电路工作原理

2024-06-08

电路工作原理（精选十篇）

电路工作原理篇1

进入21世纪以后,各种便携式的电子设备成为了电子产品的一种重要发展趋势,诸如作为通信工具的手机,作为娱乐设备的MP3播放器,工作必备的手提笔记本,以及期望中的便携式电视机与DVD,车载电器等,极大地提升了人们的生活质量。便携式电子产品的一个重要发展特征是采用了低功耗高集成度的数字开关门电路芯片,以IBM的CPU集成芯片为例,目前集成度达到8 000万个门电路(2 inch2上108个门)。所有这些便携式电子产品的一个共同点就是都需要大功率的音频输出,都需要电池供电。目前,上述便携式电子产品大多采用了新型D类功率放大电路,其最大特点就是能够在保持最低的失真情况下得到高的效率[1,2,3]。同时,诸如CPU运算速度仍然缓慢、采用锂电池供电的大屏幕手机待机时间过短等缺点也非常明显。因此,制约便携式电子产品发展的一个首要因素就是其输出功率损耗与使用的电池技术,并直接与人们关注的芯片工作主频(时钟频率)、待机时间(取决于静态功率损耗)与使用时间(取决于动态功率损耗)几个指标相关。

鉴于目前国内“电子技术”高校课堂教学仍然以低频段介绍A类、B类及AB类模拟功率放大电路[4,5,6,7,8,9,10]、高频段介绍C类为主,事实上已经远远滞后于电子技术的发展实际,可检索到的D类功率放大电路文献则主要讨论应用于具体产品中的实际电路[11,12,13],无论对高校师生还是工程技术人员,都缺乏对D类功放基本原理直接学习的渠道。本文以单个数字开关门电路为例,详细分析D类功率放大电路工作原理与总功率损耗,为高校师生全面掌握集成门电路芯片的技术发展提供一定的基础理论参考。

1 单个 NMOS 管门电路

1.1门电路组成

( 1 )电路组成

20世纪80年代以前,受限于P沟道MOS管工艺限制等因素 ,集成芯片内部的开关门电路仍是由单个NMOS管构成。NMOS管的开关特性与晶体三极管类似但远优于三极管。反相器的基本电路如图1所示。C等效为NMOS门驱动的同类负载门电路的栅极电容集总。

1.2工作原理

工作于开关状态的NMOS门电路输入信号ui是周期为T的方波时钟信号,T1时间为低电平,T2时间为高电平,T1=T2= T2 。输入信号波形如图2所示。

(1)输入信号为低电平T1期间,ui<UGS(th),NMOS管截止 ,等效为断开的开关 ,电源VDD通过RD给电容C充电。

(2)输入信号为高电平T2期间,ui>UGS(th),NMOS管导通,等效导通电阻为RON,其值很小,电容C通过电阻RON放电。

1.3单管门电路功耗与效率分析

1.3.1低电平 T1期间电源提供的能量

此时,NMOS管断开,假设电容上的初始电位为0 V,则接通电源的瞬间,流过电阻RD上的充电电流为最大值 (VDDRD);经过 (3~5)τ1的充电时间(其中 τ1= RDC ,一般有 τ1≪ T1),电容电位达到最大值VDD,此时电流衰减为0;充电期间,电流值为:

集总电容C上的电压与电阻RD上的电压电流变化如图3(b),图3(c)所示。

T1期间,电阻消耗能量,电容储存能量。其中,电源提供的总能量为:

如果 τ1≪ T1,则:

电容上储存的能量为:

则电阻RD消耗的能量为:

1.3.2高电平 T2期间电源提供的能量

此时NMOS管导通,电容上的能量经过(3~5)τ2的放电时间(其中 τ2= RONC ,一般有 τ2≪ T2)快速放电完毕。同时,电源在T2时间内提供的能量为:

1.3.3电源提供的总功率

在一个ui时钟周期T内,可计算电源提供的总功率为:

对单NMOS管电路,RD≫ RON,故可得:

式中f为输入信号的频率。进一步,将上述PVDD表达式中的两分量分别记为:

其中:式(7)代表了在一个时钟周期内,电源提供的静态功率(待机功率)损耗;式(8)代表了电路的动态功率(使用功率)损耗。两分量分别决定了人们在日常使用手机等手提设备中所说的待机时间与使用时间。

1.3.4效率分析

由式(7)可知,电源的静态功率损耗与电源电压的平方成正比,与RD成反比。而动态使用功率与电容容值、电源电压平方、以及时钟频率成正比。可见,RD越大,静态功率损耗越小,时钟频率越高,实际使用功率也越大,电路的效率也就越高。比如,目前IBM的CPU集成度最高可达108个门电路,假设其主频(时钟频率)为1 GHz=109Hz,集总电容C=0.1 f F=10-16F,电源VDD=5 V,RD=10 kΩ。则可以算得:Pstatic=125 k W,PDynamic=250 W。

可见,动态使用功率尚在接受范围内,但静态功率达到了不可思议值。即使把门电路的电源从5 V降低为1 V,仍然具有25 k W。要想从根本上降低静态功率损耗,需要大大增加RD,但实际电路中RD的增加也受到一定制约,这就需要找到一个能替代RD作用的有效元器件。 20世纪80年代 ,随着各种相关技术的成熟 ,CMOS反相器门电路应需而生。

2 CMOS 反相器门电路

CMOS反相器的基本电路如图4所示。

VTP是PMOS管,VTN是NMOS管,它们的栅极短接作为输入端,漏极短接作为输出端,VTP的源极接电源VDD,VTN的源极接地。要求VDD>2UGS(th),其中UGS(th)=UGS(th)N=|UGS(th)P|。

3 CMOS 反相器门电路功耗分析

CMOS门电路输入信号ui仍然是图2所示的周期为T的方波信号,C等效为驱动的CMOS负载门电路的栅极电容集总。

(1)低电平T1期间。当输入为低电平,即ui=0 V时,由于UGSN=0 V<UGS(th)N,VTN截止;同时|UGSP|=VDD>|UGS(th)P|,VTP导通,等效导通电阻为RONP,其值很小,几乎为0。电源给集总电容快速充电,且电源提供的总功率为:

式中f为输入信号的频率。

(2)当输入为高电平,即ui=VDD时,由于UGSN=VDD>UGS(th)N,VTN导通,等效导通电阻为RONP,其值很小,几乎为0,故反相器共漏极输出为0。由于|UGSP|= 0 < |UGS(th)P|,VTP截止,电源VDD不工作。电容通过VTN快速放电,电容C在T1期间储存的能量释放完毕。

(3)电源提供的总功率与效率分析。由上述分析可得,在理想情况下,功率器件VTP导通时导通电阻为零,没有电压降,器件不消耗功率,输出电压幅度几乎与电源电压VDD值相同;关断时VTP电阻为无穷大,没有电流流过,器件也不消耗功率,输出电压几乎为零。CMOS反相器无论电路处于何种状态,VTN,VTP中总有一个是截止的,所以它的静态功耗很低,理论上静态功率损耗为0。电源在整个周期T内提供的总功率为CVD2Df ,理论上开关类功率放大器能够将电源功率无损耗地转换输出到负载上,全部转变为负载的动态使用功率。所以这类功率放大电路的效率理论上可达到100%。

4 结语

本文从集成数字门电路芯片内部的单个数字门为例,详述了D类功率放大电路的工作原理与效率,理论上,D类功率放大电路的效率可达到100%,远高于AB类模拟功率放大电路的78.5%。然而,在实际使用中,半导体元器件均有漏电流存在,故开关器件VTP与VTN实际上总要消耗部分功率。此外,可得出:

