低压电源基础教材

欧姆电子〔**〕有限公司编号QA003低压电源根底知识版次A0页次16/17-.z.目录第一章电子元器件根底知识1.1电阻1.2电容1.3二极管1.4三极管1.5晶闸管1.6电感1.7变压器1.8光敏器件1.9集成电路〔IC〕第二章直流稳压电源介绍第三章低压直流电源的种类第四章开关电源4.1开关电源的用途及特长4.2开关电源的品番标识法4.3开关电源的动作原理4.4开关电源构成部品特点及动向4.5开关电源的制造工程4.6开关电源的考前须知第五章技术用语的讲解第一章电子元器件的根底知识1.1电阻电阻在电路中用"R"加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波〔与电容器组合使用〕和阻抗匹配等。

1.1.2参数识别：电阻的单位为欧姆〔Ω〕，倍率单位有：千欧〔KΩ〕，兆欧〔MΩ〕等。换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：

472表示47×102Ω〔即4.7K〕；

104则表示100K

b、色环标注法使用最多，现举例如下：

1.1.3实物及在电路图中的表示方法1.2电容：1.2.1电容在电路中一般用"C"加数字表示〔如C25表示编号为25的电容〕。电容是由两片金属膜中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。

容抗*C=1/2πfc

(f表示交流信号的频率，C表示电容容量)

常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法根本一样，分直标法、色标法和数标法3种。电容的根本单位用法拉〔F〕表示，其它单位还有：毫法〔mF〕、微法〔uF〕、纳法〔nF〕、皮法〔pF〕。其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法

容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示a、字母表示法：1m=1000uF

1P2=1.2PF

1n=1000PF

b、数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。

如：102表示10×102PF=1000PF

224表示22×104PF=0.22uF

1.2.3电容容量误差表示符号FGJKLM

允许误差±1%±2%±5%±10%±15%±20%

如：一瓷片电容为104J表示容量为0.1uF、误差为±5%。1.2.4实物及在电路图中的表示方法1.3二极管1.3.1晶体二极管在电路中常用"D"加数字表示作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。二极管特性：整流、隔离、稳压。晶体二极管按作用可分为：整流二极管〔如1N4004〕、隔离二极管〔如1N4148〕、肖特基二极管〔如BAT85〕、发光二极管、稳压二极管等。

1.3.2识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极〔负极〕，在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极〔正极〕或N极〔负极〕，也有采用符号标志为"P"、"N"来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。

1.3.3稳压二极管在电路中常用"ZD"加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压根本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，假设由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将根本保持不变。1.3.4二极管实物及在电路图中的表示方法1.4三极管1.4.1半导体三极管也称为晶体三极管，三极管有三个电极：基极〔用字母b表示〕、集电极〔用字母c表示〕和发射极〔用字母e表示〕。三极管的种类有PNP型锗材料、NPN型锗材料、PNP型硅材料、NPN型硅材料三极管最根本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。三极管还可以作电子开关，配合其它元件还可以构成振荡器。1.4.2三极管实物及电路图中的表示方法1.5晶闸管可控硅也称作晶闸管，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。1.5.2可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。单向可控硅有三个PN结，由最外层的P极和N极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P极引出一个控制极。a、单向可控硅有其独特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成导通状态。一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不管有没有控制电压，也不管控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。要想关断，只有把阳极电压降低到*一临界值或者反向。b、双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列〔电极引脚向下，面对有字符的一面时〕。加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。c、与单向可控硅的区别是，双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分1.5.3实物及电路图中的表示方法1.6电感但凡能产生电感作用的原件统称为电感原件，常用的电感元件有固定电感器，阻流圈，电视机永行线性线圈，行，帧振荡线圈，偏转线圈，录音机上的磁头，延迟线等。在电路中用"L〞表示1.6.2分类：固定电感器、阻流圈、行线性线圈、行振荡线圈等。1.6.3电感量；线圈电感量的大小，主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁芯等。电感线圈的用途不同，所需的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1uH—100H实物及电路图中的表示方法1.7变压器1.7.1变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯〔或磁芯〕中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压〔或电流〕。变压器由铁芯〔或磁芯〕和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

1.7.2分类：按冷却方式分类：干式〔自冷〕变压器、油浸〔自冷〕变压器、氟化物〔蒸发冷却〕变压器。

按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

按铁芯或线圈构造分类：芯式变压器〔插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯〕、壳式变压器〔插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯〕、环型变压器、金属箔变压器。

