電力電子中的功率無源元件講述

電力電子中的功率無源元件刁智海俞宏霞2009.11.28第一頁，共八十二頁。電阻第二頁，共八十二頁。根據(jù)材料及工藝的不同，電阻可以分為以下幾類：A、實(shí)芯電阻B、薄膜電阻C、金屬玻璃釉電阻D、繞線電阻E、敏感電阻電阻分類（A）（B）（C）（D）（E）1、看圖選擇各類電阻的分類？第三頁，共八十二頁。A、實(shí)芯電阻主要是實(shí)芯碳質(zhì)電阻：用碳質(zhì)顆粒作導(dǎo)電物質(zhì)（碳黑、石墨等）、填料、粘合劑混合制成的一個實(shí)體電阻器。優(yōu)點(diǎn)：價格低廉缺點(diǎn)：阻值誤差、噪聲電壓都大，穩(wěn)定性差。目前已較少使用第四頁，共八十二頁。B、薄膜電阻用蒸發(fā)的方法將一定電阻率材料蒸鍍于絕緣材料表面制成。主要可以分為：①碳膜電阻器：將結(jié)晶碳沉積在陶瓷棒骨架上制成。優(yōu)點(diǎn)：成本低、性能穩(wěn)定、阻值范圍寬、溫度系數(shù)和電壓系數(shù)低，是目前應(yīng)用最廣泛的電阻器②金屬膜電阻器：用真空蒸發(fā)的方法將合金材料蒸鍍于陶瓷棒骨架表面。優(yōu)點(diǎn)：比碳膜電阻的精度高，穩(wěn)定性好，噪聲、溫度系數(shù)小。在儀表及通訊設(shè)備中大量采用。成本相對高③金屬氧化膜電阻器：在絕緣棒上沉積一層金屬氧化物。優(yōu)點(diǎn)：高溫下穩(wěn)定（因?yàn)楸旧硎茄趸铮?，耐熱沖擊，負(fù)載能力強(qiáng)。④合成膜電阻：將導(dǎo)電合成物懸浮液涂敷在基體上而得，因此也叫漆膜電阻。缺點(diǎn)：由于其導(dǎo)電層呈現(xiàn)顆粒狀結(jié)構(gòu)，所以噪聲大、精度低，主要用于制造高壓、高阻、小型電阻器第五頁，共八十二頁。C、金屬玻璃釉電阻將金屬粉和玻璃釉粉混合，采用絲網(wǎng)印刷法印在基板上。優(yōu)點(diǎn)：耐潮濕、高溫，溫度系數(shù)小，主要用于厚膜電路。貼片電阻是金屬玻璃釉電阻的一種形式，它的電阻體采用高可靠的釕系列玻璃釉材料經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，電極采用銀鈀合金材料。優(yōu)點(diǎn)：體積小、精度高、穩(wěn)定性好，由于其為片狀元件，所以高頻特性好。第六頁，共八十二頁。D、繞線電阻用高阻合金線繞在絕緣骨架上制成，外面涂有耐熱的釉絕緣層或絕緣漆。優(yōu)點(diǎn)：繞線電阻具有較低的溫度系數(shù)，阻值精度高，

穩(wěn)定性好，耐熱耐腐蝕，主要做精密大功率電阻使用。缺點(diǎn)：高頻性能差，時間常數(shù)大。第七頁，共八十二頁。E、敏感電阻敏感電阻是指器件特性對溫度，電壓，濕度，光照，氣體，

磁場，壓力等作用敏感的電阻器。

敏感電阻的符號是在普通電阻的符號中加一斜線，并在旁標(biāo)注敏感電阻的類型，如：t.

v等。主要有壓敏電阻、濕敏電阻、光敏電阻、氣敏電阻、力敏電阻和熱敏電阻。我們主要用到的是熱敏電阻，熱敏電阻又可以分為正溫度熱敏電阻（PTCThemistor）和負(fù)溫度熱敏電阻（NTCThemistor）。電力電子中主要用到的是熱敏電阻第八頁，共八十二頁。電阻封裝與功率的關(guān)系電阻的功率與尺寸有關(guān)，功率越大尺寸也越大封裝型號英制代碼（in）公制代碼（mm）長度（mm）寬度（mm）厚度（mm）額定功率（W）040210051.00.50.51/16060316081.550.80.41/16080520122.01.250.51/10120632163.11.550.551/8121032253.22.60.551/4201050255.02.50.551/2251264326.33.150.551標(biāo)稱功率（W）1/161/81/41/212最高工作電壓（V）1001503505007501000貼片電阻的型號及對應(yīng)的功率：常用的貼片電阻0805和1206的對應(yīng)功率大??？電阻的最高工作電壓還與功率相對應(yīng)，下表是常見碳膜電阻的最高工作電壓線繞電阻系列3W，4W，8W，10W，16W，25W，40W，50W，75W，100W，150W，250W，500W非線繞電阻系列0.05W，0.125W，0.25W，0.5W，1W，2W，5W2、實(shí)驗(yàn)室最常用的碳膜電阻的功率為?1/4W有些場合如MOS的驅(qū)動電阻功率應(yīng)根據(jù)估算適當(dāng)增大第九頁，共八十二頁。電阻的標(biāo)稱值及允許誤差電阻并不是任意阻值都有生產(chǎn)，而是按照不同的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。因此會有一系列固定的標(biāo)稱值，按照精度主要分為四大系列，分別為E-6、E-12、E-24、E-96系列，而在這四種系列之外的電阻器被稱為非標(biāo)稱電阻器，較難采購。所以在設(shè)計電路時要注意不要去任意值的電阻，對常用標(biāo)稱值有一定了解比較好。電阻允許的誤差是指實(shí)際阻值與廠家標(biāo)注阻值之間的誤差（誤差值被稱為精度），實(shí)際阻值的誤差范圍之內(nèi)的電阻均為合格電阻器。E-6系列電阻的誤差范圍為±25%，E-12系列電阻器的誤差范圍為±20%，E-24系列電阻的誤差范圍為±5%，E-96系列電阻的誤差范圍為±1%。

