电动车充电器教程及原理..

电动车充电器教程
第一章基础知识
第1节电子元器件的识别和检测
电动车充电器都是由电子元器件构成的，以下内容在没有特别说明的情况下，都是针对电动车充电器而言的。

要弄懂电动车充电器就必须了解这些元器件的作用和原理。

本章针对电动车充电器所用元器件进行详尽分类和系统分析。

电动车充电器所用元件主要有：电阻、电容、二极管、三极管、场效应管、集成电路等，下面将分别介绍。

一、电阻
电阻，英文名resistance，缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。

通常在电子产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。

电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。

电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。

欧姆定律说，I=U/R，那么R=U/I，电阻的基本单位是欧姆简称为欧，用希腊字母“Ω（希腊字母，音译成拼音读作ōu mì gǎ ）”表示，有这样的定义：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。

电阻的主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。

比较大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）（兆=百万，即100万）。

他们的换算关系是：
1MΩ=1000KΩ 1KΩ=1000Ω
1、电阻器的种类
电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。

在电子产品中，以固定电阻应用最多。

而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有ＲＴ型碳膜电阻、ＲＪ型金属膜电阻、ＲＸ型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。

型号命名很有规律，Ｒ代表电阻，Ｔ－碳膜，Ｊ－金属，Ｘ－线绕，是拼音的第一个字母。

电阻器当然也有功率之分。

常见的是1/４瓦的“色环金膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。

电动车充电器器中用的到还有３瓦（Ｗ）的、２Ｗ的和１Ｗ的。

当然在一些微型产品中，会用微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，
2、电阻器的标识
有些直接标注的电阻，是很容易识别的。

可是在装配电子产品的时候，必须考虑到为以后检修的方便，把标注面朝向易于看到的地方。

在手工装配时，多这一道工序，不是什么大问题，但是自动生产线上的机器没有那么聪明。

而且，电阻器元件越做越小，直接标注的标记难以看清。

因此，国际上惯用“色环标注法”。

事实上，“色环电阻”占据着电阻器元件的主流地位。

“色环电阻”顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。

有的是用４个色环表示，有的用５个。

区别是：４环电阻，一般是碳膜电阻，用３个色环来表示阻值，用１个色环表示误差。

５环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用４个色环表示阻值，另一个色环也是表示误差。

颜色第一环第二环第三环第四环倍率第五环误差黑0 0 0 1
棕 1 1 1 10 ±1%
红 2 2 2 100 ±2%
橙 3 3 3 1000
黄 4 4 4 10000
绿 5 5 5 100000 ±0.5%
蓝 6 6 6 ±0.25%
紫7 7 7 ±0.1%
灰8 8 8
白9 9 9
金0.1 ±5%
银0.01 ±10% 色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。

但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容易读错，在识别时，可运用如下技巧加以判断：
技巧1：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。

最常用的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环，一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。

技巧2：棕色环是否是误差标志的判别。

棕色环既常用做误差环，又常作为有效数字环，且常常在第一环和最末一环中同时出现，使人很难识别谁是第一环。

在实践中，可以按照色环之间的间隔加以判别：比如对于一个五道色环的电阻而言，第五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一些，据此可判定色环的排列顺序。

技巧3：在仅靠色环间距还无法判定色环顺序的情况下，还可以利用电阻的生产序列值来加以判别。

比如有一个电阻的色环读序是：棕、黑、黑、黄、棕，其值为：100×10000=1MΩ误差为1％，属于正常的电阻系列值，若是反顺序读：棕、黄、黑、黑、棕，其值为140×1Ω=140Ω，误差为1％。

显然按照后一种排序所读出的电阻值，在电阻的生产系列中是没有的，故后一种色环顺序是不对的。

电动车充电器常用的电阻标准四环法前三环色标
数值第一环第二环第三环数值第一环第二环第三环0.22Ω红红银 2.7 kΩ红紫红
0.15 Ω棕绿银 3 kΩ橙黑红
3、电阻的常见故障：a．阻值变化此类故障比较常见，用万用表检查时可发现实际阻值与标称阻值相差很大。

