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/网站三相异步电动机及其控制电路:/soft/32/2010/2010021468091.html一.H桥电路控制电机正反转所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q4 组成，所以它叫P-N MOS管H 桥。 桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。 当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转， 所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为05V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通， PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。切记！ 故CD4011 仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。 两者结合就是下面的电路：调试时两个PWM 输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。监视MOS 管温度，如发热立即切断电源检查电路。 CD4011 的14 引脚接7.2V，引脚接地。使用时单片机PWM 输出信号：1 路为PWM 方波信号，另一路为高电平（置1）。反转亦然。二. 自耦变压器降压启动控制线路图三. 三相交流异步电动机调速控制异步电动机调速方法主要有：变极调速、变阻调速和变频调速等几种。变极调速是通过改变定子绕组的磁极对数以实现调速；变阻调速是通过改变转子电阻以实现调速；变频调速目前使用专用变频器可以实现异步电动机的变频调速控制。一、变极调速控制线路变极调速是通过改变定子空间磁极对数的方式改变同步转速，从而达到调速的目的。在恒定频率情况下，电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速就下降一半，从而引起异步电动机转子转速的下降。显然，这种调速方法只能一级一级地改变转速，而不能平滑地调速。双速电动机定子绕组的结构及接线方式如图所示。(a) 结构示意 (b) 三角形接法 (c) 双星形接法 其中，（a）图为结构示意图，改变接线方法可获得两种接法，(b) 图为三角形接法，磁极对数为2对极，同步转速为1500r/min，是一种低速接法；(c) 图为双星形接法，磁极对数为1对极，同步转速为3000r/min，是一种高速接法。1、双速三相交流异步电动机手动控制变极调速线路图中，KM1主触点闭合，电动机定子绕组连接成三角形接法，KM2和KM3主触点闭合，电动机定子绕组连接成双星形接法。线路动作原理为：低速控制：三相异步电动机及其控制电路:/soft/32/2010/2010021468091.html2、双速三相交流异步电动机自动控制变极调速线路SA有三个位置：中间位置所有接触器和时间继电器都不接通，控制电路不起作用，电动机处于停止状态；低速位置接通KM1线圈电路，其触点动作的结果是电动机定子绕组接成三角形，以低速运转；高速位置接通KM2、KM3和KT线圈电路，电动机定子绕组接成双星形，以高速运转。但应注意的是该线路高速运转必须由低速运转过渡。控制线路动作原理：转换开关SA置于高速位置，KT得电，其瞬时触点闭合，KM1得电，M低速运行，当时间继电器的设定时间到达，KM1失电，KM2、KM3得电，电动机M高速运行。3、三速三相交流异步电动机调速线路三速笼型异步电动机的定子槽安装有两套绕组，分别是三角形绕组和星形绕组，其结构及接线方式如图所示。低速运行按图 (b ) 所示接线，定子绕组为三角形接法。中速运行按图(c) 所示接线，定子绕组为星形接法。高速运行按图 (d) 所示接线，定子绕组为双星形接法。(a) 结构 (b) 低速接法 (c) 中速接法 (d) 高速接法下图为三速笼型电动机控制线路，图中SB1、SB2、SB3分别低速、中速、高速按钮，KM1、KM2、KM3分别为低速、中速及高速接触器，以完成定子绕组的三角形接法、星形接法及双星形接法。线路动作原理为：按下任何一个速度起动控制按钮（SB1、SB2、SB3），对应的接触器线圈得电，其自锁和互锁触点动作，完成对本线圈的自锁和对另外接触器线圈的互锁，主电路对应的主触点闭合，实现对电动机定子绕组对应的接法，使电动机工作在选定的转速下。显然，这套线路任何一种速度要转换到另一种速度时，必须先按下停止按钮，因为三个接触器之间是电气互锁的。二、变频调速控制线路变频调速的功能是将电网电压提供的恒压恒频交流电变换为变压变频的交流电，它是通过平滑改变异步电动机的供电频率f来调节异步电动机的同步转速n0。从而实现异步电动机的无级调速。这种调速方法由于调节同步转速n0，故可以由高速到低速保持有限的转差率，效率高、调速范围大，精度高，是交流电动机一种比较理想的调速方法。由于电动机每极气隙主磁通m要受到电源频率f的影响，所以实际调速控制方式中要保持定子电压U1与其频率f为常数这一基本原则。由于变频调速技术日趋成熟，故把实现交流电动机调速装置做成产品即变频器。按变频器的变频原理可分为：交交变频器和交直交变频器。随着现代通信载波技术及电力电子技术的发展，PMW（输出电压调宽不调幅）变频器已成为当今变频器的主流。交交变频器和交直交变频器的结构如图2.20所示。图2.20变频器方框图交交变频器也称直接变频器，它没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频调压的交流电。交直交变频器也称间接变频器，它先将电网交流电转换为直流电，经过中间滤波环节之后，再进行逆变才能转换为变频变压的交流电。四. 直流电动机的工作原理/直流发电机的工作原理一、直流电机工作原理直流发电机的工作原理直流电动机的工作原理电机的可逆运行原理两个定理与两个定则1、 电磁感应定理 在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直，则作用导体中感应的电势大小为：e = Blv符号 物理量 单位B 磁场的磁感应强度 Wb/m2v 导体运动速度 米/秒l 导体有效长度 me 感应电势 V电势的方向用右手定则 2.