E-24和E-96系列電阻式最常用的電阻器，這兩種最常用系列電阻器的標(biāo)稱值可以見表。常用的電阻器精度是多少？1.351.79.11260√√√3、下列哪些是標(biāo)稱電阻？第十頁，共八十二頁。電阻的高頻特性電阻器工作在高頻條件下時，需要考慮電阻的寄生電感和寄生電容對電路的影響，高頻條件下的電阻等效模型如右圖所示通常情況下，非繞線電阻器的LR=0.01-0.05uH，CR=0.1-5pF；繞線電阻器的LR達(dá)幾十uH，CR達(dá)幾十pF，即使是無感繞法的電阻器，LR仍有零點(diǎn)幾u(yù)H。所以繞線電阻器一般都是用作負(fù)載。第十一頁，共八十二頁。零歐姆電阻的作用1、用作跳線，某部分線路不用時直接將該電阻取下即可；2、為電路中的某些元件做預(yù)留，在調(diào)試過程中再替換；3、用于電流測試，將電阻取下串上電流表可以測電流；4、布線走不通時用一個貼片電阻跨接比打孔效果好，可以減小引線電感；5、熔絲作用，零歐姆電阻是有功率限制的，可以當(dāng)熔絲使用，根據(jù)不同的型號有不同的電流容量，如0603的1A，0805的2A；6、跨接地平面，減小電流回路。當(dāng)?shù)仄矫姹黄确指顣r，信號最短回路斷裂，此時信號回路變大，容易干擾/被干擾，可以在分割區(qū)跨接0歐姆電阻，減小回路，減小干擾。7、模擬地與數(shù)字地的單點(diǎn)接地。4、零歐姆電阻主要是為了在PCB上方便調(diào)試或者兼容設(shè)計，說說0歐姆電阻的作用？第十二頁，共八十二頁。（1）磁珠連接：只對某個頻點(diǎn)的噪聲有顯著的抑制作用，使用時需要預(yù)先估計噪點(diǎn)頻率，對不確定或無法預(yù)知的情況，磁珠不適合；（2）電容連接（平常我們都是用一個小電容來連接的）：隔直通交，容易造成浮地；（3）電感連接：體積大，雜散參數(shù)多，不穩(wěn)定；（4）0歐姆電阻連接：相當(dāng)于很窄的通路，能夠有效抑制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用，這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。如右圖所示的R32為模擬地與數(shù)字地之間單點(diǎn)接地的0歐姆電阻。模擬地與數(shù)字地的單點(diǎn)接地：只要是地，最后都要接在一起，如果不接在一起就成了浮地，存在電壓差，容易積累電荷，造成靜電。如果把模擬地和數(shù)字地直接相連，會導(dǎo)致互相干擾，不接又不妥。有四種方法可以解決兩個地之間的連接問題：5、通常使用的模擬地與數(shù)字地之間單點(diǎn)接地的連接方式？第十三頁，共八十二頁。熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻根據(jù)溫度系數(shù)的不同可以分為NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻和PTC（正溫度系數(shù)）熱敏電阻。熱敏電阻的主要參數(shù)是額定零功率電阻以及電阻溫度系數(shù)。零功率電阻是指在某一溫度下測量熱敏電阻值時，加在該電阻上的功耗極低，低到因其功耗引起的熱面電阻的阻值變化可以忽略不計。額定零功率電阻是指在環(huán)境溫度25℃時所測得的熱敏電阻的阻值。電阻溫度系數(shù)是指溫度變化所引起的電阻值的變化，溫度系數(shù)越高，說明熱敏電阻對溫度變化越敏感。NTC熱敏電阻的溫度系數(shù)表示為-x%/℃，PTC熱敏電阻的溫度系數(shù)表示為+x%/℃。PTC熱敏電阻還存在一個居里點(diǎn)，如右圖所示，在居里溫度之前，阻值隨溫度的變化很小。相對居里點(diǎn)會有一個動作電流和不動作電流。PTC熱敏電阻特性曲線第十四頁，共八十二頁。（1）NTC熱敏電阻應(yīng)用限流電路