一般都是阻值变大。

阻值变化无法修复，只有换新的电阻器。

b.断路断路故障有的可用眼睛检查出来，如引线折断、脱落、松动及断裂等。

有的则必须用万用表测量。

测量时，指示无穷大，应换新的电阻器。

c.内部接触不良此类故障比较常见，固定式电阻器多因内部接触不良造成，工作时有微小的跳火现象。

4、电阻的连接与计算
电阻相串联的电路,两端外加电压,各电阻上流过同一电流.
串联电阻的总电阻就称为串联等效电阻.电路计算中,需把握电流相等这一原则.电阻计算的公式：
串联：R=R1+R2+R3+......+Rn
并联：1/R=1/R1+1/R2+.....+1/Rn
R1与R2并联后的电阻R=R1*R2/(R1+R2)
5、热敏电阻
热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻
（CTR）．热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强．
热敏电阻在原理图中的代号为RT，在实际使用中无正负极之分。

电动车充电器用的是NTC 5D-11
二、电容器
一、电容器的原理
在电子产品中，电容器是必不可少的电子器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。

电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。

与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C 表示。

电容器是一种能储存电荷的容器．它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的．两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。

电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用.电容器对交流电的阻力受交流电频率影响，即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗.电容器是依靠它的充放电功能来工作的，加在电容器两个极板上的交流电频率高，电容器的充放电次数增多；充放电电流也就增强；也就是说．电容器对于频率高的交流电的阻碍作用就减小,即容抗小,反之电容器对频率低的交流电产生的容抗大．对于同一频率的交流电电．电容器的容量越大，容抗就越小，容量越小,容抗就越大.
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。

规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。

电容的基本单位为法拉（F）。

但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF）1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）
在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。

小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。

大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。

而且还有一个特点，一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。

电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。

把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压（也可以用万用表观察），我们说电容器储存了电荷。

电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。

充好电的电容器两端有一定的电压。

电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。

电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。

电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。

那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点。

交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。

电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。

电容器的选用涉及到很多问题。

首先是耐压的问题。

加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。

一般电解电容的耐压分档为6.3V，10V，16V，
25V，50V等。

二、电容器的参数
按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器.如：云母．瓷介．纸介，电解电容器等．在构造上，又分为固定电容器和可变电容器．由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，我们不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性，而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点，以及机械或环境的限制条件等。

这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。

1. 标称电容量（C R ）。

电容器产品标出的电容量值。

云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF 以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF ）；通常电解电容器的容量较大。

这是一个粗略的分类法。

2. 类别温度范围。

电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。

该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。

3. 额定电压（U R ）。

在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。

电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。

电晕是由于在介质/ 电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。

在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。

对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。

4. 损耗角正切（tg δ）。

在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。

在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如附图所示。

对于电子设备来说，要求R S 愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。

5. 电容器的温度特性。

通常是以20 ℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。

6. 使用寿命。

电容器的使用寿命随温度的增加而减小。

主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。

7. 绝缘电阻。

由于温升引起电子活动增加，因此温度升高将使绝缘电阻降低。

三、电容器的分类
电容器包括固定电容器和可变电容器两大类。

其中固定电容器又可根据其介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/ 塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。

电容的耐压和绝缘电阻
电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作
电压。

如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。

表1是常用固定电容直流工作电压系列。

有*的数值，只限电解电容用。

常用固定电容的直流电压系列
1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63
100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000 兆欧以上。

电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻。

漏电电阻越小，漏电越严重。

电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。

因此，漏电电阻越大越好。

四、电容的型号命名及标志方法
1）电容的型号命名
各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成：
第一部分：用字母表示名称，电容器为C。

