精华内容
下载资源
问答
  •  一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理 1.四双向模拟开关CD4066 CD4066的引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。当控制端...
  • 半导体制冷片的工作原理docx,半导体制冷片的工作原理
  • 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言,AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60 KHz)。随着输入电压的升高,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么...
  • 晶体三极管按照材料可以分为以下两种,分别是锗管和硅管,不管哪一种的结构形式,而我们使用最多的就是硅NPN和锗PNP两种三极管,其工作原理主要的是利用的半导体之间的连接进行集电工作。 对三极管放大作用的理解...
  • 晶体管作为开关工作原理

    千次阅读 2020-04-04 11:55:13
    晶体管作为开关工作原理 令人惊讶的是,首个可运行晶体管于 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 晶体管或许是人们发明的最具革命性的元器件之一。它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定...

    这篇介绍晶体管的文章写的很好 晶体管基础知识

    晶体管作为开关的工作原理

    令人惊讶的是,首个可运行晶体管于 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 晶体管或许是人们发明的最具革命性的元器件之一。它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。

    1.何为晶体管?

    晶体管又称双极结型晶体管 (BJT),是由电流驱动的半导体器件,用于控制电流的流动,其中,基极引线中的较小电流控制集电极和发射极之间较大的电流。它们能用于放大弱信号,用作振荡器或开关。

    晶体管通常由硅晶体制成,采用 N 和 P 型半导体层相互夹合形式。见下图 1。
    在这里插入图片描述
    图 1:图 1a 展示了一个晶体管的剖视图,展示了连接到硅基的 E - 发射极、B - 基极和 C – 集电极引线。图 1b 摘自 1958 年 5 月的杂志,图中显示了 N 和 P 型层片及其排列情况(当时使用的是锗材料)。

    晶体管密闭并封装在塑料或金属圆柱形外壳中,带有三根引线(图 2)。
    在这里插入图片描述


    2.晶体管如何工作?

    我们将以 NPN 晶体管为例,来说明晶体管的工作原理。要了解这类元件如何作为开关运作,方法很简单,即想像水流流经阀门控制的水管即可。水压代表“电压”,流经水管的水流代表“电流”(图3)。大水管代表集电/发射结,中间由阀门隔开,图中阀门以灰色椭圆形表示,像一块活动的挡板,由代表基极的小水管中的水流进行致动。阀门保持从集电极到发射极的水压。当水流流经较小的水管(基极)时,将打开集电/发射结之间的阀门,让水流经过发射极流向地面(地面表示所有水或电压/电流的回路)。
    在这里插入图片描述
    图 3:该图以图形化的方式说明了晶体管的工作原理。当水流流经小水管(基极)时,将打开集电/发射结之间的阀门,让水流经过发射极流向地面。


    3.为您的应用选择晶体管

    如果只是想要打开电路或是开启负载,您应当考虑以下几点。确定您是想要通过正电流还是负电流(即分别为 NPN 或 PNP 类型)来偏置或激励晶体管开关。NPN 晶体管由在基极偏置的正电流驱动(或打开),以控制从集电极到发射极的电流。PNP 型晶体管由在基极偏置的负电流驱动,以控制从发射极到集电极的电流。(注意,PNP 极性与 NPN 相反。)
    在这里插入图片描述


    总结一下

    晶体管有三个极,基极,集电极(结),发射极(结)。基极的就像水管的阀门,集电极和发射极分别是水流的出发地和目的地。它的工作原理就是通过基极的开闭来控制集电极和发射极间电流的通断。而电流本质就是按同一个方向移动的电子流。

    展开全文
  • 半导体开关元件原理及应用(Motorola 集成电路应用技术丛 很好的一本书 快下载吧
  • NPN型三极管,由三块半导体构成,其中两块N型和一块P型半导体组成,P型半导体在中间,两块N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件,它最主要的功能是电流放大和开关作用。 NPN型三极管的工作原理是什么?...
  • 而其中重要的部分,开关电源的质量与LED照明产品的寿命相连,所以很多产品的故障是与开关电源相关的,那么下面我们就来看看开关电源的工作原理和维修情况。    LED灯开关电源的工作原理  一...
  • 电源设计-功率半导体器件的原理与应用(论文)技术资料98个合集 SA866AE在多功能静态变频器中的应用.pdf SPWM组合式BOOSTDC-AC逆变器实现原理分析与仿真.pdf UCC3802在实验稳压电源中的应用.pdf UPS的电池管理功能....
  • 开关二极管工作原理

    千次阅读 2019-09-26 23:57:16
    半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,...