為了避免電路在開機(jī)的瞬間產(chǎn)生浪涌電流，通常在設(shè)計電路時串聯(lián)一個功率NTC熱敏電阻，在啟動時有效地抑制龍永電流，并且在完成抑制作用后，由于電流持續(xù)通過，功率NTC熱敏電阻的阻值將隨之減小，消耗的功率可以忽略不計，不會對正常的工作電流產(chǎn)生影響。溫度檢測/控制電路

由于NTC熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而減小，因此可以通過將熱敏電阻與普通電阻串聯(lián)后組成分壓電路，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電壓變化信號，然后在利用該變化的電壓信號控制驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。第十五頁，共八十二頁。（2）PTC熱敏電阻的應(yīng)用過流／過熱保護(hù)電路PTC熱敏電阻由于其居里溫度點(diǎn)的存在，在電路中可以起到一個限流保護(hù)、過熱保護(hù)的作用。在選擇時先選定最大正常工作電流，據(jù)此選擇PTC熱敏電阻最小動作電流，當(dāng)電路正常工作時，PTC熱敏電阻的溫升不會使得電阻阻值改變，而當(dāng)電流超過最小動作電流后，電流的增加會導(dǎo)致PTC熱敏電阻的阻值迅速上升，對電路有一定的限流作用。還可以通過檢測該電阻上的電壓進(jìn)行控制。第十六頁，共八十二頁。電容第十七頁，共八十二頁。電容器的分類6、各圖分別是哪種電容？（A）云母電容（B）薄膜電容（C）瓷介電容（D）電解電容（B）（C）（A）（D）第十八頁，共八十二頁。（A）云母電容（1）損耗小：容量小于或等于82pF時，損耗在10～30×10-4范圍內(nèi)，容量大于82pF時，損耗都在10×10-4以下，最小可達(dá)3×10-4以下，即使在很高溫度下，損耗仍在允許范圍內(nèi)；（2）耐熱性好；

（3）高頻特性優(yōu)良：因其固有電感小，云母電容器可以在較高的頻率下工作；（4）精度高：一般可達(dá)到±1%、±2%、±5%，最高精度可達(dá)到0.01%；

（5）容量穩(wěn)定性好：溫度系數(shù)最好的可穩(wěn)定在±10×10-6/℃范圍內(nèi)，在規(guī)定的貯存條件下，貯存14年后，其容量變化不超過±1%。云母是一種極為重要的優(yōu)良的無機(jī)絕緣材料。作為介質(zhì)材料，尚未發(fā)現(xiàn)其它材料的綜合性能可以超過云母。云母的優(yōu)點(diǎn)是介電強(qiáng)度高，介電常數(shù)大，損耗小，化學(xué)穩(wěn)定性高，耐熱性好，并且易于剝離成厚度均勻的薄片。云母具有優(yōu)良的機(jī)械性能，因此可以裝配成疊片式的電容器。云母電容是用金屬箔或者在云母片上噴涂銀層做的電極板，極板和云母一層一層疊合后，再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹脂中制成。正是由于云母介質(zhì)的優(yōu)異性能，使得云母電容器具有以下優(yōu)點(diǎn)，是其它電容器不能代替的：云母電容一般容量較?。◣资畃F到幾十nF），體積相對較大，成本高第十九頁，共八十二頁。（B）薄膜電容通常是將鋁箔等金屬箔當(dāng)成電極和塑料薄膜重疊后卷繞在一起制成。塑料膜的材料通常有聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚酯碳酸等。

薄膜電容的另一種制法叫金屬化薄膜，其制法是在塑料薄膜上真空蒸鍍上一層很薄的金屬作為電極，這樣可以減小電極箔的厚度，縮小電容器單位容量的體積。我們通常所用的就是金屬化聚乙酯電容器和金屬化聚丙烯電容器（也稱CBB電容器）。金屬化薄膜的電容器具有良好的自愈性、體積小、容量大、耐壓高、可靠性好。尤其是CBB電容，損耗小、高頻特性好，可以代替大部分聚苯或云母電容器，廣泛用于高頻、直流、交流和脈動電路中。缺點(diǎn)是耐電壓性差。第二十頁，共八十二頁。（C）瓷介電容瓷介電容器是以陶瓷材料為介質(zhì)，并在其表面燒滲上銀層作為電極的電容器。因陶瓷材料的介電系數(shù)較大，所以可以做得容量很大，體積很小；瓷介電容器穩(wěn)定性好；具有優(yōu)良的絕緣性能；溫度系數(shù)范圍很寬，在電路中常作為溫度補(bǔ)償電容器。其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度低，易碎易裂。瓷介電容器的外層常涂有各種顏色的保護(hù)漆，漆的顏色表示出了電容器的溫度系數(shù)：藍(lán)色和灰色表示正溫度系數(shù)；其他顏色的為負(fù)溫度系數(shù)，其中以黑色的溫度系數(shù)最小，淺綠色的溫度系數(shù)最大。

7、根據(jù)陶瓷成分不同可以分為哪兩類？高頻瓷介電容器（高頻用CC表示，也稱I型）和低頻瓷介電容器（低頻用CT表示，也稱II型）。

第二十一頁，共八十二頁。高頻瓷介電容器（CC）：其特點(diǎn)是體積小、損耗低，電容對頻率、溫度穩(wěn)定性都較高，常用于要求損耗小，電容量穩(wěn)定的場合，并常在高頻電路中用作調(diào)諧、振蕩回路電容器和溫度補(bǔ)償電容器。高頻瓷介電容的容量在零點(diǎn)幾pF至幾百pF之間，耐壓常見的有160V、250V、500V幾種，誤差常見有±2%、±5%、±10%、±20%幾種。

