电路

电路保护是电路设计的基本功,其中涉及的元器件有很多种,熟悉并掌握每种不同电路保护元器件的特性十分重要。本文将对常见的电路保护元器件进行介绍和比较

气体放电管(GDT)—— 这是电压驱动型零件。在电路中的电压达到特定水平之前,GDT将处于断路状态。当电压达到特定水平时,GDT中的气体将电离并导电,从而使高压电平接地。高压降低后,气体去离子化,GDT将回到断路状态,直到下一次浪涌。与其他电路保护元件相比,GDT可以吸收超多的瞬增能量。

二极GDT —— 用于线对线或线对地电路。                                                        

三极GDT —— 可同时用于某一部分的线对线或线对地电路。                                 

保险丝 —— 保险丝是由安装在两个电端子之间的金属条或熔断丝元件组成。金属条在电流通过时会发热,当发热到一定程度时,金属条就会熔化并断裂,导致电路断开。此时,需要更换损坏的保险丝以使电路重新工作。保险丝是最便宜的电路保护装置,通常也最易于使用。

断路器 —— 与保险丝相似,断路器能够保护电路免受过电流的影响,但区别在于断路器在断开电路时不会毁坏自身,并且可以重置。

压敏电阻 —— 这是电压驱动型零件。在没有电压通过时,压敏电阻通常具有高电阻。随着电压水平的增加,其阻值会减小。当高压通过压敏电阻并超过其击穿电压时,该零件将迅速降低电阻并将电压钳位至安全水平。此时,该电阻将部分通电并吸收多余能量以保护电路。电压下降后,如果该零件未损坏,就会恢复为高电阻状态,并可正常使用。

来源: 得捷电子DigiKey

围观 5

主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图所示。

电源模块

对于一个完整的电子设计来讲,首要问题就是为整个系统提供电源供电模块,电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广,但是在实际使用过程中,一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机,51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象,克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。

电源模块电路图

此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给,也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED,图中R11为LED的限流电阻。S1 为电源开关。

复位电路

单片机的置位和复位,都是为了把电路初始化到一个确定的状态,一般来说,单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态,而在单片机内部,复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。

单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容,实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。

复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。

(1)上电复位:STC89系列单片及为高电平复位,通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC,再连接一个电阻到GND,由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位,随后回归到低电平进入正常工作状态,这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。

(2)按键复位:按键复位就是在复位电容上并联一个开关,当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平,而且由于电容的充电,会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

振荡电路

单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。

在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

STC89C51使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路,所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可,电容容量一般在15pF至50pF之间。

来源:畅学单片机

围观 9

一、开关电源的电路组成

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

开关电源的电路组成方框图如下:

二、输入电路的原理及常见电路

1、AC输入整流滤波电路原理

①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。

当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。

③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC输入滤波电路原理

①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。

②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。

当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。

三、功率变换电路

1、MOS管的工作原理

目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。

2、推挽式功率变换电路

Q1和Q2将轮流导通

3、有驱动变压器的功率变换电路

T2为驱动变压器,T1为开关变压器,TR1为电流环

四、输出整流滤波电路

1、正激式整流电路

T1为开关变压器,其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管,D2为续流二极管,R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感,C4、L2、C5组成π型滤波器。

2、反激式整流电路

T1为开关变压器,其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管,R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感,R2为假负载,C4、L2、C5组成π型滤波器。

3、同步整流电路

工作原理:当变压器次级上端为正时,电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通,电路构成回路,Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。

当变压器次级下端为正时,电流经C3、R4、R2使Q1导通,Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感,C6、L1、C7组成π型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。

五、稳压环路原理

1、反馈电路原理图

2、工作原理

当输出U0升高,经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后,U1③脚电压升高,当其超过U1②脚基准电压后U1①脚输出高电平,使Q1导通,光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通,UC3842①脚电位相应变低,从而改变U1⑥脚输出占空比减小,U0降低。

当输出U0降低时,U1③脚电压降低,当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平,Q1不导通,光耦OT1发光二极管不发光,光电三极管不导通,UC3842①脚电位升高,从而改变U1⑥脚输出占空比增大,U0降低。周而复始,从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。

反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等,会产生自激振荡,故障现象为:波形异常,空、满载振荡,输出电压不稳定等。

六、短路保护电路

1、在输出端短路的情况下,PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内,它可以用多种方法来实现限流电路,当功率限流在短路时不起作用时,只有另增设一部分电路。

2、短路保护电路通常有两种,下图是小功率短路保护电路,其原理简述如下:

当输出电路短路,输出电压消失,光耦OT1不导通,UC3842①脚电压上升至5V左右,R1与R2的分压超过TL431基准,使之导通,UC3842⑦脚VCC电位被拉低,IC停止工作。UC3842停止工作后①脚电位消失,TL431不导通UC3842⑦脚电位上升,UC3842重新启动,周而复始。当短路现象消失后,电路可以自动恢复成正常工作状态。

