电力电子设备用器件与集成电路应用指南.pdf

第1章 功 率运箅放大嚣与智能运箅放大嚣集成电蹈 能功率集成 电路可分为模拟型和开关 型两大类 本章 1 1 概述 介绍模拟型集成 电路的代表 功率运算放大器和智 功率集成电路是20世纪 80年代初出现的新型 电 能运算 放 大器 后 续 章节将介 绍 开关 型功 率集成 电 力半导体器件 通常是指输 出功率大于 1W的 集成 电 路 路 它 的出现是电力电子技术 的第二次革命 实 现 了电 运算放大器是应用最广的集成 电路 由于运算放 力电子技术与微 电子技术的紧密结合 把电力 电子设 大 器的种类繁多 使它既可在 电力 电子设备 中用作调 备的制作技术推向了一个新 的更高的阶段 它是 由功 节器 跟随器 比较器 加法器 乘法器 还 可作为功 率器件和具有一定功能 的电路组合在同一个硅片上或 率驱动器等 单片功率运算放大器通常具有数安培 数 在同一个导热的绝缘衬底上而形成 的 前者称为单 片 十 瓦的驱动能力 可 用于交直流电动机驱动 伺服放大 功率集成 电路 后 者称为混合功率集成 电路 单片功率 器 自整角机及旋转变压器 的激励 电源 代 替一般微功 集成 电路分为两大类 高 压功率集成 电路 HVIC 和 率运算放大器和分立 的晶体管功率放大器组合 简化 智能功率集成 电路 s m a r t Po w e r IC 高压功率集成 了 外 围电路 改 善 了性能 增 加 了故 障保护功能 提 高 电路是横向高压器件 承 受高压的两个电极都从芯片 了可靠性 减 少 了应用 中的设计时间 而 且 由于可大批 的同一表面引出 与起控制作用 的数字逻辑电路或模 量 生产 更 加经济 使用时 由 于其线性工作 的末级功 拟电路单片集成 目前它的功率水平已达 25A 600V 率 放大部分有较高的损耗 对散热设计应给予足够重 智能功率集成 电路大多是纵 向功率器件 管 芯背面作 视 电力 电子技术的不断进步 使 得运算放大器在其频 为主电极 通 常它是集 电极或漏极 与逻辑或模拟控制 率特性 功率范 围 输出特性 高精度及高频率等方面 电路 传感器 电路和保护 电路 的单片集成 目前它 的功 都得到 了长足 的进步 世界各著名的电力半导体器件 率水平为 13A 110V和1A 550V 它们所采用 的功 制造公司都有 自己的品牌和种类 表 1给 出了世界 率器件有双极型器件 如 晶体管 晶闸管 单极型器 各主要公 司生产的部分低功耗运算放大器和 比较器 的 件 如 场效应 晶体管 或 复合器件 卩 BIMOS 控 制 型号对照 表 2给 出了常用 的功率运算放大器及智 电路大部分采用 MOs 技术 能功率运算放大器 的型号 基本性 能 极 限参数及生产 智能功率集成 电路 的使用给电力 电子设备 的设计 企业 本章第 2节分析 了电流反馈运算放大器与 电压 制作带来 了极大的方便 简 化了开发和调整 的工作量 反 馈运算放大器 的区别 后 续各节将按型号详细介绍 缩小了电力 电子设各 的体积 减 轻了重量 提 高了可靠 它们各 自的引脚排列 内部结构 工作原理 参数限制 性和抗干扰能力 改 善 了性能 而 且也节约 了成本 智 及应用方法 表 1 CMOs 低 功耗运箅放大器和 电压 比较器型号对照表 日本 NJRC公司 美 国 NS公 司 美国 T I 公司 意大利 法国 ST公司 美 国 HARR1s 公 司 美 国 MOT ROLA Ak 司 日本 东芝公司 低 电 压 单运箅放大器 NJU7001 NJU7021 NJU7031 NJU7012 TLC271C L TLC271C M TLC271C H Ts 271C L TSC271C M TS271C H ICL76L1C ICL76 I1C 1CL761C TC75S51F 双运算放大器 NJU7002 NJU7022 NJU7032 NJU7015 L 压 C622C L C622C TLC27L2C TLC27 2C TLC272C Ts 27L2C TS27M2C TS272C ICL76L2C ICL76M2C ICL762C TC75W51FU 四运算放大器 NJU7004 NJU7024 NJU7034 LMC660C LB C660C TLC27L4C TLC27NI4C TLC27迮C TS27L蓬C TS27M4C Ts 27逐C ICL76L刂C ICL76 4C ICI 76碴 C 小 1C14573 卜 IC14573 一 糸 日本 NJRC公 司 美 国 N S 公 司 美 国 T I 公司 意大利 法国 s T公 司 美 国 HARRIS公 司 美 国 M T O R O L A 公 司 日本 东芝公司 低电压高精度 单运算放大器 NJU7051 NJU7061 NJU7071 一 TLC271BC L TLC271Bc M TLC271BC H Ts 271BC L Ts C271BC Ml Ts 271BC H ICI 76L1A ICL76Ml A