课堂二 元器件预备知识
一、常用电子元器件识别
(一)二极管
二极管(diode)全称为晶体二极管,或称半导体二极管,由半导体组成的器件,具有单向导电功能(就是在正向电压的作用下,导通电阻较小,但在反向电压作用下,导通电阻极大或无穷大)。
二极管是最常用的电子元件之一,它最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管常用于整流电路、检波电路、稳压电路、各种调制电路。在电磁炉中常使用开关二极管、稳压二极管、整流二极管、发光二极管、贴片二极管等,如图1-3所示。新型超薄电磁炉大量采用贴片元器件,如图1-4所示。
图1-3 电磁炉用二极管外形
图1-4 新型超薄电磁炉大量采用贴片元器件
(1)开关二极管 开关二极管是专门用来做开关用的二极管,二极管导通时相当于开关闭合,截止时相当于开关打开。其具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点,由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短,且在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,将在电路中起到控制电流接通或关断的作用。
(2)稳压二极管 稳压二极管(又称齐纳二极管)是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管,其工作时的端电压(又称齐纳电压)通常为3~150V,且按每隔10%,能划分成许多等级。可用来稳定直流工作电压及对信号进行限幅,通常用在稳压电源中作为基准电压或用在过电压保护电路中作为保护二极管。
(3)整流二极管 整流二极管是将交流电能转变为直流电能的二极管。通常包含一个PN结,有阳极和阴极两个端子,且具有明显的单向导电性。
(4)发光二极管 发光二极管简称为LED,是将电能转化成光能的二极管。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成,由一个PN结组成,具有单向导电性,且工作电压较低、工作电流很小、抗冲击和抗震性能好,可靠性高,寿命长。在电磁炉中作为指示灯、组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
(5)高速二极管 高速二极管就是反向恢复时间trr比较小的二极管,其电流通过零点由正向转换到规定的值的时间间隔比较小,此类二极管在电磁炉中常用的有SF系列。
(6)贴片二极管 贴片二极管常应用在新型电磁炉中,它具有单向导电特性,在电路中实现整流、钳位、电位隔离与限幅等作用。贴片二极管的封装形式有多种,常见封装形式有:矩形贴片二极管(外形同贴片电阻),黑色;圆柱无引线型,外形为透明红色玻璃管,带负极指示圆环等。电磁炉中所用的是矩形贴片二极管。
(二)电阻器
电阻器通常简称为电阻,是一个限流元件,将电阻接在电路中后,电阻器的阻值是固定的。电阻一般是两个引脚,它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。电磁炉所用的电阻器有固定电阻器、压敏电阻器和电位器,其外形如图1-5所示。
图1-5 电磁炉用电阻器
(1)固定电阻器 固定电阻器是阻值不变或者变化忽略不计的电阻器,是电子制作中使用最多的元件,固定电阻器一经制成,其阻值便固定不变。
片式固定电阻器从“chip fixed resistor”直接翻译过来的,俗称贴片电阻(SMDresistor),是金属玻璃铀电阻器中的一种,是将金属粉和玻璃铀粉混合,采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。贴片电阻器常用于新型超薄电磁炉。
