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滚花铜螺母•
在变频器，汽车电控系统，电机控制器，电池管理系统等等电子设备内，直流母线上必须设计预充电电路，以吸收脉冲电流保护线路。而此设计的原理为：在直流母线上存在大电容的电路内，电容并联在电源两端，在瞬间上电时，电容两端没有电荷，只有很低的残留电压，上电时电压不能突变，而电流会发生突变，相当于电容直接短路，从而导致电路的短路。如果此时没有预充电线路的参与，短路的大电流会对桥堆芯片等其他元件造成不可逆损伤，导致元件失效。所以，预充电电路的存在，吸收了上电瞬间的短路能量，限制了上电短路电流，保护了其他元件。那么，在预充电电路中，根据充放电时序周期及电压电容大小，作为吸收脉冲使用的电阻又如何选型呢？接着，我们看以下预充电电路内电阻设计选型的实例。 以下为客户设计的预充电线路：项目：预充电电路内电阻试验验证策划应用耐久性需求：
金属化膜
（1）将试验电阻、恒压源等按照图1进行连接；
（2）恒压源U =420V ；DUT 为试验电阻；Rd 为放电电阻（确保1S 内电容放电完成）；S 1、S 2为开关；
（3）S 1、S 2开关时序如图2所示；t 1=200ms ；t 2=1S ；5000个循环；（4）在预充电阻表面记录温升；
针对以上客户要求，我们设计了该预充电电路电阻的设计选型及验证。
1 电阻设计选型的思路及步骤
根据以上电路要求，我们得到以下信息：母线输入为420VDC 电压，母线电容值1000uF ，DUT 电阻充电时序为：通200ms ，断1s ，循环次数连续脉冲5000次，电阻体温升需要低于300℃，测试后电阻外壳无开裂现象，电阻阻值变化率小于5%。
在预充电电路内，电阻选型时我们需要按照两种脉冲情况来参考设计，即线路内单一脉冲能量冲击和多次循环脉冲能量冲击的情况。
在单一脉冲能量冲击的情况下，因为在极短的时间内，线路中能量集中释放，这些脉冲能量必须瞬间
通过电阻吸收，所以电阻必须有很强的抗脉冲能力。此项可以通过计算得出量化数据，首先根据线路测试条件计算得到电阻的阻值，再通过参考电阻功率曲线得到电阻功率等等电阻性能参数。（也可以通过单次脉冲能量I 2T 参数反向推导出其耐受多次冲击的I2T 参数，并选择对应电阻参数） 在多次循环脉冲能量冲击的情况下，我们在电阻满足单一脉冲能量冲击的基础上更多的需要考虑电阻的功率性，散热性，多次抗
预充电线路电阻设计选型实例
拉长虾
蚌埠市双环电子集团股份有限公司 安徽省昌盛电子有限公司 陈 林
图1 试验电阻、恒压源等连接图 图2 S 1、S 2开关时序图
（5）试验合格判定条件：①预充电阻无断路；②壳体无开裂现象；③试验前后预充电阻阻值变化率≤5%；④试验过程中壳体温度≤300℃。
脉冲能力等问题，而在这种情况下，通过参考单一脉冲能量冲击计算或I2T 参数反向推导，得到的电阻功率等数据，然后我们进行实际的脉冲测试模拟，这将是最有效的选型验证方法。
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2 电阻阻值及峰值功率/脉宽计算：
我们根据此案例首先进行单一脉冲能量计算如下。首先，我们根据以下公司计算确认DUT 预充电电阻阻值： R=t/C×Ln [(Up-U0)/(Up-Vt )]
其中：t =预充电时间，R =预充电阻，C =母线电容，Up =母线电压，电容初始电压为0时，电容上的即时电压值则为Vt =Up ×[1-exp (-t/RC )]，U 0=线路初始电容电压，Vt =充电结束时电容电压。
