器件培训讲义01ppt课件

1、电能表所用器件根底知识培训陈大全电能芯片CPU显示器按键输入脉冲输出485接口红外遥控器掌上电脑存储器IAIBICVAVBVC电 源电源管理数据坚持电池红外接口VA VB VC(1)采样(3)(4)(5)(6)(7)(8)(2)(9)(10)普通电子式电能表的构造框图普通电子式电能表的构造框图一、采样器件1电流采样：锰铜分流器Shunt、 电流互感器Current Transformer)2 电压采样：电压互感器Voltage Transformer), 电阻分压采样常用。 1. 锰铜分流器锰铜分流器Shunt45X2X48X23X.记住几个主要参数现TRJ用到的:阻值(采样电阻，120u,

2、250u, 300u, 500u, 1000u, 1600u)孔径A-4.5mm，B-6.2mm孔距(20mm、21mm、22mm45X2X48X23X.常用本钱低不常用本钱高不常用本钱高任务原理：(欧姆定律UIR名称主要成分电阻温度系数电阻率延伸率抗拉强度对铜势电势电阻年变化率锰镍铜(mm2/m)(%)(N/mm2)(V/)(ppm/year)10-5/10-5/软硬(0100)康铜1.02.0约40余400.440.50615390 585635-45精密锰铜级0约12约3余-2+200.70.440.50615340 535635151-3+5202-5+10F2型分流锰铜约13约5余0

3、4000.70.400.48615390 5355852锰铜的特性参数锰铜的特性参数锰铜分流器温度特性曲线% Change of resistance-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020+0.02+0.04102030405060708090Tempurature corefficient of resistance.000015 between 40-60TEMP2. 电流互感器电流互感器Current Transformer CT一次绕组串联在电路中，且其匝数很少，电流完全取决于电路中的负荷电流，而与二次负荷无关。1任务原理电磁感应原理任务原理电磁感应原理2作用作用 a.

4、大电流变小电流; b. 隔离作用。 a. 一次绕组和高压回路串联，I 取决于高压回路电流而与二次负荷无关； b. 二次回路不允许开路，否那么会产生高压危险； c. 二次回路必需有一点直接接地，防止一二次绕组绝缘击穿后产生高电 压，但仅一点接地； d. 变换的准确性。3任务特点和要求任务特点和要求4极性判别极性判别 按减极性原那么规范，即当电流经过一次和二次绕组同极性端子时，铁心产生的磁通量同方向。 当系统中一次电流从极性端子流入时，二次电流从绕组极性端子流出。*L1L2K1K2IL1L2K1K2i1 i2 电流互感器运用时留意的一些事项：1.电流互感器在运转中为什么要严防二次侧开路? 当运转中

5、电流互感器二次侧开路后，一次侧电流依然不变，二次侧电流等于零，那么二次电流产生的去磁磁通也消逝了。这时，一次电流全部变成励磁电流，使互感器铁芯饱和，磁通也很高，将产生以下后果： (1)由于磁通饱和，其二次侧将产生数千伏高压，且波形改动，对人身和设备呵斥危害。 (2)由于铁芯磁通饱和，使铁芯损耗添加，产生高热，会损坏绝缘。 (3)将在铁芯中产生剩磁，使互感器比差和角差增大，失去准确性，所以电流互感器二次侧是不允许开路的。2.2.电流互感器的二次负载阻抗为什么不能太大电流互感器的二次负载阻抗为什么不能太大? ? 电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的准确度有很大电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器

6、的准确度有很大影响。这是由于，假设电流互感器的二次负载阻抗添加得很多，影响。这是由于，假设电流互感器的二次负载阻抗添加得很多，超出了所允许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大添超出了所允许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大添加，而使铁芯进入饱和形状，在这种情况下，一次电流的很大加，而使铁芯进入饱和形状，在这种情况下，一次电流的很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大为添加，一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大为添加，其准确度就随之下降了。其准确度就随之下降了。 5铁心资料铁心资料 a. 坡莫合金金属磁芯 有着较高的温度稳 定性和时效稳定性 。 b.微晶磁芯 较高的

