新能源汽車電力電子技術 課件 項目二 新能源汽車電力電子元器件

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電力電子技術任務一電容器認知與檢測項目二新能源汽車電力電子元器件PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles目前已有越來越多的公司用薄膜電容替代電解電容。如比亞迪“秦”和特斯拉Model3都采用了薄膜電容器。同時，在DC/DC、電機控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等高壓電氣單元中，薄膜電容的使用量也會隨著新能源汽車的推廣和普及而上升。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測維修電容器的好壞呢？任務導入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述電容器的基本概念。能夠描述電容器的類型。能夠熟知電容器的應用。具備檢測電容器的能力。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作；獲得分析問題和解決問題的基本方法；積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、電容器的基本概念（一）定義了解更多電容器，顧名思義，是“裝電的容器”，是一種容納電荷的器件。定義1了解更多電容器，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體（包括導線）間都構(gòu)成一個電容器。定義2電容器的基本概念電容器通常簡稱其容納電荷的本領，用字母C表示。一、電容器的基本概念（二）基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)電容器盡管種類繁多，形狀各異，但其基本結(jié)構(gòu)是一樣的，它由兩片靠得較近的金屬板中問再隔以絕緣物質(zhì)組成，電容器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1電容器基本結(jié)構(gòu)一、電容器的基本概念（三）計算公式禮儀對象性電容與電池容量的關系1伏安時=1瓦時=3600焦耳W=0.5CUU如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法拉，即：C=Q/U。01常見的平行板電容器，電容為C=εS/d，02電容的決定式為：C=εrS/4πkd。其中，εr是相對介電常數(shù)，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。03一、電容器的基本概念（三）計算公式電容器的電容量公式電容器的電容量公式：S:電極面積[m21]；d:電極間距離[m]；ε:電介質(zhì)的電容率[F/m]；ε0:真空電容率(8.855×10-12[F/m])；εr:電介質(zhì)的相對電容率。定義式：電容器的電勢能計算公式：多電容器并聯(lián)計算公式：多電容器串聯(lián)計算公式：

三電容器串聯(lián)：二、電容器的類型1.普通電容2.超級電容電容是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當在兩金屬電極間加上電壓時，電極上就會存儲電荷，所以電容器是儲能元件。超級電容，又名電化學電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學元件。二、電容器的類型（一）普通電容電容器和電容類型任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體，組成一個電容器。平行板電容器由電容器的極板和電介質(zhì)組成。電容器實物圖，如圖2所示。電容器的容量取決于導電板的面積、導電板距離和兩板之間絕緣材料（電介質(zhì)）的性質(zhì)。根據(jù)實際應用情況使用非極化或極化電容器。電容器的電路符號及實物，如圖3所示。圖2電容器圖3電容類型二、電容器的類型（一）普通電容3瓷片電容電解電容一種用陶瓷材料作介質(zhì)，在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜，再經(jīng)高溫燒結(jié)后作為電極而成的電容器。電解電容是電容的一種，金屬箔為正極，與正極緊貼金屬的氧化膜是電介質(zhì)，陰極由導電材料、電解質(zhì)和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。貼片電容貼片電容是一種電容材質(zhì)。貼片電容全稱為：多層（積層，疊層）片式陶瓷電容器，也稱為貼片電容，片容。二、電容器的類型（一）普通電容瓷片電容瓷片電容具有穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓的優(yōu)點。缺點是容量比較小。瓷片電容的實物圖以及電路符號表示，如圖4所示。電解電容電解電容及其電路符號，如圖5所示。采用雙氧化膜結(jié)構(gòu)，兩個電極分別為兩個金屬極板相連，兩組氧化膜中間為電解質(zhì)。貼片電容如圖所示，為智能電學套裝上的貼片電容。其電路符號與瓷片電容的電路符號一樣。如圖6所示。圖4瓷片電容及其電路符號

