电子元器件基础知识3
电子元器件基础知识
第一节 常用元器件的识别
一、电阻
4 银色 / 10-2 ±10
6. 黑色 0 100 /
7. 棕色 1 101 ±1
8. 红色 2 102 ±2
9. 橙色 3 103 /
10. 黄色 4 104 /
11. 绿色 5 105 ±0.5
12. 蓝色 6 106 ±0.2
13. 紫色 7 107 ±0.1
14. 灰色 8 108 /
15. 白色 9 109 +5至 -20
16. 无色 / / ±20
二、电容
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=0.22 uF
3、电容容量误差表
耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000
电流(A) 均为1
三、稳压二极管
稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿
电压前都具有很
高电阻的半导体器件在这临界击穿点.上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低 阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种 特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性见图1,稳压二极管 可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压.
稳压管的应用:
1、浪涌保护电路(如图2):稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或 保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别
适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压
值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开
.
2、电视机里的过压保护电路(如图3):EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三
极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使
电视机进入待机保护状态.
3、电弧抑制电路如图4:在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只
普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就
被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用
得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它.
4、串联型稳压电路(如图5):在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,
那么其发射极就输出恒定的12V电压了.
这个电路在很多场合下都有应用
由于三极管的发射结与集电结的结构上的差别,当把集电极当发射极使用时,其电流放大系数β较小,反之β值较大。在确定基极后,比较三极管的β值大小,可以确定集电极和发射极。
使三极管基极开路,在发射极和集电极之间加一小电压,使发射结承受正向电压,集电结承受反向电压,这时集电极之间加一偏流电流(如用欧姆表,反映出来是电阻很大)。在基极和集电极之间加一偏流电阻,集电极电流显著增大(因有了一定的基极电流),这时集电极和发射极之间电阻仅为偏流电阻的十几分之一。从集电极电流墙的幅度可判断β值的大小(用欧姆表时,如果表针偏角较基极开路时增加的幅度大,则β值就大)。
分类
按生产工艺分:合金型、扩散型、抬面和平面型三极管。
按内部结构分:点接触型和面接触型三极管。
从使用角度,
按工作频率分:低频三极管、高频三极管、开关三极管。
按功率分:小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管
按外形结构分:小功率封装、大功率封装、塑料封装等
四:电感
二、电感线圈的主要特性参数1、电感量L表示线圈本身固有特性,与电流大小无关。除专门的电感线圈(色码电感)外,电感量一般不专门标注在线圈上,而以特定的名称标注。2、感抗XL 电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL 3、品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量,Q为感抗XL与其等效的电阻的比值,即:Q=XL/R。 线圈的Q值愈高,回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。4、分布电容线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差,因而线圈的分布电容越小越好。