7、饱和磁感应强度(1.11.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗 及良的 稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价钱,在一切的金属 软 磁资料芯中具 有最正确的性价比,用于制造微晶铁芯的资料被誉为 “绿色资料. 2. 电压互感器电压互感器Voltage Transformer二、电源电源的组成部分电源的组成部分RV20120K5101234567T1TransformertPTC201InputC2021000uF/35VC2010.1uFC2030.1uFC204470uF/16VVDDD2011N4007D2051N4007D2021N4007D2031N4007D2041N4007Vin12

8、Vout3GNDU201MC7805CT1. 电压敏感器件电压敏感器件 当外加电压发生一定变化时，特性参数急剧变化的元件称为电压敏感元件。电压敏感元件常用于抑制瞬变电压，以及对半导体器件和电子设备进展维护。常见的电压敏感器件有：压敏电阻器、瞬态电压制制二极管、气体放电管防雷管。压敏电阻器伏安特性曲线Uc1mAO 任务原理：当外加电压较低时，流过电阻的电流很小，压敏电阻器呈高阻形状；当外加电压到达或超越压敏电阻Uc时，压敏电阻的阻值急剧下降并迅速导通，其任务电流会添加几个数量级，从而到达有效地维护电路中其他元件不会因过压而损坏。电极 晶界层ZnO晶粒氧化锌压敏电阻器的微观构造 氧化锌晶粒的电阻率

9、很低，而晶界层的电阻率很高，相邻两个晶粒之间构成一个压敏单元。每个单元的击穿电压大约是3.5V。在压敏电阻器内许许多多这样的单元进展串联和并联便构成了压敏电阻器的基体。 串联的单元越多，其击穿的电压就越高；基体的横截面积越大，其通流容量也越大。 1. 对压敏电阻器应采取维护措施，防止外界不确定要素对压敏电阻器和装 置呵斥损害。压敏电阻器的任务电压不应超越最大延续任务电压。 在浪涌电流反复产生的运用场所，经过压敏电阻器的浪涌电流峰值和浪涌能量不应超越脉冲寿命特性的规定。 当浪涌脉冲以很短的间歇反复施加在压敏电阻器上时，应使此时的平均功率低于最大静态功率。压敏电阻器不应接近发热或可燃器件安装，以保

10、证它任务在规定的任务温度范围。压敏电阻器在运用时，应防止阳光的直接照射。防止在高温高湿条件下任务，也防止在沙尘、盐露及有害气体条件下任务。必要时应采用维护盒进展维护。运用时本卷须知运用时本卷须知现现TRJ用到的压敏电阻器有：用到的压敏电阻器有：西无二：西无二：14D681K 、 20K420 、20K510 、20K510ZT、20K625 成都铁达：成都铁达：MYN23-821K 西门子西门子 ：S20K510 、S20K420 14、20-瓷片直径；D、K-电压误差，D 5% ，K10%a单极型 是一种平安维护器件，对电路中瞬间出现的浪涌电压脉冲可起到分流嵌位作用，可有效降低由于雷电及电路

11、中开关通断时感性元件产生的高压脉冲，防止高压脉冲对电子设备的损坏。UUIIVcVBRVWM0IDIRIPP2瞬变电压制制二极管b双极型运用时本卷须知运用时本卷须知1. 关断电压任务电压MM应大于被维护的电路的最大任务电压。2. 最大嵌位电压最大抑制电压Vc应小于被维护电路的损坏极限电压。3. 最大峰值脉冲功耗Pm必需大于被维护电路内能够出现的峰值脉冲功率。4. 在确定了最大嵌位电压后，最大脉冲峰值电流Ippm应大于瞬态浪涌电流。5. 对于数字接口电路维护用的TVS，应留意其电容量能否满足运用的要求。6. 根据用途和需求选用TVS的极型和封装方式。交流电路宜选用双极型TVS。TRJ用到的用到的T