ICL761A 一 一 一 双运算放大器 NUJ7052 NUJ7062 NUJ7072 LMC662AI LMC662AI TLC27L2Bc TLC27M2Bc TLC272Bc TS27L2Bc TS27M2Bc Ts 272BC ICLi6L2A I ICL76M2A ICLT 62A 一 低电压单电源 单比较器 MC14578 双比 较器 NJU7102A NJU7112A 一 一 一 TI C37o 2c TLC393C TS37o 4c Ts 393C 一 一 一 小 C145 5 一 四比较器 NJU7104A NJU7114A TLC3704c TLC393c TS37o 1c TS393c 1C14574 一 一 一 型 表 2 常用功率运箅放大器与智能运算放大器一览表 极限参数 电源电压 1 0 0 V 输 出电流 峰值 3 0 A 内部功耗 D O W 工 作温度 5 5 1 2 5 C 输人电压范围 1 6 5 0 0 V 输 出电流 10A 工作电源电压y c c 1 5 V 工作温度 范围 T A 0 7 o C 续 生产企业 供货商 美国APEX公 司 西安伟键电子公司 美 国BURR BRO WN公 司 西安创兴电子审 l 技 有限公 司 s A01 SAO6c 一种可为负载提供 500W功 率的脉宽调制放大 器 内部 自带振荡器 不需要外部振荡元件 时钟输 人级将内都振荡频率工分频 提供 25k Hz 的开关 频率 外部振荡器可用于降低开关频率的工作场合 或多个同步放大器 可广泛用于电机控制 离线式 驱动及焊接控制 双列直插式 1 4 引脚 封装 的精密对数放 大器 可 对两个电流或电压之 比进行刈数运算 它的运算精 度 高 温度漂移小 输 出误差 小 输 人动态 范圃宽 无需改变外部元件就 可改变增益 适合 于需对数放 大器的使用场合 主 要 性 能 特 点 及 用 途 一种 四引脚 双列直插式 封装 的脉 宽调制 型放大 器 可 以输 出 2 k W 的 功率 全桥输 出放大器 由单 电 源供 电 而 且 电 源 电 压 可 在 很 宽 的 范 围 1 6 1 0 0 V 内 变化 连续输 出电流可达 z O A 可用作有 刷型电机 的驱动控剞器 一种脉冲宽度调制型运算放大器 它能给负载提 供 10A的 连续申 流 全 桥运算放大器可在较宽的 电源电压范围内工作 内含高 低端开关驱动电路 管壳绝缘 可直接安装在散热器上 可闱于直流电 机控制 输出电流 连 续 1 0 A 效率 9 7 LOG1o o 0 续 主 要 性 能 特 点 及 用 途 工作电压 1 7 1 8 输出电流I o 8 m A 一 种单电源运算放大器 具 有高精度 低功耗及 言 骨 景 意 l 誓 统 仪表放大器 变送器及应变仪等领域 带宽 3 8 M H z 转换速率 22V u s 最大噪声 5n V Hz 最大偏压 500m V 高速 轨对轨 r a t o r a i l 输 人输 出 低噪声小封 密放大系统 装CMOS运 算放大器 具有单运算放大器 双运算 放大器 四运算放大器三种形式 该 系列器件适用 于A D转 换器 采样 音频 通信以及视频等场合 并可提供D A转 换器输出的 I V转换 可 用于精 工作电源电压 4 0 v 连续输 出电流 5 A 一 种功率运箅放大器 有铁壳式和功率塑料式两 种封装形式 可用于交直流电机四象限控制 步进 电机驱动 自整角机及旋转变压器控制 输人偏流 4u A 功耗PD 50m W 最高工作频率 n a x 470MHz 工作温度 T A 4 0 8 5 c 一 种新型的低功耗 宽频带 电压反馈运算放大 器 采用双列直插式及双列小型扁平8引 脚封装 可用于宽频带放大器 单位增益频宽 400MHz 输出电流 50m A 输 人 阻 抗 1 0 2 1 p F 一 种超高动态范围的放大器仵 有 8 引 呷 D I P 和 s o I C 两 种封装形式 由于它在宽频带 单位增益 稳定电压反馈运算放大器 中加人了 一个F E T 邓 个 柔 蛮 元 瀑 晃 属 翼 獾 暴 袅 方 肇 钣 昊 霎 誓 罟 勇 雾 大器等场合 工作电压 SG3172 s G3272为 18V s G3173为 50V 输 出电流 1 3 5 A S G 3 1 7 3 sG 3 1 7 2 为单 运 箅 放 大 器 S G 3 z7 2 为 双 景 髯 蓍 菝 菅 尻 蟊 蟊 莛 戆 戛 蟊 鑫 甄 张 屐 垦 篡 鬣 头定位的音圈电动机 工作电源电压 35V 电流 1 2利 3A 一 种单片功率运算放大器 内含短路保护 限流 安全区保护功能 可用于驱动直流伺服电动机 直 线或旋转执行机构 电磁阀等微型电机 输出峰值功率 2000W 大功率运箅放大器 具有很好的小信号运算放大 器性能 输 出功率大 内部具有温度跟踪偏置电路 使其在恶劣环境中使用比小功率运算放大器更加 可靠 自 身带有完善的保护功能 且 体积小 功率 大 可用于电机驱动 可编程电源 型 