环形变压器的效率为什么高？【电子元器件吧】_百度贴吧
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环形变压器的效率为什么高？收藏
环形变压器的效率是指变压器的输出功率P2与输入功率P1的比值。其实就是变压器正常作业时能量转换效率的大小。一般变压器功率越大，转换效率就会越高。那为什么环形变压器的效率会这么高呢？因为环形变压器铁损和铜埙相较同容量传统变压器要小些，省先环形变压器铁芯是由不间继的连续有取向硅钢带绕制而成，经退火后会形成高度一致的磁通导向，同时环形变压器的绕组是紧密环绕着环形铁芯进行绕制的，磁通密度较高，因此环形变压器可达到95%的高电气效率。
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在设计应用中的经验杂谈
BUCK电感在设计应用中的经验杂谈
前不久曾有网友在一个BUCK应用中，先后用两个不同来路的经验公式计算，得出了5uH和150uH两个差别巨大的值，是公式本身有问题吗？显然不是，理论都是一样的，只不过不同人理解和应用有别而已。下面谈谈我的认识。
BUCK电感工作在单向磁化状态，磁芯一般有三大类：工字
型磁芯、带气隙的EI磁芯、低u磁环。这三种磁性材料有一个共的特点，就是不容易产生磁饱合。BUCK电感发生磁饱合是很危险的，磁饱合状态下，磁芯的磁导率迅速下降，电感量将成比例下降，瞬间流过很大的电流，可导致输出电压升高。好在DC-DC拥有灵敏的电压反馈环路及过流过热保护功能，能讯速调整占空比，或令开关复位，输出电压不会比设定值高出太多，也不会烧毁开关管。
电感的损耗分铜损和铁损。铜损是电流流过电感线圈产生的欧姆热，铁损主要有涡流损耗和磁滞损耗。对于涡损，我对书本上的说法持不同意见，书上认为涡损与频率成正比，它们无一例外都认为感应电动势由磁通量变化速率决定，显然是“天下文章一大抄”的结果。
我认为实际应用中，涡损只与每伏匝数和占空比有关：把涡损看作串在变压器一匝绕组上的电阻的欧姆热，感应电动势只与电源电压和原线圈匝数有关，而感应电流的产生与消失，与原线圈同步。
可见，频率在数百K量级，电感每匝伏数不到1伏匝情况下，对于电阻率几千欧cm2cm量级的磁芯，涡损可以忽略不计。
磁滞损耗，是磁力线方向改变，或磁动势发生变化时，分子电流变化时消耗的能量，它是磁芯发热的主要愿因。电感器电流纹波系数大，磁滞损耗就大。
较大的电流纹波系数，还要求输出滤波电容能承受较大的纹波电流，并且有较小的ESR，输出纹波的大小，等于纹波电流值在ESR上的压降，以及在容抗上的压降之和。
电感量的取值，推荐以额定输出电流时，电感电流纹波系数为0.1~0.3，纹波系数越小，对滤波电容要求越低，同时磁滞损耗也越小。
实际应用中，受体积和成本限制，不能随便采用大体积的电感器，那么怎样在同型磁芯中的基础上，兼顾最大的电感量与足够的饱合电流呢？
我认为在电流纹波系数0.1~0.3的情况下，电感峰值电流仅为输出直流电流的1.1~1.3倍，饱合电流达到额定输出电流的1.5倍足亦，同一电感饱合电流要求由2降到1.5能达到什么目的？它能保证线圈加多13，从而增加79的电感量，将电流纹波系数降低44% 。
可能有人担心，同一磁芯满槽率一定的情况下，匝数加多13，线径就要减25%，铜损将增加44%，然而铜损一般都很小，同时滤波电容的正切损耗和ESR电阻发热电流随纹波电流的下降呈几何量级下降，足以弥补增多的铜损。故对效率基本上无影响。
可以用示波器测量纹波系数：取一段细导线，阻值以不影响电路工作为宜。将它从中间对折，绕成无感电阻，串在滤波电容地与继流二极管地之间，即可对电感电流取样，用示波器观查它的波形，电流的峰值与谷值之差的一半，除以平均电流即为电流纹波系数。
如果你观察到的纹波系数大于0.3，说明电感值不足，应适当加大。个别DC-DC的设计公式很变态，如MC34063，按它的公式推出来的电感取值，电流纹波系数为1，难怪很多人大叫它噪声太大。我认为要达到比较好的性能，这个电感需要加大到Lmin值的7-10倍，即保证电流纹波系数减小到0.1-0.3。