12、VS有：有： 插件：插件：SA33CA 、 SA12CA 、SA16CA 、SA5.0CA 、 P6KE22CA 、P6KE33A 、 贴片：贴片：SMBJ5.0CA 、SMBJ6.0A 、SMBJ12AA 单极性单极性CA 双极性双极性 3防雷管-气体放电管瓷管放电间隙电极引线激活化合物导电带主要的电气特性参数: 直流击穿电压、冲击击穿电压、耐冲击电流、耐工频电流才干、运用寿命等。如何改动以上参数？ 经过改动气体种类、压力、电极涂敷资料成分及电极间的间隔来实现。TRJ用到的防雷管有：用到的防雷管有： 玻璃的：玻璃的：YS-301M 、SPG-301W 、YS-501M 、MM350L 陶瓷的

13、：陶瓷的：B5G800L 、B8G800L 、2R800L-52. 温度敏感器件温度敏感器件-热敏电阻器热敏电阻器 温敏元件是一种将温度直接变换成电量的敏感元件，主要用于温度控制、温度丈量、温度补偿及过载维护等场所。1 热敏电阻器NTC热敏电阻器的-T曲线120100806040200-1000100200300温度T电阻率（? .cm)05010015020010103101075TCCTR热敏电阻器的-T曲线温度T电阻率（? .cm)用于温度丈量10K)没用的NTC热敏电阻任务原理： NTCNegative Temperature Coefficient 泛指负温度系数很大的半导体资料或元

14、器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要资料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物资料都具有半导体性质，由于在导电方式上完全类似锗、硅等半导体资料。温度低时，这些氧化物资料的载流子电子和孔穴数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目添加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O1000000欧姆，温度系数-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛运用于温度丈量、温度补偿、抑制浪涌电流等场所。 在电能表中的运用：用于温度检测电路。在电能表中的运用：用于温度检测电路。特点：线性好。特点：线性好。050100150200

15、10103101075TCPTC热敏电阻器的-T曲线温度T电阻率（? .cm)TNPTC的任务原理:PTCR (Positive Temperature Coefficient of Resistance)主要构成:BaTiO3陶瓷一种典型的铁电资料，经过半导体掺杂。 在多晶BaTiO3半导体资料的晶粒边境存在一个由外表态引起的势垒层,在居里温度下,高阻的晶界具有铁电性,介电常数很大,势垒高度很低,电子很容易穿过势垒,相应的资料电阻率很小。但在居里温度以上时，高阻层发生晶格转变，铁电性消逝，介电常数急剧减小按照居里-外斯定律下降，所以势垒随之升高。随之势垒急剧增高，电子难以越过势垒，相应资料的

16、电阻率急剧上升。05010015020010103101075TCPTC热敏电阻器的-T曲线温度T电阻率（? .cm)TNPTC热敏电阻器特性：当温度低于居里点Tc时，具有半导体特性。当温度高于居里点Tc时，电阻随温度升高而急剧增大，至Tn时出现负阻景象。具有通电瞬间产生强大电流而后很快衰减的特性。主要技术参数：标称阻值Rc25实践阻值Rt资料常数BB值越大，灵敏度越高电阻温度系数T时间常数 ：描画热敏电阻器热惯性的参数 在无功耗的情况下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度忽然改动时，热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。额定功率额定任务电流丈量功率最大电压最高任

17、务温度Tmax开关温度Tb PTC热敏电阻器的电阻值开场发生跃增时的温度。耗散系数 H： 温度添加1时，热敏电阻器所耗散的功率，单位为mW/ 。现现TRJ用到的用到的PTC热敏电阻器有：热敏电阻器有：SPMZB-31-2K、SPMZB-32-3KSPMZB-4120-250、SPMZB-4240-300、SPMZB-41.6-2K、SPMZB-4800-1.2KSPMZB-61-2K、SPMZB-630-60SPMZB-815-25、SPMZB-8100-250SPMZB-1030-60安培龙、劲阳：MZ11-08E101-161/14D431RM 、MZ11-08E101-161RM/14D