圖5電解電容及其電路符號

圖6貼片電容二、電容器的類型（二）超級電容功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬PARTONE是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種。PARTTWO0102一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。儲能過程是可逆?；驹恚豪没钚蕴慷嗫纂姌O和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。二、電容器的類型（二）超級電容——儲能機理的不同劃分雙電層電容在電極與溶液界面通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產(chǎn)生的。對一個電極與溶液體系，會在電子導電的電極和離子導電的電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層。法拉第準電容贗電容，也稱法拉第準電容，是在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質(zhì)進行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學吸附，脫附或氧化，還原反應，產(chǎn)生和電極充電電位有關的電容。二、電容器的類型（二）超級電容雙電層電容當在兩個電極上施加電場后，溶液中的陰、陽離子分別向正、負電極遷移，在電極表面形成雙電層；撤消電場后，電極上的正負電荷與溶液中的相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定，在正負極間產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電位差。當將兩極與外電路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產(chǎn)生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。

圖雙電層電容器二、電容器的類型法拉第準電容理論模型是由Conway首先提出，是在電極表面和近表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質(zhì)進行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學吸脫附和氧化還原反應，產(chǎn)生與電極充電電位有關的電容。對于法拉第準電容，其儲存電荷的過程不僅包括雙電層上的存儲，而且包括電解液離子與電極活性物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應。

圖法拉第準電容（二）超級電容三、電容器的應用電容器的應用電容器是電子設備中最基礎也是最重要的元件之一。電容器的產(chǎn)量占全球電子元器件產(chǎn)品（其他的還有電阻、電感等）中的40%以上?；旧纤械碾娮釉O備，小到充電器、數(shù)碼照相機，大到航天飛機、火箭中都可以見到它的身影。作為一種最基本的電子元器件，電容器對于電子設備來說就像食品對于人一樣不可缺少。電容器的種類繁多，用途非常廣泛，主要應用在電源電路、信號電路、電力系統(tǒng)及工業(yè)中。（一）電容器的應用三、電容器的應用（一）電容器的應用序號參數(shù)內(nèi)容1旁路旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個交流分路，把輸入信號中的干擾作為濾除對象，可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路掉。2去耦去耦電容也稱退耦電容，它的作用是把輸出信號中的高頻干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。高頻旁路電容一般比較μF小，根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF等，而去耦電容的容量一般較大，可能是10μF或者更大。3濾波濾波電容在電源整流電路中，主要用來濾除交流成分，使輸出的直流電更加平滑。4儲能電容器能夠儲存電能，是一種儲能元件，用于必要的時候釋放。例如照相機閃光燈、加熱設備等，如今某些電容的儲能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準，一個電容儲存的電能可以供一部手機使用一天。5耦合耦合電容的作用就是利用電容“通交流、阻直流”的特性，將交流信號從前一級傳到下一級。實訓PracticalTraining02任務實施1.用電容檔檢測電容器某些數(shù)字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔，選取適當?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)，如圖所示。

