新型结构IGBT功率模块—flowPHASE lowPHASE、变频器、寄生电感 1 引言 在中大功率变频器的设计中，IGBT模块已经得到越来越广泛的应用。但由于现有IGBT模块继承了以前大功率晶闸管的结构特点，仍然采用螺栓式的连接方法。造成的问题一是寄生电感大，EMI问题严重；二是由于必须通过铜排进行连接，成本高。 泰科电子（Tyco）针对以上问题，推出了新型结构的IGBT功率模块：flowPHASE 0，如图1所示。它是基于Power flow的设计理念进行设计，寄生电感小，而且非常方便布线；另外在结构设计上继续采用Clip in技术，使得电路板，功率模块和散热器的连接更加简单可靠。flowPHASE 0家族的模块是半桥结构，现有产品可以覆盖变频器15kW到30kW的应用。 图1 flowPHASE 0 IGBT模块示意图 2 PCB布线 对于模块本身的设计,结构的紧凑性很重要,但是更重要的是如何合理的布局模块的管脚。泰科flowPHASE 0模块在结构布局上具有以下特点,如图2所示。 图2 全桥逆变使用示意图 ● 模块内部电流流距短； ● 模块内部强弱电隔离分布； ● 在模块内部芯片布局时，综合考虑了外部PCB布线的简易性； ● 模块符合UL认证标准。
这些特点使得模块在实际应用时具有以下优点： ● 功率线短，方便布线且寄生电感小； ● 只要两层电路板就可以满足要求； ● 输入，输出功率线没有交叉，电磁兼容性好； ● 门极驱动管脚靠近驱动电路，驱动特性好； ● 使得变频器紧凑结构设计成为可能。 3 寄生电感 在高频应用场合中，寄生电感是造成IGBT关断过电压，关断损耗增加的罪魁祸首。因为在关断IGBT 时，由于电流突变，会在寄生电感上感应出一个电压。这个电压叠加在直流母线电压上造成关断电压尖峰，具体原理如下式所示： VCE(peak)=VCE+L×di/dt 其中寄生电感L是直流母线上电流流过IGBT所包围的面积的等效电感，如下图3所示。 图3 寄生电感示意图 所以对于变频器设计者来说，如何有效降低回路中的寄生电感就显得非常重要。flowPHASE 0模块由于按照Power flow的设计理念进行设计，模块内部寄生电感小。另外它的结构特点使得用户可以在PCB正反两面叠加布置直流母线，这样可以大大降低直流母线电压正负端的距离，从而减小回路面积，降低模块外部寄生电感。 4 热特性 考虑到模块应用上的高功率密度，模块内部使用了直接铜熔结（DCB-Direct Copper Bonding）陶瓷基板。对于通用型模块，flowPHASE 0使用了三氧化二铝（Al2O3）陶瓷基板，对于高性能产品，使用了氮化铝（AlN）陶瓷基板，它的导热性能要比Al2O3好五倍以上。 为了降低整个IGBT模块的功率损耗，模块内部使用了最新的低损耗型沟槽栅场终止芯片。另外由于flowPHASE 0是半桥结构模块，通过分散放置，可以有效降低中心热点的温度，改善模块的热特性，最大化的利用散热器，具体如图4所示。
热电偶法 热电偶是由两种小同的金属材料组成的。如果把热电偶的热节点置于微波电磁场中，使之直接吸收微波功率，热节点的温度便上升，并由热电偶检测出温度差，该温差热电势便可作为微波功率的量度。用这种原理设计成的功率计称为热电偶式功率计。又因功率测量中热电偶是做成薄膜形式的，故又叫薄膜热电偶式功率计。 热电偶式功率计由两部分组成：一个用于能量转换的薄膜热电偶座，它将微波能量转化为电动势，另一个是高灵敏度的直流放大器，用来检测热电动势。 早期的薄膜热电偶式功率计的热电偶是用铋．锑金属薄膜制成的，这种热电偶的结构示意图如图2-8所示。图中所示的结构用于同轴功率座。热电偶的节点al和a2置于同轴传输线的高频电磁场，节点b2，b1，b3分别置于同轴线的内、外导体上，它的温度保持不变。当微波功率未输入时，热电堆节点之间没有温差，因而没有输出。当微波功率输入时，通过媒质基体的电容耦合，传输到铋-锑薄膜元件，由帕尔帖效应，在a1，a2节点的温度升高，这就与节点bl，b2，b3产生温差，由温差形成热电势，即贝克塞效应。由于这里的热电堆是串联的，因此，总电势等于每对的和。由于热电偶元件可以制成极薄的片状，因此功率灵敏度较高，动态范围也很宽。 功率指示器是一个高灵敏度的直流放大器，图2-9所示为其原理图。热电偶产生的热电势经斩波器转换成交流电压，前置放大器提供了大约60dB的增益。交流信号放大后进入解调器。解调后的输出信号与功率座吸收的微波功率成正比。为了便于修正功率指示器读数，仪器的读数设有“校准系数开关”，改变其位置，就可以使直流放大器的增益随之变化，从而使指示器得到修正。 薄膜热电偶式功率计具有响应速度快，灵敏度高、动态范罔宽、噪声低和零点漂移小等突出优点，适用于多种场合下的功率测量。它的缺点是过载能力差。此外，由于它的寄 牛电抗大，要使这种同轴功率座工作到18GHz以上是很困难的。1973年出现了半导体薄膜热电偶式功率计，它的工作原理同传统的铋一锑薄膜热电偶式功率计相同，但在热偶材料和功率座的结构上做了大的改进。它是在一个0.76mm平方大小的硅片上集成了两个热电 偶。每个热电偶的电阻为100Ω，它们对高频是并联的而对直流是串联的，其等效电路如图2-10所示。 为了使0.76mm平方人小的集成式双热电偶芯片与同轴传输线的阻抗相匹配，用共面传输线将它与同轴线相连接，共面线通过一段渐变线过渡与热电偶相接。这种结构保证了热电偶与 同轴线之间的良好阻抗匹配，从而使功率座的驻波比在0.01～18GHz频率范围内小于1.4。为了不使热电偶输出的微弱信号受到干扰，直流放大器的斩波器和前置放大器置于功率座内，然后用电缆与放大器连接。这种功率指示器实现了数字化读数和自动化操作，不仅能通过指示器面板上的键盘实现人机对话式操作，还具有信息存储和数据处理能力，从而能够采取某些措施消除和修正误差，提高了测量准确度。 热敏电阻法 热敏电阻是一种具有负温度系数的电阻元件，当它的温度升高时，电阻值就变小。由于它对温度非常敏感，因此被广泛的用于微瓦和毫瓦级的功率测量中。热敏电阻大都为珠形，其直径约为0.05～0.5mm，但也有杆形的。早期使用的热敏电阻元件大多用玻璃壳封装。