    半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上,锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性,二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用,成为一个理想的电子开关。

    以上的描述,其实适用于任何一支普通的二极管,或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管,最重要的特点是高频条件下的表现。

    高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    开关二极管电路分析

    开关二极管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。

    当给开关二极管加上正向电压时,二极管处于导通状态,相当于开关的通态;当给开关二极管加上反向电压时,二极管处于截止状态,相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。

    开关二极管就是利用这种特性,且通过制造工艺,开关特性更好,即开关速度更快,PN结的结电容更小,导通时的内阻更小,截止时的电阻很大。

    开关二极管电路图

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    电路中VD1是开关二极管,他的作用相当于一个开关,用来接通和断开电容C2的。

    关于二极管开关电路分析思路说明如下几点:

    (1)电路中,C2和VD1串联,根据串联电路特性可知,C2和VD1要么同时接入电路,要么同时断开。如果只是需要C2并联在C1上,可以直接将C2并联在C1上,可是串入二极管VD1,说明VD1控制着C2的接入与断开。

    (2)根据二极管的导通与截止特性可知,当需要C2接入电路时让VD1导通,当不需要C2接入电路时让VD1截止,二极管的这种工作方式称为开关方式,这样的电路称为二极管开关电路。

    (3)二极管的导通与截止要有电压控制,电路中VD1正极通过电阻R1、开关S1与直流电压+V端相连,这一电压就是二极管的控制电压。

    (4)电路中的开关S1用来控制工作电压+V是否接入电路。根据S1开关电路更容易确认二极管VD1工作在开关状态下,因为S1的开、关控制了二极管的导通与截止。

    (1)开关S1断开时,直流电压+V无法加到VD1的正极,这时VD1截止,其正极与负极之间的电阻很大,相当于VD1开路,这样C2不能接入电路,L1只是与C1并联构成LC并联谐振电路。
    (2)开关S1接通时,直流电压+V通过S1和R1加到VD1的正极,使VD1导通,其正极与负极之间的电阻很小,相当于VD1的正极与负极之间接通,这样C2接入电路,且与电容C1并联,L1与C1、C2构成LC并联谐振电咯。
    上述两种状态下,由于LC并联谐振电路中的电容不同,一种情况只有C1,另一中情况C1与C2并联,在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以,VD1所在电路的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。

     

    开关二极管工作特性

    开关二极管从截止(高阻状态)到导通(低阻状态)的时间叫开通时间;从导通到截止的时间叫反向恢复时间;两个时间之和称为开关时间。一般反向恢复时间大于开通时间,故在开关二极管的使用参数上只给出反向恢复时间。开关二极管的开关速度是相当快的,像硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒,即使是锗开关二极管,也不过几百纳秒。

    开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点,广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。