正激电源(FORWARD变换器)是BUCK电路的衍生应用，故本法同样适用于正激电源。
双向可控硅的特性和应用方法
普通可控硅(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只可控硅反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。
　　双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的可控硅，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。其英文名称TRIAC即三端双向交流开关之意。
　　尽管从形式上可将双向可控硅看成两只普通可控硅的组合，但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。小功率双向可控硅一般采用塑料封装，有的还带散热板，外形如图l所示。典型产品有BCMlAM(1A／600V)、 BCM3AM(3A／600V)、2N6075(4A／600V)，MAC218-10(8A／800V)等。大功率双向可控硅大多采用RD91型封装。双向可控硅的主要参数见附表。
　　双向可控硅的结构与符号见图2。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2 极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向可控硅的伏安特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。
下面介绍利用万用表RXl档判定双向可控硅电极的方法，同时还检查触发能力。
　1.判定T2极
　　由图2可见，G极与T1极靠近，距T2极较远。因此，G―T1之间的正、反向电阻都很小。在RXl档测任意两脚之间的电阻时，只有在G-T1之间呈现低阻，正、反向电阻仅几十欧，而T2-G、T2-T1之间的正、反向电阻均为无穷大。这表明，如果测出某脚和其他两脚都不通，就肯定是T2极。，另外，采用TO―220封装的双向可控硅，T2极通常与小散热板连通，据此亦可确定T2极。
　2．区分G极和T1极
　　(1)找出T2极之后，首先假定剩下两脚中某一脚为Tl极，另一脚为G极。
　　(2)把黑表笔接T1极，红表笔接T2极，电阻为无穷大。接着用红表笔尖把T2与G短路，给G极加上负触发信号，电阻值应为十欧左右(参见图4 (a))，证明管子已经导通，导通方向为T1一T2。再将红表笔尖与G极脱开(但仍接T2)，若电阻值保持不变，证明管子在触发之后能维持导通状态(见图 4(b))。
　　(3)把红表笔接T1极，黑表笔接T2极，然后使T2与G短路，给G极加上正触发信号，电阻值仍为十欧左右，与G极脱开后若阻值不变，则说明管子经触发后，在T2一T1方向上也能维持导通状态，因此具有双向触发性质。由此证明上述假定正确。否则是假定与实际不符，需再作出假定，重复以上测量。显见，在识别G、T1，的过程中，也就检查了双向可控硅的触发能力。如果按哪种假定去测量，都不能使双向可控硅触发导通，证明管于巳损坏。对于lA的管子，亦可用RXl0档检测，对于3A及3A以上的管子，应选RXl档，否则难以维持导通状态。
　　双向可控硅可广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实现交流调压、电机调速、交流开关、路灯自动开启与关闭、温度控制、台灯调光、舞台调光等多种功能，它还被用于固态继电器(SSR)和固态接触器电路中。图5是由双向可控硅构成的接近开关电路。R为门极限流电阻，JAG为干式舌簧管。平时JAG断开，双向可控硅TRIAC也关断。仅当小磁铁移近时JAG吸合，使双向可控硅导通，将负载电源接通。由于通过干簧管的电流很小，时间仅几微秒，所以开关的寿命很长.
