2常見電控原件認知及測量和汽車新時代的領導者一起成長《新能源汽車電學基礎與高壓安全》能力模塊四常見元器件認知及測量知識目標1.了解PCB版的定義、特點與功能作用；2.掌握霍爾電流傳感器的定義和基本原理；3.掌握接觸器的定義、裝置作用和工作原理；4.掌握變壓器的定義和原理；5.掌握變流器的定義、作用原理；6.掌握繼電器的定義、作用、主要技術參數和測試；7.掌握集成電路的特點、檢測常識、分類，熟悉常見的NE555、升降壓IC、IGBT驅動芯片等常見的基礎集成電路。技能目標1.能正確使用PCB版進行電路的搭建；2.能正確闡述霍爾傳感器的定義和基本原理；3.能夠通過萬用表檢測判斷接觸器好壞；4.能正確闡述變壓器、變流器的工作原理；5.能獨立進行繼電器的檢測。素養目標1.通過PCB板的電路搭建，培養學生動力操作的能力；2.通過認識各個新電控元器件，提高獲取新知識的能力；3.通過分組完成實訓，培養學生溝通協助的能力；4.培養學生6S管理能力。任務導入獲取信息任務實施學習目標任務導入獲取信息任務實施學習目標小張對電工很感興趣，目前已經認識了不少電路元件和基礎的電子元器件，他在此前搭建電路的時候都是用導線進行連接，但是他發現如果電路的元件多并且相對復雜的話，都使用導線進行搭建電路的話，操作不方便且很容易出錯。他通過學習了解到，有PCB板這類電子元器件，利用PCB板實現電路功能非常方便。你知道什么是PCB板嗎？它具體有哪些特點呢？CONTENTS目錄CONTENTS01PCB板（印制電路板）^^^^02霍爾電流傳感器03接觸器04變壓器CONTENTS目錄CONTENTS05變流器^^^^06繼電器07集成電路08實訓：電控元件繼電器的測量PCB板（印制電路板）01.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，稱印刷線路板，也印制板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，也是電子元器件電氣相互連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義應用：幾乎每種電子設備，小到電子手表、計算器，大到計算機、通信電子設備、軍用武器系統，只要有集成電路等電子元件，為了使各個元件之間的電氣互連，都要使用印制板。結構：印制線路板由絕緣底板、連接導線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導電線路和絕緣底板的雙重作用。種類：印制板的品種已從單面板發展到雙面板、多層板和撓性板。PCB雙層板PCB撓性板任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）特點2可設計性對PCB各種性能的電氣、物理、化學、機械等要求，可以通過設計標準化、規范化等來實現。這樣設計時間短、效率高。1可高密度化多年來，印制板的高密度一直能夠隨著集成電路集成度的提高和安裝技術的進步而相應發展。3可測試性建立了比較完整的測試方法、測試標準，可以通過各種測試設備與儀器等來檢測并鑒定PCB產品的合格性和使用壽命。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）特點高可靠性可生產性PCB采用現代化管理，可實現標準化、規模（量）化、自動化生產，從而保證產品質量的一致性。54通過一系列檢查、測試和老化試驗等技術手段，可以保證PCB長期（使用期一般為20年）而可靠地工作。可組裝性PCB產品既便于各種元件進行標準化組裝，又可以進行自動化、規模化的批量生產。另外，將PCB與其他各種元件進行整體組裝，還可形成更大的部件、系統，直至整機。67可維護性PCB產品與各種元件整體組裝的部件是以標準化設計與規模化生產的，一旦系統發生故障，可以快速、方便、靈活地進行更換，迅速恢復系統的工作。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）功能機械支承提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支承，實現集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，提供所要求的電氣特性。識別字符和圖形為自動焊接提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。電子元件自動插裝或貼裝電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯，并可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子產品的質量，提高了勞動生產率、降低了成本，并便于維修。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）功能機械支承提供集成電路等各種電子在高速或高頻電路中為電路提供所需的電氣特性、特性阻抗和電磁兼容特性。識別字符和圖形為自動焊接提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。電子元件自動插裝或貼裝電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯，并可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子產品的質量，提高了勞動生產率、降低了成本，并便于維修。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）功能電氣特性、特性抗阻在高速或高頻電路中為電路提供所需的電氣特性、特性阻抗和電磁兼容特性。簡化安裝程序內部嵌入無源元器件的印制板，提供了一定的電氣功能，簡化了電子安裝程序，提高了產品的可靠性。芯片載體在大規模和超大規模的電子封裝元器件中，為電子元器件小型化的芯片封裝提供了有效的芯片載體。霍爾電流傳感器02.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義

霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據霍爾效應原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應強度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向（即霍爾輸出端之間），將產生一個電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控制電流I。與磁感應強度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數，由霍爾元件的材料決定；I為控制電流；B為磁感應強度；VH為霍爾電勢。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）基本原理如果在輸入端通入控制電流IC，當有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinθ按霍爾效應原理制成，在載流導體周圍產生一正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導體電流的大小。因此，電流傳感器經過了電－磁－電的絕緣隔離轉換。接觸器03.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應用于電力、配電與用電場合。接觸器廣義上是指工業電中利用線圈流過電流產生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。右圖為接觸器實物。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）裝置作用在電工學上，運用于電動機作為控制對象，也可用作控制工廠設備、電熱器、工作母機和各樣電力機組等電力負載，可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與關斷大電流控制（達800A）電路的裝置。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制，是自動控制系統中的重要元件之一。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）工作原理接觸器的工作原理是：當接觸器線圈通電后，線圈電流會產生磁場，產生的磁場使靜鐵芯產生電磁吸力吸引動鐵芯，并帶動交流接觸器點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關的原理有點相似。接觸器結構變壓器04.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標定義：變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。組成：變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。互感應效應：在發電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數量卻有變動，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感效應，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器05.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義整流器（交流變直流<AC/DC>）逆變器（直流變交流<DC/AC>）交流變流器（交流變頻器<AC/AC>）直流變流器（直流斬波器<DCChopper>）

變流器是使電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發生變化的電器設備。在實際應用場合中，有些場合需要將交流電源變成直流電源，這就是整流電路。在另外一些場合則需要將直流電源變成交流電源，這種對應于整流的逆向過程，定義為逆變電路。在一定條件下，一套晶閘管電路既可以作整流電路又可作逆變電路，這種裝置稱為變流器。主電路可以分為四種：

任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）構成原理

主電路：變流器除主電路（分別為整流電路、逆變電路、交流變換電路和直流變換電路）控制電路：還需有控制功率開關元件通斷的觸發電路（或稱驅動電路）和實現對電能調節、控制的控制電路。觸發電路：包括脈沖發生器和脈沖輸出器兩部分。

前者根據控制信號的要求產生一定頻率、一定寬度或一定相位的脈沖；后者將此脈沖的電平放大為適合變流器中功率開關元件需要的驅動信號。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）構成原理觸發電路按控制的功能可分為：相控觸發電路A斬控觸發電路B頻控觸發電路C采用正弦波的頻控電路不僅能控制逆變器的輸出電壓，還能改善輸出電壓的質量。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）構成原理變流器的控制電路按控制方式分：按控制信號性質分：模擬信號最常采用的是直流電壓和電流，便于用電的方法加以處理和變換；數字信號是一組信息參量具有離散值的不連續變化的信號。數字控制具有高精度，但電路較為復雜，價格昂貴。因此，實際上廣泛應用的是數字模擬混合式控制電路。此外，采用微型計算機的控制電路也具有很多優點。開環控制電路閉環控制電路A模擬控制電路B數字控制電路繼電器06.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）定義繼電器（Relay）是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。繼電器結構原理，如圖4-2-8所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）作用繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。

繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構（輸入部分）；有能對被控電路實現“通”、“斷”控制的執行機構（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構（驅動部分）。作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用：放大綜合信號任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）主要技術參數釋放電流觸點切換電壓和電流額定工作電壓直流電阻吸合電流任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）繼電器測試ABCD測觸點電阻測線圈電阻測量吸合電壓和吸合電流測量釋放電壓和釋放電流集成電路07.《新能源汽車電學基礎與高壓安全》inwinic和汽車新時代的領導者一起成長任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）分類1.集成電路按其功能、結構可以分：為模擬集成電路、數字集成電路和數/模混合集成電路三大類。模擬集成電路又稱線性電路,用來產生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間變化的信號）。例如半導體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等，其輸入信號和輸出信號成比例關系。而數字集成電路用來產生、放大和處理各種數字信號（指在時間上和幅度上離散取值的信號）。例如5G手機、數碼相機、電腦CPU、數字電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號。2.按制作工藝分：集成電路按制作工藝可分為半導體集成電路和膜集成電路。膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）分類3.按集成度高低分集成電路按集成度高低的不同可分為：SSIC小規模集成電路（SmallScaleIntegratedcircuits）MSIC中規模集成電路（MediumScaleIntegratedcircuits）LSIC大規模集成電路（LargeScaleIntegratedcircuits）VLSIC超大規模集成電路（VeryLargeScaleIntegratedcircuits）ULSIC特大規模集成電路（UltraLargeScaleIntegratedcircuits）GSIC巨大規模集成電路也被稱作極大規模集成電路或超特大規模集成電路（GigaScaleIntegration）。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）分類4.按導電類型分集成電路按導電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路，它們都是數字集成電路。雙極型集成電路的制作工藝復雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡單，功耗也較低，易于制成大規模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。5.按用途分集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。如圖4-2-11所示，為集成電路。任務導入獲取信息任務實施學習目標（一）分類6.按應用領域分集成電路按應用領域可分為標準通用集成電路和專用集成電路。7.按外形分集成電路按外形可分為圓形（金屬外殼晶體管封裝型，一般適合用于大功率）、扁平型（穩定性好，體積小）和雙列直插型。任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）檢測常識1.檢測前要了解集成電路及其相關電路的工作原理2.測試避免造成引腳間短路3.嚴禁在無隔離變壓器的情況下，用已接地的測試設備去接觸底板帶電的電視、音響、錄像等設備4.要注意電烙鐵的絕緣性能任務導入獲取信息任務實施學習目標（二）檢測常識5.要保證焊接質量