    开关二极管分类

    开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    普通开关二极管

    常用的国产普通开关二极管有2AK系列锗开关二极管,表4-8为2AK系开关二极管的主要参数。

    高速开关二极管

    高速开关二极管较普通开关二极管的反向恢复时间更短,开、关频率更快。

    常用的国产高速开关二极管有2CK系列。

    进口高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面安装)。

    超高速开关二极管

    常用的超高速二极管有1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面封装)。

    低功耗开关二极管

    低功耗开关二极管的功耗较低,但其零偏压电容和反向恢复时间值均较高速开关二极管低。

    常用的低功耗开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封)。

    高反压开关二极管

    高反压开关二极管的反向击穿电压均在220V以上,但其零偏压电容和反向恢复时间值相对较大。

    常用的高反压开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封) 。

    硅电压开关二极管

    硅电压开关二极管是一种新型半导体器件,有单向电压开关二极管和双向电压开关二极管之分,主要应用于触发器、过压保护电路、脉冲发生器及高压输出、延时、电子开关等电路。

    单向电压开关二极管也称转折二极管,邮PnPN四层结构的硅半导体材料组成,其正向为负阻开关特性(指当外加电压升高到正向转折电压值时,开关二极管由截止状态变为导通状态,即由高阻转为低阻),反向为稳定特性。双向电压二极管由NPnPN五层结构的硅半导体材料组成,其正向和反向均具有相同的负阻开关特性。

    开关二极管怎么开关法

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    理想中的二极管是正向时完全导通(开),反向时完全截止(关),并且导通/截止之间的转换干净利落。但现实中的二极管却不是这样,比如一个主要问题是由正向转为反向时,二极管不能随即跟着由导通转为截止,而是转为反向后延迟了一小段时间后才转为截止,在这段时间内,二极管先是“反向导通”的,是由“反向导通”慢慢转为反向截止的。这在一些电路中是要出问题的。为了电路能正常就要求二极管没有这种延时现象。通过工艺的改进和材料的改进,做出了几近理想的二极管,这就是“开关”二极管。

    转载于:https://www.cnblogs.com/isAndyWu/p/9576907.html

    展开全文
  • 调速开关原理 调速开关采用电子电路或微处理芯片去改变电机的级数、电压、电流、频率等方法控制电机的转速,以使电机达到较高的使用性能的一种电子开关。对交流电机而言,调速方式有:1)电感式调速,2)抽头式调速...
  • 而其中最重要的部分,开关电源的质量与LED照明产品的寿命相连,所以很多产品的故障是与开关电源相关的,那么下面我们就来看看开关电源的工作原理和维修情况。    LED灯开关电源的工作原理  ...
  • 一、霍尔开关原理--简介  霍尔开关(Hall switch)又称霍尔数字电路,是一种新型的电器配件,由反向电压保护器、精密电压调节器、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器、温度补偿器和互补型集电极开路...
  • 一、霍尔开关原理--简介  霍尔开关(Hall switch)又称霍尔数字电路,是一种新型的电器配件,由反向电压保护器、精密电压调节器、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器、温度补偿器和互补型集电极开路...
  • 三极管(全称:半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管),是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。介绍三极管的工作原理以及主要参数。
  • 图一所示是NPN三极管的 共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个...

    图一所示是NPN三极管的 共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区,IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0),C 极与E 极间约呈断路状态,IC = 0,VCE = VCC。若三极管是在线性区,B-E 接面为顺向偏压,B-C 接面为逆向偏压,IB 的值适中 (VBE = 0.7 V),  I C =h F E I B   呈比例放大,Vce  = Vcc -Rc I c = V cc - Rc  hFE IB可被 IB 操控。若三极管在饱和区,IB 很大,VBE = 0.8 V,VCE = 0.2 V,VBC = 0.6 V,B-C 与B-E 两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路,可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc  ,Ic 与 IB 无关了,因此时的IB大过线性放大区的IB 值,   Ic<hFE  IB  是必然的。三极管在截止态时 C-E 间如同断路,在饱和态时C-E 间如同通路 (带有0.2 V 电位降),因此可以作为开关。控制此开关的是 IB,也可以用 VBB 作为控制的输入讯号。图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态,及其对应的等效电路。

     NPN 三极管共射极电路           

                  图1   NPN 三极管共射极电路                             图2  共射极电路输出特性曲

                          

                  图3、截止态如同断路线图                                  图4、饱和态如同通路

    实验:三极管的开关作用

    简单三极管开关:电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对的 VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。当三极管开关通路时,VOUT  = 0.2V ,LED 会亮。改良三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。同样将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

              
            图5、简单开关三极管电路图                          图6、改良三极管开关电路-达林顿电路图

    以上可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用,如果条件允许也可用来控制加热设备。可见开关三极管只是一个笼统的概念,不过市面上也有少数的专用开关三极管出售.



