行波管的工作原理
行波管
行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用﹐在长达6～40个波长的慢波电路中电子注连续不断
地把动能交给微波信号场﹐从而使信号得到放大。
简介：
【中文词条】行波管
【外文词条】travelling-wave tube
【英文缩略】TWT
【作者】王直华
编辑本段发展历史
1943年﹐物理学家康夫纳﹐R.在英国制出世界上第一只行波管﹐1947
行波管
年美国物理学家J.皮尔斯发表对行波管的理论分析。现代行波管已成为雷达﹑电子对抗﹑中继通信﹑卫星通信﹑电视直播卫星﹑导航﹑遥感﹑遥控﹑遥测等电子设备的重要微波电子器件。
编辑本段特点
行波管的特点是频带宽﹑增益高﹑动态范围大和噪声低。行波管频带宽度(频带高低两端频率之差/中心频率)可达100％以上﹐增益在25～70分贝范围内﹐低噪声行波管的噪声系数最低可达1～2分贝。
编辑本段原理
在行波管中﹐电子注与慢波电路中的微波场发生相互作用。微波场沿著慢波电路向前行进。为了使电子注同微波场产生有效的相互作用﹐电子的直流运动速度应比沿慢波电路行进的微波场的相位传播速度(相速)略高﹐称为同步条件。输入的微波信号在慢波电路建立起微弱的电磁场。电子注进入慢波电路相互作用区域以後﹐首先受到微波场的速度调制。电子在继续向前运动时逐渐形成密度调制。大部分电子群聚于减速场中﹐而且电子在减速场滞留时间比较长。因此﹐电子注动能有一部分转化为微波场的能量﹐从而使微波信号得到放大。在同步条件下﹐电子注与行进的微波场的这种相互作用沿著整个慢波电路连续进行。这是行波管与速调管在原理上的根本区别。
编辑本段结构
行波管在结构上包括电子枪﹑慢波电路﹑集中衰减器﹑能量
行波管
耦合器﹑聚焦系统和收集极等部分。
电子枪的作用是形成符合设计要求的电子注。
聚焦系统使电子注保持所需形状﹐保证电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用﹐最後由收集极接收电子注。
待放大的微波信号经输入能量耦合器进入慢波电路﹐并沿慢波电路行进。
电子与行进的微波场进行能量交换﹐使微波信号得到放大。放大後的微波信号经输出能量耦合器送至负载。
电子枪
行波管常用的电子枪有皮尔斯平行流枪﹑皮尔斯会聚枪﹑高导流系数电子枪﹑阳控电子枪﹑栅控电子枪﹑无截获栅控电子枪\低噪声电子枪等。
以脉冲方式工作的行波管可以采用控制阴极电压的方法来实现对电子注的调制﹐称为阴控。阴控需要配备大功率调制器﹐设备笨重﹑复杂﹐而且耗电量大。用附加调制阳极对电子注进行控制﹐称为阳控。阳控所需脉冲电压也比较高。在阴极与阳极之间装一个控制栅便构成栅控电子枪。在这种情况下﹐仅用较低的脉冲电压即可对电子注进行控制﹐因而能减小调制器体积﹑重量和耗电量。
在栅控电子枪中﹐控制栅约截获电子注电流的10％。当行波管电子注功率较大时﹐控制栅耗散功率增大﹐致使栅极温度升高﹑栅极电子发射增加﹑栅网变形甚至烧毁。为了解决这个问题﹐可以采用无截获栅控电子枪。无截获栅控电子枪是在控制栅与阴极之间设置阴影栅﹐阴影栅与阴极同电位﹐结构上与控制栅精确对准﹐从而使控制栅的截获电流下降到总电流的千分之一以下。采用无截获栅控电子枪不仅能提高栅控行波管的平均功率容量﹐而且能降低调制器的功率。
聚焦系统
行波管中常用的聚焦方法是均匀永磁聚焦﹑倒向场聚焦﹑周期永磁聚焦和均匀电磁聚焦(见强流电子光学)。
慢波电路
电子注的直流速度决定于行波管的工作电压。行波管工作电压为2.5
千伏时﹐电子注直流速度约为自由空间电磁波速度(即光速)的10％﹔工作电压为50千伏时﹐电子注直流速度约为自由空间电磁波速度的40％。为了使电子注同微波场产生有效的相互作用﹐微波场的相速应略低于上述电子注的直流速度。因此﹐行波管中微波场的相速应显著低于自由空间中电磁波传播速度。慢波电路就是减小微波场相速的装置。
在选定的工作模式下﹐慢波电路主要的特性和参量有色散特性﹑耦合阻抗等。色散特性表示在慢波电路中传播的微波场的相速随频率变化的关系。用于宽频带行波管的慢波电路﹐在频带宽度内相速随频率的变化应尽量小﹐即色散较弱。这样才能在整个频带宽度内保证电子注与微波场相速之间的同步。耦合阻抗是表示电子注与微波场相互作用强弱的一个参量。耦合阻抗的量值越大﹐微波场与电子注的耦合越强﹐电子注与微波场之间的能量交换越充分。此外﹐在实际应用和生产中还要求慢波电路机械强度高﹑散热性能好﹑结构简单﹑易于加工。
行波管常用的慢波电路有两类﹕螺旋线型电路和耦合腔型电路(图3
行波管中常用的慢波电路 )。螺旋线型慢波电路包括螺旋线﹑环杆线﹑环圈线等。螺旋线结构简单﹑色散弱﹐因而频带宽﹐缺点是散热能力差﹐工
作电压高时易产生返波振汤。螺旋线多用于宽频带﹑中小功率行波管﹐工作带宽可达100％以上﹐I波段(8～10吉赫)﹑J波段(10～20吉赫)的螺旋线行波管脉冲功率已达10千瓦。环杆线同螺旋线相比﹐耦合阻抗高﹑散热能力强﹑机械强度好﹑不易发生返波振汤﹐但色散较强。环杆线工作电压在10～30千伏﹐频带宽度为15％～20％﹐广泛用于中功率行波管。环圈线抑制返波振汤的性能较好﹐也已得到应用。
耦合腔型慢波电路包括休斯电路﹑三叶草电路等。它们的特点是机械强度高﹑散热能力强﹐适用于大功率行波管﹐但频带宽度比较窄。采用休斯电路的行波管﹐脉冲功率在1至几百千瓦﹐频带宽度约10％。脉冲功率在500千瓦以上的行波管﹐多采用三叶草电路。此外﹐行波管中采用的慢波电路还有交叉指型慢波线(亦用于O型返波管)﹑曲折线﹑卡普线等。
集中衰减器
输入﹑输出能量耦合器与慢波电路之间和慢波电路各部分之间﹐都应有良好的阻抗匹配。匹配不佳会造成电磁波反射。反射波引起反馈﹐会导致行波管内出现寄生振汤。为避免这种振汤﹐须在慢波电路的一定位置上设置集中衰减器。集中衰减器由损耗涂层或损耗陶瓷片构成。在集中衰减器处﹐反射波被吸收﹐可达到消除反馈抑制振汤的目的。虽然在集中衰减器中工作模式的微波场同样也受到衰减﹐但电子注内业已形成的密度调制将在下一段电路中重新建立起微波场。
收集极