　　图6是过零触发型交流固态继电器(AC-SSR)的内部电路。主要包括输入电路、光电耦合器、过零触发电路、开关电路(包括双向可控硅)、保护电路 (RC吸收网络)。当加上输入信号VI(一般为高电平)、并且交流负载电源电压通过零点时，双向可控硅被触发，将负载电源接通。固态继电器具有驱动功率小、无触点、噪音低、抗干扰能力强，吸合、释放时间短、寿命长，能与TTL＼CMOS电路兼容，可取代传统的电磁继电器。
双向触发二极管应用及工作原理简介
双向触发二极管是与双向晶闸管同时问世的，常用来触发双向晶闸管。
　　双向触发二极管的结构、符号、等效电路及伏安特性如图1所示。它是三层、对称性质的二端半导体器件，等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN晶体管。其正、反向伏安特性完全对称。
　　当器件两端的电压小于正向转折电Ubo时，呈高阻态；当 U&Ubo 时进入负阻区。同样，当|U|超过反向转折电压|Ubr| 时，管子也能进入负阻区。
　　转折电压的对称性用△Ub表示
△Ub=Ubo-|Ubr|
　　一般要求 △Ub&2U。 双向触发二极管的耐压值 Ubo 大致分三个等级：20――60V，100――150 V，200――250 V 。
　　在实际应用中，除根据电路的要求选取适当的转折电压 Ubo 外，还应选择转折电流 Ibo 小、转折电压偏差△Ub小的双向触发二极管。
　　双向触发二极管除用来触发双向晶闸管外，还常用在过压保护、定时、移相等电路，图2就是由双向触发二极管和双向晶闸管组成的过压保护电路。当瞬态电压超过DIAC和Ubo时，DIAC迅速导通并触发双向晶闸管也导通，使后面的负载免受过压损害。
　　双向触发二极管（DIAC）属三层结构，具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅 ，在电路中作过压保护等用途。
　　图1是它的构造示意图。图2、图3分别是它的符号及等效电路，可等效于基极开路、发射极与集电极对称的NPN型晶体管。因此完全可用二只NPN晶体管如图4连接来替代。
　　双向触发二极管正、反向伏安特性几乎完全对称（见图5）。当器件两端所加电压U低于正向转折电压V（B0）时，器件呈高阻态。当U&V(B0)时，管子击穿导通进入负阻区。同样当U大于反向转折电压V（BR）时，管子同样能进入负阻区。转折电压的对称性用△V（B）表示。△V（B）=V（B0）-V（BR）。一般△V（B）应小于2伏。双向触发二极管的正向转折电压值一般有三个等级：20-60V、100-150V、200-250V。由于转折电压都大于20V，可以用万用表电阻挡正反向测双向二极管，表针均应不动（RX10k),但还不能完全确定它就是好的。检测它的好坏，并能提供大于250V的直流电压的电源，检测时通过管子的电流不要大于是5mA。用晶体管耐压测试器检测十分方便。如没有，可用兆欧表按图6所示进行测量（正、反各一次），电压大的一次V（BR）。例如：测一只DB3型二极管，第一次为27.5V，反向后再测为28V，则△V（B）=V（B0）-V（BR）=28V-27.5V=0.5V&2V,表明该管对称性很好。
　　图７是双向触发二极管与双向可控硅等元件构成的台灯调光电路。通过调节电位器R2，可以改变双向可控硅的导通角，从而改变通过灯泡的电流（平均值）实现连续调光。如果将灯泡换电熨斗、电热褥还可实现连续调温。
　　该电路在双向可控硅加散热器的情况下，可控负载功率可达500W，各元件参数见图所标注。
肖特基二极管的结构与封装及应用方法和原理
肖特基二极管在结构原理上与PN结二极管有很大区别，它的内部是由阳极金属（用钼或铝等材料制成的阻挡层）、二氧化硅（SiO2）电场消除材料、N-外延层（砷材料）、N型硅基片、N+阴极层及阴极金属等构成，如图4-44所示。在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极）时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。
　　肖特基二极管分为有引线和表面安装（贴片式）两种封装形式。
　　采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。它有单管式和对管（双二极管）式两种封装形式，如图4-45所示。
　
　　肖特基对管又有共阴（两管的负极相连）、共阳（两管的正极相连）和串联（一只二极管的正极接另一只二极管的负极）三种管脚引出方式，见图4-46。
　
　　采用表面封装的肖特基二极管有单管型、双管型和三管型等多种封装形式。
贴片电容的种类和特点及应用
单片陶瓷电容器(通称贴片电容)是目前用量比较大的常用元件，就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格，不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册。
　　NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
一 NPO电容器
　　NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。
　　NPO 电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。 NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。
封 装 DC=50V DC=100V
---1000pF 0.5---820pF
---1200pF 0.5---1800pF
---5600pF 560---2700pF
