時間：2023-03-22 17:44:00
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以往的課堂教學主要圍繞“教師、書本、課堂”為主體，即以教師講授為主，嚴格按照教學大綱中規定的教學內容和學識進行授課，然后安排一定學時的實驗，期末進行理論考試這種模式完成教學任務。盡管教師在課堂采用了多種模式的教學方法，但是講授的一些電氣傳動原理圖對學生來說還是比較抽象的，導致學生在日后的工作中對實際的電氣設備感到十分陌生，并不能很好地跟課本所學知識聯系起來，且目前這種按照課本編排順序平鋪直敘講述的方式，使得各門課程之間的聯系較弱，各科教師之間交流較少，各自完成各自的教學任務，缺乏統一性和連續性。有時甚至出現專業課程與相關基礎課程同時進行甚至超前的情況。這就造成學生的知識結構分離，無法從整體上掌握各門課程之間的聯系，從而無法具備完備的實踐、研究、創新能力。
(二)教學改革
在教學方式上，改革傳統的“以主講教師為中心”、“以課本內容為中心”、“以課堂學習為中心”的教學方式，靈活運用教學方法，充分調動學生的學習自主性。教師課堂講授內容不一定對教材面面俱到，應有選擇性、針對性的講解，講思路與方法，講學科前沿發展，將自己的科研成果融入課堂，傳達創新意識。建議多用討論式教學，不是要學生簡單認同，而是鼓勵學生思考、分析知其所以然，從而達到發現和創造的目的。注重習題課，鞏固知識的學習。在專業課教學上，有科研項目或者來自企業的兼職教師可結合自己正在研究的課題進行“項目驅動教學法”。由項目負責人選擇項目，教師集體備課，根據項目確定講授的內容和訓練計劃。在這個過程中，學生成為學習的主體，教師起引導和參謀的左右，強調學生分析、解決實際問題能力的養成。通過這一系列的訓練，能夠使學生意識到理論科學與實際的距離，體驗實際科學研究過程的復雜與困難，克服長期被動學習而產生的知識吸收性疲勞，有利于開發創新能力。還要特別注意課堂延伸訓練，比如課后作業要能夠激發學生的探索欲望，需要學生通過查閱大量資料完成。
二、課程創新
(一)現狀分析
課程體系承載著將人類社會在科技發展中創造積累的科學認識逐步轉化為學生認識的責任。科技發展后必然要對課程體系提出豐富其內容、深化其層次乃至取代業已陳舊的知識體系的要求。該院電氣工程專業自建立以來，致力于培養電力系統及其自動化，電力電子與電力傳動和高電壓工程等方面的工程管理、設計研發、設備運行維護的高級技術人才，其主干課程“電機學”“電力系統分析”“電力系統與繼電保護”“電力系統綜合自動化”“高電壓工程”等作為專業核心課程在專業學習及生產實際中固然占有重要的地位，然而隨著當今科技的發展，該課程體系的剛性和單一性、課程結構的銜接不力、教材內容的不及時更新和大量重復，致使學生自主接收新知識的空間受限，從而使創新能力的培養受到限制，這樣培養出的應用型人才無法滿足社會第一線的需求。
(二)課程改革
1．優化人才培養體系。
優化人才培養體系包括優化課程體系和安排科學合理的課程設置，這是實施應用型人才培養的基本途徑。重慶理工大學根據應用型人才培養目標，轉變過于強調基礎課程體系的系統性和完整性的想法，堅持基礎教學要為專業教學服務，為相通相近學科搭建基礎課程平臺，按學科專業有針對性、選擇性地設置基礎模塊。以課程群的方式將全部核心課程有機地結合起來，避免相關課程之間的內容重復，減少學時冗余，同時有利于教師以相互有機聯系的方式傳授知識。與企業共同開發專業課程，適度加大實踐課程模塊學時比例，提高學生從業過程的社會適應性。著力構建與理論教學體系相輔相成的、循序遞進的多層次實踐教學體系。對于電氣工程專業而言，構建以工程設計為主線，以科學研究和工程訓練為依托，以綜合實踐為助推的現代工程實踐教學體系。根據電氣工程行業對應用型人才的需求，修訂新的教學大綱，制定人才培養計劃。新大綱和培養計劃將科學劃分專業知識體系、通識體系和相關知識的比例問題;注重課內與課外、學校與企業的結合問題;加強師資建設，優化知識結構;創建高規格的實訓基地、校內實驗場所，建立新穎完善的產學研合作教育實踐教學體系，多渠道培養學生創新能力;根據教學計劃把企業專家請進教室，豐富行業知識，創新課堂教學形式，完善教學環節和改革考核制度。
2．提升教材質量。
教材是進行教學工作的知識載體，是體現教學內容和教學方法的基本保證。只有通過不斷實踐革新，才能不斷提高質量。教材建設方面形成一個專門的教材研究小組，在總結多年教學經驗的基礎上，通過查閱大量相關文獻和專業學位論文，特別是專業性較強的課程需要跟蹤國內外理論與技術應用的最新成果，結合本專業學科建設成果，將突出的科研項目編入教材，將教師最新的科研成果編入教材。這樣，一方面加深學生對所學知識的理解，為創新能力的培養做鋪墊;另一方面，能夠促進學生積極參與本專業學科建設，提升學校學科專業水平。
三、師資創新
(一)現狀分析
目前教師隊伍建設相對滯后，特別是實踐教學師資。由于電氣工程專業具有較好的就業前景，使得學生的就讀愿望非常強烈，這就出現了學生特別多，師資很有限的情況。我系每位老師平均每年要承擔5～6門課程，同時還需要承擔這些理論課對應開設的實驗課，因此教學任務繁重，教師無暇顧及自身專業方面的素質提升。對于一些缺少工程經歷的教師，若將他們定期輪流地送往企業培訓，目前還缺乏經費的持續支持和制度的長期保障。這種現狀使得現有教學隊伍整體缺乏對新技術的了解和掌握，從教師方面就開始與應用脫節，更談不上與實踐相結合的創新。由于專業實踐方面的需求，我院盡管也從行業、企業中聘請了一些兼職教師，但因人事管理制度和經費制約，比例相對較小，滿足不了實踐教學的需求。對于新引進教師政策方面，過分強調了學歷、職稱等條件，這無形中弱化了對工程經驗和技術水平的要求。
(二)師資改革
教師的實踐技能水平如何，直接關系到實踐教學的效果。應加強對專業教師實踐能力的培養，從政策上鼓勵那些直接從高校畢業的青年教師分期分批到專業相關的生產第一線去鍛煉，增加實踐經歷，盡快將理論知識融會貫通到實踐中，從而完善知識結構，及時了解企業、行業新技術，了解學生就業的新需求。從政策上鼓勵教師與企業開展橫向課題合作，共同參與企業科技攻關項目，激勵科研成果向生產轉化。要合理利用從行業企業聘請的兼職教師。他們大都具有很強的工程背景和實踐能力，更了解社會對人才的需求，同時對本行業企業的技術前沿追蹤得非常緊密;他們對學生的實際應用能力的培養不可替代，同時又可擔任青年教師工程技術指導顧問;他們是聯系企業和高校的橋梁，對促進校企合作、開展橫向課題研究都起著關鍵的作用。強調把“行業企業專業實踐經歷”作為應用型大學教師入職需考慮的重要因素之一。作為應用型大學的教師，不僅要具備較高的學術水平還應具備較強的應用能力，這樣才能培養出合格的應用型人才，這也是創新教育對高素質創新型教師的要求。在新近教師培訓中，要指導教師善于挖掘學生的潛能，鼓勵教師不斷接觸新事物，用自身的創新意識、思維去感染學生、帶動學生，從而培養學生創新精神。
四、實踐創新
(一)現狀分析
為保證應用型人才特定培養目標的實現，必須要注重學生實踐應用能力的鍛煉，而很多高校在實訓基地層面沒有太多的財力支持。很多企業受生產壓力、經濟效益等因素的影響，既想讓新招的應屆生具有工程經驗，又不愿承擔人才培養的社會責任，因此學生沒有真正結合企業生產實際的工程實踐訓練，沒有感受到所學知識的實際工程意義和價值。近年來，隨著強調基礎課程的加強，強調通才教育而忽視學生專業技能培訓，工科教育理科化的傾向不容忽視。在系列課程實驗的設置中也存在一些問題，大多數都是以成熟的驗證型實驗為主，成為了理論教學概念的可視化手段，甚至淪為理論教學的附庸，整個實驗過程需要學生參與思考的部分較少。在傳統的實驗教學中，學生大都采用專用實驗臺進行操作，這將導致學生在面臨真正的工程實踐中出現各種各樣的問題時無法適應，原因在于他們僅僅是進行機械的操作而缺乏真正的思考。
(二)實踐改革
1．將仿真技術引入理論教學進行驗證性教學。
