1、第一部分第一部分常用器件介紹常用器件介紹一、整流二極管 二極管是功率電子系統中不可或缺的器件，用于整流、續流等。目前比較多地使用如下三種選擇： 高效快速恢復二極管。壓降0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。 高效超快速二極管。0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。 肖特基勢壘整流二極管SBD。0.4V，適合5V等低壓電源。缺點是其電阻和耐壓的平方成正比，所以耐壓低（200V以下），反向漏電流較大，易熱擊穿。但速度比較快，通態壓降低。 雙二極管二、場效應管基礎知識二、場效應管基礎知識 1）、場效應管的分類）、場效應管的分類 按溝道半導體材料的不同，結型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩

2、種。若按導電方式來劃分，場效應管又可分成耗盡型與增強型。結型場效應管均為耗盡型，絕緣柵型場效應管既有耗盡型的，也有增強型的。場效應晶體管可分為結場效應晶體管和MOS場效應晶體管。而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型；P溝耗盡型和增強型四大類。見下圖。 2）場效應管的作用 1、場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。 2、常用于多級放大器的輸入級作阻抗變 換。3、場效應管可以用作可變電阻。4、場效應管可以方便地用作恒流源。5、場效應管可以用作電子開關。 3）、場效應管的測試）、場效應管的測試: a、結型場效應管的管腳識別：、結型場效應管的管腳識別：場效應管的柵極相當于晶體管的基極，源極

3、和漏極分別對應于晶體管的發射極和集電極。將萬用表置于R1k檔，用兩表筆分別測量每兩個管腳間的正、反向電阻。當某兩個管腳間的正、反向電阻相等，均為數K時，則這兩個管腳為漏極D和源極S（可互換），余下的一個管腳即為柵極G。對于有4個管腳的結型場效應管，另外一極是屏蔽極（使用中接地）。 b、判定柵極、判定柵極用萬用表黑表筆碰觸管子的一個電極，紅表筆分別碰觸另外兩個電極。若兩次測出的阻值都很小，說明均是正向電阻，該管屬于N溝道場效應管，黑表筆接的也是柵極。制造工藝決定了場效應管的源極和漏極是對稱的，可以互換使用，并不影響電路的正常工作，所以不必加以區分。源極與漏極間的電阻約為幾千歐。注意不能用此法判定

4、絕緣柵型場效應管的柵極。因為這種管子的輸入電阻極高，柵源間的極間電容又很小，測量時只要有少量的電荷，就可在極間電容上形成很高的電壓，容易將管子損壞。功率場效應管功率場效應管MOSFET 功率場效應管又叫功率場控晶體管。 電力場效應晶體管有3個端子： 漏極D、源極S和柵極G。當漏極接電源正，源極接電源負時，柵極和源極之間電壓為0，溝道不導電，管子處于截止。如果在柵極和源極之間加一正向電壓UGS，并且使UGS大于或等于管子的開啟電壓UT，則管子開通，在漏、源極間流過電流ID。UGS超過UT越大，導電能力越強，漏極電流越大。 三、電阻器三、電阻器 碳膜電阻器（碳膜電阻器（RT） 材料：高溫下將有機化

5、合物（烷，苯等碳氫化合物）熱分解產生的碳積在陶瓷肌體表面。碳膜電阻器阻值范圍寬，由良好的穩定性，溫度系數不大且是負值，是目前應用最廣泛的電阻器。 金屬膜電阻（金屬膜電阻（RJ） 材料：通過真空蒸發或陰極濺射，沉積在陶瓷肌體表面上一層很薄的金屬或合金膜。 特點：金屬膜電阻比碳膜電阻的精度高，穩定性好，噪聲， 溫度系數小，金屬膜電阻由于結構不均勻，因此使他的脈沖負載能力差。 SMT 電阻：（電阻：（RI） 材料：片狀電阻是金屬玻璃鈾電阻的一種形式，他的電阻體是高可靠的釕系列玻璃鈾材料經過高溫燒結而成，電極采用銀鈀合金漿料。 特點：體積小，精度高，穩定性好，由于其為片狀元件，所以高頻性能好 繞線電阻

6、繞線電阻:RX 材料：用高阻合金線繞在絕緣骨架上制造。 特點：繞線電阻具有較低的溫度系數，阻值精度高， 穩定性好，耐熱耐腐蝕，主要做精密大功率電阻使用，缺點是高頻性能差，時間常數大。 壓敏電阻 根據使用目的的不同，可將壓敏電阻區分為兩大類： 保護用壓敏電阻 電路功能用壓敏電阻。 保護用壓敏電阻保護用壓敏電阻（1） 區分電源保護用，還是信號線，數據線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術標準的要求。（2） 根據施加在壓敏電阻上的連續工作電壓的不同，可將跨電源線用壓敏電阻器可區分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應力下的老化特性表現不同。 （3） 根據壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同