电子注在完成同微波场的相互作用後从慢波电路射出﹐最後打在收集极上。为了提高行波管的总效率﹐可以采用降压收集极。
编辑本段应用
脉冲行波管用于地面固定和移动式雷达﹑机载火控雷达﹑电子对抗设备等。脉冲功率在10千瓦至4兆瓦的行波管﹐频带宽度为8％～30％﹔脉冲功率为5千瓦者﹐频带宽度可达67％﹔脉冲功率为1千瓦者﹐频带宽度可达 100％以上。大功率连续波行波管多用于卫星通信地球站﹐在10吉赫下输出功率可达14千瓦﹐38吉赫下达 1千瓦。多模行波管用于电子对抗系统﹐可在多种脉冲状态和连续波状态下工作。多模行波管的脉升比(脉冲功率/连续波功率)为3～12分贝。印制行波管和小型行波管体积小﹑重量轻﹑成本低﹐适合于用量大的场合﹐如相控阵雷达。空间行波管是空间应用的专用管型﹐特点是可靠性高﹑寿命长和效率高。通信卫星和电视直播卫星大多数采用行波管作发射管﹐寿命可达10年以上。
O型返波管在行波管中﹐沿慢波电路传输的能量流的方向与电子运动方向相同﹐所以行波管是一种前向波放大管。在返波管中﹐沿慢波电路传输的能量流的方向与电子运\动方向相反。返波管有O型返波管和M型返波
管两大类。O型返波管又可按工作状态分成振汤管﹑放大管和变频管三种﹐但仅有返波振汤管获得广泛应用。因此﹐返波管通常指返波振汤管。O型返波振汤管的电子调谐范围大﹐可达67％以上﹐其最高工作频率可达1250吉赫﹐它是传统微波管中能达到亚毫米波段的实用器件。O型返波振汤管用于信号源﹑小功率振
MOS管的结构和工作原理
在P 型衬底上，制作两个高掺杂浓度的N 型区，形成源极（Source ）和漏极（Drian ）,另外一个是栅极（Gate ）.当Vi=Vgs
达林顿管说明
达林顿管就是两个三极管接在一起，极性只认前面的三极管。具体接法如下，以两个相同极性的三极管为例，前面为三极管集电极跟后面三极管集电极相接，前面为三极管射极跟后面三极管基极相接，前面三极管功率一般比后面三极管小，前面三极管基极为达林顿管基极，后面三极管射极为达林顿管射极，用法跟三极管一样，放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积。 达林顿管原理 达林顿管又称复合管。它将二只三极管适当的连接在一起，以组成一只等效的新的三极管。这等于效三极管的放大倍数是二者之积。在电子学电路设计中，达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。 达林顿电路有四种接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP,PNP+N PN. 前二种是同极性接法，后二种是异极性接法。NPN+NPN的同极性接法：B1为B，C1C2为C，E1B2接在一起，那么E2为E。这里也说一下异极性接法。以NPN+PNP为例。设前一三极管T1的三极为C1B1E1，后一三极管T2的三极为C2B2E2。达林顿管的接法应为：C1B2应接一起，E1C2应接一起。等效三极管CBE的管脚，C= E2,B=B1，E=E1(即C2）。等效三极管极性，与前一三极管相同。即
为NPN型。 PNP+NPN的接法与此类同。 NPN PNP 同极型达林顿三极管 NPN PNP等效一只三极管 异极型达林顿三极管 达林顿管的典型应用 1、用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路。 2、驱动小型继电器 利用CMOS电路经过达林顿管驱动高灵敏度继电器的电路，如右上图所示。虚线框内是小功率NPN达林顿管FN020。 3、驱动LED智能显示屏 LED智能显示屏是由微型计算机控制，以LED矩阵板作显示的系统，可用来显示各种文字及图案。该系统中的行驱动器和列驱动器均可采用高β、高速低压降的达林顿管。图2是用BD683(或BD677)型中功率NPN达林顿管作为列驱动器，而用BD682(或BD67 8)型PNP达林顿管作行驱动器，控制8×8LED矩阵板上相应的行(或列)的像素发光。 应注意的是，达林顿管由于内部由多只管子及电阻组成，用万用表测试时，be结的正反向阻值与普通三极管不同。对于高速达林顿管，有些管子的前级be结还反并联一只输入二极管，这时测出be结正反向电阻阻值很接近；容易误判断为坏管，这个请注
齐纳二极管(稳压二极管)工作原理及主要参数
齐纳二极管(稳压二极管)工作原理及主要参数 齐纳二极管也叫稳压二极管.一般二极管处于逆向偏压时，若电压超过PIV(逆向峰值电压)值时二极管将受到破坏，这是因为一般二极管在两端的电位差既高之下又要通过大量的电流，此时所产生的功率所衍生的热量足以使二极管烧毁。 齐纳二极管就是专门被设计在崩溃区操作，是一个具有良好的功率散逸装置，可以当做电压参考或定电压组件。若利用齐纳二极管作为电压调节器，将使附载电压保持在Vz附近且几乎唯一定值，不受附载电流或电源上电压变动影响。一般二极管之崩溃电压，在制作时可以随意加以控制，所以一般齐纳二极管之崩电压(Vz)从数伏特至上百伏特都有。一般齐纳二极管在特性表或电路上除了标住Vz外，均会注明Pz也就是齐纳二极管所能承受之做大功率，也可由Pz=Vz*Iz 换算出奇纳二极管可通过最大电流Iz。dz3w上有个在线计算器,电路设计时可以用来计算稳压二极管的相关参数. 齐纳二极管工作原理 齐纳二极管主要工作于逆向偏压区，在二极管工作于逆向偏压区时，当电压未达崩溃电压以前，二极管上并不会有电流产生，但当逆向电压达到崩溃电压时，每一微小电压的增加就会产生相当大的电流，此时二极管两端的电压就会保持于一个变化量相当微小的电压值(几乎等于崩溃电压)，下图为齐纳二极管之电压电流曲线，可由此应证上述说明。 齐纳二极管(又叫稳压二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。 在通常情况下，反向偏置的PN结中只有一个很小的电流。这个漏电流一直
磁控管工作原理