在課程的初級階段，通過理論性學習，并在此基礎上進行驗證性實驗，對于學生更好地掌握科學規律并從中發現問題起到良好的輔助作用。目前，有關電氣方面的仿真軟件有MATLAB、SABER等，它們各有所長，針對不同層次的仿真。采用仿真教學可以避免因錯接電路或電路中可靠性問題引起的失敗，提高了學生的仿真技能。從而給學生更多的機會去進行理論、結構方面的創新驗證，同時也節約了實驗平臺建設所需要的費用。
2．從教材入手以設計性實驗為主進行實驗教學。
打破以往以驗證性實驗為主的內容，充分利用實驗設備，組織有實踐經驗的教師編寫實驗講義。以實驗項目的形式進行課時分配，每個實驗項目根據難度分為不同層次，依次為驗證性實驗、仿真實驗，設計性實驗。設計性實驗又可以分為必做實驗和選做實驗兩部分，在設計性實驗中只給出設計參數要求或功能要求，給學生更多的創造性機會;選做實驗主要針對那些創新實踐能力較強的同學。通過實驗課教學，有助于學生正確理解和掌握理論，提高學生學習興趣，開拓學生思維創新能力，為不同能力的學生提供不同的施展平臺。以項目的形式開發實驗課程還有助于學生形成整體的工程設計思路，對所學知識體系能夠形成統一的整體從而達到融會貫通，真正提高學生的實踐創新能力。
1.2選擇混亂，人員素質參差不齊在引進電氣工程自動化的企業中，由于企業中各部門的生產方向不同，導致對電氣工程自動化平臺開發系統的選擇也各不相同。此外，因人員素質參差不齊，進一步加深了開發系統的細節設計、開機測試、運行調整和運行維護等方面的復雜性，這增加了開發系統設計研發工作的難度，也增加了電氣工程自動化的運行成本。
1.3網絡架構標準不統一電氣工程自動化在企業中應用時，由于不同企業在技術水平和生產方向等方面存在較大差異，導致電氣工程自動化的網絡結構建設過程中各行其是，只按照自身的需求建設，沒有統一的網絡結構建設標準。具體而言，不同企業的網絡結構在各技術指標上存在很大差別，這不僅提高了電氣工程自動化的運行成本，還阻礙了電氣工程自動化在企業中的廣泛應用。
1.4數據傳輸中存在安全隱患數據信息的快速交換是充分發揮電氣工程自動化作用的重要保證。但因不同企業開發程序的接入方式存在差異，給企業之間的產品信息數據傳輸和接收帶來很大的困難，影響了電氣工程自動化系統信息交換的流暢性，增加了企業的時間成本。同時，隨著數據信息數量的急劇增加和傳遞中不斷遇到各種問題，數據傳輸安全已成為急需解決的問題，這無形中給企業的電氣工程自動化應用增添了難度。
2解決策略
2.1加強對電氣工程自動化的認識企業應加強對電氣工程自動化的認識，具體可從以下2方面入手：①加強對電氣工程自動化重要性的宣傳。由相關部門組織各個企業學習電氣工程自動化的相關知識，充分了解電氣工程自動化為企業帶來的利益，從而加大企業對電氣工程自動化的引入力度。②改變企業對電氣工程自動化的認識。電氣工程自動化是提高企業產品生產效率和產品質量的有效手段，能夠節省大量的人力成本，從長遠看，是企業在日益激烈的市場競爭中生存的必要保障。
2.2統一技術標準和提高員工素質在統一技術標準和提高員工素質時，具體可從以下3方面入手：①根據需求不同的企業的實際情況，進行電氣工程自動化的技術優化，引進先進的技術管理和開發理念，從系統的整體設計、開機測試和運行維護等方面總體考慮和規劃，并建立技術標準統一的系統開發平臺，從而滿足不同企業的共同需求，有效降低系統平臺的研發成本；②根據不同企業的個體需求，在系統開發平臺的基礎上，推出具有針對性操作功能的系統，從而使企業之間的電氣工程自動化系統具有共通性和差異性，同時，也滿足了不同企業各自的需求；③努力提高員工的綜合素質，對員工進行專門的系統操作平臺知識培訓，使員工快速適應系統操作，改變以往的習慣，加強對系統操作的熟悉程度，從而充分發揮系統的真正作用。
2.3建立統一標準的網絡結構通用的網絡結構是電氣工程自動化系統有效運行的重要保證。因此，在不同企業的網絡結構建設中，應該根據同一標準建立，保證企業生產中的設備管理、日常管理和企業決策等系統間的數據可高效、快速共享；中心控制系統應與其他子系統良好配合，并充分利用網絡資源，使企業工作從整體出發，優化配置企業管理和生產，保證數據傳送的準確性和及時性，以提高企業的整體效率，并降低電氣工程自動化系統的建設成本。
2.4建立標準、安全的數據對接數據傳輸速度決定了企業電氣工程自動化系統的運行質量。因此，建立標準、安全的程序接口，是企業實現電氣工程自動化快速、高效交換數據和自身流程高效運行的保障。目前，常見的操作系統有Windows2010、ActiveX系列等，雖然應用這些軟件可保持企業辦公系統與電氣工程自動化系統同步、協調工作，實現數據的流暢交換，降低企業的生產時間和成本，但是，在與其他企業交換數據時，仍然存在一定的效率和安全問題。通過采用國際統一的TCP/IP協議標準，不僅能使企業內部自動控制和數據交換更加快捷、有序，還可為企業之間的數據交流提供技術支持。
引言
能源問題已成為全球共同關注的問題，能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。建筑中的節能設計已得到充分重視，做到合理使用能源、提高能源利用效率，為能源的節約提供了保障。民用建筑是建筑的耗電大戶，近幾年民用建筑電氣節能的重要意義已逐步受到人們的重視。
建筑電氣節能應堅持的三個原則是：①滿足建筑物的功能。②考慮實際經濟效益。③節省無謂消耗的能量。因此，節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。
照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度地利用光能，通常的相應節能措施有以下幾種。
1高效節能光源的選用
應合理選擇燈具的配光，以提高利用系統。設計時辦公室主張采用T8或T5稀士三基色熒光燈管。這是由于T8或T5燈管具有更高的顯色指數和光效，光衰小、壽命長、用汞量少，更符合節能、環保要求。門廳、走廊等場所采用緊湊型熒光燈替代以往的白熾燈，達到節約能源的目的。
2高效節能照明燈具的選用
燈具按光通量在上下空間分布比例分為五類：直接型、半直接型、全漫射型、半間接型和間接型。①燈具的結構應便于安裝、維護和更換光源。一般辦公區優先選用直接式燈具，在有吊頂的辦公場所優先選用高光效格柵燈具。②合理選擇燈具的配光。
3高效節能電器附件的選用
3.1使用節能電感鎮流器和電子鎮流器
推廣使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等。一般電感式鎮流器自身能耗為光源的10%-15%，而電子鎮流器本身能耗極低，并且有恒功率輸出的特點。
對于一體化節能燈和單端小功率熒光燈（功率不大于25W），由于對它們的諧波要求、異常保護功能以及預熱要求均比較低，應優選電子鎮流器。對于25W~65W的直管熒光燈，優選節能型電感鎮流器。
3.2實行單燈電容補償
燈具單燈補償就是在每套燈具上并聯一個電容器進行補償，將熒光燈、氣體放射燈功率因數均提高到0.9以上，這樣既能減少電路無功功率，又能降低線損和電壓損耗，同時由于線路電流的降低，還可以減小導線的截面面積。
4其他照明節電措施
4.1充分利用自然光，節省照明用電是照明節能的重要途徑之一。
4.2GB50034-2004建筑照明設計標準規定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等。
4.3改進燈具控制方式。
4.4選擇合理的照度和功率密度值。新修訂的GB50034-2004建筑照明設計標準規定了一般照明照度的標準值，局部照明應按該場所一般照明照度值的1倍~3倍選取。
4.5減少供電線路上的損耗，照明配電箱應靠近照明負荷中心且便于維護的位置。
4.6燈具布置及回路控制的節能設計。
