功率场效应晶体管MOSFET 技术分类：电源技术模拟设计 | 2007-06-07 来源：全网电子 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。
第十二章基础题 12—1 已知对称三相电路的星形负载阻抗Ω+=)84j 165(Z ，端线阻抗l (2j 1)Z =+Ω，中线阻抗 Ω+=)1j 1(N Z ，线电压l 380V U =。求负载端的电流和线电压，并作电路的相量图。 12—2 已知对称三相电路的线电压l 380V U =（电源端），三角形负载阻抗Ω+=)14j 5.4(Z ，端线 阻抗l (1.5j2)Z =+Ω。求线电流和负载的相电流，并作相量图。 12—3 将题12—2中负载Z 改为三角形连接（无中线）。比较两种连接方式中负载所吸收的复功率。 12—4 图示对称三相耦合电路接于对称三相电源，电源频率为50Hz ，线电压l 380V U =，Ω=30R ， H 29.0=L ，H 12.0=M 。求相电流和负载吸收的总功率。 C R L M L M L M R A B R 题12—4 图 12—5 图示对称Y —Y 三相电路中，电压表的读数为1143.16V ， Ω+=)315j 15(Z ， l (1j2)Z =+Ω。求： （1）图中电流表和电压表的读数及线电压U AB ； （2）三相负载吸收的功率； （3）如果A 相的负载阻抗等于零（其他不变），再求（1）、（2）； （4）如果A 相负载开路，再求（1）、（2）。 （5）如果加接零阻抗中线N 0Z =，则（3）、（4）将发生怎样的变化？ A V A B C Z 1 Z Z 1 Z Z Z 1 N ' A ' B ' C ' 题12—5 图 12—6 图示对称三相电路中， A B 380V U ''=，三相电动机吸收的功率为1.4kW ，其功率因数866 .0=λ（滞后），l j55Z =-Ω。求AB U 和电源端的功率因数λ'。 12—7 图示为对称的Y -?三相电路，380AB =U V ，图中功率表的读数为W 1：782，W 2：1976.44。 求负载吸收的复功率S 和阻抗Z ； 12—8 图示电路中，对称三相电源端的线电压 l 380V U =， Ω +=)50j 50(Z ，
驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT.保证IGBT 的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下： (1) 提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断。 (2) 提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能迅速建立栅控电场而导通。 (3) 尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。 (4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。 (5) 具有灵敏的过流保护能力。 第一种驱动电路EXB841/840 EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us 以后IGBT正常开通，VCE下降至3V左右，6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿，V3不导通，E点的电位约为20V,二极管VD,截止，不影响V4和V5正常工作。 当14脚和15脚无电流流过，则V1和V2导通，V2的导通使V4截止、V5导通，IGBT栅极电荷通过V5迅速放电，引脚3电位下降至0V,是IGBT 栅一射间承受5V左右的负偏压，IGBT可靠关断，同时VCE的迅速上升使引脚6“悬空”.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断。 如有过流发生，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿，V3导通，C4通过R7放电，D点电位下降，从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低 ,完成慢关断，实现对IGBT的保护。由EXB841实现过流保护的过程可知，EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压，6脚的电压不仅与VCE 有关，还和二极管VD2的导通电压Vd有关。