6.不要輕易斷定集成電路的損壞7.測試儀表內阻要大

8.要注意功率集成電路的散熱9.引線要合理任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）NE555NE555（TimerIC）為8腳時基集成電路，大約在1971年由西格尼蒂克公司（SigneticsCorporation）發布，在當時是唯一非常快速且商業化的TimerIC。NE555體積小、重量輕、穩定可靠，操作電源范圍大，輸出端的供給電流能力強，計時精確度高，溫度穩定度佳，且價格便宜。如圖所示，為智能電學套裝中NE555集成塊。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）NE555NE555時機電路封形式有兩種，一是DIP雙列直插8腳封裝，另一種是SOP-8小型（SMD）封裝形式。NE555內部功能：任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）NE555

它的內部等效電路：NE555的內部中心電路是三極管BG15和BG17加正反饋組成的RS觸發器。輸入控制端有直接復位Reset端，通過比較器A1，復位控制端的TH、比較器A2置位控制的T。輸出端為F，另外還有集電極開路的放電管DIS。它們控制的優先權是R、T、TH。

圖中：①腳為電源負極（地）端；②腳為觸發輸入端，用于啟動電路；③腳為輸出端；④為總復位端；⑤腳為控制端；⑥腳稱作閥值端；⑦為接地端；⑧腳為電源正極。任務導入獲取信息任務實施學習目標（三）NE555NE555的主要特點是：1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久；2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配；3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載；4.它的計時精確度高、溫度穩定度佳，且價格便宜。任務導入獲取信息任務實施學習目標（四）升降壓IC

AL1540是一款專為升壓、升降壓開關電源設計的專用DC-DC控制器芯片。AL1540典型應用支持5-40V輸入電壓苑圍。通過擴展輸入供電，也可以支持400V以上的輸入電壓范圍。芯片采用固定頻率的PWM控制方式，并在輕載條件下自動降頻提高轉換效率芯片內置高精度誤差放大器，振蕩器，以及頻率補償電路，簡化了外圍設計。芯片內置過流保護以及EN腳關斷功能。芯片工作頻率可通過一個外接電阻調節，方便根據不同應用設置系統工作頻率。AL1540內部集成了軟啟動以及過溫保護電路，減少外圍元件并提高系統可靠性。如圖所示，為智能電學套裝中升降壓IC器件。任務導入獲取信息任務實施學習目標（五）IGBT驅動芯片IGBT驅動芯片一般是指由IGBT驅動板、驅動輔助電源、驅動外圍電路及接插件組成的板卡級電路產品。IGBT系列高頻驅動板，主要采用SG3525A作為PWM脈沖形成，輸出脈沖頻率范圍20~60KHZ，脈沖間隔互為180度，死區時間可以自行調整。可適用于IGBT全橋逆變串聯諧振感應加熱裝置調頻調功。功率范圍：10~120KW，該控制板接線少，控制集中，沒有調試，工作電源電壓為三路交流雙18V/1A及四個22V/0.5A的電源。具有過流，過壓，卻水，多種狀態指示，并提供開關型霍爾保護接口和線性霍爾保護接口，有全橋逆變IGBT驅動電路，此板可直接組裝IGBT高頻感應加熱裝置。如圖所示為智能電學套裝中的IGBT驅動集成芯片。任務導入獲取信息任務實施學習目標（五）IGBT驅動芯片性能：（1）動態驅動能力強，能為IGBT柵極提供具有陡峭前后沿的驅動脈沖；（2）能向IGBT提供適當的正向柵壓；（3）能向IGBT提供足夠的反向柵壓；（4）有足夠的輸入輸出電隔離能力；（5）具有柵壓限幅電路，保護柵極不被擊穿；（6）輸入輸出信號傳輸無延時；（7）電路簡單，成本低；（8）IGBT損壞時，驅動電路中的其它元件不會隨之損壞；（9）當IGBT處于負載短路或過流狀態時，能在IGBT允許時間內通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流，實現IGBT的軟關斷；（10）在出現短路、過流的情況下，能迅速發出過流保護信號，供控制電路進行處理針腳如圖所示。任務導入獲取信息任務實施學習目標（五）IGBT驅動芯片引腳序號引腳名稱I/O描述1HINI邏輯輸入控制信號高電平有效，控制高端功率MOS管的導通與截止“0”是關閉功率MOS管“1”是開啟功率MOS管。