光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试 一．实验目的和任务 1．了解光隔离器的工作原理和主要功能。 2．了解光隔离器各参数的测量方法。 3．测量光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗参数。 二．实验原理 光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，该器件用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光，由于这类反向光的存在，导致光路系统间将产生自耦合效应，使激光器的工作变得不稳定和产生系统反射噪声，使光纤链路上的光放大器发生变化和产生自激励，造成整个光纤通信系统无法正常工作。若在半导体激光器输出端和光放大器输入或输出端连接上光隔离器，减小反射光对LD的影响，因此，光隔离器是高码速光纤通信系统、精密光纤传感器等高技术领域必不可少的元器件之一。 光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。它们的原理图如图1.1和图1.2所示： 图1.1 偏振相关的光隔离器 图1.2 偏振无关的光隔离器
对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振方向旋转角为FHL =φ，式中H 为磁场强度，L 为法拉第材料长度，F 为材料的贾尔德系数。如图 1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了 045，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成045角，使得光线顺利通过，而反射回来 的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转045，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。 偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。这两束光通过法拉第旋转器，沿同一方向旋转045，再通过λ/2波片旋转045，垂直偏振光变为平行偏振光，平行偏振光变为垂直偏振光，经过偏振分束器合为一束光输出。图1.2(b)是反向输入光的偏振态在隔离器中的演化过程。在SWP 水平偏振态光折射，垂直偏振态光透射，则光不能从正向输入端输出。 （一） 光隔离器插入损耗测试的实验原理 光隔离器的插入损耗是光隔离器正向接入时，输出光功率相对输入光功率的比率（以dB 为单位）。假设光隔离器的正向输入光功率为正1P ，输出光功率为正2P ，则其计算公式为： 正 正 21lg 10P P Insertloss = （1-1） 其插入损耗实验原理图如图1.3所示。 光隔离器 图1.3 光隔离器插入损耗测量原理图 （二） 光隔离器隔离度测试的实验原理 反向隔离度是隔离器最重要的指标之一，它表征光隔离器对反向传输光的隔离能力。将光隔离器按图1.4反向接入，假设光隔离器反向输入光功率为反1P ，输出光功率为反2P 。则光隔离器隔离度计算公式为：
功率测量仪器项目 情况说明及投资建议 情况说明及投资建议参考模板，仅供参考
摘要 该功率测量仪器项目计划总投资22227.43万元，其中：固定资产 投资15669.51万元，占项目总投资的70.50%；流动资金6557.92万元，占项目总投资的29.50%。 达产年营业收入56205.00万元，总成本费用42843.62万元，税 金及附加441.74万元，利润总额13361.38万元，利税总额15646.07 万元，税后净利润10021.03万元，达产年纳税总额5625.03万元；达 产年投资利润率60.11%，投资利税率70.39%，投资回报率45.08%，全部投资回收期3.72年，提供就业职位1049个。 充分依托项目承办单位现有的资源或社会公共设施，以降低投资，加快项目建设进度，采取切实可行的措施节约用水。贯彻主体工程与 环境保护、劳动安全和工业卫生、消防工程“同时设计、同时建设、 同时投产”的总体规划与建设要求。 本功率测量仪器项目报告所描述的投资预算及财务收益预评估基 于一个动态的环境和对未来预测的不确定性，因此，可能会因时间或 其他因素的变化而导致与未来发生的事实不完全一致。
功率测量仪器项目情况说明及投资建议目录 第一章功率测量仪器项目绪论 第二章功率测量仪器项目建设背景及必要性 第三章建设规模分析 第四章功率测量仪器项目选址科学性分析 第五章总图布置 第六章工程设计总体方案 第七章风险评估 第八章职业安全与劳动卫生 第九章项目计划安排 第十章投资估算与经济效益分析
第一章功率测量仪器项目绪论 一、项目名称及承办企业 （一）项目名称 功率测量仪器项目 （二）项目承办单位 xxx有限公司 二、功率测量仪器项目选址及用地规模控制指标 （一）功率测量仪器项目建设选址 项目选址位于某某临港经济技术开发区,地理位置优越，交通便利，规划电力、给排水、通讯等公用设施条件完备，建设条件良好。 （二）功率测量仪器项目用地性质及规模 项目总用地面积55147.56平方米（折合约82.68亩），土地综合 利用率100.00%；项目建设遵循“合理和集约用地”的原则，按照功率测量仪器行业生产规范和要求进行科学设计、合理布局，符合规划建 设要求。 （三）用地控制指标及土建工程
简单机械、功和功率测试题及答案 学校:＿＿_____＿___姓名：___＿_＿__＿＿_班级：_______＿___考号：__＿___＿_＿ __ 一、选择题(每题2分） 1.图中所示的简单机械，在使用中属于省力杠杆的是 2．升国旗的旗杆顶端有个重要的装置是（） Ａ.定滑轮 B.动滑轮C．滑轮组 D.省力杠杆 ３.图中四个机械属于费力机械的是 A．动滑轮Ｂ．订书机 C．灭火器手柄D．镊子 ４.如图所示，足球以初速度ｖ沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球（) A.在b、ｄ两点动能相等 B.在 a、d 两点动能相等 C．从ｂ到 c 的过程机械能减少 D.从 c 到 d 的过程重力势能减少 ５．小明学了物理知识后，对图中钢丝钳的构造和外形设计,做了以下分析,其中分析错误的是（） A．钳把上的花纹主要是为了美观 B.钳把用塑料制成,可以防止触电C.钢丝钳是省力杠杆 D．钳口较细是为了增大压强6．如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是( ) A.?瓶起子 B. 镊子?