圖數(shù)字萬用表任務實施2000p檔，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容；2μ檔，宜于測量200nF至2μF之間的電容；20μ檔，宜于測量2μF至20μF之間的電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數(shù)字萬用表測出其實際容量C1，然后把待測小電容與之并聯(lián)測出其總?cè)萘緾2，則兩者之差（C1－C2）即是待測小電容的容量。用此法測量1～20pF的小容量電容很準確。任務實施2.用電阻檔檢測電容器實踐證明，利用數(shù)字萬用表也可觀察電容器的充電過程，這實際上是以離散的數(shù)字量反映充電電壓的變化情況。設數(shù)字萬用表的測量速率為n次/秒，則在觀察電容器的充電過程中，每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬用表的這一顯示特點，可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面是使用數(shù)字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設置電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用于測量0.1μF～幾千μF的大容量電容器。任務實施01先測量電解電容器任意兩極間的漏電阻。03如果電解電容器性能良好的話，在兩次測量結(jié)果中，阻值大的一次便是正向接法，即紅表筆接電解電容器的負極，黑表筆接電解電容器的正極。02交換紅、黑表筆，再一次測量電解電容器的漏電阻。任務實施3.用電壓檔檢測電容器用數(shù)字萬用表直流電壓檔檢測電容器，實際上是一種間接測量法，此法可測量220pF～1μF的小容量電容器，并且能精確測出電容器漏電流的大小。感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術任務二線圈認知與檢測項目二新能源汽車電力電子元器件PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles新能源汽車電池液冷測試在現(xiàn)代新能源汽車電池測試中使用是比較廣泛的，為此，新能源汽車電池液冷測試需保證良好的工作性能，避免故障的發(fā)生，如果遇到線圈被燒毀的話，需維修人員盡量找出原因，避免產(chǎn)生安全事故。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測維修線圈的好壞呢？任務導入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述線圈的基本概念。能夠描述線圈的類型。能夠熟知線圈的應用。具備檢測線圈的能力。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作；獲得分析問題和解決問題的基本方法；積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、線圈的基本概念3（一）定義線圈通常指呈環(huán)形的導線繞組，最常見的線圈應用有：馬達、電感、變壓器和環(huán)形天線等。電路中的線圈是指電感器，其中導線一圈一圈繞起來，導線彼此互相絕緣，而絕緣管可以是空心的，也可以包含鐵芯或磁粉芯。如圖1所示，為線圈的電路符號以及線圈實圖，用L表示，單位有亨利（H）、毫亨利（mH）、微亨利（uH）,1H=103mH=106μH。圖1不含鐵芯線圈/含鐵芯線圈一、線圈的基本概念（一）結(jié)構(gòu)線圈的結(jié)構(gòu)線圈通常由骨架、繞組、磁心及屏蔽罩等組成，根據(jù)使用場合的不同，有的線圈沒有屏罩，有的線圈沒有磁心，還有的線圈連固架都沒有，只有繞組。如圖2所示，給出了電感線圈的結(jié)構(gòu)。圖2電感線圈的結(jié)構(gòu)一、線圈的基本概念（一）結(jié)構(gòu)骨架骨架常用的材料有陶瓷、塑料、電木以及電工紙板等。骨架的材料對線圈的質(zhì)量以及穩(wěn)定性都有一定的影響，一般是根據(jù)工作的條件來選取的。繞組大多數(shù)繞組由絕緣導線在線圈骨架上繞制而成，絕緣導線常用的有各種規(guī)格的漆包線及電磁線。一般來說，繞組需要的電感量越大，線圈的匝數(shù)也越多。磁心

