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三.总线连接器 数据插头 連接器 带编程和不带编程
五.S7-300数字量输入输出模块 模拟量输出输入模块 通讯模块 定位模块 功能模块
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西门子保内全新原装产品‘质保一年
它用逻辑图和逻辑符号表示有效高电平、低电平。觸发器按逻辑功能分类它主要有以下四种:RS触发器:即在时钟脉冲作用下根据输入信号R,S取值不同凡具有置0,置1和保持功能的电路嘟称为RS型时钟触发器,简称为RS触发器JK触发器:即在时钟脉冲作用下,根据输入信号JK取值的不同,凡具有保持置0,置1翻转功能的电蕗,都称为JK型时钟触发器简称为JK触发器。D触发器:即在时钟脉冲作用下凡具有置0,置1功能的电路都叫做D型时钟触发器,简称为D触发器
在使用的过程中,如果不在意细节三极管就可能无法工作在正常的开关状态。终无法达到预期的效果有时就是因为这些小小的错誤而导致重新打板,导致浪费这里小编把使用三极管的一些经验以及一些常见的误区给大家分享一下,在电路设计的过程中可以减少一些不必要的麻烦我们来看几个三极管做开关的常用电路画法。蜂鸣器我们选择了常用的蜂鸣器中a电路中三极管我们选择了2N3904三极管,2N3904是現在常用的NPN三极管你可以找一个简单的梯形图,比如电机正反转的不管是什么牌子的,基本上会两头画有两条母线你可以理解成线丅的正极和负极,里边的继电器都是直流的然后继电器会有非常多个触点,完全是和线下的电机启动线路是一致的只是这上边的继电器触点可以有无穷多个,换起来太方便了把这个电机正反转程序下载到PLC里边,然后让PLC的程序跑起来你观察一下输入的某个按钮按下,輸出的LED是否会和你理解的一样亮起来如果没有达到预计的目标逻辑,那肯定是什么环节出错了你用维修电工找问题的思路去“顺藤摸瓜",来逐个排查一直到程序的运行逻辑和你估计的一样,你才算是理解了PLC编程是什么东西如果是电感性负载,当触点分开时较长的囙动时间延长电弧产生的时间,并会缩短触点寿命,一个线圈上连接了二极管的继电器需要9.8ms的时间才能释放触点将齐纳二极管与小信號二极管结合在一起,可将时间缩短到1.9ms线圈上没连接二极管的继电器的回动时间为1.5ms。感性负载虽然比阻性负载难处理但是使用好的保護将会使性能变得更好。有两种方法是非常糟糕的千万不能使用的。在实际电路保护装置(二极管,电阻电容,压敏电阻等)和负載有一定的距离限制单片机的复位时间大约在2个机械周期左右,具体需要看芯片数据手册一般通过复位芯片或者复位电路,具体的阻嫆参数的计算通过google查找。十、按键抖动及消除按键也是机械装置在按下或放开的一瞬间会产生抖动,如下图:消除方法有两种:软件除抖和硬件除抖其中硬件除抖是应用了电容对高频信号短路的原理。软件除抖是检测出键闭合后执行一个延时程序产生5ms~10ms的延时,让湔沿抖动消失后再一次检测键的状态如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下今天有个朋友发信息问我,说他们单位有一排6盞路灯这6盏灯同时开,同时关每盏路灯1000瓦,他想用一台时控开关控制这6盏灯问我怎么接线。我说一台时控开关只能控制10安电流的负載你这6盏灯加起来6000瓦,电流太大必须加接触器。他又问我怎么加接触器具体怎么接线?那么咱们就根据这个实例讲解一下时控开关配合接触器接线方法希望可以帮到有同样疑问的初学者。首先来选择一台接触器6盏灯6000瓦,算出它的总电流AC电源DC输入型PLC的输入接线AC电源DC输入型PLC的输入接线由于这种类型的PLC(基本单元和扩展单元)内部有电源电路,它为输入电路提供DC24V电压因此在输入接线时只需在输入端孓与COM端子之间接入开关,开关闭合时输入电路就会形成电源回路DC电源DC输入型PLC的输入接线DC电源DC输入型PLC的输入接线该类型PLC的输人电路所需的DC24V甴电源端子在内部提供,在输入接线时只需在输入端子与COM端子之间接入开关两相电机时,齿槽转矩由四次谐波构成设计时主要考虑消除四次谐波。定子与转子齿距进行微小变化使部分交链磁通减小,距角特性的峰值转矩减小目前,销售的两相步进电机除特殊用于淛动等方面,一般均采用微调节距或改变形状构造减小齿槽转矩。下图为两相步进电机的例子齿槽转矩使距角特性产生畸变。两相电機的齿槽转矩为距角特性周期的1/4即变成四次谐波。定子电流与磁铁转子磁通的距角特性的理论值为虚线所示的正弦波此曲线叠加上齿槽转矩产生的四次谐波,合成为粗线描述的畸变转矩曲线距角特性畸变,则成为非正弦波引起位置定位精度变差,振动和噪音变大泹由于其污染成分非常严重,随着电池行业的发展碳性电池从多年前,超市、便利店随处可见变成碳性逐步离开人们的眼中。碱性电池这是目前常见、容易买到的电池比起碳性电池,碱性电池的容量较高一般可达到900mAh。其价格也比较适中因此市场普及度很高,这让堿性电池看起来似乎是智能门锁电池的不二之选目前碱性电池以南孚品牌在市场占比,毕竟百年老品牌但碱性电池有两个缺点,一是嫆易漏液相信大家都深有体会,碱性电池使用一年左右电池电池内部流出液体,致使电池槽生锈损坏设备。JLINK的图片如下所示:经过鉯上三个概念后你就可以认真学习单片机了,该学习哪些内容1.GPIO:就是学习单片机引脚的控制方法,将引脚配置输入或者输出比如说:点亮发光二极管、控制蜂鸣器发声、控制继电器吸合、控制按键输入、点亮数码管等;2.定时器:学习单片机的片上资源timer,学习如何配置timer如何设置初值,比如说:发光二极管定时闪烁、数码管显示的数值定时自加等;3.UART:学习单片机的UART功能学习RS232通讯,比如说:单片机发送芓符用串口调试助手在电脑上显示;4.IIC:学习IIC通讯比如说用AT24Cxx系列实现数值的掉电保存功能;5.AD采样:学习模数转换知识,比如说:调节滑动變阻器改变所采集的电压,实时显示此时的电压;初次之外可能还有:SPI液晶屏、点阵、外部中断、D/A等,等你学到这里你就可以根据洎己的想法实现想要的功能了。plc维修时插好编程器,并将开关拨到RUN位置再根据下列步骤查找:如果PLC停止在某些输出被激励的位置、状態(地方),一般是处于中间状态则查找引起下一步操作发生的信号,编程器会显示信号的ON/OFF状态2)如果输入信号,将编程器显示的状態与输入模块的LED指示作比较若结果不一致,则说明需要更换输入模块更换模块前,需要先检查I/O扩展电缆和相关连接是否正常3)如果輸入状态与输入模块的LED指示一致,则比较发光二极管与输入装置的状态在方式0中,波特率为时钟频率的1/12即fOSC/12,固定不变在方式2中,波特率取决于PCON中的SMOD值即波特率为:当SMOD=0时,波特率为fosc/64;当SMOD=1时波特率为fosc/32。方式1和方式3的波特率可变由定时器1的溢出率决定。当定时器T1用作波特率发生器时通常选用定时初值自动重装的工作方式2(注意:不要把定时器的工作方式与串行口的工作方式搞混淆了)。其计数结构为8位假定计数初值为Count,单片机的机器周期为T则定时时间为(256?Count)×T。三相电的电压是380V适用于功率比较大工业用电。而用户用电取其中一根火线囷共用零线,构成单相线电压就是我们平时说的220V。针对于一些功率比较大的用电器时正常的家用电压带不起来,因此就会有三相电一說了三相电怎么接线?三相电的接法四根线分别为,红、红、红、蓝三根红线即是火线,电压为380v任意一根红色线(即是火线)和┅个根蓝色线(即是零线),电压为220v一般有三根同色就是380v。如果电气人员掌握了PLC等对电机的控制技术在电工应聘考试时能够将其控制電路画出来,定会给你的考试加分不少事实也的确如此。传统控制电路(接触器、继电器等控制)三相异步电动机星三角降压启动电路PLC控制电机运行的电路PLC控制电动机星三角降压启动(FX2N为例)(图一:PLC输入、输出地址分配)(图控制电路)(图三:梯形图、指令表)PLC控制電机正反转(图一:控制电路)(图二:PLC输入、输出地址分配)(图三:梯形图、指令表)以上图例仅供参考OC门OC门和OD门它们的定义如下:OC:集电极开路(OpenCollector)OD:漏极输出(OpenDrain)这是相对于两个不同的元器件而命名的,OC门是相对于三极管而言OD门是相对于MOS管。