(2)压敏电阻器 压敏电阻器(VSR)全称为电压灵敏电阻器,是以氧化锌为主要材料而制成的金属-氧化物-半导体陶瓷元件。其电阻值随端电压而变化,且工作电压范围宽、对过压脉冲响应快、耐冲击电流的能力强、漏电流小、电阻温度系数小,性优价廉,体积小,是一种理想的保护元件,主要用于开关电源、集成电路及电子线路的抑制浪涌电流、过电压保护等。压敏电阻在电磁炉的交流进线电源中常被使用,在电路中文字符号为“RZ”或“R”。
(3)电位器 电位器是一种可调的电子元件,由一个电阻体与一个转动或滑动系统组成,其作用是调节电压(含直流电压与信号电压)和电流。根据其材质,可分为线绕电位器、炭膜电位器、实芯式电位器;根据其输出与输入电压比与旋转角度的关系,可分为直线式电位器(呈线性关系)、函数电位器(呈曲线关系)。电阻体有两个固定端,通过手动调节转轴或滑柄,改变动触点在电阻体上的位置,改变动触点与任意一个固定端之间的电阻值,从而改变电压与电流的大小。电位器在电路中文字符号为“VR”或“R”。
(三)电容器
电容器(electric capacity)简称电容(图1-6),是一种容纳电荷的器件,其最基本的功能就是充电和放电,由两个金属极,中间夹有绝缘材料构成。因其绝缘材料不同,所构成的电容器的种类有所不同,但基本结构均相同。电容用符号“C”表示。在电磁炉电路中常使用固定电容器、高频谐振电容器(振荡电容)、电解电容器、滤波电容器、抗干扰电容器等,新型电磁炉中还采用了贴片电容。
图1-6 电容器
(1)固定电容器 固定电容器是一种非化学电容器,其两极板间用绝缘电介材料制成,电容量不可改变,主要用在不需要改变电容量的电路中。
(2)谐振电容器 谐振电容是指电磁炉电控板上与线盘相并联的高压电容,电容范围为0.15~0.4μF/1200V,此电容在工作中需承受超过DC1000V的电压,且会发热,如果耐温耐压不过关,则在工作过程中极易损坏。
(3)电解电容器 电解电容器的两极板材料是电解质电介材料,其电解液涂层有极性,分正负,不可接错。电解电容器的特点是单位体积的电容量非常大,比其他种类的电容大几十到数百倍,额定的容量较大,且能够大规模生产(由于电解电容的组成材料均是普通的工业材料,制造电解电容器的设备为普通的工业设备,成本相对较低),被广泛用于直流或脉动电路中。
(4)滤波电容器 滤波电容器用在电源整流电路中,用来滤除交流成分,使输出的直流更平滑。平波、滤波电容安装在电磁炉电控板上,交流进线处一般放置一个2μF/275V的CBB电容,起滤波作用,在整流桥、扼流圈后面放置4~10μF/275V的CBB电容,起直流平波作用,类似水桶原理,使后级的线盘、IGBT工作电流尽量平滑。滤波电容器的容量与电磁炉的功率有关,一般不小于4μF。电磁炉工作时电流大,且波动幅度高,故滤波电容器一般不采用普通电容,而选用无感、高频特性好、自愈能力强和稳定性电容器。
(5)抗干扰电容器 抗干扰电容器具有较高的耐电压和抗外电干扰能力,该电容器跨接在市电输入线ACN\ACL之间,既防止电磁炉产生的高频干扰脉冲窜入市电网,干扰其他电器,又防止市电网中的干扰脉冲窜入电磁炉电路,影响电磁炉工作。
(6)贴片电容 全称为多层(积层、叠层)片式陶瓷电容器,也称为片容,常用于新型电磁炉。贴片电容有两种尺寸表示方法,一种是以in(1in=25.4mm)为单位来表示,一种是以mm为单位来表示,如0402系列的贴片电容,04表示长度是0.04in,02表示宽度0.02in。
(四)三极管
三极管全称为半导体三极管,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,在电路中用符号“Q”、“V”或“VT”表示。其内部含有两个PN结,发射区和基区之间的PN结称为发射结,集电区和基区之间的PN结称为集电结。两个PN结把半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,内部结构如图1-7所示。排列方式有PNP型三极管和NPN型三极管,其中,PNP型三极管发射区“发射”的是空穴,其移动方向与电流方向一致,箭头朝内;NPN型三极管发射区“发射”的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,箭头朝外。