(1)为了降低电子设备的功率损耗,提高电池供电的使用时间,芯片所需的电压值至关重要,功率损耗随着电源电压VDD的降低成平方倍减小。

(2)为了提高电子设备的快速响应时间,比如笔记本电脑的CPU主频,电源(电池)的功率损耗随着时钟频率f的增加而线性增加。

摘要：当前国内高校的“电子线路”课程无论是从教材编写还是课堂讲授中的功率放大电路仍然以模拟功放为主,对数字功放讲述甚少,而现实中电子产品尤其是笔记本电脑、手机等便携式电子产品大量采用了低功耗高集成度的数字开关门电路芯片,造成大学生课堂学习与电子技术发展实际的脱节。在此结合数字集成开关门(CMOS)电路的发展,详细分析了D类功率放大电路的工作原理;理想状态下,D类功率放大电路的理论效率可达到100%,远高于AB类模拟功率放大电路的78.5%。推导了D类功率放大电路CMOS反相器的功率损耗与芯片工作的时钟频率、栅极集总电容值以及芯片所需的供电电压的平方成正比,并以当前主流的集成度达8 000万个门电路(2 inch2上108个门)的IBM笔记本电脑的CPU芯片为实际案例进行了总功耗分析。实践表明,将数字功率放大电路引入大学生课堂教学,可以贴近实际,增强感性认识,提高课堂教学质量。

主板时钟电路工作原理说明解读篇2

总频OSC在分频器出来后送到PCI的B16脚和ISA的B30脚，这两脚叫OSC测试脚。也有的还送到南桥，目的是使南桥的频率更加稳定。在总频OSC的线上还有电容，总频线的对地阻值在450-700欧之间。总频的时钟波形幅度一定要大于2V。

如果开机数码卡上的OSC灯不亮，先查晶体两的电压和波形。有电压有波形，在总频线路正常的情况下，为分频器坏；无电压无波形，在分频器电源正常的情况下，为分频器坏；有电压无波形为晶体坏。

没有总频，南、北桥、CPU、CACHE、I/O、内存上就没有频率。有了总频，南、北桥、内存、CPU、CACHE、I/O上不一定有频

率。总频一旦正常，分频器开始分频，R2将分频器分过来的频率送到南桥，在面桥处理过后送到PCI的B39脚（PCICLK）和ISA的B20脚（SYSCLK），这两脚叫系统时钟测试脚，

这个测试脚可以反映主板上所有的时钟是否正常。系统时钟的波形幅度一定要大于1。5V，这两脚的阻值在450-700欧之间，由南桥提供。

在主板上，RST和CLK都是由南桥处理的，在总频正常，如果RST和CLK都没有，在南桥电源正常的情况下，为南桥坏。主板不开，RST不正常，是先查总频。

在数码卡上有OSC灯和RST灯，没有CLK灯的故障：先查R3输出的分频有没有，没有，在线路正常的情况下，分频器坏。

CLK的波形幅度不够：查R3输出的幅度够不够，不够，分频器坏。够，查南桥的电压够不够，够南桥坏；不够，查电源电路。

R1将分频器分过来的频率送给CPU的第六脚（在CPU上RST脚旁边，见图纸），这个脚为CPU时钟脚。CPU如果没有时钟，是绝对不会工作的，CPU的时钟有可能是由北桥提供。如果南桥上有CLK信号而CPU上没有，就可能是分频器或南桥坏。R4为I/O提供频率。

在主板上，时钟线比AD线要粗一些，并带有弯曲。

频率发生偏移，是晶体电容所导致的，它的现象是，刚一开机就会死机，运行98出错。

分频器本身坏了，会导致频率上不上去。和晶体无关。

CCD供电电路原理与故障维修篇3

CCD电路工作原理

一般 CCD的工作电源为+9V、+16V、－8V三种，有的CCD只需+16V和－8V，工作原理如图1所示。

本图是根据松下NV-M9000EN的摄录机电路制作,应用于其它机种和型号的CCD供电电路也大同小异，有一定的参考价值。该电路由脉冲调宽的方式来控制输出电压，VR1003的动片是调整反馈端，输出的电压由它反馈给IC1001的22脚，当输出直流有变化时，经由VR1003的动片反馈给IC1001的22脚，经误差放大后送往IC内的电压控制电路和另一路三角波形比较，输出直流电压的变化转换成脉宽的变化，经放大缓冲电路后由IC1001的15脚输出去控制Q1004，从而稳定直流输出，见图2所示。如因某种原因使输出直流9V变低，则IC1001的22脚直流电压也会变低，在IC1001内部和三角形波形比较后的输出脉冲宽度变大，最后使Q1004导通时间变长,输出的直流电压升高,从而使输出直流电压稳定。

CCD电路故障分析与排除

该电路的常见故障是开机三个电压无输出，如损坏Q1004和T1001，最多见就是T1001的1-2脚开路。测1脚是否有12V即可判断。确认开路后最好同时取下Q1004检查是否完好。否则的话，如果Q1004的c-e短路，装上新的T1001后，通电即会烧毁。在装上新的或修复的T1001前还需检查三组电路的负载是否正常，附表为NV-9000EN各测试点的参考值，如不正常仍需排除其它故障。

就NV9000EN而言，Q1004的型号为2SD1624，如损坏又无同型号的晶体管，找类似参数和大小的管子代替即可。而T1001的型号为ELL04T032R，业余是很难找到的。有必要的话可以重绕该变压器，如上所述初级1-2脚最容易开路，恰好初级在最外层，重绕初级很方便。如果次级开路或短路则需整个重绕。重绕参数见图3。

在实际的变压器中，四个绕组是独立的，由里到外5-6、3-4、4-5、1-2。重绕时小心撬去磁性封盖，自行确定好各脚的编号，或按原来的编号找同样大小的漆包线（或略大），按顺时针方向（从上往下看）和图3的匝数，从5→6、3→4、4→5、1→2分别绕好四个绕组，上好锡，装上磁性封盖即告完成。

电路工作原理篇4

关键词：SS4改机车,阻容保护电路,工作原理

1 引言

安装于主变压器二次侧的过电压保护电路——阻容吸收电路中电阻、电容烧损是SS4 改电力机车的常见问题。该故障现象有:电阻严重过热、烧损而引起电路开路;电容器鼓包、漏液、击穿;电阻安装绝缘支架烧焦,绝缘值下降等。这些问题严重影响了机车的正常运用,也大大增加了机车维护保养的工作量。而现有一些阻容吸收论文[1,2]都没能就阻容吸收电路在机车的整个工作过程中的工作状态进行细致深入的理论分析,具有一定的局限性。

本文从SS4改机车主电路的基本工作原理出发,分析阻容保护电路在机车运行过程中的工作状态,得出阻容保护电路在一个工作周期中所通过的电流、电压情况,从而得出在此过程中阻容保护电路中各元件的能量关系,找到引发问题的根本原因,为从根本上解决阻容保护电路故障提供了理论依据。

2 工作原理

SS4改机车主电路为电感型负载单相半控桥式整流电路,见图1[3]。由图1可见,在变压器牵引绕组侧并联一个阻容支路,该支路是利用电容两端的电压不能突变的特性,有效地抑制操作过电压和整流器换向过电压。

根据文献[4]的基本理论,参考文献[3]机车的实际运行情况,将该电路的一个工作周期划分为以下5个过程:1)主断路器合闸过程;2)晶闸管开通换向过程;3)电网电压过零换向过程;4)主断路器分闸过程;5)稳态工作过程。其中过程2)及过程3)每1/2电网频率出现1次,而过程1)及过程4)只是在机车的合闸及分闸时出现。

为方便分析计算,将机车牵引变压器的所有参数折算到变压器的次边即牵引绕组侧,并利用变压器的简化等效电路图[5],建立如图2所示的主电路的等效电路。

图2中,E为电网电压折算到牵引绕组的值,R1为变压器原边绕组的电阻值折算到副边后的等效电阻值与副边绕组的电阻值之和,L1为原边漏感折算值与副边漏感值之和,R2为变压器激磁绕组的电阻折算值,L2为变压器激磁绕组的电感折算值,R为阻容保护电路的电阻,C为阻容保护电路的电容。

