本書從應(yīng)用的角度出發(fā),對(duì)三種最基本的電子元器件:電阻、電感和電容進(jìn)行了講述,其中主要是以它們的組成材料和生成過程來說明其電特性方面的差異,以及在應(yīng)用中如何解決溫度、壓力和水氣等環(huán)境因素所帶來的影響。全書共分為4章。第1章電阻,講述電阻的一般常識(shí)、種類和應(yīng)用;第2章電感,在對(duì)電感進(jìn)行講述中,以變壓器為主,分別講述了低頻變壓器和高頻變壓器的應(yīng)用設(shè)計(jì)和加工工藝,以及組成變壓器的磁性材料、漆包線、骨架、絕緣介質(zhì)等。第3章電容,以介質(zhì)為主分別講述了不同介質(zhì)電容器的特性和應(yīng)用,最后還講述了安規(guī)電容;第4章介紹R、L、C在接地、隔離、屏蔽和電磁兼容(EMC)電的應(yīng)用。另外,在各章節(jié)中還分別加進(jìn)去了一些相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 本書具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性,可供從事電子技術(shù)應(yīng)用、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)試工作的工程技術(shù)人員閱讀,也可供高等學(xué)校電力電子技術(shù)專業(yè)的師生參考。另外,還可作為《開關(guān)電源原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)》一書的輔助參考書。
本書從應(yīng)用的角度出發(fā),對(duì)三種最基本的電子元器件:電阻、電感和電容進(jìn)行了講述,在各章節(jié)中還分別加進(jìn)去了一些相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。
前 言
一個(gè)小戰(zhàn)斗的凱旋,一場(chǎng)大戰(zhàn)役的勝利,靠的是什么,靠的是精兵良將。而在當(dāng)今電子信息化時(shí)代,小到一個(gè)收音機(jī),大到一套城市的交通、安防、定位、照明等信息化指揮和管理中心中的精兵良將或者馬前卒卻是電阻(R)、電感(L)和電容(C)。
由于本書的讀者對(duì)象為電子工程技術(shù)人員,電子材料、儀器儀表、家電維修人員,大專院校、職校師生等,因此作者在編寫的過程中力圖做到章節(jié)的劃分更趨合理,組成這些元器件材料、介質(zhì)、封裝形式的敘述更加簡(jiǎn)潔明了,變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算更加詳細(xì)準(zhǔn)確,在不同應(yīng)用領(lǐng)域中典型應(yīng)用電路的舉例更具有先進(jìn)性、實(shí)用性、通用性和廣泛性。作者在查閱了大量電子元器件方面的論文、資料和書籍的基礎(chǔ)上,特別是生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品手冊(cè)和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),集多年來從事電子元器件教學(xué)、科研、設(shè)計(jì)和開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),緊緊圍繞電子元器件使用者所希望的實(shí)用、通用、明了、簡(jiǎn)潔和多快好省的要求來編寫了本書。
近幾年來,隨著微電子學(xué)和技術(shù)工藝、光刻技術(shù)、磁性材料學(xué)以及陶瓷燒結(jié)加工工藝與其他邊沿技術(shù)科學(xué)的不斷改進(jìn)和飛速發(fā)展,R、L、C電子元器件從性能和封裝形式上都有了突破性的進(jìn)展,并且由此也產(chǎn)生出了許多能夠提高人們生活水平和改善人們工作條件的新產(chǎn)品,如電動(dòng)自行車、無級(jí)變速汽車、變頻空調(diào)、逆變焊機(jī)、快速充電器、電力機(jī)車、電力冶煉設(shè)備、掌上計(jì)算機(jī)、觸摸屏手機(jī),等等。R、L、C電子元器件以其獨(dú)有的性能穩(wěn)定、體積小、重量輕、封裝形式多樣化、品種類型齊全等特點(diǎn)已經(jīng)滲透到了與電有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。