题 12.1 图示电路，设 i L f 1(ψ),i R f 2(u R )。以 q 及ψ 为状态变量列出状态 方程，并讨论所得方程是自治的还是非 自治的。 u 1 f 1(q 1),u 2 f 2(q 2) 代入上述方 程，整理得状态方程： q 1 f 1(q 1)/ R 3 f 2(q 2)/ R 3 i S q 2 f 1(q 1)/R 3 f 2(q 2 )(R 3 R 4)/(R 3R 4) 题 12.3 在图示电路中电容的电荷与电压关系为 u 1 f 1(q 1)， 电感的磁链电流关系为 i 2 f 2( ψ2) 。试列出电路的状态 方程。 图题12.4 解：由 KVL 列出电路的微分方程： 解：分别对节点①和右边回路列 KCL 与 KVL 方程： i C q C i R i L u L u C q/C 将各元件方程代入上式得非线性状态方程： q f 1( ) f 2(q/C) q/C 方程中不明显含有时间变量 t ，因此是自治的。 图题12.3 解：分别对节点①列 KCL 方程和图示回路列 KVL 方程得： q 1 i 2 u 3 /R 3 d dt Ri u S R (3 ) sin( t) k 1 k h[ R (3 k ) 后向欧拉法迭代公式： k 1 k h[ R (3 k1 ) 梯形法迭代公式： 前向欧拉法迭代公式： sin( t k )] sin( t k 1)] 题 12.2 图示电路，设 u 1 f 1(q 1),u 2 f 2(q 2) ，列出状态 方程。 2 u S u 3 (1) (2) u 3为非状态变量，须消去。 由节点①的 KCL 方程得： 解得 i 2 u 3 i 3 i 4 i 2 u 3 R 3 u 3 u 1 3 1 R 4 k1 k 0.5h[ R(3 k ) sin( t k ) R(3 k1) sin( t k1)] 题 12.5 电路及非线性电阻的电压电流关系如图所示。设 C 1F,u C (0 ) 7V,U S 10V 。画出 t 0时的动 态轨迹并求电压 u R 。 (u 1 R 4i 2 )R 3 /(R 3 R 4) [ f 1(q 1) 图题12.2 解：分别对节点①、②列 KCL 方程： f 1 (q 1) 、 i 2 f 2(ψ2 ) 及 u 3 代入式 (1) 、(2) 整理得： f 1(q 1)/(R 3 R 4) f 2( 2)R 3 /(R 3 R 4) u 1 q 1 u R 节点①： i 1 q 1 i S (u 1 u 2)/R 3 节点②： i 2 q 2 (u 1 u 2)/R 3 u 2 /R 4 2 f 1 (q 1)R 3 /(R 3 R 4) f 2( 2 )R 3R 4 /(R 3 R 4) u S 题 12.4 图示电路，设 i a 3 ψ,u S sin( t) ，试分别写 出用前向欧拉法、后向欧拉法和梯形法计算响应 ψ(t) 的迭 代公式，步长为 h 。 解：由图 (a)得： du C i R C d d u t C C d d t (U S u R ) C du R dt (1)
习题十二 12-1 写出题图12-1所示逻辑电路输出F 的逻辑表达式，并说明其逻辑功能。 解：由电路可直接写出输出的表达式为： 301201101001301201101001D A A D A A D A A D A A D A A D A A D A A D A A F +++==??? 由逻辑表达式可以看出： 当A 1A 0=00 F =D 0 A 1A 0=01 F =D 1 A 1A 0=10 F =D 2 A 1A 0=11 F =D 3 这个电路的逻辑功能是，给定地址A 1A 0以后，将该地址对应的数据传输到输出端F 。 12-2 组合逻辑电路如题图12-2所示。 （1）写出函数F 的表达式； （2）将函数F 化为最简“与或”式，并用“与非”门实现电路； （3）若改用“或非”门实现，试写出相应的表达式。 解：（1）逻辑表达式为：C A D B D C B A F += （2）化简逻辑式 C A D B D B C A C A D B D C A D B C A D C B BC A C A D B A C A D B D C B A C A D B D C B A F +=+++++=++++++=++++=+=?)1()1())(()( 这是最简“与或”表达式，用“与非”门实现电路见题解图12-2-1，其表达式为： C A D B F ?= （3）若用“或非”门实现电路见题解图12-2-2，其表达式为： C A D B C A D B C A D B C A D B F +++=+++=++=+=))(( 由图可见，对于同一逻辑函数采用不同的门电路实现，所使用的门电路的个数不同，组合电路的速度也有差异，因此，在设计组合逻辑电路时，应根据具体不同情况，选用不同的门电路可使电路的复杂程度不同。 A A 3210 题图12-1 习题12-1电路图
MOSFET与MOSFET驱动电路原理及应用 下面是我对MOS FET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 1、MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET)，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。右图是这两种MOS管的符号。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。下图是MOS管的构造图，通常的原理图中都画成右图所示的样子。 (栅极保护用二极管有时不画)
