2.12 集成电路

2.12.1 集成电路的分类

集成电路英文缩写为IC，它是将晶体管、电阻器及电容器等元器件，按电路结构的要求制作在一块硅片上，然后封装而成的。集成电路可分为数字集成电路和模拟集成电路两种。

1.模拟集成电路

电信号连续变化的，称模拟信号。模拟电路是用来处理模拟信号的，如运算放大器等。

2.数字集成电路

电信号不连续的信号，称数字信号。数字电路是用来处理数字信号的，由于信号的不连续性，数字电路多半是由开关电路组成的逻辑电路。

此外，还有一些集成电路内含模拟和数字电路，构成专用集成电路，如开关电源、晶闸管触发、逆变电源控制等专用集成电路。

2.12.2 集成电路的识别

集成电路又称集成块，在电气原理图中的符号是IC或U。

电动自行车上使用的集成块有三端稳压器、三端可调压器、精密稳压器、运算放大器、电压比较器、门电路、脉宽调制电路（PWM）、单片机、时基电路、光耦合器、无刷电动机控制台专用芯片等。

1.常见集成电路的外形与封装

集成电路按外形、封装不同，有圆形封装、扁平封装（表面安装）、双列直插和单列直插封装、软封装，以及大规模集成电路封装等多种，如图2-44所示。

图2-44 集成电路外形

TIPS 蓄电池电解液不低于下标线，未有明显的变形、裂纹和漏液等缺陷。

TIPS 打开电源开关，转动调速转把使电动机运行，此时灯光短时间变暗，但电动机运转有力，表明蓄电池良好和电量充足。

其中，双列或单列直插多为塑料外壳，最为通用。

2.集成电路的引脚排列与识别

集成电路的引脚数量虽不同，但排列方式仍有一定规律可循。一般总是从外壳顶部看，按逆时针方向编号，如图2-45中箭头所示方向，第1脚位置都有参考标记，如圆形管座以键为参考标记，逆时针数。如是扁平形或双列直插形，无论是陶瓷封装还是塑料封装，一般均有色点或某种标记（如小圆孔或锁口、缺角等），在色点或标记的正面左方，靠近色点的脚或靠近标记的左下角就是第1脚，然后按逆时针方向数下去。图2-46和图2-47所示为各种封装集成电路的常见引脚排列方式。

图2-45 扁平和双列直插集成电路引脚的识别

图2-46 圆壳封装集成电路引脚的识别（底视）

2.12.3 集成电路的检测

TIPS 蓄电池充电不到30min，其外壁发热烫手，表明蓄电池内部短路或极板严重硫化。

TIPS 蓄电池电量的快速判断：用万用表测量蓄电池组的电压,每一单体电池的电压不小于1.75V，12V蓄电池电压不小于10.5V，24V蓄电池电压不小于21V，36V蓄电池电压不小于31.5V，48V蓄电池电压不小于42V，否则应进行充电，避免蓄电池极板氧化而损坏。

TIPS 对蓄电池充电不到2h，充电指示灯变绿，行驶距离达不到10km，则表明蓄电池容量不足。

检测集成电路的一般方法是用仪表测试各脚电压、各引脚对地电阻、输入和输出电压、电源功耗、输入输出波形等，并将测试结果与正常集成电路参数对照，就可以判断被测集成电路是否正常。

检测电动自行车集成电路时，主要应测量其关键测试点。

在电动自行车中，常用的集成电路有微处理器、开关电源厚膜集成电路和运算放大集成电路。下面我们来具体分析一下这几种常见集成电路的关键测试点。

1.微处理器集成电路的关键测试点

微处理器集成电路的关键测试点主要是V_DD电源端、RESET复位端、X_IN晶振信号输入端、X_OUT晶振信号输出端及其他线路输入、输出端。

用在线检测法测量出上述关键点的对地电阻值和电压值，与正常值对照，即可判断该集成电路是否正常。

2.开关电源集成电路的关键测试点

开关电源集成电路的关键测试点主要是V_CC电源端、电压检测输入端、电流检测输入端、激励脉冲输出端等。

图2-47　单列直插封装集成电路引脚的识别

用在线检测法测量集成电路各引脚的电压值和电阻值，然后与资料上的正常值进行比较，如相差较大，还应检测相关的外围组件，在确定外围组件正常的情况下，则可判断该集成电路已损坏。

