新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全項(xiàng)目二

電路元器件認(rèn)知及測(cè)量目錄contents任務(wù)一

電路基礎(chǔ)元件及參數(shù)認(rèn)識(shí)任務(wù)二

常見電子元器件認(rèn)知及測(cè)量任務(wù)三

常見電控元件認(rèn)知及測(cè)量03常見電控元件認(rèn)知及測(cè)量一、PCB板（印制電路板）（一）定義印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，常使用英文縮寫PCB（Printed

CircuitBoard）或PWB（Printed

Wire

Board），以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接，如圖所示。由于這種板是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。一、PCB板（印制電路板）（一）定義幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)、通信電子設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元件，為了使各個(gè)元件之間的電氣互連，都要使用印制板。印制線路板由絕緣底板、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。它可以代替復(fù)雜的布線，實(shí)現(xiàn)電路中各元件之間的電氣連接，不僅簡(jiǎn)化了電子產(chǎn)品的裝配、焊接工作，減少傳統(tǒng)方式下的接線工作量，大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；而且縮小了整機(jī)體積，降低產(chǎn)品成本，提高電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。印制線路板具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，有利于在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。同時(shí)，整塊經(jīng)過裝配調(diào)試的印制線路板可以作為一個(gè)獨(dú)立的備件，便于整機(jī)產(chǎn)品的互換與維修。目前，印制線路板已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。一、PCB板（印制電路板）（一）定義集成電路的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使電子設(shè)備的體積越來越小，電路布線密度和難度越來越大，這就要求印制板要不斷更新。目前，印制板的品種已從單面板發(fā)展到雙層板、多層板和撓性板（見圖）；結(jié)構(gòu)和質(zhì)量也已發(fā)展到超高密度、微型化和高可靠性；新的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)用品、制板材料、制板工藝不斷涌現(xiàn)。近年來，各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）印制線路板的應(yīng)用軟件已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)普及與推廣，在專門化的印制板生產(chǎn)廠家中，機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)完全取代了手工操作。PCB雙層板和PCB撓性板一、PCB板（印制電路板）（二）特點(diǎn)PCB之所以能受到越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗泻芏嗒?dú)特的優(yōu)點(diǎn)，大致如下。1.可高密度化多年來，印制板的高密度一直能夠隨著集成電路集成度的提高和安裝技術(shù)的進(jìn)步而相應(yīng)發(fā)展。2.高可靠性通過一系列檢查、測(cè)試和老化試驗(yàn)等技術(shù)手段，可以保證PCB長期（使用期一般為20年）可靠地工作。3.可設(shè)計(jì)性、對(duì)PCB各種性能的電氣、物理、化學(xué)機(jī)械等要求，可以通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化等來實(shí)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)時(shí)間短、效率高。4.可生產(chǎn)性、PCB采用現(xiàn)代化管理，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模（量）化、自動(dòng)化生產(chǎn)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。一、PCB板（印制電路板）（二）特點(diǎn)PCB還有其他的一些優(yōu)點(diǎn)，如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號(hào)傳輸高速化等。5.可測(cè)試性、建立了比較完整的測(cè)試方法測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，可以通過各種測(cè)試設(shè)備與儀器等來檢測(cè)并鑒定PCB產(chǎn)品的合格性和使用壽命。6.可組裝性。PCB產(chǎn)品既便于各種元件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化組裝，又可以進(jìn)行自動(dòng)化、規(guī)?；呐可a(chǎn)另外，將PCB與其他各種元件進(jìn)行整體組裝，還可形成更大的部件、系統(tǒng)，直至整機(jī)。7.