oP1930 oP293o oP493o PA350 oPA5410 oPA2541 OPA651 OPA655 生产企业 供货商 美 国 B U R R B R O WN公司 西 安创兴电子科技 有 限公司 s G3173 SG3172 SG3272 IN8510 1N8520 1N8530 PAO3O 美国s i l 忆 n Ge n e r a 1 公司 香 港 惠南 电子有限 公司 英国i n t e r s n 公 司 西 安 中辉行 电子有 限公司 美国 A P E x 公 司 西安伟健电子有限 公司 PA21 t PA25O PA26 t 低成本双功率运箅放大器 它将厚膜电阻 陶 瓷 电容及半导体管芯封装在 一 起 体 积小 可靠性高 内部包含两个独立的功率运算放大器 内部集成有 限流电路和安全工作区倮护电路 供电 电压 5 4 0 v 工作温度 5 5 1 2 5 叵刂 子 酬单士昏翮绺鋈显 伫 釜 NAl g N n a 国 o q z I g g v 工 图 耻 剪 罂 勃 0 平 N I 圄 繁 Y 骣田 昏饕 0 z手 D l 昏颤裂 葛要裂狴咖鲁斟瀹翳 型恤嚣 m i u a i 昏 留 鬻 瀹饕 审黄 愀一瞽锘裂蒌Y f 爵 昔轺砭0 0 I 人d W o 00I人d 囚 d O 叵 v Jj V d a u I s 丬 H I v 匆 u d 国 0 0 昏甲骣睡覃 z z z z 图 耻 昏Y 鹎 z z 手 昏瓤昏 母姿士昏丫昏愀母丫号薜骈氍 邈昏取覃 擗 烫畲影 锘芈匦壬茁鱼 昌 竹皤静龆 含 彡 亨 肩菖 F 2 9 1 焉 1 t J 缁 干 刁 苜骅翕 乡 召 1 芸 苣 亡 1 i 道 f 吕号 勤 t 1 冫 I 刍誉 I r 昏睡 勘鄂 母黜虿单瞥 锘 獬葛娶塑螽勘 挈洳 勘 疑斟 劬丫衫髻 罾 凹髀孬 笞艺 o d o 旨 薛辂陛 隧柑 阚 白 锘 烫 葛妥 艹谫 蜂堇 唧艺 o d o 联 V 9 I 婴 昏 1 稠 V 8 婴昏甲骣焉裂 0 0 z T 孳 0 0 昏 掣 瞥 匦昏薛蛰丫矗熏垩掣唯欧 筚睡 昏士臼鱼 孬 蛩娜昏 髟华 兼揍 z 1d Is 喇 l 爸z I 斟覃 n 舀 黄 留 国 q 乡暂 素黎谫勃陛驺染藜耍孵擗踢 秒曰垣亻出 勃r 影q 扌 藜q 亻 卩屡 甲鹦苹 g v 吖富 氍 甲骣 Jj a d s w 囟勃I弓 鋈唧 裨皙妙I 恤 滔 妲回昏数酬喇梨号畚平R屡 陴溺Gs g 钅平泺 髟氓 即函 i J 丐磊 锘 烫鬻要该珩取昏 垩昏掣 6Vd g z 平 昏爵孚Y隅 V u t OOz 鄢溺泵取昏甲Fs t 0g V 0孳 g z z 平 昏颞昏 锘 黧喇号豸 昏粤勃留鱼 斟竿吖谮留剪 陴 t f 田 昏邈昏助姘渺隧采妊 圉耻 昏颤昏嗍 酪邳黎妲 陴酬鲫髦粤V 阜 裰 Vo s I l 勃 I孬鋈 详 锘 獬翥娶 t L d s o W Gk 0柴 驺薰碓 昏掣 s 8Vd 查 雪 彩 溺单士昏斟势焉显 2 s v X a d V 虐亘 s 干 昏瀚 Y 骣 V O I 数 昏甲骣 0 6 垩 昏鲎 弘 昏 锘 砭睢盥藜覃中颤昏嘤菇孕 韶 唯胧勃中颤昏耻覃孕獯龆昏 碑素睢 蛰士留妲 罗鸿翥鲁业狲辈鱼Y 潺涩妫 箩勃竺T彤 半菖 潺印娜昏舄脚罾 皙 g 簟 半骈辐缓螽勘 娜狲群璺 冒鼐歙 毒哌甲鹦身首a 黠 獬葛要薰忻 V19Vd I9Vd 9VVd V g 嘤昏甲鹦 g 乙平 0 g I 昏邈昏 导系斋凵u 皋V d 了 睢欧胂昏 熟氍驷 昏壬留鱼 驺镪 唑巽鼾G k 要 号瞥藜繁 觞I J 黏 q 扌藜晰妲 陴溺 叨翥平V 荟业函勃I 孬鋈 辜醉明獬澉昏镤丫 I 日 鄞孚 舀1 扌鬻 f 9 l 9 掣酸薹翦肜黎担 绺 哌4 诤 Y 赐 单瞥 娜 昏留蒡锘 澳葛娶薰恤 朗中翦爝瞥 0 szI sg 圄 繁剪凰劭I 9 I 平 丑 昏Y 骣蛩孚 V m O z I 驾 昏 珥莓 彰毒 硒 锘币群班鹌壬盯鱼 雒 皙s 面 兼渺母Y藜m 妲蛳 甲骣 硎昏班酬泖京县 静黎 佃凹 鸭酬钅粤滋 单群 Vo s 囟 勃I孬 滔 叼拊 a d s OW 留 擗 黧士甲 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DC变 换器 可在多通 道中对输人 输出进行隔离 多用于V I转换器 高 压仪表 数据采集等 共模隔离电压 2500V RMs 差模隔离电压 15V 非线性度 0 012 ADz150 模拟信号输人 输出隔离器 是技术先进 功能完 整的隔离放大器 对输人的模拟信号经隔离后的动 态性能和频带宽庋均不产生影响 其 速度和准确度 可满足几乎所有测量场合的应用要求 可用于电机 控制 多路高速数据采集系统 工作电源电压范围y c c 1 4 5 1 6 5 V 隔离电源输 出y 沁 1 5 V 工作温度范围T A 4 0 8 5 C ADs260 一种单端可编程增益放大器 可 提供二进制数 1 16 1 2 4 8 16 的 精密数字控制 由于该芯片内 含电阻网络和TTL兼容锁存输人 