图1-7 晶体管的内部结构
晶体管是电路中应用最广泛的器件之一,在电磁炉中常使用开关晶体管、功率晶体管,还有应用在新型电磁炉上的贴片三极管等,如图1-8所示。
图1-8 晶体管
(1)开关晶体管 开关晶体管又称开关双极晶体管,在电路中对电流起开关作用。其电流放大系数较大,特征频率较高,主要用于开关和数字电路中。
(2)功率晶体管 通常将集电极耗散功率超过1W的晶体管称为功率晶体管。功率晶体管必须能够承受高电压和流过大电流,因此在内部结构上,功率晶体管与普通晶体管有所区别。功率晶体管常采用复合管结构,并制成模块。这种复合式功率模块称为达林顿管。在电磁炉中常采用一些专用的晶体管(如G25N120AND、S8050等)。
(3)贴片三极管 贴片三极管基本作用是放大,它可以把微弱的电信号放大到一定强度,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量。电磁炉采用贴片元件(如MMBT2222、L8050HPLTI、KTC9014S等),主要是为降低成本,提高可靠性。由于贴片三极管体积小,型号不便在上面打印,所以一般用标号(也称代码)标示,标号通常由2~4个符号(字母和数字)组成。
(五)集成电路
集成电路的种类很多,电磁炉所用的集成电路主要有三端稳压器、单片机(微控制器)、显示芯片、电压比较器及电源IC、IGBT驱动块等。
1.单片机
单片机又称单片微控制器(MCU),为电磁炉电路控制核心元器件,即中央控制器,对整个电磁炉的运行状态进行控制。单片机芯片放置在主板上,其中单片机已嵌入了相关比较器及部分电磁炉专用程序函数;由于单片机芯片端口有限,一般通过串口驱动显示模块。常用的单片机主要有HT46R22、HT46C22、SPMC65P2404、SH69P42、GMS87C1202(图1-9)、S3F9454BZZ-DK94、S3F9488XZZ-QZ88等。
图1-9 单片机
单片机是电磁炉中最大的一块集成电路,是电磁炉的微处理器,用来控制电磁炉“加热系统”输出功率的大小,以及何时开始加热、何时停止加热等“动作”。同时,单片机还具备检测整个“加热系统”的工作状态的功能,有针对性地对电磁炉进行保护。电磁炉是利用单片机根据炊具表面温度的大小来控制“加热系统”,改变输出功率的大小和控制加热时间,来达到自动烹饪的目的。单片机如损坏,主要表现在无功率输出,或锅拿走依然有功率,或显示错误、炸机等。
2.显示芯片
主要用于数码管类的电磁炉显示,是一移位送数寄存控制器。如若损坏,表现为显示错误、暗亮、按键操作失灵等,如图1-10所示。
图1-10 显示芯片
3.电压比较器
电压比较器用来比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系),当“+”输入端电压高于“-”输入端时,电压比较器输出为高电平;当“+”输入端电压低于“-”输入端时,电压比较器输出为低电平。电压比较器用于电压、电流、温度信号的检测与判断。在电磁炉中常使用的电压比较器有LM339N(图1-11)、LM393等,它们的切换速度快,延迟时间小。
图1-11 电压比较器
4.电源IC
电源IC是指开关电源的脉宽控制集成,电源靠它来调整输出电压电流的稳定,如图1-12所示。电磁炉电源IC有SM7028、VI-Per22A、FSD200、THX201、THX202H等,电磁炉开关电源故障率较高,一般是模块炸裂损坏。
图1-12 电源IC
5.三端稳压器
稳压IC又称集成稳压电源及集成稳压器,它是将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。三端稳压器共有三个引出端,其外形与大功率晶体管相同,如图1-13所示。
图1-13 三端稳压器