可維護(hù)性，PCB產(chǎn)品與各種元件整體組裝的部件是以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與規(guī)?；a(chǎn)的，因而，這些部件也是標(biāo)準(zhǔn)化的。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進(jìn)行更換迅速恢復(fù)系統(tǒng)的工作。一、PCB板（印制電路板）（三）功能PCB之所以能受到越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗泻芏嗒?dú)特的優(yōu)點(diǎn)，大致如下。（1）提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支承，實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，提供所要求的電氣特性。（2）為自動(dòng)焊接提供組焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。（3）電子設(shè)備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯(cuò)，并可實(shí)現(xiàn)電子元器件自動(dòng)插裝或貼裝、自動(dòng)焊錫、自動(dòng)檢測(cè)，保證了電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低了成本，并便于維修。（4）在高速或高頻電路中為電路提供所需的電氣特性、特性阻抗和電磁兼容特性。，（5）內(nèi)部嵌入無源元器件的印制板提供了一定的電氣功能，簡(jiǎn)化了電子安裝程序，提高了產(chǎn)品的可靠性。（6）在大規(guī)模和超大規(guī)模的電子封裝元器件中，為電子元器件小型化的芯片封裝提供了有效的芯片載體。二、霍爾電流傳感器（一）定義霍爾電流傳感器（見圖）基于磁平衡式霍爾原理制成的。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向（即霍爾輸出端之間），將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)VH，稱其為霍爾電勢(shì)，其大小正比于控制電流I與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積。即有VH=KIB式中K——霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定；I——控制電流；B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；VH——霍爾電勢(shì)。通過測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電-磁-電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。二、霍爾電流傳感器（二）基本原理霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。它有兩種工作方式，即開環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式）。直放式霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低；其缺點(diǎn)是精度、線性度較差，響應(yīng)時(shí)間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，人們發(fā)明了閉環(huán)（磁平衡式）霍爾電流傳感器。閉環(huán)式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，如圖所示，它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件次級(jí)線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。三、接觸器（一）定義接觸器（見圖）分為交流接觸器和直流接觸器，它應(yīng)用于電力、配電與用電場(chǎng)合。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。三、接觸器（二）裝置作用在電工學(xué)上，接觸器可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與關(guān)斷大電流（達(dá)800A）控制電路的裝置，它經(jīng)常以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，也可用作控制工廠設(shè)備、電熱器、工作母機(jī)和各種電力機(jī)組等電力負(fù)載。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。在工業(yè)電氣中，接觸器的型號(hào)很多，工作電流在5～1000A不等，其用途相當(dāng)廣泛。三、接觸器（三）工作原理接觸器結(jié)構(gòu)，如圖所示。接觸器的工作原理是當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵心，并帶動(dòng)交流接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關(guān)類似。四、變壓器（三）工作原理變壓器是一種將某一等級(jí)的電壓（或電流）轉(zhuǎn)換成另一等級(jí)的電壓（或電流）的裝置，如圖所示。它的基本結(jié)構(gòu)是由鐵心及柱的線圈（也叫作繞組）組成。通常將接于電源的繞組稱為二次繞組（也稱為原繞組或初級(jí)繞組）；將負(fù)載側(cè)的繞組稱為二次繞組（也稱為副繞級(jí)或次級(jí)繞組）。四、變壓器（三）工作原理根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)變壓器的一次繞組接入電源時(shí)，交流電源電壓就為一次繞組中感應(yīng)出變化的磁通，稱為主磁通。