计过程中，为了能够实现功耗的有效降低会利 用工艺技术进行改善。在设计过程中，使用较为先进的工艺技术，能够让设备的电压消耗有 效缩减。现阶段电子技术水平不断提升，系统的集成度也随之提高，目前采用的零件的规格 也逐渐缩小，零件的电容也实现了良好的控制，进而能够很大程度上降低功耗。借助比例技术，除了能够将可见晶体管的比例进行调整，而且也能够缩小互连线的比例[1]。目前在晶体 管的比例缩小方面，能够依靠缩小零件的部分重要参数，进而在保持性能不被影响的情况下，通过较小的沟道长度，确保其他的参数不受影响的栅压缩方式，进而将零件的体积进行缩减，同时也缩短了延长的用时，使功耗能够有效降低。针对互连线缩小的方式主要将互连线的整 个结构进行调整，工作人员在进行尺寸缩减的过程中，会面临多方面的难题，比如系统噪音 无法控制，或者降低了电路使用的可靠性等等。 其次，采用封装技术进行降低。采用封装技术，能够让芯片与外部环境进行有效的隔离，进而避免了外部环境给电气设备造成一定的破坏与影响，在封装阶段，芯片的功耗会受到较 大的影响，因此需要使用更加有效的封装手段，才能够提升芯片的散热性，进而有效降低功 耗[2]。在多芯片的情况下，因为芯片与其他芯片之间的接口位置会产生大量的功耗，因此针 对多芯片采取封装技术，首先降低I/0接口的所有功能，接着解决电路延迟的问题，才能够 实现对集成电路的优化。 2 电路功耗优化 一般情况下，对电路级的功耗会选择动态的逻辑设计。在集成电路当中，往往会包含多 种电路逻辑结构，比如动态、静态等等，逻辑结构从本质上而言具有一定的差异性，这种差 异性也使得逻辑结构有着不同作用的功能。动态逻辑结构有着较为典型的特性[3]。静态的逻 辑结构当中所有的输入都会对接单独的MOS，因此逻辑结构功耗更大，动态的逻辑结构当中 电路通常具备N、M两个沟道，动态电路会利用时钟信号采取有效的控制，进而能够实现预
大功率LED 的驱动电路设计（PT4115应用） 摘要：LED （light emitting diode ）即发光二极管，是一种用途非常广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长，LED 元件的体积非常小，LED 的发出的光线能量集中度很高，LED 的发光指向性非常强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高（不会对人的眼睛造成伤害）等优点，LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。而且随着LED 研发技术的不断突破，高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世，特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯，正朝着常照明应用的方向发展，大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路，并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词：大功率LED ；驱动电路；恒流驱动芯片PT4115 一、LED 主要性能指标： 1）LED 的颜色：目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色； 2）LED 的电流：一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。但大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。 3）LED 的正向电压：LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。 4）LED 的反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，单位为坎德拉（cd ）。 5）LED 光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位为流明(lm)。如1W 大功率LED 的光通量一般为60~80LM 。 6）LED 光照度：1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯(lx)。 7）LED 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度。 8）LED 的使用寿命：LED 一般可以使用50,000小时以上。 9）LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制。 二、大功率LED 的驱动方式： LED 驱动简单的来讲就是给LED 提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED 能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED ，避免LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式： (1) 镇流电阻驱动：就是简单的的在LED 变LED 的驱动电流.。 LED 的工作电流为： R U U I L -= 所以I 与镇流电阻R 成反比；当电源电压U 时，R 能限制I 的过量增长，使I 不超出LED
