电工电子课程设计双端无源电子节能开关

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1、课题名称: 双端无源电子节能开关 所在院系: 材料科学与工程学院 班 级: xxxxxx 学 号: xxxxxxx 姓 名: xxxxxxx 指导老师: xxxxx 时 间: 2009年10月31日 xxx学院目录任务书（3）1.引言（4）2.方案设计（5）2. 1 设计描述和要求(5)2. 2 考虑开关的选择（5）2. 3 考虑电流和其他方面的要求（5）3.单元电路设计（7）3. 1无源开关推荐（7）3. 2无源开关主要技术指标（7）3. 3对开关进行检测（7）4.总体电路设计（9）4. 1电路图（9）4. 2电路图分析（9）5.课程设计总结（10）6.电子元件清单（12）7.总电路图（13

2、）8.参考文献（14）双端无源电子节能开关课程设计任务书设计课题：双端无源电子节能开关课程设计课题的任务和要求设计一个双端无源电子节能开关，基本要求如下：1、便于安装，在不改变市电接线的条件下能与现有的照明开关互换、即要求电子节能开关是一个双端器件。 2、要求电子节能开关关断时电阻无穷大，通态电阻越小越好，即电子节能开关可近似地看作是一个无源器件。 3、容易制作，造价低、体积小，避免使用变压器和继电器。4，随便接入，降低工程成本和工程人员要求，提高工程速度 设计步骤1.查阅相关资料；2.总体方案设计与工作原理说明；3.单元电路设计与说明；4.元器件参数选择5.总体电路的绘制及电路原理图相关说明

3、；参考文献1钱照明程肇基电磁兼容设计基础及抗干扰抑制技术杭州:浙江大学出版社2000.2 张占松蔡宣三 开关电源的原理与设计 北京电子工业出版社 1998.3 曲学基，王增福稳定电源实用手册北京:电子工业出版社 1994.4秦曾煌主编电工学简明教程高等教育出版社20065电子报合订本1991年 第：150页6 电子节能灯与电子镇流器设计与制造陈传虞 编1 引言 上世纪60年代，开关电源的问世，使其逐步取代了线性稳压电源和SCR相控电源。40多年来，开关电源技术有了飞迅发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。功率半导体器件从双极型器件(BPT、S

4、CR、GTO)发展为MOS型器件(功率MOSFET、IGBT、IGCT等)，使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。 自上世纪80年代开始，高频化和软开关技术的开发研究，使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。 上世纪90年代中期，集成电力电子系统和集成电力电子模块(IPEM)技术开始发展，它是当今国际电力电子界亟待解决的新问题之一。 为了杜绝楼梯、走廊、过道等公共场所的长明灯现象，达到节电的目的，出现了不少电子节能开关，用延时关灯的方式自动熄灭电灯。但笔者认为要想种开关得到推广使用，必须解决以下三个问

5、题：1、便于安装，在不改变市电接线的条件下能与现有的照明开关互换、即要求电子节能开关是一个双端器件。2、要求电子节能开关关断时电阻无穷大，通态电阻越小越好，即电子节能开关可近似地看作是一个无源器件。3、容易制作，造价低、体积小，避免使用变压器和继电器。2 方案设计2. 1 设计描述和要求认为要想使这种开关得到推广使用，必须解决以下问题。 1、便于安装，在不改变市电接线的条件下能与现有的照明开关互换、即要求电子节能开关是一个双端器件。 2、要求电子节能开关关断时电阻无穷大，通态电阻越小越好，即电子节能开关可近似地看作是一个无源器件。 3、容易制作，造价低、体积小，避免使用变压器和继电器。4，随便

6、接入，降低工程成本和工程人员要求，提高工程速度2. 2考虑开关的选择无源开关；具有闭合和断开的2种状态；2个接点之间没有极性，可以互换； 1、各种开关如：限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等； 2、各种按键； 3、各种传感器的输出，如：环境动力监控中的传感器：水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器； 4、继电器、干簧管的输出；开关的种类很多，选用时应首先满足电路的电压2. 3考虑电流的要求，在考虑其他方面的要求1)根据电路的工作电压与通过的电流等选择合适的开关，在选用时，其额定电压、额定电流都要留有余量，一般为工作电压与电流的12倍即可。2)根据电

7、路数和每个电路的状态，来确定开关的刀数和掷数。3)根据开关安装位置，选择外形尺寸、安装尺寸及安装方式。4)根据电路的用途，选择不同类型的开关。5)在维修中如要更换开关，又没有原型号可换时。则需考虑引脚的多少、安装位置的大小、引脚之间的间距大小等问题。3 单元电路设计31 无源开关推荐MAX4888A是双路单刀/双掷(2xSPDT)开关，理想用于切换两组双向(Rx或Tx)PCIe数据。每个单向通道可以由一个信号源和两个终端组成，也可以由两个信号源和一个终端组成。MAX4888A将Rx和Tx数据在不同的器件内进行处理，最大程度地减小了串扰。MAX4889A四路开关将容量扩至两倍，可处理四组双向(R