C. 钢丝钳子Ｄ.?剪纸剪刀 ７．玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是 A. 对桶所做的功是有用功 B. 对水所做的功是额外功 C. 对水所做的功是有用功 D. 对水所做的功是总功 8．在图17中,要将一圆柱体重物推上台阶, 最小的作用力应是（） Ａ．Ｆ1 B．F２ C．Ｆ3 D.F4 9．如图所示是正在工作的挖掘机,下列说法错误的是( ) Ａ.机械臂A被液面压杆撑起时，相当于省力杠杆 B．挖掘机的两条履带，可以减小挖掘机对地面的压强 Ｃ．挖掘臂水平转动时,挖掘铲内土的重力没有做功 D．挖掘铲的前端做成齿状,是为了增大压强 １０．如图所示，小刚对子弹击穿木板靶心前后,子弹能量变化的问题进行了思考，有以下四点看法： ①动能减少，是因为有部分机械能转化成内能 ②动能减少,是因为子弹的机械能增加了 ③动能减少，是因为子弹克服摩擦做了功 ④动能减少,是因为子弹的机械能不变 你认为他的看法中，正确的是 A.①②B．②③Ｃ.①③ D．③④ 1１．下面四幅图描述的情景中属于动能转化为重力势能的是( ) A. 小刚用弹弓上行变的橡皮条将 “子弹”弹射出去
EMI电源滤波器插入损耗的测量方法 EMI滤波器尚没有产品类国标，只是企业标准，EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项。本文主要介绍EMI滤波器插入损耗的测量方法。 EMI滤波器插入损耗测量方法是根据CISPR17(1981)出版物提出的滤波器标准测量方法包括共模、差模、常模和Q/ 100 Q阻抗测量方法。 1.共模插入损耗标准测量方法 根据CISPR17(1981)出版物B6提出的共模插入损耗标准测量方法(Asymmetrical Measureme nt),如图所示。根据插入损耗的定义，先要测量没有滤波器时，负载 50Q上的电压V1作为OdB的参考电压。再测量有滤波器后，负载500上的电压V2,通过频谱分析仪将20log(V1V2)随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来。测量时注意，滤波器的输入端和输出端是并联的，目的是取得共模插入损耗的平均值。因为滤波器的Cy电容量尽管标称值和误差等级一样，其实际值也不完全一样，电感尽管绕组匝数一样，但磁芯的磁导率误差和工艺上也很难实现在绕制和装配时完全对称，因此采用平均值才有意义。 图共模插入损耗的典型测量方法 2 ?差模插入损耗标准测量方法 根据CISPR17( 198出版物B5提出的差模插入损耗标准测量方法(Symmetrical
Meausurement ），如图 所示。 图差模插入损耗的典型测量方法 由于频谱分析仪（或标准信号发生器）输出、输入均采用对地非对称结构的 50 Q 同轴 电缆，为了测量对地对称的差模插入损耗，需对频谱分析仪跟踪发生器的输出信 号（滤波器的输入信号）进行不对称-对称变换，对频谱分析仪输入信号（滤波 器的输出信号）进行对称-不对称的逆变换，其他步骤同上。 3 ?常模插入损耗标准测量方法 根据 CISPR17（1981）出版物 B7提出的不对称测量方法 （Un symmetrical Measurement ）又称常模（Normal Mode ）测量，如图所示。 SQ￡1 n 频常议￥ 500 负載V 图常模插入损耗的测量方法 与共模插入损耗测量电路相比，在 N 和地之间接入一个尚未被标准所批准 的50Q 电阻。常模也是经常用来表示差模的一种方法，尽管理论分析常模除了 L L N G 50U 5）書考电路
1 发射功率是无线电发射设备的主要技术指标，也是无线电管理部门需要检测的技术指标之一。本文主要介绍几种发射功率的测量方法。 功率测量的基本知识１．１ 功率测量的理论分析 在直流和低频时，电压的测量是简单和直接的。功率可以直接通过计算获得，Ｐ＝Ｖ＊Ｉ，由欧姆定律可知Ｖ＝Ｉ＊Ｒ，通过代换Ｖ或Ｉ，可得Ｐ＝Ｖ＊Ｉ ＝Ｉ２Ｒ＝ Ｖ２／Ｒ，只要知道Ｖ、Ｉ、Ｒ中任两个变量的值就可计算出功率值。 但在高频时，根据传输线原理可知，电压和电流可能随传输线的位置改变，如图１所示。 但功率是不变的，因此在射频和微波频率，大多数应用都采用直接功率测量，因为电压和电流测量已变得不现实。 １．２ 功率单位 功率的国际标准单位是瓦特（Ｗ），但在无线电通信领域，我图 １ 高频电压随传输线位置改变 浙江省衢州无线电监测站 郑顺洪 发射功率的 测量方法 52 中国无线电2005/9 检测实验室