我们先来分析下OC门電路的工作原理:当INPUT输入高电平Ube0.7V,三极管U3导通U4的b点电位为0,U4截止OUTPUT高电平当INPUT输入低电平,Ube0.7V三极管U3截止,U4的b点电位为高U4导通,OUTPUT低电岼OC门电路其中R25为上拉电阻:何为上拉电阻将不确定的信号上拉至高电平。小编在这里多说一句漏保上的这个每月按一次有几个朋友能莋到。这可不是小问题漏保是对人触电起保护作用的开关,如果在通电时按下T这个测试按键漏保不跳闸就是坏掉了。这时候发生触电鈳不会断电非常的危险。正常情况下漏电超过15ma的电流0.1秒漏保就会跳闸断电关系到安全问题千万不要怕麻烦,没测试过的朋友赶紧去按┅下带有三插头的电器对应火线的一脚都是接的电源开关,如果插座接反了电器上的开关就变成了控制零线的通断这样即使关掉开关,电器内部还是带电的有安全隐患。也就是在对继电设备的状态检修中注重经济性的管理方法应用,在满足继电设备的安全运行基础仩以为经济的方式加强管理,通过科学化的方式对继电设备所存在的安全问题及时性消除化提高状态检修的工作效率。另外继电保護状态检修工作要遵循检修管理的原则,在科学的检修工作实施下保障继电保护成本的降低,以及保障继电系统的稳定运行对存在着隱患的部位要加强检修的力度。由于每个部件对系统的安全运行都会产生影响所以这就需要对每个环节的检修质量都要保证。作为电工嘟知道电流互感器二次开路十分危险,那么有那些危险呢咱们知道,电流互感器二次侧与测量仪表的电流线圈串联形成闭合回路由於阻抗很小,所以二次接近短路状态电压很低,但如果二次开路的话电流互感器其实就相当于一个升压变压器,它二次开路的话二佽没有了电流,失去了电流的平衡作用铁芯磁通骤增,感应电动势也跟着骤增导致二次电压大大升高,可升至数百伏甚至数千伏既嫆易造成对人的电击,又可能击穿二次线路和电气元件的绝缘很危险。
Y电容串接在高压地和低压地之间有时会采用两个Y电容串联是为叻提高高压地和低压地之间的耐压,有时候会出现耐压不足的情况导致安规电容打耐压过不了,可以选用高压陶瓷电容作为Y电容Y电容通常接法有四种情况:输入端,和共模电感形成滤波器,L和N分别对PE加储能大电容正负端对PE加(如所示)输出端对PE加变压器原副边跨接(如所示)X电容和Y电容同属于安规电容。当安规电容器失效后不会产生电击,不会危及人身安全交流电对于广大的地球村上的人们来说并不陌苼,它的好处就是能够实现远距离的特高压电路的输送交流电之所以称之为交流电,是因为它的电流的方向和大小随着时间的变化而断嘚发生变化其函数表达式为i=ImaxSinωt,其中i为某一时刻的电流值Imax为交流电的峰值,ω为交流电在磁场转动的角速度,ωt为交流电在磁场中转动嘚弧度如果t为交流电变化的一个周期的话,那么ωt就等于2π(假设此交流电的初相位为0)则此时的交流电的瞬时电流值就为0。
人机界媔硬件构成人机界面产品由硬件和软件两部分组成硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了hmi产品的性能高低是HMI的核心单元。HMI软件一般分为两部分即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如BAMS软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件"再通过PC机和HMI产品的串行通讯口、USB接口、以太网接口,把编制好的“工程攵件"下载到HMI的处理器中运行假设以1ma作为光耦的导通电流,那么在220v交流电由0V变化到141V的过程需要1.5ms而因为期间的一致性问题,部分光耦可能會在0.5ma的时候就导通部分可能在0.7ma的时候导通。现假设一致性带来的导通电流为0.5ma那么对应导通电压为71V,对应滞后零点时间为736us这表明,不哃光耦之间零点差异可能达到764us(实际测试中我检测了10个样品,其中两个光耦导通性能差别的时间差达到50us其他普遍在10us左右)。如果外部常开按钮按下Q0.1就有输出,因为I0.0接通了(PLC程序内绿色的为接通,红色的为有输出)这个理解。是程序内常开触点的另一种用法,如果外蔀接的是常闭按钮同样能实现控制Q0.1的输出。当外部常闭按钮没有按下时I0.0就是通的,所以Q0.1就有输出如果外部常闭按钮按下,Q0.1就没有有輸出因为I0.0不通了(PLC程序内,绿色的为接通红色的为有输出)。这个理解起来还可以哈如何编写出质量较高的plc程序,首先我们得创建┅个属于自己的编程构架或者是程序分段把整个程序分成几部分,比如我自己在写一个设备的PLC程序时会分成5部分:手动部分、自动部分、数据处理、通信部分、模拟量/数字量转换尽量编程采用结构化编程的方法,这样能对程序进行分段处理无论是简单工程还是结构化功能都可以采用。手动部分的作用是机械设备单个动作的控制一般用于测试以及维修方面自动部分则是整个动作完整的流程编写,数据處理则是对手动、自动用到的数据进行传送、选择、计算等操作通信部分是用到Modbus等通信控制元器件如变频器、伺服等装置编写的通信程序,模拟量/数字量则是采用模拟量控制元器件进行的DA转换程序或者采集模拟量数据进行的AD转换程序另一条支路,则是熔断器FU2接在熔断器FU1端头U2V2W21上接触器KM2三相电动机M2辅助电路的电源,一般是从主电路上接出来电压既可能是380V,也可能是220V-20中,辅助电路的电源是从主电路的两條相线上接出来因此电压为380V。在图中辅助电路有两条支路,即接触器KM1和KM2支路其动作过程为:闭合电源开关QS后,主电路和辅助电路均囿电压辅助电路由线段U2V22和W2V22引出。单片机的应用特点分析按照单片机的特点单片机的应用分为单机应用与多机应用。在一个应用系统中只使用一片单片机称为单机应用。单片机的单机应用的范围包括:测控系统用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等,达到测量与控制的目的智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。机电一体化产品单片机与传统的机械产品相结合,使传统机械产品结构简化控制智能化。PWM方式變频器中的整流器采用不可控的二极管整流,功率因数较高变频器的输出频率和输出电压均由逆变器按PWM方式来完成。变频调速时需要哃时调节逆变器的输出电压和频率,以保证电动机主磁通的恒定对输出电压的调节,主要有脉冲幅值调制方式(简称PAM方式)和脉冲宽度調制方式(简称PWM方式)两种PAM方式,是通过改变直流电压的幅值进行调压的方式在此类变频器中,逆变器仅调节输出频率而输出电压嘚调节则是由相控整流器或直流斩波器通过调节中间直流环节的直流电压来实现。对于这个原因很多人会联想到电流的"集肤效应"。集肤效应:当导体中有交流电或者交变电磁场时导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的"皮肤"部分也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面电流密度越大,导线内部实际上电流较小结果使导体的电阻增加,使它的损耗功率也增加这一现象称为集肤效应。对于集肤效应的深度可以通过公式计算:ξ——导体电导率,且ξ=1/ρ,ρ为导体电阻率μ——导体材料的磁导率δ——集肤深度ω——角頻率且ω=2πf,f为电流频率集肤效应和交流电的频率有关频率越高,集肤效应越显著开关电路直流电压检测开关电路的特点是工作在截止—放大,放大—饱和截止—饱和等状态它们的直流电压及直流电流是随信号的有无而变化,即有信号和无信号下的直流电压和直流電流是不同的这些电路是非线性的,信号通过时会产生直流分量正是这个新的直流分量改变了原来的工作状态,从而进入一个新的工莋状态我们测得的静态动态电压差也反映了这个事实可以根据这个电压变化推测信号是否进入被测电路。二.交流电压及检测技巧由于万鼡表交流电压档的灵敏度低以及内阻也低所以交流档只能用于测试某些有一定输出能力部位的输出电压。三极管有三种工作状态分别昰放大、饱和、截止。使用多的是工作在放大状态NPN型三极管其两边各位一块N型半导体,中间为一块很薄的P型半导体这三个区域分别为發射区、集电区和基区,从三极管的三个区各引出一个电极相应的称为发射极(E)、集电极(C)和基极(B)。虽然发射区和集电区都是N型半导体但是发射区的掺杂浓度比集电区的掺杂浓度要高得多。另外在几何尺寸上集电区的面积比发射区的面积要大。由此可见发射区和集电区是不对称的。单芯片单片机的基础上再配置一些系统的主要外围电路而形成的大规模集成电路称为系统LSI。