三端稳压器在电磁炉中具有稳定电压的作用。由于在电磁炉的电源供电系统中,必须将交流电转换为比较平滑的直流电,但因电网供电电压的波动,经过整流和滤波电路处理后的直流电仍产生一定的波动,从而影响电磁炉的工作。故需要通过稳压电路将整流、滤波电路输出的电压进一步稳定在一定范围内。在电磁炉中常用的三端稳压器有7805、7809、7812等。
6.驱动块
电磁炉所用的驱动块,主要用于驱动大功率IGBT管,电磁炉最常用型号有TA8316(D8316)、TA8316AS TA8316S等,如图1-14所示。
图1-14 驱动块
(六)蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电声器件,它具有压电效应,在电磁炉中用作讯响器,符号为“H”或“HA”。它主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种,如图1-15所示。
图1-15 蜂鸣器
其中,压电式蜂鸣器由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。少部分压电式蜂鸣器外壳上装有发光二极管。当接通适合的直流工作电源后,压电式蜂鸣器即可振荡发声。
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。
(七)电流互感器(电流检测器)
电流互感器也称电流检测线圈、检锅线圈。电磁炉所用的电流互感器(图1-16)串联在220V输入端电源上,起变流和电气隔离作用,它是将高电流按比例转换成低电流。电流互感器就是升压(降流)变压器,它有四个脚,其中粗一点的两个脚是初级,直通的,电阻为0;细一点的是次级,电阻一般为80Ω左右。电流互感器主要是次级绕线容易断线,易引起整机功率波动(即间歇加热)、检不到锅、功率异常等故障。
图1-16 电流互感器
电流互感器的接线方式有完全星形接线式、两相两继电器不完全星形接线式、两相一继电器电流差接线式、三角形接线式等几种。
(八)扼流圈
扼流圈是电感器的一种,它又称电感线圈、阻流圈或扼流圈,是用绝缘导线绕制的各种线圈,能产生电感作用,是一种非线性元件。在电磁炉电路中常使用振荡电感器、扼流圈[如常用的ф27mm或ф12mm磁环和14.5H电感线圈,ф33mm或ф15mm(内)磁环和11.5H电感线圈,ф1.4mm、11T、22.4μH共模电感滤波器和ф2mm、22T、62μH的共模电感滤波器等]。
扼流圈(图1-17)在整流桥后级,主要起两个作用,一是将外界来的干扰挡在门外,二是将IGBT、线盘工作时自产生的干扰关在门内,不让其跑到市电上,从而影响其他电器工作。振荡电感器在使用过程中,长时间高温下连续工作,品质会因温度升高而降低;而扼流圈的作用是产生感应电动势,阻止电流突变,减少IGBT的损耗。
图1-17 扼流圈
实践表明电磁炉工作时,扼流圈温度不应超过80℃(反之,会因温度升高,使振荡圈内磁环老化加速),当温度高于120℃时将导致电感器品质永久降低或即时失效,此时IGBT会因扼流圈无扼流作用而迅速烧坏。
二、专用电子元器件识别
(一)IGBT管
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)简称功率开关管,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电力电子器件。IGBT均可被看作是一个MOSFET(场效应晶体管)输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构,如图1-18所示。IGBT为电磁炉电路的核心元器件,是电磁炉的“心脏”。其在电路中相当于一个高频开关管,承受着高电压、大电流和高频开关损耗所产生的热量。
图1-18 IGBT