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，如图所示。这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，在MOS管的驱动电路设计时再详细介绍。 2、MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，使用与源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS 可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 下图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。可以看出小电流时，Vgs达到4V，DS间压降已经很小，可以认为导通。 3、MOS开关管损失
第12章 非正弦周期电流电路和信号的频谱 ● 本章重点 1、非正弦量有效值及非正弦周期电路平均功率计算； 2、非正弦周期电路的计算。 ● 本章难点 1、非正弦周期电路计算时，恒定分量与不同次谐波分量单独作用电路区别及求解。 ● 教学方法 本章主要讲述了非正弦周期信号有效值及非正弦周期电流电路平均功率计算；非正弦周期电流电路的分析方法采用谐波分析法。本章共用4课时。对重点和难点内容，通过讲例题加以分析，深入浅出，举一反三。对三相电路中的高次谐波等内容，本章采用自学方式。 ● 授课内容 12.1非正弦周期信号 1、非正弦周期电流 2、非正弦产生的原因 1）激励为非正弦； 2）电路中存在非线性元件； 3）不同频率信号作用在电路中。 3、解决方法 激励：利用傅立叶级数展开 01 ()cos() ()2S km k S k u t U U k t u t T ω?π ωω∞ ==++= ---∑为非正弦周期函数 基波频率k ---k 次谐波频率 响应：利用叠加定理求解 12.2非正弦周期量的有效值及电路平均功率 1、有效值 周期量有效值的定义：()dt t f T F T ? = 2 1 注意：在正弦电路中，正弦量的最大值与有效值之间存在2 倍的关系，m F F = 。 对于非正弦周期信号，其最大值与有效值之间并无此种简单关系。 非正弦周期量： 01 ()cos()km k k f t F F k t ω?∞ ==+ +∑ 将f (t )代人有效值定义式，并利用三角函数的正交性
22000 1,T i F dt F T =? 001,2cos()0T k k ii F F k t dt T ωψ+=? ()k km k Y km F F dt t k F T iii ==+?2 cos 1, 2 02?? 0 1,2cos()cos()0 T km k qm q iv F k t F q t dt k q T ωψωψ++=≠? 则有 222220 1 1 k k k F F F F F F ∞ ==++++=+∑…… 非正弦周期电流的有效值 2222220 1 2 3 1 ...k K I I I I I I I ∞ == +++=+∑ 同理，非正弦周期电压的有效值 2222220 1 2 3 1 ...k K U U U U U U U ∞ ==++++=+ ∑ 以上两式表明，非正弦周期电流或电压的有效值为其直流分量和各次谐波分量有效值的平方和的平方根。 2、非正弦周期电流电路的平均功率 如图所示一端口N 的端口电压u (t )和电流i (t )的关联参考方向下，一端口电路吸收的瞬时功率和平均功率为 1()()*() ()T p t u t i t p p t dt T ==? 一端口电路的端口电压u (t )和电流i (t )均为非正弦周期量，其傅里叶级数形式分别为 01 01 ()cos() ()cos() km uk k km ik k u t U U k t i t I I k t ωψωψ∞ =∞ ==++=++∑∑ 在图示关联参考方向下，一端口电路吸收的平均功率 0011()()*()T T P p t dt u t i t dt T T = =?? 将上式进行积分，并利用三角函数的正交性，
I U R = 第十四章探究电路 实验一、探究电阻跟哪些因素有关 (控制哪个物理量不变，改变哪个物理量，观察哪个物理量，得出什么结论) 导体的长度，导体的横截面积，导体的材料 结论：导体的电阻的大小与很截面积成反比，导体的横截面积越大，电阻越小 导体的电阻的大小与导体的长度成反比，导线越长，电阻越小 导体的电阻的大小与导体的材料有关 总结上述三条结论：R l S ρ = 电流 电压 电阻 三者关系 电流与电压的探究电路 电阻 概念 定义：导体对电流阻碍作用的大小 符号：R ，单位：欧姆，符号Ω 影响电阻的因素 导体的长度 导体的横截面积 导体的材料 导体的温度 变阻器 种类 滑动变阻器 在电路中作用：改变电流，改变电压 欧姆定律 实验：探究：电流、电压、电阻之间的关系 探究电流与电阻关系时，如何控制电阻上的电压不变 探究电流与电压关系时，如何改变电阻上的电压 内容：通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，I=U/R 注意：电阻不受电流和电压的影响 应用 伏安法测电阻 电阻的串并联 串联：R=R 1+R 2 并联：12 111R R R = 家庭 用电 家庭组成：进户线、地线、安全用电 触电事故：一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。 安全电压：不高于36V 1、 家庭电路的安装应当符合安全用电的要求原则 2、 不靠近高压带电体；不接触高于36V 以上的带电体 3、 不弄湿用电器；不损坏绝缘保护层 4、 原理
