電子技術(shù)基礎14二極管應用電路

1、二極管應用電路赤壁市機電信息技術(shù)學校楊展 Email:目錄01二極管狀態(tài)判別02二極管整流電路03二極管限幅電路04其他應用電路一、二極管工作狀態(tài)判別（1）.理想模型iDuDO O理想二極管特性：正偏時導通，uD = 0反偏時截止， iD = 0 U(BR)= 1、理想模型和恒壓降模型的建立一、二極管工作狀態(tài)判別1、理想模型和恒壓降模型的建立（2）.恒壓降模型iDuDO OUD(on)等效電路等效電路 正偏電壓 UD(on) 時導通，二極管等效為恒壓源UD(on)； 否則截止，二極管等效為開路。一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟（1）選取參考點；（2）用理想模型、恒壓降或折線模型

2、代替二極管；（3）斷開理想二極管，求正、負兩極的電位。（4）根據(jù)正、負兩極電位大小判斷管子的工作狀態(tài)。若VPVN，則理想二極管導通，用短路代替；若VPVN ，則理想二極管截止，用開路代替；若電路中有多只二極管同時正偏，則承受正向 電壓大的優(yōu)先導通。其余管子的狀態(tài)需據(jù)此再次 判斷。一、二極管工作狀態(tài)判別電位：電路中某一點相對于參考點的電壓，稱為該點電位電位與電壓的區(qū)別：電位是相對值（類似于高度的概念），電壓是絕對值（類似于長度的概念），二者單位和單位符號相同。計算電路中某點電位的步驟：1.選擇參考點（零電位點）2.確定各個電路元件上電壓的大小和方向。（電阻元件上電流流入一端為正，流出一端為負；電

3、源正極為正，負極為負）3.從該點出發(fā)經(jīng)過一條路徑到零電位點，所經(jīng)過路徑上所有電壓的代數(shù)和即為該點電位。一、二極管工作狀態(tài)判別例：求下圖中A、B點的電位解：1.選擇零電位點2.確定電路中電流和各元件上電壓的大小和方向設電路中電流為I，由電源方向可知，電流方向為順時針方向，則電壓方向如圖示，電壓大小如下123E10VI0.1ARRR203050 U1=IR1=2V U2=IR2=3V U3=IR3=5V A213VUUEU3V B312VUEUU5V 一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟D6V12V3k OAVAO+NPD6V12V3k OAVAO+NP6V12V3k OAVAO+NP

4、例1：求圖示電路的輸出電壓一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例2：求圖示電路的輸出電壓OD215V12V3k AD1VAO+P2N2P1N1 OD215V12V3k AD1VAO+P2N2P1N1O15V12V3k AVAO+P2N2P1N1一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例3：圖示電路中已知R1=R2=R3=R4=R5=R6二極管的狀態(tài)15V10V+R1R6R5R4R3R2ABPDNB6456341015VRR12.5VRRRR二極管截止 BAVVA21215VR7.5VRR 15V10V+R1R6R5R4R3R2ABPDN15V10V+R1R6R5R4R3R2

5、ABPN一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例4：如圖電路中，設 VDA、VDB 均為理想二極管，當 輸入電壓 UA、UB 為低電壓 0 V 和高電壓 5 V 的不同組合時，求輸出電壓 UO 的值。電路電路習慣畫法習慣畫法輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導通導通 導通導通0 V解解：0V0V 例4： 如圖電路中，當UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時，求輸出電壓 UO 的值。一、二極管工作狀態(tài)判別輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導通導通 導通導通0 V0V5V0 V 5

6、 V導通導通0 V截止截止 解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時，求輸出電壓 UO 的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導通導通 導通導通0 V5V0V0 V 5 V導通導通0 V截止截止5 V 0 V導通導通0 V截止截止解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時，求輸出電壓 UO 的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導通導通 導通導通0 V5V5V0 V 5 V導通導

7、通0 V截止截止5 V 0 V導通導通0 V截止截止 5 V 5 V導通導通導通導通5 V實現(xiàn)了實現(xiàn)了“與與”功能功能解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時，求輸出電壓 UO 的值。二、二極管整流電路將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為整流。實現(xiàn)這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。注：電流/電壓分類:按方向是否隨時間變化直流電-交流電-按大小是否隨時間變化按變化規(guī)律恒定直流電脈動直流電正弦交流電非正弦交流電 日常生活生產(chǎn)中許多電器設備需要使用直流電，但電源提供的往往都是交流電，這就需要將交流電變換為直流電。二、二極管整流電路恒定

