第三章常用元器件及功率元器件的驱动与保护

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。

第二章 功率半导体器件的驱动与保护
2.1晶闸管的驱动与保护 2.2电流型自关断器件的驱动 2.3电压型自关断器件的驱动 2.4自关断器件的保护
晶闸管的驱动与保护
晶闸管的触发电路
1、触发脉冲要求 1) 触发信号可以是交流，直流或者脉冲形式 2) 触发脉冲信号应有一定的功率和宽度 3) 为保证串、并联晶闸管元件同时导通，触发脉冲还应有足够的强度和陡度 4) 触发脉冲应与主电路电源同步，并具备一定的移相范围 5) 触发电路应与主电路隔离，并具有强抗干扰能力
3 R2的选择 单结晶体管的峰值电压为：
UP = UD+ηUbb = UD+(Rb1/Rbb)Ubb 而其UD具有负电阻系数、Rbb正温度系数，即温度t↑→Rbb↑→UP↓。加 R2(零温度系数) 后有
t↑→Rbb↑→UR2 ↓→ Ub1b2 （ =E- UR2 ） ↑，即补偿了UD↓
晶闸管的驱动与保护
从而改变等效二极管VD的工况：
a) 0 Ue Ubb时，VD反偏截止； b) Ubb Ue Ubb VD时，VD虽正偏，但小于导通压降VD，故仍截止； c) Ue Ubb VD时，VD正偏导通,P区空穴不断注入N区，从而导致
Rb1 UA Ubb VD管PN结正偏 Ie (Ue ) R b1 ...正反馈
ε：电压升高系数，取1.05~1.1； 0.8~0.9为允许过压系数。
UY ：取决于保护元件耐压值，应不超过元件允许电压最大值。
晶闸管的驱动与保护
二、过电流保护 原因：过载，直流侧短路，触发，控制电路故障，环流，逆变失败 保护：1）交流进线电抗器，限制短路电流
2）电流检测，用过流信号控制触发电路（关断信号）或接触器（分断） 3）直流快速开关 4）快熔
接法与阻容同。

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3.3.1 锯齿波形成和脉冲移相控制环节 锯齿波同步触发电路的移相原理，是将锯齿波 电压与直流控制电压 UC叠加，使锯齿波可以垂直 上下移动，锯齿波形斜面对应的电压值能控制形成 脉冲的晶体管开通时刻，即改变对应控制角 α的大 小。
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3.3.2 脉冲形成、整形和放大输出环节 当锯齿波电压ue3与控制电压Uc、偏置电压Ub 叠加在V4管基极进行并联叠加的电压ub4<0.7V时， V4管截止，电源分别经及R13与R14向V6管与V5管供 给足够大的基极电流，使V6，V5管饱和导通。
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3.2 单结晶体管触发电路 单结晶体管（Unijuncting Transistor）的结构 及图形符号、等效电路如图3.3所示。单结晶体管 是在一块高电阻率的N型硅片两端，用欧姆接触方 式引出第一基极b1和第二基极b2，b1和b2之间的 电阻为N硅片的体电阻，约为3～12kΩ，在硅片靠 近b2极渗入P型杂质，形成PN结，由P区引出发射 极 e。
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3.1.3 移相触发器的主要技术指标 （1）同步信号波形 同步信号有正弦波，方波和锯齿波，三者各有 特点，但集成模拟触发器多用锯齿波；数字式触发 器同步信号多用方波。 （2）同步信号幅值 同步信号的幅值随所应用触发器外接元件的不 同而有差别，一般为 6 ～ 30 V。 （3）移相范围 移相范围指当移相控制电压 UC，从零至最大 变化时，输出触发脉冲对于同步信号相位的变化量 。
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（4）脉冲幅值 脉冲幅值一般指电压幅值与电流幅值。当脉 冲触发器输出的脉冲电压幅值在不接晶闸管时可以 为 12 ～25 V。而电流幅值随被触发晶闸管容量的 不同有差异。 （5）脉冲宽度 为了保证触发的可靠性，触发脉冲常采用宽 脉冲、双窄脉冲，或宽脉冲列、双窄脉列。宽脉冲 宽度应大于 60°小于 120°，双窄脉冲每个脉冲 的宽度应大于 18°小于 30°。