I U R = 另外电阻还跟导体的温度有关。 实验二、探究电流跟哪些因素有关 1、研究方法—控制变量法 (控制哪个物理量不变，改变哪个物理量，观察哪个物理量，得出什么结论) A ：保持电压不变时，研究电流随电阻的变化 如何保持电压不变---来回调节滑动变阻器，保持电阻两端电压不变 得出结论：保持电阻不变时，电流跟电压成正比。 B ：保持电阻不变时，研究电流随电压的变化 如何在一个电路中改变电压---调节滑动变阻器，改变电阻两端电压 得出结论：保持电压不变时，电流跟电阻成反比。 总结上述两条结论可以得出： 图象表示： 注意：1、电流、电压、电阻的“同一性” 即，电流是通过这个电阻的电流 电压是这个电阻两端的电压 ★2、控制变量是通过滑动变阻器来实现的 在A 中，来回调节滑动变阻器，保持电阻两端电压不变 在B 中，调节滑动变阻器，改变电阻两端电压 ★3、欧姆定律的正确理解 A: 欧姆定律定义：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，导体的电阻成反比 欧姆定律反映了，同一段导体中电流、电压、电阻的定量关系 B: 决定电阻大小的因素，电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的长度，横截面积和材料。导体的电阻还跟温度有关。 ★电阻的大小与通过它的电流和它两端的电压无关 C:欧姆定律的变形式 ★电阻数值上等于电压跟电流的比值，电阻的大小跟电压和电流的大小无关 这是伏安法测电阻的原理 实验三、伏安法测电阻 电路图： R U I =
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联（2）ui乘积表示什么功率（3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率 i u- + 元件 i u- + 元件 （a）（b） 题1-1图 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 i u- + 10kΩi u- + 10Ωi u- + 10V - + （a）（b）（c） i u- + 5V + -i u- + 10mA i u- + 10mA （d）（e）（f） 题1-4图 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
15V + - 5Ω 2A 15V +-5Ω 2A 15V + - 5Ω2A （a ） （b ） （c ） 题1-5图 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 0.5A 2U +- 2ΩU + - I 2Ω1 2V + - 21 1Ω （a ） （b ） 题1-16图 A I 2
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 ++2V - u 1 - +- u u 1 + - 题1-20图
第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S =100V ，R 1=2k ，R 2=8k 。试求以下3种情况下的电压u 2和电 流i 2、 i 3：（1）R 3=8k ；（2）R 3=（R 3处开路）；（3）R 3=0（R 3处短路）。 u S + - R 2 R 3 R 1i 2i 3 u 2+ - 题2-1图
MOS管工作原理及其驱动电路 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导 体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的 栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单， 需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流 容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值 可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对 于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的 载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同， 但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂 直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件 的耐压和耐电流能力。