IGBT有三个极,分别称为栅极G(门极)、集电极C(漏极)、发射极E(源极),如图1-19所示。一般来说,IGBT引脚排列顺序与常见的大功率三极管的引脚排列顺序一致,即型号标注的一面朝外,引脚向下,从左至右依次为栅极(G)、集电极(C)、发射极(E)。电磁炉中使用的IGBT多为N型。
图1-19 IGBT种类及符号
在实际维修过程中,功率开关管的故障率是最高的。由于功率开关管承担着电磁炉整机的功率输出,其性能的优劣及参数选择是否合适直接关系到电磁炉是否能够长期稳定工作。电磁炉正常工作时,功率开关管处于高频率的导通和截止状态;当功率开关管导通时,220V交流市电经桥式整流器整流后获得约310V电压,经锅底励磁线圈盘、功率开关管的集电极、功率开关管的发射极、电源的负极(地)构成回路,电源以大电流给锅底励磁线圈盘充电,将电能转化为锅底励磁线圈盘中的电磁能。
(二)桥式整流器
桥式整流器为电磁炉电路的核心元器件,其作用是将交流电源转换为直流电压,产生直流高压。整流桥是将几只整流二极管封装在一个壳内,能够将交流电变换为直流电的器件,如图1-20所示。
图1-20 桥式整流器
根据电磁炉额定功率的不同,桥式整流器的额定输出电流大小也不同。一般而言,额定功率在2000W以下的电磁炉通常选用额定输出电流为15A的桥式整流器,如电磁炉中最常见的桥式整流器D15XB60,其额定耐压为600V;额定功率在2000W以上的电磁炉可以选用输出电流为25A左右的桥式整流器,如在大功率电磁炉中最常用到的D25XB80桥式整流器,其额定耐压为800V。
(三)锅底励磁线圈
锅底励磁线圈(又称振荡线圈、感应加热器、励磁器等)实质上就是电感,为电磁炉电路中完成电磁振荡的重要元器件。其作用是对电能进行储存及释放,完成将电场能转换为磁场能,用于对电磁炉的锅具进行加热。电磁炉锅底励磁线圈可分大锅底励磁线圈和小锅底励磁线圈两种,有多种电感量,例如140μH、157μH等,主要由励磁线圈、塑料托盘及数根高磁通磁条等组成。它在电磁炉中的安装位置如图1-21所示。
图1-21 锅底励磁线圈的安装位置
励磁线圈由多股耐高温漆包线绞合绕制而成。当励磁线圈上通过高频直流电流时,则将会在其周围产生磁力线。励磁线圈通常有平面形、凹面形(又叫锅底形)、线圈中间留空形三种,如图1-22所示。
图1-22 励磁线圈
塑料托盘由耐热、绝缘、硬度较高的工程塑料注塑而成,用于支托励磁线圈和嵌入扁形磁条,如图1-23所示。
图1-23 塑料托盘
高磁通磁条由按磁力线方向排列的铁氧体组成,以构成线圈的磁路,如图1-24所示。
图1-24 高磁通磁条
(四)变压器
变压器是一种将交流电压升高或降低而频率不变的电感器件,它是输配电系统和电子电路不可缺少的电气设备。
变压器是一种用于电能转换的电气设备,能够把一种电压、电流的交流电能转换成相同频率的另一种电压、电流的交流电能。它主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成,其使用范围广,原理简单,但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器具有电压变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等功能,常用的铁芯形状通常有E型和C型,分低频变压器与高频变压器两种。早期的电磁炉用的是低频变压器(降压电源变压器)供电,现在电磁炉多数都用高频变压器(开关电源变压器)供电了。电磁炉所用变压器如图1-25所示。
图1-25 变压器
(五)热敏电阻器
热敏电阻器又称半导体热敏电阻器、温度传感器,是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器,在电磁炉中作为电路核心测温元器件。热敏电阻器种类繁多,一般按阻值温度系数可分为负温度系数和正温度系数热敏电阻,电磁炉所用的为负温度热敏电阻。
电磁炉所用热敏电阻的作用:感知炉面温度,将温度信号转化为电压信号送给单片机作为间接判断锅体温度及防干烧保护的检测信号。电磁炉用热敏电阻外形似二极管,表面呈红色,安装在锅底励磁线圈中间,紧靠陶瓷板,并在两者接触处涂有导热硅脂,以提高其控制灵敏度,如图1-26所示,在电路中用符号“RT”或“R”表示。