在民用建筑場所內使用的多為單相電感性負荷，因其自身功率因數較低，在電網中滯后無功功率的比重較大。為保證降低電網中的無功功率，提高功率因數，保證有功功率的充分利用，提高系統的供電效率和電壓質量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，節約電能，通常在低壓供配電系統中裝設電容器無功補償裝置。
電機驅動和控制裝置要經受某些嚴酷的工作環境，而且要求能夠連續和可靠地運行。現場的故障是無法避免的，選擇正確的電路保護策略將有助于確保產品的可靠性，并將制造商和客戶的維修成本控制在最低。采用泰科電子公司Raychem電路保護部提供的PolySwitchPPTC可復位電路保護器件，開發出更為穩固和可靠的產品，在電機的驅動和控制系統中能對某些常見的故障提供保護。
PPTC器件的小巧外形有助于節省寶貴的電路板空間，由于其具備自復式功能，因此可以允許布置在用戶無法接觸到的位置，這與傳統保險絲需要布置在用戶能夠方便更換的位置相比具有明顯的差異。由于PPTC器件是固態器件，因此還能夠耐受機械沖擊和振動，可為各種不同的應用場合提供可靠的電路保護。
電源保護
PolySwitch
圖2：PPTC器件對輸入/輸出接口的保護。
PPTC器件一直以來應用于電源直流輸出端的過載和短路保護。在開發出LVR系列產品后，目前PolySwitch器件已經可以應用在電源輸入端的交流主電路中，將交流線路變壓器和其它線路側設備置于它的保護范圍內。這些產品能夠在中性線不小心處于斷開狀態或交流線電壓用于24VAC輸入端時，能夠為電源提供保護。
LVR器件適用于電源系統，在120VAC和240VAC電壓下，其最大輸入電流可高達400毫安。而電流更大的電源系統可以將PolySwitch器件安置在次級端的輸出電路，用于保護由于過電流狀態所引發的電源故障(如圖1所示)。
輸入/輸出接口的保護
許多驅動器和控制裝置均配備了通訊和數據接口，用于各個系統元件之間的信息傳輸。而這些接口的接線有時會與交流或直流電源電纜并排敷設。這些線束可能由于正常的磨損、意外事故、安裝接線錯誤或在中央配電箱上進行的誤操作，而出現短路現象。如果電源電纜與通訊電線出現短路現象，PolySwitch器件能夠保護任何與這條短路線路相連接的系統，以免造成通訊接口的損壞。在某些情況下，這種現象有可能影響到很多系統。而PolySwitch器件在保護接口處所起的作用，可以明顯地降低設備常見故障的停運時間和修理成本(如圖2所示)。
過熱保護
由于PolySwitch器件能夠對來自外部的熱量和內部電流產生的熱量所引發的溫度上升作出響應，并可與高壓設備建立起熱量方面的聯系，為高壓設備提供過熱保護。建立這種熱量聯系可以通過將這些器件布置成與高壓設備發生接觸或靠近高壓設備的方式來實現。
此接觸的方式使該器件能夠很容易地與設備形成物理接觸，從而提高了保護的效果。在這類設備中，變壓器是一個很好的例子，PolySwitch器件可以捆綁在外部線圈上或外殼上(如圖3所示)，從而建立起熱量聯系，還可以在設計時結合到電路中，使其具備在變壓器過熱時向控制器發送警告，系統馬上停止運行。
近距離方式適用于電源半導體部件的保護，而且在小型的表面貼裝PolySwitch器件與電源器件同處于一個銅底板時效果最好。這是一種成本低廉的熱量聯系方式，使PolySwitch器件能夠在溫度超過其動作點時進行動作，同時通知電源器件處于過熱狀態下時應該停止運行。
在這種應用中，會存在一定程度的熱延遲現象，所以這一保護方案無法保護大電流部件以及部件在毫秒級的時間內就發生故障的電源器件。但是，對于絕大多數的過負載狀態，這種配置均可以對電源器件提供保護。
運動機械均有可能出現堵塞或斷裂故障，并可導致電機失速。在電機失速時繼續供給電源會導致電機的損壞和/或驅動裝置的損毀。將PolySwitch器件與電機驅動器串聯起來(如圖4所示)，可以保護電機和驅動電子電路，防止在失速或負載過大的狀態下系統發生故障。在故障清除后(而且電源斷開后)，系統可以重新開始正常的運行，無需進行維護或更換部件。多年以來，PolySwitch器件一直是汽車工業中最為常用的保護車座、車窗和其它電機的方案。
在這些應用中，使用PolySwitch器件要求考慮串聯電阻的阻值和器件的最大保持電流額定值。室溫下的最大工作電流為：16V以下為15A，30V以下為9A。
在這些應用中，當這些系統由于過電流或過熱狀態而導致外部故障時，PolySwitch器件能夠允許電機驅動和控制器系統繼續運行。其優點在于提供了一種功能強大和可靠的產品，在其它部件出現故障時可以保護系統。
汽車IEEE1394網絡應用
在汽車工業中，家庭生活方式與汽車日益緊密的聯系方興未艾。采用由美國汽車多媒體接口協會(AMI-C)制訂的標準化全球接口，就能方便地與各種消費電子設備相連，并為這些設備的快速安裝提供便利。在消費電子業界稱為IEEE1394串行總線的網絡，在設計時以多媒體內容的傳輸為目標。這一針對汽車工業的附加標準被稱為IDB-1394，由“1394聯合汽車工作組”制訂。
IDB-1394設計用于高速多媒體應用，即在車內快速傳輸大量的信息。這項開放式的標準允許便攜式的電子設備與車載網絡之間進行連接和互動操作，為兩者建立了溝通渠道。
電源接口需要提供過電流保護，而現有的汽車體系所使用的電源標準是在多年以前頒布的。由于用戶便利端口(CCP)用于傳輸信號和供電，所以必須對它進行保護，以防止由于各種故障，例如接觸不良的電纜或接頭插入到商品時，發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生，所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠。
應用綜述
如圖5所示，車載網絡的架構可分為內嵌式網絡和用戶便利端口(CCP)。目前的技術規格將內嵌式塑料光纖(POF)車載網絡定義為與現有的MOST(媒體定向系統傳輸)技術相似的規格。但是，前者的架構更加穩固、能夠提供更高的數據傳輸速率，并且更易于實現。這個網絡能夠連接各種電子設備，例如DVD播放機、視頻顯示屏、導航系統、收音機接收設備、通訊設備，如無線電話或應急自動遠程通信及信息處理技術術語，以及其它的多媒體應用。
這套視頻-音頻網絡包括一個CCP，可供乘客將自己的CD機、游戲機和其它應用1394總線的設備和外設連接到網絡中，所配電纜通用于家中和車上。
電路保護要求
在熱插拔汽車環境中，由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設，所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。電源接口要求具備過電流保護的功能，而應用于目前汽車系統中的現有電源標準是多年以前制訂的。因為用戶便利接口用于傳輸信號和供電，所以必須對它進行保護，以防止由于各種故障，例如接觸不良的電纜或接頭插入接口時，發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生，所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠，而且最好是能夠復位的。
圖5：車載視頻-音頻網絡架構。
電流限制可以通過使用電阻、保險絲、開關或PPTC器件來實現。目前很少采用電阻保護方案，因為它會在正常電流狀態下產生過大的電壓降。有可能采用一次性保險絲方案，但是這種保護易于損壞，而且必須在發生故障后予以更換。雙金屬開關的局限性在于它存在反復接通，并有可能導致觸點熔連故障。在很多汽車應用中，最好的保護方案為PPTC器件，這種器件在正常工作狀態下呈現低阻抗，而在發生故障時呈現高阻抗。
PolySwitchPPTC器件廣泛用于IEEE1394應用，經常為計算機、外設和便攜式電子設備提供可復位式電路保護。在汽車多媒體應用中，這種器件常用于為連接到汽車網絡的GPS定位設備、CD換片機、音響和其它電子外設的輸入輸出接口提供電路保護(如圖6)。