pF---0.033μF 1000pF---0.018μF
　　NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。
二 X7R电容器
　　X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。
　　X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%。
　　X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。
封 装 DC=50V DC=100V
pF---0.056μF 330pF---0.012μF
pF---0.15μF 1000pF---0.047μF
pF---0.22μF 1000pF---0.1μF
μF---1μF 0.01μF---0.56μF
三 Z5U电容器
　　Z5U 电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每10年下降5%。
　　尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。下表给出了Z5U电容器的取值范围。
封 装 DC=25V DC=50V
μF---0.12μF 0.01μF---0.1μF
μF---0.33μF 0.01μF---0.27μF
μF---0.68μF 0.01μF---0.47μF
μF---1μF 0.01μF---1μF
Z5U电容器的其他技术指标如下:
工作温度范围 +10℃ --- +85℃
温度特性 +22% ---- -56%
介质损耗 最大 4%
四 Y5V电容器
　　Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。
　　Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器。
Y5V电容器的取值范围如下表所示
封 装 DC=25V DC=50V
μF---0.39μF 0.01μF---0.1μF
μF---1μF 0.01μF---0.33μF
μF---1.5μF 0.01μF---0.47μF
μF---2.2μF 0.68μF---1.5μF
Y5V电容器的其他技术指标如下:
工作温度范围 -30℃ --- +85℃
温度特性 +22% ---- -82%
介质损耗 最大 5%
双向可控硅在交流调压电路中的应用及注意事项
目前交流调压多采用双向可控硅，它具有体积小、重量轻、效率高和使用方便等优点，对提高生产效率和降低成本等都有显著效果，但它也具有过载和抗干扰能力差，且在控制大电感负载时会干扰电网和自干扰等缺点，下面我们来谈谈可控硅在其使用中如何避免上述问题。
1　灵敏度
　　双向可控硅是一个三端元件，但我们不再称其两极为阴阳极，而是称作T1和T2极，G为控制极，其控制极上所加电压无论为正向触发脉冲或负向触发脉冲均可使控制极导通，在图1所示的四种条件下双向可控硅均可被触发导通，但是触发灵敏度互不相同，即保证双向可控硅能进入导通状态的最小门极电流IGT是有区别的，其中(a)触发灵敏度最高，(b)触发灵敏度最低，为了保证触发同时又要尽量限制门极电流，应选择(c)或(d)的触发方式。
2　可控硅过载的保护
　　可控硅元件优点很多，但是它过载能力差，短时间的过流，过压都会造成元件损坏，因此为保证元件正常工作，需有条件(1)外加电压下允许超过正向转折电压，否则控制极将不起作用；(2)可控硅的通态平均电流从安全角度考虑一般按最大电流的1.5～2倍来取；(3)为保证控制极可靠触发，加到控制极的触发电流一般取大于其额值，除此以外，还必须采取保护措施，一般对过流的保护措施是在电路中串入快速熔断器，其额定电流取可控硅电流平均值的1.5倍左右，其接入的位置可在交流侧或直流侧，当在交流侧时额定电流取大些，一般多采用前者，过电压保护常发生在存在电感的电路上，或交流侧出现干扰的浪涌电压或交流侧的暂态过程产生的过压。由于，过电压的尖峰高，作用时间短，常采用电阻和电容吸收电路加以抑制。
3　控制大电感负载时的干扰电网和自干扰的避免
　　可控硅元件控制大电感负载时会有干扰电网和自干扰的现象，其原因是当可控硅元件控制一个连接电感性负载的电路断开或闭合时，其线圈中的电流通路被切断，其变化率极大，因此在电感上产生一个高电压，这个电压通过电源的内阻加在开关触点的两端，然后感应电压一次次放电直到感应电压低于放电所必须的电压为止，在这一过程中将产生极大的脉冲束。这些脉冲束叠加在供电电压上，并且把干扰传给供电线或以辐射形式传向周围空间，这种脉冲具有很高的幅度，很宽的频率，因而具有感性负载的开关点是一个很强的噪声源。
　　3.1　为防止或减小噪声，对于移相控制式交流调压一般的处理方法有电感电容滤波电路，阻容阻尼电路和双向二极管阻尼电路及其它电路。
　　3.1.1　电感电容滤波电路，如图2(a)所示，由电感电容构成谐振回路，其低通截止频率为f=1/2πIc，一般取数十千赫低频率。
　　3.1.2　双向二极管阻尼电路，如图2(b)所示。由于二极管是反向串联的，所以它对输入信号极性不敏感。当负载被电源激励时，抑制电路对负载无影响。当电感负载线圈中电流被切断时，则在抑制电路中有瞬态电流流过，因此就避免了感应电压通过开关接点放电，也就减小了噪声，但是要求二极管的反向电压应比可能出现的任何瞬态电压高。另一个是额定电流值要符合电路要求。
　　3.1.3　电阻电容阻尼电路，如图2(C)所示，利用电容电压不能突变的特性吸收可控硅换向时产生的尖峰状过电压，把它限制在允许范围内。串接电阻是在可控硅阻断时防止电容和电感振荡，起阻尼作用，另外阻容电路还具有加速可控硅导通的作用。