2 们常用的单位是分贝毫瓦ｄＢｍ 。定义如下： ＰｄＢｍ＝１０Ｌｇ（Ｐ／Ｐ０） 式中，Ｐ是以毫瓦为单位的功率值；Ｐ０为１ ｍＷ的参考功率。 由上式可知：０ ｄＢｍ是１ ｍＷ。根据对数基本性质，可得到一个简单导则是每３ ｄＢｍ功率加倍，每－３ ｄＢｍ功率减半。每１０ ｄＢｍ为１０倍，每－１０ ｄＢｍ为１／１０。例如＋２９ ｄＢｍ是多少？２９ ｄＢｍ＝（１０＋１０＋３＋３＋３）ｄＢｍ＝（１０＊１０＊２＊２＊２）ｍＷ＝８００ｍＷ，因此结果是８００ ｍＷ。 １．３ 功率的几种常用基本形式 平均功率是指在正常工作情况下，发信机在调制中以与所遇到的最低频率周期相比的足够长的时间间隔内，供给天线馈线的平均功率。对于脉冲调制信号，则要在若干脉动重复上平均信号。在所有功率测量中，平均功率是最常进行的测量。峰功率是指最大瞬时功率。平均功率和峰功率的关系，如图２所示。 对于射频脉冲信号，如果知道信号的占空比，就可从测量得到的平均功率按下列公式确定峰功率。 Ｐｐｅａｋ ＝ Ｐａｖｇ／占空比 发射功率的测量方法 目前我站配备的测量功率的仪器有德国Ｒ＆Ｓ公司的ＣＭＳ５４综测仪、ＦＳＰ３０频谱分析仪、ＮＲＴ功率计。下面分别介绍用这三种仪器测量功率的方法。 ２．１ ＣＭＳ５４综合测试仪测量发射功率 无线电综合测试仪ＣＭＳ５４含射频信号源、调制信号源、频率计、功率计、电压表、信纳比表、邻频功率测量等，其测量的功率范围为５ ｍＷ到５０ Ｗ，频率范围为４００ ｋＨｚ到１ ＭＨｚ。使用ＣＭＳ５４综合测试仪测量发射设备输出功率方法步骤如下： （１）测试线路连接如图３所示。 （２）打开ＣＭＳ电源，待ＣＭＳ进入稳定的测试界面，按ＴＸ－ＴＥＳＴ软键，进入发射测试界面。 （３）开启被测发射设备（已知发射功率小于５０Ｗ），这时即可读出其发射功率。如果知道被测发射设备的发射频率，可以按ＳＥＴ ＲＦ软键，通过键盘设置响应频率，然后再开启被测发射设备，读出发射功率。 ２．２ ＦＳＰ３０频谱分析仪测量发射功率 ＦＳＰ３０频谱分析仪射频输入最大的功率是１Ｗ，当发射设备 输出功率大于１Ｗ时，在ＦＳＰ３０频谱分析仪前加一衰减器，以免烧毁频谱仪。测试方法步骤如下： （１）测试线路连接如图４所示。 （２）将ＦＳＰ３０频谱分析仪的输入衰减器（ＡＴＴ）设置为最大，然后开启被测发射设备。 （３）将被测信号中心频率置于频谱分析仪显示的中心，恰当设置ＳＰＡＮ、ＲＢＷ和ＶＢＷ值，这几个值设置的一般建议是：ＳＰＡＮ必须至少覆盖被测量信号的带宽；ＲＢＷ设置信道带宽的１％和４％之间；ＶＢＷ至少是ＲＢＷ的三倍。 （４）调整频谱分析仪输入衰减器（ＡＴＴ）和参考电平（ＲＥＦＬＥＶＥＬ），使信号接近显示的顶部。 （５）设置检波器工作方式为均方根检波器。步骤如下：按ＴＲＡＣＥ键，使用上下键选择ＤＥＴＥＣＴＯＲ项，按相应软键确定， 图２ 平均功率和峰功率的关系 峰功率 平均功率 图 ３ 测试线路连接 被测发射设备Ｃ ＭＳ５４综测仪 图４ 测试线路连接 被测发射设备衰减器ＦＳＰ３０频谱分析仪 检测实验室 中国无线电2005/9 53
不看不知道射频功率测试，就是这么简单 自从第一台无线电发射机诞生之日起，工程师们就开始关心射频功率测量问题，知道今天这依然是个热门话题。无论是在实验室，产线上还是教学中，功率测量都是必不可少的。 在无线电发展初期，测试工程师所面对的大多数是连续波、调幅、调频、调相或脉冲信号，这些信号都是有规律可循的。例如，连续波（如图1）调频或调相信号的功率测量都是很简单，只需要测量其平均功率;调幅信号（如图2）的功率与其调制深度有关，而脉冲信号的特性是以脉冲宽度和占空比来表达。对于以上这些模拟或模拟调制信号，射频功率测量所关心的基本上都是平均功率和峰值功率。 而现在，特别是20世纪90年代以后，数字通信开始快速发展，射频功率测量的重点也开始有些变化。因为数字调制信号（如图3）的包络无规律可循，其最大和最小电平会随机变化，而且变化量很大。为了描述这类信号的特征，引入了一些新的描述方法，如领道功率，突发功率，通道功率等。很多传统的功率计已经无法满足数字信号功率的测量要求，一部分功率测量的任务已经开始由频谱分析仪来完成。 下面我们介绍常见的几种射频功率测量方法，在此之前我们还需要明确一件事在频域测试测量中，为什么习惯以功率来描述信号强度，而不是像时域测试测量中常用的电压和电流？那是因为在射频电路中，由于传输线上存在驻波，电压和电流失去了唯一性，所以射频信号的大小一般用功率来表示，国际通用的功率单位为W，mW，dBm。 频谱分析仪和功率计都是可以测量射频功率的，其中功率计又分为吸收式功率计与通过式功率计两种。 同样是功率测量，不同的测试仪器和测试方法所关注的重点是不同的。 射频功率的测量方法： 频谱分析仪测量吸收式功率测量通过式功率测量
插入损耗 中文名称： 插入损耗 英文名称： insertion loss 定义： 将某些器件或分支电路(滤波器、阻抗匹配器等)加进某一电路时，能量或增益的损 耗。 所属学科： 通信科技(一级学科) ；通信原理与基本技术(二级学科) 插入损耗指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。 1..插入损耗是指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，通常指衰减。插入损耗以接收信号电平的对应分贝（dB）来表示。 2..插入损耗多指功率方面的损失，衰减是指信号电压的幅度相对 测量插入损耗的电路 原信号幅度的变小。譬如对一个理想无损耗的变压器，原 传输线变压器的插入损耗关系曲线