主磁通以鐵心為閉合回路既穿過一次繞組又穿過二次繞組，通過交流電后就在二次繞組中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)。如果次繞組次級(jí)輸出端接入負(fù)載，將會(huì)在負(fù)載中流過交流電流。二次側(cè)輸出的電壓（或電流）和一次側(cè)輸入的電壓（或電流）之間的比例，與一二次繞組之間的匝數(shù)比有著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如果將變壓器本身的損耗忽略不計(jì)，那么向變壓器輸入的功率就等于變壓器向負(fù)載提供的功率。這說明變壓器是一種功率傳遞裝置。五、變流器（一）定義變流器是指使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他電量或特性發(fā)生變化的電氣設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，有些場(chǎng)合需要將交流電源變成直流電源，這就是整流電路。在另外一些場(chǎng)合則需要將直流電源變成交流電源，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程，定義為逆變電路。在一定條件下，一套晶閘管電路既可以作整流電路又可作逆變電路，這種裝置稱為變流器。五、變流器（二）構(gòu)成原理變流器除主電路外，還需有控制功率開關(guān)元件通斷的觸發(fā)電路和實(shí)現(xiàn)對(duì)電能調(diào)節(jié)、控制的控制電路。變流器的觸發(fā)電路包括脈沖發(fā)生器和脈沖輸出器兩部分。前者根據(jù)控制信號(hào)的要求產(chǎn)生一定頻率、一定寬度或一定相位的脈沖；后者將此脈沖的電平放大為適合變流器中功率開關(guān)元件需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。觸發(fā)電路按控制功能可分為相控觸發(fā)電路、斬控觸發(fā)電路和頻控觸發(fā)電路。采用正弦波的頻控電路不僅能控制逆變器的輸出電壓，還能改善輸出電壓的質(zhì)量。五、變流器（二）構(gòu)成原理變流器的控制電路按控制方式分開環(huán)控制電路和閉環(huán)控制電路。前者主要用在要求不高的一些專用設(shè)備；后者具有自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的作用，廣泛應(yīng)用在各種工作機(jī)械上。變流器按控制信號(hào)性質(zhì)分模擬控制電路和數(shù)字控制電路。模擬信號(hào)最常采用的是直流電壓和電流，便于采用電的方法加以處理和變換；數(shù)字信號(hào)是一組信息參量具有離散值的不連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字控制精度高，但電路較為復(fù)雜，價(jià)格昂貴。因此，實(shí)際上廣泛應(yīng)用的是數(shù)字模擬混合式控制電路。六、繼電器（一）定義繼電器（見圖）是用于小開關(guān)功率的電磁驅(qū)動(dòng)開關(guān)。汽車上常用的繼電器按使用情況，可分為功能繼電器和電路控制繼電器兩種。常見的功能繼電器如閃光繼電器、雨刮器間歇繼電器、液位報(bào)警繼電器等。電路控制繼電器是指單純實(shí)現(xiàn)電路通斷與轉(zhuǎn)換的繼電器。它通過流經(jīng)開關(guān)和繼電器電磁線圈的小電流，控制用電裝置的大電流，起到減小流經(jīng)開關(guān)的電流，保護(hù)開關(guān)觸點(diǎn)不被燒蝕的作用。常見的電路控制繼電器有電源繼電器（又稱卸荷繼電器）、啟動(dòng)繼電器、前照燈繼電器、霧燈繼電器、喇叭繼電器、空調(diào)繼電器、電子風(fēng)扇繼電器等。六、繼電器（一）定義繼電器由電磁線圈、觸點(diǎn)、支架和續(xù)流二極管或電阻等組成，如圖所示。為防止線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的自感電勢(shì)對(duì)車上某些電子設(shè)備的影響，有的繼電器在線圈的兩端，并聯(lián)有泄放自感電勢(shì)的電阻或二極管。六、繼電器（二）作用繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通信、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。六、繼電器（二）作用作為控制元件，概括起來，繼電器有以下幾種作用。1.擴(kuò)大控制范圍例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。2.放大，例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。3.綜合信號(hào)例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過比較、綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。4.自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。六、繼電器（三）類型繼電器按觸點(diǎn)的不同，可分為常開、常閉、開閉混合三種。常開型繼電器通電動(dòng)作后接通控制電路；常閉型繼電器通電動(dòng)作后切斷控制電路；混合型繼電器平時(shí)常閉觸點(diǎn)接通、常開觸點(diǎn)斷開，如果繼電器線圈通電，則變成相反的狀態(tài)。繼電器與電路連接的方式，可分為接柱式和插接式。一般接柱式繼電器的容量（負(fù)荷）較大，常見于老式車的起動(dòng)、喇叭電路中，該類繼電器的安全、可靠性低于插接式的繼電器，所以目前正逐漸被插接式繼電器取代。插接式繼電器因安裝方便、體積小，在新型汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。七、集成電路（一）概述集成電路（Integrated

