變頻器電子元件基本知識(shí)綜述

1、、先來了解模電和數(shù)電的區(qū)別模電和數(shù)電的區(qū)別 很多剛進(jìn)入電子行業(yè)，自動(dòng)化行業(yè)的人士對(duì)模似電子電路和數(shù)字電子電路存在一些疑惑，由其是剛進(jìn)這行 的人更是不明了，當(dāng)然在接觸變頻器維修與維護(hù)時(shí)肯定要熟悉。所謂模似電子電路實(shí)際是相對(duì)數(shù)字電子電路而言。模電：一般指頻率在百兆 HZ以下，電壓在數(shù)十伏以內(nèi)的模似信號(hào)以及對(duì)此信號(hào)的分析/處理及相關(guān)器件的運(yùn)用。百兆HZ以上的信號(hào)屬于高頻電子電路范疇。百伏以上的信號(hào)屬于強(qiáng)電或高壓電范疇。數(shù)電：一般指通過數(shù)字邏輯和計(jì)算去分析、處理信號(hào)，數(shù)字邏輯電路的構(gòu)成以及運(yùn)用。數(shù)電的輸入和輸岀端一般由模電組成，構(gòu)成數(shù)電的根本邏輯元素就是模電中三級(jí)管飽和特性和截止特性。由于數(shù)電可大規(guī)模

2、集成，可進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)溫度、干擾、老化等參數(shù)不敏感，因此是今后的開展 方向。但現(xiàn)實(shí)世界中信息都是模似信息光線、無線電、熱、冷等，模電是不可能淘汰的，但就一個(gè)系統(tǒng)而言模電局部可能會(huì)減少。理想構(gòu)成為：模似輸入一一 AD采樣數(shù)字化一一數(shù)字處理一一DA轉(zhuǎn)換一一模似輸出。、運(yùn)放與比擬器區(qū)別運(yùn)算放大器與專用比擬器在變頻器主控板的控電路中比擬常見，它的作用也不用我去形容了，做這行的都比我清楚。1、運(yùn)放可以連接成為比擬輸出，比擬器就是比擬。那么市面上為何單獨(dú)出售兩種產(chǎn)品，他們有相同和不同之處是什么呢？2、比擬器輸出一般是 0C便于電平轉(zhuǎn)換；比擬器沒有頻補(bǔ)，SLEW RATE匕同級(jí)運(yùn)放大，但接成放大器易

3、自激。比擬器的開環(huán)增益比一般放大器高很多，因此比擬器正負(fù)端小的差異就引起輸岀端變化3、頻響是一方面，另處運(yùn)放當(dāng)比擬器時(shí)輸岀不穩(wěn)定，不一定能滿足后級(jí)邏輯電路的要求4、 比擬器為集電極開路輸出，容易輸出TTL 電平，而運(yùn)放有飽和壓降，使用不便。關(guān)于運(yùn)算放大器與專用比擬器的區(qū)別可分為以下幾點(diǎn)：1、比擬器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在 NS數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為US數(shù)量級(jí)特殊高速運(yùn)放除外2、運(yùn)放可以輸入負(fù)反應(yīng)電路，而比擬器不能使用負(fù)反應(yīng)，雖然比擬器也有同相和反相兩個(gè)輸入端，便因?yàn)槠鋬?nèi)部沒有相位補(bǔ)償電路，如果輸入負(fù)反應(yīng)，電路不能穩(wěn)定工作，內(nèi)部無相位補(bǔ)償電路，這也是比擬器比運(yùn)放速度快的原因。3、運(yùn)放輸入初級(jí)一

4、般采用推挽電路，雙極性輸出，而多數(shù)比擬器輸出極為集電級(jí)開路結(jié)構(gòu)，所以需要上拉電阻，單極性輸岀，容易和數(shù)字電路連接。三、肖特基二極管和快恢復(fù)二極管又什么區(qū)別<111RUYO ttAH iAff的外彫快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)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)，有的采用改良的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(gè)等級(jí)。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng)，后者那么在100納秒以下。I釘TI圖445祎引皴式胃持蔓二撥暫外形肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為根底的二極管，簡(jiǎn)稱肖特基二