    很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合,如下图:

    这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管,我们以 NPN 型三极管为例,如下图:

    两个 PN 结共用了一个 P 区(也称基区),基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个 PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的 PN 结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

    三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了,如下图所示:

         β 和 α 称为三极管的电流分配系数,其中 β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。例如,基极电流的变化量 ΔI b = 10 μA , β = 50 ,根据 ΔI c = βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量 ΔI c = 50×10 = 500μA ,实现了电流放大。

       三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供 I b 、 I c 和 I e 这三个电流。为了容易理解,我们还是用水流比喻电流,如下图所示:

    这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

    三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图中的细管、粗管和粗细交汇的管子。如下图所示:

    若给三极管外加一定的电压,就会产生电流 I b 、 I c 和 I e 。调节电位器 RP 改变基极电流 I b , I c 也随之变化。由于 I c = βI b ,所以很小的 I b 控制着比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三极管产生的,是由电源 V CC 在 I b 的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。

    教材书上都说:

    发射极正偏集电极反偏,三极管处于放大状态;

    发射极正偏集电极正偏工作在饱和区;

    发射极反偏集电极反偏工作在截止区;

    发射极反偏集电极正偏工作在反向放大状态。

    按老师的方法是:先假设是在饱和区,在计算C E两端的电压,以0.3伏作为饱和区放大区的判断标准(小于则为饱和模式,大于则为放大模式);当c e间电压为无穷大时即为截止区!

    另一个说明:三极管的三种状态

    三极管的三种状态也叫三个工作区域,即:截止区、放大区和饱和区。

    (1)、截止区:三极管工作在截止状态,当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压,发射结没有导通集电结处于反向偏置,没有放大作用。

    (2)、放大区:三极管的发射极加正向电压,集电极加反向电压导通后,Ib控制Ic,Ic与Ib近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,引起集电极大的信号电流输出。

    (3)、饱和区:当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时,再增大Ib,Ic也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。饱和时,Ic最大,集电极和发射之间的内阻最小,电压Uce只有0.1V~0.3V,Uce<Ube,发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用,集电极和发射极相当于短路,常与截止配合于开关电路。

    主要是根据两个pn结的偏置条件来决定:

    发射结正偏,集电结反偏——放大状态;

    发射结正偏,集电结也正偏——饱和状态;

    发射结反偏,集电结也反偏——截止状态。

    这些状态之间的转换,可以通过输入电压或者相应的输入电流来控制,例如:在放大状态时,随着输入电流的增大,当输出电流在负载电阻上的压降等于电源电压时,则电源电压就完全降落在负载电阻上,于是集电结就变成为0偏压,并进而变为正偏压——即由放大状态转变为饱和状态。当输入电压反偏时,则发射结和集电结都成为了反偏,没有电流通过,即为截止状态。

    正偏与反偏的区别:对于NPN晶体管,当发射极接电源正极、基极接负极时,则发射结是正偏,反之为反偏;当集电极接电源负极、基极(或发射极)接正极时,则集电结反偏,反之为正偏。总之,当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时,则为正偏,反之为反偏。



    转自 电子发烧友 http://www.elecfans.com/yuanqijian/sanjiguang/20091124113512.html

    电工电子 刘昆山 http://m.dgdz.net/article20150425115548/aritcle927.html

    展开全文
  • 本书系统论述DC-DC高频开关电源的工作原理与工程设计方法。主要包括:PWM变换器和软开关PWM变换器的电路拓扑、原理、控制、动态分析及稳定校正;功率开关元件MOSFET、IGBT的特性及应用;智能功率开关变换器的原理与...
  • 光电传感器的种类 光电传感器工作原理(红外线光电传感器原理) 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下,有三部分构成,它们分为:发送器、接收器和检测电路。...
  • IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面...
  • 本文通过等效电路分析,通俗易懂的讲解IGBT的工作原理和作用,并精简的指出了IGBT的特点。可以说,IGBT是一个非通即断的开关,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。  IGBT(绝缘栅双极型晶体管...
  • 红外光电开关原理与实验

    千次阅读 多人点赞 2020-01-09 13:31:03
    红外光电开关原理与实验一、红外线的简介二、红外光电开关2.1、红外光电开关的简介2.2、红外光电开关的分类三、红外光电开关验证3.1、红外光电开关:电压比较器式验证3.2、红外光电开关:调制解调式验证四、红外...