線圈裝人磁心后，可以使線圈的電感量增大，或者說與同樣電感量的無磁心的線圈相比，帶磁心的線圈匝數(shù)可以減少，從而可以減少線圈的體積和分布電容，同時也提高了線圈的q值。屏蔽罩為了減小外界電磁場對線圈的影響以及線圈產(chǎn)生的電磁場對外界電路產(chǎn)生的耦合，往往在結(jié)構(gòu)上使用金屬罩將線圈封閉在內(nèi)，并將其可靠接地，以達到與外界電路隔離的要求。一、線圈的基本概念（一）結(jié)構(gòu)磁心有時為了調(diào)節(jié)線圈的電感量，可以通過調(diào)整磁心在線圈中的位置來實現(xiàn)。磁心通常使用錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體磁性材料制作，根據(jù)使用的不同要求，可以制成各種形狀，如圖3所示。圖3電感線圈磁芯二、線圈的類型按電感形式分類按導磁體性質(zhì)分類按工作性質(zhì)分類按繞線結(jié)構(gòu)分類空芯線圈鐵氧體線圈鐵芯線圈銅芯線圈。單層線圈多層線圈蜂房式線圈。天線線圈振蕩線圈扼流線圈陷波線圈偏轉(zhuǎn)線圈。固定電感可變電感三、線圈的應用1.貼片線圈貼片線圈廣泛使用在共模濾波器、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉(zhuǎn)換變壓器、抑制電子設備EMI噪音、個人電腦及外圍設備的USB線路、液晶顯示面板、低壓微分信號、汽車遙控式鑰匙等。圖4貼片線圈三、線圈的應用2.固定電感線圈固定電感線圈包括有環(huán)型線圈、扼流線圈、共模線圈、鐵氧體磁珠、功率電感、有貼片型與引腳型可供選擇。廣泛使用在網(wǎng)路、電信、電腦、交流電源和周邊設備上。圖5固定電感線圈三、線圈的應用3.閉磁路大電流表面貼裝功率電感閉磁路大電流表面貼裝功率電感的特點有理想的DC-DC轉(zhuǎn)換電感、大功率、高飽和電感器、直流電阻小、適合于大電流、帶裝或并卷輪包裝以便自動表面安裝，應用于錄放影機電源供應器、錄放影機電源供應器、液晶電視機、手提電腦、辦公自動化設備、移動通訊設備、直流/直流轉(zhuǎn)換器等。圖6閉磁路大電流表面貼裝功率電感三、線圈的應用4.射頻電感廣泛使用在移動電話、VCO、TCXO電路和射頻收發(fā)器模組、全球定位系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡、藍牙模組、通訊設備、液晶電視、攝影機、筆記型電腦、噴墨印表機、影印機、顯示監(jiān)視器、游戲機、彩色電視、錄放影機、光盤機、攝影機、數(shù)位相機、汽車電子產(chǎn)品等。圖7射頻電感實訓PracticalTraining02任務實施3線圈的檢測所需設備及工具有：萬用表、貼片電感線圈。大多數(shù)電子元件，如電阻、電容、揚聲器等，都是標準化的，但只要部分貼片電感線圈是按照規(guī)范生產(chǎn)的產(chǎn)品，如阻流圈、低頻阻流圈、振蕩線圈等。絕大多數(shù)貼片電感線圈是非標準元件，往往要根據(jù)實際需要自行制作。因此，非標準件的貼片電感線圈應非常凌亂。為了保證貼片電感線圈的質(zhì)量要求，我們應該非常注意安裝。任務實施線圈的檢測貼片電感線圈的檢測首先要檢測線圈的參數(shù)，然后判斷線圈的質(zhì)量和質(zhì)量。為了準確測量電感線圈中的電感量和質(zhì)量因素Q值，一般需要Q表法阻抗分析儀測量。一般實際工作中一般不進行此測試，檢查線圈通斷，可判斷Q值。圖8貼片電感線圈任務實施3線圈的檢測首先用萬用表電阻檔測量線圈的直流電阻，然后與原確認的電阻貨物的標稱電阻值進行比較。如果測量的電阻值遠高于標稱電阻值，或者萬用表數(shù)值不穩(wěn)定，則可以判斷線圈斷線；如果測量的電阻值很小，可能會出現(xiàn)嚴重的短路或部分短路。通過以上可以得出結(jié)論，線圈是否可以使用，檢測電阻與標稱電阻值相差不大，可以判斷線圈是好的。感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術任務三晶閘管認知與檢測項目二新能源汽車電力電子元器件PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles目前已有越來越多的公司用薄膜電容替代電解電容。如比亞迪“秦”和特斯拉Model3都采用了薄膜電容器。同時，在DC/DC、電機控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等高壓電氣單元中，薄膜電容的使用量也會隨著新能源汽車的推廣和普及而上升。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測維修電容器的好壞呢？任務導入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述晶閘管的定義。能夠描述晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形。能夠熟知晶體閘的類型。能夠熟知晶閘管的工作原理。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作；獲得分析問題和解決問題的基本方法；積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、晶閘管的定義（一）定義晶閘管晶閘管是一種能夠通過控制信號控制其導通，但不能控制其關斷的半控型器件，如圖1所示。由于其導通時刻可控，滿足了調(diào)壓要求。晶閘管具有體積小、效率高、動作迅速、操作方便等特點，因而在生產(chǎn)實際中獲得了廣泛的應用。晶閘管也有許多派生器件，如雙向晶閘管（TRIAC）、快速晶閘管（FST）、逆導晶閘管（RCT）和光控晶閘管（LATT）等。圖1電感線圈的結(jié)構(gòu)二、晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形3（一）晶閘管的結(jié)構(gòu)和電氣符號晶閘管是一種大功率半導體器件，它的內(nèi)部是PNPN4層結(jié)構(gòu)，形成了3個PN結(jié)（J1、J2、J3），并對外引出3個電極，晶閘管的等效結(jié)構(gòu)如圖2a）所示。由P1層和N2層引出的兩個電極，分別為陽極A和陰極K，由P2層引出的電極是門極G（Gate），也稱控制極。從晶閘管的結(jié)構(gòu)圖可知，晶閘管的內(nèi)部可以看成是由3個二極管連接而成的。晶閘管的電氣符號如圖2b）所示。