8、直流電：大小方向都恒定不變的電流。脈動直流電：大小不變、方向隨時間變化的電流。周期交流電：大小和方向變化按規(guī)律周期變化的交流電。非周期直流電：大小和方向變化無規(guī)律的交流電。二、二極管整流電路1.單相半波整流電路電路由電源變壓器 T、整流二極管 VD 和負載電阻 RL 組成。（1）電路結(jié)構(gòu) 由于流過負載的電流和加在負載兩端的電壓只有半個周期的正弦波,故稱半波整流。v v1 1: :原邊線圈電壓 v v2 2: :副邊線圈電壓 v vO O: :輸出電壓 二、二極管整流電路（2）工作原理當v2 為正半周時，二極管 VD 加正向電壓，處于導通狀態(tài)，RL 上產(chǎn)生正半周電壓 vO ，如圖（b）所示。當

9、v2 為負半周時，二極管 VD 加反向電壓，處于截止狀態(tài)， RL 上無電流流過，如圖（c）所示。二、二極管整流電路（3）各波形對應關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計算負載電壓 VO O2OLLU0.45 UIRR 負載電流 IL 流過二極管的正向電流 IV二極管反向峰值電壓 VRUO = 0.45 U2OVII R22U2 U1.41U二、二極管整流電路（6）電路特點 電路結(jié)構(gòu)簡單，但電源利用率低（只有半個周期向負載供電），負載電壓脈動大。（5）正確選擇二極管的參數(shù)： 最大整流電流： 最高反向工作電壓： IVM IORMU22 U 二、二極管整流電路2.單相全波整流電路 具有中心抽頭的變壓

10、器T T可將副邊線圈電壓變換為大小相等對地極性相反的u u2a2a和u u2b2b（1）電路結(jié)構(gòu) 由于流過負載的電流和加在負載兩端的電壓有整個周期的正弦波,故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理當 v1 為負半周時，如圖（b）所示，VD2 導通，VD1 截止，RL 兩端輸出電壓 。當 v1 為正半周時，如圖（b）所示，VD1 導通， VD2 截止，RL 兩端輸出電壓 。O2avv O2bvv （3）各波形對應關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計算負載所獲得的直流電壓平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 負載平均電流：每只二極管承受的反向峰值電壓 VR每只二極管通過

11、的平均電流：2OLUI0.9R R2U2 2 U 2VOLU1II0.452R二、二極管整流電路（6）電路特點 電源利用率比半波整流電路高，負載電壓脈動小。但二極管承受的反向電壓比半波整流電路高。（5）正確選擇二極管的參數(shù)： 最大整流電流： 最高反向工作電壓： IVM IORMU22 2U 二、二極管整流電路3.單相橋式整流電路（1）電路結(jié)構(gòu) 由于四只二極管構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu),故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理當 v1 為正半周時，如圖（b）所示，VD1 和 VD3 導通， VD2 和 VD4 截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。當 v1 為負半周時，如圖（b）所示， VD2和 VD

12、4 導通， VD1 和 VD3截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。（3）各波形對應關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計算負載所獲得的直流電壓平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 負載平均電流：每只二極管承受的反向峰值電壓 VR每只二極管通過的平均電流：2OLUI0.9R 2VOLU1II0.452RRM2U2 U 二、二極管整流電路（6）電路特點 電源利用效率高，負載電壓脈動小，且二極管的正向平均電流小，反向電壓低。因此廣泛使用于小功率直流電源電路中。（5）正確選擇二極管的參數(shù)： 最大整流電流： 最高反向工作電壓： IVM IORMV22 U 三、二極管限幅電路 限幅電路又

13、叫鉗位電路，特點是當輸入大到一定范圍后，輸出不再隨輸入的增大而變化，而保持在某個固定值上。這種特性不僅用于信號的處理和運算中，也廣泛用于過載保護中。 通常將輸出電壓uo開始不變的電壓值稱為限幅電平,當輸入電壓高于限幅電平時,輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅；當輸入電壓低于限幅電平時,輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅。 分類：并聯(lián)型串聯(lián)型三、二極管限幅電路 1. 并聯(lián)型上限幅電路 上限幅電路如圖所示。改變值就可改變限幅電平。 三、二極管限幅電路 1.二極管上限幅電路 uiE時，二極管正偏導通，則uo=E uiE時，二極管反偏截止，則uo=ui u時二極管導通, uoVuiV, 二極管截止, uouV, 限幅電平為V 當u, 二極管截止, uou；Um(輸入峰值電壓）, 則限幅電平為當u, 二極管導通, uo u, 二極管導通, uo -m, 則限幅電平為-u, 二極管截止, uou三、二極管限幅電路 2.并聯(lián)型下限幅電路 下限幅電路如圖所示。改變值就可改變限幅電平。 三、二極管限幅電路 2并聯(lián)型下限幅電路 uiE時，二極管反偏 截止，則uo=ui uiE時，二極管正偏 導通，則uo=EV, 限幅電平為Vu時二極管導通, uoV