低頻瓷介電容器（CT）：其特點(diǎn)是體積小、損耗大，電容對頻率、溫度穩(wěn)定性都較差，常用于對損耗及容量穩(wěn)定性要求不高的低頻電路。低頻瓷介電容容量在幾百pF到幾十uF之間，額定直流工作電壓常見有0.5KV、1KV、2KV、5KV等幾種。

獨(dú)石電容：獨(dú)石電容器也是瓷介電容器的一種，它的制造工藝與一般瓷介電容器不同，是采用若干片厚度為微米級厚的陶瓷膜預(yù)先印刷上電極，然后疊放起來燒結(jié)而成，外形具有獨(dú)石狀，它相當(dāng)于若干小陶瓷電容并聯(lián)，由于每片陶瓷膜很薄，所以其電容體積比比一般瓷介電容要大很多。獨(dú)石電容容量從零點(diǎn)幾個pF到10uF。獨(dú)石電容的型號以CC4和CT4標(biāo)識，其中4表示獨(dú)石的意思。常用的貼片電容就是獨(dú)石電容。第二十二頁，共八十二頁。（D）電解電容電解電容器是指在鋁、鉭、鈮、鈦等金屬的表面采用陽極氧化法生成一薄層氧化物作為電介質(zhì)，以電解質(zhì)（常為液體、半液體或膠狀的電解液）作為陰極而構(gòu)成的電容器。電解電容器的陽極通常采用腐蝕箔或者粉體燒結(jié)塊結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是單位面積的容量很高，可以做到幾萬甚至幾十萬uF的容量,在小型大容量化方面有著其它類電容器無可比擬的優(yōu)勢。目前工業(yè)化生產(chǎn)的電解電容器主要是鋁電解電容器和鉭電解電容器。由于構(gòu)成電解電容器兩電極的材料不同，因此有極性的區(qū)分，一般極性在殼體上有標(biāo)注,有時也用引線的長短來表示，長線為正，短線為負(fù),在電路中使用時正、負(fù)極不能接錯。當(dāng)極性被反接或兩端所加電壓超出規(guī)格時因漏電流急劇增大發(fā)熱，電解液將被氣化而爆出,即發(fā)生所謂擊穿。

電解電容器特性受溫度、頻率的影響很大。第二十三頁，共八十二頁。鋁電解電容器

鋁電解電容器采用鋁箔做正極，正極表面生成的氧化鋁為介質(zhì)，電解質(zhì)為負(fù)極。鋁電解電容器制造時是將電解質(zhì)吸附在吸水性好、拉力強(qiáng)的襯墊上，另外再加一層鋁箔作為負(fù)極引線，然后與正極鋁箔一起卷繞起來放入鋁殼或塑料殼中封裝。

鋁電解電容器單位體積所具有的電容量特別大，可以做到數(shù)萬uF的大容量，這一點(diǎn)它比其他類型的電容器有不可比擬的優(yōu)勢.鋁電解電容器在工作過程中具有"自愈"特性。不過應(yīng)注意鋁電解電容器經(jīng)受電擊穿后很難完全自愈，即使能勉強(qiáng)使用也極不可靠。鋁電解電容尤其顯著的缺點(diǎn)：（8、說說鋁電解電容的缺點(diǎn)？）（1）絕緣性能較差；高壓大容量的漏電流可達(dá)1mA，會隨電壓和溫度的升高而增大（2）損耗因子較大；由于電解質(zhì)的導(dǎo)電性不好，電阻較大，損耗較大（3）溫度特性及頻率特性較差；容量與頻率正反比，與溫度成正比，一般只能在-20℃~70℃范圍內(nèi)使用（4）性能容易劣化；經(jīng)長時間存放的鋁電解電容，使用時用逐漸升壓至額定電壓（5）由于陰極為電解液，片式化進(jìn)程相對較慢第二十四頁，共八十二頁。鉭電解電容器鉭電解電容器按陽極結(jié)構(gòu)的不同分為箔式和鉭粉燒結(jié)式2種，箔式的構(gòu)造與鋁電解相仿，需要量不是很大；鉭粉燒結(jié)式產(chǎn)量較大。

鉭電解電容器與鋁電解電容器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）正極鉭氧化物的化學(xué)穩(wěn)定性比鋁氧化膜高，從而保證了鉭電解電容器在長期貯存后仍具有很小的漏電，其額定耐壓也比較高；（2）鉭電解電容器在高溫下仍可穩(wěn)定工作（一般為85到200攝氏度，不過要考慮降額使用），且溫度升高時，漏電流減?。唬?）機(jī)械強(qiáng)度高；（4）體積比鋁電解電容器小。鉭電解電容器容量從0.1uF到1200uF，額定耐壓主要有6.3V、10V、16V、63V、100V、125V、160V幾種。性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋁電解電容器，但價格比較貴。