4. 3执行元件功率驱动接口
在机电一体化系统中，执行元件往往是功率较大的机电设备， 如电磁铁、电磁阀、各类电动机、液动机及气缸等。微机控 制系统后向通道输出的控制信号(数字量或模拟量)需要通过 与执行元件相关的功率放大器才能对执行元件进行驱动，进 而实现对机电系统的控制。在机电一体化系统中，功率放大 器被称为功率驱动接口，其主要功能是把微机系统后向通道 输出的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具有一定 电压和电流的强电功率信号或液压气动信号。
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4. 3执行元件功率驱动接口
根据控制方式，功率驱动接口分为锁相传动功率驱动接口、 脉冲宽度调制型功率驱动接口、交流电动机调差调速功率驱 动接口及变频调速功率驱动接口等。
根据负载的供电特性，功率驱动接口可分为直流输出和交 流输出两类，其中交流输出功率驱动接口又分为单相交流输 出和三相交流输出。
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4. 3执行元件功率驱动接口
3.继电器型驱动接口 由于固态继电器是通过改变金属触点的位置使动触点与定
触点闭合或分开，所以具有接触电阻小、流过电流大及耐高 压等优点，但在动作可靠性上不及晶闸管。 继电器有电压线圈与电流线圈两种工作类型，它们在本质 上是相同的，都是在电能的作用下产生一定的磁势，电压继 电器的电气参数包括线圈的电阻、电感或匝数、吸合电压、 释放电压和最大允许工作电压。电流继电器的电气参数包括 线圈匝数、吸合电流和最大允许工作电流。
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4. 3执行元件功率驱动接口
1.绝缘栅极双极型晶体管(IGBT ) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是在CTR和
MOSFET之间取其长、避其短而出现的新器件，它实际上是 用MOSFET驱动双极型晶体管，兼有MOSFET的高输入阻抗 和CTR的低导通压降两方面的优点。电力晶体管饱和压降低， 载流密度大，但驱动电流较大MOSFET驱动功率很小，开关 速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种 器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

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。

图4.11 门极驱动电路实例1
4.1.2 GTO驱动电路
2) 双电源光电耦合GTO门极驱动电路
图4.12 门极驱动电路实例2
4.1.3 GTR驱动电路
1. 对基极驱动电路的基本要求 ① 控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡(小于1 μs )，并有一定的过冲 电流，以缩短开通时间，减小开通损耗。 ② GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱和导通状态， 且使之不进入放大区和深饱和区，以降低驱动功率，缩短储存时间。 ③ GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速抽取基区 的剩余载流子，确保GTR快速关断，并减小关断损耗。 ④ GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态下能快速 自动切除基极驱动信号，避免GTR遭至损坏。
图4.13 理想的GTR基极驱动电流波形
4.1.3 GTR驱动电路
2. 贝克钳位电路 为了提高GTR的工作速度，都以抗饱和的贝克钳 位电路作为基本电路。它使GTR工作在准饱和状 态，提高了器件开关过程的快速性能，因此成为 一种被广泛采用的基本电路。电路的具体形式如 图4.14所示。
图4.14 贝克钳位电路
GE GE GE
GE
GE
GE
4.1.4 IGBT驱动电路
④ 要提供大小合适的反向驱动电压。IGBT关断时，在栅 极和发射极间施加反向电压(－U )可防止因关断时浪涌电 流过大而使IGBT误导通，并使IGBT快速关断。但反向驱 动电压也不能过高，否则会造成栅-射极反向击穿。一般 取反向电压数值为－5～－10V。 ⑤ 要提供合适的开关时间。快速开通和关断有利于提高 工作频率，减小开关损耗。但在大电感负载情况下，开关 时间过短会产生很高的尖峰电压，造成元器件击穿。因此 提供合适的开关时间，才能保证IGBT正常工作并不致损 坏。 ⑥ 要有较强的抗干扰能力及对IGBT的保护功能。驱动电 路与信号控制电路要严格进行电气隔离，防止相互间的干 扰；还要有完整的自保护功能。同时，信号控制电路到驱 动电路IGBT模块的引线要尽量短，且采用双绞线或同轴 电缆屏蔽线，以免引起干扰。