我们按照预充电一般标准，以充电达到总电压的95%为充电结束标准，则充电结束时电容电压为：Ut =420×95%=399V ，按照以下公式R=t/C×Ln [(Up-U0)/(Up-Vt)]，计算得在200ms 脉冲宽度内，预充电DUT 电阻R 为66.8R ，我们取65R 标准阻值。
我们接着计算电阻所要承受的峰值功率，上电瞬间电容相当于短路，所以Up =420V ，预充电DUT 电阻的峰值功率为Up×Up/R =2713W ，计算方波脉宽时间为：Ut =（1-0.37）Up =0.63Up =264.6V ，t =R×C×Ln [(Up-U 0)/(Up-Vt )]=0.06435s ，方波脉宽t =0.032175s 。
通过以上计算，在单一脉冲能量吸收的情况下，预充电电阻需要耐受2713W 的功率，方波脉宽为0.032175s 。图3所示是尖顶波方
波脉宽换算。
图3 尖顶波方波脉宽换算
根据以上计算数值，我们得到了电阻的设计阻值和电阻耐受一次脉冲能量的功率及脉宽。
3 对电阻类型的选型，验证及测试台的制作
3.1 电阻类型的选择
根据上一步的计算，我们得到该预充电电阻单次必须可以在32.175ms 脉宽上承受2713W 的功率，按照降额到50%计算，则要承受5426W 功率。据此量化指标，我们对照产品脉冲曲线，首先选型铝外壳线绕电阻或功率型水泥线绕电阻，其特性为抗浪涌能力强，功率型强，散热好，可以实现高效冷却，但是水泥线绕电阻如在功率余量较低时，陶瓷外壳在瞬间高热时，容易出现裂纹现象，在客户明确要求测试后壳体无开裂现象后，则不作选型考虑。而膜式电阻因其功率性较低较差，膜层抗浪涌性能弱，也不做选型考虑。所
以我们初步将该电阻选型为RX24型铝外壳电阻。
3.2 电阻功率的选择
接着，我们根据RX24铝外壳线绕电阻耐受冲击的功率曲线，选型三种功率型号电阻进行测试验证：20W-65R （验证单次脉冲），50W-65R （验证100次脉冲）和200W-65R （验证5000次脉冲），并设计测试台原理图如图4所示。
我们根据测试描述画出测试台原理图：
图4 设计测试台原理图
3.2.1 设计及layout 测试线路板（图5）3.2.2 器件选型及制作测试台（图6）
1）时间继电器DH48S-S 0.1s-990h X1 6）AC 插头X22）继电器JQX-10F-2C HHC70A-2Z X1 7）接线柱X23）空开TGB1N-63 63A ------- X2 8）粉末压铸环氧板X2平方4）DC 数字电压表DF3-D-D-V6-A-P1 X2 9）电源线X25）铝外壳电阻（负载）RX24-250W-60R-J X1 10）PCB 母板
X1
图5 设计及layout测试线路板
图6 器件选型及制作测试台
3.2.3 确认产品功率
测试台制作完毕后，我们首先对20W 功率产品进行单次脉冲冲击验证，一次脉冲冲击后（如图7所示）电阻表面温度低于70℃（如图8所示），阻值变化率低于5%，外表无裂纹。失效次数为8次，测试结果表明其可以耐受一次脉冲冲击。
我们对50W 功率产品进行多次脉冲冲击测试，在脉冲冲击100
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•压铸机料筒的设计
灭蚊机次后电阻表面温度低于100℃，阻值变化率低于2.5%，250次后电阻表面温度已经达到300℃，阻值变化超过5%，外表无裂纹。以上测试结果表明50W 功率产品满足100
次脉冲冲击。
图7 脉冲波形
图8 测量器件表面温度
我们继续测试200W 功率产品，该电阻可以达到5000次脉冲冲击后表面温度为150℃以内，阻值变化率小于1%，外表无裂纹。该电阻预留余量足够，所以我们认为，功率选型为200W ，阻值选型