精心整理 第十四章了解电路知识点总结 一、电是什么 1、自然界中只有两种电荷。人们把绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。 2、电荷间相互作用规律：同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。带电体能吸引不带电的轻小物体。 若相互吸引，可能带异种电荷，还可能一个带电另一个不带电。 若相互排斥，都带电，且带的是同种电荷。 3、摩擦起电的实质：是电子在物体间发生了转移。（电是不会凭空产生的） 得到电子的物体显示带负电，失去电子的物体显示带等量的正电。 4（1（2（35端。 6问1问2(1)问312（1（2）电流可能只是由负电荷定向移动形成的。 （3）电流可能是由正、负电荷同时向相反方向定向移动形成的。 3、物理学中规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 （1）正负电荷的定向移动都可以形成电流，那么按照定义，负电荷的定向移动与电流的方向相 反，如金属导体中的电流，是由自由电子的定向移动形成的。那么它的电流就和自由电子的定向移动方向相反。 （2）外电路中的电流方向：电路接通时，电流总是从电源的正极流出，经过导线、开关、用电 器等流入电源负极。 4、三种电路： （1）通路：处处相通的电路。或叫电路是闭合的。
（2）开（断）路：某处断开的电路 （3）短路：不经过用电器而直接将电源两极用导线连通的电路。 电源两端或用电器两端直接用导线连接起来。 ①电源短路：电路中有很大的电流，可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮，很容易引起火灾。 ②用电器短路（部分电路短路）：用电器（或部分电路）两端直接用导线连接，该用电器（或 部分电路）不能工作，没有电流通过该用电器（或部分电路）。 5、电路图：用规定的符号表示电路连接的图叫做电路图。 画电路图的要求：要用统一规定的符号；简洁、整齐、画成矩形、用直尺。 三、连接串联电路和并联电路 1、串联：两个或两个以上的小灯泡逐个顺次串接在一起，然后在接入电路的连接方式。 2、串联电路的特点： （1 （2 （3 3 4 （1 （2 （3 5 1 2 3 如图电流表选择的量程， 最小分度值， 此时电流表的示数是。 如图电流表选择的量程， 最小分度值， 此时电流表的示数是。 5、串联电路电流特点：串联电路中各处的电流是相等的。 6、并联电路电流特点：并联电路中，干路中的电流等于各支路中的电流的总和。 五、测量电压 1、电压是电路中形成电流的原因，电源是提供电压的装置。用“U”表示。
第十二章(非正弦周期电流电路)习题解答 一、选择题 1． 在图12—1所示电路中，已知)]cos(2512[1t u s ω+=V ， )240cos(2502+ω=t u s V 。设电压表指示有效值，则电压表的读数为 B V 。 A ．12； B ．13； Ｃ．13.93 解：设u 如图12—1所示，根据KVL 得 )240cos(25)cos(2512021+ω+ω+=+=t t u u u s s 即 )120cos(25)cos(25120-ω+ω+=t t u =)60cos(25120-ω+t 根据 2 )1(2 )0(U U U += 得1351222=+=U A 2．在图12—2所示的电路中，已知)100cos(2t u s = V ， )]60100cos(243[0-+=t i s A ，则s u 发出的平均功率为 A W 。 A ．2； B ．4； C ．5 解：由平均功率的计算公式得 )600cos(0 )1()1()0()0(++=I U I U P =2)60cos(41300 =?+?W 3．欲测一周期性非正弦量的有效值，应用 A 仪表。 A ．电磁系； B ．整流系； C ．磁电系 4．在图12—3所示的电路中，Ω=20R ，Ω=ω5L ， Ω=ω451 C ， )]3cos(100)cos(276100[t t u s ω+ω+=V ，现欲使电流i 中含有尽可大的基波分量，Z 应 是 C 元件。 A ．电阻； B ．电感； C ．电容