下面具体分析上述5个工作过程中阻容保护电路的工作过程及其工作时的电路图。

2.1 合闸过程

开关K合上,由文献[3]可知,在机车合闸时,晶闸管V1,V2此时都不开通,也即阻容保护电路后的整流电路开路,此时阻容保护电路的工作电路图如图3a所示。

2.2 晶闸管的开通换向

由文献[4]可知,在晶闸管开通时,存在一个换向过程,即在晶闸管开通时,电机先通过二极管VD1及VD2续流,而后再由二极管VD1向晶闸管V1或二极管VD2向晶闸管V2进行换向,此时VD1,VD2,V1或VD1,VD2,V2同时导通,此时,阻容保护电路被短接,电容器进行放电。在晶闸管开通换向时阻容保护电路的工作电路图如图3b所示。当晶闸管换向完毕后,阻容保护电路再通过电源进行充电,此时阻容保护电路的工作电路图同合闸时的工作电路,如图3a所示。

2.3 电网电压过零换向

在电网电压过零并反向时,电路原先未导通的二极管VD1或VD2承受正向电压而导通,至少整个主电路部分的工作状态同晶闸管开通换向时相似,存在由晶闸管V1向二极管VD1或晶闸管V2向二极管VD2进行换向的过程,此时阻容保护电路的工作电路同开通换向的工作电路。

2.4 稳态工作过程

由于变压器上漏阻抗的压降低可忽略不计[5],此时阻容保护电路的工作电路图如图3c所示。

2.5 分闸过程

开关K断开,由文献[3]可知,在机车分闸时,机车操作是先关闭整流器,此时晶闸管V1,V2都不开通,阻容保护电路后的整流电路开路,分闸时阻容保护电路的工作电路图如图3d所示。

3 分析计算

由以上分析得知,在SS4改机车的实际运行中,阻容保护电路存在5个工作过程,由于合闸过程及分闸过程在机车运行中不是频繁操作,其时间间隔较长,因而阻容保护电路中电阻的散热时间较长,不致引起电阻的烧损,我们可省略对这两种情况的分析。而其他3种工况在机车实际运行中是周期性的工作,其工作频率与电网频率一致,为50Hz,这3种工况才是引起阻容保护电路中电阻烧损的主要原因,而阻容保护电路在这3种工况下,其工作过程为图3a～图3c3个工作电路的组合,因此只要推导出这3种工作电路图中阻容电路的电压电流关系式,就可得出机车阻容保护电路电阻所吸收的功率。

由图3a可知,此电路可等效为2阶阶跃响应电路。而在换向时,由于换向时间很短,我们可以认为换向时间内的交变电源E为一直流电压,该直流电压值为在换向完毕时电源E的瞬时值E0。

根据KVL列出计算公式为

$E_{0} = L_{1} \cdot C \frac{d^{2} u_{c}}{d^{2} t} + (R + R_{1}) \cdot C \frac{d u_{c}}{d t} + u_{c} (1)$

其方程的解有3种方式:

当 $(R + R_{1}) < 2 \sqrt{L_{1} / C}$ ,其解为

uc(t)=E0+[C1cos(ω1t)+C2sin(ω1t)]e-δt

i(t)=[(ω1C2-δC1)cos(ω1t)-

(ω1C1+δC2)sin(ω1t)]e-δt

其中

$δ = \frac{R + R_{1}}{2 L_{1}} ω_{1} = \sqrt{ω_{0}^{2} - δ^{2}} ω_{0} = \frac{1}{\sqrt{L_{1} \times C}}$

当 $(R + R_{1}) > 2 \sqrt{L_{1} / C}$ ,其解为

uc(t)=E0+[C1e(-δ+ω2)t+C2e(-δ-ω2)t]

i(t)=C1(-δ+ω2)e(-δ+ω2)t+

C2(-δ-ω2)e(-δ+ω2)t

其中 $ω_{2} = \sqrt{δ^{2} - ω_{0}^{2}}$

当 $(R + R_{1}) = 2 \sqrt{L_{1} / C}$ ,其解为

uc(t)=E0+(C1+C2t)e-δt

i(t)=e-δt[C2-δ(C1+C2t)]

而式中的常数项C1,C2 通过整流器换向完毕后阻容保护电路中电容C上电压初始值U $_{C}^{0 +}$ 及换向前漏感L1上电流初始值i $_{L}^{0 +}$ 来求取。

由第二节分析可知,在图3a工作前,牵引变压器副边短接且阻容保护电路短接放电,因此可通过图3b计算出电容电压也即阻容保护电路电容上电压的初值,此电压即为图3b电路工作结束的电容电压值。

U $_{C}^{0 +}$ =U0

而在机车牵引回路正常工作时,变压器通过整流器对平波器及牵引电机供电,此时由于平波器及牵引电机的电感很大,因此可认为变压器此时提供的电流为一直流电I0,而整流器短路工作的时间很短,因此可以认为图3a的电流初始值就为I0。

i $_{L}^{0 +}$ =I0

该过程中电阻的发热功率如下:

W1=I2RT= $[\sqrt{\frac{1}{Τ} \int_{0}^{Τ^{2}} i^{2} (t) d t}]$ 2×RT (2)

由文献[6]可知,当时间t=(3～5)/δ时,可以认为换向时的过渡过程完毕,因此在计算电阻的发热功率时积分时间可取T=4/δ。

由图3b 可知,该电路为一阶阻容放电电路。据上一节的分析,我们可取机车发出换向指令时的瞬时电网电压值作为电容电压的初始值,即UC0+=E0,根据KVL列出计算公式如下:

$U_{C} = U_{C 0 +} e^{- \frac{1}{R C} t} (3)$

$i = \frac{U_{C 0 +}}{R} e^{- \frac{1}{R C} t} (4)$

该过程电阻的发热热量为

$W_{2} = \frac{1}{2} C U_{C 0 +}^{2} (5)$

同理,取该放电时间T1=4RC。

对于图3c电路。在该种工况下属于整流器换向完毕后的稳态工况,该电路图可按正弦电路带一阻容回路进行计算。

在该种情况下由于阻容回路中容抗很大,电容上电压UC基本上可认为与电源电压一致,

$Ι = E / \sqrt{R^{2} + (\frac{1}{ω_{C}})^{2}} (6)$

该过程中电阻的发热计算如下:

$W_{3} = Ι^{2} R (\frac{1}{f} - Τ - Τ_{1}) (7)$

式中:f为电网的频率。

至此,我们己完全推导出整个机车运行过程中各工况的阻容保护回路中的电压、电流计算式以及电阻中所消耗的能量计算式。

4 试验验证

为验证上述理论分析的正确性,在SS4改732号机车上进行了试验验证。该机车阻容保护回路电阻为3.1Ω,电容为18μF,机车运行时的电网电压为25kV,最高电压为29kV,电网电压过压倍数k为1.16倍,牵引绕组电压695.4V,变压器简化等效电路图中折算到副边的短路电阻R1为0.00797Ω, 折算到副边的短路电感L1为0.172mH,折算到副边的激磁电阻R2为22Ω,折算到副边的的激磁电感L2为0.32H。在试验时保持整流器的输出电压为355V,据文献[5]可知,此时晶闸管的触发角为82.3°,此时的阻容保护电路的电压及电流的试验波形如图4所示,图4中曲线AB为各工况下阻容保护电路两端电压波形;曲线A′B′分别为对应工况下阻容保护电路的电流波形。从图4中可以看出在晶闸管开通换向时,电压波形图中BC段出现的电压降落是由于在晶闸管换向瞬间变压器短路,而此时的电网电压也接近最大值,造成此瞬间电网承受的输出功率过大,而在进行机车试运时,供电变压器容量有限,从而造成了此点的电压塌陷,此时电压从980V降低到约为680V。

