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一、电的概述在采取必要的安全措施的情况下使用和维修电工设备。电能是一种方便的能源,它的广泛应用形成了人类近代史上第二次技术革命。有力地推动了人类社会的发展,给人类创造了巨大的财富,改善了人类的生活。二、电的危害如果在生产和生活中不注意安全用电,也会带来灾害。例如,触电可造成人身伤亡,设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸,高频用电设备可产生电磁污染等。三、用电安全1.怎样安全用电夏季的酷热使人难耐,空调、电风扇也都转了起来。因为使用这些电器而造成的火灾、触电事故每年都有发生,怎样既安全又科学地用电,是每个家庭必须注意的大事。 首先,要考虑电能表和低压线路的承受能力。电能表所能承受的电功率近似于电压乘以电流的值,民用电的电压是220伏,如家中安装2.5安的电能表,所能承受的功率便是550瓦,像600瓦的电饭煲则不能使用。如此推算,5安的电能表所能承受的电功率是1100瓦。其次,要考虑一个插座允许插接几件电器。如果所有电器的最大功率之和不超过插座的功率,一般是不会出问题的。用三对以上插孔的插座,而目同时使用空调、电饭锅、电饭煲、电热水器等大功率电器时,应先算一算这些电器功率的总和。如超过了插座的限定功率,插座就会因电流太大而发热烧坏,这时应减少同时使用的电器数量,使功率总和保持在插座允许的范围之内。另外,安装的刀闸必须使用相应标准的保险丝。不得用其他金属丝替代,否则容易造成火灾,毁坏电器。如因家用电器着火引起火灾,必须先切断电源,然后再进行救火,以免触电伤人。2.安全用电方法电冰箱、电视机、洗衣机、空调器等家用电器的普及,为人们的生活带来了诸多便利。但是,要注意电源的安全使用,以避免不必要的伤害。带金属外壳的电器应使用三脚电源插头。有些家电出现故障或受潮时外壳可能漏电。一旦外壳带电,用的又是两脚电源插座,人体接触后就有遭受电击的可能。 耗电大的家用电器要使用单独的电源插座。因为电线和插座都有规定的载流量,如果多种电器合用一个电源插座,当电流超过其额定流量时,电线便会发热,塑料绝缘套可能熔化导致燃烧。电压波动大时要使用保护器。日常生活中,瞬间断电或电源电压波动较大的情况时有发生,这对电冰箱是—个威胁。若停电后又在短时间(3~5分钟)内恢复供电,电冰箱的压缩机所承受的启动电流要比正常启动电流大好几倍,可能会烧毁压缩机。四、怎么安全用电1、 照明开关为何必须接在火线上?如果将照明开关装设在零线上,虽然断开时电灯也不亮,但灯头的相线仍然是接通的,而人们以为灯不亮,就会错误地认为是处于断电状态。而实际上灯具上各点的对地电压仍是220伏的危险电压。如果灯灭时人们触及这些实际上带电的部位,就会造成触电事故。所以各种照明开关或单相小容量用电设备的开关,只有串接在火线上,才能确保安全。2、 单相三孔插座如何安装才正确?为什么?通常,单相用电设备,特别是移动式用电设备,都应使用三芯插头和与之配套的三孔插座。三孔插座上有专用的保护接零(地)插孔,在采用接零保护时,有人常常仅在插座底内将此孔接线桩头与引入插座内的那根零线直接相连,这是极为危险的。因为万一电源的零线断开,或者电源的火(相)线、零线接反,其外壳等金属部分也将带上与电源相同的电压,这就会导致触电。因此,接线时专用接地插孔应与专用的保护接地线相连。采用接零保护时,接零线应从电源端专门引来,而不应就近利用引入插座的零线。3、 塑料绝缘导线为什么严禁直接埋在墙内?(1) 塑料绝缘导线长时间使用后,塑料会老化龟裂,绝缘水平大大降低,当线路短时过载或短路时,更易加速绝缘的损坏。(2) 一旦墙体受潮,就会引起大面积漏电,危及人身安全。(3) 塑料绝缘导线直接暗埋,不利于线路检修和保养。4、 为什么要使用漏电保护器?漏电保护器又称漏电保护开关,是一种新型的电气安全装置,其主要用途是:(1) 防止由于电气设备和电气线路漏电引起的触电事故。(2) 防止用电过程中的单相触电事故。(3) 及时切断电气设备运行中的单相接地故障,防止因漏电引起的电气火灾事故。(4) 随着人们生活水平的提高,家用电器的不断增加,在用电过程中,由于电气设备本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造成的人身触电和火灾事故,给人民的生命和财产带来了不应有的损失,而漏电保护器的出现,对预防各类事故的发生,及时切断电源,保护设备和人身安全,提供了可靠而有效的技术手段。