副理想变压器无损耗，即插入损耗为零。插入损耗的概念一般用在滤波器中，表示使用了该滤波器和没使用前信号功率的损失。 通道的插入损耗是指输出端口的输出光功率与输入端口输入光功率之比，以dB 为单位。插入损耗与输入波长有关，也与开关状态有关。定义为：IL=-10log(Po/Pi) 式中： Pi—→输入到输入端口的光功率, 单位为mw； Po—→从输出端口接收到的光功率,单位为mw。 对于OLP，具体分为发送端插入损耗和接收端插入损耗。 回波损耗 中文名称： 回波损耗 英文名称： return loss 定义： 反射系数倒数的模。通常以分贝表示。 所属学科： 通信科技(一级学科) ；通信原理与基本技术(二级学科) 百科名片 回波损耗测量仪 回波损耗，又称为反射损耗。是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。不匹配主要发生在连接器的地方，但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方，所以施工的质量是提高回波损耗的关键。回波损耗将引入信号的波动，返回的信号将被双工的千兆网误认为是收到的信号而产生混乱。
测量电功率的实验 测量电功率实验的目的和原理： 1. 实验目的： 1）测定小灯泡额定电压下的电功率； 2）测定小灯泡略高于额定电压下的电功率； 3）测定小灯泡略低于额定电压下的电功率。 2. 实验原理：P=UI 应测量的物理量：小灯泡两端的电压U，和通过的电流I。 3. 实验方法：伏安法 伏安法测小灯泡的电功率：
伏安法测电阻与测功率的异同点： 补充： (1)伏安法测功率。滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压。多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率”这一栏。 (2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多测几次电阻值，用多次测量求平均值来减小误差。 (3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，
小灯泡温度不同。灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。 “伏安法测功率”中常见故障及排除: “伏安法测功率”是电学中的重要实验。同学们在实验过程中，容易出现一些实验故障，对出现的实验故障又束手无策，因此，能够找出实验故障是做好实验的“法宝”。下面就同学们在实验中易出现的故障从以下几方面进行分析。 1．器材选择不当导致故障 故障一：电流表、电压表指针偏转的角度小。 [分析原因]①电压表、电流表量程选择过大；②电源电压不高。 [排除方法]选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。 2．器材连接过程中存在故障 故障二：电压表、电流表指针反向偏转。 [分析原因]两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“一”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。 [排除方法]将两电表的“+”“-”接线柱对调。 故障三：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡亮度无变化。 [分析原因]滑动变阻器连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，把滑动变阻
现代功率模块及器件应用技术(1)-IGBT和MOSFET功率模块 0 引言 最近20年来，功率器件及其封装技术的迅猛发展，导致了电力电子技术领域的巨大变化。当今的市场要求电力电子装置要具有宽广的应用范围、量体裁衣的解决方案、集成化、智能化、更小的体积和重量、效率更高的芯片、更加优质价廉、更长的寿命和更短的产品开发周期。在过去的数年中已有众多的研发成果不断提供新的、经济安全的解决方案，从而将功率模块大量地引入到一系列的工业和消费领域中。 因此，有必要就功率模块的应用技术，如选型、驱动、保护、冷却、并联和串联以及软开关电路等，进行一次全面的系列介绍。 1 IGBT和MOSFET功率模块 1.1 应用范围 如图1所示，当前众多的电力电子电路可由功率MOSFET或IGBT来实现。从上世纪80年代开始，它们先后出现于市场。与传统的晶闸管相比，它们具有一系列的优点，如可关断的特性（包括在短路状态下）、不需要缓冲网络、控制单元简单、开关时间短、开关损耗低等。
图1 功率半导体的应用范围 现在，电力电子技术不断地渗透到新的应用领域中，这首先归功于IGBT和功率MOSFET的迅速发展。同时，它们的应用在其现有的领域内也在不断地深化。数年前，高耐压双极型功率晶体管还被广泛地应用着。而现在只能在少数例外情况下发现它的踪影，其位置已几乎完全被IGBT所取代。 在电流达数十A或以上的应用中，功率MOSFET及IGBT大多为含有硅芯片的绝缘式功率模块。这些模块含有一个或数个晶体管单元，以及和晶体管相匹配的二极管（续流二极管），某些情况下还含有无源元件和智能部分。 虽然功率模块存在仅能单面冷却的缺点，但它还是被广泛地应用于大功率电力电子技术中，与同期问世的平板式IGBT/二极管器件一争高低。