第二十五頁，共八十二頁。電容器的主要參數(shù)（1）耐壓（額定工作電壓）一般指電容器在電路中長期有效地工作而不被擊穿所能承受的最大直流電壓（交流電容有額定的交流電壓標(biāo)注）；同種電容耐壓越高，體積越大；表中給出了固定式電容器的工作電壓系列，其中標(biāo)有“*”的只限電解電容器采用。1.646.310162532*4050*63100125*160250300*400450*5006301000160020002500300040005000630080001000015000200002500030000350004000045000500006000080000100000第二十六頁，共八十二頁。（2）標(biāo)稱容量電容器上的標(biāo)稱值，允許誤差通常為±5%-±20%。表中的標(biāo)稱值乘上10的n次方就可以得到對應(yīng)的電容值。

標(biāo)稱容量系列允許誤差電容器類別1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.3、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1±5%高頻紙介質(zhì)、云母介質(zhì)、玻璃釉介質(zhì)、高頻（無極性）有機(jī)膜介質(zhì)1.0、1.5、2.0、2.2、3.3、4.0、4.7、5.0、6.0、6.8、8.2±10%紙介質(zhì)、金屬化紙介質(zhì)、復(fù)合介質(zhì)、低頻（有極性）有機(jī)膜介質(zhì)1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8±20%電解電容器第二十七頁，共八十二頁。（3）溫度系數(shù)是指在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1℃時電容量相對變化值。有正負(fù)溫度系數(shù)之分，溫度系數(shù)越小，電容器的質(zhì)量越好。（4）絕緣電阻電容器兩極之間的介質(zhì)不是絕對的絕緣體，它的電阻一般在1000M歐姆，兩極之間的電阻叫做絕緣電阻，或者漏電電阻，是額定工作電壓下直流電壓與通過電容器的漏電流的比值。漏電阻越大越好，小容量的電容器，絕緣電阻很大，為幾百兆歐姆或幾千兆歐姆，電解電容器的絕緣電阻一般較小第二十八頁，共八十二頁。（5）頻率特性電容器的實(shí)際等效模型如左下圖所示，其中RL是電容的絕緣電阻，RESR和LESL分別為電容的等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電容。電容的等效阻抗與工作頻率的關(guān)系曲線如右下圖所示，當(dāng)電容工作在交流電路（尤其是高頻電路）中時，電容會呈現(xiàn)一定的感性，因此要注意電容的頻率使用范圍。直插式電容工作在高頻狀態(tài)時電容引線要盡量短。電容器種類工作頻率薄膜電容高頻、低頻瓷介電容高頻、低頻云母電容75-250MHz電解電容直流、脈動直流第二十九頁，共八十二頁。（6）損耗角由于等效串聯(lián)電阻的存在，使得交流信號通過電容器時的電流相位將小于90°，這種由ESR引起的電流相位比理想電容電流相位滯后的角度被稱為損耗角，通常用損耗角正切值表示。電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之比，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，電容器的損耗越大。因此，在高頻電路中，盡可能選擇ESR小的電容。第三十頁，共八十二頁。電容器的串并聯(lián)（1）電容并聯(lián)：9、電容C1、C2……Cn并聯(lián)后的等效電容C=？

C1+C2+C3+……Cn電容并聯(lián)后，整個電容損耗電阻為n個電容損耗電阻R的并聯(lián)值，損耗實(shí)際值就會見效，在高頻工作條件下可以并聯(lián)方式使用（2）電容串聯(lián)：電容C1、C2……Cn串聯(lián)后的等效電容1/C=？1/C1+1/C2+1/C3+……1/Cn電容串聯(lián)后可以減小每個電容的分壓，在高壓要求時可以使用，但同時電容的ESR增大，不適用高頻工作條件第三十一頁，共八十二頁。耦合電容與濾波電容

10、說說耦合電容與濾波電容的區(qū)別，圖中哪個是耦合電容，哪個是濾波電容？通俗地講，耦合電容是串聯(lián)在電路中，隔直通交，即交流信號通過電容到輸出端；濾波電容是并聯(lián)在電路中，為交流信號提供一條并聯(lián)通路，而直流信號則流向輸出端。

第三十二頁，共八十二頁。（2）濾波電容（也稱平滑電容）如在整流電路輸出端，利用電容的充放電作用使得輸出電壓趨于平滑。一般用于輸入整流端，使用電解電容濾除低頻波動。對于直流電源中的高頻噪聲，還需要在電解電容上并聯(lián)小容量的瓷片電容來濾除（這也稱為旁路電容，給高頻信號提供一條通路）。（1）耦合電容因?yàn)殡娏﹄娮与娐分泻芏嘈枰捎弥绷麟妷汗╇?，在輸出的信號中通常帶有直流成分，在一些多級放大電路或者只是需要傳輸交流信號的電路中，為防止前、后級電路靜態(tài)工作點(diǎn)的相互影響，通常需要采用電容器進(jìn)行耦合，此時的電容器被稱為耦合電容器。阻容耦合放大電路電容整流濾波電路第三十三頁，共八十二頁。旁路電容與去耦電容