3、下图是中功率短路保护电路,其原理简述如下:

当输出短路,UC3842①脚电压上升,U1③脚电位高于②脚时,比较器翻转①脚输出高电位,给C1充电,当C1两端电压超过⑤脚基准电压时U1⑦脚输出低电位,UC3842①脚低于1V,UCC3842停止工作,输出电压为0V,周而复始,当短路消失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数,阻值不对时短路保护不起作用。

4、下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下:

当输出电路短路或过流,变压器原边电流增大,R3两端电压降增大,③脚电压升高,UC3842⑥脚输出占空比逐渐增大,③脚电压超过1V时,UC3842关闭无输出。

5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路,有着功耗小,但成本高和电路较为复杂,其工作原理简述如下:

输出电路短路或电流过大,TR1次级线圈感应的电压就越高,当UC3842③脚超过1伏,UC3842停止工作,周而复始,当短路或过载消失,电路自行恢复。

七、输出端限流保护

上图是常见的输出端限流保护电路,其工作原理简述如上图:当输出电流过大时,RS(锰铜丝)两端电压上升,U1③脚电压高于②脚基准电压,U1①脚输出高电压,Q1导通,光耦发生光电效应,UC3842①脚电压降低,输出电压降低,从而达到输出过载限流的目的。

八、输出过压保护电路的原理

输出过压保护电路的作用是:当输出电压超过设计值时,把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时,过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍的过压保护电路有如下几种:

1、可控硅触发保护电路

如上图,当Uo1输出升高,稳压管(Z3)击穿导通,可控硅(SCR1)的控制端得到触发电压,因此可控硅导通。Uo2电压对地短路,过流保护电路或短路保护电路就会工作,停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除,可控硅的控制端触发电压通过R对地泄放,可控硅恢复断开状态。

2、光电耦合保护电路

如上图,当Uo有过压现象时,稳压管击穿导通,经光耦(OT2)R6到地产生电流流过,光电耦合器的发光二极管发光,从而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极得电导通,3842的③脚电降低,使IC关闭,停止整个电源的工作,Uo为零,周而复始。

3、输出限压保护电路

输出限压保护电路如下图,当输出电压升高,稳压管导通光耦导通,Q1基极有驱动电压而道通,UC3842③电压升高,输出降低,稳压管不导通,UC3842③电压降低,输出电压升高。周而复始,输出电压将稳定在一范围内(取决于稳压管的稳压值)。

4、输出过压锁死电路

图A的工作原理是,当输出电压Uo升高,稳压管导通,光耦导通,Q2基极得电导通,由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通,Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通,UC3842③脚始终是高电平而停止工作。

在图B中,UO升高U1③脚电压升高,①脚输出高电平,由于D1、R1的存在,U1①脚始终输出高电平Q1始终导通,UC3842①脚始终是低电平而停止工作。

九、功率因数校正电路(PFC)

1、原理示意图

2、工作原理

输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器,BRG1整流一路送PFC电感,另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样,用以调整控制信号的占空比,即改变Q1的导通和关断时间,稳定PFC输出电压。

L4是PFC电感,它在Q1导通时储存能量,在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管,C6、C7滤波。

PFC电压一路送后级电路,另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样,用以调整控制信号的占空比,稳定PFC输出电压。

十、输入过欠压保护

1、原理图

2、工作原理

AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。

取样电压分为两路,一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚,如取样电压高于2脚基准电压,比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断,电源无输出。

另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚,如取样电压低于5脚基准电压,比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断,电源无输出。

来源:电源Fan

围观 22

1、直流等效电路分析法

在分析电路原理时,要搞清楚电路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在没有输入信号时,各半导体三极管、集成电路的静态偏置,也就是它们的静态工作点。交流电路是指交流信号传送的途径,即交流信号的来龙去脉。

在实际电路中,交流电路与直流电路共存于同一电路中,它们既相互联系,又互相区别。

直流等效分析法,就是对被分析的电路的直流系统进行单独分析的一种方法,在进行直流等效分析时,完全不考虑电路对输入交流信号的处理功能,只考虑由电源直流电压直接引起的静态直流电流、电压以及它们之间的相互关系。

直流等效分析时,首先应绘出直流等效电路图。绘制直流等效电路图时应遵循以下原则:电容器一律按开路处理,能忽略直流电阻的电感器应视为短路,不能忽略电阻成分的电感器可等效为电阻。取降压退耦后的电压作为等效电路的供电电压;把反偏状态的半导体二极管视为开路。