为65R 产品是完全满足客户测试需求的。3.2.4 最终确认型号
根据以上对阻值及功率的确认，我们最终判定RX24铝外壳200W ，65R 满足客户测试需求，以上方案关于电阻的选型完成。
综上所述，在预充电线路内对电阻进行选型时，我们首先依靠应用数据计算得出产品需要耐受的峰值功率，方波功率，脉宽及电阻阻值，再根据客户要求及电阻产品特性进行电阻类型的选择，而选择的电阻类型往往是抗浪涌强，功率型强，散热好的线绕电阻类，接着确认可耐受单次及多次脉冲的产品功率，并通过实际设计的实验来对电阻进行多次脉冲循环模拟验证，最终确认
选型是否正确及产品是否可以满足客户测试需求。
作者简介：陈林（1982—），男，安徽蚌埠人，毕业于蚌埠学院机电系电子工艺与设备专业，工程师，2004年3月至今就职于蚌埠市双环电子集团股份有限公司子公司——安徽省昌盛电子有限公司，在工作的16年中，带领团队研发新型小功率线绕熔断电阻
十余种，包括应用于华为、三星、LG 手机充电器内的半短路防爆电阻和应用于小米、公牛充电器内的全短路防爆电阻等，取得16项专利，在国家级刊物上发表论文5篇，取得中国电子元件协会优秀工匠称号。
（上接第133页）
方便人们的生活。作为人与机器交互的“通道”，智能语音交互技术也呈现出爆发式增长趋势，我国致力发展语音交互技术也取得了巨大的成就，科大讯飞，小米，百度等企业都有推出基于智能语音交互技术的相关产品。智能语音交互技术会与家具、家电、可穿戴设备相融合，实现智能家电、智能家具、智能穿戴设备，通过语音唤醒语音助手从而实现其各自功能。可通过不同的唤醒关键词来唤醒相应的语音助手，从而避免唤醒混乱。 智慧化生活人们只需要靠“说”就可现实你想干的事情。现有的语音交互它能够将用户的语音输出转换为文字，之后自然语言处理技术开始发挥作用，对用户的意图进行识别，并根据用户的意图执行各种操作。如果用户想进行对话，则调用人机交互技术与用户交流，交流的结果通过语音合成技术返回给用户。但语音交互在智能方面缺乏“情感”，在与其交流沟通时并不能完全理解人的意图，以及其理解用户意图时无法结合用户个性化因素来回答用户的问题，不能满足不同用户不同情感，上下文不同场景的交互需求等情况，难以实现真正的智能语音交互。5.2 趋势 曲嘉瑞机器人的应用从枯燥乏味的手动操作，到现如今语音智能控制，开启了智能化的时代。服务机器人在近些年越来越受到大众的欢迎，销量也在持续增长就是最好的例子；在全球市场占比我国的
服务机器人销售额在逐年增长，如图3所示。
IFR 统计数据显示，2019年中国服务机器人市场规模约22亿美元，约占全球25%的市场份额。不同于在工业机器人领域中国处于销售市场与高精技术不成正比的境况，在服务机器人领域中国在市场规模、产业链乃至先进交互技术等方面具备全球竞争优势，有望成为全球行业领导者。5.3 总结
做好服务机器人的关键在于实现语音交互的智能化，智能化语音交互技术也是服务机器人行业发展的必然趋势。随着2020年5G 技术小范围民用、大数据分析技术日益成熟、各种云端数据库的应用，可以说互联网时代真正的到来。语音交互技术未来发展应该是结合云端数据，利用大数据分析技术和物联网技术应用到家电行业、通信服务业、汽车电子等行业，可以对用户的意图理解更加的智能，富有“感情”的与人对话。其次是交流具有个性化，能够根据不同的用户习惯来与用户沟通，让合成的语音更加流畅自然，且富有各自音。从而不同形式的智能交互机器人在不同的领域上服务人类，体现人类文明发展的趋势、彰显科技进步的强大魅力。
作者简介：王驰（2000—），男，河南周口人，大学本科，现就读于郑州科技学院。
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