电磁力定律 载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直 (见下图)，作用在导体上的电磁力大小为：f = Bli 符号物理量 单位 i 导体中的电流 A l 导体有效长度 m f 电磁力 N 力的方向用左手定则（一）直流发电机的工作原理1.直流发电机的原理模型2.发电机工作原理 a、直流电势产生 用电动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈边 a b 和 c d 分别切割不同极性磁极下的磁力线，感应产生电动势 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势 因为电刷 A 通过换向片所引出的电动势始终是切割N 极磁力线的线圈边中的电动势。所以电刷 A 始终有正极性，同样道理，电刷 B 始终有负极性。所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势 b、结论 线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷 A B 端的电动势却是直流电动势。（二）直流电动机的工作原理1.直流电动机的原理模型（图1.1.5）直流电动机的工作原理 要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换， 即进行所谓“换向”。 为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理（三）电机的可逆运行原理 从上述基本电磁情况来看：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理二、直流电机的结构 旋转电机结构形式 , 必须有满足电磁和机械两方面要求的结构 旋转电机必须具备静止和转动两大部分1.直流电机静止部分称作定子 作用 - 产生磁场 由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成2.直流电机转动部分称作转子(通常称作电枢) 作用 - 产生电磁转矩和感应电动势 由电枢铁心和电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成直流电机电枢照片(一) 直流电机的静止部分1.主磁极是一种电磁铁，用 1-1.5 毫米厚的钢板冲片叠压紧固而成的铁心2.换向极（又称附加极或间极） 作用 - 改善换向 换向极装在两主磁极之间，也是由铁心和绕组构成 铁心一般用整块钢或钢板加工而成；换向极绕组与电枢绕组串联图1.1.11 主磁极和换向极示意图3.机座 机座通常由铸铁或厚铁板焊成，有两个作用： 固定主磁极、换向极和端盖； 作为磁路的一部分。 机座中有磁通经过的部分称为磁轭4.电刷装置 (图1.1.12) 作用-把直流电压、直流电流引入或引出 由电刷（图1.1.13）、刷握、刷杆座和铜丝辫组成 二) 直流电机的转动部分1.电枢铁心 两个用处：电枢铁心装配图 （图1.1.14 ） 作为主磁路的主要部分； 嵌放电枢绕组，通常用.厚的硅钢片冲片叠压而成 2.电枢绕组 直流电机的主要电路部分， 用以通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换，由许多按一定规律联接的线圈组成，元件及嵌放方法（图1.1.16） 3.换向器 直流电机的重要部件，作用-将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流或将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势换向器的构造五.单相异步电动机单相异步电动机(single-phase asynchronous motor)是靠220V单相交流电源供电的一类电动机，它适用于只有单相电源(single-phase power)的小型工业设备和家用电器中。单相异步电动机的工作原理在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正传和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流 。 该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。 不论是还是，他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。若电动机的转速是，则对正转磁场而言，转差率为：对反转磁场而言，转差率为：单相异步电动机的T-s曲线见左图 由图可知单相异步电动机的主要特点有：（1）n=0,s=1,T=T+ T- =0，说明单相异步电动机无启动转矩，如不采取其他措施，电动机不能启动。（2）当s1时， T0，T无固定方向，它取决于s的正、负。（3）由于反向转矩存在，使合成转矩也随之减小，鼓单相异步电动机的过载能力较低。电容分相式起动工作原理启动时开关K闭合，使两绕组电流I1,I2相位差约为90，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。罩极式单相电机的工作原理定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。上图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。六. 三相异步电机接线图:三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。 一头叫做首端 ，另一头叫末端。规定第一相绕组首端用D?1表示，末端用D?4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用D3和D6来表示。