百科解释
目录·开关电源·开关稳压器·接近开关 词语：开关 拼音： kāi guān 1.打开城门、宫门、关隘等的门户。《逸周书·大匡》：“外食不赡，开关通粮。”《史记·秦始皇本纪》：“ 秦人开关延敌，九国之师逡巡遁逃而不敢进。”《续资治通鉴·宋钦宗靖康元年》：“臣愿激合勇义之士，设伏开关，出其不意，扫其营以报。” 2.开启和关闭。《儿女英雄传》第三五回：“紧接着便听得外间的门风吹的开关乱响，吓得个娄主政骨软筋酥。” 3.电器装置上接通和截断电路的设备。 浩然《艳阳天》第一○六章：“ 萧长春跟焦振丛借了一把旧手电，电不足，开关也不好使。” 4.设在流体管道上控制流量的装置。如：油门开关；气门开关。 是用来接通和断开电路的元件。开关应用在各种电子设备，家用电器中。 按用途分：波段开关,录放开关,电源开关,预选开关, 限位开关,控制开关,转换开关,隔离开关等。 按结构分：滑动开关,钮子开关,拨动开关,按钮开关,薄膜开关等。 a.额定电压: 是指开关在正常工作时所允许的安全电压. 加在开关两端的电压大于此值,会造成两个触点之间打火击穿。 b.额定电流: 指开关接通时所允许通过的最大安全电流.当超过此值时,开关的触点会因电流太大而烧毁。 c.绝缘电阻: 指开关的导体部分与绝缘部分的电阻值.绝缘电阻值应在100MΩ以上。 d.接触电阻: 是指开关在导通状态下,每对触点之间的电阻值.一般要求在0.1-0.5Ω以下,此值越小越好。 e.耐压: 指开关对导体及地之间所能承受的最低电压。 f.寿命: 是指开关在正常工作条件下, 能操作的次数.一般要求在5000-35000次左右。 1、概述 光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。 接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点，而晶体管接近开关的作用距离短，不能直接检测非金属材料。但是，新型光电开关则克服了它们的上述缺点，而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。 目前，这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外，利用红外线的隐蔽性，还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。 在维修开关电源的时候可以采用降压检修法。其方法是：将显示器的电源插头接在一个交流调压器上，再 把调压器的输出电压调到100V左右，然后通电检修，并逐次提高电源电压来检修。 故障实例一：开机便烧坏保险，输出电压为零。这种情况一般是由于开关管被击穿，发射极和集电极短路所 造成的。此时可先将开关管拆下，测其发射极和集电极对地电阻，如为零或很小，则换掉即可。但也要检查下其 它元器件有无问题后方能开机。 故障实例二：光栅出现“S”形的扭曲。这种问题应重点检查滤波电路和稳压电路,一般是因为有一只二极管 断路，由全波整流变成半波整流，这也可能是其滤波电容容量减少所致 故障实例三：交流220V整流滤波电路出现短路性故障，且开机烧保险。先检查一下整流二极管有无短路、滤 波电容是否严重漏电。还可拔去消磁线圈插头，检查一下消磁热敏电阻有无短路性故障，如有应换新。 故障实例四：开机无光栅、无显示、电源指示灯不亮，但未烧保险。这时应检查交流互感变压器是否开路、 整流电路的限流电阻有无开路（烧断）失效，或整流二极管是否断路。 故障实例五：无光栅、无显示，且机内发出异常声响。如发出“吱吱”声，说明振荡频率低，应检查与振 荡有关的元件，如发出“嗒嗒”声，说明电源过流保护，应检查过流保护电路 2、 光电开关的分类 1、 按检测方式分 下面以上海中沪电子仪器厂的产品为例来介绍光电开关的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。 2、按结构分类 光电开关按结构可分为放大器分离型、放大器内藏型和电源内藏型三类。 1）放大器分离型是将放大器与传感器分离，并采用专用集成电路和混合安装工艺制成，由于传感器具有超小型和多品种的特点，而放大器的功能较多。因此，该类型采用端子台连接方式，并可交、直流电源通用。具有接通和断开延时功能，可设置亮、音动切换开关，能控制6种输出状态，兼有接点和电平两种输出方式。 2）放大器内藏型是将放大器与传感一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成，使用直流电源工作。其响应速度局面（有0.1ms和1ms两种），能检测狭小和高速运动的物体。改变电源极性可转换亮、暗动，并可设置自诊断稳定工作区指示灯。兼有电压和电流两种输出方式，能防止相互干扰，在系统安装中十分方便。 3）电源内藏型是将放大器、传感器与电源装置一体化，采用专用集成电路和表面安装工艺制成。它一般使用交流电源，适用于在生产现场取代接触式行程开关，可直接用于强电控制电路。也可自行设置自诊断稳定工作区指示灯，输出备有SSR固态继电器或继电器常开、常闭接点，可防止相互干扰，并可紧密安装在系统中。 3、光电开关工作原理 由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。 4、光电开关的特点 MGK系列光电开关是现代微电子技术发展的产物，是HGK系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显著的特点： ●具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时告知工作状态是否可靠； ●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便； ●对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化； ●响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0.1ms，每分钟可进行30万次检测操作，能检出高速移动的微小物体； ●采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺，具有很高的可靠性； ●体积小（最小仅20×31×12mm）、重量轻，安装调试简单，并具有短路保护功能。 5 、专用名词 检出距离：对射式和镜面反射式光电开关的检出距离是指光轴上无有效遮挡物野战，可稳定检出的最大距离。反射式光电开关的检出距离则是可稳定检出标准检测物的最大距离。 回差距离：回差距离指动作距离与复位距离之差。它用检出距离的比率来表示，一般在检出距离的20%以下。 响应时间：把从受光器初始有效受光到输出动作所需的时间称作响应时间。 复位应用时间：把从受光器初始有效遮光到输出复位所需的时间称为复位应用时间。 暗动：暗动（DARK ON）：即遮光动作。它表示在进入受光器的光速减少到一定程序时或被全遮时，输出晶体管将导通输出。 亮动：亮动（LIGHT ON），也称受光动作。它是指进入受光器的光束增加到一定量时，输出晶体管导通且有输出。 外同步输入功能：在一般情况下，凡具有外部诊断输入功能的光电开关，一般均具有外同步功能。 也就是说，可以据此在工作前预检传感器检测是否正常。在工作中，利用此性质也可随时接受控制系统发出的运行或中断指令。如果将前一个输出与后一个外同步输入进行串接，则可实现与门等功能。 6、 使用 1、光电开关可用于各种应用场合，避免强光源，光电开关在环境照度较高时，一般都能稳定工作。但应回避将传感器光轴正对太阳光、白炽灯等强光源。在不能改变传感器（受光器）光轴与强光源的角度时，可在传感器上方四周加装遮光板或套上遮光长筒。 2、防止相互干扰，MGK 系列新型光电开关通常都具有自动防止相互干扰的功能，因而不必担心相互干扰。