所以稀土催化材料在环保催化剂产品市场,实际上无线供电的设想早在一百多年前

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所以稀土催化材料在环保催化剂产品市场,实际上无线供电的设想早在一百多年前

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发布时间:15-11-12 14:53分类:技术文章 标签:电路接地
随着电子产品尺寸变得越来越紧凑、功能越来越强大、用途更加广泛,*终的系统级要求,以及移动和固定设备的复杂性也变得日益突出。这种复杂性来源于要求在模拟和数字电路之间实现无线和有线的互连,需要系统工程师使用多个电源轨和混合电路设计。具有模拟和数字信号的电路一般倾向于设置几个接地参考,这样经常导致电路杂乱无章,设计目的无法实现,表面上看上去很可靠的方案却*终成为故障之源。这里将重点放在理解电路的需求和预*规划*终的系统,因为这两个步骤的结果是有效地把图纸转变为*终的印刷电路板。在设计阶段花一些时间从电流路径和噪声敏感性的角度来考虑一个复杂系统的每个功能模块,然后根据电流总是在一个循环回路中流动的简单公理来设置这些模块及供电电路,这样当今系统工程师所面对的复杂电路*可以分解为许多可管理的部分,以便实现*终的可靠设计。
简单电路的电源和接地分析
为了证明该理论,让我们来看一个简单的电路并考虑所示的连接。该基本电路包括三个要素,一个低压差(LDO)线性调节器,一个微处理USB数据线接到音频驱动器,和一个扬声器,所有这些都由一个连接到某个计算主机的USB插头供电。在本例中,USB到音频驱动器必须用3.3V供电。由于扬声器采用音频驱动器的输出供电,所以音频输入驱动器需要+3.3VLDO,其由USB连接器供电(+5V),这似乎可以得到一个显而易见的结论,即可将它们放置在图1(a)原理图所示的位置。但是,在这种框架下,驱动扬声器工作的电流在返回到电流源驱动器时会产生一个电压反弹,该电压反弹会反过来作用于LDO并*终影响到USB连接器。在本例中,把USB数据转换为音乐的基准电压会以音乐播放的速率反弹。由于扬声器电感所产生的相移会增大误差,这将和由于电流提升产生的高音量混合在一起。电压反弹也将导致纹波出现,这将降低扬声器发出的音质。
这将减少到达DC的纹波,之后电流只引起电压降,并且不会随时间而变化很多(上面等式中的Δt应该被视为可听频率12~14kHz的平均值)。通过在各IC之间使用较宽的电源和GND连接来限制由欧姆定律所得到的电压降值(电流与电阻的乘积),可控制误差的大小。
GND和电源线的宽度应当根据可接受的损耗来确定。对于典型的1盎司铜印刷电路板,其电阻可以估算大约为每平方0.5mΩ。由于此问题不能总是通过添加电容去缓解,而应该采用图1(b)中的方案来从根本上解决。LDO是放在音频驱动IC的上方,可以使立体声电流回路避免了敏感的音频驱动GND,这样产生的GND电压反弹不会影响音频驱动,只有小的纹波干扰出现。
图1简单的电路表明电源电路会引起反弹,而且会返回电源。
复杂电路的电源和接地优化策略
在上面的应用案例中,只有两个电流回路。现在,我们换一个更复杂的例子。下面考虑的是一个较为复杂的平板电脑系统。在本例中,平板电脑包括背光、触屏、摄像头、充电系统(USB和无线)、蓝牙、WiFi、音频输出(扬声器,耳机)、以及用于存储数据的存储器。当然,这些应用的大部分都需要不同电压的电源轨以便更好地工作。如图2所示,该系统具有五个电源轨和两种给电池充电的方法,这意味着至少会有五个电流回路。但相比直流电源,以及相关的各条电流路径,实际应用中有更多需要考虑的方面。电路中有多个开关稳压器,广播和接收天线系统,所有这些都需要使用微处理器来协调和控制。展示的与电源和它们供电的模块相关联的电源路径和GND路径,有助于将电源和负载电流评估进行汇总,从而实现以下目的:
在图2中,主电源轨已被颜色编码,流经相应GND符号处的电流已被匹配到提供电流的电源轨。例如,每一个与电池充电不相关的部件(红色),有一个端电流返回到电池,但USB到音频IC由3.3V
BUCK调节器供电,而它是由5V
Boost调节器供电的,之后接到电池。因此,GND电流从音频IC按*后顺序返回到各调节器,然后到达电池,音频IC电流不会直接返回到电池。
图2典型的移动平板电脑模块示意
图2所示的系统采用了一个锂离子电池,通过USB充电器或无线功率发射器和接收器可以进行充电。电池电压可被升压到+
5V(用于相机变焦马达、针对微处理器的+3.3V降压调节器、音频和触摸屏),可降压到+
1.2V(用于微处理器、存储器、蓝牙和WiFi),也可升压到+
7V用于相机闪光灯。显然,电压调节器应放在各自的负载附近,但*终由于产品形状尺寸的限制,通常迫使设计者把负载放在距离电源较远的位置,或在电路板周围混杂放置。可以看出,每个电源需要支持多个负载,因此必须采用精心策划的布线和布局方案来控制电流路径和无意产生的EMI。这里是一些重要的布局考虑因素:i)可用的空间,ⅱ)机械方面的约束,ⅲ)电源和GND轨可接受的电压降(负载电流和迹线/平面正方形数目的乘积),ⅳ)电源和GND电流路径,以及v)成本(PCB层数,组件),ⅵ)数字或模拟信号的频率,以及从电源直接返回路径的可行性。

发布时间:15-11-10 14:32分类:技术文章 标签:电磁辐射
实际上无线供电的设想早在一百多年前*已经出现。早在1890年,尼古拉•特斯拉(Nikola
Tesla),这位现代交流电系统的奠基者*开始构想无线供电方法[8],*后提出了一个非常宏大的方案——把地球作为内导体、距离地面约60千米的电离层作为外导体,在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振,再利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力。他想像电能能像广播一样传遍全球。1900年,特斯拉得到了150,000美金的研究经费(51%来自于J.P.摩根),并开始计划建造华登克里夫塔(Wardenclyffe
Tower,见图1.1),这个塔一度被当时的报纸称为“特斯拉的百万大建筑”,特斯拉希望用这个塔进行跨大西洋的无线电广播和无线电能传输实验。特斯拉*终建成了一座高187英尺的铁塔,铁塔顶部有一个直径为68英尺的半球型圆顶。铁塔尚未完工,特斯拉*迫不及待地开始了他的实验。而1908年通古斯大爆炸之后,特斯拉停止了无线电能传输实验。
甚至有人怀疑,1908年的通古斯大爆炸也与特斯拉的华登克里夫塔有关,由于纽约市民关于华登克里夫塔实验现象的描述和通古斯事件目击者观察到的征状相符,同时在通古斯大爆炸前后,特斯拉曾多次到图书馆查阅中西伯利亚地区的地图。后来因为摩根的撤资,特斯拉陷入了经济困难,华登克里夫塔也被拆除抵债。尽管特斯拉的研究*终没有结果,但是他当初的无线输电构想*是足够大胆。
到了20世纪20年代中期,日本的H.Yagi和S.Uda论述了无线输电概念的可行性;30年代美国的学者也开始研究不利用导线去点亮电灯的输电方案。随着大功率、高效率真空电子管微波源的研制成功,20世纪60至70年代之间Raytheon公司的William
C.