PPTC器件與傳統的熔斷器相似之處在于：能夠在故障產生和持續狀態下限制危險的大電流；而不同之處在于：在故障消除后和/或電路電源斷開后，PPTC器件能夠自行復位。另一項優點是這種器件較為小巧，能夠直接安裝在電路板上，并且可安裝在電子模塊、接線盒和配電中心部件內。
采用通用電子工業標準的車載產品能夠有助于客戶利用新面市的產品來升級汽車。而通用的總線也有助于汽車制造商在技術進步、不斷超前汽車設計循環周期的情況中，解決由此引發的技術過時的問題。在熱插拔汽車環境中，由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設，所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。而PPTC器件為這一問題提供了有效的過電流保護方案。這種可復位的電路保護器件也有助于制造商生產出安全可靠的產品，以滿足管理機構的要求，并且降低產品保修和修理成本。
圖6：PolySwitchPPTC器件可幫
助電路設計師滿足電路設計的
安全需求，并為連接到車載網絡
中的電源接口、遠程信息處理設備和
1前言
隨著國民經濟的高速發展、用電量不斷增加的同時，客戶對供電的可靠性及供電質量提出了更高的要求；10kV柱上開關電器在配網中分段和支線的合理應用，為提高供電可靠性立下了汗馬功勞。但是由于我國各地區發展極不平衡，配電網的結構與布局日趨復雜，各種技術水平的開關設備有著不同的應用。
210kV柱上開關電器的分類
按滅弧介質區分，經歷了壓縮空氣、磁吹、產氣材料、油、SF6、真空幾個代表性的階段。
20世紀50年代的多油斷路器，由于三相觸頭同室，其滅弧介質和絕緣介質均為絕緣油，開斷容量在1250A以下，開斷故障電流時存在爆炸危險。在經濟發達地區，已逐漸淘汰油斷路器。
SF6斷路器和真空斷路器是20世紀80年展起來的產品，90年代在我國得到廣泛的應用，成為取代油斷路器的主導產品。其開斷電流在16kA及以上，開斷短路電流次數多達30次，可10～20年免維護。同時已具有加裝電動操作和控制器實現智能化和"三遙"功能。
310kV柱上開關電器在線路上的應用
(1)斷路器。出現故障電流后按照整定電流和時間跳閘，一般配備電磁感應線圈和脫扣聯動機構，既能開斷，又能關合短路電流的斷路器，開斷故障電流能力較高，作為保護線路用。但因配網斷路器保護配合時間短，經常存在越級跳閘的弊端。
(2)重合器。有電流型重合器和電壓型重合器兩種。反應故障電流跳閘后能重合的，稱電流型重合器，這種重合器既做保護跳閘用，又能實現一至三次重合閘。將故障段從最后一段開始逐一淘汰，直到判別到故障段，因需多次重合故障電流，對電網沖擊較大，同時分段越多，需重合的次數越多，時間越長，故分段一般不宜超過3段。適用于分支線和輻射型線路。
另一種重合器在線路失壓跳閘，來電后延時后重合閘，稱為電壓型重合器。變電所內出線斷路器需兩次重合配合完成故障隔離與恢復供電，其中第一次重合為判別故障段，依據各分段點開關合閘的數量確定故障段并將故障段兩側開關閉鎖隔離故障，第二次重合為恢復非故障段的供電，整路饋線僅重合一次故障電流，完成故障隔離與恢復供電時間較長。因過流速斷保護需靠變電所饋線斷路器完成而不適用于長線路，隨著系統容量的增大，此矛盾已逐步消除。適用于輻射型或環網型的短線路，實現初級自動化。
(3)分段器。能記錄故障電流脈沖次數，在無電壓無電流時當故障電流次數達到預設值就自動分閘閉鎖，構成電流脈沖計數型分段器。分段器大多與重合器配合使用，自動完成預期的分合及閉鎖操作，具有檢測與控制操動能力。
(4)負荷開關。該開關僅在無電壓無電流時才能斷開，但可以關合故障電流，開斷額定負荷電流，其主要作為線路的分段。因造價低在集中式的配電自動化中采用。
根據手動運行、電動運行、自動運行、智能運行模式等不同的運行與控制方式，可以實現就地控制、分布控制、集中控制方式"三遙"功能的饋線自動化。
410kV柱上斷路器在饋線自動化中的應用
饋線自動化即自動實現故障區段的定位、故障的隔離、非故障區段的供電恢復。要實現自動化，柱上斷路器必需具備電動操作，電流、電壓檢測。一般的說，饋線自動化包括架空饋線自動化和電纜饋線自動化，架空饋線自動化又有以下幾種運行模式：
模式一，就地控制方式。重合器、分段器，依據電流、電壓、故障電流次數等按照預設的條件實現故障隔離和恢復供電。
模式二，分布智能控制方式。FTU監控終端+斷路器(重合器)，在一定區域內的斷路器實現故障隔離和恢復供電，但需建設該區域內斷路器之間的通道。
模式三，集中遠方控制方式。配調中心站+FTU監控終端+負荷開關，由控制中心(分中心)判斷故障、隔離故障、恢復供電，但需建設通信通道和控制中心(分中心)，投資較高。
(1)模式一的特點是不需要通訊手段，利用重合器的重合及動作時限配合來實現故障自動隔離、自動恢復供電。其缺點是若分段越多，隔離故障、轉移負荷時間越長。這種模式自動化程度較低，適用于饋線自動化的初級階段。電流型重合器還會出現頻繁跳閘、重合現象，對線路用電設備沖擊較大，恢復供電時間較長。
(2)模式二要求柱上斷路器具有電動操作機構，FTU監控終端將檢測到的電流、電壓信號，斷路器狀態信號進行比較處理，通過點對點通信，FTU把故障后斷路器狀態及記錄信息傳送到臨近斷路器的FTU，識別出故障區段并自動隔離，然后對非故障區段自動恢復供電；其特點是增加了斷路器間通訊，技術較為先進，是配網自動化的過渡階段。
(3)模式三是分布式的集中智能控制，將FTU監控終端檢測的信息通過通信網絡傳送至配調控制中心(分中心)，進行全面的計算機管理；在饋線發生故障后，由控制中心(分中心)自動判別后遙控斷路器隔離故障區段、恢復非故障區段供電。該模式是一種技術上更為先進的饋線自動化，是配電自動化的最高級階段。
(4)柱上斷路器在配網中的應用原則：
①使用條件。所有故障都應獲得作為瞬時故障處理的機會，避開涌流的影響，分閘后閉鎖應僅發生于永久性故障的情況，因分閘后閉鎖而切除的線路區段應盡可能少。
②根據負荷大小和線路長短經濟合理地安排和選擇分段點及開關設備。農村長線路和分支線一般采用電流型重合器+分段器以提高供電可靠性，環網供電網絡可采用電壓型重合器，具備通信的饋線可采用負荷開關。
③根據安裝地點選定額定電流，開斷和關合短路電流能力，動、熱穩定電流。短路容量一般應選擇16kA以上，才能適應電網容量不斷提高的要求。
④正確整定其保護配合，如跳閘電流、重合次數、分段器的次數預設、延時時間特性等。
⑤電流型重合器與重合器的配合應充分利用其快、慢的"雙時"時間特性曲線，位于電源側的重合器應至少1次的快速操作，其后的重合器有相同或更多的快速動作。而電壓型重合器的延時時間整定應一級比一級延長T(一般設置7s)時間，環網供電中環網點的時間應大于每側延時時間之和。
車用電力系統日漸短缺迫切需要新元件及新設計
越來越多的汽車電子設備，或電子系統導入車內應用之后，車用電力供應逐漸呈現不足的現象，使得汽車制造廠必須開始面對功率的控制，以及功率轉換技術提出更高的要求，借以推動車用功率半導體、相關封裝技術，能夠更進一步的往前發展，這當中所包含的領域，也不再只是功率大小，還是MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransister；MOSFET）晶體管、絕緣閘極晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor；IGBT）及控制與保護回路整合模塊（IntelligentPowerModule；IPM）等問題。
歸納其主原因，是因為車上所使用的功率半導體元件與一般較常用的功率半導體元件比較起來，不論是對電壓或電流、開關頻率、功率損失、動態特性，甚至對于元件保護程度，都是相當嚴苛的；再加上汽車產業對于「用電的規范，已經開始從12V提升到42V，所以對于汽車用電的要求也就更高了。另一方面，必須具備也可進行高頻切換動作及電能處理，才能使車上的電子產品，更能夠發揮輕薄短小的應用優勢，甚至是具有車上所需的高效率、信賴度與可靠性等要求。