5、極管 (Schottky Barrier Diode ) ，具有正向壓降低 (0.4 0.5V ) 、反向恢復(fù)時(shí)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(chǎng)合。這兩種管子通常用于開關(guān)電源。肖特基二極管和快恢復(fù)二極管區(qū)別：前者的恢復(fù)時(shí)間比后者小一百倍左右,前者的反向恢復(fù)時(shí)間大約為幾 納秒 ? ！前者的優(yōu)點(diǎn)還有低功耗,大電流,超高速 ? ！電氣特性當(dāng)然都是二極管阿? ！快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金 ,單純的擴(kuò)散等工藝 ,可獲得較高的開關(guān)速度 ,同時(shí)也能得到較高的耐壓 . 目前快 恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件肖特基二極管：反向耐壓值較

6、低40V-50V，通態(tài)壓降，小于10nS的反向恢復(fù)時(shí)間。它是具有肖特基特性的 金屬半導(dǎo)體結(jié)的二極管。 其正向起始電壓較低。 其金屬層除材料外, 還可以采用金、 鉬、鎳、 鈦等材料。 其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時(shí)間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速幵關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz并且， MIS (金屬一絕緣體一半導(dǎo)體 )肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管?？旎謴?fù)二極管：有的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時(shí)間

7、，在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，提高了器件的使用頻率并改善了波形?？旎謴?fù)二極管在制造工藝上采用摻金 ， 單純的擴(kuò)散等工藝 ，可獲得較高的 開關(guān)速度 ， 同時(shí)也 能得到較高的耐壓 . 目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件四、變頻器用一一電解電容在電路中的作用1, 濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流，而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相比照擬穩(wěn)定的直流電壓。在實(shí)際中，為了防止電路各局部供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸岀端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容？由于大容量的電解電容一般具有一定的電感

8、，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001 O.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾.2, 耦合作用：在低頻信號(hào)的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合？為了 防止信號(hào)中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。二、電解電容的判斷方法電解電容常見的故障有，容量減少，容量消失、擊穿短路及漏電，其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內(nèi)部的電解液逐漸干涸引起，而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質(zhì)量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進(jìn)行測(cè)量？具體方法為：將電容兩管腳短路進(jìn)行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容

9、的正極。紅表筆接負(fù)極對(duì)指針式萬用表，用數(shù)字式萬用表測(cè)量時(shí)表筆互調(diào)，正常時(shí)表針應(yīng)先向電阻小的方向擺動(dòng)，然后逐漸返回直至無窮大處。表針的擺動(dòng)幅度越大或返回的速度越慢，說明電容的容量越大，反之那么說明電容的容量越??？如表針指在中間某處不再變化，說明此電容漏電，如電阻 指示值很小或?yàn)榱?，那么?明此電容已擊穿短路？因萬用表使用的電池電壓一般很低，所以在測(cè)量低耐壓的電容時(shí)比擬準(zhǔn)確，而當(dāng)電容的耐壓較高時(shí)，打時(shí)盡管測(cè)量正常，但加上高壓時(shí)那么有可能發(fā)生漏電或擊穿現(xiàn)三、電解電容的使用考前須知1、 電解電容由于有正負(fù)極性，因此在電路中使用時(shí)不能顛倒聯(lián)接。在電源電路中，輸出正電壓時(shí)電解電容的正極接電源輸岀端，負(fù)極接