5、 发生触电事故的主要原因是什么?统计资料表明,发生触电事故的主要原因有以下几种:(1) 缺乏电气安全知识,在高压线附近放风筝,爬上高压电杆掏鸟巢;低压架空线路断线后不停电用手去拾火线;黑夜带电接线手摸带电体;用手摸破损的胶盖刀闸。(2) 违反操作规程,带电连接线路或电气设备而又未采取必要的安全措施;触及破坏的设备或导线;误登带电设备;带电接照明灯具;带电修理电动工具;带电移动电气设备;用湿手拧灯泡等。(3) 设备不合格,安全距离不够;二线一地制接地电阻过大;接地线不合格或接地线断开;绝缘破坏导线裸露在外等。(4) 设备失修,大风刮断线路或刮倒电杆未及时修理;胶盖刀闸的胶木损坏未及时更改;电动机导线破损,使外壳长期带电;瓷瓶破坏,使相线与拉线短接,设备外壳带电。(5) 其他偶然原因,夜间行走触碰断落在地面的带电导线。6、 发生触电时应采取哪些救护措施?发生触电事故时,在保证救护者本身安全的同时,必须首先设法使触电者迅速脱离电源,然后进行以下抢修工作。(1) 解开妨碍触电者呼吸的紧身衣服。(2) 检查触电者的口腔,清理口腔的粘液,如有假牙,则取下。(3) 立即就地进行抢救,如呼吸停止,采用口对口人工呼吸法抢救,若心脏停止跳动或不规则颤动,可进行人工胸外挤压法抢救。决不能无故中断。如果现场除救护者之外,还有第二人在场,则还应立即进行以下工作:1) 提供急救用的工具和设备。2) 劝退现场闲杂人员。3) 保持现场有足够的照明和保持空气流通。4) 向领导报告,并请医生前来抢救。实验研究和统计表明,如果从触电后1分钟开始救治,则90%可以救活;如果从触电后6分钟开始抢救,则仅有10%的救活机会;而从触电后12分钟开始抢救,则救活的可能性极小。因此当发现有人触电时,应争分夺秒,采用一切可能的办法。7、 家庭安全用电有哪些措施?随着家用电器的普及应用,正确掌握安全用电知识,确保用电安全至关重要。(1) 不要购买“三无”的假冒伪劣家用产品。(2) 使用家电时应有完整可靠的电源线插头。对金属外壳的家用电器都要采用接地保护。(3) 不能在地线上和零线上装设开关和保险丝。禁止将接地线接到自来水、煤气管道上。(4) 不要用湿手接触带电设备,不要用湿布擦抹带电设备。(5) 不要私拉乱接电线,不要随便移动带电设备。(6) 检查和修理家用电器时,必须先断开电源。(7) 家用电器的电源线破损时,要立即更换或用绝缘布包扎好。(8) 家用电器或电线发生火灾时,应先断开电源再灭火。8、 如何防止烧损家用电器?常用的家用电器的额定电压是220伏,正常的供电电压在220伏左右。当供电线路中若因雷击等自然灾害造成的供电电压瞬时升高、三相负荷不平衡户线年久失修发生断零线,或因人为错接线等引起的相电压升高等原因发生电压升高,就会使电流增大导致家用电器因过热而烧损。要防止烧损家用电器,就要从以下方面入手:一是用电设备不使用时应尽量断开电源;二是改造陈旧失修的接户线;三是安装带过电压保护漏电开关。9、 居民家庭用的保险丝如何选配?居民家庭用的保险丝应根据用电容量的大小来选用。如使用容量为5安的电表时,保险丝应大于6安小于10安;如使用容量为10安的电表时,保险丝应大于12安小于20安,也就是选用的保险丝应是电表容量的1.2~2倍。选用的保险丝应是符合规定的一根,而不能以小容量的保险丝多根并用,更不能用铜丝代替保险丝使用。10、 漏电保护器的基本要求是什么?在技术上应满足以下几点要求:(1) 触电保护的灵敏度要正确合理,一般启动电流应在15~30毫安范围内。(2) 触电保护的动作时间一般情况下不应大于0.1秒。(3) 保护器应装有必要的监视设备,以防运行状态改变时失去保护作用,如对电压型触电保护器,应装设零线接地的装置。11、 如何防止电气火灾事故?发生火灾后怎么办?首先,在安装电气设备的时候,必须保证质量,并应满足安全防火的各项要求。要用合格的电气设备,破损的开关、灯头和破损的电线都不能使用,电线的接头要按规定连接法牢靠连接,并用绝缘胶带包好。对接线桩头、端子的接线要拧紧螺丝,防止因接线松动而造成接触不良。电工安装好设备后,并不意味着可以一劳永逸了,用户在使用过程中,如发现灯头、插座接线松动(特别是移动电器插头接线容易松动),接触不良或有过热现象,要找电工及时处理。