7、，可將壓敏電阻區分為浪涌抑制型，高功率型和高能型這三種類型。浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態過電壓的出現是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數壓敏電阻器都屬于這一類。高能型：指用于吸收發電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應用，主要技術指標是能量吸收能力。 壓敏電阻器的保護功能，絕大多數應用場合下，是可以多次反復作用的，但有時也將它做成電流保險絲那樣的"一次性"保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。高功率型：是指用于吸收周期出現的連續脈沖群的壓敏電阻器，例

8、如并接在開關電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現頻率高，其平均功率相當大。 電路功能用壓敏電阻電路功能用壓敏電阻壓敏電阻主要應用于瞬態過電壓保護，但是它的類似于半導體穩壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：（1）直流高壓小電流穩壓元件，其穩定電 壓可高達數千伏以上，這是硅穩壓管無法 達到的。（2）電壓波動檢測元件。 （3）直流電瓶移位元件。（4）均壓元件。（5）熒光啟動元件 水泥電阻水泥電阻 水泥電阻通常用做功率大，電流大的場合，有2W，3W，5W，10W甚至更大的功率，象空調，電視機，等功率在百瓦級以上

9、的電器中，基本上都會用到水泥電阻，主要作用就是限流 PTC熱敏電阻 PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫，意思是正的溫度系數， 泛指正溫度系數很大的半導體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數熱敏電阻，簡稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。 PTC熱敏電阻組織結構和功能原理 陶瓷材料通常用作高電阻的優良絕緣體，而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有較低的電阻及半導特性。通過有目的的摻雜一種化學價較高的材料作

10、為晶體的點陣元來達到的： 在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價的離子所替代，因而得到了一定數量產生導電性的自由電子。 對于PTC熱敏電阻效應，也就是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶構成的，在晶粒的界面上， 即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘，阻礙電子越界進入到相鄰區域中去，因此而產生高的電阻，這種效應在溫度低時被抵消： 在晶界上高的介電常數和自發的極化強度在低溫時阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地流動。 而這種效應在高溫時，介電常數和極化強度大幅度地降低，導致勢壘及電阻大幅度地增高 ，呈現出強烈的PTC效應。PTC熱敏電阻： 有下面幾個性能！燈絲預熱用PTC熱敏電阻器1

11、.應用范圍：用于各種熒光燈電子鎮流器、電子節能燈中，不必改動線路，將適當的熱敏電阻器直接中跨接在燈管的諧振電容器兩端，可以變電子鎮流器、電子節能燈的硬啟動為預熱啟動，使燈絲的預熱時間達0.42秒可延長燈管壽命三倍以上。2.特點：利用材料PTC特性制作而成，產品體積小、耐電壓高、壽命長、正常工作時功耗小。3.應用原理：應用PTC熱敏電阻器實現預熱啟動原理如右圖所示：剛接通開關時，Rt處于常溫態，其阻值遠遠低于C2阻值，電流通過C1，Rt自熱溫度超過居里點溫度Tc躍入高阻態，其阻值遠遠高于C2阻值，電流通過C1、C2形成回路導致LC諧振，產生高壓點亮燈管。保險絲型PTC熱敏電阻器PTC熱敏電阻和N

12、TC熱敏電阻技術1.應用范圍： MZ12A型PTC熱敏電阻器主要用于電子鎮流器（節能燈、電子變壓器、萬用表、智能電度表）等的過流過熱保護，直接串聯在負載電路中，在線路出現異常狀況時，能夠自動限制過電流或阻斷電流，當故障排除后又恢復原態，俗稱“萬次保險絲”。2.特點：無觸點的電路及元器件保護自動限制過電流故障排除后自動恢復工作時無噪音無火花工作可靠、使用方便3.應用原理：將PTC熱敏電阻器串聯在電源回路中，當電路處于正常狀態時，流過PTC的電流小于額定電流，PTC處于常態，阻值很小，不會影響電子鎮流器（節能燈、變壓器、萬用表）等被保護電路的正常工作。當電路電流大大超過額定電流時，PTC陡然發熱，

13、阻值驟增至高阻態，從而限制或阻斷電流，保護電路不受損壞。電流電流回復正常后，PTC亦自動回復至低阻態，電路恢復正常工作。在電子鎮流器（節能燈、變壓器、萬用表）等過流保護應用領域，南京時恒憑借其科研和工藝等方面的優勢，率先推出了以高耐壓（V300VAC）為特色的MZ12型產品。 三TL431基準電源器件 這個器件在電源中使用率最高，這里簡單介紹該器件。（1）TL431簡介 圖5-2：TL431結構及原理 德州儀器公司（TI）生產的TL431是一是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref（2.5V）到36V范圍內的任何值（如圖2）。該器件的典型