Theory of Operation A magnetron is a high power microwave oscillator in which the potential energy of an electron cloud near the cathode is converted into r.f. energy in a series of cavity resonators similar to the one shown in Figure 1. As depicted by the low frequency analog, the rear wall of the structure may be considered the inductive portion, and the vane tip region the capacitor portion of the equivalent resonant circuit. The resonant frequency of a microwave cavity is thereby determined by the physical dimension of the resonator together with the reactive effect of any perturbations to the inductive or capacitive portion of the equivalent circuit. This is an important point and will be recalled later. In order to sustain oscillations in a resonant circuit, it is necessary to continuously input energy in the correct phase. Referring to Figure 2, if the instantaneous r.f. field, due to steady state oscillations in the resonator, is in the direction shown, and, an electron with velocity was to travel through the r.f. field such that the r.f. field retarded the electron velocity by an amount, the decrease in electron energy will be exactly offset by an increase in the r.f. field strength. In a magnetron, the source of electrons is a heated cathode located on the axis of an anode structure containing a number of microwave resonators. See Figure 3. Electrons leave the cathode and are accelerated toward the anode, due to the dc field established by the voltage source E. The presence of a strong magnetic field B in the region between cathode and anode produces a force on each electron which is mutually perpendicular to the dc field and the electron velocity vectors, thereby causing the electrons to spiral away from the cathode in paths of varying curvature, depending upon the initial electron velocity a the time it leaves the cathode. As this cloud of electrons approaches the anode, it falls under the influence of the r.f. fields at the vane tips, and electrons will either be retarded in velocity, if they happen to face an opposing r.f.field, or accelerated if they are in the vicinity of an aiding r.f. field. Since the force on an electron due to the magnetic field B is proportional to the electron velocity through the field, the retarded velocity electrons will experience less "curling force" and will therefore drift toward the anode, while the accelerated velocity electrons will curl back away from the anode. The result is an automatic collection of electron "spokes" as the cloud nears the anode (see Figure 4), with each spoke located at a resonator having an opposing r.f. field.On the next half cycle of r.f. oscillation, the