电力电子中的功率无源元.ppt

电力电子中的功率无源元件,刁智海 俞宏霞 2009.11.28,电阻,根据材料及工艺的不同，电阻可以分为以下几类：,A、实芯电阻 B、薄膜电阻 C、金属玻璃釉电阻 D、绕线电阻 E、敏感电阻,电阻分类,1、看图选择各类电阻的分类？,A、实芯电阻,主要是实芯碳质电阻：用碳质颗粒作导电物质（碳黑、石墨等）、填料、粘合剂混合制成的一个实体电阻器。,优点：价格低廉 缺点：阻值误差、噪声电压都大，稳定性差。目前已较少使用,B、薄膜电阻,用蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。主要可以分为：,碳膜电阻器：将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。 优点：成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低，是目前应用最广泛的电阻器,金属膜电阻器：用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。 优点：比碳膜电阻的精度高，稳定性好，噪声、温度系数小。在仪表及通讯设备中大量采用。成本相对高,金属氧化膜电阻器：在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。 优点：高温下稳定（因为本身是氧化物），耐热冲击，负载能力强。 合成膜电阻：将导电合成物悬浮液涂敷在基体上而得，因此也叫漆膜电阻。 缺点：由于其导电层呈现颗粒状结构，所以噪声大、精度低，主要用于制造高压、高阻、小型电阻器,C、金属玻璃釉电阻,将金属粉和玻璃釉粉混合，采用丝网印刷法印在基板上。,优点：耐潮湿、高温，温度系数小，主要用于厚膜电路。,贴片电阻是金属玻璃釉电阻的一种形式，它的电阻体采用高可靠的钌系列玻璃釉材料经过高温烧结而成，电极采用银钯合金材料。 优点：体积小、精度高、稳定性好，由于其为片状元件，所以高频特性好。,D、绕线电阻,用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成，外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。 优点：绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高， 稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用。 缺点：高频性能差，时间常数大。,E、敏感电阻,敏感电阻是指器件特性对温度，电压，湿度，光照，气体， 磁场，压力等作用敏感的电阻器。 敏感电阻的符号是在普通电阻的符号中加一斜线，并在旁标注敏感电阻的类型，如：t. v等。 主要有压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、力敏电阻和热敏电阻。我们主要用到的是热敏电阻，热敏电阻又可以分为正温度热敏电阻（PTC Themistor）和负温度热敏电阻（NTC Themistor）。 电力电子中主要用到的是热敏电阻,电阻封装与功率的关系,电阻的功率与尺寸有关，功率越大尺寸也越大,贴片电阻的型号及对应的功率：,常用的贴片电阻0805和1206的对应功率大小？,电阻的最高工作电压还与功率相对应，下表是常见碳膜电阻的最高工作电压,2、实验室最常用的碳膜电阻的功率为?,1/4W,有些场合如MOS的驱动电阻功率应根据估算适当增大,电阻的标称值及允许误差,电阻并不是任意阻值都有生产，而是按照不同的标准生产。因此会有一系列固定的标称值，按照精度主要分为四大系列，分别为E-6、E-12、E-24、E-96系列，而在这四种系列之外的电阻器被称为非标称电阻器，较难采购。所以在设计电路时要注意不要去任意值的电阻，对常用标称值有一定了解比较好。,电阻允许的误差是指实际阻值与厂家标注阻值之间的误差（误差值被称为精度），实际阻值的误差范围之内的电阻均为合格电阻器。E-6系列电阻的误差范围为25%，E-12系列电阻器的误差范围为20%，E-24系列电阻的误差范围为 5%，E-96系列电阻的误差范围为1%。