18、391 、ME11-06C201-401RM/10D391 三宝：三宝：3. 变压器变压器在电路中的作用：在电路中的作用：电压变换，用来提升或者降低交流电压电压变换，用来提升或者降低交流电压阻抗变换阻抗变换隔离隔离跟电源衔接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟负载衔接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成U1n1 n2U2U1U2电路中的符号 空载情况变压器的变压原理 RZRcZxI0ICIX普通情况下，漏感很小，*所以 *-矢量图*+*l -等效图负载情况当二次绕组衔接负载时，闭合回路会产生一个电流2，2会产生磁通量2， 2经过初级线圈后，初级线圈从

19、电源汲取电流I1，I1由产生一个磁通3，其方向与2相反，大小相等。故，2与3相抵消，不论负载电流如何变化，在铁心中1是坚持不变。12 电动势关系 由于电磁感应景象，原、副线圈中具有一样的t根据电磁感应定律有：21EE所以，E2=N2ddtE1=N1ddt21NN=在空载情况下: 2121NNUU变压器的损耗: 1. 铜损: 线圈本身内阻发热所损耗的能量; 2. 铁损: 铁心所耗费的能量 a. 涡流损耗 b. 磁滞损耗.TRJ用到那些变压器呢用到那些变压器呢?从铁心外形来分, 有环形变压器和E形变压器。 环形的主要有：CY-HB-006141 、CY-HB-006142 、CY-HB-00630

20、4A 。E形的有灌胶和不灌胶两种，而按照铁心大小分有：E28、E35、E41、E48四种。126 534不灌封灌封645433123246环形铁芯 Core漆包线 Copper wire聚酯薄膜 Polyester film玛拉胶带 Mylar Tape牛皮纸 Kraft Paper引线 lead wire环氧胶按照输入电压的大小有：57.7V，100V，110V，127V，220V，380V六种。46按照绕组数量来分，有： 两绕组、三绕组、四绕组和五绕组四种；而最常用的三绕组，其次是四绕组。每个绕组的作用普通是： 电源电压输入主供电单片机、各种芯片的电源485供电载波载波表在运用变压器时应该

21、留意哪些参数和事项？容量空载损耗：空载电流I0、瓦损W我们普通没要求每个绕组的输出功率能否满足要求绝缘性能能否满足要求485绕组与其他绕组之间的绝缘性能要求最高，必需求到达4KV，而其他绕组间的耐压普通要求在2KV左右载波绕组输出电流普通要求比较高，在100mA以上。4. 整流部分整流部分 在整流部分，我们主要有全波桥式整流和半波整流，主要用的器件是整流二极管。 在此节，我们另外还讨论一下电子式电能表中会用到的各种二极管、三极管、MOS管、可控硅等半导体器件的一些任务原理及电气特性。1 半导体二极管E空穴自由电子半导体中载流子的运动方向半半导导体体二二极极管管分分类类按用途及功能分按组成PN结

22、的资料分按构造和制造工艺分按封装方式分检波二极管电压基准二极管整流二极管双基极二极管开关二极管光敏二极管稳流二极管稳敏二极管变容二极管压敏二极管稳压二极管磁敏二极管双向二极管发光二极管电压抑制二极管玻璃封装二极管金属封装二极管塑料封装二极管环氧树脂封装二极管面接触型二极管点接触型二极管硅二极管锗二极管整流二极管整流二极管特点： 任务频率低、允许的任务温度高，允许经过的正向电流大，反向击穿的电压高。主要作用： 将交流电变为直流电。正向电流（mA）正向电压（V）反向电压（V） 反向电流1020304012340.511.550100A硅整流二极管的伏安特性曲线特性参数： 额定整流电流IF ：在规定

23、的条件下，在电阻性负载的正弦半波整流电路中，允许延续经过半导体二极管的最大任务电流。正向电压降VF：经过额定正向整流电流时，在极间产生的电压降。最大反向任务电压VR：在运用时所允许加的最大反向电压。最大反向漏电流IR：在正弦波最高反向任务电压下的漏电流。击穿电压VB：反向为硬特征时，击穿电压为反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值；为软特征时，击穿电压为给定的反向漏电流下的电压值。结温TJM：在规定的运用条件下，所允许的最高温度。TRJ用到的整流二极管有：用到的整流二极管有： 1N4007、1N5817、1N5819、M7贴片贴片峰值重复反向电压VRRM最大RSM电压VRSM平均整流电流 IF（A