11、說說旁路電容與去耦電容的區(qū)別，圖中這幾幾個分別是什么電容？旁路電容和去耦電容都是屬于高頻濾波電容，一般用在集成電路模塊的輸入輸出端。從EMI的角度來看，旁路電容是減小上一級電路對本集成電路的噪聲干擾，去耦電容是減小該集成電路對下一級電路的噪聲干擾。器件在高頻切換時會產(chǎn)生高頻噪聲，加入去耦電容防止這些噪聲進(jìn)入下一級電路，因此，去耦電容的取值相對大，要求消除某一頻率以上的噪聲，一般取0.1-10uF；當(dāng)信號輸入到下一級電路之前，總有一些更高頻率的噪聲沒有消除而已經(jīng)被傳遞過來，此時需要加旁路電容來濾除，因此，旁路電容的引線一定要短，盡量靠近信號輸入端，一般取0.001-0.1uF。第三十四頁，共八十二頁。（1）去耦電容去耦電容除了濾除高頻噪聲以外，另一個作用是用作儲能。如在VCC對芯片供電中，同一個VCC通常供給多個芯片使用，那么可以將總電源看成水庫，芯片是每棟樓里的用戶，用戶需要的水如果直接從水庫供給距離太遠(yuǎn)，需要在每棟樓里見一個水塔，這里的去耦電容就同時具有濾波和儲能的作用。每4-10個集成模塊之間最好使用10uF左右的鉭電容，提供電荷池的作用。即使在距離不長時，高頻情況下引線電感引起的干擾也是不可忽略的，所以此處的去耦電容不可去除，否則噪聲會通過電源影響到其它模塊。當(dāng)然，電源與地之間的這個去耦電容也可以消除一定的電源噪聲對本模塊的影響。

第三十五頁，共八十二頁。安規(guī)電容x電容是跨接在電力線兩線（L-N）之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間（L-E，N-E）的電容，一般是成對出現(xiàn)。X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾?；诼╇娏鞯南拗疲琘電容值不能太大，一般X電容是uF級，Y電容是nF級。安規(guī)電容是指用于這樣的場合，即電容器在異常脈沖電壓作用下失效后，不會導(dǎo)致電擊，不危及人身安全.。它包括了X電容和Y電容。安全等級允許的峰值脈沖電壓安全等級絕緣類型額定電壓范圍X12.5kV<X1≤4.0kVY1雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣≥250VX2X2≤2.5kVY2基本絕緣或附加絕緣150V≤Y2≤250VX3X3≤1.2kVY3基本絕緣或附加絕緣150V≤Y3≤250V------Y4基本絕緣或附加絕緣<150V安規(guī)電容根據(jù)安全等級的不同可以分為以下幾類。第三十六頁，共八十二頁。二極管第三十七頁，共八十二頁。12、常用二極管有整流二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、穩(wěn)壓二極管和發(fā)光二極管，請簡述以上各種二極管的特點(diǎn)？

第三十八頁，共八十二頁。1）整流二極管是將交流電源整流成脈動直流電的二極管。其結(jié)電容較大，工作頻率一般小于3kHz。2）快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下。3）肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管，簡稱肖特基二極管(SchottkyBarrierDiode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復(fù)時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場合。4）穩(wěn)壓二極管又名齊納二極管，是利用二極管的反向擊穿特性來穩(wěn)定直流電壓的。穩(wěn)壓管與一般二極管的最大區(qū)別是：一般二極管反向擊穿后就毀壞了，而穩(wěn)壓二極管只要不超過最大允許工作電流就不會毀壞。5）發(fā)光二極管是一種會發(fā)光的半導(dǎo)體組件，且具有二極管的電子特性。第三十九頁，共八十二頁。13、整流是利用二極管的何種特性？常見的二極管整流電路有半波整流，全波整流和橋式整流，試簡單說明各整流電路的特點(diǎn)？半波整流全波整流橋式整流第四十頁，共八十二頁。1）整流利用了二極管的單向?qū)щ娦浴?）半波整流

特點(diǎn)：“犧牲”一半的交流為代價而換取整流效果的，電流利用率低。常用在高壓小電流場合，而在一般無線電裝置中較少采用。第四十一頁，共八十二頁。3）全波整流

特點(diǎn)：充分利用電能，提高了整流效率。變壓器次級側(cè)需要中心抽頭，給工藝制造上帶來麻煩。每只二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級電壓最大值的兩倍，需要耐壓相對較高的二極管。如果二極管連接的方向相反，輸出電壓相反，得到的效果是完全相同的。第四十二頁，共八十二頁。4）橋式整流

特點(diǎn)：具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，同時減小了每只二極管的電壓應(yīng)力，其承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過。所以橋式整流電路的變壓器利用率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。橋式整流電路的總體性能由于半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源中。第四十三頁，共八十二頁。14、如下所示電路，變壓器副邊電壓有效值為U，則-HV端電位為多少？電容和二極管耐壓值至少是多少？簡單說明該電路的應(yīng)用場合，指出輸出電壓紋波的影響因素。

第四十四頁，共八十二頁。這是一種倍壓整流電路，其工作原理：1）2）3）輸出高壓、小電流、小功率的場合。4）頻率越高，階數(shù)越少，電容越大，輸出電流越小，則輸出電壓紋波越小。