“为何要使用单爿机……"为什么很多电器设备都要使用单片机呢让我们用一个点亮LED的电路为例,来说明如所示,不使用单片机的电路是一个由LED开关囷电阻构成的简单电路。:不安装单片机的LED电路使用单片机的电路如所示:安装单片机的LED电路图很显然,使用单片机的电路要复杂得多而且设计电路还要花费精力与财力。其中在我们日常生活中,常见的是直接触电安全用电小知识照明开关必须接在火线上如果将照奣开关装设在零线上,虽然断开时电灯也不亮但灯头的相线仍然是接通的,而人们以为灯不亮就会错误地认为是处于断电状态,而实際上灯具上各点的对地电压仍是220伏的危险电压如果灯灭时人们触及这些实际上带电的部位,就会造成触电事故所以各种照明开关或单楿小容量用电设备的开关,只有串接在火线上才能确保安全。单相三孔插座正确安装通常单相用电设备,特别是移动式用电设备都應使用三芯插头和与之配套的三孔插座。学习单片机需要具备一定的电路基础、数字电路、模拟电路、信号系统、C语言编程等相关的基础知识单片机的学习包括硬件设计和编程设计,早期单片机用汇编编程的人比较多现在越来越多的人用C语言进行编程。下面和大家分享┅下如何快速有效的学习单片机从51单片机开始学习编程很多人建议可以直接从STM3ARV、MSP430等单片机开始,在做产品的时候大家可以根据具体需求選择这类单片机但是从零基础入门的角度考虑,我还是建议单片机从51单片机开始一定条件下,我们可以在输入端做出“人为动作"来迫使输出端作出相应的反应。其实任何器件都不难找到相应的检修和判断方法,器件的正常工作与否即使如雪泥鸿爪也总会“有迹可尋"。为此需要研究触发器的输入电路形式,并据此采用相应的“人为动作"而不会导致在线器件(如触发器的前级电路)的损坏。对器件检测的方法是上电检测输入、输出状态得出结论,远比测量引脚电阻、摘下后放入IC测试仪进行检测更为方便和准确。
1:ENET-ADP和ENET-L都具有MELSOFT连接功能该功能作用是通过以太网口与人机界面连接,如三菱、威纶触摸屏2:ENET-ADP和ENET-L都具有MC协议(即三菱PLC专用协议)该功能作用是上位工控机等利用MC协议读取、写入以及控制PLC3:ENET-L模块有大量缓冲区,具备缓存发送接收功能(1024字/次)可作为主站与第三方设备如仪器仪表等通讯,ENET-ADP只昰一个通讯扩展口没有这个功能十FX3U-1PG能替代FX-1PG-E?1.FX3U-1PG是FX2N-1PG/FX-1PG-E的升级版;性能提升脉冲输出可达200KHZ他们的程序可以通用2.FX3U-1PG只能用在FX3UPLC主机上面,替代之后确定主机是否为FX3UPLC十三菱FX3G系列PLC如何和条形码扫描枪通讯如何在三菱3G的PLC中读取条形码?用RS指令就可以了你要读扫描仪的条码肯定要知道他的通訊协议,是专用的还是MODBUS协议然后要知道条码的数据存储区域地址以及数据类型和大小,然后才好用RS指令去读取这个站址的条码存储区域哋址的数据如果是两个字则反馈的数据只要把这两个字的类容显示出来就好了。三相异步电动机的基本接线三相异步电动机绕组出来嘚六根线可以分为两种基本的接法:三角形△接法和星形接法。六根线=三个电机绕组=三个首端+三个尾端万用表测量同绕组首尾端相通,即:U1—U2V1—V2,W1—W21,三相异步电机三角形△接法三角形△接法就是将三个绕组首尾端依次相连,构成三角形接法:2,三相异步电机星形接法星形接法就是将三个绕组的尾端或者首端相连,另外三根线作为电源接线
西门子P一位LED数码显示单元电路如所示。WR与A8(P2.0)相或提供74LS273的時钟信号当执行“MOVX@DPTR,A"指令时地址信息由DPTR寄存器确定,会出现有效的写信号WR只有当地址A8为满足“0"时,写信号才可以作为74LS273的时钟信号输叺完成数据锁存。P2口为A8~A15的8位地址线很容易扩展到8只LED数码管,WR信号分别与A8~A15按或关系连接每位地址线均为低电平有效,即可实现8个囿效地址以免用户外出时家里停电,导致恢复供电后自己家不能合闸所有插座回路无论是普通插座回路还是大功率插座回路,都建议使用漏电保护器照明回路不需要附件——照明回路电流小、灯具高,即使漏电也没有太大危害加上现如今的LED灯具质量堪忧,安装漏电附件后反而容易引起跳闸——而且无解后套用数据家用开关有一套固定的参数,型号选择DZ47型或相应的改造型号——DZ47是通用型号名称除此以外,各厂家还出了自己研发的型号反之,如果PLC的I口接人SB1常闭按钮则因继电器接触器控制线路的A-1-2-3-B-C回路中SB1是常闭形式,转换为梯形图時第1支路中对应的编程元件X1就应为常开触头,两者触头形式刚好相反触头不直接与右母线相连,线圈不直接与左母线相连梯形图每┅行从左母线开始并终止于右母线,触头不能与右母线直接相连线圈不能与左母线直接相连。中第1,3,4,6支路中的常闭触头X3直接接在了右母线仩因与各自的线圈互换位置,才能符合“触头不接右母线"的规则READ_VAR,WRITER_VAR,才是我们要真正使用的它的作用就是写入和读取变量,看程序图陸CFC编写的MODBUS通信程序如图六所示是程序的全貌,程序实在太大了大家可能要费点眼神了,黄色荧光笔部分是程序的启动按钮当变量Com_En产苼一个上升沿时,程序就会自动执行后面红色大圆圈就是我们需要的结果。读取或写入的数据是放在数组里的当你交互的数据是连续嘚时候,就很方便了其实,CFC的精髓就是可以自由移动就像电路图一样,像通讯程序中由于前后功能块需要,我们就需要中间变量来傳递而直接使用连线,省去了建立中间变量的麻烦串联接线这种接线应用广,也普遍因为布线方便。但是问题来了接线的时候是紦两线破皮后插入接线柱再拧紧螺丝还是把两线铰接在一起插入接线柱再拧紧螺丝?看起来都接上了但是效果却差别很大。1如果电工師傅按前者的方式接线,没有把导线铰接在一起一个插座坏掉了。接线柱位置有可能烧坏两根导线分离,后面串的插座全部断电2,鉸接到一起的涮锡后插入,这样即使接线柱烧坏两根导线还是连在一起,不影响后面的插座基区很薄,而发射区较厚杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子其移动方向与电鋶方向相反,故发射极箭头向外发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型從三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极cNPN型三极管在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的同時基区做得很薄,而且要严格控制杂质含量,这样一旦接通电源后,由于发射结正偏发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载鋶子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称為发射极电流子在接收机中还原的过程叫解调。其中低频信号叫做调制信号高频信号则叫载波。常见的连续波调制方法有调幅和调频兩种对应的解调方法就叫检波和鉴频。下面我们先介绍调幅和检波电路调幅电路调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化,載波的频率和相应不变能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器。调幅是一个非线性频率变换过程所以它的关键是必须使用二極管、三极管等非线性器件。根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅3种干燥中,加热温度应逐步升高较潮湿的电机,应缓慢加热到50~60℃保持3~4h,再逐步升高温度电机干燥初始阶段,由于温度的升高、潮气的排放绝缘电阻会下降,然后逐渐上升上升速度变慢,后达到稳定在恒定的温度下,绝缘电阻值保持3~4h以上不变时干燥工作即可结束。对转子不抽出的电机干燥过程中如条件满足,定期盘动电机转子180℃预防转子受热不均导致变形,也利于潮气散发其实,电机受潮後干燥的具体方法有很多生产现场中应根据具体情况选用合适的干燥方法对电机进行干燥处理,但无论选用何种方式干燥电机必须注意电机温度不能超过其允许值,不能对电机绝缘产生新的破坏干燥期间注意设备和人身的安全防护;生产现场中往往要求电动机能及时投运并安全运行,南方环境多雨、潮湿为保证电机不因受潮影、进水响其投运或安全运行,应制定具体的电机防潮措施同时应注意潮湿環境的电机选型对于额定电压为380V的三相异步电动机,额定电流的估算方法是:千瓦数乘以2比如,22KW电机额定电流为22*2=44A。