汽車對于用電控制管理的概念成熟之后，其應用層面也越來越多；比方說，利用電力來作為汽車的制動及轉向等運用，使得汽車電力、電子技術領域開始進行革新動作，而在這場汽車電力變革的過程中，將以電子轉向或集成式啟動器交流發動機（IntegratedStarterAlternator；ISA）作為主要架構。因為這是一種完全可逆的電機系統，又可稱為交流伺服電動機，它是一種具有自動平衡式顯示設備，藉由隨動系統來確實執行元件，將放大器的輸出電壓（控制電壓）轉變為機械能，驅動滑動觸點，除了能夠讓系統持續保持在平衡狀態，還可以在高效率的狀態下，實現許多需要很大峰值功率的電子功能。
以實際例子來說明：比方說，當駕駛者在紅燈要轉為綠燈可前進時，在第一時間將發動機關閉，主要是因為當駕駛者踩下油門時，交流發電機促使汽車能夠很快地加速前進，如此一來，汽車不但能夠降低排放有害氣體，同時還能減少油料的用量。在這一方面，還能使用多余的電力來進行的各項控制，包括：電子動力轉向（EPS）、主動式懸掛系統、電子透平機輔助設備、電子閥門控制、變速空調等，因此，這對集成式啟動器交流發動機是非常重要的。
從技術門檻的角度來看，汽車集成式啟動器交流發動機主要的技術困難在于，大功率的電子控制系統是采取部分設計方式，在執行上有它的困難。換句話說，由于汽車集成式啟動器交流發動機是一個三相逆變器／整流器，除了負責對42V負載進行供電作用，或者當整流器在進行工作時，也能為36V電池進行充電之外，還必須在發動機起動時，能以逆變器方式為起動電動機進行供電的動作。從這邊就能看得出來，為了讓汽車電子系統能具有穩定的供電設計，就必須先厘清大功率電子元件，在不同應用階段應該要有不同的工作訴求。
MOSFET晶體管改造汽車電源供應系統
再來，談談功率型金屬氧化層場效晶體管（簡稱為功率MOSFET晶體管），這是一種屬于多載式導電的單極型電壓控制元件，其特性就是：開關速度快、高頻率性能好，輸入阻抗高、驅動功率小、熱穩定性優良、無二次擊穿…等優點，可以提供給設計者一種高速度、高功率、高電壓，以及高增益的元件，因此在各類型小功率開關電路的應用非常廣泛。
圖說：PowerMOSFET是一種功率集成元件，它是由成千上萬個小型MOSFET并聯而成，圖中所示為N通道的MOSFET單元結構剖面示意圖。（資料來源：交通大學電子電力芯片設計與DPS控制實驗室）
這對汽車用電系統來說，由于功率MOSFET晶體管具有很強的電流管理能力，才能夠滿足集成式啟動器交流發動機必須兼具最大負載的效果及要求。換句話說，就是讓汽車能在低溫度的環境下，使內燃機具有較強的冷起動功能。不過，大部分汽車制造廠普遍認為，車用交流發動機大概只需要10kW就已經足夠，過去也許是如此；不過，這對使用42V功率系統的10kW系統，這樣肯定是不夠的，這是因為逆變器在最后產生適當的輸出電壓與馬達相聯之后，一方面要調節馬達的頻率，另一方面還要調節馬達電壓，所以每個開關接口至少要超過400A來通過峰值電流的能力，才能因應越來越強大的車用電力系統。
圖說：MOSFET晶體管提供了一個非常穩定安全操作區域（SafeOperatingArea；SOA），因為MOSFET再順向偏壓時，不需苦于二次崩潰所產生的效應，此直流與脈波的SOA優于BJT。（資料來源：交通大學電子電力芯片設計與DPS控制實驗室）
借以降低電壓功耗設計提升汽車發電機工作效率
要如何提高汽車發電機工作效率？若從降低正向電壓來思考，這或許不失為一個方法，可以藉由降低寄生電感來減少切換時產生的電壓尖脈沖。由于元件對于封裝電流感度很靈敏，因此很多人都認為模塊設計是最好的方式。不過，因為一般的模塊封裝設計方式，將影響到通過電流的能力。值得注意的一點是，雖然汽車發動機在「熱車階段，不需要很大的電流支持，但是功率MOSFET晶體管的限定電流會因為溫度上升而有所下降，因此交流發動機的功率電路部分溫度，必須保持在比較低溫的狀態，才能維持穩定的電壓。另外，為了盡量提高額定電流，必須使用RDS（ON）較低的MOSFET晶體管，才得以滿足車用電力需求。
改進的方式則能夠以先進的封裝技術，借以提高通過電流的能力，或者是使用分離元件等技術來達成，同時還能夠盡量降低寄生電感（ParasiticInductance），良好值約為10uH20uH之間。除此之外，在電流切換過程還有更進一步的要求；簡單說，就是要針對所使用的開關頻率（一般為數千Hertz）進行最佳化動作，使逆變器或整流器能夠在很高頻率或環境溫度高達150℃的情況下，還能提供全部的功率。
如何以特殊設計方式解決車上電流需求
在多種類型的汽車中，包括：汽車、大客車、卡車…等，最主要的動力來源大都是來自于內燃機系統來供應，它的模塊設計大都是由半橋電路所組成，讓車上的元件能夠控制或驅動半橋電路中的高／低階開關設備。另外，還能控制該橋次級端上的同步整流器MOSFET，使具有兩個功率MOSFET晶體管芯片（每個為150mm），其電源母線不會受到任何電源裝置發展故障的時候而受到影響，還能在42V的電源母在線，對600A的電流進行切換動作，藉此完成匹配性的設計。
其次，則因為汽車內部的溫度或者是電壓、電流過大容易造成溫差的問題，易使車內電子設備中的材料受到影響，導致設備產生壓應力或張應力。因此，為了減少汽車電子設備的熱應力問題，通常會將MOSFET晶體管芯片安置在陶瓷基片上，這是因為陶瓷基片的溫度系數與矽的溫度系數能夠完全匹配，若采用較為先進的導線壓焊技術，特殊的架構不但能改善熱源分布，進而加強整個模塊系統的低熱組性能，使模塊能承受汽車所處的多變環境與電壓功率起伏。
再來，就是如何降低雜散電感，使雜散電感低于8nH，這對消除尖峰電壓是非常重要的。在一般設計上，為了降低電磁干擾（EMI）帶來的影響，包括：柵極驅動電路、感測電路或保護電路，都裝在一塊很小的印刷電路板（PCB）上，而后將印刷電路板蓋在模塊上，使驅動電路能夠以20kHz頻率之下，驅動這些MOSFETT晶體管，其中涉及的參數感測和轉換，都是在這塊電路板上進行。因此，除了可以降低基板及散熱器之間的抗熱阻效能之外，在與傳統模塊相比，還能夠使內部雜散電感降低60％以上，使設計及安裝過程更為簡單。
大功率MOSFET晶體管體現汽車電動轉向系統
針對汽車采用大功率逆變器／整流器等元件技術，雖然說這是最理想電路設計和實施。不過，截至目前各界還沒能夠有個最后的定論，主要的問題還持續存在著。不過，42V的集成式交流發動機將是未來電動轉向（EPS）汽車系統的關鍵所在，相信這點是不容質疑。不過，由于電流能力又會因為受到分離式的MOSFET晶體管塑料封裝技術，而有所限制。這些限制對已經在汽車市場逐漸成熟的電動轉向系統來說，將促使設計人員，將不同分離元件并聯起來一同使用，或者采取模塊的方式，才能提高分離封裝通過電流的能力，借以降低中檔及低檔電動轉向的系統成本。
大多數汽車系統中所使用的模塊，目前大部分都都是采用絕緣金屬基片（IMST）的設計方式。而在陶瓷基片方面，則是采用直接覆銅（DBC）的方式，并在厚膜基片及電流較小的情況下，才會改印刷電路板的模塊設計方式。最后，在功率逆變器封裝方面，對于中等功率和低功率，一個新的構想是將芯片封裝在引在線，這時沒有單獨的基片，MOSFET晶體管可直接安裝在同一個模塑引在線，用引線架構形成連接端子，進行外部連接到模塊的外殼上，便能達到較佳的電源管理。
圖說：因應汽車上的電源朝向低損耗化、小型化和超薄化需求，實現了優于傳統系列的超低導通電阻特性和高耐擊穿性依靠低導通電阻特性，并可以降低功耗，因而最適合用作電機驅動器、點滴器、DC/DC變換器等的開關元件。（資料來源：東芝半導體）
一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢
自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.