在开关集成电路中，开关管是核心组件，对内置大功率开关管的厚膜集成电路，当怀疑开关管不良时，可通过测量开关管C、B、E极之间的正、反向电阻来进行判断。

3.运算放大器集成电路关键测试点

运算放大器集成电路的关键测试点主要是输入和输出端。此点静态时电压值较高。

测试时，将万用表拨至直流电压挡，测量输出端与负电源端之间的电压值。用手握金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端（加入干扰信号），并观察指针的摆动情况，正常时，万用表指针会有较大的摆动，如指针根本不动，则说明该运算放大器已损坏。

4.电动自行车具体集成电路关键点测试

在电动自行车中，常用集成电路有TL494电路和555时基电路。下面我们来具体了解一下其关键点的具体测试方法。

（1）集成电路TL494的测定

集成电路TL494电路的内部构造如图2-48所示。

集成电路TL494的测定步骤如下：

1）准备仪表：对集成电路的测试要选功能比较全面的，例如数字式万用表，型号以MY68型和MS8201型数字式万用表比较实用。它们能测到的频率一般为150kHz和200kHz。另外需要一台示波器、可调线绕电阻等。

TIPS 根据仪表内电量指示灯或电量表，可判断蓄电池内的电量。

TIPS 查蓄电池内的电解液密度，20℃的温度下，电解液的正常密度为1.26～1.28g/cm³。密度下降0.01g/cm³相当于蓄电池放电6%

TIPS 如果电池外壳有裂纹，修理前，用苏打水洗刷蓄电池外壳，清除全部脏物，然后用刮刀沿裂缝方向将壳壁外面削成V形槽，其深度为壳体壁厚的2/3，再用锉刀将沟槽沿边锉成粗糙面，然后用丙酮或92#以上的汽油将沟槽彻底清洗干净，最后用黏结剂修补。

TIPS 将电池盒安装到电动自行车上时，应先用万用表测量电池的正、负极与整车的正、负极是否相同，如不相同，会造成控制器烧坏。

TIPS 用环氧树脂黏结剂修补蓄电池具体方法是：

用气焊枪或其他加热器将裂缝处局部加热使其变软，用铲刀在裂缝处割成V形，用刀片把已配制好的环氧树脂黏结剂塞入V形槽内，并涂平，用纸覆盖。待0.5h后，在40～60℃的干燥环境中静置2～3h；或室内自然硬化后，除去贴纸，锉光表面，修补完成。

图2-48 集成电路TL494内部构造

2）测量振荡频率：首先将万用表选择旋至200kHz挡，初测TL494最高振荡率（对其他集成电路如低于200kHz，可随时调整挡位），以求准确。TL494的振荡在5、6脚，因此万用表表笔应接在这两个脚，测定其锯齿波。充电器和控制器电路的振荡频率为20～80kHz，测定结果是其中某值，说明集成电路的振荡正常，电阻电容值正确。如果没有任何振荡迹象，应当检查接触点和表笔、接线等。若重新测试后仍测不到数值，说明集成电路有问题。

如果频率不准，说明问题在R_T或C_T，可视情况适当调整或更换。

3）测量占空比：准备好示波器，将TL494的输出脚9、10接在示波器输入接口，并预先给9、10脚加额定负载。这里需要注意的是，没有额定负载，测出的占空比是不准确的，会偏离原设计值。观察示波器的9、10脚输出的波形，同时调整占空比：对控制器，调整调速手柄，由0旋至最大；对充电器，调整6脚电阻值，由0调到最大（电容C_T，同时调整）。这时从示波器中应当看到占空比由0～100％范围内均匀变化。

4）测量输出电压范围：将数字式万用表选择钮旋转至直流50V电压挡，测量TL394输出端在空载和负载两种条件下的输出电压，输出脚为8、11脚。调整负载电阻，当负载增大时，电压提高，且变化反应灵敏。

5）软启动：对有软启动功能的集成电路测定软启动时，将数字式万用表拨至直流电压挡，测其软启动脚的对地电压。按模拟操作开机后，从显示窗口应能观察到软启动脚电压由0逐渐升高，而不是突然升高，这是软启动的保护特点，是通过输出电压的缓慢建立而完成的。

另外，还可以测定各种芯片的其他功能和数据。

（2）555时基集成电路的关键测试点

555时基集成电路内部的主要器件有：两个电压比较器、一个双稳态触发器、一个由3只电阻构成的触发器和一个功率输出级。

555时基集成电路将数字电路和模拟电路巧妙地结合在一起，用万用表很难直接测出其好坏。可采用6V直流电源、电源锁和一个8脚IC插座，配置阻容组件和发光二极管LED组成一个检测电路对其进行检测。

测试时，将时基集成电路插入IC插座，按下电源锁，如发光二极管LED闪烁发光，则说明时基电路正常；如LED不发光或一直亮，则说明该时基集成电路有故障。