图5为按上述理论分析时计算得到的理论波形。将图4与图5进行比较,可以发现理论波形与试验波形基本是一致的,从而验证了上述对阻容保护电路的理论分析及计算的正确性。

有了阻容保护电路的电压、电流的理论计算公式,就可以计算在机车工作时阻容保护电路所消耗的能量,进而能够对机车阻容保护电路故障原因进行定性分析。

由式(2)、式(5)、式(7)可计算SS4改机车阻容保护电路中电阻在机车工作时所消耗功率约为3163W,但实际在SS4B机车中,阻容保护电路中电阻由两个800W阻值为6.2Ω的电阻并联构成,因此工作时阻容保护电路电阻所消耗的功率远大于他们的额定功率,这就是阻容保护电路烧损的原因。根据该机车的具体的电路,将原来的电阻并联改为电阻串联,且将电容的容值改为12μF时,电阻的损耗功率将降为1380W,这样将给电阻功率容量提供足够的余量。

5 结论

本文从SS4改机车主电路的工作原理出发,分别分析了机车主电路合闸、晶闸管开通换向、电网电压过零换向、稳态工作、分闸等几个工作过程的工作原理,并以这几个工作原理为基础,推导出了阻容保护电路在机车整个工作过程中的电压电流计算公式,最后通过试验验证了这些公式的正确性,得出了机车阻容保护回路烧损的真正原因,为SS4改机车阻容回路改造提供了理论分析依据。

参考文献

[1]徐达清,付国书,徐景秋.牵引变压器二次侧RC参数对整流器的影响[J].机车电传动,2007(6):22-24.

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[4]赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,2000.

[5]李发海,陈汤铭,郑逢时,等.电机学[M].北京:科学出版社,1993.

电路工作原理篇5

现在市场上免提电话机已占有很大的比重。下面以HA903P/TD型免提电话机为例，分析一下免提通话电路的工作原理及故障维修。

免提电话是在普通电话机的电路基础上增加了免提通话电路。HA903P/TD型电话机的免提通话电路(电路原理图如附图所示)由免提发送电路、发送与接收检测电路、功率放大电路等部分组成。

电感5L1、二极管5VD1～5VD3、电容5C1、5C2组成免提通话电路的电源电路。二极管5VD2与电感5L1相并联，为免提挂机时在5L1上产生的感应电压提供放电通路，电阻5R1、发光二极管5VD4组成免提指示电路。

免提发送电路由三极管5VT3、5VT5、运放5A1－

1、5A1－2及其周围元件组成，5VT3组成发送前置放大器，该放大器是一电压并联负反馈放大器。由于5VT3的发射极接了电位器5RP2，使该放大器又具有了电流串联负反馈的性能，5RP2控制了该放大器的增益，增大5RP2，增益减少，减小5RP2，增益增大。二极管5VD11、电阻5R39组成静音控制器，在发号状态下，发号集成电路(LH91210C)的{13}脚输出的低电平信号使5VD11导通，将发送前置放大电路封闭。放大后的声音信号分为两路。一路经电容5C8送往5A1－1的{10}脚，5A1－1及其周围元件组成中间放大器，二极管5VD、5VD6、5R6、5R7组成的反馈网络控制放大器的增益，放大后由8脚输出到5A1－2的第{12}脚，经5A1－2组成的缓冲输出级放大后，从{14}脚输出，由5B2的初级送往外线；另一路声音信号经电阻5R32、5R30送往由5A1－3组成的发送检测电路，放大后从1脚输出，放大器的增益由二极管5VD11、5VD12、电阻5R27、5R29控制，5RP3为灵敏度控制电位器，1脚输出的信号送到由二极管5VD9、5VD10、电容5C23、5C22组成的倍压整流电路进行整流。整流后的直流高电平分三路分别通过电阻5R9、5R21、5R22送到由三极管5VT2、5VT4、5VT6组成的三个电子门，并使其导通。三极管5VT4的导通，把输入到功率放大器5A2第2脚的信号短路掉，使功率放大器无信号输出，从而使5VT5截止，确保发送控制信号送到5A1－3的3脚；5VT6的导通使从外线输入到5A1－4的第5脚的信号大大减小，从而消除了外线噪音信号和测音信号对发送电路的干扰；5VT2导通后，发送中间放大级5A1－1的第9脚对地交流阻抗最小，因而具有最大增益，此时电路处于单方发送状态。

5A2(GF820M)及其周围元件组成功率放大器。3脚为其信号输入端，5脚为输出端，5C16为退耦电容，5C15为高频补偿电容，放大器的增益与2脚对地的交流阻抗成反比，三极管5VT1及其周围元件组成静音控制器，在发号状态下，发号集成电路(LH91210C)的{13}脚输出的低电平信号使5VT1截止，将功率放大电路封闭。放大后的声音信号分为二路。外线传来的声音信号经电容5C3送到5B2，由5B2通过电磁感应把受话信号感应到5B2的次级，再分两路送出。一路由5RP1的滑动端送出，经5R20、5C9送到功率放大器的第3脚，放大后，由5脚输出，经5C13耦合后分为二部分，一部分送到扬声器BL，使BL发出声音；另一部分送往由5C17、5VD8、5VD9、5C21组成的倍压整流器，整流后得到直流电压，送往由电阻5R24、5R25、5R26组成的″T″型衰减器加到三极管5VT5的基极，使5VT5导通，从而大大减小了输入到5A1－3第3脚的信号，保证受话不受杂音干扰；另一路由电阻5R38、电容5C30送到5A1－4的第5脚，5A1－4组成接收输入检测电路，5R36、5R37是检测放大器的偏置电阻，5R34控制着放大器的增益。受话信号经5A1－4放大后，由5A1－4的第7脚输出。电容5C28、5C27、二极管5VD14、5VD15组成倍压整流电路，整流后的直流电压经5R33送到二极管5VD23，使5VD23有了正向直流偏置而导通，送到5A1－3第3脚的发送信号被电容5C26、二极管5VD23旁路掉，5A1－3的第1脚无输出，由电容5C22、5C23、二极管5VD9、5VD10组成的倍压整流电路输出为低电平，从而使三极管5VT4、5VT2、5VT6失去基极偏置而截止。这时发送电路被封闭，接收电路被打开，电路处于受话状态。

送话、受话电路的工作状态都是暂态的，其开关电路的动作受到发送检测电路、接收检测电路的比较结果控制，只要一方大于另一方，就能抢先导通。

下面简单谈一谈免提通话电路的故障分析过程。

一、无免提送、受话

1测集成电路5A1的第4脚电压为5V，说明免提通话电路电源工作正常；

2测5B2正常，焊接良好，将电容5C3拆下，测得电容已经开路，更换之，故障排除。

二、免提有受话无送话

1将音频信号送到驻极话筒BM2的输出端(用一块音乐集成块做信号发生器，用收音机的功放电路做检测器)；

2测三极管5VT3集电极有音频信号输出，说明送话前置放大器工作正常； 3测5A1的第{10}脚有音频信号输出，说明耦合电容5C8正常；

4测5A1的第8脚有音频信号输出，说明5A1－1组成的放大器工作正常；

5测5B2的中心抽头无音频信号输出，5A1的第{14}脚有输出，仔细查看，由5A1的第{14}脚到5B2中心抽头的铜箔有一裂纹，焊接好，故障排除。

三、免提有受话无送话 12步同二

3测5A1的第1脚有信号输出正常，说明5A1－3组成的发送检测电路工作正常； 4测电容5C22的正极有直流高电平，说明倍压整流电路工作正常；

5测三极管5VT2、5VT4集电极电位为低电平，5VT2、5VT4导通，说明5VT2、5VT4及其周围元件工作正常； 6测5VT6集电极电位为高电平，5VT6截止，拆下5VT6检查良好，查电阻5R22断路，更换之，故障排除。