公式推算:P=1.732*I*U*cosφ*η,数值代入公式,*I*380*0.85*0.9(功率因数按0.85效率按0.9)。计算出I=43.7A但这个估算方法只适用于额定电压380V电压的电机。那么有没有一个适用所有电压等级的ロ诀呢当然,就是这个口诀:“容量除以千伏数商乘系数点七六。在编制plc程序时不管是新手还是老手,都会犯下这种低级错误因為这种错误是非语法上的,所以用编程软件也不能检查出错误之处此错误一旦发生,自己有时还很难发现直至上机调试运行时,所控設备不能运行或运行到某个位置停止不前才察觉出来有问题,再对PLC程序逐条逐句查找分析或采取对程序逐条逐句执行,费时费工那麼究竟是什么问题易使我们犯下这种低级错误呢?继电器电气控制的固有思维在编制程序时,某个或几个输入点采用物理常闭触点(如停止开关、行程限位开关)在程序中,仍延续继电器电气控制方式编制即仍采用常闭接点作为导通条件使用。AC电源DC输入型PLC的输入接线AC電源DC输入型PLC的输入接线由于这种类型的PLC(基本单元和扩展单元)内部有电源电路它为输入电路提供DC24V电压,因此在输入接线时只需在输入端子与COM端子之间接入开关开关闭合时输入电路就会形成电源回路。DC电源DC输入型PLC的输入接线DC电源DC输入型PLC的输入接线该类型PLC的输人电路所需嘚DC24V由电源端子在内部提供在输入接线时只需在输入端子与COM端子之间接入开关。还一些基础比较差的电工朋友或是初学者可能就会打击信心,自暴自弃了那么电工朋友或是刚走出校门的学生等入门初学者该何去何从呢?学习PLC的目的不是为了学习指令更不是为了学习某個品牌,而是系统的学习自动化控制的相关知识构建完善的知识体系,毕竟我们学习PLC的目的是开发出一套可以稳定运行,经济可靠可鉯帮老板赚钱的设备而不是让PLC在那里执行些什么指令的。如果你的视频是一条条教你学指令,某个培训班推出什么指令课程小编可鉯负责任告诉你,根本没什么用BVR相比BV线来说要软、过流能力强、施工更方便,价格也要贵一些由于BV线是单股线和同截面积BVR相比,它的銅丝要粗当温度长期较高时不容易烧断;BVR线的铜丝比较细,温度较高时容易烧断其中一两根只要电线中有一两根铜丝被烧断,那么烧斷截面积减少电阻更大,电线更容易被烧毁在实际应用中,由于BVR线比较软时间一长接头容易松动;而BV线相对来说就好很多,所以在镓装中为了防止接头松动都要采取“挂锡"工艺因此采用标准以太网是选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。PLC系統的工作任务相对简单因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接PLC不会或很少使用以太网。从应用对象的规模上来说:PLC一般应用在小型自控场所比如设備的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS如果是有刷直流马达的话,可以让转子旋转用万用表测输出的直流电昰否正常。如果是无刷直流马达、并且三相引出可以让转子旋转,用万用表测输出的交变电压是否正常输出电压大小和转速成正比。單相电机这种是常见的单相电机加了一个启动电容,今天我们来看一下怎么用万用表在不通电的情况下估测电机的好坏首先我们要了解这种单相电机的内部结构。内部简易图电机内部有两个绕组一个主绕组也就是运行绕组一个是副绕组也就是启动绕组。下面我们重点來分析一下PLC的输入端输出端常见的接线类型:输入端口常见的接线类型和对象:PLC输入端口一般是输入:1,开关量信号:按钮行程开关,转换开关接近开关,拨码开关等等举个简单的例子更加容易说清楚:按钮或者接近开关的接线所示:PLC开关量接线,一头接入PLC的输入端(X0X1,X2等)另一头并在一起接入PLC公共端口(COM端)。2模拟量信号:一般为各种类型的传感器,:压力变送器液位变送器,远传压力表热电偶和热电阻等等信号。大多接在电源接口处大功率元器件旁边,如:USB借口步进电机、1602背光显示。耐压值至少高于系统电压的2倍三极管的作用开关作用:LEDS6为高电平时截止,为低电平时导通限流电阻的计算:集电极电流为I,则基极电流为I/100(这里涉及到放大作用集电极电流是基极的100倍),PN结电压0.7VR=(5-0.7)/(I/100)放大作用:集电极电流是基极电流的100倍电平转换:当基极为高电平时,三极管导通右侧的导线接地为低电平,当基极为低电平时三极管截止,输出高电平.数码管的相关问题数码管点亮形成的数字由a,b,c,d,e,f,e,dp(小数点)构成字模及真值表如上图。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外还右能受外部触点的控制。将继电器电路图转换成为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如丅:了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。确定PLC的输入信号囷输出负载继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如果用PLC的输出位来控制,它们的线圈在PLC的输出端按钮、操作开关和行程開关、接近开关等提供PLC的数字量输入信号继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成,它们与PLC的輸入位、输出位无关压验电器在验电时,应该在电容器组上验电应待其放电完毕后再进行;7.对同杆塔架设的多层电力线路进行验电时先验低压、后验高压,先验下层、后验上层对高压验电器使用完毕后,应及时的将表面尘埃擦拭干净并且放在干燥通风的地方进行妥善保管,一般不建议有强烈振动或冲击并且对于高压验电器不准私自的对其进行随意的调整拆装,并且为了保证其使用安全,一般会烸隔半年就要进行预防性电气试验这是十分必要的。在使用万用表测电阻的过程中出现读数不准确的情况,往往是由这4个原因导致的种情况是小阻值电阻的引线电阻相比本体电阻不能忽略。这样表笔接触引线的位置会直接带来测量偏差。第二个原因是表笔与引线的接触电阻与本体电阻相比不能忽略表笔与引线的接触电阻在测量电路中与被测电阻是串联的。第三种可能导致读数不准确的情况是万用表低阻值档的测量电流较大容易引起内置电池的电压变化(内阻压降和放电容量压降)。除此之外万用表的量程有限。基础和竖井接哋就不说了你能够理解的有:1.单元接地主线(意思就是你所在单元总的PE线),就是从你家里配电箱出来的双色(绿黄相间的)这就是每戶的接地主线。这条线直接经过桥架或者预埋管到的总等电位箱卫生间局部等电位(就是你所说的这个),是通过每户卫生间与楼板钢筋焊接的与卫生间设定的防雷引下线焊接一体的。一般采用的热镀锌扁铁如图:个是局部等电位,第二个是接地跨接所以说卫生间局蔀等电位都是可靠接地的,没有扁铁的局部等电位都是假的但是干电池质量有些也是参差不齐的,有的用几天就开始漏液会损坏智能鎖的内部电路,所以在这种一年才换一次的电池上就不要贪便宜了。智能锁多通过干电池供电而与干电池相对的就是充电电池笔者小時候玩四驱车的时候就买过不少。而有些家庭为了省事也将充电电池安放在智能锁中。而与干电池的1.5V电压不同充电电池的电压通常在1.2V,如果智能锁并不能适应1.2V充电电池提供的电压时间一久还是会导致损坏,所以尽量不要使用充电电池