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。

电阻器。 阻值范围宽（10Ω~10MΩ）；气
态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉
积在瓷棒或 者瓷管上，形成一层结晶碳膜。
改变碳膜厚度和用刻槽 的方法变更碳膜的
长度，可以得到不同的阻值。
优点 ：制作简单，成本低；
缺点 ：稳定性差，噪音大、误差大。
碳膜电阻器
金属氧化膜电阻器 （RJ）
随着电子设备的发展其构成的零件
亦趋向小 型化、轻型化及耐用化等趋
势。在真空中加热合金，合金蒸发，
使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻
槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。
优点：体积小、精度高、稳定性好、
噪音小、电感量小；
缺点：成本高。
金属氧化膜电阻器
绕线电阻器
把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经
过热处理制成。在电阻上用色环表示它的
阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但
（RJ）、线绕电阻（RX）、电位器（RP）
其它还有合成碳膜电阻（RH） 、有机实芯电阻
（RS） 、无机实芯电阻（RN） 、氧化膜电阻、
沉积膜电阻、敏感电阻（光敏和热敏）等。
❖
按安装方式分：贴片式和插接式
❖
按功能分：负载电阻，采样电阻，分流电阻，保
护电阻等
碳膜电阻器（RT）
碳膜电阻器是一种应用最早、最广泛的
电位器的阻值变化连续、分辨率高、 阻值范围宽、
成本低。但对温度和湿度的适应性差，使用寿命
短。
4．多圈电位器
多圈电位器属于精密电位器。它分有带指针、
不带指针等形式，调整圈数有5圈、10圈等数种。
该电位器除具有线绕电位器的相同特点外，还具
有线性优良，能进行精细调整等优点，可广泛应
用于对电阻实行精密调整的场合。