无需外接元件 所以它也是一个完整的单片结构仪表放大器 可用 于精密仪表系统 电源电压 15V 正电源电流 10m A 输出电压范围 12V 贮存温度 T st 6 5 1 5 0 C AD70奎 AD705 AD706 皮安级输人 电流的双极型运箅放大器 是 美 国 A D 公司推出的优秀产品之 它具有低功耗 高 输人阻抗 输人失调电压漂移小 输人失调电压低 及交流与直流特性优异等一系列优点 这三种放大 器实质上是同一种运算放大器 它 们的区别在子每 一块集成块内所含有的运算放大器个数不同 可用 作仪表放大器 低通滤波放大器等 电源电压 1 8 V 共摸抑制 比 1 3 2 d B 主要 性 能 特 点 及 用 途 双列直插式 1碴引脚封装的带冷端补偿的单片双 电偶放大器 具有热电偶信号放大和冰点补偿双重 功能 其 中 AD59 适用于 T型 热电偶 AD595适 用于 K型 热电偶 可用于温度测量及热电偶系统 单电源 低功耗 精密场效应晶体管输人的运算 放大器 采用双电源工作时 它 的输出电压能够达 到电源的正 负电源电压 单 电源工作时 输人信号 允许负电压 这样能够获得最大的动态范围 可用 于电压 频 率变换 增益放大等领域 一种功率运算放大器 内含输人级保护 过热保 护 欠电压倮护 输 出电流限制 动态安全区保护 可用于测速发电机伺服控制系统 一种双通道 趣保真音频放大器 每 个通道可输 出 20W功 率 内 部具有 自动高温保护 低 电压保 护 过电压保护等电路 以及哑音和闲置等功能 其 性能远超过其他同类产品 可广泛应用于各种立体 声放大等场合 种 新型高速 低功耗 低失真的电压反馈运算 放大器 采 用先进的 VIPTM 垂 直集成 PNP 互 补 双极 性 工 艺 最 新设 计 生 产 转 换 速 率 可 达 3600V u s 单 位增益带宽可达 100MHz 具 有优 良 的交流和直流特性 特别适用于高速信号的处理 可用于高速仪表的信号处理系统中 一种通用 的可编程增益放大器 可 适过两个与 C M O s T T L 兼 容的输人端将增益设定为 1 1 0 或 1 O 0 它具有数字可编程增益 低失调电压漂移 低 静态电流 低成本 小体积及低增益误差等优点 可 用于数据采集通用模拟板 医用仪表等 种 程控仪表放大器 采 用双列直插式 14引脚 封装 使用极为方便 使用中无需外围芯片 两者级 联使用可组成 1 8000倍 的 16种 程控增益 可用 作 自动增益控制 可变增益放大器等 低 价格 多用途 的可编 程增 益放大器 可 用两位 TTL或 CMOs 逻 辑信号对其增益进行数字选择 电 路芯片经激光调整 具有失调电压低 温漂小 静态电 流小等优点 可用于数据采集 仪器仪表等行业 AD594 AD5950 AD82o 0 AD822 AD824 TI系列 LM12 L 1876 L 61710 PGA1o 30 PGA202C PGA2o 3C PGA20在 C PGA205j 工作 电源 电压 范 围 5 15V 功耗 1m W 电源 电压 1 8 V 失调电压 0 4 m V 开环 增益频率 1 9 M H z 单电源 电压 5 V 双电源电压 5 V 供电电压 30V 输出功率 80W 频带宽度 60k Hz 电源电压 最 大值 6 4 差动输人 电压 5 4 V 功耗 6 2 5 W 电源电压 3 6 V 差分输人电压 1 0 V 最高结温 1 5 0 C 静态电流 26m A 最大误差 005 失调 电压 2u V C 电源电压 6 1 8 V 频率响应 G ufF 澎剪 理 罗勘翕 f f 9 彐 r 吾 胃 L l 1冫 昌 信 s 渣阝 0 1 1廿 9 昭 烂1冫 哆 黟凰口昏单瞥 劲繁璺醑丬Gx 0劫锘亚勘鱼 胡昏凰曰身婢叼 妫鼗s 0勘 瞥嫌哆剪理 中留冫兼凹瞽皲罾 昏l l F哆66 趴 些 奎 氵t 璧J单 翠谌 顶善巫 臣彩 s a o I a c I o VN 国 目 吐尊涕 不 亻丐 蛰取昏 母 斟 取 霄 昏 皙 zH g u0 0 I 乌 曾龟 匍 0 z干 0 0 0 g 鼐黜 氵勃翕睡亻鹦磁鼷甲骣 勘草洳 掣 准 了 息甘 k 单氵 拦 菖 f 蟹黎 f 目 芒 Gk H坦 丫 彳 l 甘 日 台 冬 取 吊自 豇昏书贲 毪妫 劫锘嘉碑 眵轷蟹舀 Y眼士埭面骤鳘 颞昏致晋 g 螯 斟 l 孚 臼 瀑孳剧砚胃勃 晔缁铀y 干鲁 露 挲环 铒衤召蒡陴弭弱 昌缈苜饣邂取晋彐即 臼串 0挲 缺扛丫眵彤膨静 乌黎 镏昏W当藁孓影 谌双真幸 崭骼筚鼷蛭留 隧出脾豕跸辞骅瞰斟晤要 陴薛鹦生劫黎牌昏仪重璧草 中够垩丫母裨士串丫昏 羿 隧嬖邳壁 肜彤眵桊鲁稷黎坩鞋号羁吕 梨竿留刭 u 亻币 嫌黟酬狁 孽妫聃鼐董EF 鲁莜助划昏W蒡 鞋l r 黎 叩铴 I v 挲 群髻蟊当勤T亻 果田脞鹬准 瞰旨叨阑 钅 l l J柑 蜊 乍荀 f 肜彤 乇 t 县昌 彐 三 r 印 s 舀 算愀 l l 畲 黎草 螯军累 隧勘剪诳 甲一彳妫 罗聊岛藜乎 