第三章常用元器件及功率元器件的驱动与保护
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66 第三章 常用电动机的电子保护器第一节 电力电子常用模块现代的电力电子技术,无论是对改造的传统工业,还是对创建高科技产业都至关重要。
尤其对一些常用的电力电子模块和组件,更应该掌握,因为这是电动机保护电器和软起动电路的基础。
一、整流管-晶闸管臂对模块1、双臂整流管模块电力电子整流模块是由整流电流I T(A V)为数百安、耐压V ISOL 为数千伏的大功率整流二极管通过并联或串联后,封装在盒内形成的产品。
常见的双臂整流管模块如图3-1所示。
图3-1a 为双臂串联模块;图3-1b 为双臂负极并联模块;图Me 为双臂正极并联模块;图3-1d 为外形尺寸图。
图3-1d 中“+”为接线端,示意是用“+”字螺钉;3-M5 x 12示意为这3个接线端的螺钉直径为5mm ,长度为12mm ,双臂整流管就是通过这3个端子与外电路联接的,以实现各种电力电子技术功能。
双臂整流管模块型号颇多,其参数见附录A 。
例3-1 单相双臂全波整流电路利用双臂串联整流管模块组成的单相全波整流电路如图3-2所示。
不难看出,它与我们寻常所见的单相全波整流电路原理是一致的(参见《经典晶体管电子线路300例》,机械工业出版社),只不过本例所采用的是由大功整流二极管构成的双臂串联模块。
例3-2 单相双臂桥式整流电路 图3-1双臂整流管模块单相双臂桥式整流电路是由双臂阴极(负极)并联和双臂阳极(正极)并联整流管模块构成,电路接成一个电桥形式,所以称为桥式整流电路,如图3-3所示。
例3-3三相双臂桥式整流电路一用一个双臂串联模块和两个双臂整流管模块组成的桥式整流电路如图3-4所示。
例3-4双臂串联电路,在反向电压较高的情况下,可选耐压较高的双臂串联整流管模块,若是手头没有耐压较高的模块,可以将两个或两个以上的模块串联使用,使每个模块分别承受一半或几分之一最大反向电压、但因每茶整流管的反向;特性(即反一向电阻)不可‘能尧全一致,会造成电压分配不均匀,所以采用并联均压电阻RC的方法,如图3-5所示。
IGBT模块驱动及保护技术IGBT模块驱动及保护技术1. 引言IGBT 是MOSFET 和双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET 易驱动的特点,又具有功率晶体管高电压、电流大等优点。
其特性发挥出MOSFET 和功率晶体管各自的优点,正常情况下可工作于几十kHz 的频率范围内,故在较高频率应用范围中,其中中、大功率应用占据了主导地位。
IGBT 是电压控制型器件,在它的栅极发射极之间施加十几V的直流电压,只有μA级的电流流过,基本上不消耗功率。
但IGBT 的栅极发射极之间存在较大的寄生电容(几千至上万pF),在驱动脉冲的上升和下降沿需要提供数A级的充放电电流,才能满足开通和关断的动态要求,这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。
IGBT 作为一种大功率的复合器件,存在着过流时可能发生闭锁现象而造成损坏的问题。
在过流时如采取一定的速度封锁栅极电压,过高的电流变化会引起过电压,需要采用软关断技术,因此掌握好IGBT 的驱动和保护特性对于设计人员来说是十分必要的。
2. IGBT的栅极特性IGBT 的栅极通过氧化膜和发射极实现电隔离。
由于氧化膜很薄,其击穿电压一般只能达到20 到30V,因此栅极击穿是IGBT 最常见的失效原因之一。
在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过最大额定栅极电压,但栅极连线的寄生电感和栅极-集电极之间的电容耦合,也会产生使氧化膜损坏的振荡电压。
为此,通常采用绞线来传送驱动信号,以减小寄生电感。
在栅极连线中串联小电阻可以抑制振动电压。
由于IGBT 的栅极-发射极之间和栅极-集电极之间存在着分布电容,以及发射极驱动电路中存在着分布电感,这些分布参数的影响,使IGBT 的实际驱动波形与理想驱动波形不完全相同,并且产生了不利于IGBT开通和关断的因素。
如图1所示。
在t0时刻,栅极驱动电压开始上升,此时影响栅极电压上升斜率的主要因素只有Rg和Cge,栅极电压上升较快。
在t1时刻达到IGBT 的栅极门槛值,集电极电流开始上升。
八大电路保护元器件的具体作用电器设备在运行时,由于电路中存在着电压和电流的变化,当这些变化超出了设备所能承受的范围时,设备就会受到损坏,甚至可能导致火灾等事故的发生。
为了保障设备的正常运行,提高设备的安全性和可靠性,常见的电路保护元器件有八种,它们分别是熔断器、保险丝、过压保护器、过流保护器、过温保护器、电压稳压器、电流稳定器和电磁继电器。
下面我们来一一了解它们的具体作用。
1. 熔断器熔断器是一种保护设备的保护元器件,它可以在电路电流超过设定值时自动切断电路,以保护设备不受过载电流的损害。
熔断器通常适用于需要长时间工作的设备,比如电动机等。
当电流超过额定值时,熔断器内部的金属丝或铅丝就会热化,最终熔断,以达到切断电流的目的。
2. 保险丝保险丝与熔断器类似,也是一种电路保护元器件,适用于电路短时间超载或电路故障时。
保险丝通常由铅丝或铜丝制成,当电路中的电流超过保险丝额定的电流时,保险丝就会熔断,以达到切断电流的目的,保护设备。
保险丝通常用于电子设备中,比如家用电器。
3. 过压保护器过压保护器是一种常用的过压保护元器件,它可以保护设备免受电路电压过高的损坏。
当电路中的电压超过过压保护器的额定电压时,过压保护器会自动切断电路,以避免设备受到损坏。
过压保护器通常用于工业控制系统和计算机等高端设备。
4. 过流保护器过流保护器也是一种电路保护元器件,它可以在电路中的电流超过正常值时自动切断电路,以保护设备不受电流过大的损害。
过流保护器通常分为电子式和电磁式两种类型,电子式过流保护器适用于小电流,而电磁式过流保护器适用于大电流和电力系统。
5. 过温保护器过温保护器可以保护设备免受过热的损坏。