第四十五頁，共八十二頁。15、如下所示電路，簡要說明其工作原理以及相對全波整流和橋式整流的優(yōu)缺點(diǎn)。第四十六頁，共八十二頁。這是一種倍流整流電路，適用于推挽與橋式變換器，其工作原理如下所示：第四十七頁，共八十二頁。1）優(yōu)點(diǎn)：a、高頻變壓器的副邊僅需單一繞組，不需要變壓器中心抽頭，而且變壓器僅需輸送近似一半的輸出電流，使得變壓器結(jié)構(gòu)更簡單。相比較而言，橋式整流雖然也是采用單一副邊繞組，但使用的二極管數(shù)量多一倍；全波整流雖然二極管用得少，但副邊繞組需要中心抽頭，制做復(fù)雜。b、在開關(guān)死區(qū)時，副邊側(cè)輸出(電感)電流基本上不通過高頻變壓器的副邊繞組續(xù)流。而且不會影響原邊性能，包括影響占空比的變化。c、輸出濾波電感可以做得較小，較適合于分布式功率耗散。2）缺點(diǎn)：a、需要二個輸出電感（比全波及橋式整流多用一個電感）。b、需要采用電流模式控制來保證兩個濾波電感中的電流均等。c、在副邊側(cè)，存在一個不通過輸出負(fù)載的無效整流電感回路。因此倍流整流器存在一個正常工作條件的要求。（抑制無效整流純電感回路，電感電流始終為正值，兩個電感的電流均等變化）第四十八頁，共八十二頁。16、有時單個二極管的耐壓或耐流不夠，需要多個二極管串聯(lián)或并聯(lián)，二極管的串聯(lián)和并聯(lián)應(yīng)該注意哪些方面？

第四十九頁，共八十二頁。1）串聯(lián)均壓二極管反向電阻不盡相同，會造成電壓分配不均，均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻小的電阻器，各電阻器的阻值要相等。

第五十頁，共八十二頁。2）并聯(lián)均流二極管特性不完全一致，不能均分所留過的電流，須在每只二極管上串聯(lián)阻值相同的小電阻，實(shí)現(xiàn)均流。一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器，電流越大，阻值要選得越小。

第五十一頁，共八十二頁。17、下述電路是一串聯(lián)穩(wěn)壓電路，計算其穩(wěn)壓值和晶體管功耗，簡述當(dāng)輸入電壓和負(fù)載電阻變化時的穩(wěn)壓原理。

第五十二頁，共八十二頁。1）Uo=Uw-Ube2）P=（Uc-Uo）Uo/Rfz3）輸入電壓變大，輸出電壓變大，Ube變小，基極電流變小，Uce變大，輸出電壓變小；負(fù)載電阻變小，輸出電壓變小，Ube變大，基極電流變大，Uce變小，輸出電壓變大。第五十三頁，共八十二頁。18、A、B、Y是邏輯電平信號，請說出以下電路輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。

（a）（b）（c）（d）與門或門與非門或非門第五十四頁，共八十二頁。19、在高頻開關(guān)電源中，二極管的反向恢復(fù)電流是重要的噪聲源，請說出抑制二極管反向恢復(fù)的方法。第五十五頁，共八十二頁。1）尋找新的材料可以從根本上解決這一問題，比如碳化硅二極管的出現(xiàn)帶來了器件革命的曙光，它幾乎不存在反向恢復(fù)的問題。目前成本較高，尚未進(jìn)入大規(guī)模普及階段。2）二極管兩端并上RC的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這是解決功率二極管反向恢復(fù)問題的常用方法。二極管反向關(guān)斷時，寄生電感中的能量對寄生電容充電，同時還通過吸收電阻R1對吸收電容C1充電。在吸收同樣能量的情況下，吸收電容越大，其上的電壓就越??；當(dāng)二極管快速正向?qū)〞r，C1通過R1放電，能量的大部分將消耗在R1上。3）串聯(lián)飽和電抗器，這是解決這一問題的另一種常用方法。一般鐵氧體磁環(huán)和非晶合金材料的磁環(huán)都可以做飽和電抗器。用飽和電抗器解決二極管反向恢復(fù)問題時，常用的錳鋅鐵氧體有效果，但是能量損失比非晶材料大。隨著材料技術(shù)的進(jìn)展，近年來非晶飽和磁性材料性能有了很大提高。當(dāng)二極管反向恢復(fù)時，飽和電感器的Ls值很快增大，抑制了反向恢復(fù)電流的增大，這樣就使電流變成di/dt較小的軟恢復(fù)，使二極管的損耗減小，同時抑制了一個重要的噪聲源；其余時候，該電感均呈飽和狀態(tài)。串入飽和電抗器對二極管反向恢復(fù)抑制效果最好。4）利用軟開關(guān)電路第五十六頁，共八十二頁。20、當(dāng)開關(guān)電源輸出低壓大電流時，一般考慮用什么技術(shù)用什么元件來取代傳統(tǒng)的整流二極管？有何優(yōu)點(diǎn)？同步整流技術(shù)，低導(dǎo)通電阻的MOS管，正向電壓小、阻斷電壓高、反向電流小。第五十七頁，共八十二頁。21、如下所示的反激電路，電路正常工作，如果其二極管D1突然1）短路2）開路3）反向，電路會出現(xiàn)什么情況？