　　3.2　另外一种防止或减小噪声的方法是利用通断比控制交流调压方式，其原理是采用过零触发电路，在电源电压过零时就控制双向可控硅导通和截止，即控制角为零，这样在负载上得到一个完整的正弦波，但其缺点是适用于时间常数比通断周期大的系统，如恒温器。
瞬态干扰抑制器原理与设计
瞬态干扰
　　瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。
硅瞬变吸收二极管
　　硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。 硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。 TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。
TVS的特性
　　TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压-电流特性曲线如图1所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预ǖ淖畲篌槲坏缪VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10~12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。
TVS的主要参数
　　最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。
最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5％和10％两种。对于5％的VBR来说，VWM=&0&.85VBR；对于10％的VBR来说，VWM=&0&.81VBR。
图1 TVS电压－电流特性
图2 TVS电压(电流)时间特性
　　最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。
　　电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
　　最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。
　　箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s；对双极性TVS小于10×10-12s。
TVS的分类
TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。
4TVS的选用
　　确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大可承受电压。
　　TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
　　TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。
　　在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000ms的非重复脉冲给出的，而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时其峰值功率也不同。如某600WTVS，对1000ms脉宽最大吸收功率为600W，但是对50ms脉宽吸收功率就可达到2100W，而对10ms的脉宽最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率还和脉冲波形有关：如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减到75％，若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到66％。
　　平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS，如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有必要引入平均稳态功率的概念。举例说明，在一功率开关电路中会产生120Hz，宽度为4ms，峰值电流为25A的脉冲群。选用的TVS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V。此中平均稳态功率的计算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083s，峰值吸收功率是箝位电压与脉冲电流的乘积11.2V×25A=&280W&，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积，即280×(0..0083S)=0.134W。也就是说，选用的TVS平均稳态功率必须大于0.134W。
　　对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。
　　根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。
　　温度考虑瞬态电压抑制器可以在－55℃~＋150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是随温度增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从＋25℃到＋175℃，大约线性下降50％；击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。