四、免提有送话无受话

1将音频信号注入5A2的第3脚，扬声器BL没有声音输出，说明功率放大电路存在故障； 2测三极管5VT4没有导通，说明5VT4工作正常；

3检查5VT1已导通，说明5VT1工作正常，测电容5C18正常，检查5R19发现5R19开路，更换之，故障排除。

为达到快速、有效查找电话机不振铃、不通话、不能拨号等故障部位的目的，一般可按下列步骤进行检查。

一、外观检查

首先直观检查电话机的外部零部件，如外线绳、手柄螺旋绳、插件是否牢靠，话机螺钉等紧固件是否松动，摇动时是否有响声，叉簧开关按压弹性是否良好，振铃音量开关、P/T拨号转换开关、防盗开关、受话音量调节开关是否在正常位置，各按键是否有被卡现象等。

二、外线电压测量

用万用表100V直流电压档测量电话机外接线盒两端电压，对于数字程控交换机而言，挂机时正常馈电电压为48V左右。如果低于44V，可能是叉簧开关或振铃电路异常。摘机时，正常馈电电压为6～10V，如果过高或过低，说明拨号电路、通话电路有局部开路或短路现象。

三、振铃电路检查

输入电话机的铃流信号交流电压应不小于50V，若低于40V，说明振铃电路有故障。也可用程控交换机提供的回铃音试验振铃功能。方法是话机摘机后拨“190”再挂机，若振铃电路正常，应发出自拨回铃声。

四、测话机电流

测话机工作电流是检修电话机必不可少的步骤。将万用表置50mA直流电流档，串入电话线路，分别测量挂机和摘机时整机工作电流。挂机时，叉簧开关接通振铃电路，因振铃电路输入端有隔直流电容，故电压表读数为零属正常，若有读数，说明该电容漏电。若电话机摘机电流等于用户线短路电流，说明引线短路或话机叉簧有故障。

五、查送受话电路

摘机时用万用表10V直流电压档测量外线接线盒两端电压，对着送话器吹气，正常时万用表表针应摆动。

若送受话电路有故障，可先查受话电路，再查送话电路。检查受话电路时，可利用拨号音、忙音等信号，通过信号循迹法查出故障部位。对于新型电话机，往往受话故障排除后，送话电路故障也随之排除。

六、查拨号

用万用表100V直流电压档测量接线盒两端电压。摘机后按数字键，若万用表指针摆动较剧烈，说明拨号电路正常；否则说明拨号电路有故障。若摆动不大，说明拨号集成电路正常，而脉冲电路有故障。

1.查拨号集成电路VDD端电压是否为正常值2～5.5V。

2.查启动端能否正常翻转（挂机为高电平，摘机为低电平）。

3.查振荡器是否振荡，可将OSCIN与VDD两引脚短接，若OSCOUT端变为低电平，说明正常。

4.查DP端是否有脉冲输出，用万用表最低直流电压档测量该引脚，在按数字键时，若表针摆动的次数与数字键的数字相同，说明正常。

5.查话机开关电路的开关管是否正常，摘机时开关管应饱和导通，挂机时应截止。

电路工作原理篇6

1 PSM的简单论述

DF100KWPSM的短波发射机, 在进行相对应的防止运行中出现故障损坏元器件, 其过程中, 采用多种检测和维护手段进行相对应的措施维护, 从而保证在进行的一系列整改中, 完成我们的维护组建工作。而在整改的过程中, DF100KWPSM在进行波频检测中, 针对倒差数值进行综合统计, 这样在完成原有的调制任务同时, 也进行故障排查和维护工作, 从而将信号进行调制过荷计数统计。

2 N次过荷计数计时电路

在进行整个电路的分析工作中, 针对PSM的调制控制器装置进行多次过荷计算, 主要通过基本电路进行统配调整控制, 如图1所示。

图1中, 单刀双执开关S1为自动掉高压开关, 加入我们在进行这个进程中, 出现超过负荷三次, 就应该切换开关到3号接触位置, 从而保证整个工作运行中的安全。而当电压U30在配置过程中, 出现了相对于3号位置的电极对应时, 也应该将U31A与U31B环城稳定处罚集成电压统配, 这样在完成定时器的工作任务中, 也可以完成电压稳流的任务。针对DF100KWPSM的工作任务, 通过检测器的边缘检测逻辑电平, 然后进行分析, 其中的具体操作如表1所示。

在进行负荷故障保护中, 如果机器的负荷过大, 那么整体的控制电路中所表现出的信号Y, 就0.5S的低电脉冲会导致输入到U30的端口CPO出现相对应的时钟信号。而在进行这一项操作的同时, 也会导致输入U31A的△B的端口出现△QB的低压脉冲出现一些轻微的紊乱, 而这种现象一般都会维持100S左右。如表1中所显示的一样, 在进行电压U30的13#和15#端口的低电平输入中, 因为其中的RESET数值为零, 这样端口100S的计数就属于有效状态。而在进行U31A的电量输出中, 因为和△QB相反, 且因为其为高电平, 所以在进行Y信号恢复中, 就可能导致过负荷现象出现。边缘检测器, 主要就是针对U32的四个象限非门组成, 其中的输入信号主要来自于U27的10#端口。工作检测中, 可进行高电平和低电平的选择。

在针对高功率切换低功率的过程中, 边缘检测器在进行输出脉冲为负值时, 脉冲宽度为150os, 而这样就使的U31B中的数值出现了△B=△QB=U31A, 而这些数据表明, 在整体上△CT2=0, 而根据定时量U31B的设置, 我们也可以针对零信号中可以持续0.22S进行分析。当高电平信号驱使U30清零以后, 其主要的原因就是100S后RESET的复位功能作用, 这个时候边缘检测器的负脉冲输出, 由于延时影响, 就可能针对整体的单极触发调节, 从而保证在工作中, 能够正常运行。

而在进行高位电平处理中, 由于高功率换低功率运行中, 会导致U28A的信号从1#调整到2#, 所以在进行这项操作中, 假使过负荷值出现三次, 那么就可能出现相应的断开, 这样就会导致边缘检测器上的显示出现0的数值。这样就保护了整个工作的安全性。当在进行高压切换低压的过程中, 如果功率不能够及时的调整, 那么面板上的数值也会出现相应的浮动, 而由于高压断开后其中的数值成为了Q2=Q3=1, 而基本上仍保持不变, 但是低压功率此时若也出现三次过负荷, 那么就会导致整体的边缘检测器输出低于正常的低电平脉冲, 从而无法准确的反映出电路中的精确问题, 而面板显示器上也只能自动清零。

在进行这一系列的改进中, 如果机组内部的局部问题, 都可能导致一些不必要的麻烦, 这个时候就需要进行人工的复位处理。而在进行人工的复位工作中, 也应该进行RESET的排检, 从而保证在进行相应的触发端修正调理, 保证整个工作的有序进行。在进行人工复位中, 应该按照相应的规定进行问题排查, 通过观察Q2, Q3, Q4, Q5的具体指示灯来进行信号的控制, 进而将任务完成。

4 高功率短波发射机的安全保护

在进行短波发射机调制控制中, 因为要不断的进行高压低压的转变, 这就对机体的性能等要求严格了些。而为了保证其整体的安全性能, 在进行相应的保护中, 比较突出还是对发射机的故障预查分析、主机热备份保护以及天线连锁保护三项基本措施。

5 结语

DF100KWPSM在进行日常的播出中, 因为可以针对调制控制器进行过载计数保护, 进而在故障的元器件检测中, 有着一定的应用范围。而在日常的工作中, 由于各种不可避免的故障都可能导致元器件的损害, 这样PSM技术也就显得在本行业中有一定的奠定基础。而在进行PSM推广中, 也大大的降低了发射机的停播概率, 这也说明了PSM在实际应用中的效果, 是比较不错的。

参考文献

[1]赵波.DF100KWPSM短波发射机调制器控制器的N次过荷计数计时电路[J].数字技术与应用, 2014 (3) :56-57.