图1-26 电磁炉所用热敏电阻器
※知识链接※ 【提示】为了防止开关管过热损坏,IGBT温度升高时,过流能力会下降,故大多数电磁炉在IGBT下方或旁边也装有热敏电阻(图1-27),其目的在于当IGBT温度超过85℃时单片机做出相应的处理,以使IGBT降温。
图1-27 IGBT下方与旁边装热敏电阻
(六)散热风扇
散热风扇是电磁炉中重要的组成部分,是给电磁炉内散热的部件。在电磁炉工作过程时,其腔壳内的元器件(如IGBT模块、电源的整流部分、扼流线圈、锅底励磁线圈等)会产生大量的热量,使这些元件器件的温度降下来处于正常工作状态至关重要,散热风扇就是给电磁炉内散热的部件。
目前应用在新型电磁炉上的风扇有有刷风扇和无刷风扇两种,其中无刷风扇又可分为12V和18V电源两种风扇类型。两种风扇相比较而言,无刷风扇更耐用,风量更大噪声更小,有刷风扇的噪声较大。散热风扇主要由电动机、叶片及其他零件组成,其结构形式多为肩担式,如图1-28所示。
图1-28 散热风扇外形
(七)微晶玻璃陶瓷板
微晶玻璃陶瓷板又称微晶板,其作用是耐高温和防水隔离。微晶玻璃陶瓷板是在与天然花岗岩形成条件类似的高温下,将加有晶核剂的特定组合的玻璃,在有控条件(一定温度)下进行晶化热处理,成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶板的耐酸性和耐碱性都比花岗岩、大理石优良,是一种化学稳定性优良的无机材料。即使长期暴露于风雨及污染油烟空气中,也不会产生变质、褪色和强度降低等现象。微晶板通常有平面形和凹面形两种,如图1-29所示。
图1-29 微晶玻璃陶瓷板
微晶玻璃陶瓷板作为电磁炉带有装饰性的面板,其与锅具直接接触,是承载锅具的载体,起绝缘和支撑作用,以防止锅底与励磁线圈之间产生漏电现象。且微晶玻璃陶瓷板属于非金属材料,对变化的磁场无反应,不会被加热,同时,可在励磁线圈与锅底之间起到气隙的作用。
目前应用在家用电磁炉上的面板有国产和进口的两种。进口电磁炉面板大多呈纯白色或黑色,白色的非常光滑并且没有沙孔;黑色的为塞兰微晶玻璃。国产A级、B级面板大多是白色面板,A级面板为一次高温烧制而成,边缘光滑手感好;B级面板为烧制后切割而成,一般会有粗糙的边缘;C级面板一般印有花鸟鱼虫等图案,因为C级面板容易变色发黄,所以厂家用花纹来掩饰其容易变色的缺点。
(八)薄膜开关
薄膜开关又称触摸开关,如图1-30所示,它是由柔性绝缘材料层和导电材料层组合而成的一种密封多层结构非自锁按键开关,是触点开关的一种。薄膜开关按其结构可分为平面型、多层组合、密封式等。它是一种集面板与开关功能标记、显示窗、指灯透明窗、开关内连线、开关电路引出线为一体的新型微电流电子开关构成操纵系统总成,具有使用寿命长、密封性能好、耐弯折、耐摔、体积小、重量轻等特点。薄膜开关通常由五部分组成,具体如下。
图1-30 电磁炉薄膜开关
第一部分:面板层,一般是在低于0.25mm的PET、PC等无色透光片材丝印上精美图案和文字制作而成,由于面板层主要起标识和按键作用,因此选用的材料必须具有高透明度、高油墨附着力、高弹性、防折性等特点。在厚度选择上应视面板及按键的大小而定,材料厚,触动力加大,反应迟钝;材料过薄,触动时手感差,回弹不明显。厚度在0.25mm以上称为板材,不适合立体键成型,可用作无按键操作区域的指示性的标牌面板,或用作薄膜开关的衬板。
第二部分:垫胶层,主要用来将面板层与电路层紧密相连,以达到密封和连接的效果,此层一般要求厚度在0.02~0.05mm之间,具有高强的黏性和防老化性。在生产中,一般选用专用的薄膜开关双面胶,部分薄膜开关要求防水防高温,因此垫胶层必须根据需要而使用不同性质的材料。
第三部分:控制电路上层和下层,此层均采用性能良好的聚酯薄膜(PET)作为开关电路图形的载体,并在其上用特殊的工艺丝印上银浆、炭浆或金浆使其具有导电性能,其厚度一般在0.05~0.175mm以内。