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。

常用电子元器件大全一、电阻器电阻器是一种限制电流通过的电子元器件，它的主要作用是限制电路中的电流大小。

电阻器的种类有很多，包括固定电阻器、可变电阻器、热敏电阻器等。

电阻器的单位是欧姆（Ω）。

二、电容器电容器是一种存储电荷的电子元器件，它的主要作用是存储电能。

电容器的种类有很多，包括固定电容器、可变电容器、电解电容器等。

电容器的单位是法拉（F）。

三、电感器电感器是一种产生电磁场的电子元器件，它的主要作用是产生电磁场。

电感器的种类有很多，包括固定电感器、可变电感器、铁芯电感器等。

电感器的单位是亨利（H）。

四、晶体管晶体管是一种放大电流的电子元器件，它的主要作用是放大电流。

晶体管的种类有很多，包括NPN型晶体管、PNP型晶体管、场效应晶体管等。

五、二极管二极管是一种控制电流方向的电子元器件，它的主要作用是控制电流方向。

二极管的种类有很多，包括普通二极管、稳压二极管、发光二极管等。

六、集成电路集成电路是一种集成了多个电子元器件的电子元器件，它的主要作用是完成特定的电子功能。

集成电路的种类有很多，包括数字集成电路、模拟集成电路、混合集成电路等。

常用电子元器件大全一、电阻器电阻器是一种限制电流通过的电子元器件，它的主要作用是限制电路中的电流大小。

电阻器的种类有很多，包括固定电阻器、可变电阻器、热敏电阻器等。

电阻器的单位是欧姆（Ω）。

在实际应用中，电阻器可以用于调节电路的电压、电流，保护电路中的其他元器件，以及作为负载等。

二、电容器电容器是一种存储电荷的电子元器件，它的主要作用是存储电能。

电容器的种类有很多，包括固定电容器、可变电容器、电解电容器等。

电容器的单位是法拉（F）。

在实际应用中，电容器可以用于滤波、耦合、去耦、延时等电路功能。

三、电感器电感器是一种产生电磁场的电子元器件，它的主要作用是产生电磁场。

电感器的种类有很多，包括固定电感器、可变电感器、铁芯电感器等。

电感器的单位是亨利（H）。

在实际应用中，电感器可以用于滤波、振荡、变压器等电路功能。

IGBT(MOSFET)驱动技术
Ø IXDD404原理框图 Ø 短路试验连接图
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
IGBT(MOSFET)驱动技术
Ø TC428基本原理框图
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
IGBT(MOSFET)驱动技术
Ø IGBT驱动电路要求：
1. 采用正负值驱动电压向栅源极供电，保证 开关管可靠开通和关断。
驱动电路与功率器件一起工作，成为弱电 控制强电的关键。
电力电子应用技术第十讲驱动与保护驱动电Βιβλιοθήκη 概述Ø 一般驱动电路的特点：
1. 电气隔离 2. 驱动功率 3. 检测保护 4. 故障反馈 5. 集成度与可靠性
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
Ø 常用的驱动电路实物展示：
驱动电路概述
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
2SD315 原理框图
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
Ø SKHI22A
IGBT(MOSFET)驱动技术
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
Ø 6SD312
IGBT(MOSFET)驱动技术
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
IGBT(MOSFET)驱动技术 Ø IGBT(MOSFET)驱动电路设计实例 1. 在开始设计之前全面了解所选器件的参数 2. 在线路设计阶段必须进行热设计,保证器
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
晶闸管与IGCT驱动技术
Ø 晶闸管与IGCT同属于闸流管类；IGBT和 MOSFET属于晶体管类。
电力电子应用技术第十讲驱动与保护
晶闸管与IGCT驱动技术 Ø 晶闸管驱动
门极触发电路要求： 1. 保证脉冲宽度 2. 保证脉冲幅度和陡度 3. 保证脉冲功率

第二节 常用低压器件
二、控制类器件
1.接触器 接触器(contactor)是一种依靠电磁力的作用使
触点闭合或分离，从而接通或分断交、直流主电路 的控制电器。主要由电磁系统、触点系统和灭弧装 置三部分组成，交直流接触器工作原理相同。结构 符号。主要参数。
2.继电器 继电器(relay)是一种根据电量或非电量的变化
来通、断小电流电路的自动控制电器。其输入信号 可以是电压、电流等电量，也可以是时间、转速、 温度、压力等非电量。而输出则是触点的动作或电 路参数(如电压或电阻)的变化。
(1)中间继电器 中间继电器是一种电磁继电器，其结构与工作原
理和交流接触器基本相同，只是触点数量较多，且 没有主、辅之分，触点额定电流小于5A，不加灭弧 装置。结构与符号如图。
(2)热继电器 热继电器是一种利用电流的热效应来推动动作
机构使触点闭合或断开的保护电器，主要用于电动 机的过载保护、断相保护、电流不平衡保护以及其 他电气设备发热状态时的控制。热继电器的原理示 意与符号如图所示。
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(3)固态继电器 固态继电器(solid state relay,SSR)是一种新
型无触点继电器，它由光电耦合器件、集成触发电 路和功率器件组成。交流固态继电器原理框图与符 号如图所示。它没有机械触点，不会产生电弧，故 其工作频率、耐冲击能力、可靠性、使用寿命、噪 声等技术指标均优于电磁式继电器。