    最近在搞一个红外对管的设计,结合实际总结了以下信息,供大家参考:

    一、红外线的简介

    红外线(Infrared)是波长介于微波与可见光之间的电磁波,波长在1mm到760纳米(nm)之间,比红光长的非可见光。红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在750纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强,在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。
    高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。含热能,太阳的热量主要通过红外线传到地球。
    如图所示,我们把红光之外的辐射叫做红外线(紫光之外是紫外线),肉眼不可见。

    在这里插入图片描述
    近红外线:(Near Infra-red, NIR)| 0.7~2.5 μm
    中红外线:(Middle Infra-red, MIR)| 2.5~25 μm
    远红外线:(Far Infra-red, FIR)| 25~500 μm
    极远红外线:15~1000 μm

    二、红外光电开关

    2.1、红外光电开关的简介

    红外线光电开关是利用人眼不可见(波长为780nm-1mm)的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。
    红外线光电开关的重要作用是能够处理光的强度变化:利用光学元件,在传播媒介中间使光束发生变化,利用光束来反射物体,使光束发射经过长距离后瞬间返回。红外线光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束,发射的光束一般来源于发光二极管(LED)和激光二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择,朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面,装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路,它能滤出有效信号和应用该信号。

    2.2、红外光电开关的分类

    红外光电开关按照红外光的传播方式,分为红外对射方式和红外反射方式;按照红外光的检测方式,有分为AD采样和方波调制方式。
    2.2.1、红外对射光电开关
    红外对射光电开关是红外发射管发出红外线,中间如果没有障碍物,红外接收管接收到红外线,如果有障碍物,红外接收管收不到红外线,实现障碍物的检测。
    在这里插入图片描述
    2.2.2、红外反射光电开关
    红外反射光电开关是红外反射电路:红外发射管发出红外线,前方如果有障碍物,红外接收管接收到红外线,如果没有障碍物,红外接收管收不到红外线,实现障碍物的检测。
    在这里插入图片描述
    2.2.3、AD检测方式红外光电开关
    通过AD的方式,红外线通过发射管发出后,在接收管接收到的时候,检测接收管上的电压,通过AD的方式检测。
    该电路优点是灵敏度高,检测精确;缺点是容易受自然光干扰。
    在这里插入图片描述
    2.2.4、直流调试方式红外光电开关
    直流调制电路,通过电压比较器的方式,红外线通过发射管发出后,在接收管接收到的时候,接收管上的电压与设定的门限电压对比,通过电压比较器反馈不同状态。
    该电路优点是距离可调;缺点是容易受自然光干扰。
    在这里插入图片描述
    2.2.5、交流调制红外光电开关
    通过交流调制电路的方式,解决受自然光干扰的问题。
    该电路优点是距离可调、增加了抗自然光干扰;缺点是电路复杂。
    在这里插入图片描述