迸璧Gk g 亻 留骈担 习Er 昏 于 l 骈 筚圉I l I彐Er 即丫勇l 吕 1 苷 冫 扌 劭邛翠勇氍 迸 嘞身瞥镏昏 骜裂臂田即枇黎 後 熘 l 镏昏 宫 拿 访l 瞀 I即s 田 牟t 扌 刭 i 甘誉 f 群黎l 9l 叨半 薛票陴妫告亲亻昏丫划昏咨蒡留车 氍即明董墨愀黎 联劫吕回墩锘彐翠芈 甲壁取趿婴露 划器田砭R眵 龃串酪 a f 罾 果吖明够勃 国静 s 留 群熘业 s 0中 妊换母群士砷Cr 印 鸟豸罾颞昏磊换聊 Ll 醯 勘獯群拐 中母裨壬昏Er 串 孽娅乎T壬晋 激昏犁扬叨郅璺 一 涕爵蓬璧砰 董璧鲷郅拐髀黜吝默竿 7妫 澎适阜唧 跸辞I J 黎恤 晋郅刂专 09鲷 f 翠 聊勤 适 言廿彗 滟妫咖羁 冫I 芭獯亻币不 群染 陴辞叨郅助明聊磬勘黎 薰 酹獯 趿昏 彐 即u 话 罾 黟劫要一肖鲷号裨双藁瞿串 中母换 士即Er 即覃勤蕈聋 里竿 暂 氍即皲晋明辈担砰翠 一妊换 皙Y妊 孕泖母裨亻踽 彦士昏Er 即半鋈澳采 助 髀 u 珊 t l t 翳亻 亠 戳郅裨董 营甚菖 喜弯 Jt L丫 母 髀 言彗 喇劲 丨 睡勘皿凿鲜 茁静彘彐昏 璺覃 划驽 趿昏砰 彐 即卩明中勘孚母换吖叩 讲勘明凝旦黎鸿勘黎期髟辘 L刂 9鄂母 夕要母鋈 劲聃 L刂 4静 一单董璧骝孓 羿 研助黎母汝 叨甲骣咫蓬壁祟 中母涣士昏 亻昏卑 i 121 1 I V 鄂巳昭蒡Fg 西眄昆钭肖s 垩臼烈胃彐臼田串 卓 V尧 J 7 续 号型 AD158o 主要性能型特点 极 限参数用 途生产企业 供货商 1误 0男1僵 努1隽肛 为 u A 电 力 电 子 设 备 中 作 给 定 及 保护电源 美 国ANALOG DEVICE AD 公 司 西安虹飞 科 技有限公 司 美 国 UNITRo DE 司 北京 电力电子 新技术研究开发 中心有限公 司 西安新意通讯 设备有限公司 UC190诲 UC2904 UC3904 TLC1o 10 UDN2998W z R系 列G 高精度四路电压监视器 能够监视从欠 电压到过电压范围内连续变化的四路电 压 四 路被监视的电压可以都是正电压 也 可 以将 其 中 的 两 路 预调 为 5V和 12V的 负电压 吡 外 这 一集成电路也 可以检测出具有精确阈值的过电流和线 性输人 输 出基准电压 y R E F 2 5 v 监视 电压 5 或 一 1 2 V 工作 电 源 电 压 1 8 18V 电 源 监 视 及 保 护 系统 二次集成电路 它 将温度传感 信号放 大 PWM控 制 功率变换及其他保护电 路采用厚膜工艺集成在一起 外 圃无需其 他电路就可正常工作 具 有风机转速与温 度成比例变化 占空比可以在 0 1o o 内 调节 绝缘型设计 可扩展使用功能等优 点 最大输 出电流 5 A 工作电源电压 9 1 6 V 风杌电压 9 6 o V 温 度 测 量 及 控 制 系统 一种专门用于电动机驱动的混合集成 电路 能 直接接受微处理器来的 CMOs TTI 电 平控制信号 是 一种全桥电动机 驱动器 可 用于无刷直流电动机或步进电 动机的驱动 单 列直插式 12引脚封装 工作 电 源 电压 y c c 1 0 50V 工 作温度范围T A 85 输 出电流 Jo 2A 小 功 率 电 动 机 的 驱 动 与 控 制系统 美 国 A 1 l e g r M 忆 r S ystem公 司 高精度微功耗电压基准 具有功耗微 基准电压系列范围宽 工作电流小 精度 高 采用 EI i n e 和 适于表面安装的S0T 23 SOT223和s OIC 8几 种封装形式 电压范围 1 2 5 1 0 V 精度 1 3 温漂 5 0 1 o4 c 电 力 电 子 设 备 中 作 保 护 或 给 定 的 基 准 英 国Z e t e x 公司 福州亚德利卫视 电子器材公司 X9313C 数控电位器 有 个电阻值 电 限值可 通过外部数字信号进行控制 选 择好的电 阻值被保存在有记忆功能的存储器中 可 重复调用 焊接温度 焊 接时间为 10s T 3o o C 工 作温度范圃T A 6 5 1 3 5 C 最 大 阻 值 1 1 o o k 内宽 系 歹 刂 数 宇 控 制 系 统 中 作 给 定 或 标准设置 美国 Xi r 公司 328 续 号型 DS18o 6 ADR290 ADR291 ADR292 ADR293 TEA15o 1 主要性能和特点极 限参数用 途生产企业 供货商 美国D A L L A s 公 司 香港C E T 有 限公司 美 国 A D 公 司 西安虹飞科技 有限公 司 荷兰PHILIP公 司 北 京飞环 电子 有限公司 数字电位 器 内含 6 个6 阶 线 性 电位 器 它通过一组 3 线 串行接 口进行控制 可广泛用 于便 携设 备 和需要 多参数 控制 和 多参 数 调 整 的场 合 采 用 引脚 的 D I P s O I C T s s O P 三 种封装形式 工作 电 源 电 压 3 或 5 或 5V 电阻 值 1 0 5 0 1 