10、地，輸岀負(fù)電壓時(shí)那么負(fù)極接輸岀端，正極接地？當(dāng)電源電路中的濾波電容極性接反時(shí)，因電容的濾波作用大大降低，一方面引起電源輸出電壓波動(dòng)，另一方面又因反向通電使此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電阻的電解電容發(fā)熱？當(dāng)反向電壓超過某值時(shí)，電容的反向漏電電阻將變得很小，這樣通電工作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞2. 加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設(shè)計(jì)實(shí)際電路時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定的余量，在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的濾波電容時(shí)，如果交流電源電壓為220?時(shí)變壓器次級(jí)的整流電壓可達(dá)22V,此時(shí)選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求但是，假設(shè)交流電源電壓波動(dòng)很大且有可能上升到250V以上時(shí)，最好選擇耐壓30V以上的

11、電解電容。3, 電解電容在電路中不應(yīng)靠近大功率發(fā)熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸4、對(duì)于有正負(fù)極性的信號(hào)的濾波，可采取兩個(gè)電解電容同極性串聯(lián)的方法，當(dāng)作一個(gè)無極性的電容。五、色環(huán)電阻估算順口溜為了使廣闊的初學(xué)者能夠迅速地算岀色環(huán)電阻的阻值，筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)岀速算色環(huán)電阻的 獻(xiàn)給廣闊的初學(xué)者現(xiàn)在常用的色環(huán)電阻多為四環(huán)電阻，也有少數(shù)是五環(huán)電阻，而且五環(huán)電阻屬于精密電阻，誤差很小V兩種色環(huán)電阻的表示方法見圖 1,舉例說明見圖2,其包環(huán)含義見附表。以下是以四環(huán)電阻為例的速算 順口溜，但也同樣適用于五環(huán)電阻值的計(jì)算。色環(huán)電阻是四環(huán)，橙為十千黃百千環(huán)二環(huán)數(shù)相連，綠色環(huán)為兆歐級(jí) , 棕 1 紅 2

12、橙是 3，藍(lán)紫灰白依次排 黃 4 綠 5 藍(lán)為 6，阻值誤差百分算， 紫 7灰8白是 9，差多差少看四環(huán)。 黑是 0 來不用算，紫點(diǎn) 1 來藍(lán)點(diǎn) 2， 阻值范圍三環(huán)定，綠點(diǎn) 5 來記心間。 幾點(diǎn)幾歐金銀環(huán)，棕 I 紅 2 金是 5， 黑十棕百紅為千，無色 20 銀減半。順口溜中一環(huán)二環(huán)數(shù)相連表示兩個(gè)數(shù)為連寫，如一環(huán)為棕色，二環(huán)為紅色，即寫為12。黑是0 來不用算表示數(shù)值色環(huán)如果為黑環(huán)可直接寫成 0, 如綠、黑環(huán)直接寫為 50。阻值范圍三環(huán)定，幾點(diǎn)幾歐金銀環(huán)指的是該電阻的阻值 大小由三環(huán)決定，并且第三環(huán)是金、銀環(huán)的，說明該電阻的阻值范圍在幾點(diǎn)幾歐內(nèi)， 如綠、棕、金環(huán)為 5. 1Q ， 而綠、棕、

13、銀那么為 O. 51 Qo 黑十棕百紅為千是指電阻第三環(huán)為黑環(huán)時(shí)，該電阻的阻值在幾十歐以內(nèi)，棕色環(huán)時(shí)其阻值在幾百歐以內(nèi)，紅色環(huán)時(shí)阻值在幾千歐以內(nèi)。如橙、橙、黑為33 Q;橙、橙、棕為330 Q,;而橙、橙、紅那么為3300 Q,以此類推。阻值誤差百分算，差多差少看四環(huán)是指色環(huán)電阻的誤差是用百分?jǐn)?shù)來計(jì)算的，其誤差多少要看第四環(huán)的顏色來確定。如顏色為金色，那么該電阻的誤差是艾，無色環(huán)為i20 %，銀色環(huán)的那么為 ±0 %。上述三種誤差適用于四環(huán)電阻，而五環(huán)電阻的誤差是看第五道環(huán)，其中紫環(huán)的誤差為± o.1 %，藍(lán)環(huán)誤差為 ± . 2%。綠環(huán)誤差為 ±0. 5