[2]卢杰.抗侧滚扭杆参数化设计与疲劳寿命研究[D].成都:西南交通大学, 2014.

[3]郝大海.PSM短波发射机数字调制器[J].电子世界, 2014, (14) :263-263.

[4]高峰.500k W PSM短波发射机可编程控制功率模块的研制[J].广播与电视技术, 2004, 31 (10) :33-41.

电路板“反绘”电路原理图的方法篇7

可见缺少相应的电路原理图给电器维修工作造成很大的障碍,维修人员怎样才能排除这个困难呢?较为切实可行的方法就是维修人员可以根据产品实物“反绘”出原理图。

工程上把根据印制电路板(PBC)绘制原理图的过程叫“反绘”。这里,我们只谈谈由单面电路板绘制电路原理图的相关内容,“反绘”原理图的最终目的是为维修服务的,“反绘”原理图就能够弥补维修人员没有图纸不便维修的缺憾。因此,笔者在业余维修实践中摸索出一些相应方法, 在此与各位同行交流学习。

1 “反绘”原理图的方法

怎样“反绘”原理图,要根据实际情况和需要而定,大致可分为两种。

1.1整板“反绘”

适用于元器件较少的电路板,反绘出整个电路图,以便于从整体上分析电路。先画出电源后,可采用下述方法:

(1)可先对电路板功能进行分析,根据分析找到电路的重要元器件, 然后围绕重要元器件画起。

(2)可根据信号流程,沿着信号流向依次绘画各元器件。

(3)从电器的电源线开始绘起,沿着电路板铜箔,遇到一个元件画一个元件, 最终成图。

(4)采用“两边挤”的方法,即从信号源(麦克风、输入式传感器等)和被控元件(电机、显示器件或者扬声器等)两头同时画起,最终将电路板上的全部元件绘制完毕。

(5)可以利用网络、图书资源,找到相类似的电路原理图,然后根据实际电路板进行更改图纸,这种方法对绘图而言相对更简单些。

应当说明,实际运用时很难依靠一种方法来“反绘”原理图,一般采用多种方法的综合才能快速正确的完成绘画工作。

现以图一所示“楼道声光控开关”灯泡不亮故障为例进行说明,该电路板是以集成电路CD4081为核心构成的。首先画出电源电路,从网络上查找到该集成电路的资料:CD4081是一个包含4个与门的CMOS电路,其中第14引脚和第7引脚分别是5伏电源的正极与负极,反向思维可查找出电源的整流二极管与滤波电容,元件如图一所示,对应的铜箔如图二所示, 画出的原理图如图三所示。其次以信号输入端开始反绘,即从驻极体话筒开始画起,当然也可以从光敏电阻画起,顺藤摸瓜,依次画电阻,电容,三极管、集成电路, 再画晶闸管,细加整理后如图四所示。

当您“反绘”电路板时,也不一定采用与作者一样的步骤,可以“两边挤”的方法,即画好电源后,可从话筒和晶闸管两边同时开始,一直将所有电路画完为止。

根据“反绘”出的原理图分析工作原理可知:当5V供电为零时、麦克损坏时、 Q1击穿时、CD4081烧坏时或Q2断路均会造成灯泡不亮故障。经检查为三极管Q2击穿,声音无法到达集成电路,从而导致灯泡不会发光,更换三极管后工作正常。

1.2局部“反绘”

在实际维修过程中,维修人员面对更多的是庞大而复杂的电路板,此时, 没有相应的原理图维修工作变得更为困难,“反绘”原理图要画出全部电路板吗? 不!绘制全部原理图是不可能的,也是完全没有必要的。维修者更多关心的是有故障部分的电路,此时只要根据故障现象、电器工作原理、电路板上元器件的外形大致判断故障部位,只需将“可疑”部位仔细 “反绘”出原理图之后,再加以分析排除故障即可。绘制时可找到供电电路,而后采用如下方法:

(1)以三极管为核心绘出原理图。

(2)以集成电路为核心进行绘制。电路实物中,集成电路是非常“显眼”的元器件,很容易看到和辨别型号。这为画图提供了方便。

(3)以电路板上“特殊元器件”为中心进行绘制,比如:电视机的高频头、高压包、行激励变压器、电源管、行管等;VCD的激光头接插件、各种电机、开关;冰箱的压缩机、温控器等等,这些特殊的元件为快速绘图提供了突破口。

(4)以信号流向进行绘制。比如视频信号、伴音信号、控制信号。

(5)根据局部电路板上的字符进行绘制。比如电视机电路板上标有RFAGC、 V-SIZE、ACK、ABL、AGC ;VCD电路板上所标注的APC、RF等字符。这些字符具有特定的意义,从而理解了该部分电路的功能,加快了绘图的步伐。

由于三极管、集成电路的在电路中更为普遍以及其重要性,故单独列为两项, 其实二者都可以作为“特殊元件”放在第三项中。

现以一昆仑B3110型黑白电视机出现图像上下压缩故障的绘图为例。由电视原理知道:该故障发生在场扫描电路,从经验上可知场扫描电路一般是个集成电路,而且常固定在散热片上,这样从这个思路出发很快找到该电视机电路板上的 µPC1031H2为场扫描集成电路,该部分电路板的底层如图五所示。

绘图时以集成电路 µPC1031H2为中心,从其1脚开始,先画出与1脚相连的所有元件,由图五可以看出:1脚与7C9的负极、7C8的负极和7C7的一脚相接; 2脚接12V电源(由于电路板太大摄图时被截掉),接下去画出与3脚相接的元件, 依次画下去,如图六所示。为说明问题,图六只画了1、2、3、5、6、8脚外的元件。

这样将局部电路画出来之后,分析该部分电路的工作原理,测量一些电阻值、电压点或支路电流,为维修工作提供依据。从而找到相应故障元件并加以排除。当然运用局部“反绘”时,也可以根据具体故障元件画得再少些,比如上例关于场扫描电路故障,根据工作原理可知,该故障与 µPC1031H2的第四、六脚关系最大,这时其它引脚外围电路可以不画出。

2 “反绘”原理图的知识储备

当然,要想快速准确的“反绘”出相应的原理图,除综合运用上述方法外,维修者本人还需具备下列基础知识:

(1)知道PCB板的基本知识,比如焊盘、焊孔、顶层和底层等概念。

(2)了解电路板上元器件标注符号的习惯做法。对同一功能单元电路中的元器件,往往采用同一数字作为序号开头,例如:一彩电电路板上的高压包为T602,,如果看到某个序号为VD601的二极管就知道它是行扫描电路的一个元件。

(3)一块PCB板上功能相同的元器件常常集中布局,这为“反绘”原理图提供了方便。

(4)要想正确绘制原理图必须识别元器件,必要时还要测量在路元器件的极性、引脚。

(5)一般是先画草图,再加以整理成一个有利于读图、分析图、有规则的电路原理图。

(6)整板画图方法与部分画图方法可以互相借鉴。

(7)注意保护他人知识产权,画出的整体电路图不能用于商业,否则可能给自己找来不必要的麻烦。

当然画电路图时,如果找到类似产品的电路图做参考,会起事半功倍的作用, 另外“反绘”人员的经验也相当重要。

浅谈三相电路基本原理篇8

关键词：电路,三相电路,基本原理

1 电路

电路由电源、负载、连接导线和辅助设备四大部分组成。电路是电流所流经的路径。电路或称电子回路, 是由电气设备和元器件按一定方式联接起来, 为电荷流通提供了路径的总体, 也叫电子线路或称电气回路, 简称网络或回路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等构成的网络。电路规模的大小, 可以相差很大, 小到硅片上的集成电路, 大到高低压输电网。根据所处理信号的不同, 电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