ook 数 字 控 制 系 统 中 作 给 定 或 保 护 门 槛 值设置 最新摧出的XFET集 成基准电压源 该 系列基准电压源具有很高的稳压精度 极 低的温漂系数 低羽耗和宽电压输人等特 点 可 广泛用于各种仪器电路中 由 于它 消耗的电流极低 所 以可以应用于各种电 池供电的场合中 工作电流 1 2 u A 温度 系数 8 2 5 10 C 工作 温 度 范 围TA 4o 150 C 电 力 电 子 设 备 中 作 保 护 或 给 定 的 基 准 T E A 1 5 o 1 是 一种绿 色 电源控制集成 电 路 适 用于设计备用 电源和低功率 电源 具 有输人 电压范 围宽 关断状态下功耗 小 保护功能完善等特点 输出功率范圃 0 1 3W 过热保护门槛T T 1 4 o c 输 人 电 压 范 围y I N 9 0 276V 开 关 电 源 DC DC 变换器 M51995APo开 关 电 源控制 日本三菱电机公司 三 菱电机 北京办事处 uAA47130 UCC38890 UCC1889 UCC2889 UAA4713信 号变换器专门用来处理热 电红 外探测器的输出信号 该信号可由人 体辐射引起 并 用传感器检测其温度变 化 这 种温度变化能启动可编程定时器 并将线路上的电灯或其他负载打开 利 用 光敏电阻的输人信号和程序电路 可 根据 白天光强度而调整 自身的工作状态 内 部 结构保证 了可避免外部激励造成的虚假 触发 变换器的持续时间最小值 4 48s 变 换 器 的持 续 时 间 最 大 值 272 5s 红外 信 号 处 理 与 探测 意法 S G S T H O M S O N 公 司 惠 南电子有限公 司 国 UNITRODE 会司 北 京 电力 电子 新技术研究开发 中心有限公司 最优的开关电源控制集成电路 它可用 作离线工作的低功耗 低电压调节电源的 控制芯片 内 部独特的结构使其可用来控 制两个串联的 且都工作在非连续方式下 的变换器 允许工作母线输人电压在 12 40OV内 变化 内部集成有短路保护功能 可用在单端反激变换器中 工作 电 源 最 大 电 流 J c c 5m A 贮存温度 范圃T s1 g 6 5 150 C 工作 温 度 范 围 T A o 70 C 开 关 电 源控制 是 指该型号产品在本章后面各节中有详细介绍 口 口 口 口 口 口 匾 日 B扭 届 日 第6章 常 用电压 宅流传感器及加速度 传 感器集成宅踣 6 1 概 述 电力 电子设各能否可靠 稳定地长期 作 既 取决 于合理的参数设计及制造 艺 更 重要的是取决于出现 故障时保护电路能否迅速动作并可靠地进行保护 全控 型电力电子器件工作频率的 日益提高 对检测故障信号 的速度提出 了迅速 准确 宽频带范围的要求 由于高 频情况下的分布参数直接影响着信号检测 的快速性 因 而如今电力 电子设各中的信号检测已告别 了电阻等传 统的检测用元 件 而 实现 了霍尔集成化 由于霍尔元 件 具有工 作频率高 反应灵敏 作 电流小 检测精高度 已 成为当今 电力 电子设备 中常用 的检测元 件 还应提到磁阻电流传感器是在霍尔传感器的基础 上发展起来 的更新型电流传感器 它比霍尔传感 器 具 有更高的耐压 更 宽的频率范围 更 快 的反应 速度 更 高的精度及灵 敏度 传感器技术 的发展 使电力 电子设 各 中所需的加速度等物理量 的检测也变得极为容易和 方便 通用猁传感器如 XTR1 系列 等 不 受被测量 种类 的限 制 具 有可满足多种应用需要 的特点 所 以很 受电力 电子行业 的 程技术人员 的青睐 表 61列 出 了国内常见集成 电压 电流传感器 模 块及加速度 等传感器和通用变送器 的型号 主要性能 及生产厂家 后续章节将详细介绍其基本性能 作原 理 参数 限制及使用方法 专感器 通用挛送垂 览表 型号或类别 LA系 列 LT系 列 LV系 列 TT系 列 TA系 列 生产企业 供货商 芈京 LEM公司 陕 西高科电力电 子有限责任公司 株州时代 电子技 术有限公司 陕 西高科电力电 子有限责任公司 主 要 技 术 指标 电 流 检 测用传 感 器 测量 范 围 5 5 0 0 0 0 A 兮数 档 额 定 测量 电 流 5 o 1 0 0 o m A 分 数 挡 测 检 精 度 o 2 1 匝 比 1 1 0 l 5 0 Q 0 l l O 0 o o 几 种 工 作电源 电压yD D 1 2 扭 V 测量电流上升率d 丿相矽 50A杠 s 次 二 次绝 缘电压 匕s R M 1 2 kV 分档 茗 糁 蹯 腽 糊 工作电源电压 y D D 1 5 1 8 2 4 V 几 档 一 次 二 次 绝缘 电压yis M 勃 3 5 6 kV 几 种 蘧 貘龌 趸 孺 蟊 篙 锣 髯 舻 块工作电源电压 y D D 1 5 V 1 2 kv1 穿 次绝缘 电 压 巛M 5 6 萧 鳖 胤 裹 舅 找髭 尸 霍 尔 效 蕊 霹 彗 皙 卷 荠 测量电流 1 o o 1 5 0 2 o 0 