TVS管在使用中应注意的事项
　　对瞬变电压的吸收功率(峰值)与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率(峰值)，而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。
　　对小电流负载的保护，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。
对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。
降额使用
　　作为半导体器件的TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。 特别要注意TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离。 当没有合适电压的TVS管供采用时，允许用多个TVS管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。
　　TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求。
电焊机在电路方面的巧用
　电焊机的主要功能是焊接。但我在多年的设计、制造、使用中探索出该机的多项其他用途。现将部分技巧简述如下：
　　(1)在机电设备维修时往往遇上旧设备螺丝拧不动，在这种情况下电焊机就能帮上大忙。方法是：将电焊机的电流调成最大，电压调到最低。用电焊机地线接外壳，用电焊钳子挟住一块碳精棒接要拧的螺丝上。通电几分钟到螺丝发热发红即停机趁热滴上点机油或其它油，，待螺丝凉透后一拧即掉。
　　(2)在电机电器维修中遇到铜线、铜排等特殊的部件，部位不能用明火焊接(气焊)时，可用电焊机低电压，电流经调整后通过碳棒接到焊接部位上，可用银焊片或磷铜、焊锡等加助剂进行焊接，也可使铜线自身焊接。
　　(3)在电机维修换线圈时，可用电焊机的低电压大电流进行定转子线圈的烘干、排潮，以替代烘干箱。
做法：将电机端盖卸掉抽出转子，把电机定子线圈抽头，如abc(头)接在一起，def(尾)接在一起，接通电焊机二次电源，再调电焊机的电流大小控制电机定子线圈的温度，也可把转子插入定子线圈以调节线圈温度。此方法升温快、湿度均匀、不择场地，是节时、节能、省力的措施。
丝网印刷制作电路板和仪器标牌面板方法及应用
电子爱好者及科技人员在电子产品开发制作中最棘手的事是怎样快速批量制作质量好的电路板以及标牌、面板。由于外加工在数量上有一定要求，且价格贵，数量少不适合外加工。为此，本文向读者介绍自己快速批量制作电路板、面板、标牌的方法。
一、制作材料
１． 用断面为３ｃｍ×３ｃｍ的方木条钉一个３０ｃｍ×２３ｃｍ长方形的方框。
２． ２００～３００目丝网
３． 重氮感光胶
４． 激光打字膜（涤纶半透明专用膜）
５． 紫外灯（或其他光源）
６． 电吹风
７． 三角板（塑料或不锈钢）
二、制作电路板
１． 用电路图设计软件（ＰＲＯＴＥＬ）设计好电路图并用激光打印机打印在Ａ４的激光打字膜上。
２． 采用手工将丝网绷紧在木框上，然后用专用打钉机或胶水将丝网固定在木框上。再用去污粉或洗涤剂将网上油污洗去并吹干。
３． 上感光胶：用三角板（塑料）或不易掉毛的平毛刷将感光胶刮涂在丝网上，均匀地上下刮动，运动中不要停顿，使感光胶均匀地涂在丝网上。一般网框内侧丝网面可刮涂两次，接触承印物一侧丝网可刮三次，但切记每次刮涂后均应用电吹风烘结膜之后再刮涂第二次。
４． 烘干：烘干温度以３０～４０℃为宜，最好是３０分钟以内烘干。如温度偏高则结膜太快，温度偏低则导致感光时间延长，并且会显影困难。烘干时间和温度对制版的质量有密切的关系，应严格控制。
５． 晒版：光源应使用紫外光源，２０Ｗ～４０Ｗ灯管排列间距为３厘米，光源距版面约１５厘米，感光时间由光源强弱实验测定。
６． 显影：感光后印版立即浸泡在温水中约２～３分钟，浸泡后用水枪冲洗显影（亦可用显影剂浸泡２０～３０秒显影）。
７． 快速吹干：将显影后版平放。用风机将图案部分快速吹干，风机与版面相距２０厘米左右为宜。
８． 印版修补：印版修补是必须进行的过程之一，也是产品质量的有效保证，修补时，油性版用油性感光胶、封网胶均可。
９． 二次感光：经修补后进行第二次感光，其目的是增强交联牢度，硬化版膜，操作方法同第一次，时间为１２～１５分钟，日晒为７～１０分钟。
１０． 印刷：把裁好的敷铜板放在丝板上，网上的图形与敷铜板对准，用快干耐腐蚀印料少许倒在丝网上，然后用三角板在丝网上刮动，在下面的敷铜板上即可得到与原稿一样的图形。
１１． 腐蚀：将敷铜板放在三氯化铁溶液中腐蚀。
三、制作面板、标牌
１． 用绘图软件设计好面板、标牌图，用激光打印机打印在Ａ４的激光打字膜上，丝网制作和电路板制作方法相同。
２． 印刷：将ＰＶＣ板、金属板、不干胶、塑料外壳放在丝网下将印刷油墨（不同的材料用不同的油墨）少许倒入丝网上，然后用三角板在丝网上上下刮动，即可得到与原稿图形、文字一样的面板、标牌。
　　将电路板和面板、标牌图制作在一个网框内，分别印刷，印刷电路图时将面板标牌图用塑料透明胶带胶上，而印刷面板时将电路图胶上即可，这样可以一次将电路图和面板标牌同时做好，非常方便电子爱好者使用。
以上制作不方便的可以将电路图用电子邮件发给厂家制作，一个３０ｃｍ×２３ｃｍ的丝网板制作４５元左右（相当于同面积的感光电路板的价格）。
自制环形变压器的方法
家用功放机大都采用环形变压器供电。环形变压器有漏磁小、转换效率高、频率响应宽等特点，可以提高功放机音质。如果环形变压器烧坏，又买不到原配型号来替换，那只有采取手工绕制的方法来复制。下面介绍手工绕制的方法。
1．拆除旧绕组