14、動態阻抗為0.2。 圖5-2左圖是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。 由圖可以看到，VI是一個內部的2.5V基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端（同相端）的電壓非常接 近VI（2.5V）時，三極管中才會有一個穩定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從1到100mA變化。當然，該圖絕不是TL431的實際內部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431的電路時，這個模塊圖對開啟思路，理解電路都是很有幫助的。（2）TL431的應用 前面提到TL431的內部含

15、有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖5-3所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩定，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。 當然，這個電路并不太實用，但它很清晰地展示

16、了該器件在應用中的方法。將這個電路稍加改動，就可以得到在很多實用的電源電路，如圖5-4。 一般地，在陰極和參考端之間，可以引進R、C串聯網絡，以做相位補償。圖5-3：推薦的應用電路及電壓輸出 作為基準器件，TL431可以在恒壓源、恒流源等電路中廣泛采用。我們前面講到的開關電源，就廣泛地使用這個器件作為比較基準。四、光電耦合器原理及應用 工作原理 在光電耦合器輸入端加電信號使發光源發光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電一光一電的轉換。 常見的發光源為發光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合

17、器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。光電耦合器的測試 1、用萬用表判斷好壞。斷開輸入端電源，用R1k檔測1、2腳電阻，正向電阻為幾百歐，反向電阻幾十千歐，3、4腳間電阻應為無限大。1、2腳與3、4腳間任意一組，阻值為無限大，輸入端接通電源后，3、4腳的電阻很小。調節RP，3、4間腳電阻發生變化，說明該器件是好的。注：不能用R10k檔，否則導致發射管擊穿。 2、簡易測試電路，當接通電源后，調節LED的發光強度會發生變化，說明被測光電耦合器是好的。 下圖：光電耦合器及其典型用法第二部分開關電源原理及各功能電路 一、 開關電源的電路組

18、成 開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM 控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電 路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。 開關電源的電路組成方框圖如下： PWM（Pulse Width Modulation）脈寬調制，是一種開關式穩壓電源應用，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。 什么是什么是PFC電路電路 PFC就是就是“功功率因數校正功功率因數校正”的意思，主要的意思，主要用來表征電子產品對電能的利用效率。功用來表征電子產品對電能的利用效率。功率因數越高，說明電能的

19、利用效率越高率因數越高，說明電能的利用效率越高 二、 輸入電路的原理及常見電路 1、AC 輸入整流濾波電路原理： 2、 DC 輸入濾波電路原理： 輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜 波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。C3、 C4 為安規電容，L2、L3為差模電感。 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間， 由于 C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時Q2導 通。如果C8漏電或后級電路短路現象，在起機的瞬間電流在

20、RT1上產生的壓降增大，Q1導 通使 Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會在很短的時間燒毀，以保護后級電路2、 常見的原理圖： 四、 輸出整流濾波電路/b： 1、 正激式整流電路： T1為開關變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續流電感，C4、L2、C5組成型濾波器。 2、 反激式整流電路： T1為開關變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續流電感，R2為假負載，C4、L2、C5組成型濾波器。 五、 穩壓環路原理 1、反饋電路原理圖： 2、工作原理： 當輸出 U0升高，經取樣電阻R

21、7、R8、R10、VR1分壓后，U1腳電壓升高，當其超過U1 腳基準電壓后 U1腳輸出高電平，使Q1導通，光耦OT1發光二極管發光，光電三極管導通， UC3842腳電位相應變低，從而改變U1腳輸出占空比減小，U0降低。 當輸出 U0降低時，U1腳電壓降低，當其低過U1腳基準電壓后U1腳輸出低電平，Q1 不導通，光耦OT1發光二極管不發光，光電三極管不導通，UC3842腳電位升高，從而改變 U1腳輸出占空比增大，U0降低。周而復始，從而使輸出電壓保持穩定。調節VR1可改變 輸出電壓值。 反饋環路是影響開關電源穩定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏、虛焊等，會產生自激 振蕩，故障現象為：波形異常，

22、空、滿載振蕩，輸出電壓不穩定等。六、短路保護電路： 1、在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全范圍內，它 可以用多種方法來實現限流電路，當功率限流在短路時不起作用時，只有另增設一部分電路。 2、短路保護電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下： 當輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1不導通，UC3842腳電壓上升至5V左右，R1與R2的分壓超過TL431基準，使之導通，UC3842腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后腳電位消失，TL431不導通UC3842腳電位上升，UC3842重新啟動，周而復始。當短路現象消失后，電路可以自動恢復成正常工作狀態。 3、下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下： 當輸出短路，UC3842腳電壓上升,U1 腳 電位高于腳時，比較器翻轉腳輸出高電位，給 C1充電，當C1兩端電壓超過腳基準電壓時 U1腳輸出低電位，UC3842腳低于1V，UCC3842 停止工作，輸出電壓為0V，周而復始，當短路 消失后電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數， 阻值不對時短路保護不起作用。 4、 下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原