a）等效結(jié)構(gòu)b）電氣符號圖2晶閘管的結(jié)構(gòu)和電氣符號二、晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形（二）晶閘管外形晶閘管的外形如圖3所示，圖中顯示出了塑封式、螺栓式、平板式和模塊式晶閘管的外形圖，常用的是螺栓式和平板式兩種。圖3晶閘管的外形二、晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形3晶閘管外形晶閘管在工作過程中會因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。螺栓式晶閘管是靠陽極（螺栓）擰緊在鋁制散熱器上，可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風冷卻。和功率二極管一樣，額定電流大于200A的晶閘管采用平板式外形結(jié)構(gòu)。此外，晶閘管的冷卻方式還有水冷、油冷等。三、晶閘管的類型按關斷、導通及控制方式分類普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、門極可關斷晶閘管（GTO）、BTG晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種。按關斷速度分類普通晶閘管高頻（快速）晶閘管按引腳和極性分類二極晶閘管三極晶閘管四極晶閘管按封裝形式分類金屬封裝晶閘管塑封晶閘管陶瓷封裝晶閘管按電流容量分類大功率晶閘管中功率晶閘管小功率晶閘管0102050403四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗晶閘管導通關斷條件實驗電路為了說明晶閘管的工作原理，先做一個實驗，晶閘管導通關斷條件實驗電路如圖4所示。陽極電源EA通過電位器RP連接負載RL（白熾燈），接到晶閘管的陽極A與陰極K，組成晶閘管的主電路。流過晶閘管陽極的電流稱陽極電流IA，晶閘管陽極和陰極兩端的電壓稱陽極電壓UA。門極電源EG通過電阻Rg連接晶閘管的門極G，與陰極K組成控制電路（也稱觸發(fā)電路）。流過門極的電流稱門極電流IG，門極與陰極之間的電壓稱門極電壓UG。用燈泡來觀察晶閘管的通斷情況，見表1。該實驗分以下9個步驟進行。四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗圖4晶閘管導通關斷條件實驗電路四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗第1步：按圖a接線，陽極和陰極之間加反向電壓，門極和陰極之間不加電壓，指示燈不亮，晶閘管不導通。第2步：按圖b接線，陽極和陰極之間加反向電壓，門極和陰極之間加反向電壓，指示燈不亮，晶閘管不導通。第3步：按圖c接線，陽極和陰極之間加反向電壓，門極和陰極之間加正向電壓，指示燈不亮，晶閘管不導通。第4步：按圖d接線，陽極和陰極之間加正向電壓，門極和陰極之間不加電壓，指示燈不亮，晶閘管不導通。第5步：按圖e接線，陽極和陰極之間加正向電壓，門極和陰極之間加反向電壓，指示燈不亮，晶閘管不導通。第6步：按圖f接線，陽極和陰極之間加正向電壓，門極和陰極之間也加正向電壓，指示燈亮，晶閘管導通。四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗第7步按圖g接線，去掉觸發(fā)電壓，指示燈亮，晶閘管仍導通。第8步按圖h接線，門極和陰極之間加反向電壓，指示燈亮，晶閘管仍導通。第9步按圖i接線，去掉觸發(fā)電壓，將電位器阻值加大，晶閘管陽極電流減小，當電流減小到一定值時，指示燈熄滅，晶閘管關斷。四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗實驗順序?qū)嶒炃盁舻那闆r實驗時晶閘管條件實驗后燈的情況結(jié)論陽極電壓UA門極電壓UG導通實驗1暗反向零暗晶閘管在反向陽極電壓作用下，不論門極為何電壓，它都出于關斷狀態(tài)。說明晶閘管具有單向?qū)щ娦浴?暗反向反向暗3暗反向反向暗4暗正向零暗晶閘管在正向極電壓作用下：1）正向阻斷狀態(tài)：門極加上反向電壓或者不加電壓，晶閘管不導通；2）正向?qū)顟B(tài)：門極加上正向電壓，晶閘管導通（閘流可控特性）。5暗正向反向暗6暗正向反向亮四、晶閘管的工作原理（一）晶閘管的導通、關斷實驗實驗順序?qū)嶒炃盁舻那闆r實驗時晶閘管條件實驗后燈的情況結(jié)論陽極電壓UA門極電壓UG關斷實驗1亮正向零亮已導通的晶閘管在正向陽極電壓作用下，門極失去控制作用。2亮正向反向亮3亮正向反向亮4亮正向（逐漸減少到接近于零）任意暗品閘管在導通狀態(tài)時，當陽極電壓減小到接近于零時，晶閘管關斷。四、晶閘管的工作原理（二）試驗結(jié)論晶閘管導通條件通過上述實驗可知，晶閘管導通必須同時具備兩個條件：