这六个引出线头 引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1D6的标记，见图(1)。三相定子绕组 的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来， 即将D4、D5、D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流 电源，即将D1、D2、D3分别接入A、B、C相电源，如图(2)所示。而三角形接法则是 将第一相绕组的首端D?1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一相电源；第二相绕组的 首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源；第三相绕组的首端D3与第 二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。即在接线板上将接线柱D1和D6、D2和D4、D3和D5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源，如图(3)所示。一台电 动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从电动机铭牌上查到。三相 定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一 起颠倒，例如将三相绕组的末端D4、D5、D6倒过来作为首端，而将D1、D2、D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将产生接线错误。如果接线盒中发 生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动，长时间通电造成启动电流过 大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电动机绕组，或造成电源短路。七.三极管基础知识及检测方法一、晶体管基础 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。绝大部分 的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k = 0.1mA 。 如果晶体管的共发射极电流放大系数 = IC / IB =100, 集电极电流 IC= *IB=10mA。在500的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=，实现了双极晶体管的电流放大作用。 金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅 G 电压 VG 增大时， p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在 n+ 源区 S 和 n+ 漏区 D 之间形成导电沟道。当 VDS 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压 VT 。当 VGSVT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS , 实现栅源电压 VGS 对源漏电流 IDS 的控制。 二、晶体管的命名方法晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。 按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。多数国产管用xxx表示，其中每一位都有特定含义：如 3 A X 31，第一位3代表三极管，2代表二极管。第二位代表材料和极性。A代表PNP型锗材料；B代表NPN型锗材料；C为PNP型硅材料；D为NPN型硅材料。第三位表示用途，其中X代表低频小功率管；D代表低频大功率管；G代表高频小功率管；A代表高频大功率管。最后面的数字是产品的序号，序号不同，各种指标略有差异。注意，二极管同三极管第二位意义基本相同，而第三位则含义不同。对于二极管来说，第三位的P代表检波管；W代表稳压管；Z代表整流管。上面举的例子，具体来说就是PNP型锗材料低频小功率管。对于进口的三极管来说，就各有不同，要在实际使用过程中注意积累资料。 常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列，欧洲的2Sx系列，在该系列中，第三位含义同国产管的第三位基本相同。 三、 常用中小功率三极管参数表型号 材料与极性 Pcm(W) Icm(mA) BVcbo(V) ft(MHz) 3DG6C SI-NPN 0.1 20 45 100 3DG7C SI-NPN 0.5 100 60 100 3DG12C SI-NPN 0.7 300 40 300 3DG111 SI-NPN 0.4 100 20 100 3DG112 SI-NPN 0.4 100 60 100 3DG130C SI-NPN 0.8 300 60 150 3DG201C SI-NPN 0.15 25 45 150 C9011 SI-NPN 0.4 30 50 150 C9012 SI-PNP 0.625 -500 -40 C9013 SI-NPN 0.625 500 40 C9014 SI-NPN 0.45 100 50 150 C9015 SI-PNP 0.45 -100 -50 100 C9016 SI-NPN 0.4 25 30 620 C9018 SI-NPN 0.4 50 30 1.1G C8050 SI-NPN 1 1.5A 40 190 C8580 SI-PNP 1 -1.5A -40 200 2N5551 SI-NPN 0.625 600 180 2N5401 SI-PNP 0.625 -600 160 100 2N4124 SI-NPN 0.625 200 30 300 四、用万用表测试三极管（1） 判别基极和管子的类型 选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。