三、常用线圈 1、单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。2、蜂房式线圈如果所绕制的线圈,其平面不与旋转面平行,而是相交成一定的角度,这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周,导线来回弯折的次数,常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小,分布电容小,而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制,折点越多,分布电容越小3、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯,可增加电感量和提高线圈的品质因素。4、铜芯线圈在超短波范围应用较多,利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量,这种调整比较方便、耐用。5、色码电感器是具有固定电感量的电感器,其电感量标志方法同电阻一样以色
环来标记。6、阻流圈(扼流圈)限制交流电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。7、偏转线圈是电视机扫描电路输出级的负载,偏转线圈要求:偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低。
六:变容二极管
又称"可变电抗二极管"。是一种利用pn结电容(势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶,并采用外延工艺技术。反偏电压愈大,则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。主要参量是:零偏结电容。零偏压优值、反向击穿电压、中心反向偏压、标称电容、电容变化范围(以皮法为单位)以及截止频率等,对于不同用途,应选用不同C和Vr特性的变容m极管,如有专用于谐振电路调谐的电调变容二极管、适用于参放的参放变容二极管以及用于固体功率源中倍频、移相的功率阶跃变容二极管等。
用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。
充电器原理图
常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种。第一种是以uc3842驱动场效应管的单管开关电源,配合LM358双运放来实现三阶段充电方式。其电原理图和元件参数见(图表1)
220v交流电经T0双向滤波抑制干扰,D1整流为脉动直流,再经C11滤波形成稳定的300V左右的直流电。U1 为TL3842脉宽调制集成电路。其5脚为电源负极,7脚为电源正极,6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1(K1358) 3脚为最大电流限制,调整R25(2.5欧姆)的阻值可以调整充电器的最大电流。2脚为电压反馈,可以调节充电器的输出电压。4脚外接振荡电阻R1,和振荡电容C1。T1为高频脉冲变压器,其作用有三个。第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用,以防触电。第三是为uc3842提供工作电源。D4为高频整流管(16A60V)C10为低压滤波电容,D5为12V稳压二极管, U3(TL431)为精密基准电压源,配合U2(光耦合器4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。D10是电源指示灯。D6为充电指示灯。 R27是电流取样电阻(0.1欧姆,5w)改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流(200-300 mA)。
通电开始时,C11上有300v左右电压。此电压一路经T1加载到Q1。第二路经R5,C8,C3, 达到U1的第7脚。强迫U1启动。U1的6脚输出方波脉冲,Q1工作,电流经R25到地。同时T1副线圈产生感应电压,经D3,R12给U1提供可靠电源。T1输出线圈的电压经D4,C10整流滤波得到稳定的电压。此电压一路经D7(D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电。第二路经R14,D5,C9, 为LM358(双运算放大器,1脚为电源地,8脚为电源正)及其外围电路提供12V工作电源。D9为LM358提供基准电压,经R26,R4分压达到LM358的第二脚和第5脚。正常充电时,R27上端有0.15-0.18V左右电压,此电压经R17加到LM358第三脚,从1脚送出高电压。此电压一路经R18,强迫Q2导通,D6(红灯)点亮,第二路注入LM358的6脚,7脚输出低电压,迫使Q3关断,D10(绿灯)熄灭,充电器进入恒流充电阶段。当电池电压上升到44.2V左右时,充电器进入恒压充电阶段,输出电压维持在44.2V左右,充电器进入恒压充电阶段,电流逐渐减小。当充电电流减小到200mA—300mA时,R27上端的电压下降,LM358的3脚电压低于2
脚,1脚输出低电压,Q2关断,D6熄灭。同时7脚输出高电压,此电压一路使Q3导通,D10点亮。另一路经D8,W1到达反馈电路,使电压降低。充电器进入涓流充电阶段。1-2小时后充电结束。
充电器常见的故障有三大类:
1:高压故障
2:低压故障
3:高压,低压均有故障。