r.f. field pattern will have reversed polarity and the spoke pattern will rotate to maintain its presence in an opposing field. The "automatic" synchronism between the electron spoke pattern and the r.f. field polarity in a crossed field device allows a magnetron to maintain relatively stable operation over a wide range of applied input parameters. For example, a magnetron designed for an output power of 200 kw peak will operate quite well at 100 kw peak output by simply reducing the modulator drive level. Magnetron Theory of Operation 150 Sohier Road Beverly, Massachusetts 01915Phone: 978-922-6000 Fax: 978-922-2736E-Mail: marketing@https://www.360docs.net/doc/b012446196.html, Internet: https://www.360docs.net/doc/b012446196.html,/bmd
MOS管工作原理及芯片汇总
MOS管工作原理及芯片汇总 一：MOS管参数解释 MOS管介绍 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，一般都要考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等因素。 MOSFET管是FET的一种，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管，所以通常提到的就是这两种。 这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。 在MOS管内部，漏极和源极之间会寄生一个二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要，并且只在单个的MOS管中存在此二极管，在集成电路芯片内部通常是没有的。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免。 MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。 NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到一定电压（如4V或10V, 其他电压，看手册）就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，因而在DS间流过电流的同时，两端还会有电压，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率M OS管导通电阻一般在几毫欧，几十毫欧左右 MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。降低开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 MOS管驱动 MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。但是，我们还需要速度。
达林顿管的四种接法与常用型号
达林顿电路有四种接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP,PNP+NPN. 前二种是同极性接法，后二种是异极性接法。NPN+NPN的同极性接法：B1为B，C1C2为C，E1B2接在一起，那么E2为E。这里也说一下异极性接法。以NPN+PNP为例。设前一三极管T1的三极为C1B1E1，后一三极管T2的三极为C2B2E2。达林顿管的接法应为：C1B2应接一起，E1C2应接一起。等效三极管CBE的管脚，C=E2,B=B1，E=E1(即C2）。等效三极管极性，和前一三极管相同。即为NPN型。 PNP+NPN的接法和此类同。 如下图所示，两级放大器元件同为NPN型晶体管，将前级晶体管的射极电流直接引入下一级的基极，当作下级的输入。「同极型达林顿」连接,是使用相同类型的晶体管.而「异极型达林顿」连接，是使用NPN和PNP晶体管相互串接达成达林顿的特性。 同极型达林顿管 异极型达林顿管 达林顿管的典型应用 1、用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路。 2、驱动小型继电器 利用CMOS电路经过达林顿管驱动高灵敏度继电器的电路，如右上图所示。虚线框内是小功率NPN达林顿管FN020。 3、驱动LED智能显示屏 LED智能显示屏是由微型计算机控制，以LED矩阵板作显示的系统，可用来显示各种文字及图案。该系统中的行驱动器和列驱动器均可采用高β、高速低压降的达林顿管。图2是用BD683(或BD677)型中功率NPN达林顿管作为列驱动器，而用BD682(或BD678)型PNP 达林顿管作行驱动器，控制8×8LED矩阵板上相应的行(或列)的像素发光。 应注意的是，达林顿管由于内部由多只管子及电阻组成，用万用表测试时，be结的正反向阻值和普通三极管不同。对于高速达林顿管，有些管子的前级be结还反并联一只输入二极管，这时测出be结正反向电阻阻值很接近；容易误判断为坏管，这个请注意
MOS管工作原理及其驱动电路