2、交流等效电路分析法

交流等效电路分析法,就是把电路中的交流系统从电路分分离出来,进行单独分析的一种方法 。

交流等效分析时,首先应绘出交流等效电路图。

绘制交流等效电路图应遵循以下原则:把电源视为短路,把交流旁路的电容器一律看面短路把隔直耦合器一律看成短路。

3、时间常数分析法

时间常数分析法主要用来分析R,L,C和半导体二极管组成电路的性质,时间常数是反映储能元件上能量积累快慢的一个参数,如果时间常数不同,尽管电路的形式及接法相似,但在电路中所起的作用是不同的。

常见的有耦合电路,微分电路,积分电路,钳位电路和峰值检波电路等。

4、频率特性分析法

频率特性分析法主要用来分析电路本身具有的频率是否与它所处理信号的频率相适应。分析中应简单计算一下它的中心频率,上下限频率和频带宽度等。

通过这种分析可知电路的性质,如滤波,陷波,谐振,选频电路等。

本文转自:蒙晖仪表(moho-china),转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

围观 230

闩锁效应 (Latch Up) 是在器件的电源引脚和地之间产生低阻抗路径的条件。这种情况将由触发事件(电流注入或过电压)引起,但一旦触发,即使触发条件不再存在,低阻抗路径仍然存在。这种低阻抗路径可能会由于过大的电流水平而导致系统紊流或灾难性损坏。在设计电路应用时,请确保应用于器件的电压和电流水平符合绝对最大额定值要求。

在电路设计时, 可以考虑以下建议来防止闩锁问题。

1. 如果由于上电排序而发生闩锁,可以利用二极管与VDD串联如果任何时候器件的数字输入或输出都超过VDD,可以在VDD串联二极管(如下图使用1N914)来阻止SCR触发和随后的闩锁产生。这是因为二极管能够防止寄生横向PNP晶体管的基极电流从VDD引脚流出,从而防止SCR触发。


2. 将肖特基二极管添加到DGND(数字地)可防止电压不足如果器件的数字输入和输出随时低于DGND,则可以从这些输入或输出连接到DGND的肖特基二极管将有效地将负偏移钳位在-0.3V至-0.4V之间。 这可以防止寄生NPN晶体管的发射极与基极结导通,并且还可以防止SCR触发。


3. 在DGND和AGND (模拟地) 之间连接肖特基二极管如果DGND电位偶尔会超过AGND 0.3V或更多,则可以在器件两个引脚之间放置肖特基二极管来将阻止相关寄生NPN晶体管的导通。 这提供了额外的防止闩锁的保护。 此外,与前面提到的反向并联连接的额外二极管可以在另一个方向上将DGND限制到AGND,这大大减少了数字噪声被注入器件的可能性。


出处:Killoser
转自:
维库电子市场网

围观 349

我们知道,在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”,例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差(如CPU与外设)或者各自的信号类型不一致(如传感器检测光信号)等,这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。

下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下:

(1)TTL电平接口:

这个接口类型基本是老生常谈的吧,从上大学学习模拟电路、数字电路开始,对于一般的电路设计,TTL电平接口基本就脱不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以内,这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故(构成一个LPF),输入信号超过一定频率的话,信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高,要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。

(2)CMOS电平接口:

我们对它也不陌生,也是经常和它打交道了,一些关于CMOS的半导体特性在这里就不必啰嗦了。许多人都知道的是,正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。但是!鲜为人知的是,在高转换频率时,CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率,至于为什么是这样,请去问半导体物理理论吧。由于CMOS的工作电压目前已经可以很小了,有的FPGA内核工作电压甚至接近1.5V,这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多,因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。众所周知,CMOS电路的输入阻抗是很高的,因此,它的耦合电容容量可以很小,而不需要使用大的电解电容器了。由于CMOS电路通常驱动能力较弱,所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。此外,设计CMOS接口电路时,要注意避免容性负载过重,否则的话会使得上升时间变慢,而且驱动器件的功耗也将增加(因为容性负载并不耗费功率)。

(3)ECL电平接口:

这可是计算机系统内部的老朋友啊!因为它的速度“跑”得够快,甚至可以跑到几百MHz!这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态,这样就可以减少BJT的导通和截止时间,工作速度自然也就可以提上去了。But,这是要付出代价的!它的致命伤:功耗较大!它引发的EMI问题也就值得考虑了,抗干扰能力也就好不到哪去了,要是谁能够折中好这两点因素的话,那么他(她)就该发大财了。还有要注意的是,一般ECL集成电路是需要负电源供电的,也就是说它的输出电压为负值,这时就需要专门的电平移动电路了。

(4)RS-232电平接口:

玩电子技术的基本没有谁不知道它的了(除非他或她只是电子技术专业的“门外汉”)。它是低速串行通信接口标准,要注意的是,它的电平标准有点“反常”:高电平为-12V,而低电平为+12V。So,当我们试图通过计算机与外设进行通信时,一个电平转换芯片MAX232自然是少不了的了。但是我们得清醒地意识到它的一些缺点,例如数据传输速度还是比较慢、传输距离也较短等。

(5)差分平衡电平接口:

它是用一对接线端A和B的相对输出电压(uA-uB)来表示信号的,一般情况下,这个差分信号会在信号传输时经过一个复杂的噪声环境,导致两根线上都产生基本上相同数量的噪声,而在接收端将会把噪声的能量给抵消掉,因此它能够实现较远距离、较高速率的传输。工业上常用的RS-485接口采用的就是差分传输方式,它具有很好的抗共模干扰能力。

(6)光隔离接口:

光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的,它的“好处”就是能够实现电气隔离,因此它有出色的抗干扰能力。在电路工作频率很高的条件下,基本只有高速的光电隔离接口电路才能满足数据传输的需要。有时为了实现高电压和大电流的控制,我们必须设计和使用光隔离接口电路来连接如上所述的这些低电平、小电流的TTL或CMOS电路,因为光隔离接口的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏特的高压,足以满足一般的应用了。此外,光隔离接口的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,否则的话还是有电气联系,也就不叫隔离了。

(7)线圈耦合接口:

它的电气隔离特性好,但是允许的信号带宽有限。例如变压器耦合,它的功率传输效率是非常高的,输出功率基本接近其输入功率,因此,对于一个升压变压器来说,它可以有较高的输出电压,但是却只能给出较低的电流。此外,变压器的高频和低频特性并不让人乐观,但是它的最大特点就是可以实现阻抗变换,当匹配得当时,负载可以获得足够大的功率,因此,变压器耦合接口在功率放大电路设计中很“吃香”。

本文转自:玩转单片机,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

围观 439

所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电,当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成,所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。

1

滤波电容:它接在直流电压的正负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电平滑,通常采用大容量的电解电容,也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。

2

退耦电容:并接于放大电路的电源正负极之间,防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。

3

旁路电容:在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号或脉冲信号设置一条通路,避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。

4

耦合电容:在交流信号处理电路中,用于连接信号源和信号处理电路或者作为两放大器的级间连接,用于隔断直流,让交流信号或脉冲信号通过,使前后级放大电路的直流工作点互不影响。

5

调谐电容:连接在谐振电路的振荡线圈两端,起到选择振荡频率的作用。

6

衬垫电容:与谐振电路主电容串联的辅助性电容,调整它可使振荡信号频率范围变小,并能显著地提高低频端的振荡频率。

晶振电路及其等效电路

07

补偿电容:与谐振电路主电容并联的辅助性电容,调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。

08

中和电容:并接在三极管放大器的基极与发射极之间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。

09

稳频电容:在振荡电路中,起稳定振荡频率的作用。

10

定时电容:在RC时间常数电路中与电阻R串联,共同决定充放电时间长短的电容。

11

加速电容:接在振荡器反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡信号的幅度。

12

缩短电容:在UHF高频头电路中,为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。

13

克拉波电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈串联的电容,起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。

克拉波振荡器

14

锡拉电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈两端并联的电容,起到消除晶体管结电容的影响,使振荡器在高频端容易起振。

15

稳幅电容:在鉴频器中,用于稳定输出信号的幅度。

16

预加重电容:为了避免音频调制信号在处理过程中造成对分频量衰减和丢失,而设置的RC高频分量提升网络电容。

17

去加重电容:为了恢复原伴音信号,要求对音频信号中经预加重所提升的高频分量和噪声一起衰减掉,设置RC在网络中的电容。

18

移相电容:用于改变交流信号相位的电容。

19

反馈电容:跨接于放大器的输入与输出端之间,使输出信号回输到输入端的电容。

20

降压限流电容:串联在交流回路中,利用电容对交流电的容抗特性,对交流电进行限流,从而构成分压电路。

21

逆程电容:用于行扫描输出电路,并接在行输出管的集电极与发射极之间,以产生高压行扫描锯齿波逆程脉冲,其耐压一般在1500伏以上。

22

S校正电容:串接在偏转线圈回路中,用于校正显象管边缘的延伸线性失真。

23

自举升压电容:利用电容器的充、放电储能特性提升电路某点的电位,使该点电位达到供电端电压值的2倍。

24

消亮点电容:设置在视放电路中,用于关机时消除显象管上残余亮点的电容。

25

软启动电容:一般接在开关电源的开关管基极上,防止在开启电源时,过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上,导致开关管损坏。

26

启动电容:串接在单相电动机的副绕组上,为电动机提供启动移相交流电压,在电动机正常运转后与副绕组断开。

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运转电容:与单相电动机的副绕组串联,为电动机副绕组提供移相交流电流。在电动机正常运行时,与副绕组保持串接。