m A 三 种规格 测量精度 l 次 二 次绝 缘电压y 3 5 6 kV 三 种 蟑 踯 鬈 1r 罡甏 篷 舅 抚 逻 尾 即 作 额定 测 量 电 流 8 o 1 2 0 1 6 o 2 0 0 3 oo 1000m A几 种规格 测量精度 o 5 次 二 次绝 缘电压yis 巛 M 劝 6 1 2 kV 两 箸 鼠 量 范 圃 分 l 1勇IF蛋 嚣 几 冕 罕 重 工作 电源电压 DD 15V 额定测量电流 5o o 1o 0 8o m A 一次 二次耐压 s 6k V TV系列 亻 0望 续 型号或类别主要技 术指标 极限参数 生产企业 供 货商 NNC系列 及 FA系 列 CS系列 电流检测用传感器 输出分为电流型与电压 型 双 电源工作 采 用磁平衡原理 测 量范围为 0 2 4 0 0 0 A 全系列 工作电源电压 yD D 1 5 响应时间 7 rts或 1 us 日本NANA电 子 团公司 北 京华世二蒲科 发展公司 Cs 系列电流传感器分为串接开关型 开关 型 线性基本型 可调线性型 闭环线性型 多 量程组合型等类型 测量范围 10 950A全系 列 供电电 压 1 0 5 2 迮 6 1 2 8 1 6 V 深圳 伽 威 电气公 司 JT系列 JA系 歹 刂 磁补偿式电流传感器 全绝缘式外壳封装 测量频率范围宽 响应速度快 测量范围 0 01 500A全 系列 工作电源电压 V D D 1 5 V 一 次 二次 耐压 V 谄 R M s 3 kV 跟踪测试 电流速度d 氵 d 犭 5 0 A u s 测量带宽 直 流 1 0 0 k H z 成都 晶峰 电子有 限公司 陕 西高科 电力电 子有限责任公司 JHA系列 及 JHT系歹 刂 直接检测式电流传感器 全绝缘工程塑料外 壳封装 跟 踪速度高 响 应快速 测 量范围 40 800A全 系列 测量带宽 直流 50k Hz 测量线性度 1 一 次 二次耐 压 y R M s 3 6 kV JV系列 JZ系 列 磁补偿式 电压传感器 全绝缘工程塑料封 装 测 量精度高 反 应速度快 测 量范 围 1 0 2 5 0 0 V 全 系列 工作电源电压y DD 15V 测量精确度 0 6 使用环境温度 25 应用霍尔电流电压传感器原理制成的真有 效值交流 直流或直流 直流变换器集成电路 有通用型 高精度型和宽频带型三种规格 测 量范围广 使用安装方便 频带宽度 4 5 H z 2 2 kH z 最低输人电压信号幅值 1 m V 转换精度 0 5 AC系列 夹钳型交流电流传感变送器 输 出标准直流 电流信号 测 量范 围 交 流1 0 O 0 0 A 全系 歹 刂 工作 电源电压y D D 1 5 V 输出直流信 号 0 或 4 9 0 mA 测量频率范 围 4 5 1 0 0 0 H z 测量响应速度 4 0 0 m s DC系列 夹钳型直流 电流传感变送器 输 出标准直流 电流 信号 测 量 范 围 直 流1 0 0 2 0 0 0 A 全系 列 输 出直流信号0 2 0 或4 m A 工作电源电压y D D 1 5 V 响应速度 5 0 阝 DC系列 隔离电压传感器 采 用工程塑料式外壳 一 次 二次绝缘 测量范围 1 0 0 1 0 0 0 V 内 全系 列 工作电源电压I D D 1 5 V 输 出标准电流信号 0 或 4 m A 次 二次绝缘电压 ys M s 4 kV AC系歹 刂 隔离电压传感器 采用工程塑料式外壳绝缘 封装 一次 二次绝缘 响应速度快 测量范围 36 1200V内全系列 输 出标准电流信号 0 或4 m A 响应时间 5 0 u s 测量线性度 1 一 次 二 次绝缘电 压 y R M s 0 0 0 V ADXL05 一种单片加速度传感器集成电路 可通过调 整外接电阻 电容来设置传感器的满量程范围 和频率特性 特别适合于要求传感器小 巧 价 格低廉的应用场合 工作电源电压 E 5 V 最高带宽 4 k H z 耐 冲 击 1 0 0 0 g 美 国 ANALOG DE ICE AD 公 司 陕 西恒立电孑有 限公司 HDXL 2a 低成本 低功耗 功能完善的双轴加速度传 感器 它将敏感元件和后续电路集成在一个芯 片上 既 能测量动态加速度如振动加速度 又 能测量静态加速度如重力加速度 输出信 号周期 0 5 1 0 ms 带宽 0 0 1 H z 5 kH z 美国AD公 司 北 京英世集团 亻 05 婴 类另 刂 主 要技 术指 标 续 极限 参 数 生产企业 供 货商 美 国 BURR BROWN公 司 香 港创兴 电子科 技有限公司 XTR101 XTP1系 列 二进制变送器集成电路 用 于将各种传感器 信号转换成标准 m A电 流或完成 0 失调电压最大值 30u V 低电压漂移最大值 0 75u V c 工作电压 7 c c 1 2 4 0 V 工 作温度T A 4 o 8 5 C X C 6 1 A P 采 用便于表面贴装 的微封装形式 能够精确地检测各种工作 电压 作 电流只有 