其次,不要在低压线路和开关、插座、熔断器附近放置油类、棉花、木屑、木材等易染物品。电气火灾前,都有一种前兆,要特别引起重视,就是电线因过热首先会烧焦绝缘外皮,散发出一种烧胶皮、烧塑料的难闻气味。所以,当闻到此气味时,应首先想到可能是电气方面原因引起的,如查不到其他原因,应立即拉闸停电,直到查明原因,妥善处理后,才能合闸送电。万一发生了火灾,不管是否是电气方面引起的,首先要想办法迅速切断火灾范围内的电源。因为,如果火灾是电气方面引起的,切断了电源,也就切断了起火的火源;如果火灾不是电气方面引起的,也会烧坏电线的绝缘,若不切断电源,烧坏的电线会造成碰线短路,引起更大范围的电线着火。发生电气火灾后,应使用盖土、盖沙或灭火器,但决不能使用泡沫灭火器,因此种灭火剂是导电的。
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一种USB电源开关的设计 摘要: 设计了一种低导通损耗的USB电源开关电路。该电路采用自举电荷泵为N型功率管 提供足够高的栅压,以降低USB开关的导通损耗。在过载情况下,过流保护电路能将输出电流限 制在0.3 A。 关键词: USB开关;自举电荷泵; N型功率管;过流保护 1引言 通用串行总线(Universal Serial Bus)使PC机 与外部设备的连接变得简单而迅速,随着计算机以 及与USB相关便携式设备的发展,USB必将获得 更广泛的应用。由于USB具有即插即用的特点,在 负载出现异常的瞬间,电源开关会流过数安培的电 流,从而对电路造成损坏。 本文设计的USB电源开关采用自举电荷泵,为 N型功率管提供2倍于电源的栅驱动电压。在负载 出现异常时,过流保护电路能迅速限制功率管电流, 以避免热插拔对电路造成损坏。 2 USB开关电路的整体设计思路 图1为USB电源开关的整体设计。其中,VIN 为电源输入,VOUT为USB的输出。在负载正常的情 况下,由电荷泵产生足够高的栅驱动电压,使 NHV1工作在深线性区,以降低从输入电源(VIN 到负载电压(VOUT)的导通损耗。当功率管电流高于 1 A时,Current-sense输出高电平给过流保护电路 (Current-limit);过流保护电路通过反馈负载电压 给电荷泵,调节电荷泵输出(VPUMP),从而使功率管 的工作状态由线性区变为饱和区,限制功率管电流, 达到保护功率管的目的。当负载恢复正常后,Cur- rent-sense输出低电平,电荷泵正常工作。 3 电荷泵设计 图2为一种自举型(Self-Boost)电荷泵的电路 原理图。图中,Φ为时钟信号,控制电荷泵工作。初 始阶段电容,C1和功率管栅电容CGATE上的电荷均 为零。当Φ为低电平时,MP1导通,为C1充电,V1 电位升至电源电位,V2电位增加,MP2管导通。假 设栅电容远大于电容C1,V2上的电荷全部转移到 栅电容CGATE上。当Φ为高电平时,MN1导通,为 C1左极板放电,V1电位下降至地电位,V2电位下 降,MP2管截止,MN2管导通,给电容C1右极板充 电至VIN。在Φ的下个低电平时,V1电位升至电源 电位,V2电位增加至2VIN,MP2管导通,VPUMP电 位升至2VIN-VT。 自举电荷泵不需要为MN2和MP2提供栅驱 动电压,控制简单[1],但输出电压会有一个阈值损 失。图3是改进后的电荷泵电路图,Φ1和Φ2为互 补无交叠时钟。由MN2、MN5、MP3、MP2和电容 C2组成的次电荷泵为MN4、MP4提供栅压,以保证 其完全关断和开启。当Φ1为低电平时,MP1导通, 电位增加,此时,V3电位为零,MP4导通,V2上的电 荷转移到栅电容CGATE上,VPUMP电位升高。当Φ1为 高电平时,MP2导通,为C2充电,V4电位上升至电 源电位,V3电位随之上升,MP3导通,VPUMP电位继 续升高。MN3相当于二极管,起单向导电的作用。 在VPUMP电压升高到VIN+VT以后,MN3隔离V3 到电源的通路,保证V3的电荷由MP3全部充入栅 电容。这样,C1和C2相互给栅电容充电,若干个时 钟周期后,电荷泵输出电压接近两倍电源电压[2]。 在电荷泵输出电压升高的过程中,功率管提供的负 载电流逐渐上升,避免在容性负载上引起浪涌电流 4 过流保护电路设计 当出现过载和短路故障时,负载电流达到数安 培,需要精确的限流电路为功率管和输入电源提供保 护。