    三、红外光电开关验证

    3.1、红外光电开关:电压比较器式验证

    红外发射与接收电路的典型应用电路一:电压比较器电路,在某宝上购买了一个传感器模块,采用的直流调制电路,也就是说通过供直流电的方式供电,从价格来看,只能作为简单的调试来用。
    在这里插入图片描述
    发射电路:白色管为发射电路,VCC供电,经过限流电阻,给发射管供电,限流电阻决定了供电电流的大小,根据发射管规格书,电流越大发射功率越强。
    接收电路:黑色管是接收电路,VCC供电,经过限流电阻,给接收管供电,该电路可以调节接收的灵敏度。
    电压比较器:LM393电压比较器,参考电压通过滑动变阻器分压来决定,可通过可调电阻来设定检测距离。
    在这里插入图片描述
    3.1.1、红外光电开关电路分析:
    没有物品的时候,接收管接收不到反射红外线,不导通,LM393的+极的电压为VCC,可能会比VCC要小,因为即使没有反射光的话,自然界也有微弱的红外,另外接收管会有暗电流,大概uA的级别,请参考规格书,与LM393的+与-极电压比较;有物品的时候,接收管接收到了红外线,导通,LM393的+极的电压为会根据反射光的强弱变化,反射光越强电压越低,反射光越弱电压越高。
    3.1.2、红外光电开关功能验证
    1、没有物品遮挡的时候,LM393的正极为VCC,LM393的负极电压Vref,Vref低于低于VCC,LM393输出高电平VCC,开关指示灯熄灭;有物品遮挡,LM393的正极的电压为红外接收管导通后的阻抗与10K分压,LM393的负极电压Vref,Vref高于VCC,LM393输出电平为0,开关指示灯点亮。
    2、通过调整滑动变阻器,可以实现距离远近的调整。调整滑动变阻器的大小,实现了调整Vref的大小,Vref电压越大,检测的距离越远,反之则越近。
    3、红外接收管的限流电阻很重要,此电阻牵扯到检测的距离和灵敏度。
    3.1.3、红外光电开关调试的问题
    1、调试中使用自己购买的红外发射管和接收管,发现更换好自己的发射管和接收管,与原始购买板子上对比,发现检测距离变短。
    原因:红外接收上拉电阻原设计是10K,接收管的内阻实测是20K;而我自己购买的接收管的阻抗是50K,将10K改为20K,检测距离增加,有25cm增加到35cm。实测中发现,增大该电路,将导致灵敏度异常灵敏,容易发生误报。
    2、注意LM393本身也有电压差,比如LM393的正极电压要大于LM393负极电压±0.3V以后,才会出现输出翻转。
    综上所述,该电路的设计,需要注意发射电流的大小,接收管的灵敏度,以及LM393电压比较器的本身存在的误差。仅仅适用于室内,且没有太阳光光线干扰。

    3.2、红外光电开关:调制解调式验证

    在这里插入图片描述
    红外发射与接收电路的典型应用电路二:调制解调电路,在某宝上购买了一个E18-D80NK模块,采用的交流调制电路。
    https://pan.baidu.com/disk/home#/all?path=%2F%E6%89%80%E6%83%B3%E6%99%BA%E8%83%BD%E7%A7%91%E6%8A%80&vmode=list
    E18-D80NK-N这是一种集发射与接收于一体的光电传感器,发射光经过调制后发出,接收头对反射光进行解调输出。有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用,也使得这款传感器最远可以检测80厘米距离的问题(由于红外光的特性,不同颜色的物体,能探测的最大距离也有不同;白色物体最远,黑色物体最近)。检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特 点,可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。
    在这里插入图片描述
    实际验证来看,在太阳光下受干扰性较小。

    四、红外光电开关设计

    市场上采用红外反射电压比较器的方式,产品比较多,但类型基本上一致,在实际使用过程中,如果使用在室外,甚至在阳光比较充足的室内,在使用时都会受到干扰的影响,因此需要采用方波调制的光电开关,更加合适,只能自己设计了。