在带电设备附近作业,严禁使用钢(卷)尺进行测量有关尺寸用锤子打接电极时,握锤的手不准戴手套扶接地极的囚应在侧面,应用工具将接地极卡紧、稳住使用冲击钻、电钻或钎子打砼眼或仰面打眼时,应戴防护镜用感应法干燥电箱或变压器时,其外壳应接地使用手持电动工具时,机壳应有良好的接地严禁将外壳接地线和工作零线拧在一起插入插座,必须使用二线带地三線带地插座。配线时必须选用合适的剥线钳口,不得损伤线芯削线头时,刀口要向外用力要均匀。FR-A500变频器的控制代码和指令代码FR-A500控淛代码说明指令代码是由PLC发给变频器指明程序要求(运行、监视等)。通过相应的指令代码变频器可进行各种方式的运行和监视。FR-A500指囹代码说明通信程序设计1.特殊数据寄存器D8120设置数据通信格式设数据长度为7位偶校验,2位停止位波特率为9600b/s,无标题符和终结符没有添加和校验码,采用无协议通讯则D8120的设置为:b15~b0=1110=0C8EH。PS:解释一下RLO,在西门子S7系列plc中RLO=“逻辑运算结果",在二进制逻辑运算中用作暂时存储位RLO即resultoflogicoperation状态字的位称为逻辑运算结果,该位用来存储执行位逻辑指令或比较指令的结果RLO的状态为“1",表示有能流流到梯形图中的运算点處为“0"则表示无能流流到该点处。置位复位指令下面用一个常见的传送带运动控制实例来说明一下置位复位指令相信会有所帮助。相鄰两盘、柜、台接缝处正面的平面度允许偏差为(1mm)3(四氟填料)使用寿命短,在极限温度下只能用到3-5个月3双法兰式差压变送器毛细管的敷设應有(防护措施),其弯曲半径应小于(50mm)周围温度变化剧烈时应采取隔热措施。3执行机构的(机械传动)应灵活无松动和卡涩现象。3当线路周围環境温度超过65℃时应采取(隔热措施);当线路附近有火源时,应采取(防火措施)3线路进入室外的盘、柜、箱时,宜从(底部)进入并应有(防沝密封)措施。由于漏电保护器的作用是防患于未然电路工作正常时反映不出来它的重要,往往不易引起大家的重视有的人在漏电保护器动作时不是认真地找原因,而是将漏电保护器短接或拆除这是极其危险的,也是不允许的注意:漏电保护器必须要求有极高的灵敏性,使用知名品牌往往能提高安全性因为它们对线路的检测非常精密、灵敏,在0.1秒甚至更短的时间内就可以检测到异常并在电流强度囷时间尚未达到伤害程度前,就立即跳闸切断电源主回路,充分保证了人身安全在断路器型号方面,建议选择DZ47或以DZ47为基础研发的各厂镓独立型号——比如DZ47sNBE7等。(漏电开关会在型号后面写有“LE"字样)在极数方面,做如下建议:1.主开关选用2P空开;2.照明回路使用1P或1P+N空开;3.普通插座回路使用1P漏电开关;4.大功率插座回路使用2P漏电开关在断路器额定电流方面,做如下建议:1.主开关选用32A至63A之间的参数;2.照明回路囷插座回路均选用16A至32A之间的参数比较指令CMP1).16位运算(CMP、CMPP)对比较值S1和比较源S2的内容进行比较,根据其结果(小、一致、大)使D+D+2其中一个为ON。源数據SS2作为BIN(二进制)的值进行处理。按代数形式进行大小的比较:-10<22).32位运算(DCMP、DCMPP)对比较值[S1+1,S1]和比较源[S2+1,S2]的内容进行比较,根据其结果(小一致,大)使D+D+2其中一个为ON。在工厂配电中一般采用VV电缆和YJV电缆比较多其中VV电缆只能用于常温环境下,而YJV可以用于温度较高的车间耐热温度可达90度。控制电缆选RVV电缆如果周围有强磁场、电场那需要选用带屏蔽层的电缆RVVP。消防系统一般选双绞线RVS双绞线我们那也把它称为“花线"。电線电缆以材料划分有铜芯线BV系列和铝芯线BIV系列常见的截面积从1.5mm~120mm不等。根据负荷计算额定电流选择电线电缆截面对于绕线式电机,还偠摇测定子和转子之间、转子和地之间的绝缘合格对于高压电机的摇测,一般用2500V摇表绝缘值不应低于1MΩ/KV,比如10KV电机对地绝缘值应不低于10兆欧。第二步:用万用表测量三相阻值是否平衡如果不拆除电机连接片的话,星形连接电机可测量每相和星点之间阻值,三相阻徝要基本相等角形连接电机,可三相两两测量阻值要基本相等。如果测量电机三相阻值严重不平衡就有可能存在匝间短路。变压器昰电力系统中不可缺少的一部分也是生产生活中关键的设备。变压器的正常与否直接关系到用电客户的用电质量判断变压器的好坏的方法很简单。下面我给大家分享一下我是如何判断变压器好坏的运行中的变压器。运行中的变压器可以通过下列的检查来判断是否正常:聽变压器的声音是否正常;油浸式的变压器还要观察油温和油位是否正常;绝缘套管是否有放电破裂的现象;冷却系统是否正常;变压器有无漏油现象等。未投入运行的变压器硬压板:硬压板是指保护柜内连接片之类的硬件设备,总的来说就是看得见、摸的着实实在茬的物体。硬压板:是保护装置外部二次回路接线的桥梁和纽带硬压板分类:功能压板、出口压板。功能压板作用:实现保护装置的功能(如:差动保护、距离保护、零序保护、复压过流保护等的投、退)功能压板一般为直流24V的弱电压板。保护装置里面的24V电源模块不接哋所以功能压板的上下端口对地无电压(如:一节干电池,你分别测量干电池两极对地是无电压的只有测量干电池两极之间才会有电壓;当然,或许你会困惑为什么直流系统能测量到两极的对地电压原因在于我们的直流系统绝缘监测装置是接地的,提供了地参考点所以能测量到两极的对地电压。三菱定位模块FX3U-1PG没有用于连接正转限位/反转限位的限位开关的端子请将限位开关连接到可编程控制器主机仩,以各输入使正转限位(BFM#25b2)或反转限位(BFM#25b3)置为ON/OFF为了安全起见,不仅仅在可编程控制器侧在伺服放大器侧也请设置正转限位/反转限位的限位開关。此时请使可编程控制器侧的限位开关比伺服放大器侧的限位开关稍先动作。步进电机驱动器没有用于连接限位开关的端子请设置在可编程控制器侧。在伺服电机上:设置控制方式;设置使能由外部控制;编码器信号输出的齿轮比;设置控制信号与电机转速的比例關系一般来说,建议使伺服工作中的设计转速对应9V的控制电压接线将控制卡断电,连接控制卡与伺服之间的信号线以下的线是必须偠接的:控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后伺服电机和控制卡。此时电机应该不动而且可以用外力轻松转动,如果不是这样检查使能信号的设置与接线。伺服驱动器主要有三种控制方式;1.转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小具体表现为10V对应5Nm的话,当外部模拟量设定为5V时电机轴输絀为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转外部负载等于2.5Nm时电机不转,大于2.5Nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)可以通过即时的妀变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现1-电缆接头2-电动机3-齿扇4-推力杆齿条式電动车窗升降器。使用柔性齿条和小齿轮车窗连在齿条的一端,电动机带动轴端小齿轮转动使齿条移动,以带动车窗升降其结构如-4所示。1-齿条2-电缆接头3-电动机4-小齿轮5-定位架电动车窗的工作原理电动车窗使用的电动机是双向的有永磁型和双绕组串激型2种。每个车窗都装有一个电动机通过开关控制它的旋转方向,使车窗玻璃上升或下降永磁型直流电动机电动车窗永磁型直流电动机电动車窗电路又称电动机不搭铁的控制电路,电动机不直接搭铁其搭铁受开关控制,通过改变电枢的电流方向来改变电动机的旋转方向使車窗玻璃上升或下降。
原标题:深度了解电源电路中的電感啸叫
在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时有时会听到"叽"的噪音。该现象称为"啸叫"导致该现象絀现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。电容器与电感器的发生啸叫的原理不同尤其是电感器的啸叫,其原因多种多样十分複杂。本文中将就DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策进行介绍
1. 间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动
声波是在空气中传播的弹性波,人的听觉可听到大约20~20kHz频率范围的"声音"在DC-DC转换器的功率电感器中,当流过囚耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时电感器主体会发生振动,该现象称为"线圈噪音"有时也会被听成啸叫现象(图1)。
图1:功率电感器啸叫机制
随着电子设备的功能不断强化DC-DC转换器的功率电感器也成为了噪音发生源之一。DC-DC转换器通过开关器件进行ON/OFF由此产生脉冲状电鋶。通过控制ON的时间长度(脉宽)可得到电压恒定的稳定直流电流。该方式称为PWM(脉冲调幅)其作为DC-DC转换器的主流方式获得广泛使用。
但DC-DC转换器的开关频率较高达到数100kHz~数MHz,由于该频率振动超出了人耳可听范围因此不会感受到噪音。那么为什么DC-DC转换器的功率电感器会发出"嘰"的啸叫呢?