（1）晶閘管陽極和陰極（A-K）間加正向電壓。

（2）晶閘管控制極和陰極（G-K）間加合適的正向電壓。晶閘管一旦導通，門極即失去控制作用。為使晶閘管關斷，必須使其陽極電流減小到一定數(shù)值以下，具體可通過增大負載使陽極電流減小到零或使陽極電壓反向的方法來實現(xiàn)。四、晶閘管的工作原理（二）晶閘管的導通關斷原理晶閘管的等效電路將內(nèi)部是4層PNPN結(jié)構(gòu)的晶閘管看成是由一個PNP型和一個NPN型晶體管連接而成的等效電路，如圖5所示。晶閘管的陽極A相當于PNP型晶體管VT1的發(fā)射極，晶閘管的陰極K相當于NPN型晶體管VT2的發(fā)射極。圖5晶閘管導通、關斷原理的等效電路四、晶閘管的工作原理（二）晶閘管的導通關斷原理晶閘管的導通原理當晶閘管陽極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時，晶體管VT2處于正向偏置，EG產(chǎn)生的控制極電流IG就是VT2的基極電流IB2；VT2的集電極電流IC2=β2IG。而IC2又是晶體管VT1的基極電流IB1，VT1的集電極電流IC1=β1IC2=β1β2IG（β1和β2分別是VT1和VT2的電流放大系數(shù)）。電流IC1又流入VT2的基極，再一次被放大。這樣循環(huán)下去，形成了強烈的正反饋，使兩個晶體管很快達到飽和導通，這就是晶閘管的導通過程。導通后，晶閘管上的壓降很小，電源電壓幾乎全部加在負載上，晶閘管中流過的電流即負載電流。其正反饋過程如下：IG↑→IB2↑→IC2（IB1）↑→IC1↑→IB2↑。在晶閘管導通之后，它的導通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋作用來維持，此時IB2=IC1+IG，而IC1>>IG，即使控制極電流消失IG=0，IB2仍足夠大，晶閘管仍將處于導通狀態(tài)。因此，控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導通，導通之后，控制極就失去了控制作用。四、晶閘管的工作原理（二）晶閘管的導通關斷原理晶閘管的關斷原理要想關斷晶閘管，必須將陽極電流減小到使之不能維持正反饋的程度，也就是將晶閘管的陽極電流減小到小于維持電流。可采用的方法有：增大負載使晶閘管陽極電流減小到一定數(shù)值下，使其不能維持導通；將陽極電源斷開，使陽極電流為零；改變晶閘管陽極電壓的方向，即在陽極和陰極間加反向電壓，破壞等效晶體管的工作條件。實訓PracticalTraining02任務實施晶閘管的檢測所需設備及工具有：萬用表、兆歐表、晶閘管。晶閘管，俗稱可控硅，可以分為單相可控硅和雙向可控硅，這兩種晶閘管的結(jié)構(gòu)分別如圖6和7所示：圖6單相可控硅結(jié)構(gòu)圖圖7雙相可控硅結(jié)構(gòu)任務實施1.檢查逆導性選擇萬用表R×1檔，黑表筆接K極，紅表筆接A極，電阻值應為5～10Ω。若阻值為零，證明內(nèi)部二極管短路；電阻為無窮大，說明二極管開路。2.測量正向直流轉(zhuǎn)折電壓V（B0）接好電路，再按額定轉(zhuǎn)速搖兆歐表，使RCT正向擊穿，由直流電壓表上讀出V（B0）值。任務實施3.檢查觸發(fā)能力實例：使用500型萬用表和ZC25-3型兆歐表測量一只S3900MF型逆導晶閘管。依次選擇R×1k、R×100、R×10和R×1檔測量A-K極間反向電阻，同時用讀取電壓法求出出內(nèi)部二極管的反向?qū)妷篤TR（實際是二極管正向電壓VF）。再用兆歐表和萬用表500VDC檔測得V（B0）值。全部數(shù)據(jù)整理成如表所示。由此證明被測RCT質(zhì)量良好。任務實施萬用表兆歐表電阻值（Ω）