,E-24和E-96系列电阻式最常用的电阻器，这两种最常用系列电阻器的标称值可以见表。,常用的电阻器精度是多少？,1.3,5,1.7,9.1,12,60,3、下列哪些是标称电阻？,电阻的高频特性,电阻器工作在高频条件下时，需要考虑电阻的寄生电感和寄生电容对电路的影响，高频条件下的电阻等效模型如右图所示 通常情况下，非绕线电阻器的LR=0.01-0.05uH，CR=0.1-5pF；绕线电阻器的LR达几十uH，CR达几十pF，即使是无感绕法的电阻器，LR仍有零点几uH。所以绕线电阻器一般都是用作负载。,零欧姆电阻的作用,1、用作跳线，某部分线路不用时直接将该电阻取下即可； 2、为电路中的某些元件做预留，在调试过程中再替换； 3、用于电流测试，将电阻取下串上电流表可以测电流； 4、布线走不通时用一个贴片电阻跨接比打孔效果好，可以减小引线电感； 5、熔丝作用，零欧姆电阻是有功率限制的，可以当熔丝使用，根据不同的型号有不同的电流容量，如0603的1A，0805的2A； 6、跨接地平面，减小电流回路。当地平面被迫分割时，信号最短回路断裂，此时信号回路变大，容易干扰/被干扰，可以在分割区跨接0欧姆电阻，减小回路，减小干扰。 7、模拟地与数字地的单点接地。,4、零欧姆电阻主要是为了在PCB上方便调试或者兼容设计，说说0欧姆电阻的作用？,（1）磁珠连接：只对某个频点的噪声有显著的抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，对不确定或无法预知的情况，磁珠不适合； （2）电容连接（平常我们都是用一个小电容来连接的）：隔直通交，容易造成浮地； （3）电感连接：体积大，杂散参数多，不稳定； （4）0欧姆电阻连接：相当于很窄的通路，能够有效抑制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用，这点比磁珠强。如右图所示的R32为模拟地与数字地之间单点接地的0欧姆电阻。,模拟地与数字地的单点接地：只要是地，最后都要接在一起，如果不接在一起就成了浮地，存在电压差，容易积累电荷，造成静电。如果把模拟地和数字地直接相连，会导致互相干扰，不接又不妥。有四种方法可以解决两个地之间的连接问题：,5、通常使用的模拟地与数字地之间单点接地的连接方式？,热敏电阻的应用,热敏电阻根据温度系数的不同可以分为NTC（负温度系数）热敏电阻和PTC（正温度系数）热敏电阻。 热敏电阻的主要参数是额定零功率电阻以及电阻温度系数。 零功率电阻是指在某一温度下测量热敏电阻值时，加在该电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的热面电阻的阻值变化可以忽略不计。额定零功率电阻是指在环境温度25时所测得的热敏电阻的阻值。,电阻温度系数是指温度变化所引起的电阻值的变化，温度系数越高，说明热敏电阻对温度变化越敏感。NTC热敏电阻的温度系数表示为-x%/，PTC热敏电阻的温度系数表示为+x%/。 PTC热敏电阻还存在一个居里点，如右图所示，在居里温度之前，阻值随温度的变化很小。相对居里点会有一个动作电流和不动作电流。,PTC热敏电阻特性曲线,（1）NTC热敏电阻应用,限流电路 为了避免电路在开机的瞬间产生浪涌电流，通常在设计电路时串联一个功率NTC热敏电阻，在启动时有效地抑制龙永电流，并且在完成抑制作用后，由于电流持续通过，功率NTC热敏电阻的阻值将随之减小，消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流产生影响。,温度检测/控制电路 由于NTC热敏电阻的阻值会随着温度的升高而减小，因此可以通过将热敏电阻与普通电阻串联后组成分压电路，将温度变化转换为电压变化信号，然后在利用该变化的电压信号控制驱动电路实现对负载的控制。,（2）PTC热敏电阻的应用,过流过热保护电路 PTC热敏电阻由于其居里温度点的存在，在电路中可以起到一个限流保护、过热保护的作用。 在选择时先选定最大正常工作电流，据此选择PTC热敏电阻最小动作电流，当电路正常工作时，PTC热敏电阻的温升不会使得电阻阻值改变，而当电流超过最小动作电流后，电流的增加会导致PTC热敏电阻的阻值迅速上升，对电路有一定的限流作用。还可以通过检测该电阻上的电压进行控制。,电容,电容器的分类,6、各图分别是哪种电容？ （A）云母电容 （B）薄膜电容 （C）瓷介电容 （D）电解电容,（B）,（C）,（A）,（D）,（A）云母电容,（1）损耗小：容量小于或等于82pF时，损耗在103010-4范围内，容量大于82pF时，损耗都在1010-4以下，最小可达310-4以下，即使在很高温度下，损耗仍在允许范围内； （2）耐热性好； （3）高频特性优良：因其固有电感小，云母电容器可以在较高的频率下工作； （4）精度高：一般可达到1%、2%、5%，最高精度可达到0.01%； （5）容量稳定性好：温度系数最好的可稳定在1010-6/范围内，在规定的贮存条件下，贮存14年后，其容量变化不超过1%。,云母是一种极为重要的优良的无机绝缘材料。作为介质材料，尚未发现其它材料的综合性能可以超过云母。 云母的优点是介电强度高，介电常数大，损耗小，化学稳定性高，耐热性好，并且易于剥离成厚度均匀的薄片。云母具有优良的机械性能，因此可以装配成叠片式的电容器。,云母电容是用金属箔或者在云母片上喷涂银层做的电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。正是由于云母介质的优异性能，使得云母电容器具有以下优点，是其它电容器不能代替的：,云母电容一般容量较小（几十pF到几十nF），体积相对较大，成本高,（B）薄膜电容,通常是将铝箔等金属箔当成电极和塑料薄膜重叠后卷绕在一起制成。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。 薄膜电容的另一种制法叫金属化薄膜，其制法是在塑料薄膜上真空蒸镀上一层很薄的金属作为电极，这样可以减小电极箔的厚度，缩小电容器单位容量的体积。我们通常所用的就是金属化聚乙酯电容器和金属化聚丙烯电容器（也称CBB电容器）。,金属化薄膜的电容器具有良好的自愈性、体积小、容量大、耐压高、可靠性好。尤其是CBB电容，损耗小、高频特性好，可以代替大部分聚苯或云母电容器，广泛用于高频、直流、交流和脉动电路中。 缺点是耐电压性差。,（C）瓷介电容,瓷介电容器是以陶瓷材料为介质，并在其表面烧渗上银层作为电极的电容器。因陶瓷材料的介电系数较大，所以可以做得容量很大，体积很小；瓷介电容器稳定性好；具有优良的绝缘性能；温度系数范围很宽，在电路中常作为温度补偿电容器。其缺点是机械强度低，易碎易裂。,瓷介电容器的外层常涂有各种颜色的保护漆，漆的颜色表示出了电容器的温度系数：蓝色和灰色表示正温度系数；其他颜色的为负温度系数，其中以黑色的温度系数最小，浅绿色的温度系数最大。,7、根据陶瓷成分不同可以分为哪两类？ 高频瓷介电容器（高频用CC表示，也称I型）和低频瓷介电容器（低频用CT表示，也称II型）。,高频瓷介电容器（CC）：其特点是体积小、损耗低，电容对频率、温度稳定性都较高，常用于要求损耗小，电容量稳定的场合，并常在高频电路中用作调谐、振荡回路电容器和温度补偿电容器。 高频瓷介电容的容量在零点几pF至几百pF之间，耐压常见的有160V、250V、500V几种，误差常见有2%、5%、10%、20%几种。 低频瓷介电容器（CT）：其特点是体积小、损耗大，电容对频率、温度稳定性都较差，常用于对损耗及容量稳定性要求不高的低频电路。 低频瓷介电容容量在几百pF到几十uF之间，额定直流工作电压常见有0.5KV、1KV、2KV、5KV等几种。 独石电容：独石电容器也是瓷介电容器的一种，它的制造工艺与一般瓷介电容器不同，是采用若干片厚度为微米级厚的陶瓷膜预先印刷上电极，然后叠放起来烧结而成，外形具有独石状，它相当于若干小陶瓷电容并联，由于每片陶瓷膜很薄，所以其电容体积比比一般瓷介电容要大很多。 独石电容容量从零点几个pF到10uF。独石电容的型号以CC4和CT4标识，其中4表示独石的意思。 常用的贴片电容就是独石电容。,（D）电解电容,电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质，以电解质（常为液体、半液体或胶状的电解液）作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构，其主要特点是单位面积的容量很高，可以做到几万甚至几十万uF的容量,在小型大容量化方面有着其它类电容器无可比拟的优势。