第3章 电子元器件
图3.4-11 稳压二极管的伏安特性曲线与电路符号 〔a〕 伏安特性曲线; 〔b〕 电路符号
第3章 电子元器件
〔2〕． 稳压管的主要参数 普通选稳压管时只思索Uz、Izmin和Pm。 ① 稳定电压UZ
UZ就是稳压管的反向击穿电压，也即稳压管正常任务坚持 根本不变的电压值，不同型号的稳压管具有不同的稳压值， 它的大小取决于制造时的掺杂浓度。 稳压管在正常任务时 管子的端电压, 普通为3~25V，高的可达200 V。 ②最小稳定电流IZmin
第3章 电子元器件
光敏二极管的检测 将万用表置于Rx1K档，红黑表笔随意接光敏二极管的两
个管脚，这时万用表指针偏转，如读数为几KΩ左右，那么 黑表笔接的是光敏二极管的正极，这时正向电阻是不随光
用黑布或黑纸遮住光敏二极管的光信号接纳窗口，丈量 光敏二极管的正、反向电阻值，正常时正向电阻在几KΩ－ 20KΩ之间，反向电阻为无穷大。
光电耦合器发光器属于电流驱动器件，不受磁场影响， 在运用中运用最多的是通用型，分四引脚和六引脚两种，均 为双列直插式。
3.4.4 发光二极管的符号如下图。 它是一种将电能直接转换成
光能的固体器件，简称LED(Light Emitting Diode)。发光二 极管和普通二极管类似，也由一个PN结组成，也具有单导游电 性。发光二极管在正导游通时，由于空穴和电子的复合而发出 能量，发出一定波长的可见光。光的波长不同，颜色也不同。 发光二极管的驱动电压低、 任务电流小，具有很强的抗振动 和抗冲击才干。由于发光二极管体积小、可靠性高、 耗电省、 寿命长，被广泛用于信号指示等电路中。
再去掉黑纸或黑布，使光源对准光信号接纳窗口，然后 察看其正反向电阻的变化，正常时正反向电阻值均应变小， 阻值变化越大，阐明光敏二极管的灵敏度越高。

电子元器件基础知识指南第一章电子元器件概述 (2)1.1 元器件的定义与分类 (2)1.2 常用电子元器件简介 (3)第二章电阻器 (3)2.1 电阻器的基本原理 (3)2.2 电阻器的类型与特性 (4)2.3 电阻器的参数识别 (4)2.4 电阻器的选用与测量 (5)第三章电容器 (5)3.1 电容器的基本原理 (5)3.2 电容器的类型与特性 (5)3.3 电容器的参数识别 (6)3.4 电容器的选用与测量 (6)3.4.1 电容器的选用 (6)3.4.2 电容器的测量 (6)第四章电感器 (7)4.1 电感器的基本原理 (7)4.2 电感器的类型与特性 (7)4.3 电感器的参数识别 (7)4.4 电感器的选用与测量 (8)第五章晶体二极管 (8)5.1 晶体二极管的基本原理 (8)5.2 晶体二极管的类型与特性 (8)5.3 晶体二极管的参数识别 (9)5.4 晶体二极管的选用与测量 (9)第六章晶体三极管 (9)6.1 晶体三极管的基本原理 (9)6.2 晶体三极管的类型与特性 (10)6.3 晶体三极管的参数识别 (10)6.4 晶体三极管的选用与测量 (11)第七章集成电路 (11)7.1 集成电路的基本原理 (11)7.2 集成电路的类型与特性 (12)7.3 集成电路的参数识别 (12)7.4 集成电路的选用与测量 (12)7.4.1 选用原则 (12)7.4.2 测量方法 (13)第八章电声器件 (13)8.1 扬声器 (13)8.1.1 扬声器类型 (13)8.1.2 扬声器选用 (13)8.2 麦克风 (13)8.2.1 麦克风类型 (13)8.2.2 麦克风选用 (14)8.3 耳机 (14)8.4 电声器件的选用与测量 (14)8.4.1 电声器件选用 (14)8.4.2 电声器件测量 (14)第九章光电器件 (15)9.1 发光二极管 (15)9.1.1 概述 (15)9.1.2 结构与原理 (15)9.1.3 分类与应用 (15)9.2 光敏二极管 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 结构与原理 (15)9.2.3 分类与应用 (15)9.3 光敏三极管 (15)9.3.1 概述 (16)9.3.2 结构与原理 (16)9.3.3 分类与应用 (16)9.4 光电器件的选用与测量 (16)9.4.1 选用原则 (16)9.4.2 测量方法 (16)9.4.3 注意事项 (16)第十章其他电子元器件 (17)10.1 变压器 (17)10.2 继电器 (17)10.3 开关 (17)10.4 接插件 (17)第一章电子元器件概述1.1 元器件的定义与分类电子元器件是构成电子电路的基本单元，它是实现电路功能的核心部分。

第一章电力电子器件与驱动保护电路第一节功率二极管一、常用功率二极管的分类1. 普通二极管（General Purpose Diode）又称整流二极管（Rectifier Diode），多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。