基于超低功耗无线模块RFM64的无线远传水表设计方案 概述 随着社会和经济的进步，住宅商品化发展迅速，住宅水、电、气、热表的抄表和收费问题日益突出。如何有效解决入户抄表收费的技术问题，提供一个合理、完整、系统的实施管理方案，需要企业、科研和公用事业管理部门共同努力。目前，住宅水、电、气、热表远程抄表系统形式多样，但市场比较混乱，技术上尚不成熟，没有一个被市场认可的完整系统实施管理方案。传统的有线抄表系统布线复杂、可靠性差、维护困难，难以实现管理升级，不能满足旧楼系统改造的市场要求；而新兴GPRS、短信GSM网络抄表方式使用成本昂贵，不适宜大面积推广。 RFM64是华普推出的一款超低功耗高性能的无线收发模块，最大发射功率10db以上，可工作在315/433MHz ISM的频点，故无需申请。RFM64经过优化具有非常低的接收功耗，典型接收电流为 2.6mA, 远小于同类收发器的接收电流。工作电压为 2.1-3.6V,最大发射功率+12.5dBm, RFM64集成度非常高，其包含了射频功能和逻辑控制功能的集成电路，内部集成压控振荡器、锁相环电路、功率放大电路、低噪声放大电路、调制解调电路、变频器、中放电路等。此外它整合了基带调制解调器的数据传输速率高达150Kbps数据处理功能包括一个64字节的FIFO，包处理，自动CRC生成和数据白化。它的高度集成的架构允许最少的外部元件数量，同时保持设计的灵活性。所有主要的射频通讯参数可编程，其中多数可动态设置。 基于超低功耗无线模块RFM64的设计，其具有传输距离相对远，接收的灵敏度较高，工作功耗低等诸多优点，所以它适用于无线远传水表、无线远传电表、无线远传燃气表、无线远传热量表无线遥控系统、无线传感器网络、无线温度压力数据采集、机器人控制等需要用电池长期工作的领域。 系统电路设计 系统主要由一个MCU和RFM64组成。MCU选用了ST公司的低功耗单片机 STM8L101F3, RFM64与单片机通讯采用SPI接口，与外部终端通信采用UART接口。由于高度集成化RFM64外围零件已经很少，所以设计的关键是RF前端的匹配电路的设计。另外高频部分的走线尽量的短粗，元器件参数要根据线路板的实际情况作出适当的调节，以抵消分布参数的影响。一般的RF芯片发射与接收端口的阻抗并不是标准的50?阻抗，要达到最佳的接收效果必须将输入阻抗通过外围器件的补偿使之与50?的天线匹配。
1. 系统方案设计 1.1 简介 由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,所以与电磁继电器相比具有工作可靠、无噪声、无火花、寿命长,对外界干扰小,能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、灵敏度高、开关速度快和使用方便等一系列优点,因而具有很宽的应用领域,有逐步取代传统电磁继电器之势,另外，SSR成功地实现了弱信号(Vsr)对强电(输出端负载电压)的控制。由于光耦合器的应用，使控制信号所需的功率极低(约十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作电平与TTL、HTL、CMOS等常用集成电路兼容，可以实现直接联接。这使SSR在数控和自控设备等方面得到广泛应用。交流型SSR由于采用过零触发技术，因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上，不必为在接口上采用MER而产生的一系列对计算机的干扰而烦恼。因此可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。此外，SSR还有能承受在数值上可达额定电流十倍左右的浪涌电流的特点。 1.2交流固态继电器原理、方案选择 交流固态继电器由三部分组成：输入电路、隔离（耦合）和输出电路组成，按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。导通类型有过零导通和过零关断两种，本文文介绍的是电压过零导通型（简称过零型）。下图是交流固态继电器的工作原理框图。 图1
图中的部件①-④构成交流SSR的主体，从整体上看，SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D)，是一种四端器件。工作时只要在A、B上加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路用的元件是“光耦合器”，它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高；由于输入端的负载是发光二极管，这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用可直接与计算机输出接口相接，即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号，驱动开关电路④工作，但由于开关电路在不加特殊控制电路时，将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网，为此特设“过零控制电路”。其作用是指当加入控制信号，交流电压过零时，SSR即为通态；而当断开控制信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时，SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的，一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。
时间继电器的作用及功能原理 2011年11月04日11:30?来源：本站整理?作者：秩名?我要评论(0) 时间继电器是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件，也许可以这样说：用来控制较高电压或较大功率的电路的电动开关：给继电器工作线圈一个控制电流，继电器就吸合，对应的触点就接通或断开。在供电电路中，继电器也被称为接触器。 关键字:时间继电器,继电器 从驱动时间继电器工作的电源要求(驱动线包工作电压)来分，一般继电器分交流继电器与直流继电器，分别用于交流电路和直流电路，另外，依据其工作电压的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压，使用于不同的控制电路上。时间继电器另一个区分点是它的触点(执行接通或断开被控制电路的开关)，分别有常开、常闭、转换的区别，另外还有触点多少的区别，可以控制多大的工作电压及电流(即触点允许控制的功率)的区别，供不同用途选用;另外特殊触点还有带自锁(动作后即使控制电压消失，触点自己保持失去控制时的状态)，带延时吸合或延时释放功能等种类，供特殊情况下使用。 