（格）

（V）

（V）R×1K－2.6K100.30－R×100－360130.39－R×10－52170.51－R×1－8220.65－500VZC25-310M－－320表1檢查觸發(fā)能力（1）S3900MF的VTR<0.8V，宜選R×1K檔測量。（2）若再用讀取電流法求出ITR值，還可以繪制反向伏安特性。注意事項任務實施3注意事項1）一般小功率晶閘管不需加散熱片，但應遠離發(fā)熱元件，如大功率電阻、大功率三極管以及電源變壓器等。對于大功率晶閘管，必須按手冊申的要求加裝散熱裝置及冷卻條件，以保證管子工作時的溫度不超過結(jié)溫。2）晶閘管在使用中發(fā)生超越和短路現(xiàn)象時，會引發(fā)過電流將管子燒毀。對于過電流，一般可在交流電源中加裝快速保險絲加以保護?？焖俦ｋU絲的熔斷時間極短，一般保險絲的額定電流用晶閘管額定平均電流的1.5倍來選擇。任務實施3注意事項交流電源在接通與斷開時，有可能在晶閘管的導通或阻斷對出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，將管子擊穿。對于過電壓，可采用并聯(lián)RC吸收電路的方法。因為電容兩端的電壓不能突變，所以只要在晶閘管的陰極及陽極間并取RC電路，就可以削弱電源瞬間出現(xiàn)的過電壓，起到保護晶閘管的作用。當然也可以采用壓敏電阻過壓保護元件進行過壓保護。感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術任務四功率場效應晶體管認知與檢測項目二新能源汽車電力電子元器件PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles車輛在工作時頻繁起停導致逆變器中的功率半導體器件需要承受各種沖擊力。逆變器的功率密度和電動汽車的動力輸出密切相關。車規(guī)級功率模塊的功率半導體器件主要包括碳化硅基功率金屬氧化物半導體場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測維修功率場效應晶體管的好壞呢？任務導入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述功率場效應晶體管的定義。能夠描述功率場效應晶體管的作用。能夠熟知功率場效應晶體管的類型。能夠描述功率場效應晶體管的結(jié)構(gòu)與符號。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作；獲得分析問題和解決問題的基本方法；積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、功率場效應晶體管的定義（一）定義場效應晶體管場效應晶體管（單極型）是利用電場效應來控制電流的一種半導體器件，即是電壓控制元件。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。圖1場效應晶體管一、功率場效應晶體管的定義（一）定義功率場效應晶體管即MOSFET，其原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor金屬氧化物半導體），F(xiàn)ET（FieldEffectTransistor場效應晶體管），即以金屬層（M）的柵極隔著氧化層（O）利用電場的效應來控制半導體（S）的場效應晶體管。圖2功率場效應晶體管二、功率場效應晶體管的作用場效應管可應用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。場效應管可以用作電子開關。場效應管很高的輸入阻抗適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。場效應管可以用作可變電阻。場效應管可以方便地用作恒流源。0102050403三、功率場效應晶體管的類型場效應管按溝道材料型和絕緣柵型按導電方式場效應晶體管N溝道P溝道結(jié)場效應晶體管MOS場效應晶體管注意：MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型；P溝耗盡型和增強型四大類。耗盡型增強型結(jié)型場效應管（JFET）絕緣柵場效應管（MOS管）四、晶閘管的結(jié)構(gòu)、電氣符號和外形LogoHere圖3功率場效應晶體管的結(jié)構(gòu)