用剪刀将绝缘纸剪破后即露出变压器的次级绕组，次级绕组线径通常较粗，在实际维修中极少见到有烧坏的情况，因其匝数不太多，故可一匝一匝地拆了以便统计匝数。多个次级绕组均可采取类似方法边拆边计匝数。初级绕组线径较细，烧坏的情况较常见。由于初级绕组的匝数多在千匝以上，加之绝缘材料被烧熔后附着于线匝上，若仍采用上述方法来统计匝数，显然是很麻烦的。快速处理方法是：用剪刀沿圆周上中心线将初级统组线圈一层层剪断，然后将剪断的线圈剥离铁心，再数出根数即得总匝数。开剪方法如图所示。
2．对环形铁心进行绝缘处理
环形变压器的铁心通常用优质高导磁率硅钢带卷制而成。当初级线圈烧坏后，浸有绝缘漆的环形铁心的绝缘层同时会不同程度地受损，在重新绕线圈前应进行浸漆处理。方法是：将环形铁心浸在绝缘漆中，数分钟后取出晾干，再在烘箱中烘干。然后在内外圆周上各粘贴一层胶带，再将玻璃纸划成宽约2cm的条状，将铁心包裹卷绕一层，并用双面胶带粘连接头。
3．线梭制作
为了便于手工操作，必须制作一种专用的绕线线棱。笔者设计了一种“工”字形的线梭，如图2所示。它可用塑料薄片或不锈钢薄片加工而成，可取为单股线匝周长的8倍左右，宽度小于环形铁心内径2cm左右。这样的线核不仅穿绕方便，还可减少穿绕次数。显然，漆包线在线梭上绕一圈的长度为单股线匝周长的8×2＝16倍，若采用双线并绕，线梭上每一圈漆包线就可在环形铁心上绕32匝。以影皇AV－228专业功率放大器为例，其环形变压器初级线圈为1068T。双线并绕为534T，因而在线梭上绕534÷I6≈34圈漆包线就够用了。
4．绕制线圈
先绕初级绕组，取和原线径相近的优质高强度漆包线，双线并绕在“工”字形线梭上，圈数满足要求后剪下。将双线头用双面胶粘附在环形铁心的外圆周上，使线梭在环形铁心的内孔中穿绕，如图3所示。一层线圈绕好后，刷上一层绝缘漆（有利于线匝定位及绝缘），并用玻璃纸包上一层，再绕第二层线圈。绕好后，将两线圈的头尾相接使其串联，另两根线头用软皮线焊接引出，并做好绝缘。在初级统组上加一层层间绝缘纸后再绕次级绕组，绕制方法与初级绕组绕法类同。
当所有绕组绕制完毕后，将环形变压器放入恒温箱中烘烤一段时间，以使绝缘漆干燥。再在最外层用一层较厚的绝缘纸包好，环形变压器就制作完成了。
电压比较器工作原理及应用分析
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器
　　简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”　　端)　　及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间0～t1时，VA&VB；在t1～t2时，VB&VA；在t2～t3时，VA&VB。在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA&VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB&VA时，Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
　　如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
　　图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。VB&VA时，Vout输出饱和负电压。
　　如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理
　　比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
　　图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)?R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，则Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1为放大器的增益。当R1=R2=0(相当于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相当于R3、RF开路)时，Vout=∞。增益成为无穷大，其电路图就形成图4(b)的样子，差分放大器处于开环状态，它就是比较器电路。实际上，运放处于开环状态时，其增益并非无穷大，而Vout输出是饱和电压，它小于正负电源电压，也不可能是无穷大。
　　从图4中可以看出，比较器电路就是一个运算放大器电路处于开环状态的差分放大器电路。
　　同相放大器电路如图5所示。如果图5中RF=∞，R1=0时，它就变成与图3(b)一样的比较器电路了。图5中的Vin相当于图3(b)中的VA。
三端稳压器IC输出电压公式及应用说明
固定输出集成稳压器如７８××系列，只需外接两只电阻，就能方便地提升输出电压Ｖ０（见下图），
其输出电压表达式如下：
Ｖ０＝ＶR1＋ＶR2
　　＝ＶR1＋Ｉ0Ｒ2
　　＝Ｖ××＋（Ｖ××／Ｒ1＋Ｉd）Ｒ2
　　＝Ｖ××（１＋Ｒ2／Ｒ1）＋ＩdＲ2
　　其中Ｖ××代表ＩＣ的输出电压。这是一个完整的公式，其结果是精确的。Ｖ0的表达式与固定输出稳压器接地端的静态工作电流Ｉd有关。当Ｉd变化时，会引起输出电压和负载电流的变化，但由于Ｉd值较小，一般仅为几个毫安，所以对稳压器的精度影响很小。当Ｒ1、Ｒ2阻值取得较小时，可以忽略ＩdＲ2这一项。此时Ｖ0的表达式可简化成：
Ｖ0≈Ｖ××（１＋Ｒ2／Ｒ1）
　　欲使实践所得结果与计算值相符，简化表达式的应用条件：Ｒ1、Ｒ2的值必须选得较小。
　　目前有的书籍文章常常忽略了上述的条件，仅仅推荐简化表达式，使实践结果与计算值出现矛盾，常给读者造成困惑不解。