功率场效应晶体管MOSFET 技术分类：电源技术模拟设计 | 2007-06-07 来源：全网电子 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率mos管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。
大功率达林顿管MJ11016参数规格,电路图,功能应用原理
DESCRIPTION ·Collector-Emitter Breakdown Voltage :V (BR)CEO =120V(Min.)·High DC Current Gain-:h FE =1000(Min.)@I C =20A ·Low Collector Saturation Voltage-:V CE (sat)=3.0V(Max.)@I C =20A ·Complement to the PNP MJ11015 APPLICATIONS ·Designed for use as output devices in complementary general purpose amplifier applications. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (T a =25℃) SYMBOL PARAMETER VALUE UNIT V CBO Collector-Base Voltage 120V V CEO Collector-Emitter Voltage 120V V EBO Emitter-Base Voltage 5V I C Collector Current-Continunous 30A I B Base Current-Continunous 1A P C Collector Power Dissipation @T C =25℃ 200W T j Junction Temperature 200℃T stg Storage Temperature Range -55~+200 ℃ THERMAL CHARACTERISTICS SYMBOL PARAMETER MAX UNIT R th j-c Thermal Resistance,Junction to Case 0.87 ℃/W
稳压二极管工作原理
稳压二极管工作原理 一、稳压二极管原理及特性 一般三极管都是正向导通，反向截止；加在二极管上的反向电压如果超过二极管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；只要管子处在击穿状态，尽管流过管子的电在变化很大，而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。 稳压管的型号有2CW、2DW 等系列，它的电路符号如图5－17所示。 稳压管的稳压特性，可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。 稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的，因此，稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压，不同类型稳压管的稳定电压也不一
样，某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如：2CW11的稳压值是3.2伏到4．5伏，其中某一只管子的稳压值可能是3．5伏，另一只管子则可能是4，2伏。 在实际应用中，如果选择不到稳压值符合需要的稳压管，可以选用稳压值较低的稳压管，然后串联几只硅二极管“枕垫”，把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6～0．7伏的特点来进行稳压的。因此，二极管在电路中必须正向连接，这是与稳压管不同的。 稳压管稳压性能的好坏，可以用它的动态电阻r来表示： 显然，对于同样的电流变化量ΔI，稳压管两端的电压变化量ΔU越小，动态电阻越小，稳压管性能就越好。 稳压管的动态电阻是随工作电流变化的，工作电流越大，动态电阻越小。因此，为使稳压效果好，工作电流要选得合适。工作电流选得大些，可以减小动态电阻，但不能超过管子的最大允许电流（或最大耗散功率）。各种型号管子的工作电流和最大允许电流，可以从手册中查到。 稳压管的稳定性能受温度影响，当温度变化时，它的稳定电压也要发生变化，常用稳定电压的温度系数来表示，这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏，温度系数为0.095%℃，说明温度每升高1℃，其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能，往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时，需使用具有温度补偿的稳压，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。 二、稳压二极管稳压电路图 由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5- l9（a）所示。硅稳压管DW与负载Rfz，并联，R1为限流电阻。
微波炉原理
