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接触电子已经有年头了,做过的项目也不少:智能电网上的智能电表,负责采集电表信息的采集器,负责收集采集器信息的集中器,用来监控变压器三相电力线参数的负荷监测仪,用来采集电厂高压开关灭弧装置中SF6惰性气体的远传表,全套的智能家居和星级酒店客房控制系统,以及其他一些零碎的小东西。
一天工作闲暇的时候突然想到:学习过电子,设计过电子,时常感觉搞电子的工程师成不了大款,也能混口饭吃,当年选择电子还算没选错!好像一切都和所学专业必不可分,那么我们以前学过的知识,比如高中的,初中的,似乎都和现在从事的专业知识不相关了,真是这样吗?我试着用那时候学习的一些知识来分析今天电子设计中出现的问题,结果发现:我们一直搞电子,却可能被电子束缚了我们的宏观思维。怎么说呢?举例说明:相信大家都曾遇到过或听说过电源芯片发热的情况,我们现在的分析一般就是输入电压过高,或工作电流太大,那么我们是否用能量转换的角度或是概念去考虑过这个问题?P总=Uo*Io+Un*In 这里P总就是总功率,它由热量Un*In 和有效功率Uo*Io组成,我们知道:一个芯片制作好的时候,它的工作能力也就限定好了。那么输入电压高的时候或工作电流大的时候会出现什么情况从上面能量转换公式就很好理解了。当然不只是电源芯片,其他IC或CPU也可这样分析。当然,你可能会问:除此之外还有其他导致发热的情况呢。没错,短路的情况你仍然看上面的公式就行了,有时候频率不匹配也会发热。比如低频元件错用在了高频电路中,那怎么解释呢?这也不难,我们知道,低频是节能的,超过了它的工作频率意味着你强迫它承受了一个它工作极限的能量,它怎么会不发热呢?
抛开传统发热问题,那么如何用宏观理念来理解我们常见的信息传输和接受呢?例如RS232,485,CAN,TCP/IP,无线射频等。这个如果你用专业的电子知识恐怕不是高手的难以回答,那么我们这样想,首先它们的载体上(既所在电路板上)都要提供电源才能工作,物理角度来说就是提供了能量,那么像上述传输模式,待机时一般电流小,工作是消耗电流大,为什么呢?简单的说,就是能量被消耗了,我们知道,能量不会无缘无故的产生,也不会无缘无故的消失,那么这部分能量哪里去了?只有一个原因:用在了信息传递上(当然里面还有一小部分热功耗,这个无论何时都会存在,因为没有绝对无电阻的导体),至于它是以232还是485的方式传输的,我们不必细究。
以上只是宏观物理角度的分析,现在化学和物理结合去分析,仍然成立。不管是电解还是化合,都存在离子的移动,离子是带电的,这种带电离子的移动形成了电压和电流,也正是这种移动形成了一个电路网络里不同的电压分配和电流分支,而这就是能量。当能量变化时,必然存在着有效能量的转换和大或小的热损耗。
个人见解,未见全对,如遇高手,静听指教。 |
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曾经有一段真挚的爱情摆在我的面前,我没有珍惜,现在想起来,还好我没有珍惜……
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