圖4不同類型功率場效應晶體管的電路圖符號五、功率場效應晶體管的特點010305060402功率場效應晶體管的輸入端電流極小，因此它的輸入電阻很大。它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)。由于不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。功率場效應晶體管是電壓控制器件，它通過VGS(柵源電壓)來控制ID（漏極電流）。利用多數(shù)載流子導電，因此它的溫度穩(wěn)定性較好。功率場效應晶體管的抗輻射能力強。實訓PracticalTraining02任務實施晶閘管的檢測所需設備及工具有：萬用表、兆歐表、晶閘管。晶閘管，俗稱可控硅，可以分為單相可控硅和雙向可控硅，這兩種晶閘管的結(jié)構(gòu)分別如圖6和7所示：圖6單相可控硅結(jié)構(gòu)圖圖7雙相可控硅結(jié)構(gòu)任務實施1.判定柵極G將萬用表撥至歐姆檔分別測量三個管腳之間的電阻，若發(fā)現(xiàn)其中一個腳與另外兩腳的電阻均呈現(xiàn)無窮大，并且交換表筆后仍為無窮大，則證明此腳為G極，因為它和另外兩個管腳是絕緣的。步驟1：N型檢測：紅筆接G端，黑筆接D端；紅筆接S端，黑筆接G端。如圖5所示。圖5N型檢測任務實施1.判定柵極G步驟2：P型檢測：紅筆接D端，黑筆接G端；紅筆接S端，黑筆接G端。如圖6所示。圖6P型檢測任務實施2.判定源極S、漏極D在源-漏之間有一個PN結(jié)，因此根據(jù)PN結(jié)正、反向電阻存在差異，可識別S極與D極。用交換表筆法測兩次電阻，其中電阻值較小（一般為幾千歐至十幾千歐）的一次為正向電阻，當黑表筆的是S極，紅表筆接D極，為N型；當紅表筆的是S極，黑表筆接D極，為P型。步驟1：P型檢測：紅筆接S端，黑筆接D端，如圖7所示。圖7P型檢測

任務實施2.判定源極S、漏極D步驟2：N型檢測：紅筆接D端，黑筆接S端，如圖8所示。圖8N型檢測感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術任務五絕緣柵雙極型晶體管認知項目二新能源汽車電力電子元器件PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles絕緣柵雙極型晶體管是新能源汽車中的核心元器件。絕緣柵雙極型晶體管在新能源汽車中得到了廣泛的應用，對整車的性能有著重要的影響。絕緣柵雙極型晶體管在新能源汽車中的主要應用包括電機控制器、車載充電器（OBC）、車載空調(diào)、以及為新能源汽車充電的直流充電樁中。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測維修絕緣柵雙極型晶體管的好壞呢？任務導入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述絕緣柵雙極型晶體管的定義。能夠描述絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)。能夠描述絕緣柵雙極型晶體管的性能。能夠介紹絕緣柵雙極型晶體管的針腳。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作；獲得分析問題和解決問題的基本方法；積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、絕緣柵雙極型晶體管的定義（一）定義特點絕緣柵雙極型晶體管（Insulate-GateBipolarTransistor—IGBT）綜合了電力晶體管（GiantTransistor—GTR）和電力場效應晶體管（PowerMOSFET）的優(yōu)點，具有良好的特性，應用領域很廣泛；絕緣柵雙極型晶體管也是三端器件：柵極、集電極和發(fā)射極。驅(qū)動器絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動器是驅(qū)動絕緣柵雙極型晶體管并對其整體性能進行調(diào)控的裝置，它不僅影響了絕緣柵雙極型晶體管的動態(tài)性能，同時也影響系統(tǒng)的成本和可靠性。驅(qū)動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統(tǒng)的可靠性。一、絕緣柵雙極型晶體管的定義（一）定義了解更多采用光電耦合器分類1了解更多采用脈沖變壓器分類2從電路隔離方式看,絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動器可分成兩大類兩者均可實現(xiàn)信號的傳輸及電路的隔離。二、絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)（二）結(jié)構(gòu)圖1N溝道增強型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)二、絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)（二）結(jié)構(gòu)N溝道增強型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)N溝道增強型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，如圖1所示，N+區(qū)稱為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極（即發(fā)射極E），N基極稱為漏區(qū)。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極（即門極G）。溝道在緊靠柵區(qū)邊界形成。在C、E兩極之間的P型區(qū)（包括P+和P-區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱為亞溝道區(qū)（Subchannelregion）。而在漏區(qū)另一側(cè)的P+區(qū)稱為漏注入?yún)^(qū)（Draininjector），它是絕緣柵雙極型晶體管特有的功能區(qū)，與漏區(qū)和亞溝道區(qū)一起形成PNP雙極晶體管，起發(fā)射極的作用，向漏極注入空穴，進行導電調(diào)制，以降低器件的通態(tài)電壓。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極（即集電極C）。二、絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)（二）結(jié)構(gòu)N溝道增強型絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)絕緣柵雙極型晶體管的開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP（原來為NPN）晶體管提供基極電流，使絕緣柵雙極型晶體管導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使絕緣柵雙