1.时间继电器当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。 (1)结构(图2-3) (2)时间继电器的符号(图2-4) (3)时间继电器认识 类型认识：电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式 ①直流电磁式时间继电器——用于直流电气控制电路中，只能直流断电延时动作。 优点：结构简单、运行可靠、寿命长;缺点：延时时间短。 ②空气阻尼式时间继电器——利用空气阻尼作用获得延时。 分：通电延时、断电延时两种。 ③电子式时间继电器——分R-C式晶体管和数字式时间继电器。 优点：延时范围宽、精度高、体积小、工作可靠。 晶体管式时间继电器以RC电路电容充电时电容器上的电压逐步上升的原理为基础。电路有单结晶体管电路和场效应管电路两种。
固态继电器工作原理解 析 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
杭州国晶 固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固体继电器的工作原理 固体继（SolidStateRelaySSR)是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信号(几毫安到几十毫安)控制0．1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固体继是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关，其等效电路如图。
由于固体继具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用、烘箱烘道加温控温、送变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑科加工、煤矿、钢铁、化工和军用等方面。 固体继的工作原理 固体继与通常的电磁继不同：无触点、输入电路与输出电路之间光(电)隔离、由分立元件．半导体微电子电路芯片和电力电子器件组装而成，以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术持其封闭在外壳中、使与外界隔离，具有良好的耐压、防腐、防潮抗震动性能。 固体继由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成。 这里仅以应用较多的交流过零型固体继为例，介绍其工作原理。该电路采用了过零触发技术，具有电压过零时开启，负裁电流过零时关断的特性，在负载上可以得到一个完整的正弦波形，因此电路的射频干扰很小。 该 电路由 信号输
固态继电器的选型设计规范 固态继电器（Solid State Relay）简称SSR，是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关。其用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离，输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。具有短路保护，过载保护和过热保护功能，与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。 固态继电器具有工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，耐冲击，耐震荡等优点而广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、调温、电炉加温控制、电机控制、数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等。 1、固态继电器的主要参数 1.1 输入参数 控制电压3~32VDC 关断电压 1.2VDC 开启电流5mA 控制电流<25mA 工作指示LED 1.2 输出参数： 工作电压24-240V AC 工作电流40A 通态压降＜1.1V 泄漏电流＜10mA 通断时间≤11ms 绝缘耐压≥2000V AC 1.3 其他参数 冷却条件：自然风冷 工作电流安全系数： 阻性负载60% 感性负载40% 工作温度：-30℃—+80℃ 1.4 应用图
1、固态继电器的结构组成 固态继电器由三部分组成：输入电路，隔离（耦合）和输出电路。 1.1 输入电路 按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能，可以方便的与TTL,MOS逻辑电路连接。 对于控制电压固定的控制信号，采用阻性输入电路。控制电流保证在大于5mA。对于大的变化范围的控制信号（如3~32V）则采用恒流电路，保证在整个电压变化范围内电流在大于5mA可靠工作。 1.2 隔离耦合 固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种：光电耦合通常使用光电二极管—光电三极管，光电二极管—双向光控可控硅，光伏电池，实现控制侧与负载侧隔离控制；高频变压器耦合是利用输入的控制信号产生的自激高频信号经耦合到次级，经检波整流，逻辑电路处理形成驱动信号。 1.3输出电路 SSR的功率开关直接接入电源与负载端，实现对负载电源的通断切换。主要使用有大功率晶体三极管（开关管-Transistor），单向可控硅（Thyristor或SCR），双向可控硅（Triac），功率场效应管（MOSFET），绝缘栅型双极晶体管（IGBT）。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。按负载类型，可分为直流固态继电器和交流固态继电器。直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管，交流输出时通常使用两个可控硅或一个双向可控硅。