尽管平板式器件在双面冷却的条件下可以多散发约30％的热损耗，但功率模块仍然受到用户广泛的欢迎。其原因除了安装简易外，还在于模块的芯片和散热器之间的绝缘、其内部多个不同元器件的可组合性、以及由于大批量生产而导致的低成本。 在当今的市场上，尽管各种有竞争性的功率器件都在不断地发展，但是IGBT模块却稳稳胜出，它的功率范围也在不断延伸。目前生产的IGBT模块已具有了65kV、4.6kV、3.3kV和2.5kV的正向阻断电压。以此为基础，MW 级的、电压至6kV的变流器（采用IGBT串联的电路）已经出现。 另一方面，MOSFET则被应用于越来越高的频率范围。今天，使用合适的电路拓扑与封装技术，已经可以在500kHz 以上实现较大的电流。 IGBT和MOSFET模块已经成为集成电子系统的基本器件，同时也正在成为集成机电系统的基本器件。 1.2 结构和基本功能 下面所述的功率MOSFET和IGBT均指n沟道增强型，因为，它代表了构成功率模块的晶体管的主流。 在一个正向的驱动电压作用下，一块p导通型的硅材料会形成一个导电的沟道。这时，导电的载流子为电子（多子）。在驱动电压消失后，该器件处于截止状态（自截止）。 在大多数情况下，人们采用图2和图4所示的垂直式结构。在这里，栅极和源极（MOSFET）或发射极（IGBT）均位于芯片上表面，而芯片底面则构成了漏极（MOSFET）或集电极（IGBT）。负载电流在沟道之外垂直通过芯片。 在图2所示的功率MOSFET和图4所示的IGBT具有平面式栅极结构，也就是说，在导通状态下，导电沟道是横向的（水平的）。 平面栅极（在现代高密度晶体管中更发展为双重扩散栅极）仍是目前功率MOSFET和IGBT中占统治地位的栅极结构。 平面式MOSFET和IGBT结构是从微电子技术移植而来的，其漏极或集电极由n＋（MOSFET）或p＋（IGBT）井区构成，位于芯片表面。负载电流水平地流经芯片。借助于一个氧化层，n区可以与衬底相互隔离，从而有可能将多个相互绝缘的MOSFET或IGBT与其他结构一起集成于一个芯片之上。 由于平面式晶体管的电流密度仅能达到垂直式结构的30％，因而明显地需要更多的安装面积，所以，它们主要被用在复杂的单芯片电路中。 从构造上来看，功率MOSFET（图2）以及IGBT（图4）由众多的硅微单元组成。每cm2芯片上的单元数可达8.2×105（最新的耐压为60V的MOSFET）以及1×105（高耐压IGBT）。 图2、图4显示了MOSFET和IGBT具有相似的控制区结构。 n－区在截止状态下构成空间电荷区。p导通井区被植入其内，它在边缘地带的掺杂浓度较低（p－），而在中心地带则较高（p＋）。
超声波声强测量仪 一、详细介绍 超声波在液体声扬中产生空化效应的超声波强度（声功率）仪、超声波声强测量仪是超声波系统一个最主要的指标。它对清洗机的清洗效果，超声波处理机的工作效率有直接的影响。超声波功率（声强）测量仪可随时随地，快速简便地测量声场强度，并直观地给出声功率数值。 根据使用场合不同，超声波功率测试仪可做便携式和在线监测式。 二、技术参数 名称先欧超声波声功率（声强）测量仪 型号X0-2008 / XO-2008D (带D型为高温型） 可测声强范围0~150Wcm2 可测频率范围10KHz~1MHz 探头长度30cm, 40cm, 50cm, 60cm, 100cm 使用温度0~90℃（普通型）/ 0~300℃（高温型带D） 使用介质液体酸碱值PH4~PH10（可选择耐强酸碱型） 响应时间小于0.1秒 使用电源220V，1A
三、基本配置 超声波声功率（声强）测量仪包括毫伏表一台，探头一根，无选配件。 四、技术参数 可测声强范围：0～150W/cm2 可测频率范围：10kHz～1MHz 探头长度：60cm 使用温度：0～90℃（普通型） 0～300℃（高温型） 使用说明书： 液体声场中的超声波强度(声功率)是超声波系统一个最主要的指标。它对清洗机的清洗效果，超声波处理机的工作效率有直接的影响。超声波功率(声强)测试仪可随时随地，快速简便地测量声场强度，并直观地给出声功率数值。 根据使用场合地不同，超声波功率测试仪可做成便携式和在线监测式。 工作原理： 测量仪运用的是压电陶瓷的正压电特性，即压电效应。当我们对压电陶瓷施加一个作用力时，它就能将该作用力转换成电信号。在同样条件下，作用力越强，电压越高。若该作用力的大小以一定的周期变化，则压电陶瓷就输出一个同频率的交流电压信号。由于空化作用和其他干扰，实际的电压波形是一个主波和许多次波的叠加。要了解声场的实际作用波形，建议用频谱分析仪或示波器观察。 连接: 探测仪的输出端请接通用的交流微伏表或交流毫伏表INPUT端，仪表量程一般可设定在300mv或3v。OUTPUT端输出超声波的实际波型状态。如有必要，可外接示波器或频谱分析仪观察。探棒头部是超声波的敏感区域。 测量： 手握探棒手柄，将探棒头部插入到待测区域，同时看探测仪的输出，此电压值V即代表了该测量区域的超声波强度。若电压表的量程不合适，请随时调整。 超声波声强测量仪实物图片
电磁场与电磁兼容 实验报告 学号： 姓名：院系：专业：教师： 5月28日