24、V）最大全周期平均正向压降VF（AV）1N400710007001.01.11N5817、1N581920141.00.4540280.60M7开关二极管开关二极管特性： 开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高。主要参数： 最高反向任务电压VRM；反向击穿电压VR；正向电流IF；反向恢复时间Trr：从导通形状变为截止形状所需的时间；TRJ用到的开关二极管有：用到的开关二极管有： 1N4148、LL4148-GS08、MMBD7000LT1G、LMBD7000LT1G贴片双重开关二贴片双重开关二极管极管反向电压VR反向峰值电压VRM半波整流电流IF(AV)反向击穿电压V(BR)R正向压降VF反向恢

25、复时间Trr1N414875V100V150mA100V（100uA）1.0V（10mA）4.0nSLL41487000LT1G100V100V（100uA）0.67-0.82 （10mA）4.0nS稳压二极管齐纳二极管稳压二极管齐纳二极管UzmaxUzminIzminIzmax什么叫齐纳效应？当反向电压大到一定程度时，反向电流会忽然增大，这是二极管进入击穿区，其内阻很小，反向电流在很大的范围变化，但两端的反向电压坚持不变，相当于一个恒压源这种景象称为齐纳效应稳压二极管任务在Izmin和Izmax之间。稳压二极管的主要参数：稳定电压Vz反向测试电流Iz：测试反向参数时，给定的反向电流。最大任务

26、电流Izm动态电阻Rz：在测试电流下，稳压二极管两端电压的变化量与经过的电流变化量之比。电压稳定系数CTV：在测试条件下，稳定电压相对变化与环境温度的绝对变化的比值。最大耗散功率PCM：在给定的条件下，稳压二极管允许接受的最大功率。稳压二极管在反向击穿区任务时，只需不超越最大耗散功率和最大任务电流，它是不会被烧坏的。最高结温TJM：稳压二极管在任务条件下，PN结的最高温度。TRJ用到的稳压二极管有：用到的稳压二极管有： 1N4733A、1N4739A、1N4744A、1N4690、1N4679、 ZM4738齐纳电压VZ（V）测试电流Izt （mA）最大工作电流Izm （mA）1N4733A5

27、.14.91781N4739A9.1281001N4744A1517611N46901N4679ZM4738（贴片）8.231110半导体三极管NPN三极管、PNP三极管2SD1624T2SB1124TLMBT5551LT1G LMBT2222ALT1G 2SC1623A2SA812ALMBT2907ALT1GMMBT3904LT1 2SD1782KT146R2SD1782KT146QMMBT3904LT1MMBT3906LT12SC20192N4922SS8550S8550S8550LT1SS8050S8050S8050LT1BC857BSBC847BPNBC847BS结型场效应管结型场效应

28、管漏极（D）源极（S）栅极UDSUGSPGPN耗尽区任务原理： 当栅极开路时，沟道相当于一个电阻数百到数千欧姆。假设在漏极及源极加上电压Uds，就有电流Id经过，Id随着Uds增大而增大。假设给栅极加上一个负偏向Ugs时，PN结构成空间电荷区，其载流子很少，因此也叫耗尽区。其性能类似于绝缘体，反向偏压越大，耗尽区越宽，沟道电阻就越大，使Id越小，甚至完成截止。N沟道结型场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管NNSGDBP衬底基片NNSGDBP衬底基片SiO2绝缘层(a)增强型(b)耗尽型场效应管的主要参数：夹断电压UP：开启电压UT：饱和电流IDSS：直流输入电阻RGS：漏源击穿电压BVDS：栅源击穿电压BVGS跨导gm漏源动态电阻rDSTPC8104-H2SK2158-G23XP162A12A6PR2SJ461TRJ用到的场效应管有：用到的场效应管有： 2SK2158TPC8104-HSilicon P Channel MOS type (High speed U-MOS)集成稳压器D11N4007D21N4007D31N4007D41N40071234TVout12Vin3