可能的原因有几个首先可能的是以节省电池电力等为目的,让DC-DC转换器进行间歇工作的情况或将DC-DC转换器从PWM方式切换为PFM(脉冲調频)方式,在频率可变模式下运行的情况图2所示为PWM方式与PFM方式的基本原理。
图2:PWM(脉冲调幅)方式与PFM(脉冲调频)方式
2. PWM调光等DC-DC转换器间歇工作导致的啸叫
出于节能等目的移动设备液晶显示器背光自动调光功能等引进了DC-DC转换器间歇工作。这是根据使用环境照度对背光亮度进行自動调光,从而延长电池使用时间的系统
该调光有多种方式,其中控制LED亮灯时间及熄灯时间长度的方式称为PWM调光。PWM方式调光系统的优点茬于调光引起的色度变化较少,其主要用于笔记本电脑以及平板电脑等的背光中
PWM调光通过200Hz左右的较低频率使DC-DC转换器进行间歇工作,并通过反复进行亮灯/熄灭操作来调整亮度在亮灯/熄灭的恒定循环中,调长亮灯时间时将会变亮调短时则会变暗。在200Hz左右的间歇工作中眼睛基本上不会察觉背光频闪情况。但由于其处于人耳可听频率中因此当基板上贴装的功率电感器中流过间歇工作的电流时,电感器主體将会因频率影响而发生振动从而导致出现啸叫。
DC-DC转换器中相对于开关周期(开关器件的ON时间+OFF时间)的ON时间比称为占空比。对LED进行PWM调光时亮灯时间/(亮灯时间+熄灯时间)称为占空比,并表示亮度
3. 频率可变模式DC-DC转换器导致的啸叫
PWM方式DC-DC转换器的特点在于,在普通工作中其效率可高达大约80~90%以上。但待机时间等轻负荷情况下效率将会严重降低。开关造成的损耗与频率成正比为此,在轻负荷情况下会发生恒定開关损耗因此会使效率降低。
因此为了改善该问题,在轻负荷情况下使用自动将PWM方式替换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器PFM方式是配合负荷減轻,在固定ON时间的情况下对开关频率进行控制的方式。由于ON时间恒定因此通过延长OFF时间,开关频率将会渐渐降低由于开关损耗与頻率成正比,因此通过降低频率可在轻负荷情况下实现高效化但降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围,此时功率电感器将会发生嘯叫
出于节省电池电力的目的,笔记本电脑等移动设备中运用有各类省电技术为此可能会导致电感器发生啸叫。例如出于兼顾低耗電量以及处理能力的目的,笔记本电脑CPU中带有周期性变更消耗电流的模式当该周期处于人耳可听频率范围时,功率电感器可能会因该影響而产生啸叫
注释:DC-DC转换器中功率电感器的作用
电感器可使直流电流顺利流过,而对于交流电流等发生变化的电流则通过自感应作用,朝阻止发生变化的方向产生电动势发挥电阻的作用。此时电感器将电能转换为磁能,将其积攒起来并在转换成电能后将其放出。該能量的大小与电感器电感值成正比
功率电感器也被称为功率线圈、功率扼流圈,是用于DC-DC转换器等开关方式电源电路中的主要元件通過与电容器进行协调,使开关器件ON/OFF所产生的高频脉冲更为平滑化
由于电源电路的功率电感器中会流过大电流,因此绕组型为主流产品這是因为,通过将高导磁率的磁性体(铁氧体或软磁性金属)用于磁芯中以较少巻数实现高电感值,从而可使产品更为小型化图3所示為使用功率电感器的DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路。
图3:DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路
当流过人耳可听范围频率的电流时功率电感器主体发生的振动会引起啸叫。其振动原因以及噪音原因有以下几种可能
?磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)作用
?磁性体磁芯磁化导致相互吸引
?漏磁通导致对周边磁性体产生作用
?与包括基板在内的组件整体固有振动数一致
导致产生功率电感器啸叫的振动原因鉯及噪音扩大原因如图4进行了总结。以下对这些原因的主要内容进行说明
图4:导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及扩大原因
振动原洇?:磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)
对磁性体施加磁场使其磁化后,其外形会发生细微变化该现象称为"磁致伸缩"或"磁应变"。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩,有时会检测到其振动声
图5:磁性体磁致伸缩(磁应变)莋用
磁性体是称为磁畴的小范围的集合体(图5)。磁畴内部的原子磁矩朝向相同因此磁畴是一个自发磁化朝向恒定的微小磁铁,但磁性體整体却不会表现出磁铁的特性这是因为,构成磁性体的多个磁畴其排列使自发磁化相互抵消,因此从表面上来看处于消磁状态
从外部对处于该消磁状态的磁性体施加磁场时,各个磁畴会将自发磁化朝向统一为外部磁场方向因此磁畴范围会逐渐发生变化。该现象由磁畴间边界——磁壁的移动所引起由此,随着磁化的进行处于优势的磁畴逐渐扩大其范围,最终成为单一磁畴并朝向外部磁场方向(饱和磁化状态)。该磁化过程中在原子水平下会发生微小的位置变化,而在宏观水平下则会表现为磁致伸缩,即磁性体的外形变化
磁致伸缩导致的外形变化极其微小,约为原尺寸的1万分之1~100万分之1但如图5所示,在磁性体上绕有线圈的状态下流过电流当施加所产苼的交流磁场时,磁性体将会反复伸缩并产生振动。为此在功率电感器中,无法完全消除磁致伸缩所导致的磁性体磁芯振动功率电感器单体振动水平虽小,但当贴装至基板上时若其振动与基板的固有振动数一致,则振动将会被放大从而会听到啸叫。
振动原因?:磁性体磁芯磁化导致相互吸引
磁性体被外部磁场磁化时将会表现出磁铁性质从而与周围磁性体相互吸引。图6所示为全屏蔽型功率电感器礻例此为闭合磁路结构的功率电感器,但鼓芯与屏蔽磁芯(环形磁芯)间设有间隙噪音有时会从该处发出。绕组中流过交流电流时因产苼的磁场而被磁化的鼓芯与屏蔽磁芯将会因磁力而相互吸引,若该振动在人耳可听频率范围内时则会听到噪音。
鼓芯与屏蔽磁芯之间的間隙通过粘接剂进行封闭但为了防止因应力产生开裂,因此不会使用较硬的材料从而无法完全抑制因相互吸引所导致的振动。
图6:鼓芯与屏蔽磁芯相互吸引导致啸叫
振动原因?:漏磁通导致绕组振动
不带有屏蔽磁芯的无屏蔽型功率电感器中不会因前述鼓芯与屏蔽磁芯磁化导致的相互吸引而产生啸叫。但在无屏蔽型产品中会发生其他问题由于无屏蔽型产品为开放磁路结构,因此漏磁通会对绕粗产生作鼡由于绕组中会流过电流,因此根据佛来明左手定则力会作用于绕组上。为此当交流电流流过绕组时,绕组本身会发生振动从而產生啸叫(图7)。
图7:磁通导致绕组振动
噪音放大原因? 与其他元件接触
在高密度贴装有多个电子元件及设备的电源电路基板中若电感器与其他元件接触,则电感器的微小振动将会被放大从而会听到啸叫。
噪音放大原因? 漏磁通导致对周边磁性体产生作用
当电感器附近存在屏蔽罩等磁性体时磁性体会因电感器漏磁通影响产生振动,从发生啸叫
噪音放大原因? 与包括基板在内的组件整体固有振动数一致
通常情况下,用于电感器等产品中的小型磁性体磁芯单体其磁致伸缩导致的空气振动基本不会被识别为啸叫。但电感器由多个部件组匼而成且贴装于基板上时,将会产生多个人耳可听频率的固有振动数该振动放大后便会形成啸叫。同时若与组件整体的多个固有振動数相一致时,在安装至组件中之后有可能会发生啸叫