按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。1.7.3实物及电路图中的表示方法1.8光敏器光敏器件包括光敏电阻、光敏二极管及光敏三极管等。光敏器件可以用来以可见光或红外光的形式控制报警器、测试仪、自动开关、继电器等多种装置或执行机构。因此光敏器件在自动化技术中起着极其重要的作用。光敏电阻受光照后，其阻值会变小，光敏电阻工作时的响应速度较慢，如CdS光敏电阻的响应时间约为10ms，CdS的响应时间约为100ms。因此，光敏电阻通常都工作于直流或低频状态下。光敏二极管是根据硅PN结受光照后产生的光电效应原理制成的，光敏二极管工作于反向偏压下，其光谱响应特性主要由半导体材料中所掺的杂质所决定。光敏二极管的最大工作频率为几十MHz。光敏三极管也是利用硅PN结的光电效应制成的。光敏三极管使用时，其基极通常开路，基极－集电极产生的光感生电流直接馈入基极，并被光敏三极管自己所放大，因此光敏三极管的灵敏度比光敏二极管大得多，通常要大100多倍。光敏三极管的最大工作频率只有几百kHz。此外，还有用两个光敏三极管制成的达林顿式光敏三极管，这种器件的灵敏度又要比光敏三极管高十倍，但其最大工作频率更低，只有几十kHz。光敏电阻光敏二极管光敏三极管1.9集成电路集成电路就是将一个或多个成熟的单元电路做在一块硅材料的半导体芯片上，再从这块芯片上引出几个引脚，作为电路供电和外界信号的通道。1.9.1集成电路在电路中通常用字母"IC〞表示。由于集成电路形式千变万化，所以它没有固定的电路符号，通常人们画出一个方框、三角形或圆圈代表它，从上面引出几个管脚并注明管脚号代表集成电路的引脚。实物及电路图中的表示方法IC的存放方法：我们在生产使用中会发现一个奇怪的问题，有些集成电路购来后还没使用过就莫名奇妙地损坏了，这究意是什么原因呢"是器件本身质量不好还是另有缘故"理论和实践均已说明，除非集成电路是处理品或非正规产品，前者一般是很少见的，主要的致损原因在于外界静电的冲击。因此存放时不要接近一些容易产生静电的材料，有条件的最好用金属盒保存。

第二章直流稳压电源介绍对于用电气工作的电气制品、电子交换设备来说，电气是非常重要的，电气一般是由发电所到变电所，作为交流电〔AC100V或AC220V〕供应一般家庭或工厂。下列图所示的电气制品〔除第一行制品外〕的效率被交流电所限制。因此直流电压是很有必要的。为什么说直流电压比拟重要呢？那是因为电子部品的周期一般为50或60赫兹的正向电压，而交流电是正负交替型电压，当交流电为负向电压时电子部品就会被破坏。一般的IC仅在DC20V以下的电压下才可正常工作，例如电脑用的IC普通的工作电压为5V±5%，要保证电源电压在这个范围内，就要保证电源供电的稳定性。第三章低压电源的种类3.1种类3.2方式第四章开关电源所谓开关电源，是指开关电源中的调整管工作在截止区和饱和区。调整管截止时，相当于机械开关的断开，调整管饱和时，相当于机械开关闭合。这种起开关作用的三极管，就叫开关管，而用开关管来稳定电压的电源，就称之为开关型稳压电源。开关电源用途及特长4.2电源的品番标识方法4．3开关电源的动作原理①交流滤波电路将交流电网提供的交流变换到电子电路所需要的交流电，同时还可以起到直流电源与电网隔离作用，滤除高频信号。②一次整流滤波电路将交流电压整流滤波〔220V〕，变为直流〔300V〕，直接供应变换器。③功率开关②的整流、平滑的波形，根据电气的ON/OFF来替换脉冲波形。④变压器③的波形变换后，从一次到二次依旧保持电气的绝缘耐压，电压变换值。被脉冲的波形就在此处变化，。变压器是利用电磁与电子部品结合，铁芯卷起的线圈就会产生一个磁束，磁束另一端的线圈通电后就产生反向电压。⑤⑥二次整流滤波电路为了得到更加平滑的波形。⑦控制回路利用反应信号去控制调整管的通断时间。要有过电流保护机能和过电压保护机能。⑧PFC回路PFC即"功率因数校正〞，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PFC回路的位置在第二次滤波之后，全桥整流电路之前。4.4开关电源构成部品及动向◆开关晶体管以高周波化伴随MOS-FET为主，今后开展方向为低导通抵抗、高耐压损失的晶体管。◆二极管即使使用适宜的二极管也会有逆耐压的不良发生，所以开发了镓元素的二极管，今后希望开发高速的顺电压下降小的逆耐压的高功率二极管。◆控制IC低消费电力1MHZ以上的高周波化控制，今后开展方向为耐高温、控制动作稳定◆铝电解电容此部品决定了开关电源的寿命，现在的商品化被要求125℃2000小时或105℃1000小时。今后的开展方向为低容抗、高周波化并可延长寿命。◆陶瓷电容陶瓷电容被寄予开关电源的高周波、小型、长寿命化。今后开展方向为大容量低价格。◆磁性材料现在铁氧体占大多数，为了对应高周波化希望开发出新磁性材料，作为线圈材料的开展方向为"高饱和磁束密度〞、"低损失〞、"低残留磁束〞、"高透磁率〞等。◆混合IC不仅是控制回路功率回路也在向混合IC推进，期待有适合的小型、质量轻、高周波化的混合IC，并提高回路的标准化及信赖度。◆印刷电路板为了取得平安规格希望有好的自动跟踪特性，从现在开场考虑放热的金属基板。◆电风扇左右开关电源寿命的部品，希望可以有低噪音、多风量和耐冲击强的特性。◆薄膜电容伴随开关电源的小型、高周波化，也期望薄膜电容有同样的特性，特别希望有低容抗和高波动电流的小型品◆变压器有严格的小型、高周波化并行的平安规格，特别是确保薄形小变压器的边距的平安更难，今后希望开