(一)"機電一體化"的發展歷程
1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;
2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;
3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;
4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢
1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.
2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。
3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。
4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。
5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。
三、典型的機電一體化產品
機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。
四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務
機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。
(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢
1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度
(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。
(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。
(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。
(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。
(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。
(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。
2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。
1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。
3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。
另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。
(二)北京“機電一體化”工作的任務
北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代?？偟哪康氖谴龠M機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。
1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點
(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階
國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。
(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平
對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。
(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度
風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。
(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標
北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。
2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標
(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。
(2)單項目標：
·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。
·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。
·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。
·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。
·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。
·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……
總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。
五、北京發展“機電一體化”的對策
(一)加強統籌安排，協調發展計劃
目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!
(二)強化行業管理，發揮“協會”作用
目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。
“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……
(三)優化發展環境、增大支持力度
優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。
增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。
在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。
(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”
機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。
我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：
抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；
較之于電力生產觀念，電力的產品觀念也是相對傳統的一個思想，之于產品就與管理和營銷相關，但這種觀念主要是我國電力企業傳統營銷的思想，這種理念通常認為向客戶和用戶提供電力是最為重要的工作重點，如何向客戶提供更為經濟、更為安全、更為可靠的電力，是電力企業的首要任務，電力企業在不斷發展中，就要著眼于企業的規模和電力生產持的改良和研發上，如何運用新能源，如何研發新領域發電是電力企業的核心工作，在這一觀念中把重點放在產品上，但是這種觀念也很容易讓企業患上產品營銷近視的病癥。
1.2電力推銷
推銷觀念與其他兩個相比卻具有著更為先進性，在一戰以后，世界上很多大企業都認同這一觀念，并認為只有推銷才能促進產品的銷售，通常情況下，企業認為客戶只對他們需求的產品和服務有購買的想法，但是對于那些暫時用不上或者非必需品，只有加強或是改變推銷的方法方式或是改變模式，客戶就有可能有購買的趨勢，而在這一觀念下的企業的主要任務，除了降低成本、提高效率外，還有一項更為重要的工作就是要加強和完善推銷工作，這一觀念也代表著賣方市場向買方市場的過渡。
1.3電力市場營銷
電力市場的營銷觀念，是電力從生產觀念到產品觀念以及到推銷觀念之后，形成的一個電力市場營銷的觀念，這一觀念是由賣方市場向買方市場轉變的標志，這種思想認為電力企業的所有的工作重心都應該是以客戶的需求出發，以市場的需要為導向，這一觀念產生的社會市場大背景也是電力供大于求的時段形成的，該思想主要是指導企業以市場為導向，在充分地理解市場和調查用戶需求的基礎上，制定產量和產品的種類，進一步設定整個電力企業的生產計劃，一改原來的重生產，輕用電；重分配，輕服務；重費用回收和成本降低，輕客戶反饋和服務滿意度。