Brown做了大量的无线供电方面的研究工作[6][7],使得这一概念变成试验结果,奠定了现代无线供电的实验基础,他设计了结构简单、高效率的半波电偶极子半导体二极管整流天线,把它放在用来反射电磁波的导电平板之上,纯电阻作为负载,用低噪声、高效率的放大管和磁控管作为微波源,将频率为2.45GHz的微波能量转换为直流电。此后Brown又对实验方法不断改进,如从喇叭天线、反射面天线到相控阵天线、从一般二极管到势垒二极管,用铝条构造半波电偶极子和传输线等,射频能量转换为直流电的效率也不断提高,他所演示的直流-直流转换效率达到54%左右。
从90年代起,由于无线通信频率的扩展,为避免对2.45GHz频段通信潜在的干扰,美国宇航局倾向把5.8GHz的频率用于无线供电,这两个频率点的大气穿透性都很好,相应元器件的转换效率都很高。1998年5.8GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率达到了82%[9][10]。莫斯科大学以B.Л.Caввин、B.A.Baнкe为首的研究组也在无线供电与卫星太阳能电站方面进行了大量理论与实验研究,研制出了无线供电的关键器件—快回旋电子束波微波整流器,从1996年开始已将有关回旋波整流器的技术提供给日本京都大学的Mat-sumoto、Shinohara等人,计划在“自由号”国际空间站的日本模块上进行试验2000年以后,国际上已经掀起了对无线电能传输技术研究与应用的热潮,无线供电技术也越来越频繁的在各大通信技术展、电源新技术展上露面,各大公司也纷纷推出自己的研究成果。2007年6月,麻省理工大学的物理学助理教授Marin
Solijacic和他的研究团队公开做了一个演示(见图1.2),他们给一个直径60厘米的线圈通电,点亮了大约2m之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡。演示装置包括直径为3英尺的匹配铜线圈,以及与电源相连的工作频率在MHz范围的传输线圈,接受线圈在非辐射性磁场内部发生谐振,并以相同的频率振荡,然后有效地利用磁感应来点亮灯泡[3][4]。此外他们还发现,即使两个谐振线圈之间存在障碍物时,也能让灯泡继续发光。这项被命名为“WiTricity”的技术*是运用了共振的原理,通过一个磁共振系统进行电能传输。据Marin小组称,至2008年他们已经将传输效率提高到了90%。这意味着,该技术已经具备了实用化的条件,他本人也因为这一发明获得了麦克阿瑟基金会2008年的天才奖。不过,该技术仍旧面临着一些问题,使用的铜线圈非常笨重,足有0.6米高,如果要想实现整座房间内的电器都能自动充电,铜丝线圈的直径预计将达2.1米。

发布时间:15-12-02 17:20分类:行业资讯 标签:VOCs
生活环境日渐受到雾霾的肆虐,公众不免如此自我调侃。人们难免忧虑,如此严重的雾霾污染,如何才能很好地响应党的十八大报告提出的“建设美丽中国”的号召。VOCs是挥发性有机化合物的简称,英语全称VOLATILEOR-GANICCOMPOUNDS。常见的VOC有苯乙烯、丙二醇、甘烷、酚、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛等,主要产生于石化、有机化工、合成材料、化学药品原料制造、塑料产品制造、装备制造涂装、包装印刷等行业,它*像空气中的“燃料”,在太阳光的作用下“点燃”一系列复杂反应,也是构成PM2.5的前提。VOCs是非工业环境中常见的空气污染物之一,在空气中达到一定浓度并长时间存在时对人体健康有巨大影响,伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退甚至器官癌变等严重后果。由于我国长期以来对VOCs排放标准法规体系的不健全,十二五”期间,废气治理的重点主要放在了除尘和脱硫脱硝工作上,所以我国稀土催化材料应用在挥发性有机气体VOCs治理上起步较晚。从市场形势来看,VOCs治理行业竞争主体数量有限且水平参差不齐,集中度相对分散,行业整体市场化程度不高。稀土催化材料在汽车尾气净化、工业有机废气、室内空气净化、催化燃烧、以及燃料电池等领域有广泛的应用。与传统的贵金属催化剂相比,稀土催化材料在资源丰度、成本、制备工艺、以及其低温活性、优越的抗中毒性能等方面都具有较强的优势,所以稀土催化材料在环保催化剂产品市场,特别是在有毒、有害得VOCs净化方面,具有巨大的应用市场和发展潜力。从近年来政府相继出台的一些政策法规能明显看出,*和地方相关部门治理VOCs的决心在增强、力度在加大。面对如此严峻的环保形势,2015年8月19日,人大修订通过了《中国人民共和国大气污染防治法》完善了空气质量评价标准体系,增加细微颗粒物(pm2.5)、臭氧和一氧化碳等指标,并在此基础上,协同控制多种大气污染物,其中重点对挥发性有机气体(VOCs)的排放控制进行了限定,强调大气污染防治的区域联防联控机制,协调解决区域和城市大气污染防治的重大问题。环保部法规司司长李庆瑞公开表示,环保产业是*战略性新兴产业,“十三五”期间,我国环保市场的总投资额有望达到17万亿元。这一数据不仅令整个环保行业兴奋,更是给稀土催化材料产业带来了一场饕餮盛宴。相信我国稀土催化材料产业在环保政策的引导下和相关企业的共同努力下,能够抓住机遇,做大做强,让天更蓝、水更绿,更好地建设美丽中国。附爱仪器仪表网热卖产品:美国RAE(华瑞)
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