1 u A 每个器件的检测 电压值都通过激光调阻 的方法精密调整 因 此具有较高的检测精度 XC61AP 工 作电源 电压 yD D 9 1 2 v 输出电流J out 5 omA 工 作温度T A 3 o 8 0 C 变换精度 o 3m V 0 5 输人单极性电压 0 3o m V I 作 电源电压yD D 1 2 v 额定工 作电流 5 1 o A 三 种 工 作温度T A 4 o 1 2 0 C 日本 TOREX公 司 AD736 AD737 AD693 真有效值直流变换器 真有效值变换可以直 接测得各种波形的真实有效值 和以往的有效 值测量拔术不同 它不是采用整流加平均的测 量技术 而 是采用信号平方后积分的平均技 术 可用于高精度测量系统美 国 ANALOG DEVIc E AD 公司 北京英世集 团 美AETEX 一种传感器信号环流变送放大器 可 用于双 线或三线环路供电 可把多种传感器信号变换 成 4 20或 0 m A 便 于远距离传送 不需 调整 便可保证总误差不大于 0 5 可用于 信号变换 ZMC系 列 一种新颖的磁阻电流传感器集成电路 与 电 流互感器及霍尔电流传感器相 比 具 有耐压 高 频带宽 体积小 反应快及灵敏度高等优点 是 6 2 指该型号或系列产晶在本章以后各节中有详细介绍 霍 尔 元 件 与 霍 尔 集 成 电 路 5 1 E G I 碴 彐 Ga As 锑 化 铟 In s b 砷化 铟 In As 锗 Ge 和 硅 s i 它们在灵繁度 线性度 温度系数及价格方 面各 有差异 例如 Ga As 有 线性度好 温度系数小 典 型值 为 一 0 o在 c 作温度 范围 宽 4 o 1 2 5 频率笮性好等特点 但典型工况下输出霍尔电动势较 低 而 I n s b 的 输 出 霍尔 电压高 是 G a A s 的 5 6 倍 价 格 低 但受 温 度 的 髟 响较 大 工 作 温 度 范 围 较 窄 目 前 I n s b 霍 尔 元 件 用 得 最 多 见表 6 2 所 列 松雪 蜃 霉 翁 掠襻蛋 岑 羲 廴 肥j 揿 甭 韶霹 撒 繁 霭黯茗 7 H H J 召 H 灵敏度系数 m V m A T 它 与所 用材料性质及几何尺寸 温度等有关 常见霍 尔 元 件 采 用 的 半 导 体 材 料 有 砷 化 镓 第 8章 保 护用嚣件与集成电路 8 1 概 述 电力 电子设备的保护 电路是必不可少 的 一 个设 备能否长期 可靠 稳定地工作 保护 电路是一个关键 部分 起 着重要的作用 对保护电路的要求是 在 故障 或非正常运行条件下迅速 及时 可靠地进行保护 电 力 电子设备 中常用的有断相 错相 过 电流 过电压 欠 电压 短路 过热 水压过高 水温太低及水压太低 等保护 为 了解决上述诸种保护的方便便用与可靠性 从事电力 电子设备开发与设计的工程技术人员多年来 一直进行着研究 和探索 并 已开发 出了多种产品 表 81给 出 了几种 常用 的电力电子设备保护专用集成 电 路 的主要性能和参数 限制 用途以及供货商或生产企 业 后续各节将详细介绍各种电路 的内部结构 工作原 理及使用方法 表 I 电力电子设备中常角保护电路一览表 号 型 s AA15o 2ATs 主要性能 特点及用途 极限参 数 生产企业 供货商 德国I T T 半导体公 司 美 国R a y c h e m 公 司 西 安 中星 测 控 有 限责任 公 司 陕西高科 电力 电子 限 公司 单体锂电池倮护器 采 用 BIMOs 艺制作 功耗特别小 电 压和电流额定值都是按 Gs M 移动电话用锂电池组专门设计的 保 护功能齐 全 可 监测锂电池的电压 电流和温度 放电封锁门槛电压 2 2 5 V 最高充电电压 1 7 5 V PolyswitchO 自恢复熔丝是一种新型元件 在过电流状态 下 电 阻迅速增大将回路电流降到足够小 从 而 使 电 路 受 到 保 护 当 过 电 流 消 失 时 Po l v s w l t c h 元 件的电阻恢复常态 以 允许电路 IE常 工作 通常情况下无需更换 与 传统的熔 丝相比 具 有很多优点 因 此在民用和工业领 罨 蝥盂唇呈 用 可 用于各种电力电子设备中 保持 电流 0 0 5 7 3 A 全 系 歹 刂 最高耐压 1 6 6 0 o V 全 系列 原始 电阻 0 0 0 8 随系列 而不同 TH201 TH221A H F231 三桕交流电源断相或错相保护电路 单 列直 锸式 15引脚厚膜电路封装 交 流输人需零线 rfF ffi Ei 1s 18v ffi Et ffi220 43ov tH E IlFffi4 5o 4ooHz 三相交流电源断相保护器厚膜集成电路 单 列直插式 13引脚标准厚膜集成电路封装仅可 检Rl l 出三相电源是否断檑 不 能判别三相交流 电源的相序 工 作电源电压 1 5 2 4 V 输人电压 三相交流线电压 38 或30V 工 作频率 5 0 4 0 0 H z 三相交流电源断相保护电路 单 列直插式 1