　　需说明的是，三端固定输出的稳压集成电路７８××（包括７９××）系列，外部增设电阻提高输出电压Ｖ0的应用条件，按应用资料规定：
　　只有当Ｖ××／Ｒ1＞３Ｉｄ时，才能忽略ＩdＲ2，而允许应用Ｖ。简化表达式，并使实践和计算结果相符合。
　　因此应选：Ｒ１＜Ｖ××／３Ｉd（Ｒ２宜根据Ｒ１而定）
　　假设３Ｉd＝２０ｍＡ时
　　则７８０５稳压器应选Ｒ1＜０．２５ｋΩ；
　　７８１２稳压器应选Ｒ1＜０．６ｋΩ；
　　７８１５稳压器应选Ｒ1＜０．７５ｋΩ；
　　７８２４稳压器应选Ｒ1＜１．２ｋΩ。
　　由此可见，只有满足Ｒ1的取值条件，才能应用Ｖ0的简化表达式，否则实践与计算结果将有可能不相符合。
磁珠的特性原理及应用分析
磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器，是目前应用发展很快的一种抗干扰元件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显著。还有一种是近年来问世的一种超小型非晶合金磁性材料制作的磁珠，它和铁氧体不是同一种材料。(注：请区别于电‘技术中的“绝缘瓷珠”――编者)
　　 磁珠的主要原料为铁氧体，是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。当导线中有电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大的衰减。
　　 对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。它的等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个元件的值都与磁珠的长度成比例。当导线穿过这种铁氧体磁芯时，所构成的电感阻抗是随着频率的升高而增加。高频电流在其中以热量形式散发。
　　 在低频段，阻抗由电感的感抗构成。低频时R很小，磁芯的磁导率较高，因此电感量较大，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制，并且这时磁芯的损耗较小．整个器件是一个低损耗，高Q特性的电感。这种电感容易造成谐振．因此在低频段有时可能出现使用铁氧体磁珠后，干扰增强的现象。
　　 在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小。这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加。当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
　　 铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板．在电源线和数据线上，如在印制板的电源线入口端加铁氧体抑制元件．就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
电感是储能元件，而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感多用于电源滤波回路，侧重于抑制传导性干扰；磁珠多用于信号回路，主要用于EMI(电磁兼容)方面。磁珠用来吸收超高频信号，例如在一些RF电路、PLL、振荡电路、含超高频存储器电路等，都需要在电源输入部分加磁珠。电感是一种储能元件，多用在LC振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。
1．磁珠的单位是欧姆，而不是亨特。
　　 磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的数据参数表(DATASHEET)上，一般会提供频率和阻抗的特性曲线图．常以100MHz为标准，比如600R@100MHz，意思就是在100MHz频率时磁珠的阻抗相当于600欧姆。
　　 例如某磁珠参数为120ohm，25％,3A,1206，其中120ohm是指在频率100MHz时，该磁珠的阻抗值为120欧姆；25％是指上述阻抗所允许的误差是±25％；3A是指该磁珠标称允许流过的最大电流；1206是指该磁珠的外形尺寸，EIAl206(英制：英寸)等同于JIS／IEC3216(国际单位制：毫米)，即长3．2mm、宽1．6mm。
　　 2．磁环和磁珠对高频成分起吸收作用，也称为吸收滤波器。
　　 普通滤波器是由无损耗的电抗元件构成，在线路中的作用是将阻带频率反射回信号源，这类普通滤波器又叫反射滤波器。当反射滤波器与信号源阻抗不匹配时，就会有一部分能量被反射回信号源，造成干扰电平的增强。为解决这一弊端，可在滤波器的进线上使用铁氧体磁环或磁珠套，利用磁环或磁珠对高频信号的涡流损耗，把高频成分转化为热损耗。因此磁环和磁珠实际上对高频成分起吸收作用。
　　 3．磁珠抑制开关噪声属于主动抑制型。
　　 磁珠不同于普通的噪声滤波器，通常噪声滤波器只能吸收已发生的噪声，属于被动抑制型。磁珠的作用则不同，它能抑制开关噪声的产生．属于主动抑制型，这是二者的根本区别。磁珠可广泛用于高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。
　　 不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁氧体饱和的问题，抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流也越大。
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