微波炉原理 概述 微波能量是由微波发生器产生的，微波发生器包括微波管和微波管电源两个部分。其中微波管电源（简称电源或微波源）的作用是把常用的交流电能变成直流电能，为微波管的工作创造条件。微波管是微波发生器的核心，它将直流电能转变成微波能。 微波管有微波晶体管和微波电子管两大类。微波晶体管输出功率较小，一般用于测量和通讯等领域。微波电子管种类很多，常用的有磁控管、速调管、行波管等。它们的工作原理不同、结构不同、性能各异，在雷达、导航、通讯、电子对抗和加热，科学研究等方面都得到广泛的应用。由于磁控管的结构简单、效率高、工作电压低、电源简单和适应负载变化的能力强，因而特别适用于微波加热和微波能的其他应用。磁控管由于工作状态的不同可分为脉冲磁控管和连续波磁控管两类。微波加热设备主要工作于连续波状态，所以多用连续波磁控管。 磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。磁控管种类很多，这里主要介绍多腔连续波磁控管。 磁控管由管芯和磁钢（或电磁铁）组成。管芯的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。管子内部保持高真空状态。下面分别介绍各部分的结构及其作用。 1 阳极 阳极是磁控管的主要组成之一，它与阴极一起构成电子与高频电磁场相互作用的空间。在恒定磁场和恒定电场的作用下，电子在此空间内完成能量转换的任务。磁控管的阳极除与普通的二极管的阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频率起
着决定性的作用。 阳极由导电良好的金属材料（如无氧铜）制成，并设有多个谐振腔，谐振腔的数目必须是偶数，管子的工作频率越高腔数越多。阳极谐振腔的型式常为孔槽形、扇形和槽扇型，阳极上的每一个小谐振腔相当于一个并联的2C振荡回路。以槽扇型腔为例，可以认为腔的槽部分主要构成振荡回路的电容，而其扇形部分主要构成振荡回路的电感。由微波技术理论可知，谐振腔的谐振频率与腔体的几何尺寸成反比。腔体越大其工作频率越低。于是，我们可以根据腔体的尺寸来估计它的工作频段。磁控管的阳极由许多谐振腔耦合在一起，形成一个复杂的谐振系统。这个系统的谐振腔频率主要决定于每个小谐振腔的谐振频率，我们也可以根据小谐振腔的大小来估计磁控管的工作频段。 磁控管的阳极谐振系统除能产生所需要的电磁振荡外，还能产生不同特性的多种电磁振荡。为使磁控管稳定的工作在所需的模式上,常用"隔型带"来隔离干扰模式.隔型带把阳极翼片一个间隔一个地连接起来,以增加工作模式与相邻干扰模式之间的频率间隔。 另外,由于经能量交换后的电子还具有一定的能量,这些电子打上阳极使阳极温度升高,阳极收集的电子越多(即电流越大),或电子的能量越大(能量转换率越低),阳极温度越高,因此,阳极需有良好的散热能力.一般情况下功率管采用强迫风冷,阳极带有散热片.大功率管则多用水冷,阳极上有冷却水套。 2 阴极及其引线 磁控管的阴极即电子的发射体,又是相互作用空间的一个组成部分。阴极的性能对管子的工作特性和寿命影响极大，被视为整个管子的心脏。 阴极的种类很多，性能各异。连续波磁控管中常用直热式阴极，它由钨丝或纯钨丝绕成螺旋形状，通电流加热到规定温度后就具有发射电子的能力。这种阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，在连续波磁控管中得到广泛的应用。
详细讲解MOS管工作原理
详细讲解MOSFET管驱动电路 在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。 下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。 1，MOS管种类和结构 MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。 对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。 MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。 在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。 2，MOS管导通特性 导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。 3，MOS开关管损失 不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。 MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。 4，MOS管驱动 跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。 在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
LDO的工作原理详细分析
LDO的工作原理详细分析 [导读]由于便携式设备的发展，人们对电源的要求越来越高，因次以前一直用开的电源目前来说不够用了，这就促使LDO的迅猛发展，今天给大家介绍一下LDO的工作原理。 随着便携式设备（电池供电）在过去十年间的快速增长，象原来的业界标准 LM340 和 LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管，在本文中称其为NPN 稳压器（NPN regulators）。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差 （Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。 NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个 PNP管来驱动 NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少1.5V～2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝ 2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器）（1） 图1 LDO 稳压器（LDO regulators） 在LDO（Low Dropout）稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为：