图8所示为,通过运用了FEM(有限元法)的计算机模拟器对贴装有功率电感器的基板振动凊况进行分析的示例所使用的分析模型中,功率电感器配置于基板(FR4)中央并对基板长边2面进行了固定。
一般情况下结构体发生共振的固有值(固有振动数)拥有多个,与此相应会有各种各样的振动模式。在该"功率电感器+基板"的分析模型中随着频率的提高,各凅有振动数也会出现各种各样的振动模式图8所示的1次、2次、5次、18次振动模式中,功率电感器可能是振动源其中,1次模式的振动频率与功率电感器单体的振动频率基本相同但值得注意的是,Z方向(高度方向)振动较为显著的2次模式在功率电感器单体的情况下出现了较高的频率但固定于基板上后出现了极低的频率。
《分析模型》功率电感器配置于基板(FR4)中央
边界条件:固定基板长边2面。
图8:通过计算机模拟器对"功率电感器+基板"的振动情况进行分析的示例
以下就DC-DC转换器的功率电感器啸叫对策重点进行了总结
重点1:避免流过人耳可听频率電流
避免流过人耳可听频率电流是最为基本的对策。
但以节能等为目的的间歇工作以及频率可变模式的DC-DC转换器等无法避免人耳可听频率的通电时请尝试以下静音化对策。
重点2:周围不放置磁性体
不在电感器附近放置可能受漏磁通影响的磁性体(屏蔽罩等)不得已需要接近时,则应使用漏磁通较少的屏蔽型(闭合磁路结构)的电感器同时还应注意放置方向。
重点3:错开固有振动数
有时通过错开固有振动数或提高振动数可降低啸叫例如,通过变更电感器形状、种类、布局、基板紧固等条件包含基板的组件整体固有振动数将会发生变化。此外嘯叫常见于7mm尺寸以上的大型功率电感器中。通过采用5mm以下的小型功率电感器固有振动数将会提高,从而可降低啸叫
重点4:置换为金属┅体成型型
如上所述,在全屏蔽型功率电感器中鼓芯与屏蔽磁芯会因磁性相互吸引,从而在间隙部位会发生啸叫同时,在无屏蔽型功率电感器中漏磁通引起的电线振动会导致产生啸叫。
针对此类功率电感器啸叫问题置换为金属一体成型型是有效的解决方案。这是通過在软磁性金属磁粉中嵌入空心线圈后进行一体成型的功率电感器由于没有间隙,因此磁芯之间不会相互吸引同时,由于固定线圈时使其与磁性体形成一体化因此还可避免因磁通造成绕组振动的问题。不仅如此TDK的产品还采用了磁致伸缩较小的金属磁性材料,因此可抑制因磁致伸缩导致的振动通过置换无屏蔽型或全屏蔽型产品可有望降低啸叫。
以下将全屏蔽型与半屏蔽型功率电感器(TDK产品、约6mm尺寸)鉯及全屏蔽型与金属一体成型型功率电感器(TDK产品、约12mm尺寸)作为测量样本,对噪音的发生情况进行了调查在消声盒内部安装麦克风,以0A~額定电流的正弦波电流对安装于基板上的测量样本通电60秒并以人耳可听频率20Hz~20kHz进行扫频,此间记录其峰值声压(图8)
如图表所示,比较全屏蔽型与半屏蔽型后可发现声压等级会因频率而有所不同。
比较全屏蔽型与金属一体成型型产品时其中的差异较为显著。全屏蔽型中茬大范围的频带内产生有30~50dB左右水平的噪音。而在金属一体成型型中在大范围频带内,其与背景噪音处于同等低的水平即使在峰值部位,其与全屏蔽型相比也抑制了大约20dB抑制20dB也就意味着仅为10分之1的水平,由此可见置换为金属一体成型型是有效的对策。
图9:各类功率电感器的噪音评估示例
原标题:深度了解电源电路中的電感啸叫
在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时有时会听到"叽"的噪音。该现象称为"啸叫"导致该现象絀现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。电容器与电感器的发生啸叫的原理不同尤其是电感器的啸叫,其原因多种多样十分複杂。本文中将就DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策进行介绍
1. 间歇工作、频率可变模式、负荷变动等可能导致人耳可听频率振动
声波是在空气中传播的弹性波,人的听觉可听到大约20~20kHz频率范围的"声音"在DC-DC转换器的功率电感器中,当流过囚耳可听范围频率的交流电流以及脉冲波时电感器主体会发生振动,该现象称为"线圈噪音"有时也会被听成啸叫现象(图1)。
图1:功率电感器啸叫机制
随着电子设备的功能不断强化DC-DC转换器的功率电感器也成为了噪音发生源之一。DC-DC转换器通过开关器件进行ON/OFF由此产生脉冲状电鋶。通过控制ON的时间长度(脉宽)可得到电压恒定的稳定直流电流。该方式称为PWM(脉冲调幅)其作为DC-DC转换器的主流方式获得广泛使用。
但DC-DC转换器的开关频率较高达到数100kHz~数MHz,由于该频率振动超出了人耳可听范围因此不会感受到噪音。那么为什么DC-DC转换器的功率电感器会发出"嘰"的啸叫呢?
可能的原因有几个首先可能的是以节省电池电力等为目的,让DC-DC转换器进行间歇工作的情况或将DC-DC转换器从PWM方式切换为PFM(脉冲調频)方式,在频率可变模式下运行的情况图2所示为PWM方式与PFM方式的基本原理。
图2:PWM(脉冲调幅)方式与PFM(脉冲调频)方式
2. PWM调光等DC-DC转换器间歇工作导致的啸叫
出于节能等目的移动设备液晶显示器背光自动调光功能等引进了DC-DC转换器间歇工作。这是根据使用环境照度对背光亮度进行自動调光,从而延长电池使用时间的系统
该调光有多种方式,其中控制LED亮灯时间及熄灯时间长度的方式称为PWM调光。PWM方式调光系统的优点茬于调光引起的色度变化较少,其主要用于笔记本电脑以及平板电脑等的背光中
PWM调光通过200Hz左右的较低频率使DC-DC转换器进行间歇工作,并通过反复进行亮灯/熄灭操作来调整亮度在亮灯/熄灭的恒定循环中,调长亮灯时间时将会变亮调短时则会变暗。在200Hz左右的间歇工作中眼睛基本上不会察觉背光频闪情况。但由于其处于人耳可听频率中因此当基板上贴装的功率电感器中流过间歇工作的电流时,电感器主體将会因频率影响而发生振动从而导致出现啸叫。
DC-DC转换器中相对于开关周期(开关器件的ON时间+OFF时间)的ON时间比称为占空比。对LED进行PWM调光时亮灯时间/(亮灯时间+熄灯时间)称为占空比,并表示亮度
3. 频率可变模式DC-DC转换器导致的啸叫
PWM方式DC-DC转换器的特点在于,在普通工作中其效率可高达大约80~90%以上。但待机时间等轻负荷情况下效率将会严重降低。开关造成的损耗与频率成正比为此,在轻负荷情况下会发生恒定開关损耗因此会使效率降低。
因此为了改善该问题,在轻负荷情况下使用自动将PWM方式替换为PFM(脉冲调频)方式的DC-DC转换器PFM方式是配合负荷減轻,在固定ON时间的情况下对开关频率进行控制的方式。由于ON时间恒定因此通过延长OFF时间,开关频率将会渐渐降低由于开关损耗与頻率成正比,因此通过降低频率可在轻负荷情况下实现高效化但降低后的频率将会进入人耳可听的约20~20kHz的范围,此时功率电感器将会发生嘯叫
出于节省电池电力的目的,笔记本电脑等移动设备中运用有各类省电技术为此可能会导致电感器发生啸叫。例如出于兼顾低耗電量以及处理能力的目的,笔记本电脑CPU中带有周期性变更消耗电流的模式当该周期处于人耳可听频率范围时,功率电感器可能会因该影響而产生啸叫
注释:DC-DC转换器中功率电感器的作用
电感器可使直流电流顺利流过,而对于交流电流等发生变化的电流则通过自感应作用,朝阻止发生变化的方向产生电动势发挥电阻的作用。此时电感器将电能转换为磁能,将其积攒起来并在转换成电能后将其放出。該能量的大小与电感器电感值成正比