（2）判别集电极 因为三极管发射极和集电极正确连接时大（表针摆动幅度大），反接时就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。（2） 电流放大系数的估算 选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，对NPN型管，红表笔接发射极，黑表笔接集电极，测量时，只要比较用手捏住基极和集电极（两极不能接触），和把手放开两种情况小指针摆动的大小，摆动越大，值越高。八. 整流器原理 在以大功率二极管或晶闸管为基础的两种基本类型的整流器中，电网的高压交流功率通过变压器变换为直流功率。提到未来（不久的或遥远的）的其它类型整流器: 以不可控二极管前沿产品为基础的斩波器、斩波直流/直流变换器或电流源逆变型有源整流器。显然，这种最新型的整流器在技术上包含较多要开发的内容，但是它能显示出优点，例如它以非常小的谐波干扰和1的功率因数加载于电网。 二极管整流器 所有整流器类别中最简单的是二极管整流器。在最简单的型式中，二极管整流器不提供任何一种控制输出电流和电压数值的手段。为了适用于工业过程，输出值必须在一定范围内可以控制。通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完成这种控制。作为典型情况，有载抽头变换器在整流变压器的原边控制输入的交流电压，因此也就能够在一定范围内控制输出的直流值。通常有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和电抗器结合使用。通过在电抗器中引入直流电流，使线路中产生一个可变的阻抗。因此，通过控制电抗器两端的电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。 晶闸管整流器 在设计上非常接近二极管整流器的是晶闸管整流器。因为晶闸管整流器的电参数是可控的，所以不需要有载抽头变换器和饱和电抗器。 因为晶闸管整流器不包含运动部件，所以晶闸管整流器系统的维修减少了。注意到的一个优点是晶闸管整流器的调节速度较二极管整流器快。在过程特性的阶跃期间，晶闸管整流器常常调节很快，以致能够避免过电流。其结果是晶闸管系统的过载能力能够设计得比二极管系统小。 整流器的作用一般地整流器的作用就是把交流电转换成直流电，即所谓的ACDC变换。 整流一般都是需要倍压的，所以倍压整流器的种类比较多，常见到的有简单倍压整流电路、半波倍压整流电路、信克尔倍压整流电路以及对称倍压整流电路等。九. 测判三极管的口诀 三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。 一、三颠倒，找基极 大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管。 测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R100或R1k挡位。对于指针式万用电表有，其红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测 量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。 二、PN结，定管型 找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。 三、顺箭头，偏转大 找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。 (1)对于NPN型三极管，由NPN型三极管穿透电流的流向原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔c极b极e极红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。 (2)对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔e极b极c极红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c。 四、测不出，动嘴巴 若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。十. 三极管放大电路的基本原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的倍，即电流变化被放大了倍，所以我们把叫做三极管的放大倍数（一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压），集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加（在三极管未饱和之前）。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来变成朝里的了。Vo = Vcc-Ic*Rc是直流信号，用一个隔直电容将直流电压,也就是Vcc隔离掉，输出就只剩下Vo = -Ic*Rc了。注意这里的Ic实际上不是真正的Ic,而是Ic,即由输入交流信号导致Ic变化的那部分. 输出电压跟输入电压反向,所以它是反向放大器对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量，。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。截止区：应该是那个小的阀门开启的还不够，不能打开打阀门，这种情况是截止区。饱和区：应该是小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，但是 你关小 小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。线性区：就是水流处于可调节的状态。击穿区：比如有水流存在一个水库中，水位太高（相应与Vce太大），导致有缺口产生，水流流出。而且，随着小阀门的开启，这个击穿电压变低，就是更容易击穿了.