Vdrop ＝ Vsat （LDO 稳压器）（2） 图2 准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators） 准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准 LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V到3.3V 转换器。准LDO介于 NPN 稳压器和 LDO 稳压器之间而得名，导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间： Vdrop ＝ Vbe ＋Vsat （3） 图3 稳压器的工作原理（Regulator Operation） 所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定（图4：稳压器工作原理图）。输出电压通过连接到误差放大器（Error Amplifier）反相输入端（Inverting Input）的分压电阻（Resistive Divider）采样（Sampled），误差放大器的同相输入端（Non-inverting Input）连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源（Bandgap Reference）
稳压二极管原理及应用
什么是稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:，稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很少的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。 稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。 稳压管的应用： 1、浪涌保护电路(如图2)：稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜。图中的稳压二极管D是作为过压保护器件。只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通。使继电器J吸合负载RL就与电源分开。 2、电视机里的过压保护电路(如图3)：EC是电视机主供电压，当EC电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。 3、电弧抑制电路如图4：在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到 它。
4、串联型稳压电路(如图5)：在此电路中。串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发 射极就输出恒定的12V电压了。这个电路在很多场合下都有应用 国产稳压二极管产品的分类 二极管的击穿通常有三种情况，即雪崩击穿、齐纳击穿和热击穿。 （1）雪崩击穿 对于掺杂浓度较低的PN结，结较厚，当外加反向电压高到一定数值时，因外电场过强，使PN结内少数载流子获得很大的动能而直接与原子碰撞，将原子电离，产生新的电子空穴对，由于链锁反应的结果，使少数载流子数目急剧增多，反向电流雪崩式地迅速增大，这种现象叫雪崩击穿。雪崩击穿通常发生在高反压、低掺杂的情况下。 （2）齐纳击穿 对于采用高掺杂（即杂质浓度很大）形成的PN结，由于结很薄（如0.04μm）即使外加电压并不高（如4V），就可产生很强的电场（如）将结内共价键中的价电子拉出来，产生大量的电子一空穴对，使反向电流剧增，这种现象叫齐纳击穿（因齐纳研究而得名）。齐纳击穿一般发生在低反压、高掺杂的情况下。（3）热击穿 在使用二极管的过程中，如由于PN结功耗（反向电流与反向电压之积）过大，使结温升高，电流变大，循环反复的结果，超过PN结的允许功耗，使PN结击穿的现象叫热击穿。热击穿后二极管将发生永久性损坏。
格兰仕微波炉控制电路分析
本文以格兰仕750BS微波炉为例，分析控制电路工作原理及简单故障的排 除方法。 一、工作原理 图1是接线电路原理图。220交流电经高压变压器TH变换，在次级获得3．4V灯丝电压和1．8kV的高压。3．4V灯丝电压直接加至磁控管V的灯丝(阴极)，1．8kV高压经R、c、D等组件作倍压整流过后，升成约4kV的直流高压加至磁控管阳极，磁控管向炉内发射2450MHz的微波。 二、控制原理 关闭炉门后，sl闭合S3从AC点转换到AB点，s2闭合接地(见图2控制电路原理图)，Q3因b极变为低电位而正偏导通，+5V经Q3的e、c极，R7、R8分压加至CPU(TMP47C400BN-RH31)13脚，cPu检测到闭门信号后，处于等待工作指令状态。 当需要微波工作时，通过键盘控制使cPu 15脚由高阻状态(高电平)变为低阻状态(低电平)，Q4的b极由高电位变为低电位而正偏导通；与此同时，cPu 14脚也输出一脉冲信号，经D11整流，R23、R20分压加至Q13的b极，触发Q13导通，Q13导通又使Q14正偏导通，+14V电压经R11、R18分压后从Q14的e、c加至Q13的b极，这一结果又使Q13进一步导通，也即Q13、Q14与CPU 16脚共同构成锁定状态。由于Q14的导通，也使Q6的b极由高电位变为低电位而正偏导通；此时，电流经继电器J2，R42，Q4的e、c极，Q6的e、c极，D10、s2到地，J2吸合，也即RY2触点接通，变压器TH通电工作。 当需要烧烤时，15脚恢复高电平，停止微波工作部分；cPu的12脚输出低电平，控制Q5导通，J3吸合也即RY3接通，220V交流电直接加至石英发热管进行加热。 同时，在微波炉进入工作状态时，cPu②脚会自动输出一低电平信号给Q7，使Q7导通，继电器J1吸合，RY1接通，使炉灯点亮，转盘、风扇电机同时转动。 三、故障检修 [故障1]微波炉不工作，无任何显示。 检修：打开机盖，发现6A保险管已烧断发黑。