目前工业化生产的电解电容器主要是铝电解电容器和钽电解电容器。,由于构成电解电容器两电极的材料不同，因此有极性的区分，一般极性在壳体上有标注,有时也用引线的长短来表示，长线为正，短线为负,在电路中使用时正、负极不能接错。当极性被反接或两端所加电压超出规格时因漏电流急剧增大发热，电解液将被气化而爆出,即发生所谓击穿。 电解电容器特性受温度、频率的影响很大。,铝电解电容器 铝电解电容器采用铝箔做正极，正极表面生成的氧化铝为介质，电解质为负极。铝电解电容器制造时是将电解质吸附在吸水性好、拉力强的衬垫上，另外再加一层铝箔作为负极引线，然后与正极铝箔一起卷绕起来放入铝壳或塑料壳中封装。 铝电解电容器单位体积所具有的电容量特别大，可以做到数万uF的大容量，这一点它比其他类型的电容器有不可比拟的优势.铝电解电容器在工作过程中具有“自愈“特性。不过应注意铝电解电容器经受电击穿后很难完全自愈，即使能勉强使用也极不可靠。,铝电解电容尤其显著的缺点：（8、说说铝电解电容的缺点？） （1）绝缘性能较差；高压大容量的漏电流可达1mA，会随电压和温度的升高而增大 （2）损耗因子较大；由于电解质的导电性不好，电阻较大，损耗较大 （3）温度特性及频率特性较差；容量与频率正反比，与温度成正比，一般只能在 -2070范围内使用 （4）性能容易劣化；经长时间存放的铝电解电容，使用时用逐渐升压至额定电压 （5）由于阴极为电解液，片式化进程相对较慢,钽电解电容器 钽电解电容器按阳极结构的不同分为箔式和钽粉烧结式2种，箔式的构造与铝电解相仿，需要量不是很大；钽粉烧结式产量较大。 钽电解电容器与铝电解电容器相比有以下优点： （1）正极钽氧化物的化学稳定性比铝氧化膜高，从而保证了钽电解电容器在长期贮存后仍具有很小的漏电，其额定耐压也比较高； （2）钽电解电容器在高温下仍可稳定工作（一般为85到200摄氏度，不过要考虑降额使用），且温度升高时，漏电流减小； （3）机械强度高； （4）体积比铝电解电容器小。,钽电解电容器容量从0.1uF到1200uF，额定耐压主要有6.3V、10V、16V、63V、100V、125V、160V几种。性能远优于铝电解电容器，但价格比较贵。,电容器的主要参数,（1）耐压（额定工作电压） 一般指电容器在电路中长期有效地工作而不被击穿所能承受的最大直流电压（交流电容有额定的交流电压标注）；同种电容耐压越高，体积越大；表中给出了固定式电容器的工作电压系列，其中标有“*”的只限电解电容器采用。,（2）标称容量 电容器上的标称值，允许误差通常为 5%- 20%。表中的标称值乘上10的n次方就可以得到对应的电容值。,（3）温度系数 是指在一定温度范围内，温度每变化1时电容量相对变化值。有正负温度系数之分，温度系数越小，电容器的质量越好。,（4）绝缘电阻 电容器两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻一般在1000M欧姆，两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者漏电电阻，是额定工作电压下直流电压与通过电容器的漏电流的比值。漏电阻越大越好，小容量的电容器，绝缘电阻很大，为几百兆欧姆或几千兆欧姆，电解电容器的绝缘电阻一般较小,（5）频率特性 电容器的实际等效模型如左下图所示，其中RL是电容的绝缘电阻， RESR和LESL分别为电容的等效串联电阻和等效串联电容。 电容的等效阻抗与工作频率的关系曲线如右下图所示，当电容工作在交流电路（尤其是高频电路）中时，电容会呈现一定的感性，因此要注意电容的频率使用范围。 直插式电容工作在高频状态时电容引线要尽量短。,（6）损耗角 由于等效串联电阻的存在，使得交流信号通过电容器时的电流相位将小于90，这种由ESR引起的电流相位比理想电容电流相位滞后的角度被称为损耗角，通常用损耗角正切值表示 。 电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。损耗角越大，电容器的损耗越大。 因此，在高频电路中，尽可能选择ESR小的电容。,电容器的串并联,（1）电容并联： 9、电容C1、C2 Cn并联后的等效电容 C= ？ C1+C2+C3+Cn 电容并联后，整个电容损耗电阻为n个电容损耗电阻R的并联值，损耗实际值就会见效，在高频工作条件下可以并联方式使用,（2）电容串联： 电容C1、C2 Cn串联后的等效电容 1/C=？ 1/C1+1/C2+1/C3+1/Cn 电容串联后可以减小每个电容的分压，在高压要求时可以使用，但同时电容的ESR增大，不适用高频工作条件,耦合电容与滤波电容 10、说说耦合电容与滤波电容的区别，图中哪个是耦合电容，哪个是滤波电容？ 通俗地讲，耦合电容是串联在电路中，隔直通交，即交流信号通过电容到输出端；滤波电容是并联在电路中，为交流信号提供一条并联通路，而直流信号则流向输出端。,（2）滤波电容（也称平滑电容） 如在整流电路输出端，利用电容的充放电作用使得输出电压趋于平滑。一般用于输入整流端，使用电解电容滤除低频波动。对于直流电源中的高频噪声，还需要在电解电容上并联小容量的瓷片电容来滤除（这也称为旁路电容，给高频信号提供一条通路）。,（1）耦合电容 因为电力电子电路中很多需要采用直流电压供电，在输出的信号中通常带有直流成分，在一些多级放大电路或者只是需要传输交流信号的电路中，为防止前、后级电路静态工作点的相互影响，通常需要采用电容器进行耦合，此时的电容器被称为耦合电容器。,阻容耦合放大电路,电容整流滤波电路,旁路电容与去耦电容 11、说说旁路电容与去耦电容的区别，图中这几几个分别是什么电容？,旁路电容和去耦电容都是属于高频滤波电容，一般用在集成电路模块的输入输出端。从EMI的角度来看，旁路电容是减小上一级电路对本集成电路的噪声干扰，去耦电容是减小该集成电路对下一级电路的噪声干扰。,器件在高频切换时会产生高频噪声，加入去耦电容防止这些噪声进入下一级电路，因此，去耦电容的取值相对大，要求消除某一频率以上的噪声，一般取0.1-10uF；当信号输入到下一级电路之前，总有一些更高频率的噪声没有消除而已经被传递过来，此时需要加旁路电容来滤除，因此，旁路电容的引线一定要短，尽量靠近信号输入端，一般取0.001-0.1uF。,（1）去耦电容 去耦电容除了滤除高频噪声以外，另一个作用是用作储能。 如在VCC对芯片供电中，同一个VCC通常供给多个芯片使用，那么可以将总电源看成水库，芯片是每栋楼里的用户，用户需要的水如果直接从水库供给距离太远，需要在每栋楼里见一个水塔，这里的去耦电容就同时具有滤波和储能的作用。每4-10个集成模块之间最好使用10uF左右的钽电容，提供电荷池的作用。 即使在距离不长时，高频情况下引线电感引起的干扰也是不可忽略的，所以此处的去耦电容不可去除，否则噪声会通过电源影响到其它模块。 当然，电源与地之间的这个去耦电容也可以消除一定的电源噪声对本模块的影响。,安规电容,x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。,安规电容是指用于这样的场合，即电容器在异常脉冲电压作用下失效后，不会导致电击，不危及人身安全.。它包括了X电容和Y电容。,安规电容根据安全等级的不同可以分为以下几类。,二极管,12、常用二极管有整流二极管、快恢复二极管、肖特基二极管、稳压二极管和发光二极管，请简述以上各种二极管的特点？,1）整流二极管是将交流电源整流成脉动直流电的二极管。其结电容较大，工作频率一般小于3kHz。 2）快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 3）肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode），具有正向压降低（0.4-0.5V）、反向恢复时间很短（10-40纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。 4）稳压二极管又名齐纳二极管，是利用二极管的反向击穿特性来稳定直流电压的。稳压管与一般二极管的最大区别是：一般二极管反向击穿后就毁坏了，而稳压二极管只要不超过最大允许工作电流就不会毁坏。 5）发光二极管是一种会发光的半导体组件，且具有二极管的电子特性。,13、整流是利用二极管的何种特性？常见的二极管整流电路有半波整流，全波整流和桥式整流，试简单说明各整流电路的特点？,半波整流,全波整流,桥式整流,1）整流利用了二极管的单向导电性。 2）半波整流,特点：“牺牲”一半的交流为代价而换取整流效果的，电流利用率低。 