而交流固态继电器又可分为单相交流固态继电器和三相交流固态继电器。交流固态继电器，按导通与关断的时机，可分为随机型交流固态继电器和过零型交流固态继电器。 2、选型与使用注意事项 固态继电器的选型主要是选取适当的额定电流，而其额定电流需要根据不同的负载类型来选用。阻性负载、感性负载和容性负载在刚起动时瞬时电流较大。即使是纯阻性，由于具有正温度系数，冷态时电阻值较小，因而有较大的起动电流。电炉刚接通时电流为稳定时的1.3~1.4倍。白炽灯接通时电流为稳态10倍。有些金属卤化物灯不但开启时间长达10分钟，而且有高达100倍稳态时的脉冲电流。 异步电动机起动电流为额定值的5—7倍，直流电机起动电流还要大。不但如此，感性负载还具有较高的反电势。这是一个不定值，随L和di/dt的不同而不同。通常为电源电压的1—2倍，这样和电源电压叠加。有高达三倍的电源电压。容性负载具有更大的危险性，因为起动时，由于电容器两端的电压不能突变，电容器相当于短路。这种负载在选型时更要特别注意。 2.1 各种负载浪涌特性对固态继电器SSR的选择 被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能使SSR内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流，选择时可参考各种负载时的降额系数(常温下)。如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作
继电器的工作原理 简介 当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 1、电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，
从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。 释放值xf与动作值xx的比值叫做反馈系数，即Kf= xf /xx 触点上输出的控制功率Pc与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数，即Kc=PC/P0 2、热敏干簧继电器的工作原理和特性 热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，
随着半导体工艺的飞速发展和芯片工作频率的提高，芯片的功耗迅速增加，而功耗增加又将导致芯片发热量的增大和可靠性的下降。因此，功耗已经成为深亚微米集成电路设计中的一个非常重要的考虑因素。为了使产品更具有竞争力，工业界对芯片设计的要求已从单纯的追求高性能、小面积，转换为对性能、面积、功耗的综合要求。微处理器作为数字系统的核心部件，其低功耗设计对降低整个系统的功耗具有非常重要的意义。 本文首先介绍了微处理器的功耗来源，重点介绍了常用的低功耗设计技术，并对今后低功耗微处理器设计的研究方向进行了展望。 1 微处理器的功耗来源 研究微处理器的低功耗设计技术，首先必须了解其功耗来源。高层次仿真得出的结论如图1所示。 从图1中可以看出，时钟单元(Clock)功耗最高，因为时钟单元有时钟发生器、时钟驱动、时钟树和钟控单元的时钟负载;数据通路(Datapath)是仅次于时钟单元的部分，其功耗主要来自运算单元、总线和寄存器堆。除了上述两部分，还有存储单元(Mem ory)，控制部分和输入/输出 (Control，I/O)。存储单元的功耗与容量相关。 如图2所示，C MOS电路功耗主要由3部分组成：电路电容充放电引起的动态功耗，结反偏时漏电流引起的功耗和短路电流引起的功耗。其中，动态功耗是最主要的，占了总功耗的90%以上，表达式如下： 式中：f为时钟频率，C1为节点电容，α为节点的翻转概率，Vdd为工作电压。
2 常用的低功耗设计技术 低功耗设计足一个复杂的综合性课题。就流程而言，包括功耗建模、评估以及优化等;就设计抽象层次而言，包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要折中考虑。下面讨论常用的低功耗设计技术。 2.1 动态电压调节 由式(1)可知，动态功耗与工作电压的平方成正比，功耗将随着工作电压的降低以二次方的速度降低，因此降低工作电压是降低功耗的有力措施。但是，仅仅降低工作电压会导致传播延迟加大，执行时间变长。然而，系统负载是随时间变化的，因此并不需要微处理器所有时刻都保持高性能。动态电压调节DVS (Dynarnic Voltage Scaling)技术降低功耗的主要思路是根据芯片工作状态改变功耗管理模式，从而在保证性能的基础上降低功耗。在不同模式下，工作电压可以进行调整。为了精确地控制DVS，需要采用电压调度模块来实时改变工作电压，电压调度模块通过分析当前和过去状态下系统工作情况的不同来预测电路的工作负荷。 2.2 门控时钟和可变频率时钟 如图1所示，在微处理器中，很大一部分功耗来自时钟。时钟是惟一在所有时间都充放电的信号，而且很多情况下引起不必要的门的翻转，因此降低时钟的开关活动性将对降低整个系统的功耗产牛很大的影响。门控时钟包括门控逻辑模块时钟和门控寄存器时钟。门控逻辑模块时钟对时钟网络进行划分，如果在当前的时钟周期内，系统没有用到某些逻辑模块，则暂时切断这些模块的时钟信号，从而明显地降低开关功耗。图3为采用“与”门实现的时钟控制电路。门控寄存器时钟的原理是当寄存器保持数据时，关闭寄存器时钟，以降低功耗。然而，门控时钟易引起毛刺，必须对信号的时序加以严格限制，并对其进行仔细的时序验证。 另一种常用的时钟技术就是可变频率时钟。根据系统性能要求，配置适当的时钟频率，避免不必要的功耗。门控时钟实际上是可变频率时钟的一种极限情况(即只有零和最高频率两种值)，因此，可变频率时钟比门控时钟技术更加有效，但需要系统内嵌时钟产生模块PLL，增加了设计复杂度。去年Intel公司推出的采用先进动态功耗控制技术的Montecito处理器，就利用了变频时钟系统。该芯片内嵌一个高精度数字电流表，利用封装上的微小电压降计算总电流;通过内嵌的一个32位微处理器来调整主频，达到64级动态功耗调整的目的，大大降低了功耗。