解：由图12—3可见，此电路对基波的阻抗为 j 45j545520j 1 j j 1 j -?++=ω+ωω?ω++=Z C L C L Z R Z i =8 45 j 20++Z 欲使电流i 中含有尽可大的基波分量就是要使i Z 的模最小，因此Z 应为电容。 二、填空题 1．图12—4所示电路处于稳态。已知Ω=50R ，Ω=ω5L ， Ω=ω451 C ，)]3cos(100200[t u s ω+=V ，则电压表的读数为 70.7 V ，电流表的读数为 4 A 。 解：由题目所给的条件可知，L 、C 并联电路对三次谐波谐振，L 对直流相当于短路。 因此，电压表的读数为 7.702 100=V ，而电流表的读数为 450 200 =A 。 2． 图12—5所示电路中，当)cos(2200?+ω=t u V 时，测得10=I A ；当 )]3cos(2)cos(2[2211?+ω+?+ω=t U t U u V 时，测得200=U V ，6=I A 。则83.1051=U V ，71.1692=U V 。 解：由题意得 2010200==ωL ， 22 221200=+U U 及22 22 163=?? ? ??ω+??? ??ωL U L U
H桥电路驱动原理 2009年04月08日 星期三 上午 08:43 H桥电路驱动原理 一、H桥驱动电路 图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。 图4.12 H桥驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经 Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向 转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动 图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。 图4.14 H桥驱动电机逆时针转动 二、使能控制和方向逻辑 驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电 路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常 要用硬件电路方便地控制三极管的开关。 图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制 整个电路的开关。而2个非门通过
通信电路原理与选择集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
一、R S485总线介绍： RS485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力。在一些要求通信距离为几十米到上千米的时候，RS485总线是一种应用最为广泛的总线。而且在多节点的工作系统中也有着广泛的应用。 二、RS485总线典型电路介绍： RS485电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现，但有一些场合也可以用非隔离型。 我们就先讲一下非隔离型的典型电路，非隔离型的电路非常简单，只需一个RS485芯片直接与MCU的串行通讯口和一个I/O控制口连接就可以。如图1所示： 图1、典型485通信电路图（非隔离型） 当然，上图并不是完整的485通信电路图，我们还需要在A线上加一个4.7K的上拉偏置电阻；在B线上加一个4.7K的下拉偏置电阻。中间的R16是匹配电阻，一般是120Ω，当然这个具体要看你传输用的线缆。（匹配电阻：485整个通讯系统中，为了系统的传输稳定性，我们一般会在第一个节点和最后一个节点加匹配电阻。所以我们一般在设计的时候，会在每个节点都设置一个可跳线的120Ω电阻，至于用还是不用，由现场人员来设定。当然，具体怎么区分第一个节点还是最后一个节点，还得有待现场的专家们来解答呵。）TVS我们一般选用6.8V 的，这个我们会在后面进一步的讲解。 RS-485标准定义信号阈值的上下限为±200mV。即当A-B>200mV时，总线状态应表示为“1”；当A-B<-200mV时，总线状态应表示为“0”。但当A-B在±200mV之间时，则总线状态为不确定，所以我们会在A、B线上面设上、下拉电阻，以尽量避免这种不确定状态。 三、隔离型RS485总线典型电路介绍 在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于－7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过隔离器件将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为：（1）传统方式：用光耦、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路；（2）使用二次集成芯片，如ADM2483、ADM2587E 等。 传统光电隔离的典型电路：（如图2所示）