    4.1、基于方波调制的红外光电开关

    在通过大量对比后,选择LM567为调制芯片,LM567通用锁相环电路音调译码器,主要用于振荡、调制、解调、和遥控编、译码电路。如电力线载波通信,对讲机亚音频译码,遥控等。
    4.1.1、集成锁相环路解码器LM567介绍
    集成锁相环路解码器LM567是美国国家半导体公司生产的56系列集成锁相环路中的一种,其同类产品还有美国Signetics公司的SE567/INE567等。LM567是一个高稳定性的低频集成锁相环路解码器,由于其良好的噪声抑制能力和中心频率稳定性而被广泛应用于各种通讯设备中的解码以及AM、FM信号的解调电路中。
    LM567的主要参数如下:
    1.电源电压 4.75~9V,可以采用5V供电,刚好是TTL电平;
    2.静态工作电流 8mA。
    3.中心频率 0.01Hz-500KHz,最大是500KHz。
    4.8脚最大吸收电流 l00mA
    LM567的管脚定义如下:
    在这里插入图片描述
    ①、②脚通常分别通过一电容器接地,形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:电容值越大,环路带宽越窄。
    ①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
    ③脚是输入端,要求输入信号≥25mV。
    ⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2,且f2≈1/1.1RC
    ⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。
    http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20180118618242_a.html
    LM567中心频率的计算
    在这里插入图片描述
    LM567的推荐layout,最欣赏TI这点,基本上每颗都有参考的layout:
    在这里插入图片描述

    4.2、LM567红外发射接收电路比较

    在选择红外发射接收电路中,有四个方案可以选择,并且都做了PCB进行调试比较。
    方案一: 利用40KHz的晶振作为红外发射器的震荡源。通过示波器观察,波形非常准确完整,由于红外接收的频率一般是38KHz,虽然晶振的频率可以通过可调电阻微调。但是还是很难匹配,每次试验时都要微调。所以不选择这个方案。
    方案二: 如前所述,使用三脚的红外接收器,但是接收器自备了选频和解调能力,很难用单片机对其接收信号进行判断。所以不选择这个设计方案。
    方案三:用高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00组成RC震荡电路作为频率发生器,波形也准确完整,但是难匹配。所以不选择这个方案。
    方案四:选用通用音调译码器LM567的5输出38KHz频率,其特点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路。8脚输入红外接收器接收到的信号。这个信号是锁相音频译码器的锁相中心频率,这样既简化了线路和调试工作,又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异,实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪,使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。本设计中就是利用此方案最终实现避障功能。
    4.3、方波调制的红外光电开关的电路
    电路设计如下:在这里插入图片描述
    手动焊接,好久不用烙铁了,有点生疏了。调试正常。
    在这里插入图片描述
    总结如下:
    1、 PIN1和PIN2的电容C1和C2很重要,选择不合适导致不能正常检测;
    2、 红外发射管的限流电阻选择合适的值;

    展开全文
  • IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又称绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,因此,可以把其...
  • 文中介绍了NCP1000单片开关电源的主要特点、工作原理及应用电路。  关键词:单片开关电源;低成本;低功耗;故障检测;NCP1000  美国安森美半导体(On Semicoductor,简称Onse-mi)公司在1998~2002年间,相继...
  • 存储系统-半导体存储原理及芯片

    千次阅读 2016-02-22 17:32:44
    ECL(射极耦合逻辑电路,Emitter Couple Logic),一种使晶体管工作在非饱和状态的电流开关电路。 MOS金属氧化物半导体(场效应管) CMOS互补对称金属氧化物半导体(Complementary symmetry metal oxide ...
  •  发 送器对准目标发射光束,发射的光束一般于半导体光源,发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射,或者改变脉冲宽度。接收 器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面,...
  • 半导体开关

    2022-01-10 13:02:09
    写在前面:本篇旨在简要说明半导体开关的基本工作原理,为后续数字电路相关内容的学习做好准备,因此只探讨半导体的开关作用,不关注细节与具体参数的计算,也不关注其它诸如放大稳压等功能。 如果说细胞是构成人体...
  • P型MOS管开关电路图 PMOS是指n型衬底、p沟道,靠空穴的流动运送电流...PMOS因逻辑摆幅大,充电放电过程长,加之器件跨导小,所以工作速度更低,在NMOS电路(见N沟道金属—氧化物—半导体集成电路)出现之后,多数已为N
  • PMOS管经典开关电路-PMOS开关典型电路工作原理及分析-KIA MOS管 信息来源:本站 日期:2018-07-03  分享到: PMOS管经典开关电路 下图是两种PMOS管经典开关电路应用:其中第一种NMOS管为高电平导通,低电平...
  • 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...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 5,761
精华内容 2,304
关键字:

半导体开关工作原理