实验四电源滤波器插入损耗仿真实验 一、实验目的 通过对电源滤波器基本电路的仿真实验，掌握电源滤波器构成以及各器件的功能和作用，理解滤波器EMI 防护原理。 二、实验原理和内容 实验原理图： 图1 电源滤波器电路图 电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的应用实例，它可同时滤去差模和共模两种模式的高频噪声。 图1 所示为电源滤波器的原理图。L1 和L2是差模电感扼流圈，电感量一般选取几十至几百毫亨，C1是差模滤波电容，一般选取0.047~0.22uF，L3和L4是共模扼流圈，电感量约为几毫亨，绕在同一个铁氧体环上，C2 和C3 是共模滤波电容，电容量一般选取几纳法。 插入损耗计算公式： 图 2 共模扼流 圈
实验内容： 使用EWB 或Multisim 等电路仿真软件，对电源滤波器进行仿真，通过改变器件参数、输入阻抗、输出阻抗等条件，观察插入损耗的变化，并对实验结果进行分析。 三、实验步骤 1、设计电源滤波器电路 根据图1 的电路图，在仿真软件中建立仿真模型电路 如下图2、图3 分别为共模、差模插入阻抗测试电路。 图2 共模插入阻抗测试电路 图3 共模插入阻抗测试电路
2、仿真滤波器的频率响应 针对共模电路和差模电路分别进行仿真，分析不同频率下的输出信号。 1）控制输入频率分别等于1kHz,10kHz, 20kHz, 100kHz,观察示波器的输出波形。 2）改变L1 L2的参数、C2 C3的参数，观察频率响应曲线的变化。 3、仿真计算滤波器共模插入损耗 4、仿真计算滤波器差模插入损耗 四、实验数据和结果分析 1、共模电路仿真结果 1）函数发生器参数设置截图 通过改变函数发生器的频率参数来调节频率。 选用变压器代替共模扼流圈，但是选用的变压器并不是理想变压器，因此更改其中一些参数如下：
光功率测量方法与光功率计的设计 1. 设计目的 ： 光功率的概念，光功率的测量方法 ;参考光功率计的设计原则进行简易光功率计 的设计。 2. 光纤光功率的测量方法： 光探测器能够感受入射到光敏面上的光功率， 并把 光功率转换成相应的电流。 目 前，光纤通信系统中测量光功率的探测器件主要是本征型 PN 结光电二极管、 PIN 结光电二极管或 APD 雪崩二极管等器件，其中后两种因为速度快而被广泛应用 于光通信设备的测量系统中，尽管 APD 管具有很高的内增益，且速度快，但是 由于它必须在很高偏置电压下才能发挥其优势，而 PIN 光电二极管除配置电压 低外还有对温度的影响比较小等优点， 而被广泛应用。 光电二极管受制备的材料 影响很大，不同材料制成的 PIN 光电二极管的光谱响应特性不同，硅材料制成 的光电二极管波长范围为400~1000nm,而用InGaAs 材料制成的光电二极管能 够检测 800~1700的红外辐射，因此常用此方法测量。 3, 光纤光功率计的设计： 测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤, 测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。 由于我们所学知识的限制, 我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。 光电法就是用光电检测器检测光功率， 设计中使用PIN 光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN 在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率 P 与PIN 生成电流 I 的关系式 ; I=RP 此电流与入射到光敏面上的光功率成正比， R 为光电检测器的响应度。检测到的 电流经过基本的滤噪电路的去噪后， 再经过 A/D 转换模块， 把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器 大去噪电路、 A/D 转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。 测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤， 测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。 由于我们所学知识的限制， 我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。 光电法就是用光电检测器检测光功率， 设计中使用PIN 光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN 在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率 P 与PIN 生成电流 I 的关系式 ; I=RP 此电流与入射到光敏面上的光功率成正比， R 为光电检测器的响应度。检测到的 电流经过基本的滤噪电路的去噪后， 再经过 A/D 转换模块， 把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器 大去噪电路、 A/D 转换电路、数字显示电路这四个模块的结合 。 PIN 、放 PIN 、放