第四部分:夹胶层,处于上电路与下电路层之间,起密封和连接的作用,通常采用PET双面胶,其厚度在0.05~0.2mm之间。在选择此层材质时,需从产品的整体厚度、绝缘性、电路按键包手感及密封性等几方面考虑。
第五部分:背面胶层,此层所采用的材料与薄膜开关与何种材质相粘贴紧密相关,通常采用的有普通双面胶、3M胶、防水胶等。
在电磁炉中常使用柔性薄膜开关、硬性薄膜开关、平键薄膜开关、凸起薄膜开关,如图1-31所示。
图1-31 电磁炉中常使用的薄膜开关
1.柔性薄膜开关
柔性薄膜开关是薄膜开关的典型形式,其结构如图1-32所示。该薄膜开关的面膜层、隔离层、线路层全部由各种不同性质的软件薄膜所组成,因此被称为柔性薄膜开关。
图1-32 柔性薄膜开关基本结构
柔性薄膜开关的电路层,均采用电器性能良好的聚酯薄膜(PET)作为开关电路图形的载体。由于聚酯薄膜所具有的特性,使得该薄膜开关具有良好的绝缘性、耐热性、抗折性和较高的回弹性。开关电路的图形(包括开关的连线及其引出线)均采用低电阻,低温条件下固化的导电性涂料印刷而成。因此,整个薄膜开关的组成,具有一定的柔软性,不仅适合于平面体上使用,还能与曲面体配合。
柔性薄膜开关引出线与开关体的本身是一体的,在制作群体开关的连线时,将其汇集于薄膜的某一处,并按设计指定的位置和标准的线距向外延伸,作为柔软的、可任意弯曲的、密封的引出导线与整机的后置电路相连。
2.硬性薄膜开关
硬性薄膜开关的开关图形和线路是制作在普通的印刷线路覆铜板上,其结构如图1-33所示。该薄膜开关一般采用金属导片作为导通触点,其信息反馈除蜂鸣信号、LED指示外,一般可采用金属手感弹片。
图1-33 硬性薄膜开关的结构示意图
3.平键薄膜开关
平键式薄膜开关以感觉反应而非触觉接触为基础,触感按键式薄膜开关是在薄膜开关结构中的线路层轧出凸起的按键,此结构非常耐用,行程比金属弹片要小一些。在实际应用中,聚酯按键可以被轧到面膜层,从而减少薄膜开关的总层数。
4.凸起薄膜开关
一种使开关键体微微凸起,略高于面板,构成立体形状的薄膜开关,称为立体键开关。凸起薄膜开关能准确地给定键体的范围,提高辨认速度,且增进了产品外观的装饰效果,同时,凸起薄膜开关的凸起可有多种变化。需指出的是,其立体凸起的高度通常不宜超过基材厚度的两倍。
(九)真空荧光显示屏
真空荧光显示屏(VFD)是从真空电子管发展而来的显示器件,如图1-34所示。其利用电子撞击荧光粉,使荧光粉发光,是一种自身发光显示器件。由发射电子的阴极(直热式,统称灯丝)、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。
图1-34 电磁炉真空荧光显示屏
VFD种类较多,根据结构可分为二极管和晶体管两种。电磁炉的VFD大多使用晶体管,以玻盖和基板形成一真空容器,在真空容器内以阴极CATHODE(灯丝FILAMENT)、栅极GRID及阳极ANODE为基本电极,还有一些其他的零件(如消气剂)。
其中,灯丝是在极细钨丝芯线上涂覆上钡(Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)的氧化物(三元碳酸盐),再以适当的张力安装在灯丝支架与弹簧支架之间,在两端加上规定的灯丝电压,使阴极温度达到6000℃左右而放射热电子。
栅极是将不锈钢等的薄板予以光刻蚀后成型的金属网格,在其上加上正电压后,能加速并扩散自灯丝所放射出来的电子,将之导向阳极;反之,若加上负电压,则可拦阻游向阳极的电子。
阳极是指在形成大致显示图案的石墨等导体上,依显示图案的形状印刷荧光粉,在其上加上正电压后,因前述栅极的作用而加速,扩散的电子将会互相冲击而激发荧光粉,使之发光。
消气剂是维持真空的重要零件。在排气工程的最后阶段,可利用高频产生的涡流损耗对消气剂加热,在玻璃盖的内表面形成钡的蒸发膜,可用来进一步吸收管内的残留气体。