来源:网络、电子产品世界

围观 370

实践表明,一个电子装置,即使按照设计的电路参数进行安装,往往也难于达到预期的效果。这是因为人们在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等),必须通过安装后的测试和调整,来发现和纠正设计方案的不足,然后采取措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。因此,调试电子电路的技能对从事电子技术及其相关领域工作的人员来说,是不应缺少的。

调试的常用仪器有:稳压电源、万用表、示波器、频谱分析仪和信号发生器等。

电子电路调试包括测试和调整两个方面。

调试的意义有二:
①是通过调试使电子电路达到规定的指标;
②是通过调试发现设计中存在的缺陷并予以纠正。

1、电子电路调试的一般步骤

传统中医看病讲究“望、闻、问、切”,其实调试电路也是如此。

首先“望”,即观察电路板的焊接如何,成熟的电子产品一般都是焊接出的问题;第二“闻”,呵呵,这个不是说先把电路板闻下,而是说通电后听电路板是否有异常响动,不该叫的叫了,该叫的不叫;第三“问”,如果是自己第一次调试,不是自己设计的要问电源是多少?别人是否调过?有什么问题?第四“切”,元器件有没焊全、芯片焊接是否正确、不易观察的焊点是否焊好?一般调试前做好这几步就可发现不少问题。

根据电子电路的复杂程度,调试可分步进行:对于较简单系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→联调。对于较复杂的系统,调试步骤是:电源调试→单板调试→分机调试→主机调试→联调。

由此可明确三点:
(1) 不论简单系统还是复杂系统,调试都是从电源开始入手的;
(2) 调试方法一般是先局部(单元电路)后整体,先静态后动态;
(3) 一般要经过测量→调整→再测量→再调整的反复过程;对于复杂的电子系统,调试也是一个“系统集成”的过程。

在单元电路调试完成的基础上,可进行系统联调。例如数据采集系统和控制系统,一般由模拟电路、数字电路和微处理器电路构成,调试时常把这3部分电路分开调试,分别达到设计指标后,再加进接口电路进行联调。联调是对总电路的性能指标进行测试和调整,若不符合设计要求,应仔细分析原因,找出相应的单元进行调整。不排除要调整多个单元的参数或调整多次,甚至有修正方案的可能。

2、电子电路调试的具体步骤

(1) 通电观察:通电后不要急于测量电气指标,而要观察电路有无异常现象,例如有无冒烟现象,有无异常气味,手摸集成电路外封装,是否发烫等。如果出现异常现象,应立即关断电源,待排除故障后再通电。

(2) 静态调试:静态调试一般是指在不加输入信号,或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试,可用万用表测出电路中各点的电位,通过和理论估算值比较,结合电路原理的分析,判断电路直流工作状态是否正常,及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数,使电路直流工作状态符合设计要求。

(3) 动态调试:动态调试是在静态调试的基础上进行的,在电路的输入端加入合适的信号,按信号的流向,顺序检测各测试点的输出信号,若发现不正常现象,应分析其原因,并排除故障,再进行调试,直到满足要求。

测试过程中不能仅凭感觉或印象,要始终借助仪器观察。使用示波器时,最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡,通过直流耦合方式,可同时观察被测信号的交、直流成分。

通过调试,最后检查功能块和整机的各种指标(如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗、灵敏度等)是否满足设计要求,如必要,再进一步对电路参数提出合理的修正。

3、电子电路调试中的若干问题

(1) 根据待调试系统的工作原理(原理图和PCB)拟定调试步骤和测量方法,确定测试点,并在图纸上和板子上标出位置,画出调试数据记录表格等。

(2) 搭设调试工作台,工作台配备所需的调试仪器,仪器的摆设应操作方便,便于观察。学生往往不注意这个问题,在制作或调机时工作台很乱,工具、书本、衣物等与仪器混放在一起,这样会影响调试。

特别提示:在制作和调试时,一定要把工作台布置的干净、整洁。这便是“磨刀不误砍柴工”。

(3) 对于硬件电路,应为被调试系统选择测量仪表,测量仪表的精度应优于被测系统;对于软件调试,则应配备微机和开发工具。

(4) 电子电路的调试顺序一般按信号流向进行,将前面调试过的电路输出信号作为后一级的输入信号,为最后统调创造条件。

(5) 选用可编程逻辑器件实现的数字电路,应完成可编程逻辑器件源文件的输入、调试与下载,并将可编程逻辑器件和模拟电路连接成系统,进行总体调试和结果测试。

(6) 在调试过程中,要认真观察和分析实验现象,做好记录,保证实验数据的完整可靠。

4、调试前的工作

电路安装完毕,通常不宜急于通电,应该先认真检查一下。

检查内容包括:

(1) 连线是否正确:检查电路连线是否正确,包括错线(连线一端正确,另一端错误)、少线(安装时完全漏掉的线)和多线(连线的两端在电路图上都是不存在的)。

查线的方法通常有两种:1) 按照电路图检查安装的线路:这种方法的特点是,根据电路图连线,按一定顺序逐一检查安装好的线路,由此可比较容易地查出错线和少线。2) 按照实际线路来对照原理电路进行查线:这是一种以元件为中心进行查线的方法。把每个元件(包括器件)引脚的连线一次查清,检查每个去处在电路图上是否存在,这种方法不但可以查出错线和少线,还容易查出多线。

为了防止出错,对于已查过的线通常应在电路图上做出标记,最好用指针式万用表“Ω×1”挡,或数字式万用表“Ω挡”的蜂鸣器来测量,而且应直接测量元器件引脚,这样可以同时发现接触不良的地方。

(2) 元器件安装情况
检查元器件引脚之间有无短路;连接处有无接触不良;二极管、三极管、集成器件和电解电容极性等是否连接有误。

(3) 电源供电(包括极性)、信号源连线是否正确。

(4) 电源端对地是否存在短路。
若电路经过上述检查,并确认无误后,就可转入调试。

5、调试方法

调试包括测试和调整两个方面。

所谓电子电路的调试,是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量→判断→调整→再测量的反复进行过程。为了使调试顺利进行,设计的电路图上最好标明各点的电位值,相应的波形图以及其它主要数据。调试方法通常采用先分调后联调(总调)。

我们知道,任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成的,因此,调试时可以循着信号的流向,逐级调整各单元电路,使其参数基本符合设计指标。这种调试方法的核心是:把组成电路的各功能块(或基本单元电路)先调试好,并在此基础上逐步扩大调试范围,最后完成整机调试。采用先分调,后联调的优点是:能及时发现问题和解决问题。新设计的电路一般采用此方法。

对于包括模拟电路、数字电路和微机系统的电子装置更应采用这种方法进行调试。因为只有把三部分分开调试后,分别达到设计指标,并经过信号及电平转换电路后才能实现整机联调。否则,由于各电路要求的输入、输出电压和波形不匹配,盲目进行联调,就可能造成大量的器件损坏。

除了上述方法外,对于已定型的产品和需要相互配合才能运行的产品也可采用一次性调试。

6、调试中的注意事项

调试结果是否正确,很大程度上受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证调试的效果,必须减小测量误差,提高测量精度。为此,需注意以下几点:

(1) 正确使用测量仪器的接地端

凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量时,仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起,否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化,而且将使测量结果出现误差。根据这一原则,调试发射极偏置电路时,若需测量VCE,不应把仪器的两端直接接在集电极和发射极上,而应分别对地测出VC、VE,然后将二者相减得VCE。若使用干电池供电的万用表进行测量,由于电表的两个输入端是浮动的,所以允许直接跨接到测量点之间。

(2) 测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗

若测量仪器输入阻抗小,则在测量时会引起分流,给测量结果带来很大误差。

(3) 测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽

例如:MF-20型万用表的工作频率为20~20000 Hz。如果放大器的fh =100 kHz,我们就不能用 MF-20来测试放大器的幅频特性,否则,测试结果就不能反映放大器的真实情况。

(4) 要正确选择测量点

用同一台测量仪器进行测量时,测量点不同,仪器内阻引进的误差大小将不同。例如,对于图1所示电路,测C1点电压VC1时,若选择e2为测量点,测得VE2,根据VCl=VE2+VBE2求得的结果,可能比直接测Cl点得到的VC1的误差要小得多。所以出现这种情况,是因为Re2较小,仪器内阻引进的测量误差小。

(5) 测量方法要方便可行

需要测量某电路的电流时,一般尽可能测电压而不测电流,因为测电压不必改动被测电路,测量方便。若需知道某一支路的电流值,可以通过测取该支路上电阻两端的电压,经过换算而得到。

(6) 调试过程中,不但要认真观察和测量,还要善于记录

记录的内容包括实验条件、观察的现象、测量的数据、波形和相位关系等。只有有了大量可靠的实验记录并与理论结果加以比较,才能发现电路设计上的问题,完善设计方案。

7、调试时出现故障的解决方法

要认真查找故障原因,切不可一遇故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题,如果是原理上的问题,即使重新安装也解决不了问题。我们应当把查找故障,分析故障原因,看成一次好的学习机会,通过它来不断提高自己分析问题和解决问题的能力。

(1) 检查故障的一般方法

故障是不期望但又不可避免的电路异常工作状况。分析、寻找和排除故障是电气工程人员必备的实际技能。对于一个复杂的系统来说,要在大量的元器件和线路中迅速、准确地找出故障是不容易的。一般故障诊断过程,就是从故障现象出发,通过反复测试,做出分析判断,逐步找出故障原因的过程。