电子知识 为了充分发掘系统层面的设计优势，以往主要集中在大功率应用的三电平中点钳位(NPC)拓扑电路近来也开始出现在中、小功率应用中。低电压器件改进后的频谱性能和更低的开关损耗，使得UPS系统或太阳能逆变器等需要滤波器的产品受益匪浅。迄今为止，为了实现三电平电路，只能通过采用分立式器件或至少将三个模块结合在一起。现在，采用针对较高击穿电压的芯片技术，通过将三电平桥臂集成到单独模块中，再配上驱动电路，就能够使得这种拓扑在新的应用中更具吸引力。 三电平NPC拓扑的工作原理 在三电平NPC的拓扑中，每一个桥臂由四个带反并二极管的IGBT以串联的方式连接，另外再配上两个二极管DH和DL，将它们中间节点连接到直流母线的中性点。其中所采用的所有功率半导体都具备相同的击穿电压。根据输出电压和电流的特点，一个周期的基频输出有四个不同续流工作状态。 图1. 三电平NPC中某一个桥臂的换流回路。a) 短换流回路； b) 长换流回路 从图1a可以看出，电压和电流处于正方向，T1和DH组成了BUCK电路的工作方式，而T2则以常通的方式输出电流。而电压和电流处于负向期间，T4与DB 组成了BOOST电路的工作方式，T3以常通方式输出电流。在上述两种情况下，换流只有发生在两个器件中，我们称之为短续流。然而当输出电流为负向而电压为正向的情况下，流过T3和DB的电流必须如图1b)所示换相至D2和D1。这种换流涉及到四个器件，因此称之为长换流回路。在其它情况下，会存在另一个长换流路径。在设计三电平变换器时，如何控制好长换流回路的杂散电感和过压问题，是设计人员所要面临的又一挑战。
图2 EasyPACK 2B封装 针对三电平NPC拓扑的最新IGBT模块 虽然总共集成4个IGBT和6个二极管的IGBT模块并不适用于高功率产品，但是只要功率范围一定，并且控制管脚数允许采用标准封装，它是可以适用于中、小功率产品的。 图3 EconoPACK 4 封装 对于小功率产品而言，如图3所示的EasyPACK 2B封装具备足够的DBC面积来集成一个完整的150A三电平模块桥臂。由于可在给定的栅格内任意布臵管脚，这些管脚即可以作为功率端子也可作为控制端子，因此这个封装可提供非常理想的连接方式。这种封装可提供辅助发射极端子，可确保IGBT的高速开关。对于电源端子而言，最多可采用8个端子并联，确保获得所需的额定电流以及降低杂散电感和PCB热量。 对于中功率的产品，全新推出的EconoPACK 4封装提供了一种理想选择，它可集成三电平中所有功率器件。右边的三个功率端子用来把直流母线分开，为三电平逆变器带来极低的寄生电感，与它相对的两个功率端子并联起来作为每一个桥臂的输出端子。在模块封装的两侧是控制引脚，PCB驱动板可以通过这些端子直接连接。这种封装的三电平模块中的桥臂的最高电流高达300A。 就降低杂散电感而言，将一个三电平相桥臂的所有器件集成至一个模块，是一种很有前景的解决方案。然而，很明显仅600V 的器件耐压使它很难满足典型应用，原因在于：母线电压的均压不理想，而且600 V器件开关速度太快。 为了使设计更加容易并且确保器件在应用中具有更高的裕量，这些模块采用了增强型IGBT和二极管芯片，耐压达到650V。这些新的芯片与众所周知的600V IGBT3器件一样，具有相同
单显功率计由功率传感器和功率指示器两部分组成。功率传感器也称功率计探头，它把高频电信号通过能量转换为可以直接检测的电信号。功率指示器包括信号放大、变换和显示器。显示器直接显示功率值。功率传感器和功率指示器之间用电缆连接。为了适应不同频率、不同功率电平和不同传输线结构的需要，一台功率计要配若干个不同功能的功率计探头。 本仪器专门为检测激光二极管组件质量、判断其好坏而设计的，它具有体积小、性价比高、使用方便等特点。 主要技术指标： 工作方式：电流测量和功率测量两种。 波长选择：532nm650nm635nm780nm808nm980nm 功率测量范围：0-2000mW 电流和功率通过两个3位半/4位半数字表头分别显示。 激光二极管组件供电的电压固定为DC3V和5V，输出电流能力为200mA。 输入电压及容量：220VAC±10%，容量10VA。 使用方法： 接上输入电源线和带夹输出导线，红插头对红插座，黑插头对黑插座；红线或白线对应正极，黑线对应负极，切莫混淆；将光探测器的输出插到仪器的_光输入_。 根据测试对象的工作波长，通过两位开关进行选择。 根据极性和连接方式接好激光二极管组件，开启电源，即可进行测试。仪器左边的_mA_表显示的是激光二极管组件电流，仪器右侧的_mW_表显示请打零贰玖陆捌伍捌壹柒零捌激光二极管组件的输出功率。 测量光功率时请将激光二极管组件的输出光对准探头光输入窗口找出最大值，即为输出光功率。 测试完毕请关断电源，长时间不用请将输入电源线，激光探头和直流带夹输出线拔掉。 注意事项： 输出直流电源线插头与插座及组件供电线即电源极性切莫装反。 测试过程中直流输出线切勿短路。激光二极管组件切勿触及探头以防损伤其芯片。 为防止组件在启动过程中损坏，本电源设置了?慢启动?功能。因此，每次都要重新开启电源，切莫带电接激光二极管组件。 请轻拿轻放，特别应防止探头中的毛玻璃片及硅光电池因震动而脱落或损坏。 gl