然而，HGK系列对射式红外光电开关在几组并列靠 近安装时，则应防止邻组和相互干扰。防止这种干扰最有效的办法是投光器和受光器交叉设置，超过2组时还拉开组距。当然，使用不同频率的机种也是一种好办法。 HGK系列反射式光电开关防止相互干扰的有效办法是拉开间隔。而且检测距离越远，间隔也应越大，具体间隔应根据调试情况来确定。当然，也可使用不同工作频率的机种。 3、镜面角度影响：当被测物体有光泽或遇到光滑金属面时，一般反射率都很高，有近似镜面的作用，这时应将投光器与检测物体安装成10～20°的夹角，以使其光轴不垂直于被检测物体，从而防止误动作。 4、排除背景物影响：使用反射式扩散型投、受光器时，有时由于检出物离背景物较近，光电开关或者背景是光滑等反射率较高的物体而可能会使光电开关不能稳定检测。因此可以改用距离限定型投、受光器，或者采用远离背景物、拆除背景物、将背景物涂成无光黑色、或设法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。 5、自诊断功能使用：在安装或使用时，有时可能会由于台面或背景影响以及使用振动等原因而造成光轴的微小偏移、透镜沾污、积尘、外部噪声、环境温度超出范围等问题。这些问题有可能会使光电开关偏离稳定工作区，这时可以利用光电开关的自诊断功能而使其通过STABLITY绿色稳定指示灯发出通知，以提醒使用者及时对其进行调整。 开关电源 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并 使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。 开关电源的三个条件 1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态 2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频 3、直流：开关电源输出的是直流而不是交流 开关电源的分类： 人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 接地 开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。 保护电路 开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。 发展动向 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（MnZn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。 开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N＋1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。开关稳压器 开关稳压器系统LTM4601AHVMPV，该器件具有锁相环和输出跟踪功能，为要求苛刻的军事和航空应用而设计。LTM4601AHVMPV在-55℃至125℃的温度范围内经过完全测试。该器件采用15mm x 15mm x 2.8mm军用塑料焊盘网格阵列(LGA)封装，仅重1.7g。这种紧凑的LGA封装可用于大功率DC/DC解决方案，因为它与类似尺寸的球栅阵列(BGA)封装相比热阻较低。LTM4601AHVMPV全部由凌力尔特公司的硅片组成，并经过严格的内部测试，让要求苛刻的高可靠性应用拥有组件级可靠性和业界领先性能。 LTM4601AHVMPV是开关模式同步DC/DC降压型稳压器，具有内置电感器，支持电源组件和补偿电路。该器件在4.5V至28V的输入电源范围内工作，调节输出电压范围为0.6V至5V。这个DC/DC微型模块稳压器可以提供12A连续负载电流(峰值为14A)，或者可以并联以实现高达48A的电流共享。它实现高达92%的效率。像LTM4601AHVMPV这类DC/DC微型模块稳压器可以简化电源设计和结构，仅需要大容量输入和输出电容器以及一个电阻就可设置输出电压。 LTM4601AHVMPV DC/DC微型模块稳压器的LGA封装允许表面贴装组装，可以像所有表面贴装IC那样进行处理和组装。另外，其扁平设计允许该器件焊接在印刷电路板的背面，从而为先进的数字集成电路腾出了宝贵的电路板空间。LTM4601AHVMPV对输出过压和短路情况有自我保护能力。以1,000片为单位批量购买，每片价格为40.25美元。 性能概要：LTM4601AHVMPV 完整的12A DC/DC电源系统；并联可使电流高达48A 纤巧和薄型15mm x 15mm x 2.8mm高可靠性塑料LGA封装 在-55℃至125℃工作温度范围内测试 保证在-55℃时启动 输入电压范围为4.5V至28V；输出为0.6V至 5V接近开关 接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。 一、 性能特点 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。 当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。 有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。 二、 种类 因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种： 1、涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 2、电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 3、霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 4、光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 5、热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 6、其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。 三、 主要用途 接近开关在航空、航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用。在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位移、速度、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。 四、 选用注意事项 在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响。若被物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时，应选用霍尔接近开关，它的价格最低。 在环境条件比较好、无粉尘污染的场合，可采用光电接近开关。光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影。因此，在要求较高的传真机上，在烟草机械上都被广泛地使用。 在防盗系统中，自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关。有时为了提高识别的可靠性，上述几种接近开关往往被复合使用。 无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。