(2) 故障现象和产生故障的原因

1) 常见的故障现象:放大电路没有输入信号,而有输出波形。放大电路有输入信号,但没有输出波形,或者波形异常。串联稳压电源无电压输出,或输出电压过高且不能调整,或输出稳压性能变坏、输出电压不稳定等。振荡电路不产生振荡。计数器输出波形不稳,或不能正确计数。收音机中出现“嗡嗡”交流声和“啪啪”的汽船声等。以上是最常见的一些故障现象,还有很多奇怪的现象,在这里就不一一列举了。

2) 产生故障的原因:故障产生的原因很多,情况也很复杂,有的是一种原因引起的简单故障,有的是多种原因相互作用引起的复杂故障。因此,引起故障的原因很难简单分类。这里只能进行一些粗略的分析。

对于定型产品使用一段时间后出现故障,故障原因可能是元器件损坏,连线发生短路或断路(如焊点虚焊、接插件接触不良、可变电阻器、电位器、半可变电阻等接触不良、接触面表面镀层氧化等),或使用条件发生变化(如电网电压波动,过冷或过热的工作环境等)影响电子设备的正常运行。

对于新设计安装的电路来说,故障原因可能是:实际电路与设计的原理图不符;元器件焊接错误、元器件使用不当或损坏;设计的电路本身就存在某些严重缺点,不满足技术要求;连线发生短路或断路等。

仪器使用不正确引起的故障,如示波器使用不正确而造成的波形异常或无波形,接地问题处理不当而引入干扰等。

各种干扰引起的故障。

(3) 检查故障的一般方法:查找故障的顺序可以从输入到输出,也可以从输出到输入。查找故障的一般方法有:

1) 直接观察法

直接观察法是指不用任何仪器,利用人的视、听、嗅、触等作为手段来发现问题,寻找和分析故障。直接观察包括不通电检查和通电观察。

检查仪器的选用和使用是否正确;电源电压的等级和极性是否符合要求;电解电容的极性、二极管和三极管的管脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况;布线是否合理;印刷板有无断线;电阻电容有无烧焦和炸裂等。

通电观察元器件有无发烫、冒烟,变压器有无焦味,电子管、示波管灯丝是否亮,有无高压打火等。

此法简单,也很有效,可作初步检查时用,但对比较隐蔽的故障无能为力。

2) 用万用表检查静态工作点

电子电路的供电系统,半导体三极管、集成块的直流工作状态(包括元、器件引脚、电源电压)、线路中的电阻值等都可用万用表测定。当测得值与正常值相差较大时,经过分析可找到故障。

顺便指出,静态工作点也可以用示波器“DC”输入方式测定。用示波器的优点是:内阻高,能同时看到直流工作状态和被测点上的信号波形以及可能存在的干扰信号及噪声电压等,更有利于分析故障。

3) 信号寻迹法

对于各种较复杂的电路,可在输入端接入一个一定幅值、适当频率的信号(例如,对于多级放大器,可在其输入端接入 f=1000 Hz的正弦信号),用示波器由前级到后级(或者相反),逐级观察波形及幅值的变化情况,如哪一级异常,则故障就在该级。这是深入检查电路的方法。

4) 对比法

怀疑某一电路存在问题时,可将此电路的参数与工作状态相同的正常电路的参数(或理论分析的电流、电压、波形等)进行一一对比,从中找出电路中的不正常情况,进而分析故障原因,判断故障点。

5) 部件替换法

有时故障比较隐蔽,不能一眼看出,如这时你手头有与故障仪器同型号的仪器时,可以将仪器中的部件、元器件、插件板等替换有故障仪器中的相应部件,以便于缩小故障范围,进一步查找故障。

6) 旁路法

当有寄生振荡现象时,可以利用适当容量的电容器,选择适当的检查点,将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间,如果振荡消失,就表明振荡是产生在此附近或前级电路中。否则就在后面,再移动检查点寻找之。应该指出的是,旁路电容要适当,不宜过大,只要能较好地消除有害信号即可。

7) 短路法

就是采取临时性短接一部分电路来寻找故障的方法。短路法对检查断路性故障最有效。但要注意对电源(电路)是不能采用短路法的。

8) 断路法

断路法用于检查短路故障最有效。断路法也是一种使故障怀疑点逐步缩小范围的方法。例如,某稳压电源因接入一带有故障的电路,使输出电流过大,我们采取依次断开电路的某一支路的办法来检查故障。如果断开该支路后,电流恢复正常,则故障就发生在此支路。