第二部分：用字母表示材料。

第三部分：用数字表示分类。

第四部分：用数字表示序号。

电容的种类很多，为了区别开来，常用几个拉丁字母来表示电容的类别。

第一个字母C表示电容，第二个字母表示介质材料，第三个字母以后表示形状、结构等。

2）识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。

电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（μF）/mju:/、纳法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=1000毫法（mF），1毫法=1000微法（μF），1微法=1000纳法(nF)，1纳法=1000皮法(pF)
容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 μF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
字母表示法：1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法：三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。

三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇，第三位数宇表示有效数字后面零的个数，它们的单位都是pF。

如：102表示标称容量为1000pF。

221表示标称容量为220pF。

224表示标称容量为22x10(4)pF。

在这种表示法中有一个特殊情况，就是当第三位数字用"9"表示时，是用有效数宇乘上10-1来表示容量大小。

如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=2.2pF。

允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如：一瓷片电容为104J表示容量为0.1 μF、误差为±5%。

五、电容的质量判断及电解电容极性的判别方法
视电解电容器容量大小，通常选用万用表的R×10 、R×100 、R×1K 挡进行测试判断。

红、黑表笔分别接电容器的负极（每次测试前，需将电容器放电），由表针的偏摆来判断电容器质量。

若表针迅速向右摆起，然后慢慢向左退回原位，一般来说电容器是好的。

如果表针摆起后不再回转，说明电容器已经击穿。

如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位，则说明电容器已经漏电。

如果表针摆不起来，说明电容器电解质已经干涸推失去容量。

有些漏电的电容器，用上述方法不易准确判断出好坏。

当电容器的耐压值大于万用表内电池电压值时，根据电解电容器正向充电时漏电电流小，反向充电时漏电电流大的特点，可采用R×10K 挡，对电容器进行反向充电，观察表针停留处是否稳定（即反向漏电电流是否恒定），由此判断电容器质量，准确度较高。

黑表笔接电容器的负极，红表笔接电容器的正极，表针迅速摆起，然后逐渐退至某处停留不动，则说明电容器是好的，凡是表针在某一位置停留不稳或停留后又逐渐慢慢向右移动的电容器已经漏电，不能继续使用了。

表针一般停留并稳定在50 －200K 刻度范围内。

不知道极性的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。

我们知道只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。

反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。

测量时，先假定某极为“+ ”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下），两只表笔对调，重新进行测量。

两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。

测量时最好选用R*100 或R*1K 挡。

三、二极管
半导体二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件，用字母C表示。

几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同。

根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。

二极管的识别
小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极）,也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。

发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。

用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。

半导体最重要的两种元素是硅（读“gui”）和锗（读“zhe”）。

我们常听说的美国硅谷，就是因为起先那里有好多家半导体厂商。

测试二极管的好坏
业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。

测试前先把万用表的转换开关拨到二极管档，再将红、黑两根表笔短路，应有蜂鸣声。

1、正向特性测试
把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。

表应有一定数值，一般越小越好。

若正向电阻为0值即表发出蜂鸣声，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。

短路和断路的管子都不能使用。

2、反向特性测试
把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表指数在无穷大值或接近无穷大值，二极管就是合格的。

常用二极管参数：
四、三极管
半导体三极管也称双极型晶体管,晶体三极管,简称三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.
作用:把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 也用作无触点开关.
晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。

而每一种又有NPN和PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。

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，同时基区做得很薄，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）极基区的多数载流子（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，这股电子流称为发射极电流了。

由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：
Ic=Ib+Ie
这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：
β1=Ic/Ib
式中：β1--称为直流放大倍数，
集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：
β= △Ic/△Ib
式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

三极管的封装形式和管脚识别
常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律，
底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e b c。

目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。

五、功率场效应管（VDMOS）
场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.
特点:
具有输入电阻高（100000000～1000000000Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.
作用:
场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.
场效应管可以用作电子开关.
场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.。