在這些領(lǐng)域中,由于電阻式(如熱敏電阻、光敏電阻、力敏電阻和磁敏電阻等)、電感式(如電流互感器和電壓互感器等)和電容式(如電容式觸摸屏和開關(guān)電容功率變換器(電荷泵)等)傳感器的性能和封裝形式比原來有了突破性的改進(jìn),才使得物聯(lián)網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)。另外,體積越來越小的標(biāo)貼式和微帶式R、L、C電子元器件的出現(xiàn),使許多電子產(chǎn)品采用電池供電成為可能,使許多電子產(chǎn)品小型化和微型化后變?yōu)楸銛y式產(chǎn)品成為可能。因此,R、L、C電子元器件成為各種電子設(shè)備和系統(tǒng)高效率、低功耗、低成本、小型化和安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵,同時(shí)R、L、C電子元器件技術(shù)目前已成為各種學(xué)科中備受人們關(guān)注的熱門學(xué)科。
本書共分4章。第1章電阻(R),主要講述電阻的一般常識(shí)(其中包括命名法、阻值辨認(rèn)法、封裝形式等)、種類和應(yīng)用,特別是不同種類電阻的優(yōu)缺點(diǎn),以及在應(yīng)用中如何發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)避免其缺點(diǎn),最后還給出了各種電阻在不同用途中的典型應(yīng)用實(shí)例。以同樣的手法,第2章和第3章分別講述了電感(L)和電容(C)。在對(duì)電感進(jìn)行講述中,主要以變壓器為主,分別講述了低頻變壓器和高頻變壓器,以及組成變壓器的磁性材料、漆包線、骨架、絕緣介質(zhì)、加工工藝等。在講述電容中,主要以介質(zhì)為主,最后還講述了安規(guī)電容。第4章講述R、L、C元件在接地、隔離、屏蔽和電磁兼容(EMC)中的應(yīng)用,本電源單元電器中的PCB布線技術(shù),以及在每一章中都分別加進(jìn)去了一些相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另外,為了使讀者在閱讀本書以后有所鞏固、提高和加深,在每一章節(jié)的最后還加進(jìn)去了一些由本節(jié)內(nèi)容提煉而成的練習(xí)思考題。
本書第1章由王水平和張寧完成,第2章由劉宏瑋和周佳社完成,第3章由張棟和李丹完成,第4章由王新懷、王冠林和白沖共同完成,全書由王水平和張棟統(tǒng)一統(tǒng)稿。
在本書的編寫過程中,作者參閱了大量的國(guó)內(nèi)外有關(guān)材料學(xué)、微電子學(xué)和電子元器件學(xué)等方面的論文、專著和資料,特別是國(guó)內(nèi)一些電子元器件生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品手冊(cè),其中在取得生產(chǎn)廠家的授權(quán)后還引用了部分元器件的技術(shù)參數(shù)及測(cè)試曲線圖,在此對(duì)這些論文、專著、資料和產(chǎn)品手冊(cè)的作者和編者們深表謝意。此外,在本書定稿之前,中國(guó)電源學(xué)會(huì)常務(wù)理事、西安市電源學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)侯振義教授和中國(guó)電源學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)電源學(xué)會(huì)特種電源專業(yè)委員會(huì)主任委員史平均高級(jí)工程師分別對(duì)本書進(jìn)行了認(rèn)真詳細(xì)的審讀,提出了許多改進(jìn)性的修改意見,使得本書更加完善,在此也表示誠(chéng)摯的謝意。
由于作者的文字組織能力和專業(yè)技術(shù)水平有限,因此書中的不足之處在所難免,懇請(qǐng)廣大讀者提出寶貴的批評(píng)意見。
編 著 者
2016年4月
王水平,西安電子科技大學(xué) 高級(jí)工程師 在學(xué)校授課名稱:信號(hào)與系統(tǒng),實(shí)用電源技術(shù)等。發(fā)明專利5項(xiàng),實(shí)用新型專利6項(xiàng),外觀設(shè)計(jì)專利5項(xiàng)。出版的圖書《開關(guān)穩(wěn)壓電源―原理、設(shè)計(jì)及實(shí)用電路》,《PWM控制與驅(qū)動(dòng)器使用指南及應(yīng)用電路》,《MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)器集成電路應(yīng)用集萃》《開關(guān)電源原理與實(shí)用設(shè)計(jì)》等。
第1章 電阻(R)
1.1 電阻的阻抗特性
1.1.1 電阻的低頻阻抗特性
1.1.2 電阻的高頻阻抗特性