实际调试时,寻找故障原因的方法多种多样,以上仅列举了几种常用的方法。这些方法的使用可根据设备条件,故障情况灵活掌握,对于简单的故障用一种方法即可查找出故障点,但对于较复杂的故障则需采取多种方法互相补充、互相配合,才能找出故障点。

在一般情况下,寻找故障的常规做法是:先用直接观察法,排除明显的故障。再用万用表(或示波器)检查静态工作点。信号寻迹法是对各种电路普遍适用而且简单直观的方法,在动态调试中广为应用。

应当指出,对于反馈环内的故障诊断是比较困难的,在这个闭环回路中,只要有一个元器件(或功能块)出故障,则往往整个回路中处处都存在故障现象。寻找故障的方法是先把反馈回路断开,使系统成为一个开环系统,然后再接入一适当的输入信号,利用信号寻迹法逐一寻找发生故障的元器件(或功能块)。

来源:电源网订阅号

围观 358

开关电源设计中,我们常常使用到一个电阻串联一个电容构成的RC电路, RC电路性能会直接影响到产品性能和稳定性。本文将为大家介绍一种既能降低开关管损耗,且可降低变压器的漏感和尖峰电压的RC电路。

高频开关电源在开关管关断时,电压和电流的重叠引起的损耗是开关电源损耗的主要部分,同时,由于电路中存在寄生电感和寄生电容,在功率开关管关断时,电路中也会出现过电压并且产生振荡。如果尖峰电压过高,就会损坏开关管。同时,振荡的存在也会使输出纹波增大。为了降低关断损耗和尖峰电压,需要在开关管两端并联RC缓冲电路以改善电路的性能。

图1

图1所示的是一个简单的反激式开关电源电路,从图中可以看出RC电路在图中的出现过6次从RaCa—RfCf,每个RC电路的位置不同,作用也不一样。本文介绍的是图1中RbCb,RcCc构成的RC吸收电路。

这两个RC电路在图中主要作用是:

  •   减少导通或关断损耗;

  •   降低电压或电流尖峰;

  •   可以间接的改善EMI特性。

在设计RC吸收电路时,我们必须了解整个电源网络的几个重要参数,比如输入电压、输入电流、尖峰电压、尖峰电流等。在图1所示当Q1关断时,源极电压开始上升到2Vdc,而电容Cb限制了源极(D)电压的上升速度,同时减小了上升电压和下降电流的重叠,从而减低了开关管Q1的损耗。而在下次开关关断之前,Cb必须将已经充满的电压放完,放电路径为Cb、Rb、Q1。

图2 开关管源极(D)的Vds电压波形

图2-A表示的是开关管Q1没有加RC吸收电路的Vds电压波形,图中明显的看出,当开关管Q1断开时,Vds电压迅速上升至最高点,而后伴随这震荡下跌,震荡频率为20MHZ。

图2-B表示的是开关管上加了RC吸收电路的Vds电压波形,相对与图2-A,在加了RC吸收电路后,开关管断开瞬间,Vds电压上升比较平缓,且在上升到最高电压跌落时不会产生高频震荡,EMI特性也会偏好。

在感性负载中,开关器件关断的瞬间,如果此时感性负载的磁通不为零,根据愣次定律便会产生一个自感电动势,对外界辞放磁场储能,为简单起见,一般都采用RC吸收回路,将这部份能量以热能的方式消耗掉。

设计RC吸收回路参数,需要先确定磁场储能的大小,在反激变压器中,磁场储能由两部份辞放,其中大部份是通过互感向二次侧提供能量,只有漏感部份要通过RC回路处理,需要测量励磁电感,互感及漏感值,再求得RC回路的初始电流值。

  •   R的取值,以开关所能承受的瞬时反压,比初始电流值;此值过小则动态功耗过大,引值过大则达不到保护开关的作用;

  •   C的取值,则需要满足在钳位电平下能够储存磁能的一半,且满足一定的dV/dt,C关断缓冲,R开通限流,电阻的阻值基本可以按照:
R=(sqrt(Llk/Cj))/n 这个公式计算,功率根据实际情况选择,C一般都在102——103之间选择,选C时在考虑吸收效果的同时还需考虑EMI的相位和后面输出电容的纹波电流应力,则有:

C=(Ip*Tf)/(2*2*Vdc)

Ip:峰值电流

Tf:集电极电流从初始值下降到零的时间

Vdc:输入的直流电压

R=Ton(min)/(3C)

Ton(min):开关管最小的导通时间

总结

根据以上给出的公式,可以很方便地选择出合适的RC吸收电路。但在设计时,应该根据整个电源设计的性能指标,通过实际调试才能得到真正合适的参数。有时候,为了达到系统的性能指标,牺牲一定的效率也是必要的。总之,在设计RC吸收电路参数时,必须综合考虑性能和效率,最终选择合适的RC参数。

来源:ZLG致远电子

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