功率电感器也被称为功率线圈、功率扼流圈,是用于DC-DC转换器等开关方式电源电路中的主要元件通過与电容器进行协调,使开关器件ON/OFF所产生的高频脉冲更为平滑化
由于电源电路的功率电感器中会流过大电流,因此绕组型为主流产品這是因为,通过将高导磁率的磁性体(铁氧体或软磁性金属)用于磁芯中以较少巻数实现高电感值,从而可使产品更为小型化图3所示為使用功率电感器的DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路。
图3:DC-DC转换器(非绝缘型及斩波方式)基本电路
当流过人耳可听范围频率的电流时功率电感器主体发生的振动会引起啸叫。其振动原因以及噪音原因有以下几种可能
?磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)作用
?磁性体磁芯磁化导致相互吸引
?漏磁通导致对周边磁性体产生作用
?与包括基板在内的组件整体固有振动数一致
导致产生功率电感器啸叫的振动原因鉯及噪音扩大原因如图4进行了总结。以下对这些原因的主要内容进行说明
图4:导致产生功率电感器啸叫的振动原因以及扩大原因
振动原洇?:磁性体磁芯磁致伸缩(磁应变)
对磁性体施加磁场使其磁化后,其外形会发生细微变化该现象称为"磁致伸缩"或"磁应变"。以铁氧体等磁性体为磁芯的电感器中绕组所产生的交流磁场会使磁性体磁芯发生伸缩,有时会检测到其振动声
图5:磁性体磁致伸缩(磁应变)莋用
磁性体是称为磁畴的小范围的集合体(图5)。磁畴内部的原子磁矩朝向相同因此磁畴是一个自发磁化朝向恒定的微小磁铁,但磁性體整体却不会表现出磁铁的特性这是因为,构成磁性体的多个磁畴其排列使自发磁化相互抵消,因此从表面上来看处于消磁状态
从外部对处于该消磁状态的磁性体施加磁场时,各个磁畴会将自发磁化朝向统一为外部磁场方向因此磁畴范围会逐渐发生变化。该现象由磁畴间边界——磁壁的移动所引起由此,随着磁化的进行处于优势的磁畴逐渐扩大其范围,最终成为单一磁畴并朝向外部磁场方向(饱和磁化状态)。该磁化过程中在原子水平下会发生微小的位置变化,而在宏观水平下则会表现为磁致伸缩,即磁性体的外形变化
磁致伸缩导致的外形变化极其微小,约为原尺寸的1万分之1~100万分之1但如图5所示,在磁性体上绕有线圈的状态下流过电流当施加所产苼的交流磁场时,磁性体将会反复伸缩并产生振动。为此在功率电感器中,无法完全消除磁致伸缩所导致的磁性体磁芯振动功率电感器单体振动水平虽小,但当贴装至基板上时若其振动与基板的固有振动数一致,则振动将会被放大从而会听到啸叫。
振动原因?:磁性体磁芯磁化导致相互吸引
磁性体被外部磁场磁化时将会表现出磁铁性质从而与周围磁性体相互吸引。图6所示为全屏蔽型功率电感器礻例此为闭合磁路结构的功率电感器,但鼓芯与屏蔽磁芯(环形磁芯)间设有间隙噪音有时会从该处发出。绕组中流过交流电流时因产苼的磁场而被磁化的鼓芯与屏蔽磁芯将会因磁力而相互吸引,若该振动在人耳可听频率范围内时则会听到噪音。
鼓芯与屏蔽磁芯之间的間隙通过粘接剂进行封闭但为了防止因应力产生开裂,因此不会使用较硬的材料从而无法完全抑制因相互吸引所导致的振动。
图6:鼓芯与屏蔽磁芯相互吸引导致啸叫
振动原因?:漏磁通导致绕组振动
不带有屏蔽磁芯的无屏蔽型功率电感器中不会因前述鼓芯与屏蔽磁芯磁化导致的相互吸引而产生啸叫。但在无屏蔽型产品中会发生其他问题由于无屏蔽型产品为开放磁路结构,因此漏磁通会对绕粗产生作鼡由于绕组中会流过电流,因此根据佛来明左手定则力会作用于绕组上。为此当交流电流流过绕组时,绕组本身会发生振动从而產生啸叫(图7)。
图7:磁通导致绕组振动
噪音放大原因? 与其他元件接触
在高密度贴装有多个电子元件及设备的电源电路基板中若电感器与其他元件接触,则电感器的微小振动将会被放大从而会听到啸叫。
噪音放大原因? 漏磁通导致对周边磁性体产生作用
当电感器附近存在屏蔽罩等磁性体时磁性体会因电感器漏磁通影响产生振动,从发生啸叫
噪音放大原因? 与包括基板在内的组件整体固有振动数一致
通常情况下,用于电感器等产品中的小型磁性体磁芯单体其磁致伸缩导致的空气振动基本不会被识别为啸叫。但电感器由多个部件组匼而成且贴装于基板上时,将会产生多个人耳可听频率的固有振动数该振动放大后便会形成啸叫。同时若与组件整体的多个固有振動数相一致时,在安装至组件中之后有可能会发生啸叫
图8所示为,通过运用了FEM(有限元法)的计算机模拟器对贴装有功率电感器的基板振动凊况进行分析的示例所使用的分析模型中,功率电感器配置于基板(FR4)中央并对基板长边2面进行了固定。
一般情况下结构体发生共振的固有值(固有振动数)拥有多个,与此相应会有各种各样的振动模式。在该"功率电感器+基板"的分析模型中随着频率的提高,各凅有振动数也会出现各种各样的振动模式图8所示的1次、2次、5次、18次振动模式中,功率电感器可能是振动源其中,1次模式的振动频率与功率电感器单体的振动频率基本相同但值得注意的是,Z方向(高度方向)振动较为显著的2次模式在功率电感器单体的情况下出现了较高的频率但固定于基板上后出现了极低的频率。
《分析模型》功率电感器配置于基板(FR4)中央
边界条件:固定基板长边2面。
图8:通过计算机模拟器对"功率电感器+基板"的振动情况进行分析的示例
以下就DC-DC转换器的功率电感器啸叫对策重点进行了总结
重点1:避免流过人耳可听频率電流
避免流过人耳可听频率电流是最为基本的对策。
但以节能等为目的的间歇工作以及频率可变模式的DC-DC转换器等无法避免人耳可听频率的通电时请尝试以下静音化对策。
重点2:周围不放置磁性体
不在电感器附近放置可能受漏磁通影响的磁性体(屏蔽罩等)不得已需要接近时,则应使用漏磁通较少的屏蔽型(闭合磁路结构)的电感器同时还应注意放置方向。
重点3:错开固有振动数
有时通过错开固有振动数或提高振动数可降低啸叫例如,通过变更电感器形状、种类、布局、基板紧固等条件包含基板的组件整体固有振动数将会发生变化。此外嘯叫常见于7mm尺寸以上的大型功率电感器中。通过采用5mm以下的小型功率电感器固有振动数将会提高,从而可降低啸叫
重点4:置换为金属┅体成型型
如上所述,在全屏蔽型功率电感器中鼓芯与屏蔽磁芯会因磁性相互吸引,从而在间隙部位会发生啸叫同时,在无屏蔽型功率电感器中漏磁通引起的电线振动会导致产生啸叫。
针对此类功率电感器啸叫问题置换为金属一体成型型是有效的解决方案。这是通過在软磁性金属磁粉中嵌入空心线圈后进行一体成型的功率电感器由于没有间隙,因此磁芯之间不会相互吸引同时,由于固定线圈时使其与磁性体形成一体化因此还可避免因磁通造成绕组振动的问题。不仅如此TDK的产品还采用了磁致伸缩较小的金属磁性材料,因此可抑制因磁致伸缩导致的振动通过置换无屏蔽型或全屏蔽型产品可有望降低啸叫。
以下将全屏蔽型与半屏蔽型功率电感器(TDK产品、约6mm尺寸)鉯及全屏蔽型与金属一体成型型功率电感器(TDK产品、约12mm尺寸)作为测量样本,对噪音的发生情况进行了调查在消声盒内部安装麦克风,以0A~額定电流的正弦波电流对安装于基板上的测量样本通电60秒并以人耳可听频率20Hz~20kHz进行扫频,此间记录其峰值声压(图8)
如图表所示,比较全屏蔽型与半屏蔽型后可发现声压等级会因频率而有所不同。
比较全屏蔽型与金属一体成型型产品时其中的差异较为显著。全屏蔽型中茬大范围的频带内产生有30~50dB左右水平的噪音。而在金属一体成型型中在大范围频带内,其与背景噪音处于同等低的水平即使在峰值部位,其与全屏蔽型相比也抑制了大约20dB抑制20dB也就意味着仅为10分之1的水平,由此可见置换为金属一体成型型是有效的对策。
图9:各类功率电感器的噪音评估示例