1）MOS管VT短路過流2）MOS管VT的漏源電壓很高，但不會無限高3）二極管D1短路過流第五十八頁，共八十二頁。磁第五十九頁，共八十二頁。22、簡述涉及到電感的公式。1）定義式2）磁鏈公式3）法拉第電磁感應(yīng)定律4）能量公式

第六十頁，共八十二頁。23、環(huán)形磁芯上兩個繞組ab和cd，如下圖所示，匝數(shù)1:1，全耦合。cd開路測得ab電感為L。試問：(1)bd短路，ac測電感是多少？(2)bc短路，ad測電感是多少？(3)cd短路，ab測電感是多少？

ac為同名端1）02）4L3)0第六十一頁，共八十二頁。24、開關(guān)電源變壓器的初級漏感測量方法是___，開關(guān)電源變壓器的激磁電感測量方法是___。A次級開路，測初級電感B初級開路，測次級電感C次級短路，測初級電感D初級短路，測次級電感1）選C2）選A第六十二頁，共八十二頁。25、電感飽和是指_____。A,通過的磁通隨電流變化而變化B,電抗不變C,電抗減小D,電抗增大選CB超過了Bs，磁導(dǎo)率從很大快速下降到幾乎為1，電感量急劇變小，有些電路中會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，大多數(shù)情況下應(yīng)該避免磁芯完全飽和。第六十三頁，共八十二頁。26、開關(guān)電源變壓器的損耗主要包括：____。A,磁滯損耗、銅阻損耗、渦流損耗B,磁滯損耗、銅阻損耗、介電損耗C,銅阻損耗、渦流損耗、介電損耗D,磁滯損耗、渦流損耗、介電損耗選A變壓器損耗分為鐵損和銅損，鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗，磁滯損耗與磁滯回線面積有關(guān)，渦流損耗與電阻率、鋼帶厚度、工作頻率有關(guān)。第六十四頁，共八十二頁。27、電感、磁環(huán)、磁珠的應(yīng)用區(qū)別主要是____。A,電感用于濾波、磁環(huán)套在流有較大電流導(dǎo)線上抗射頻干擾、磁珠用于信號線抗射頻干擾B,電感用于濾波、磁珠套在流有較大電流導(dǎo)線上抗射頻干擾、磁環(huán)用于信號線抗射頻干擾C,磁環(huán)用于濾波、磁珠套在流有較大電流導(dǎo)線上抗射頻干擾、電感用于信號線抗射頻干擾D,磁珠用于濾波、磁環(huán)套在流有較大電流導(dǎo)線上抗射頻干擾、電感用于信號線抗射頻干擾選A

第六十五頁，共八十二頁。28、一線圈繞在沒有氣隙的磁芯上，當(dāng)磁芯的有效截面積增大時，磁感應(yīng)密度與磁通量如何變化？

所以B不變，變大第六十六頁，共八十二頁。29、一標(biāo)準(zhǔn)EE型磁芯，帶氣隙，假定磁芯不飽和，中柱繞50匝，右邊柱繞100匝，當(dāng)中柱繞組加上100V電壓時，右邊柱繞組兩端空載，試問其空載電壓是多少？100V，法拉第電磁感應(yīng)定律第六十七頁，共八十二頁。30、兩個一樣的磁芯，繞組ab與cd繞法如下圖所示，匝比1:1，全耦合，cd開路測得ab電感0.2H，（1）ab開路測cd電感，多大？（2）若ac短路，則bd電感多大？（3）若ab端加100V電壓，cd端測得電壓多大？

第六十八頁，共八十二頁。1）cd電感可分成兩部分，左邊的磁芯產(chǎn)生的電感0.2H（與ab全耦合），右邊的磁芯產(chǎn)生的電感0.2H（與ab無耦合），方向一致，相互疊加，所以cd電感為0.4H2）ad為同名端，0.2H+0.2H+2*0.2H+0.2H=1H3）100V第六十九頁，共八十二頁。31、磁芯加氣隙后，磁滯回線有何變化？

矯頑磁場強(qiáng)度Hc、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs不變，磁導(dǎo)率μ、剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br大大下降。B-H曲線向H軸傾斜，磁芯更不容易飽和。第七十頁，共八十二頁。32、簡述鐵芯的三種工作方式及其特點(diǎn)。

第七十一頁，共八十二頁。1）變壓器雙向磁化，無直流磁化分量，用于多晶體管電路—推挽，半橋，全橋變換器，其主變壓器鐵心利用率高，△B=2Bm，希望：Bs大，磁滯回線窄，電阻率高，磁導(dǎo)率高（變壓器），低損耗的磁芯。第七十二頁，共八十二頁。2）變壓器單向磁化，有直流磁化分量，加于鐵心線圈的激磁電壓為單向脈沖，如單端反激單端正激變換器的主變壓器激磁電流只有單方向。△B=Bm-Br，希望：Bs高Br低，低損耗，高磁導(dǎo)率，開一氣隙可以降低Br，但激磁電流增大。第七十三頁，共八十二頁。3）直流濾波電感單向磁化，儲能電感，直流濾波電感等：流過線