测变压器初级绕组约2Ω，次级高压绕组为103．5Ω，灯丝绕组约0．8Ω，均正常。换上新保险管，通电后炉灯亮，关闭炉门，一拨到微波工作便烧保险管，而烧烤正常。检查原因是D1击穿，换上同型号非对称整流器后工作正常。 小结：在微波炉正常工作时，次级输出1．8kV交流高压，在正半周，高压线圈“f”端将向电容器C充电，在负半周时，变压器高压绕组电压与电容两端的电压叠加后(约4kV)共同加至磁控管。由于D1击穿短路，使电流直接经D2入地，磁控管因无高压而不工作，同时因过流而烧毁保险管。 [故障2]拨到微波挡后。炉灯亮，转盘、风扇正常运转，但不加热(无微波发出)。不一会儿机内冒烟。 检修：拆机观察变压器漆包线因温度过高而冒烟。断开高压，测各绕组及R、C、D等均正常，在将电容器放电时，发现并无充电高压火花，怀疑磁控管损坏，换上新磁控管后，工作正常。 小结：由磁控管过载运行(炉内食物过少)损坏而工作异常的概率远大于变压器自身损坏的情况。
稳压二极管原理及故障
稳压二极管原理及故障 稳压二极管的稳压原理： 稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。 故障特点： 稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表： 型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761 稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V15V27V30V75V 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。 (1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。 (2)稳定电流Iz稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax。 (3)动态电阻rz它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。
(4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。 (5)额定功耗Pz前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。 选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。
达林顿管原理
达林顿管 编辑本段简介 达林顿管就是两个三极管接在一起，极性只认前面的三极管。具体接法如下，以两个相同极性的三极管为例，前面三极管集电极跟后面三极管集电极相接，前面三极管发射极跟后面三极管基极相接，前面三极管功率一般比后面三极管小，前面三极管基极为达林顿管基极，后面三极管发射极为达林顿管发射极，用法跟三极管一样，放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积。 编辑本段原理 达林顿管原理 达林顿管又称复合管。为共基组合放大器，以组成一只等效的新的三极管。这等效于三极管的放大倍数是二者之积。在电子学电路设计中，达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。 编辑本段作用 达林顿管是一重复合三极管，他将两个三极管串联，第一个管子的发射极接第2个管子的基极，所以达林顿管的放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积。所以它的特点是放大倍数非常高，达林顿管的作用一般是在高灵敏的放大电路中放大非常微小的信号。如大功率开关电路[1]。 编辑本段相关 达林顿电路有四种接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP，PNP+NPN 前二种是同极性接法，后二种是异极性接法。NPN+NPN的同极性接法：B1为B，C1C2为C，E1B2接在一起，那么E2为E。这里也说一下异极性接法。以NPN+PNP 为例。设前一三极管T1的三极为C1B1E1，后一三极管T2的三极为C2B2E2。达林顿管的接法应为：C1B2应接一起，E1C2应接一起。等效三极管CBE的管脚，C=E2,B=B1，E=E1(即C2）。等效三极管极性，与前一三极管相同。即为NPN型。PNP+NPN的接法与此类同。 NPN PNP
同极型达林顿三极管 NPN PNP 等效一只三极管 异极型达林顿三极管 达林顿管的典型应用 1、用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路。 2、驱动小型继电器 利用CMOS电路经过达林顿管驱动高灵敏度继电器的电路，如右上图所示。虚线框内是小功率NPN达林顿管FN020。 3、驱动LED智能显示屏 LED智能显示屏是由微型计算机控制，以LED矩阵板作显示的系统，可用来显示各种文字及图案。该系统中的行驱动器和列驱动器均可采用高β、高速低压降的达林顿管。图2是用BD683(或BD677)型中功率NPN达林顿管作为列驱动器，而用BD682(或BD678)型PNP达林顿管作行驱动器，控制8×8LED矩阵板上相应的行(或列)的像素发光。 应注意的是，达林顿管由于内部由多只管子及电阻组成，用万用表测试时，be 结的正反向阻值与普通三极管不同。对于高速达林顿管，有些管子的前级be结还反并联一只输入二极管，这时测出be结正反向电阻阻值很接近，容易误判断为坏管，请注意。 4、判断达林顿管等效为何种类型的三极管： 首先看看第一只管是什么类型的，第一只管是什么类型的，那么这只达林顿管就是什么类型的，与第二只无关！更加重要的是，要判断两个晶体管能否形成达林顿管关键要看电流，如果工作电流冲突，则不能构成达林顿管结构。也可以根据PNP或者NPN管的标志来判断，其实本质上三极管上所标的箭头也是其工作电流的流向。