常用在高压小电流场合，而在一般无线电装置中较少采用。,3）全波整流,特点：充分利用电能，提高了整流效率。变压器次级侧需要中心抽头，给工艺制 造上带来麻烦。每只二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两 倍，需要耐压相对较高的二极管。如果二极管连接的方向相反，输出电压相反， 得到的效果是完全相同的。,4）桥式整流,特点：具有全波整流电路的优点，同时减小了每只二极管的电压应力，其承受的反向 电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。桥式整流电路的变压器 中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以桥式整流电 路的变压器利用率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。桥式整流电路 的总体性能由于半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源中。,14、如下所示电路，变压器副边电压有效值为U，则-HV端电位为多少？电容和二极管耐压值至少是多少？简单说明该电路的应用场合，指出输出电压纹波的影响因素。,这是一种倍压整流电路，其工作原理：,1）,2）,3）输出高压、小电流、小功率的场合。 4）频率越高，阶数越少，电容越大，输出电流越小，则输出电 压纹波越小。,15、如下所示电路，简要说明其工作原理以及相对全波整流和桥式整流的优缺点。,这是一种倍流整流电路，适用于推挽与桥式变换器，其工作原理如下所示：,1）优点：a、高频变压器的副边仅需单一绕组，不需要变压器中心抽头，而且变压器仅需输送近似一半的输出电流，使得变压器结构更简单。相比较而言，桥式整流虽然也是采用单一副边绕组，但使用的二极管数量多一倍；全波整流虽然二极管用得少，但副边绕组需要中心抽头，制做复杂。b、在开关死区时，副边侧输出(电感)电流基本上不通过高频变压器的副边绕组续流。而且不会影响原边性能，包括影响占空比的变化。c、输出滤波电感可以做得较小，较适合于分布式功率耗散。 2）缺点：a、需要二个输出电感（比全波及桥式整流多用一个电感）。b、需要采用电流模式控制来保证两个滤波电感中的电流均等。c、在副边侧，存在一个不通过输出负载的无效整流电感回路。因此倍流整流器存在一个正常工作条件的要求。（抑制无效整流纯电感回路，电感电流始终为正值，两个电感的电流均等变化）,16、有时单个二极管的耐压或耐流不够，需要多个二极管串联或并联，二极管的串联和并联应该注意哪些方面？,1）串联均压,二极管反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均，均压电阻要取阻值比二极管反向电阻小的电阻器，各电阻器的阻值要相等。,2）并联均流,二极管特性不完全一致，不能均分所留过的电流，须在每只二极管上串联阻值相同的小电阻，实现均流。一般选用零点几欧至几十欧的电阻器，电流越大，阻值要选得越小。,17、下述电路是一串联稳压电路，计算其稳压值和晶体管功耗，简述当输入电压和负载电阻变化时的稳压原理。,1）Uo=Uw-Ube 2）P=（Uc-Uo）Uo/Rfz 3）输入电压变大，输出电压变大，Ube变小，基极电流变小，Uce变大，输出电压变小；负载电阻变小，输出电压变小，Ube变大，基极电流变大，Uce变小，输出电压变大。,18、A、B、Y是逻辑电平信号，请说出以下电路输出与输入之间的逻辑关系。,（a）,（b）,（c）,（d）,与门,或门,与非门,或非门,19、在高频开关电源中，二极管的反向恢复电流是重要的噪声源，请说出抑制二极管反向恢复的方法。,1）寻找新的材料可以从根本上解决这一问题，比如碳化硅二极管的出现带来了器件革命的曙光，它几乎不存在反向恢复的问题。目前成本较高，尚未进入大规模普及阶段。 2）二极管两端并上RC的串联网络，这是解决功率二极管反向恢复问题的常用方法。二极管反向关断时，寄生电感中的能量对寄生电容充电，同时还通过吸收电阻R1对吸收电容C1充电。在吸收同样能量的情况下，吸收电容越大，其上的电压就越小；当二极管快速正向导通时，C1通过R1放电，能量的大部分将消耗在R1上。 