高压故障的主要现象是指示灯不亮,其特征有保险丝熔断,整流二极管D1击穿,电容C11鼓包或炸裂。Q1击穿,R25开路。U1的7脚对地短路。R5开路,U1无启动电压。更换以上元件即可修复。若U1的7脚有11V以上电压,8脚有5V电压,说明U1基本正常。应重点检测Q1和T1的引脚是否有虚焊。若连续击穿Q1,且Q1不发烫,一般是D2,C4失效,若是Q1击穿且发烫,一般是低压部分有漏电或短路,过大或UC3842的6脚输出脉冲波形不正常,Q1的开关损耗和发热量大增,导致Q1过热烧毁。高压故障的其他现象有指示灯闪烁,输出电压偏低且不稳定,一般是T1的引脚有虚焊,或者D3,R12开路,TL3842及其外围电路无工作电源。另有一种罕见的高压故障是输出电压偏高到120V以上,一般是U2失效,R13开路所致或U3击穿使U1的2脚电压拉低,6脚送出超宽脉冲。此时不能长时间通电,否则将严重烧毁低压电路。 低压故障大部分是充电器与电池正负极接反,导致R27烧断,LM358击穿。其现象是红灯一直亮,绿灯不亮,输出电压低,或者输出电压接近0V,更换以上元件即可修复。另外W2因抖动,输出电压漂移,若输出电压偏高,电池会过充,严重失水,发烫,最终导致热失控,充爆电池。若输出电压偏低,会导致电池欠充。
高低压电路均有故障时,通电前应首先全面检测所有的二极管,三极管,光耦合器4N35,场效应管,电解电容,集成电路,R25,R5,R12,R27,尤其是D4(16A60V,快恢复二极管),C10(63V,470UF)。避免盲目通电使故障范围进一步扩大。有一部分充电器输出端具有防反接,防短路等特殊功能。其实就是输出端多加一个继电器,在反接,短路的情况下继电器不工作,充电器无电压输出。
还有一部分充电器也具有防反接,防短路的功能,其原理与前面介绍的不同,其低压电路的启动电压由被充电池提供,且接有一个二极管(防反接)。待电源正常启动后,就由充电器提供低压工作电源。
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这种充电器的控制芯片一般是以TL494为核心,推动2只13007高压三极管。配合LM324(4运算放大器),实现三阶段充电。
220V交流电经D1-D4整流,C5滤波得到300V左右直流电。
此电压给C4充电,经TF1高压绕组,TF2主绕组,V2等形成启动电流。TF2反馈绕组产生感应电压,使V1,V2轮流导通。因此在TF1低压供电绕组产生电压,经D9,D10整流,C8滤波,给TL494,LM324,V3,V4等供电。此时输出电压较低。TL494启动后其8脚,11脚轮流输出脉冲,推动V3,V4,经TF2反馈绕组激励V1,V2。使V1,V2,由自激状态转入受控状态。TF2输出绕组电压上升,此电压经R29,R26,R27分压后反馈给TL494的1脚(电压反馈)使输出电压稳定在41.2V上。R30是电流取样电阻,充电时R30产生压降。此电压经R11,R12反馈给TL494的15脚(电流反馈)使充电电流恒定在1.8A左右。另外充电电流在D20上产生压降,经R42到达LM324的3脚。使2脚输出高电压点亮充电灯,同时7脚输出低电压,浮充灯熄灭。充电器进入恒流充电阶段。而且7脚低电压拉低D19阳极的电压。使TL494的1脚电压降低,这将导致充电器最高输出电压达到44.8V。当电池电压上升至44.8V时,进入恒压阶段。
当充电电流降低到0.3A—0.4A时LM324的3脚电压降低,1脚输出低电压,充电灯熄灭。同时7脚输出高电压,浮充灯点亮。而且7脚高电压抬高D19阳极的电压。使TL494的1脚电压上升,这将导致充电器输出电压降低到41.2V上。充电器进入浮充。
7805稳压电源电路图:
7805管脚图
7805典型应用电路图:
78XX系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示,这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805,C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容,RL为负载电阻。当输出电较大时,7805
应配上散热板。
下图为提高输出电压的应用电路。稳压二极管VD1串接在78XX稳压器2脚与地之间,可使输出电压Uo得到一定的提高,输出电压Uo为78XX稳压器输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。VD2是输出保护二极管,一旦输出电压低于VD1稳压值时,VD2导通,将输出电流旁路,保护7800稳压器输出级不被损坏。
下图为输出电压可在一定范围内调节的应用电路。由于R1、RP电阻网络的作用,使得输出电压被提高,提高的幅度取决于RP与R1的比值。调节电位器RP,即可一定范围内调节输出电压。当RP=0时,输出
电压Uo等于78XX稳压器输出电压;当RP逐步增大时,Uo也随之逐步提高。
下图为扩大输出电流的应用电路。VT2为外接扩流率管,VT1为推动管,二者为达林顿连接。R1为偏置电
阻。该电路最大输出电流取决于VT2的参数。
下图为提高输入电压的应用电路。78XX稳压器的最大输入电压为35V(7824为40V),当输入电压高于此值时,可采用下图所示的电路。VT、R1和VD组成一个预稳压电路,使得加在7800稳压器输入端的电压恒定在VD的稳压值上(忽略VT的b-e结压降)。Ui端的最大输入电压仅取决于VT的耐压。
集成稳压器还可以用作恒流源。下图为78XX稳压器构成的恒流源电路,其恒定电流Io等于78XX稳压器输出电压与R1的比值。
79XX系列集成压器是常用的固定负输出电压的三端集成稳压器,除输入电压和输出电压均为负值外,其他参数和特点与78XX系列集成稳压器相同。79XX系列集成稳压的三个引脚为:1脚为接地端,2脚为输入端,3脚为输出端。
79XX系列集成稳压器的应用电路也很简单。下图所示为输出-5V直流电压的稳压电源电路,IC采用集成稳压器7905,输出电流较大时应配上散热板。
同时运用78XX和79XX稳压器,可以组成正、负对称输出的稳压电路。下图所示为±5V稳压电源电路,IC1采用固定正输出集成稳压器7805,IC2采用固定负输出集成稳压器7905,VD1、VD2为保护二极管,用以防止正或负输入电压有一路未接入时损坏集成稳压器。