第十四章网络函数 一、教学基本要求 1、理解网络函数的的定义和极点、零点的概念； 2、掌握网络函数的零点、极点与冲激响应的关系； 3、掌握网络函数的零点、极点与频率响应的关系； 4、了解卷积定理，能利用卷积定理求电路的响应。 二、教学重点与难点 教学重点：1. 网络函数的的定义和极点、零点的概念； 2. 网络函数的零点、极点与冲激响应的关系； 3. 网络函数的零点、极点与频率响应的关系。 教学难点：1. 零点、极点与冲激响应的关系 2. 零点、极点与频率响应的关系 三、本章与其它章节的联系： 本章以第13 章为基础，是叠加定理（第 4 章）的一种表现。冲激响应可参见第6 章和第7 章。频率响应可参见第9 章。 四、学时安排总学时：4 五、教学内容 §14.1 网络函数的定义 1. 网络函数的定义 电路在单一的独立激励下，其零状态响应r(t) 的象函数R(s)与激励e(t)的象函数E(s)之比定义为该电路的网络函数H(s)，即： 2 ．网络函数的类型
设图 14.1 中，为激励电压、为激励电流；为响应电压、 为响应电流。根据激励可以是独立的电压源或独立的电流源，响应 可以是电路中任意两点之间的电压或任意一支路的电流，故网络函数可以有以下几种类型： 图 14.1 驱动点阻抗：；驱动点导纳：； 转移阻抗：；转移导纳：； 电流转移函数：；电压转移函数：。 注意： （1）根据网络函数的定义，若E(s)=1 ，即e(t)=δ(t)，则R(s)=H(s) ，即网络函数就是该响应的象函数。所以，网络函数的原函数h(t) 为电路的单位冲激响应，因此如果已知电路某一处的单位冲激响应h(t) ，就可通过拉氏变换得到该响应的网络函数。 （2）网络函数仅与网络的结构和电路参数有关，与激励的函数形式无关，因此如果已知某一响应的网络函数H(s) ，它在某一激励E(s) 下的响应R(s) 就可表示为 R(s)=H(s)E(s) 例14－1 图示电路中，已知时，。求 时，
设计文件 （项目任务书） 一、设计题目 电磁阀驱动电路系统设计全程解决方案 二、关键词和网络热点词 1．关键词 电磁阀驱动光电耦合…… 2．网络热点词 电动开关……….. 三、设计任务 设计一个简单的电池阀驱动电路，通过按钮开关控制市场上的12V常闭电池阀打开和闭合。 基本要求： 1）电路供电为24V； 2）电磁阀工作电压为12V； 3）带有光电耦合控制电路； 4）用发光二极管来区别、显示电磁阀的开关开关状态 四、设计方案 1.电路设计的总体思路 电磁阀驱动电路是各种气阀、油阀、水阀工作的首要条件，其作用是通过适当的电路设计，使电池阀能够按时打开或半打开，有需要控制阀以几分之几的规律打 开之类的要求，应设计较精密的的驱动电路。我做的只是一个简单的驱动常闭电池 阀全打开的简单驱动电路。通过光电耦合器控制三极管的导通，进而控制电磁阀的 打开与闭合。电磁阀导通的同时，与之并联的LED灯也随之亮。来指示电磁阀正 在工作。我们选用大功率管TIP122来控制电路的导通、截止，而且这里必须用大 功率管，因为电磁阀导通时电流特别大。考虑到电磁阀断开时会有大股电流回流，这时则需要设置回流回路，防止烧坏元器件，我们这里采用大功率二极管1N4007 与电磁阀形成回流回路来消弱逆流电流的冲击。具体的电路图如下图1所示：
2、系统组成：
在设计整个电路前，我们应该先有个整体构思，建立一个整体框架，然后根据设计要求再逐步细化、设计每一个模块的具体电路，及工作原理。最后将各部分有机的连接到一起，形成一个完整的电路系统。完成项目任务。系统框图如下图2所示： 图2 系统框图 电磁阀驱动电路整个系统主要分两个部分： 第一个部分：光电耦合器控制电路。我们都知道光电耦合器随着输入端电流的增加，其内部发光二极管的亮度也会增强，紧随着光电耦合器的输出电流就会跟着增大。光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接受、及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接受而产生光电流，再进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。而我们本电路只需要小电流，故我们加了两个10K限流电阻，产生足以驱动或打开后面的三极管的电流即可。具体电路见图3，其中J1接口外接24V正电源给系统供电。 图3 开关电路原理图
第十四章了解电路知识点总结 一、电是什么 1、自然界中只有两种电荷。人们把绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，毛皮摩擦 过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。 2、电荷间相互作用规律：同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。带电体能吸引不带电的轻 小物体。 若相互吸引，可能带异种电荷，还可能一个带电另一个不带电。 若相互排斥，都带电，且带的是同种电荷。 3、摩擦起电的实质：是电子在物体间发生了转移。（电是不会凭空产生的） 得到电子的物体显示带负电，失去电子的物体显示带等量的正电。 能的转化：机械能→ 电能 4、验电器是用来检验物体是否带电的仪器。 （1）验电器结构特点：金属球，金属杆，绝缘塞，金属箔 （2）工作原理：同种电荷相互排斥。 （3）验电器还可以粗略地比较物体所带的电荷量。（电荷量：电荷的多少。用Q表示。 国际制单位：库仑，简称库，符号“C”。） 