3）串联饱和电抗器，这是解决这一问题的另一种常用方法。一般铁氧体磁环和非晶合金材料的磁环都可以做饱和电抗器。用饱和电抗器解决二极管反向恢复问题时，常用的锰锌铁氧体有效果，但是能量损失比非晶材料大。随着材料技术的进展，近年来非晶饱和磁性材料性能有了很大提高。当二极管反向恢复时，饱和电感器的Ls值很快增大，抑制了反向恢复电流的增大，这样就使电流变成di/dt较小的软恢复，使二极管的损耗减小，同时抑制了一个重要的噪声源；其余时候，该电感均呈饱和状态。串入饱和电抗器对二极管反向恢复抑制效果最好。 4）利用软开关电路,20、当开关电源输出低压大电流时，一般考虑用什么技术用什么元件来取代传统的整流二极管？有何优点？ 同步整流技术，低导通电阻的MOS管，正向电压小、阻断电压高、反向电流小。,21、如下所示的反激电路，电路正常工作，如果其二极管D1突然1）短路2）开路3）反向，电路会出现什么情况？,1）MOS管VT短路过流 2）MOS管VT的漏源电压很高，但不会无限高 3）二极管D1短路过流,磁,22、简述涉及到电感的公式。 1）定义式 2）磁链公式 3）法拉第电磁感应定律 4）能量公式,23、环形磁芯上两个绕组ab和cd，如下图所示，匝数1:1，全耦合。cd开路测得ab电感为L。试问：(1) bd短路，ac测电感是多少？(2) bc短路，ad测电感是多少？(3) cd短路，ab测电感是多少？,ac为同名端 1）0 2）4L 3) 0,24、开关电源变压器的初级漏感测量方法是_，开关电源变压器的激磁电感测量方法是_。 A 次级开路，测初级电感 B 初级开路，测次级电感 C 次级短路，测初级电感 D 初级短路，测次级电感 1）选C 2）选A,25、电感饱和是指_。 A, 通过的磁通随电流变化而变化 B, 电抗不变 C, 电抗减小 D, 电抗增大 选C B超过了Bs，磁导率从很大快速下降到几乎为1，电感量急剧变小，有些电路中会产生严重的后果，大多数情况下应该避免磁芯完全饱和。,26、开关电源变压器的损耗主要包括：_。 A, 磁滞损耗、铜阻损耗、涡流损耗 B, 磁滞损耗、铜阻损耗、介电损耗 C, 铜阻损耗、涡流损耗、介电损耗 D, 磁滞损耗、涡流损耗、介电损耗 选A 变压器损耗分为铁损和铜损，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，磁滞损耗与磁滞回线面积有关，涡流损耗与电阻率、钢带厚度、工作频率有关。,27、电感、磁环、磁珠的应用区别主要是_。 A, 电感用于滤波、磁环套在流有较大电流导线上抗射频干扰、磁珠用于信号线抗射频干扰 B, 电感用于滤波、磁珠套在流有较大电流导线上抗射频干扰、磁环用于信号线抗射频干扰 C, 磁环用于滤波、磁珠套在流有较大电流导线上抗射频干扰、电感用于信号线抗射频干扰 D, 磁珠用于滤波、磁环套在流有较大电流导线上抗射频干扰、电感用于信号线抗射频干扰 选A,28、一线圈绕在没有气隙的磁芯上，当磁芯的有效截面积增大时，磁感应密度与磁通量如何变化？,所以B不变， 变大,29、一标准EE型磁芯，带气隙，假定磁芯不饱和，中柱绕50匝，右边柱绕100匝，当中柱绕组加上100V电压时，右边柱绕组两端空载，试问其空载电压是多少？ 100V，法拉第电磁感应定律,30、两个一样的磁芯，绕组ab与cd绕法如下图所示，匝比1:1，全耦合，cd开路测得ab电感0.2H，（1）ab开路测cd电感，多大？（2）若ac短路，则bd电感多大？（3）若ab端加100V电压，cd端测得电压多大？,1）cd电感可分成两部分，左边的磁芯产生的电感0.2H（与ab全耦合），右边的磁芯产生的电感0.2H（与ab无耦合），方向一致，相互叠加，所以cd电感为0.4H 2）ad为同名端，0.2H+0.2H+2*0.2H+0.2H=1H 3）100V,31、磁芯加气隙后，磁滞回线有何变化？ 矫顽磁场强度Hc、饱和磁感应强度Bs 不变，磁导率、剩磁感应强度Br 大大下降。B-H曲线向H轴倾斜，磁芯更不容易饱和。,32、简述铁芯的三种工作方式及其特点。,1）变压器双向磁化，无直流磁化分量，用于多晶体管电路推挽，半桥，全桥变换器，其主变压器铁心利用率高， B=2Bm，希望：Bs大，磁滞回线窄，电阻率高，磁导率高（变压器），低损耗的磁芯。,2）变压器单向磁化，有直流磁化分量，加于铁心线圈的激磁电