2電力營銷管理目標定位
2.1客戶化分
客戶的分類或者我們稱之為客戶的細分，是所有企業生產和發展的根本所在，而且客戶的細化也是企業成熟的一個重要標志，我國電力企業營銷管理中更為重要的就是應該對當前的客戶進行細化和細分，從營銷電力，到客戶服務，再到電力質量和標準上，建立完整的客戶滿意系列工程。雖然我國電力企業在客戶關系的維系和營銷策略上還是處于初級階段，但是近十幾年的發展和改良，也取得不可小覷的成績和效果，像電力營銷客戶中的電話服務、計算機自助服務等都是一大突破，供電企業根據不同的客戶對于電力的需求，把客戶進行群化，特別是對于一些大客戶和高盈利的用戶，更應該加強對他們的客戶服務。
2.2網絡趨勢
網絡不僅僅給人們的生活帶來了不同以往的生活和生產方式，對于營銷服務也帶來了信息化的變革，這種在線的營銷形式，不斷打破了國際間的界限，把世界縮小化，給企業的營銷也帶來了巨大的機遇，如何利用好互聯網的優勢，如何把信息化營銷推入到我國的電力企業客戶營銷之中來，是擺在我們面前的巨大的挑戰和機遇，改變原有的營銷方式，面對面、信函、產品展示等方式，轉變成為以虛擬營銷、無人服務、自助下單等方式的無線網絡經營方式，不僅大大地節省了人力和物力，同時也節省了客戶辦理的時間，也節約了硬件和軟件的資源。
2.3市場競爭
第三個電力企業市場營銷的目標定位，就是所有企業的期望，如何增加本企業在市場中的競爭實力，對于我國電力企業來說，增加其產品的質量，提高其產品的標準，從實際的用電客戶的利益出發，不斷提高用電客戶有服務水平和質量，完善客戶服務的硬件和軟件，才能在市場的競爭之中立于不敗之地，像日本的供電公司的成功點就在于不斷推出新的服務項目以滿足不同客戶群體的不同需求，但是我國的電力企業大多數還是在以行業老大自居，在以國家經濟命脈的地位自詡，一些領導往往會忽視了我國市場的實際情況，一意孤行地指導電力企業的生產發展，忽視了用電客戶的整體服務需求也是阻礙我國電力企業發展的因素之一。
3完善電力企業用電營銷管理策略
3.1轉變觀念
要轉變傳統的觀念，如何把營銷的觀念根植于電力企業的領導和營銷員工的理念之中，如何把營銷服務提到日常的工作重點之中來，以我國現行的市場經濟為導向，以真實的客戶需求為宗旨，從意識和思想的層面上改變傳統陳舊的觀念，才能促進和完善我國電力企業用電營銷客戶服務的整體水平。各個領導階層還應該根據自身的企業的需要不斷提高自身管理的水平和增加管理視角，以客戶的角色來指導企業的發展。
3.2規范市場
要規范市場，為了規避不合理的自相競爭，為了統一服務水平和管理方法，制訂出一系列統一的規范和法制法規，讓我國的電力企業的用電營銷管理，有法可依，有法必依，遇到問題和管理漏洞也可以做到執法必嚴和違法必究，只有制定出合理的規章制度才能促進營銷管理的統一化發展，才能完善我國電力企業的用電營銷策略，并給管理指引出工作和執行的方向。
本文參照典型軍用電子器件的熱擴展布置方式搭建了實驗系統，如圖1所示。待測件為一塊最大外形為100mm×100mm×3mm的鋁基蒸汽腔，其冷段與一塊寬度為15mm的液冷冷板緊密連接，熱段壓接一個發熱電阻作為模擬熱源，發熱電阻底面尺寸為15mm×15mm。為減小接觸熱阻，所有接觸面之間均填充導熱硅脂。冷板與一臺恒溫液冷源相連，液冷源的供液溫度26℃，冷卻介質為體積密度66%的乙二醇水溶液。為減少待測件與環境之間的熱交換，使用保溫材料包裹整個待測單元。冷卻液的供液流量和供液溫度通過液冷源上的流量計和測溫儀測量;發熱電阻的發熱量通過一個程控電源調節;發熱電阻和蒸汽腔的表面溫度通過T型熱電偶測量，并使用電腦終端收集;測溫點分布如圖1所示。圖1實驗系統及待測件上測溫點布置圖為比較鋁基蒸汽腔和傳統熱擴展板的導熱性能，本文將實驗分為測試組和對照組。兩組實驗使用相同的測試條件和測試工況，測試組的待測件為鋁基蒸汽腔，對照組的待測件為一塊相同外形的純銅板。
2實驗結果及分析
2．1測試單元的溫度分布
發熱電阻的熱量經過熱擴展板傳遞至冷卻液，因此，溫度在測試單元的散熱通徑上逐漸降低，如圖2所示。在使用蒸汽腔的測試單元中，熱擴展板中部的溫度(T2T5)近似等于介質飽和溫度，沿程的溫度變化可以忽略，這一傳熱形式是蒸汽腔相對于純銅熱擴展板的主要優勢。盡管蒸汽腔中部的傳熱性能極佳，蒸汽腔的整體導熱性能卻受到蒸發段(位于熱源下方)和冷凝段(位于冷板下方)熱阻的制約。進一步分析蒸汽腔的散熱機理，發現蒸汽腔整體散熱效果受到熱流密度的影響。具體來說，當熱源的熱流密度較低時，蒸發段內的介質不能充分蒸發，未經蒸發的介質形成一層附著在腔體內表面的液膜，引起了額外的熱阻，從而削弱了蒸汽腔的換熱能力。隨著熱流密度升高，蒸汽腔中的介質蒸發量增大，蒸發段的液膜變薄，熱阻減小，蒸汽腔的換熱性能優勢逐漸顯現。這一趨勢在圖2中表現為:高熱流密度條件下，蒸汽腔測試單元的熱源溫度低于純銅板測試單元;相反，低熱流密度條件下，蒸汽腔測試單元的熱源溫度高于純銅板測試單元。另一方面，蒸發腔在冷凝段的熱阻主要受到冷板表面積影響［4］。
2．2鋁基蒸汽腔的當量
導熱系數蒸汽腔當量導熱系數的定義:假定一塊純金屬材料的導熱系數等于蒸汽腔的當量導熱系數，則該純金屬材料的導熱性能與蒸汽腔等同。利用熱學仿真手段，可以在仿真軟件中假定一種金屬材料，當該材料的導熱系數與蒸汽腔的當量導熱系數相等時，仿真結果中的發熱電阻溫度(T1)等于實驗測試結果?？紤]到多工況實驗過程中保持了相同的接觸條件、供液流量、供液溫度等參數，因此在FLUENT仿真計算中可以利用多工況聯立反推的方法獲得冷凝段和蒸發段的接觸熱阻。結果表明:冷板與待測件之間的接觸熱阻為0．01(℃·cm2)/W，發熱電阻和待測件之間的接觸熱阻為0．05(℃·cm2)/W。圖3給出了熱流密度102W/cm2條件下的仿真結果，熱源溫度為75．1℃，與相同熱流密度下蒸汽腔測試單元中的熱源溫度相等。因此，可以認為蒸汽腔在102W/cm2熱流密度條件下的當量導熱系數與該算例中假定金屬材料的導熱系數相等，等于437W/(m·K)。使用同樣的仿真方法，反推得到了各種熱流密度條件下的蒸汽腔當量導熱系數，如圖4所示。結果表明:隨著熱流密度的增大，蒸汽腔的導熱性能提高，并在熱流密度大于100W/cm2時趨于穩定，達到約470W/cm2;當熱源的熱流密度等于35W/cm2時，蒸汽腔的導熱性能與等尺寸的純銅板相同。因此，建議在發熱器件的熱流密度≥35W/cm2時，可以使用鋁基蒸汽腔代替傳統的純金屬熱擴展板。圖3仿真結果:測試單元的溫度分布云圖圖4不同熱流密度條件下的蒸汽腔當量導熱系數3結束語本文利用實驗方法，研究了一種燒結芯鋁基蒸汽腔的導熱性能，在各種熱流密度條件下獲得了鋁基蒸汽腔的當量導熱系數。針對高熱流密度電子器件的散熱應用場合，比較了鋁基蒸汽腔和傳統金屬熱擴展板的散熱性能，給出了鋁基蒸汽腔在電子器件散熱中的應用準則。
1概述
集成穩壓器在近十多年發展很快，目前國內外已發展到幾百個品種。按電路的工作方式分，有線性集成穩壓器和開關式集成穩壓器。按電路結構形式分，有單片式集成穩壓器和組合式集成穩壓器。按管腳的連接方式分，有三端式集成穩壓器和多端式集成穩壓器。按制造工藝分，有半導體集成穩壓器、薄膜混合集成穩壓器和厚膜混合集成穩壓器。而在線性集成穩壓器方面，則以低壓差、大電流、小體積的發展比較迅猛。
MSK5101是美國MSKennedy公司研制的一種新型低壓差、大電流、低功耗線性穩壓器，它有＋3V、＋5V、＋12V和可調輸出。輸出晶體管采用單片工藝制造的超級PNP管，所以該系列型號的輸入輸出電壓差很小。圖1所示是MSK5101的內部結構框圖。
圖1
當MSK5101的輸出電流為1．5A時，其壓差只有350mV，因而它的效率很高，功耗較低。且輸出電壓精度可確保1％。此外，該系列穩壓器也具有TTL／CMOS兼容的on／off使能腳以及故障信號輸出腳。MSK5100采用可有效利用空間的10腳功率型SOIC封裝，并且外殼上帶有散熱器銅接頭。
MSK5101的體積很小。其外形如圖2所示，尺寸大小為6．35mm×6．35mm×2．08mm，所以在很多有體積和重量限制的大功率穩壓器應用中，該系列穩壓器有很好的性價比。因此，可廣泛應用于高效線性穩壓器、恒壓／恒流調節器、系統功率源、開關電源輸出穩壓器以及電池供電等設備。
MSK5101的主要特點如下：
采用帶散熱器接頭的緊密型10腳SOIC封裝形式；
輸入輸出電壓差非常小，輸出電流為1．5A時，壓差只有350mV；
具有3．3V、5V、12V和可調輸出；
采用開路集電極誤差信號輸出方式；
帶有TTL電平使能腳；可零電流關斷；
帶有電源反接保護和負載短路保護功能；
接地端電流只有22mA（滿載時）；
輸出電壓精度可達1％；
輸出電流可達1．5A。
2主要參數