整流电路广泛应用于工业中。整流电路按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种;按电路结构可分为桥式电路和零式电路;按交流输入相数分为单相电路和多相电路;按变压器二次侧电流的方向是单向或双向, 又分为单拍电路和双拍电路。一般当整流负载容量较大, 或要求直流电压脉动较小时, 应采用三相整流电路。三相可控整流电路中, 最基本的是三相半波可控整流电路, 应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路等。三相可控整流电路的控制量可以很大, 输出电压脉动较小, 易滤波, 控制滞后时间短, 因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。在电子设备中有时也会遇到功率较大的电源, 例如几百瓦甚至超过1—2kw的电源, 这时为了提高变压器的利用率, 减小波纹系数, 也常采用三相整流电路。由于三相半波可控整流电路的主要缺点, 在于其变压器二次侧电流中含有直流分量, 为此应用较少。而采用三相桥式全控整流电路, 可以有效的避免直流磁化作用, 虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少, 但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形平直, 当电感足够大时, 负载电流波形可以近似为一条水平线。在实际应用中, 特别是小功率场合, 较多采用单相可控整流电路。三相电路有四种连接方式Y-Y型、Y-△型、△-Y型、△-△型。

模拟电路是对电信号的连续性电压、电流进行处理。最典型的模拟电路应用包括:放大电路、振荡电路、线性运算电路。

数字电路也称为逻辑电路。将连续性的电讯号, 转换为不连续性定量的电信号, 典型数字电路有, 振荡器、寄存器、加法器、减法器等。

集成电路是运用集成电路设计程式, 将一般电路设计到半导体材料里的半导体电路 (一般为硅片) , 利用半导体技术制造出集成电路。

串联电路是开关在任何位置控制的整个电路, 其作用与所在的位置无关。电流只有一条通路, 经过一盏灯的电流一定经过另一盏灯。如果熄灭一盏灯, 另一盏灯一定熄灭。它的优点是在一个电路中, 若想控制所有电路, 即可使用串联电路。缺点是只要有某一处断开, 整个电路就成为断路。即所相串联的电子元件不能正常工作。

并联电路是使在构成并联的电路元件间电流有一条以上的相互独立通路, 为电路组成二种基本的方式之一。如一个包含两个电灯泡和一个9 V电池的简单电路。若两个电灯泡分别由两组导线分开连接到电池, 则两灯泡为并联。它的特点是, 用电器之间互不影响。一条支路上的用电器损坏, 其他支路不受影响。

2 三相电路基本原理

目前, 我国生产、配送的都是三相交流电。三相交流电有很多优越性, 使用三相交流电的电动机、发电机节能节材、维护方便。工业上用的三相交流电, 有的直接来自三相交流发电机, 但大多数还是来自三相变压器, 对于负载来说, 它们都是三相交流电源, 在低电压供电时, 多采用三相四线制。在三相四线制供电时, 三相交流电源的三个线圈采用星形 (Y形) 接法, 即把三个线圈的末端X、Y、Z连接在一起, 成为三个线圈的公用点, 通常称它为中点或零点, 并用字母O表示。供电时, 引出四根线:从中点O引出的导线称为中线或零线;从三个线圈的首端引出的三根导线称为A线、B线、C线, 统称为相线或火线。在星形接线中, 如果中点与大地相连, 中线也称为地线。我们常见的三相四线制供电设备中引出的四根线, 就是三根火线一根地线。

每根火线与地线间的电压叫相电压, 其有效值用UA、UB、UC表示;火线间的电压叫线电压, 其有效值用UAB、UBC, UCA表示, 因为三相交流电源的三个线圈产生的交流电压位相相差120°, 三个线圈作星形连接时, 线电压等于相电压的根号3倍。我们通常讲的电压是220伏, 380伏, 就是三相四线制供电时的相电压和线电压。

在日常生活中, 我们接触的负载, 如电灯、电视机、电冰箱、电风扇等家用电器及单相电动机, 它们工作时都是用两根导线接到电路中, 都属于单相负载。在三相四线制供电时, 多个单相负载应尽量均衡地分别接到三相电路中去, 而不应把它们集中在三根电路中的一相电路里。如果三相电路中的每一根所接的负载的阻抗和性质都相同, 就是三根电路中负载是对称的。在负载对称的条件下, 因为各相电流间的位相彼此相差120°, 所以, 在每一时刻流过中线的电流之和为零, 把中线去掉, 用三相三线制供电是可以的。但实际上多个单相负载接到三相电路中构成的三相负载不可能完全对称。在这种情况下中线显得特别重要, 而不是可有可无。有了中线每一相负载两端的电压总等于电源的相电压, 不会因负载的不对称和负载的变化而变化, 就如同电源的每一相单独对每一相的负载供电一样, 各负载都能正常工作。若是在负载不对称的情况下又没有中线, 就形成不对称负载的三相三线制供电。由于负载阻抗的不对称, 相电流也不对称, 负载相电压也自然不对称, 有的相电压可能超过负载的额定电压, 负载可能被损坏。有的相电压可能低些, 负载不能正常工作, 随开关灯等原因引起各相负载阻抗的变化, 相电流和相电压都随之而变化, 灯光忽暗忽亮, 其他用电器也不能正常工作, 甚至被损坏。可见, 在三相四线制供电的线路中, 中线起到保证负载相电压对称不变的作用, 对于不对称的三相负载, 中线不能去掉, 不能在中线上安装保险丝或开关, 要用机械强度较好的钢线作中线。

三相整流桥基本原理就是将数个整流管封在一个壳内, 构成一个完整的整流电路。当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时三相整流电路就被提了出来。三相整流桥分为三相全波整流桥 (全桥) 和三相半波整流桥 (半桥) 两种。全桥是将连接好的桥式整流电路的6个整流二极管 (和一个电容器) 封装在一起, 组成一个桥式、全波整流电路;半桥是将连接好的3个整流二极管 (和一个电容器) 封装在一起, 组成一个桥式、半波整流器。

谐振电路原理分析与运用篇9

1. 谐振的分类及其原理

以电路联接的方式为依据,谐振可分为串联谐振与并联谐振两种类型。在电阻、电感以及电容组成的串联电路中,当容抗与感抗相等时,亦即,电路中的电压会与电流有相同的位相,这时的电路会表现为纯电阻性,此现象即为串联谐振。同串联谐振类似,并联谐振电路中的电压也会与电流有相同的位相,两者的不同之处仅在于串联谐振发生于电阻、电感以及电容组成的串联电路中,而并联谐振发生于并联电路中。若在整个电路中既有串联电路,又有并联电路,那么它们会在条件满足之时发生串并联谐振现象。

无论是串联谐振还是并联谐振,整个电路所吸收的无用功率值均为0。此时的电场能量与磁场能量均处于不断变化的状态中,但是它们之间会维持一种此增彼减,相互补偿的规律,简单地说,能量会在电场与磁场之间进行振荡,在整个电路的电磁场中,能量的总和不会发生变化。此外,激励供给电路中的能量会完全向电阻发热进行转化,为了使振荡有效地维持下去,激励会不间断地供给能量,以对电阻发热所造成的消耗予以弥补。相较于电路中总的电磁场能量来说,每出现一次振荡所给电路造成的能量消耗越少,电路的品质就会越佳。