8、x或Tx)PCIe数据。MAX4888A和MAX4889A具有一个数字控制输入(SEL)，用于切换信号路径。器件还可最大程度地减小功耗和摆率，从而实现零延时切换。MAX4888A/MAX4889A虽为PCIe应用而设计，但同时也适用于其它差分信号应用。3.2无源开关主要技术指标使用温度范围TEMPERATURE25+55 耐压 WITHSTAND VOLTAGEAC500V（50Hz)/min 绝缘电阻 INSULATION RESISTANCE100M 额定负荷 RATED LOADDC 30V 0.3A 动作力 ACTUATING FORCE28N 接触电阻 CONTACT RESISTA

9、NCE0.02 寿命 LIFE100000次3.3对开关进行检测1)直观检测观察开关的手柄是否能活动自如，或有松动现象，能否转换到位。观察引脚是否有折断、紧固螺钉有否松动等现象。2)测量触点间的接触电阻 测量方法是:用万用表的Rx1挡，一支表笔接开关的刀触点引脚，另一支表笔接其他触点引脚，让其开关处于接通状态，所测阻值应在0.1-0.5以下，如大于此值，表明触点之间有接触不良的故障。3)测量开关的断开电阻测量方法是:用万用表的Rx10k挡，-艾表笔接开关的刀触点引脚，另一支表笔接其他触点的引脚，让开关处于断开状态，此时所测的电阻值应大于几百千欧姆。如小于几百千欧姆时，表明开关触点之间有漏电现象

10、。4)测量各触点间电阻用万用表Rx1Ok挡测量各组独立触点间的电阻值，阻值应为，各触点与外壳之间的电阻值也应为叨。若测出一定的阻值表明有漏电现象。5)开关的故障开关的故障率比较高，主要故障是:接触不良、不能接通、触点间有漏电、工作状态无法转换等。其中接触不良的故障较为多见，表现为时通、时断，且造成的原因有多种。其中有触点氧化，触点打火而损坏，触点表面脏污等。此类故障可通过无水酒精清洗触点的方法得以解决。6)推推开关被彩色电视机广泛用于电源4总体电路设计41电路图42电路图分析按一下S，220V交流电经桥式整流后通过V5向电容器C充电，当电容器上的电压高于单向可控硅SCR的控制极触发电压时，单向

11、可控硅被触发导通，灯泡点亮。松开S后，电容器上的电荷通过电阻器R放电，维持单向可控硅导通，延时到预定时间后（本电路参数亮灯时间在12分钟内），单向可控硅在导通电流小于维持电流时关断，灯泡熄灭。 本开关电路只有两个接线端，是一个双端器件，开关在关断状态时，电阻呈无穷大，在导通时，开关上的压降小于3V，仅为市电电压的1.36%，因此，又可以近似地把它看作是一个无源器件。如果把图中的桥式整流部分去掉，虽然可以降低成本，但灯泡上只能得到半波电源，灯泡会出现闪烁，照明效果不好。若去掉桥式整流部分后再把单向可控硅换成双向可控硅，灯泡上可得到全波电源，但为了使双向可控硅在电源负半周时能可靠地导通要增大电容器

12、C的容量，因此成本要略高于图中所示电路。5课程设计总结 这学期我们开设了电工学简明教程这门课，这门学科属于电子电工范畴，与我们的专业也都有联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在学习这门课之际，中间来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电工课程学习的兴趣，而且还及时、真正的做到了学以致用。 通过这段时间不懈的努力与切实追求，我们小组终于做完了课程设计。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.在课程设计的过程中我想了很多种方案对同一个问题(像计数器的接法)都想了

13、很多种不同的接法运用不同的芯片进行了比较最后还是采取了上面的方法进行连接从开始做课程设计那天起脑中天天都想着同样的问题怎么去接线怎么去把电路弄得更加简单怎么别人更容易看懂.你会花更多的时间才会做好.课程设计有利于提高我们的动手能力能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去.同时也丰富了我们的业余生活提高我们对知识的理解能力.通过分析以往电子节能开关的缺点和不足之处提出了其更新、改造的设计方案。新设计的双端无源电子节能开关既满足经济性、可靠性、技术性的要求，又使用方便。估计双端无源电子节能开关将会被社会所接受，被广大群众所接受，家家户户都使用它，解决了过去不便于安装、造价不低等一系列问题，在节电省能方面发挥了重要的作用。6. 电子元件清单 灯泡 1个二极管V5 1个单向可控硅SCR 1个电容器220/10V 1个双端开关S 1个电阻器300K 1个桥式整流V1-V5 1N4004 4个导线 若干7 总电路原理图8. 参考文献1钱照明程肇基.电磁兼容设计基础及抗干扰抑制技术杭州:浙江大学出版社2000.2 张占松蔡宣三 开关电源的原理与设计 北京电子工业出版社 1998.3 曲学基，王增福. 稳定电源实用手册. 北京:电子工业出版社 1994.4秦曾煌主编电工学简明教程高等教育出版社20065电子报合订本1991年 第：150页6 电子节能灯与电子镇流器设计与制造陈传虞 编14