MSK5101的主要電氣性能參數如表1所列。
表1MSK5101的主要電氣性能參數
參數名稱測試條件MSK5101系列單位
最小典型最大
輸出電壓公差Iout=1A，Vin=Vout+1V±0.5±1.0%
輸入輸出電壓差Δvout=-1%，Iout=100mA80225mV
Δvout=-1%，Iout=1.5A350625mV
負載調整率Vin=Vout+5V±0.2±1.2%
10mA≤Iout≤1.5±0.3%
電源調整率（Vout+1V）≤Vin≤26VIout=10mA±0.05±0.6%
±0.5%
輸出限流值Vout=0V，Vin=Vout+1V2.13.5A
接地端電流Vin=Vout+1V，Iout=0.75820mA
輸出噪聲Vin=Vout+1V，Iout=1.5A22mA
使能腳輸入電壓CL=10μF，10Hz≤f≤100kHZ400μV
使能腳輸入電壓高電平/導通2.41.2V
低電平/關斷1.20.8V
使能腳輸入電流高電平/導通2075μA
低電平/關斷12μA
關斷輸出電流VENABLE≤08V1020μA
輸出漏電流VOH=26V0.012μA
信號輸出電壓IOL≤250μA，Vin=Vout-2V0.20.4V
信號門限Vin=Vout-7%75mV
基準電壓正常工作1.221.241.26V
基準電壓溫漂正常工作20PPm/℃
調整腳偏置電流全部溫度范圍，Vin=Vout+1V40150mA
熱阻結到外殼4.55℃/W
過熱關斷溫度結溫JT1135℃
3應用說明
3．1穩壓器保護
MSK5101系列穩壓器具有輸入電源極性反接、過電流、超溫（Pd過大）和瞬態電壓尖峰達到60V等各種保護功能，若將該穩壓器用于負載接負電源的雙電源中，則輸出電壓必須采用二極管箝位到地。
3．2輸出電容
在輸出端與接地端之間接入一只濾波電容可以減小MKS5101系列穩壓器的輸出電壓紋波，該電容的最佳容量取決于應用情況，但至少應在10μF以上。也可在負載兩端直接接入一只電容器來改善負載的瞬態響應能力。
3．3負載連接
在實際應用中，當穩壓器負載電流很大時，負載的接法非常重要。為了不影響負載調整率，穩壓器輸出到負載之間連線的阻抗必須非常小，因為該阻抗可與負載組成分壓器。為了保持穩壓，MSK5101系列穩壓器的最小負載電流應為10mA。
3．4使能管腳
MSK5101系列穩壓器有一個與TTL信號兼容的使能（ENABLE）管腳，在該腳為TTL高電平時，內部偏壓電路工作，并使穩壓器電源接通。而當該腳為TTL低電平時，內部控制器關斷，此時流入該器件的靜態電流只有5μA。如果不需要使能功能，使能管腳可接到輸入腳。
3．5故障信號輸出腳
MSK5101系列中所有固定輸出電壓的穩壓器產品都有一個故障信號輸出腳。因為信號輸出腳內為開路集電極輸出電路，該腳電壓可以上升到3V～26V之間的任意電壓。這種特性允許該腳與任意邏輯電平接口。當信號比較器檢測到“不穩壓”狀態時，該腳輸出有效低電平（典型電壓為0．22V）。MSK5101的故障信號狀態包括輸入電壓過低、超溫關斷和輸出限流等。實際上，當輸入電壓瞬態過高時，故障信號管腳也將輸出高電平。
3．6散熱器選擇
采用對流散熱時應按下式選擇MSK5101系列穩壓器所需的散熱器：
TJ＝Pd（Rθjc＋Rθcs＋Rθsa）Ta
式中：TJ為結溫；
Pd為總功耗；
Rθjc為結到外殼的熱阻；
Rθcs為外殼到散熱器的熱阻；
Rθsa為散熱器到環境的熱阻；
Ta為環境溫度。
設計時，可首先按下式計算出功耗P：
P＝（Vin－Vout）×Iout
然后，再選擇最高結溫。一般最高允許結溫為125℃。為了計算所需散熱器到環境的熱阻，應將上述結溫的表示式整理為：
Rθsa＝[（TJ－Ta）／Pd]－Rθjc－Rθcs
以下為根據此式列出的一個散熱器選擇的實例：
若MSK5101＿3．3型穩壓器的輸入Vin為＋5V輸出Vout為＋3．3V連續直流電流Iout為1A。環境溫度為＋25℃，最高結溫為125℃。Rθjc為5℃／W，Rθsa為0．5℃／W。則：
P＝（5V－3．3V）×1A＝1．7W
Rθsa＝[（125℃－25℃）／1．7W]－5℃／W－0．5℃／W＝53．32℃／W
因此，在該例中，為了保證結溫不超過125℃，應選用熱阻小于53℃／W的散熱器。
1概述
意法半導體公司ST生產的VKO5CFL芯片自投放市場以來，已被廣泛應用于緊湊型熒光燈CFL電子鎮流器中，而不久前ST公司又推出了VK06TL單片IC，該芯片的主要應用是直管形熒光燈TL電子鎮流器。使用兩塊VK06TL和少量元件即可組成60W以下TL電子鎮流器半橋逆變器。采用VK06TL作為半橋驅動器的TL鎮流器，其燈預熱頻率、穩態工作頻率及燈壽終定時保護等一些參數均可通過IC外部元件進行設定，而且還帶有過熱關斷功能。此外，VK06TL之間的參數匹配性非常好，因而使用時不必進行挑選“配對”，而且器件堅固耐用，高溫性能極佳。
2結構與特點
VK06TL驅動器采用16引腳SO封裝形式，由于9～16腳均為集電極，故有效引腳為9個，圖1為其引腳排列。
VK06TL電子鎮流器驅動器內部除集成有控制電路和保護電路外，還集成了被稱作“發射器開關”(Emitterswitch)的功率驅動輸出級，VK06TL的內部電路組成如圖2所示。
VK06TL的主要性能特點如下：
內部帶有高壓雙極型NPN復合晶體管和一個低壓MOSFET組成的“發射器開關”，級聯功率開關器件的擊穿電壓BVCSO不小于520V，集電極電流Icrms為0．5A，峰值集電極電流ICM為5A，開關頻率可達200kHz；
內含續流二極管連接于VK06TL內部源極或地與片內復合晶體管的集電極之間和擊穿值約30V的雙向交流開關二極管DIAC(連接于VK06TL的4腳與片內復合晶體管集電極之間)；
由VK06TL組成的電子鎮流器驅動電路的預熱頻率、預熱時間、穩態工作頻率和燈壽終保護定時等功能參數均可通過外部元件設定；
電源電壓Vdd被內部箝位在7V。
3應用電路及工作原理
圖3所示是由兩塊VK06TL芯片組成的40WTL電子鎮流器驅動電路。該鎮流器的輸入端M1、M2可連接400V的DC電壓，而輸入端AC1、AC2則可以連接185～265V的AC電壓。因此，該電子鎮流器的DC干線電壓范圍為250～400V。高端VK06TL（IC1）和低端VK06TL（IC2）的腳6(腳Vdd)上的電源電壓可分別通過R5－C5和R1－C1網絡獲得。將電阻R1通過燈絲連接到DC干線電壓的目的是便于在更換燈管之后電路能夠自動重啟。
通過R2可對C2進行充電。當C2上的電壓達到30V時，IC2腳4內的DIAC擊穿，功率開關器件導通，振蕩器啟動。而高端IC1腳4上連接的20V齊納二極管D3則可用于避免IC1內的DIAC擊穿，從而使IC1A功率開關能夠可靠接通。
繞在扼流圈上的兩個次級繞組N2、N3用于驅動IC1和IC2的開／關。當VK06TL腳5上的電壓超過2．2V時，驅動器導通；而在該腳電壓低于0．8V時，驅動器截止。此外，通過R4－C4和R3－C3組成的濾波電路，可保證電路正常工作，同時也可以避免硬開關現象發生。
IC1腳1上的電容C7和IC2腳1上的電容C9可用來設定預熱階段的工作頻率。通過VK06TL腳1內部的一個350μA的電流源可對外部電容C7和C9充電。C7和C9均選820pF時，系統占空比為50％。由于扼流圈(NI)的電感值L為1．8mH，而燈啟動電容C16為8．2nF，預熱頻率為53kHz。因此，該電路的DC電壓為300V時，其峰值電流為1A。
圖3
當電容C11、C12的充電電壓達到4．2V時，預熱階段結束，此后7腳內部的開關與地接通，以使C8和C10分別與C7和C9相并聯而使頻率漸減，從而引起輸出級扼流圈N1和C16由于C15C16，C15影響可忽略組成的LC串聯電路發生諧振，并在C16兩端產生高壓以對燈點火，爾后頻率下降到穩壓工作頻率。當選擇C11和C12為4．7μF時，預熱時間約為1s。當C8和C10均為820pF時，穩態工作頻率為37kHz。DC母線電壓為400V時，IC的峰值電流為750mA。
眾所周知，當熒光燈達到壽命終結endoflife時，鎮流器將使燈連續工作，從而引起燈管過熱并產生放電“煙霧”，同時在燈陰極上產生非常高的電壓，以使燈和鎮流器處于異常和危險的狀態。因此，設計時，在鎮流器中必須設置燈壽終保護電路。
在實際應用中，IC1的8腳接半橋中點，燈壽終保護由IC2及其腳8與地之間的電容C13和R9來實現。圖4所示是燈壽終(EOL)保護電路。其中電流感測電阻Rsense用于檢測最大燈峰值電流。當Rsense兩端電壓超過0．1V(相當于1．8A的燈電流)時，比較器C1將使開關T1接通，以使內部充電電流對8腳外部電容CapE01(即C13)充電。當C13上的充電電壓達到4．2V時，比較器C2使T2接通并維持電容充電。C13為470nF時，電路可在預熱之后約100ms之內執行EOL保護功能。