14、%，棕環(huán)誤差為 ± %，紅環(huán)誤差為 i2%o六、變頻器用壓敏電阻根底知識(shí)41H1、什么是壓敏電阻壓敏電阻是中國(guó)大陸的名詞，意思是在一定電流電壓范圍內(nèi)電阻值隨電壓而變，或者是說電阻值對(duì)電壓敏感的阻器。相應(yīng)的英文名稱叫Voltage Dependent Resistor "簡(jiǎn)寫為 VDR 。壓敏電阻器的電阻體材料是半導(dǎo)體，所以它是半導(dǎo)體電阻器的一個(gè)品種?，F(xiàn)在大量使用的"氧化鋅ZnO 壓敏電阻器，它的主體材料有二價(jià)元素Zn和六價(jià)元素氧0所構(gòu)成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種勺-W族氧化物半導(dǎo)體。稱為"突波吸收器。壓敏電阻器按其用途有時(shí)也稱為龜在中

15、國(guó)臺(tái)灣，壓敏電阻器是按其用途來命名的, 沖擊浪涌抑制器吸收器。2、壓敏電阻電路的 平安閥作用壓敏電阻有什么用？壓敏電阻的最大特點(diǎn)是當(dāng)加在它上面的電壓低于它的閥值"UN"時(shí)，流過它的電流極小，相當(dāng)于一只關(guān)死的閥門，當(dāng)電壓超過UN時(shí)，流過它的電流激增，相當(dāng)于閥門打幵。利用這一功能，可以抑制電路中經(jīng)常岀現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。3、應(yīng)用類型不同的使用場(chǎng)合，應(yīng)用壓敏電阻的目的，作用在壓敏電阻上的電壓因而/電流應(yīng)力并不相對(duì)壓敏電阻的要求也不相同， 注意區(qū)分這種差異，對(duì)于正確使用是十分重要的。同，4、電路功能用壓敏電阻件功能，例壓敏電阻主要應(yīng)用于瞬態(tài)過電壓保護(hù)，但是它的

16、類似于半導(dǎo)體穩(wěn)壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元 如可用作:(1 )直流高壓小電流穩(wěn)壓元件，其穩(wěn)定電壓可高達(dá)數(shù)千伏以上，這是硅穩(wěn)壓管無法到達(dá)的。(2) 電壓波動(dòng)檢測(cè)元件。(3) 直流電瓶移位元件。(4) 均壓元件。(5) 熒光啟動(dòng)元件團(tuán)一5、保護(hù)用壓敏電阻的根本性能(1 )保護(hù)特性，當(dāng)沖擊源的沖擊強(qiáng)(或沖擊電流Isp二Usp/Zs)不超過規(guī)定值時(shí)，壓敏電阻的限制電壓不允許超過被保護(hù)對(duì)象所能承受的沖擊耐電壓(Urp )0(2) 耐沖擊特性，即壓敏電阻本身應(yīng)能承受規(guī)定的沖擊電流，沖擊能量，以及屢次沖擊相繼岀現(xiàn)時(shí)的平均 功率。(3) 壽命特性有兩項(xiàng)，一是連續(xù)工作電壓壽命，即壓敏電阻在規(guī)定環(huán)境溫度和系統(tǒng)電壓條件應(yīng)能可靠地工作規(guī)定的時(shí)間(小時(shí)數(shù))。二是沖擊壽命，即能可靠地承受規(guī)定的沖擊的次數(shù)。幾十到幾萬PF，二是它不應(yīng)降低系統(tǒng)的正常工作性能。這時(shí)要考慮的因素主要有三項(xiàng)，一是壓敏電阻本身的電容量在系統(tǒng)電壓下的漏電流，三是壓敏電阻的非線性電流通過源阻抗的耦合對(duì)其他電路的影響圖