其反向恢复时间较长，一般在5μs以上，这在开关频率不高时并不重要。

正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上。

2. 快恢复二极管（Fast Recovery Diode—— FRD）恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5μs以下）的二极管，也简称快速二极管，工艺上多采用了掺金措施。

适用于中等电压和电流范围，多用作高频开关使用。

3. 肖特基二极管（Schottky Barrier Diode——SBD）以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管，简称为肖特基二极管。

它具有低导通电压和极短的开关时间。

但反向漏电流大和阻断电压低是其缺点，主要用于高频、低压的场合。

二、功率二极管的特性1、静态伏安特性当电力二极管承受的正向电压大到一定值（门槛电压UTO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。

与正向电流IF 对应的电力二极管两端的电压UF即为其正向电压降。

当电力二极管承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。

2、快速二极管的动态特性(软恢复)因结电容的存在，开与关状态之间的转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压——电流特性是随时间变化的。

开关特性反映通态和断态之间的转换过程。

关断过程：（图a）须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。

在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。

t F 时刻加反向电压，正向电流开始下降，下降速率由反向电压大小和电路电感决定，管压降由于电导调制效应基本不变，直至正向电流降为零的时刻t 0。

此时由于PN 结两侧空间电荷区的电荷储存效应而不能恢复阻断，外加电压抽取电荷形成较大反向电流，在空间电荷区附近电荷即将抽尽时管压降变负，于是开始抽取离空间电荷区较远的电荷，因而在管压降极性改变后不久的t 1 时刻反向电流开始从最大值下降，空间电荷区展宽，二极管开始重新恢复反向阻断能力。

1、驱动电路 功率场效应管为单极型器件，输入阻抗高。因而开关速度快，驱动功率小，电路简单。但其极间电容较大，因此工作速度和驱动源的内阻抗有关，栅极驱动电路的形式各种各样，按驱动电路与栅极的连接方式可分为直接驱动和隔离驱动两类。

图1所示为直接驱动的基本形式。图(a)是最简单的TTL驱动电路。其中TTL电路可以是驱动器、缓冲器或其他逻辑电路。用这种驱动电路，器件的开通时间较长。图(b)是由晶体管组成的互补驱动电路。乘用这种电路不但可提高开通速度，而且可提高关断速度。类似地也可用MOS管组成互补驱动电路。

图1、直接驱动 图2为隔离驱动电路形式。根据隔离元件的不同，又可分为电磁隔离和光电隔离。图(a)是利用脉冲变压器的电磁隔离驱动电路。其中二极管VDS用于加快开通速度。图(b)是用光电耦合器进行隔离的驱动电路。由于光耦响应速度较慢，因而使开关延迟时间加长，限制了使用频率。

2、保护电路 图3分別是功率场效应管栅源之间和漏源之间的过电压保护电路。其中电容C用于吸收浪涌电压，稳压二极管VS用于抑制浪涌电压。主电路和保护电路的引线都应尽量短，以减小电感。过电流有两种情况，即负载短路与负载过大，过电流保护的基本电路如图4所示。由电流互感器CT检测过电流，进而切断栅极信号,实现对功率场效应管的保护。也可用电阻或霍尔元件替代CT。 图3、过压保护电路 图4、过流保护电路 另外功率场效应管的栅极极易击穿损坏，栅源电压不得超过±20VP。为此使用时应采取保护措施。一要防止静电击穿。在测试和接入电路之前器件应存放在静电包装袋、导电材料或金属容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用时应拿管壳部分而不是引线部分。将器件接入电路时，工作台和烙铁都必须良好接地，焊接时烙铁应断电。测试器件时，测量仪器和工作台都必须良好接地。器件的电极未全部接入电路或测试仪器之前不要施加电压。改换测试范围时，电压和电流都必须先恢复到零。二要防止偶然振荡损坏器件。器件与测试仪器、接插盒等的输入电容、输入电阻匹配不当时会出现偶然振荡，造成器件损坏。因此，测试时可在栅极串接10kΩ电阻或在栅源之间并接0. 5μF电容。必要的话，还要消除寄生晶体管和寄生二极管可能造成的影响。