Circuit，IC），顧名思義，就是把一定數(shù)量的常用電子元件，如電阻、電容、晶體管等，以及這些元件之間的連線，通過半導(dǎo)體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。它是20世紀(jì)50年代后期到60年代發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。集成電路封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術(shù)包括芯片制造技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)，主要體現(xiàn)在加工設(shè)備、加工工藝、封裝測(cè)試、批量生產(chǎn)及設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力上。七、集成電路（二）特點(diǎn)集成電路具有體積小、質(zhì)量輕、引出線和焊接點(diǎn)少、壽命長、可靠性高、性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工業(yè)、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通信、遙控等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。用集成電路來裝配電子設(shè)備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。集成電路的缺點(diǎn)是修理成本增加、故障判斷不便、電路拆卸困難等，但整體來說，優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了缺點(diǎn)。七、集成電路（三）類型1

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按

功

能

分按其功能不同，集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。前者用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬電信號(hào)；后者則用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字電信號(hào)。所謂模擬信號(hào)，是指幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。例如，人對(duì)著話筒講話，話筒輸出的音頻電信號(hào)就是模擬信號(hào)，收音機(jī)、收錄機(jī)、音響設(shè)備及電視機(jī)中接收/放大的音頻信號(hào)、電視信號(hào)，也是模擬信號(hào)。所謂數(shù)字信號(hào)，是指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號(hào)。例如，電報(bào)電碼信號(hào)，按一下電鍵，產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，而產(chǎn)生的電信號(hào)是不連續(xù)的。這種不連續(xù)的電信號(hào)，一般叫作電脈沖或脈沖信號(hào)。計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的信號(hào)是脈沖信號(hào)，但這些脈沖信號(hào)均代表著確切的數(shù)字，因而又叫作數(shù)字信號(hào)。在電子技術(shù)中，通常又把模擬信號(hào)以外的非連續(xù)變化的信號(hào)，統(tǒng)稱為數(shù)字信號(hào)。七、集成電路（三）類型2

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按

制

作

工

藝

分集成電路按其制作工藝不同，集成電路可分為半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路和混合集成電路三類。半導(dǎo)體集成電路是采用半導(dǎo)體工藝技術(shù)，在硅基片上制作包括電阻、電容、三極管、二極管等元器件并具有某種電路功能的集成電路；膜集成電路是在玻璃或陶瓷片等絕緣物體上，以“膜”的形式制作電阻、電容等無源器件。無源元件的數(shù)值范圍可以做得很寬，精度可以做得很高。但目前的技術(shù)水平尚無法用“膜”的形式制作晶體二極管、三極管等有源器件，因而使膜集成電路的應(yīng)用范圍受到很大的限制。在實(shí)際應(yīng)用中，多半是在無源膜電路上外加半導(dǎo)體集成電路或分立元件的二極管、三極管等有源器件，使之構(gòu)成一個(gè)整體，這便是混合集成電路。七、集成電路（三）類型3

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按

集

成

高

低

分按集成度高低不同，集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路四類。對(duì)模擬集成電路，由于工藝要求較高、電路又較復(fù)雜，所以一般認(rèn)為集成50個(gè)以下元器件為小規(guī)模集成電路，集成50～100個(gè)元器件為中規(guī)模集成電路，集成100個(gè)以上的元器件為大規(guī)模集成電路；對(duì)數(shù)字集成電路，一般認(rèn)為集成1～10等效門/片或10～100個(gè)元件/片為小規(guī)模集成電路，集成10～100個(gè)等效門/片或100～1000元件/片為中規(guī)模集成電路，集成100～10000個(gè)等效門/片或1000～100000個(gè)元件/片為大規(guī)模集成電路，集成10000以上個(gè)等效門/片或100000以上個(gè)元件/片為超大規(guī)模集成電路。七、集成電路（三）類型4

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按

導(dǎo)

電