5、静电感应：带电体与不带电的导体靠近时，由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电 荷重新分布；导体内的异种电荷会被吸引到带电体附近，同种电荷会被排斥到远离带电体的导体另一端。 6、静电的应用 应用：避雷针、静电复印、静电涂漆、静电植绒 问1：毛皮与橡胶棒相比，哪个更容易失去电子？ 丝绸与玻璃棒相比，哪个更容易得到电子？ 问2：你有几种方法检验物体是否带电？ (1)利用带电体的性质(2)利用验电器(3)利用电荷间相互作用的性质 问3：使物体带电的方式：摩擦起电、静电感应 二、让电灯发光 1、电路定义：用导线把电源、用电器、开关连接起来组成的电流通路。 电源：结构（正负极），功能（提供电能的装置）。 用电器：消耗电能，将电能转化为其他形式的能量。 开关：控制电路的通断。 2、电荷的定向移动形成电流，而电荷可以分为两种，即：正电荷和负电荷，所以在理解电 流的形成这一内容时，应注意以下三点： （1）电流可能只是由正电荷定向移动形成的。 （2）电流可能只是由负电荷定向移动形成的。 （3）电流可能是由正、负电荷同时向相反方向定向移动形成的。 3、物理学中规定：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 （1）正负电荷的定向移动都可以形成电流，那么按照定义，负电荷的定向移动与电流的方向相反，如金属导体中的电流，是由自由电子的定向移动形成的。那么它的电流 就和自由电子的定向移动方向相反。 （2）外电路中的电流方向：电路接通时，电流总是从电源的正极流出，经过导线、开关、用电器等流入电源负极。
先给大家介绍个技术交流QQ群有什么不能搞好的可以大家交流 28858693 技术交流QQ群 H桥驱动电路原理 2008-09-05 16:11 一、H桥驱动电路 图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。 图4.12 H桥驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经 Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动 图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。 图4.14 H桥驱动电机逆时针转动 二、使能控制和方向逻辑 驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。 图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样，图4.15所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）
1-LED手电筒驱动电路原理 市场上出现一种廉价的LED手电筒，这种手电前端为5～8个高亮度发光管，使用1～2节电池。由于使用超高亮度发光管的原因，发光效率很高，工作电流比较小，实测使用一节五号电池5头电筒，电流只有1 00 mA左右。非常省电。如果使用大容量充电电池，可以连续使用十几个小时，笔者就买了一个。从前端拆开后，根据实物绘制了电路图，如图1所示。 图1 LED手电驱动电路原理图 工作原理： 接通电源后，VT1因R1接负极，而c1两端电压不能突变。VT1(b)极电位低于e极，VT1导通，VT2(b)极有电流流入，VT2也导通，电流从电源正极经L、VT2(c)极到e极，流回电源负极，电源对L充电，L储存能量，L上的自感电动势为左正右负。经c1的反馈作用，VT1基极电位比发射极电位更低，VT1进入深度饱和状态，同时VT2也进入深度饱和状态，即Ib>Ic/β(β为放大倍数)。随着电源对c1的充电，C1两端电压逐渐升高，即VTI(b)极电位逐渐上升，Ib1逐渐减小，当Ib1<=Ic1/β时，VT1退出饱和区，VT2也退出饱和区，对L的充电电流减小。此时．L上的自感电动势变为左负右正，经c1反馈作用。VT1基极电位进一步上升，VT1迅速截止，VT2也截止，L上储存的能量释放，发光管上的电源电压加到L上产生了自感电动势，达到升压的目的。此电压足以使LED发光。 2-自制高亮度白光LED灯 高亮度白光LED灯(以下简称白光灯)具有光色好(与日光接近)，节能(电光转换效率远高于白炽灯，也高于荧光灯，是一种冷光源)，寿命长(寿命是荧光灯的几倍(白炽灯的几十倍),环保无污染的特点成为白炽灯和荧光灯的有力挑战者。但其不足之处是目前价格较高。目前，白光灯已发展到第二代；第一代白光灯的价格已大幅下降，Φ5白光灯的价格已降到0.25/只，拆机Φ5白光灯的价格为0.2／只，此价格已经可以接受。笔者不久前以每只0.16元的价格邮购了几十只拆机件Φ5白光灯，用它制作了几只照明灯，效 新店开张 件 2.75 市电220V 1.2W白光LED照明灯 用一只易拉罐的球形罐底，用剪刀修圆，在上面钻出20个小孔，小孔的分布呈圆形，尽量制作得美观些，孔的大小以刚好能嵌入白光灯为度。每只白光灯的工作电压为3.0V～3.6V，4只白光灯串联组成一组，