当设备内部温度过高时,过温保护器会自动切断电路,以避免设备发生过热的现象。
过温保护器通常用于电机、变压器等高功率设备中。
6. 电压稳压器电压稳压器可以在电压不稳定的环境下保持电路中的电压恒定。
它可以通过增加电路的阻抗或自然反馈来修正电路中电压的波动。
常⽤电⼦元器件(电阻器、电容、电感、晶体⼆极管、晶体三极管) 电⼦元器件是电⼦元件和电⼩型的机器、仪器的组成部分,其本⾝常由若⼲零件构成,可以在同类产品中通⽤;常指电器、⽆线电、仪表等⼯业的某些零件,如电容、晶体管、游丝、发条等⼦器件的总称。
常见的有⼆极管等。
电⼦元器件包括:电阻、电容器、电位器、电⼦管、散热器、机电元件、连接器、半导体分⽴器件、电声器件、激光器件、电⼦显⽰器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电⼦变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、⽯英、陶瓷磁性材料、印刷电路⽤基材基板、电⼦功能⼯艺专⽤材料、电⼦胶(带)制品、电⼦化学材料及部品等。
五个最常⽤的电⼦元器件识别及使⽤常识 ⼀、电阻 电阻在电路中⽤“R”加数字表⽰,如:R13表⽰编号为13的电阻。
电阻在电路中的主要作⽤为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使⽤)和阻抗匹配等。
电阻器使⽤注意事项: (1)为提⾼电阻器的稳定性,电阻器使⽤前应进⾏⼈⼯⽼化处理。
常⽤的⽼化处理⽅法是给电阻器两端加⼀直流电压,使电阻器承受的功率为额定功率的1.5倍,处理时间为5分钟,处埋后测量电阻值。
M36LLR8760D1ZAQ;;; (2)电阻器在使⽤前,应对电阻器的阻值及外观进⾏检查,将不合格的电阻器剔除掉,以防电路存在隐患。
(3)电阻器的安装。
电阻器安装前应先对引线挂锡,以确保焊接的牢固性。
电阻器安装时,电阻器的引线不要从根部打弯,以防折断。
较⼤功率的电阻器应采⽤⽀架或螺钉固定,以防松动造成短路。
电阻器焊接时动作要快,不要使电阻器长期受热,以防引起阻值变化。
电阻器安装时,应将标记向上或向外,以便于检及维修。
(4)电阻器的功率⼤于10W时,应保证有散热的空间。
(5)存放和使⽤电阻器时,都应保证电阻器外表漆膜的完整,以免降低它们的防潮性能。
(6)电阻器的更换。
电阻器的符号: 参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧(MΩ)等。
常用的电子元器件及其工作原理电子元器件是元件和器件的总称。
电子元件:指在工厂生产加工时不改变分子成分的成品。
如电阻器、电容器、电感器。
因为它本身不产生电子,它对电压、电流无控制和变换作用,所以又称无源器件。
电子器件:指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品。
例如晶体管、电子管、集成电路。
因为它本身能产生电子,对电压、电流有控制、变换作用(放大、开关、整流、检波、振荡和调制等),所以又称有源器件。
按分类标准,电子器件可分为12个大类,可归纳为真空电子器件和半导体器件两大块。
电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。
电子元器件行业主要由电子元件业、半导体分立器件和集成电路业等部分组成。
电子元器件包括:电阻、电容器、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体分立器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电子变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、石英、陶瓷磁性材料、印刷电路用基材基板、电子功能工艺专用材料、电子胶(带)制品、电子化学材料及部品等。
电子元器件在质量方面现在国际上面有中国的CQC认证,美国的UL 和CUL认证,德国的VDE和TUV以及欧盟的CE等国内外认证,来保证元器件的合格。
一、元件:工厂在加工时没改变原材料分子成分的产品可称为元件,元件属于不需电子元器件要能源的器件。
它包括:电阻、电容、电感。
(又称为被动元件PassiveComponents)(1)电路类器件:二极管,电阻器等等(2)连接类器件:连接器,插座,连接电缆,印刷电路板(PCB)二、器件:工厂在生产加工时改变了原材料分子结构的产品称为器件器件分为:1、主动器件,它的主要特点是:(1)自身消耗电能(2)需要外界电源。
2、分立器件,分为(1)双极性晶体三极管(2)场效应晶体管(3)可控硅(4)半导体电阻电容电阻电阻在电路中用R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻.电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、偏置等.电容电容在电路中一般用C加数字表示(如C13表示编号为13的电容).电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件.电容的特性主要是隔直流通交流.电容的容量大小表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关.晶体二极管晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的二极管.作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大.因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中.电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等.电感器电子元器件电感器在电子制作中虽然使用得不是很多,但它们在电路中同样重要。