十一. 贴片三极管引脚 三极管的识别分类及测量符号： “Q、VT” 三极管有三个电极，即b、c、e，其中c为集电极（输入极）、b为基极（控制极）、e为发射极（输出极）三极管实物图：贴片三极管 功率三极管 普通三极管 金属壳三极管二、 三级管的分类：按极性划分为两种：一种是NPN型三极管，是目前最常用的一种，另一种是PNP型三极管。按材料分为两种：一种是硅三极管，目前是最常用的一种，另一种是锗三极管，以前这种三极管用的多。三极按工作频率划分为两种：一种是低频三极管，主要用于工作频率比较低的地方；另一种是高频三极管，主要用于工作频率比较高的地方。按功率分为三种：一种是小功率三极管，它的输出功率小些；一种是中功率三极管，它的输出功率大些；另一种是大功率三极管，它的输出功率可以很大，主要用于大功率输出场合。按用途分为：放大管和开关管。 三、 三极管的组成：三极管由三块半导体构成，对于型三极管由两块型和一块型半导体构成，如图所示，型半导体在中间，两块型半导体在两侧，各半导体所引出的电极见图中所示。在型和型半导体的交界面形成两个结，在基极与集电极之间的结称为集电结，在基极与发射极之间的结称为发射结。 图是型三极管结构示意图，它用两块型半导体和一块型半导体构成。 四、 三极管在电路中的工作状态：三极管有三种工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。当三极管用于不同目的时，它的工作状态是不同的。1、截止状态：当三极管的工作电流为零或很小时，即IB=0时，IC和IE也为零或很小，三极管处于截止状态。2、放大状态：在放大状态下，IC=IB，其中(放大倍数)的大小是基本不变的（放大区的特征）。有一个基极电流就有一个与之相对应的集电极电流。3、饮和状态：在饮和状态下，当基极电流增大时，集电极电流不再增大许多，当基极电流进一步增大时，集电极电流几乎不再增大。工作状态定义电流特征解流截止状态集电极与发射极之间电阻很大 IB=0或很小，IC或IE为零或很 小因为ICIB利用电流为零或很小特征，可以判断三极管已处于截止状态 放大状态集电极与发射极之间内阻受基极电流大小控制，基极电流大，其内阻小 ICIB IE=(1+)IB有一个基极电流就有一个对应的集电极电流和发射极电流，基极电流能有效地控制集电极电流和发射极电流 饱和状态集电极与发射之间内阻很小 各电极电流均很大，基极电流已无法控制集电极电流和发射极电流 电流放大倍数已很小，甚至小于1 （用直流电控制信号的一种方式） 五、 三极管的作用：放大、调制、谐振、开关1、电流放大： 三极管是一个电流控制器件，它用基极电流IB来控制集电极电流IC和发射极电流IE，没有IB就没有IC和IE，只要有一个很小的IB，就有一个很大的IC。在放大电路中，就是利用三极管的这一特性来放大信号的。2、开关作用：当三极管做开关时，工作在截止、饱和两个状态。在三极管开关电路中，三极管的集电极和发射极之间相当于一个开关，当三极管截止时它的集电极和发射之间的内阻很大，相当于开关的断开状态；当三极管饱和时它的集电极和发射极之间内阻很小，相当于开关的接通状态。 导通状态的工作条件：UBUE，且UBE0.7V，CE结内阻很小，此时电流可以从集电极经CE结流向发射极。截止状态的工作条件：UBE0.7V ，截止电压UBE0.3V ，截止电压UBE0.3V。六、 三极管的测量及好坏判断1、三极管的测量三极管的极性及管型判断 把万用表打到蜂鸣二极管档，首先用红笔假定三极管的一只引脚为b极，再用黑笔分别角碰其余两只引脚，如果测得两次讲习数相差不大，且都在600左右，则表明假定是对的，红笔接的就是b极，而且此管为型管。c、e极的判断，在两次测量中黑笔接触的引脚，读数较小的是c极，读数较大的是e极。红笔接b极，当测得的两级数值都不在范围内，则按型管测。型管的判断只须把红黑表笔调换即可，测量方法同上。贴片三极管测量：正视，两脚左下脚为b极（基极），测量方法同上2、好坏判断按以上方法测量时两组读数在300-800为正常，如果有一组数值不正常三极管为坏，如果两组数值相差不大说明三极管性变劣。测量ce两脚，如果读数为0，说明三极管ce之间短路或击穿，如果读数为1，说明三极管ce之间开路 。 七、 三极管的代换原则（只适舍主板）1、型和型三极管之间不能代换，硅管和锗管之间不能代换。2、原则上要原型号代换，介在实际维修中很做到同型号代换，主板一般采用的三极管大多是硅管，所以代换时，只须做到硅管代换硅管，型代换型，型代换型即可。3、三极管的三个引脚不能弄错，拆下坏三极管时要记住线路板上各引脚孔的位置。八、 主板上常见的三极管型号NPN型：1AM、R1P、1A、P04、N04、ZS89、ZS03、ZS07、G12、1PF1、CR50、K1NF833、F832、F947、F937、F941、D044、D024、D882、D1760、D1802 39022222 D8823279，9658965RPNP型：2A、2F、P06、DS93、K3N 1202 2907、3906 8550、B7721300十二. 并联三极管基极引发的问题 这里的问题是这样的，一个控制口给三个PNP的管子的基极供电，失效的时候是一个管子不能进入饱和区，由于每个管子的VBE和HFE的初始值不相同，且随着温度变化相差更大，由此引发的问题是三个管子不能正确的偏置，VBE比较低的管子的偏置电阻的电流最大，其余的两个管子的偏置电流就显得小。Ib如果太小了，假定Ic一定的话否中情况出现H=Ic/Ib，在温度低的情况下，很容进入放大区，导致Vce太大，逻辑就可能会出现问题。因此即使一个NPN可以用来偏置几个PNP的管子，每个管子要有独立的基极电阻，这样可实现存在Vbe差别的情况下，通过电阻实现一定的均流，确保电流的独立。即使控制端也不能随便将多个管子连在一起，这点是我们要注意的。并联三极管基极引发的问题这里的问题是这样的，一个控制口给三个PNP的管子的基极供电，失效的时候是一个管子不能进入饱和区，由于每个管子的VBE和HFE的初始值不相同，且随着温度变化相差更大，由此引发的问题是三个管子不能正确的偏置，VBE比较低的管子的偏置电阻的电流最大，其余的两个管子的偏置电流就显得小。Ib如果太小了，假定Ic一定的话否中情况出现H=Ic/Ib，在温