1.1.3 電阻的串并聯(lián)
1.1.4 習(xí)題1
1.2 電阻的命名
1.2.1 電阻的命名
1.2.2 電位器的命名標(biāo)準(zhǔn)
1.2.3 敏感電阻的命名標(biāo)準(zhǔn)
1.2.4 習(xí)題2
1.3 電阻的重要參數(shù)
1.3.1 電阻的表示
1.3.2 電位器的表示符號(hào)
1.3.3 敏感電阻的表示符號(hào)
1.3.4 習(xí)題3
1.4 電阻的分類
1.4.1 固定電阻的分類
1.4.2 電位器(可變電阻)分類
1.4.3 敏感電阻分類
1.4.4 習(xí)題4
1.5 電阻的作用
1.5.1 電阻的作用
1.5.2 電位器(可變電阻)的作用
1.5.3 敏感電阻的作用
1.5.4 習(xí)題5
第2章 電感和變壓器
2.1 電感
2.1.1 自感的基本概念
2.1.2 自感電感的阻抗特性
2.1.3 電感的分類
2.1.4 電感的表示符號(hào)
2.1.5 電感量的表示方法
2.1.6 電感的串并聯(lián)
2.1.7 電抗器
2.1.8 電感的作用
2.1.9 電感的幾個(gè)重要參數(shù)
2.1.10 磁珠
2.1.11 習(xí)題6
2.2 共模電感和差模電感
2.2.1 共模電感
2.2.2 差模電感
2.2.3 共差模合成電感
2.2.4 習(xí)題7
2.3 變壓器
2.3.1 耦合變壓器
2.3.2 線型變壓器
2.3.3 脈沖變壓器
2.3.4 中周
2.3.5 高頻變壓器
2.3.6 互感器
2.3.7 習(xí)題8
第3章 電容(C)
3.1 電容的阻抗特性
3.1.1 電容的物理特性
3.1.2 電容的能量特性
3.1.3 電容的種類
3.1.4 電容的技術(shù)指標(biāo)
3.1.5 習(xí)題9
3.2 無機(jī)電容
3.2.1 紙介質(zhì)電容
3.2.2 陶瓷電容
3.2.3 云母電容
3.2.4 玻璃釉電容
3.2.5 習(xí)題10
3.3 有機(jī)電容
3.3.1 聚丙烯薄膜電容(CBB)
3.3.2 聚苯乙烯電容(CB)
3.3.3 聚四氟乙烯電容(CBF)
3.3.4 滌綸電容(CL)
3.3.5 聚碳酸酯薄膜電容(CS)
3.3.6 習(xí)題11
3.4 電解電容
3.4.1 鋁電解電容
3.4.2 鉭電解電容
3.4.3 鈮電解電容
3.4.4 習(xí)題12
3.5 超級(jí)電容
3.5.1 超級(jí)電容的原理及結(jié)構(gòu)
3.5.2 超級(jí)電容技術(shù)參數(shù)
3.5.3 國(guó)內(nèi)外狀況
3.5.4 習(xí)題13
3.6 安規(guī)電容
3.6.1 Y型安規(guī)電容
3.6.2 X型安規(guī)電容
3.6.3 Y型、X型電容的作用
3.6.4 習(xí)題14
3.7 電容的應(yīng)用
3.7.1 濾波作用
3.7.2 耦合、退耦作用
3.7.3 旁路作用
3.7.4 諧振作用
3.7.5 定時(shí)作用
3.7.6 預(yù)加重作用
3.7.7 自舉升壓作用
3.7.8 補(bǔ)償電容
3.7.9 反饋電容
3.7.10 緩沖電容
3.7.11 鉗位電容
3.7.12 習(xí)題15
第4章 RLC在接地、隔離、屏蔽和EMC中的應(yīng)用
4.1 RLC在接地技術(shù)中的應(yīng)用
4.2 RLC在隔離與耦合技術(shù)中的應(yīng)用
4.2.1 光電耦合技術(shù)
4.2.2 變壓器磁耦合技術(shù)
4.2.3 光電與磁混合耦合技術(shù)
4.2.4 直接耦合技術(shù)
4.3 RLC在屏蔽技術(shù)中的應(yīng)用
4.3.1 軟屏蔽技術(shù)
4.3.2 硬屏蔽技術(shù)
4.4 RLC在電源單元電路中的PCB布線技術(shù)
4.4.1 PCB布線的設(shè)計(jì)流程、參數(shù)設(shè)置
4.3.2 元器件布局
4.4.3 PCB設(shè)計(jì)原則
4.4.4 散熱問題的解決
4.4.5 接地極的設(shè)計(jì)
4.4.6 PCB漏電流的考慮
4.4.7 電源單元電路中幾種基本電路的布線方法
4.5 RLC在電磁兼容(EMC)中的應(yīng)用
4.5.1 EMC的定義、抑制方法、評(píng)定指標(biāo)及研究范疇
4.5.2 EMC的標(biāo)準(zhǔn)體系與國(guó)際組織
4.5.3 國(guó)內(nèi)EMC標(biāo)準(zhǔn)體系
4.5.3 我國(guó)已經(jīng)制定并頒布的相關(guān)民用標(biāo)準(zhǔn)
4.5.4 電快速瞬態(tài)脈沖群干擾及產(chǎn)生機(jī)理
4.5.5 軍用電子設(shè)備EMC性的要求
4.6 習(xí)題16
參考文獻(xiàn)