2. 串并联谐振电路原理在实际中的应用——以电子镇流器为例

电子镇流器是一种变换器,它安装于电网与灯之间,能够将工频交流电源转换为高频交流电源。在电子镇流器中,谐振电路会向灯提供合适的交流电压与交流电流,目的在于保证灯可以在一定的时间内进行预热,并通过高压点燃进入正常工作状态。在图1中,DSP会对谐振电路中的两个开关管与的交替导通进行控制,在工作状态下,两个开关管通过交替导通会产生高频电流,实现直流到交流的逆变。图中的两个开关管无法同时导通,如果强行进行同时导通的话,会出现短路现象,加之半桥逆变串并联谐振输出回路的组成包括谐振电容、滤波电容、电感及负载,因为电感电流无法突变,需在开关管上与二极管进行并联,使电感电流在死区时间内通过二极管续流,如果续流太大,通过二极管D1的续流会流到前级电路中,使系统出现损坏,并且在续流状态下,会有短时间的高频辐射与电流(电压)浪涌产生,这会对系统的正常运作产生一定的干扰,因此两个开关管要有一定的死区时间,同时尽可能地减小死区时间内二极管的续流电流,以避免续流值过大造成的电子镇流器工作受阻。

对图1电路进行假设:(1)一个开关周期内整流出来的直流电压E为恒压;(2)开关管与续流二极管器件理想,可以实现零电压通导与零电流关断;(3)两个开关管有相等的占空比。

经过分析,图1中的电路有两种状态,各自的电路方程可由式(1)与式(2)表示。

若L,C1,C2已知,便可对负载电流大小进行计算,单台灯管的功率通常在几十瓦到200瓦之间,其正常运行所负载的电流不是很大,在选择器件之时需对此加以考虑。

根据式(1)与式(2),可计算出负载电压与电流的有效值:

图1中的电感电流IL同开关管电压的相位关系可由图2表示出来。

3. 结语

本文在理论层面上对电子镇流器的串并联谐振电路进行分析,得出如下结论:要向负载提供可靠的高频交流电流,在进行主电路的设计之时,不能盲目选择谐振电容、滤波电容以及滤波电感,此外,谐振电容的选择可以在一定程度上影响负载提供的电能质量,因此,在进行DSP控制开关管工作之时要首先对谐振电路的工作频率,以及开关管的工作频率进行计算。

参考文献

[1]赵平华,贺晓华.RLC串联谐振电路的研究[D].大学物理实验,2012(6):69-72.

电路原理课程教学方法的探索篇10

一、采用对偶式的教学方法

在电路课程的教学过程中, 有不少知识点都是可以通过对偶式的教学方法, 使学生加深对新的知识内容的理解和掌握。如在介绍电路的有源元件时, 由于在高中或大学物理中已用到过电压源这个器件, 因此大部分学生对电压源这个元件比较熟悉, 在理解和掌握理想电压源的特性时基本不会有什么困难。但对理想电流源, 如何理解和掌握其电流由自身决定而两端电压由外电路决定这个性质, 不少学生会感到困惑, 在做习题和考试的时候也比较容易犯错。因此, 在介绍这两个有源元件时, 就可以通过对偶式的教学方式, 把理想电流源与理想电压源的特性进行比较, 使学生能比较容易理解和接受。同样, 在介绍串联谐振电路和并联谐振电路的特性时, 也可以采用对偶的教学方式。

二、采用一题多解的教学方法

教材上的例题, 基本上都是采用与该节内容有关的某种方式求解的, 目的是让学生通过例题掌握该节相关的理论知识。但这样也会带来一些问题, 在一些习题课和考试的时候, 有些学生不能选择最合适的求解方式, 或者对一个题目不会想到可以用多种方法进行求解, 思路比较狭窄。采用一题多解的教学方式, 可以开拓学生的思维, 把前后所学的知识连贯起来。

例如, 在单相交流电路中, 有一个用三表法测量电感线圈参数的例题, 如图1所示。已知条件为f=50Hz, 且测得U=50V, I=1A, P=30W。这个题目虽然简单, 但很多同学都只会想到利用P=I2R来求得电阻R, 对求电感L就会感到困难。实际上, 这个题目至少可以从2个不同的思路来进行求解。利用阻抗的概念进行求解:用P=I2R, |Z|=U/I以及|Z|2=R2+ (ωL) 2来求得R和L;利用功率的概念进行求解:S=UI, Q2=S2-P2以及P=I2R, Q=I2XL, 来求得R和L。

三、采用问题导向式的教学方法

在讲解新的知识点时, 采用问题导向式的教学方式, 通过综合已学的知识提出问题, 在讲解如何有效地解决该问题的过程中, 转换到即将要讲解的新的知识点, 这样能使学生在提出问题时把前面所学的知识进行回顾, 又能顺利地过渡到新知识点的讲解。

譬如, 在讲解戴维南定理时, 可以以图1所示电路为例提出问题:当图中的两个电压源的电压值相同时, 该图的两条支路可以理解为是两个实际电压源, 把两个实际的电压源并联起来可以等效成什么呢?同学们自然会想到可以等效成一个实际的电压源。那么当图中的电压源的电压不相同, 电阻也不一样的时候, 能不能也等效成一个实际的电压源呢?进而引出如果是一个任意的有源二端网络, 是不是也能等效呢?这样就可以自然地进入对戴维南定理这个知识点的介绍。

四、把理论知识与具体科研相结合

电路这门课程讲授的都是基本的理论知识, 学生上课时容易听懂, 但要把所学的知识应用到求解具体的题目却有相当大难度, 这样往往使学生对这门课程产生厌倦和害怕的情绪, 如何提高学生对这门课程的兴趣, 也是在教学过程中需要特别注意的问题。把课程中的理论知识与实际生活、与具体的科研和后续课程结合起来, 能有效提高学生的学习兴趣, 也能活跃课堂气氛, 调动学生的积极性。

例如, 在讲解谐振的相关知识时, 一方面可以把谐振与共振现象作对比, 两者在不少方面的特性有相似之处, 使学生能更容易理解谐振这种物理现象;另一方面, 可以把谐振的一些应用向学生进行介绍, 如磁谐振耦合无线能量传输、电力电子技术中的软开关技术, 在这些研究方面都会用到谐振技术。2014年TI杯大学生电子设计竞赛中也有一个与谐振有关的题目“无线电能传输装置”, 要求设计并制作一个磁耦合谐振式无线电能传输装置 (结构框图如图3所示) 。

通过这些介绍, 可以有效地吸引学生的注意力, 提高学生的学习兴趣, 使学生在掌握基本的理论知识的同时, 也知道这些技术可以应用在哪些场合, 同时也使学生对后续课程“电力电子技术”有个初步的印象, 在后学课程的学习过程中就会比较容易把电路的基本知识应用到电力电子线路的分析中。

五、结束语

随着教学改革的进一步深入, 对教师的要求也在不断地提高, 高校教学方法多种多样, 教师应该在教学过程中不断地更新和充实教学内容, 提高课堂教学质量, 不断总结和丰富教学手段, 从而提高学生的学习兴趣, 保证大部分学生能够切实掌握课程的基本理论知识和基本分析方法, 并能融会贯通, 把基本知识正确应用在具体的解题过程和其他专业研究中。只有在课程教学的每一个细节上精益求精, 才能更好地完成电路这门课程的教学任务。

摘要：电路原理是电类学生非常重要的基础课程。针对课程内容多, 课时相对较少, 学生感到难度大等特点, 采用对偶式、导向式、一题多解、把理论知识和具体课题相结合等多种教学方法, 提高教学效果, 对电路课程的教学具有参考意义。

关键词：电路原理,教学方法,对偶式,问题导向式

参考文献

[1]张新波.“电路理论”课程教学方法探讨[J].大学教育, 2014, (4) :113-114.

[2]姜静, 刘迪, 张大为.电路课程教学方法探讨[J].中国电力教育, 2012, (21) :50-51.

[3]邱关源, 罗先觉.电路[M].第五版.北京:高等教育出版社, 2006.

[4]谢子殿, 张桂凤, 沈显庆, 等.“电路原理”课程教学方法改革[J].电气电子教学学报, 2013, (12) :71-72.

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