对于MOS器件,只有工作在饱和区时的电流容 易控制。限流就是通过反馈负载电压,调节电荷泵输 出电压来实现的。图4是限流电路的原理图。 N型功率管NHV的源与P型限流管MP6的 栅相接,N型功率管NHV的栅与P型限流管MP6 的源相接。从而达到控制功率管栅源压降的目的。 当负载电流超过1 A时,电流限信号(VLIMIT)为高 电平,MN7导通,栅电荷经MP6流向地,栅电压减 小,功率管工作在饱和区。C1、C2为电荷泵电容值, 在一个时钟周期T内,由电荷泵充入的栅电荷为: Q=VIN×C1+VIN×C2(1) 当功率管栅压稳定时,电荷泵充入的栅电荷等 于限流管放掉的栅电荷。限流管泄放电流为: IL=QT=VIN×C1+VIN×C2T(2) 由VGS(NHV)=VSG(MP6)(3) 得功率管和限流管的电流关系: 5 仿真结果与讨论 图5为负载正常情况下负载输出电压和功率管 电流的仿真波形。电源电压为5 V,C1、C2电容值为 1 pF,时钟周期为40μs,NHV和MP6宽长比的比值 为300,功率管的并联个数为1×103。采用0.6μm 30 V BCD工艺,在典型条件下,用HSPICE对整体电 路仿真。由波形可以看出,在1 ms内,负载输出电压 逐渐上升,功率管电流没有过冲,启动时间为1.7 ms。 3 ms后,功率管完全开启,为负载提供电源。 表1为限流电路工作时功率管的平均栅电压和 平均电流。图6为USB开关启动8 ms后负载短路 到恢复正常的仿真结果。USB开关在负载正常情 况下启动,8 ms后负载短路,负载电流过冲到3.1 A。当过流保护电路工作后,过流保护电路将电流 限制在0.3 A,保护了USB端口。16 ms后,负载恢 复正常,电源开关重新启动. 图6 USB开关在启动、限流和恢复正常过程中,电荷泵 输出电压、负载输出电压和功率管电流的仿真波形 Fig.6 Simulation waveforms of charge pump output volt- age,power switch output voltage and power tran- sistor current during startup, current-limit and normal operation 6结论 本文设计了一种满足USB规范的电源开关。 一种结构简单的自举电荷泵为N型功率管提供栅 驱动电压,以降低开关的导通损耗。精确的限流电 路针对过载和短路故障,对输入电源提供保护。仿 真结果表明,在负载短路瞬间,限流电路能够有效地 减小过冲电流,并能把电流限制在0.3 A,达到保护 USB端口的目的。 参考文献: [1] PARK S, JAHNS T M. A self-boost charge pump to- pology for a gate drive high-side power supply [J]. IEEE Tans Power Electronics, 2005, 20 (2): 300- 307. [2] DI CATALDO G, PALUMBO G. Double and triple charge pump for power IC: dynamic models which take parasitic effects into account [J]. IEEE Trans Circ and Syst. 1993, 40 (2): 90-100.
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1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文:(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容:a.提出-论点;b.分析问题-论据和论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是:(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
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