第二章二極管應(yīng)用電路

第二章二極管應(yīng)用電路第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日單相半波整流電路將交變電流變換成單向脈動(dòng)電流的過程稱為整流。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。2.1單相整流電路

單相半波整流電路如圖所示。由電源變壓器T、整流二極管VD和負(fù)載電阻RL組成。第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.1單相整流電路（1）當(dāng)v2為正半周時(shí)，二極管VD加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，RL上產(chǎn)生正半周電壓vO，如圖（b）所示。（2）當(dāng)v2為負(fù)半周時(shí)，二極管VD加反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，RL上無(wú)電流流過，如圖（c）所示。工作原理示意圖如圖所示。1．工作原理第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日各波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示。2.1單相整流電路第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

半波整流：電路僅利用電源電壓的半個(gè)波，故稱半波整流。

脈動(dòng)直流電：大小波動(dòng)，方向不變的電流（或電壓）稱為脈動(dòng)直流電。

半波整流后的輸出信號(hào)為半波脈動(dòng)直流電。半波整流電路的缺點(diǎn)是電源利用率低，且輸出脈動(dòng)大。2.1單相整流電路第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

2．負(fù)載與整流二極管的電壓和電流（1）負(fù)載電壓VO

（2）負(fù)載電流IL

（3）流過二極管的正向電流

IV（4）二極管反向峰值電壓VRVO=0.45V22.1單相整流電路第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（5）正確選擇二極管的參數(shù)：①最大整流電流：②最高反向工作電壓：IVM≥IO≥

2.1單相整流電路第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

單相全波整流電路如圖所示。2.1.2單相全波整流電路2.1單相整流電路第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日1．工作原理

（2）當(dāng)v1為負(fù)半周時(shí)，如圖（b）所示，VD2導(dǎo)通，VD1截止，RL兩端輸出電壓。2.1單相整流電路

（1）當(dāng)v1為正半周時(shí)，如圖（b）所示，VD1導(dǎo)通，VD2截止，RL兩端輸出電壓。第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日全波整流波形如圖所示。2.1單相整流電路第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

2．負(fù)載與整流二極管的電壓和電流

（1）負(fù)載所獲得的直流電壓平均值：

VO=20.45V2=0.9V2

（2）負(fù)載平均電流：

（3）每只二極管承受的反向峰值電壓

VR

（4）每只二極管通過的平均電流：2.1單相整流電路第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

1．工作原理

具有電阻負(fù)載的橋式整流電路如圖所示。2.1.3單相橋式整流電路2.1單相整流電路第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（1）當(dāng)v1為正半周時(shí)，如圖（b）所示，VD1和VD2導(dǎo)通，VD3和VD4截止，RL兩端輸出電壓vO。（2）當(dāng)v1為負(fù)半周時(shí)，如圖（b）所示，VD3和VD4導(dǎo)通，VD1和VD2截止，RL兩端輸出電壓vO。2.1單相整流電路第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

橋式整流電路波形如圖所示。2.1單相整流電路第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

2．負(fù)載與整流二極管的電壓和電流

（1）負(fù)載所獲得的直流電壓平均值：

VO=20.45V2=0.9V2

（4）每只二極管承受的反向電壓：

（3）每只二極管通過的平均電流：

（2）負(fù)載平均電流：2.1單相整流電路第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

[例2-1]

有一直流負(fù)載需要直流電壓6V，直流電流0.4

A，若采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。并選擇二極管的型號(hào)。則

解

取V2

=9.1V

(6.7

V+0.7

V

2)因VL=0.9V2

流過二極管的平均電流

選擇二極管可用整流電流為300mA，額定反向工作電壓為25V的2CZ53A，共四只。

二極管承受的反向電壓2.1單相整流電路第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

在整流電路后加接濾波電路可使負(fù)載得到平滑的直流電壓。常見的濾波電路有

型LC濾波、

型LC

濾波和

型RC濾波，如圖所示。2.1.4濾波電路簡(jiǎn)介2.1單相整流電路第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

1．電容濾波電路電路圖如圖所示。

（1）電容器在半波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.1單相整流電路①v2為第一個(gè)正半周當(dāng)v2

<

vC

時(shí)，VD截止，電容器對(duì)負(fù)載RL放電，RL中有電流，放電延續(xù)到下一個(gè)正半周。如圖（c）所示。當(dāng)v2

>

vC

時(shí)，VD導(dǎo)通，對(duì)C充電。如圖（b）所示。

v2由0開始上升，但當(dāng)

v2

<

vC時(shí)，VD仍截止。

②v2為第二個(gè)正半周第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)

v2>

vC時(shí)，VD導(dǎo)通，繼續(xù)對(duì)C充電，但因?yàn)殡娙萜魃嫌惺Ｓ嚯妷?，充電時(shí)間縮短。當(dāng)

v2<

vC時(shí)，VD截止，電容通過RL放電。直流電流：

負(fù)載上的直流電壓近似等于輸入電壓

v2的峰值V2m，即VO

≈V2m。2.1單相整流電路

③電容的充放電反復(fù)進(jìn)行，直到電容器C上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時(shí)，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。波形如圖（d）所示。第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日電路圖和波形如圖所示。

（2）電容器在全波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

②輸出電壓（平均值）：

①全波整流電路輸出的是全波脈動(dòng)直流電，輸入電壓正負(fù)半周對(duì)電容C充電兩次，充電方向相同，電容C對(duì)負(fù)載放電時(shí)間縮短。半波：VO

=V2

全波：VO

=1.2V2

2.1單相整流電路第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

圖示采用

型RC濾波電路的橋式整流器。2．RC濾波電路

電路中C1的作用和上面講的濾波作用相同，R和C2起進(jìn)一步平滑作用，C2越大，效果越好。只是電阻R上的直流壓降使輸出電壓降低。2.1單相整流電路第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日3．

型LC濾波電路圖示為

型LC濾波電路。2.1單相整流電路

圖中L為電感量很大的鐵心線圈，使加到RL上的交流成分減小，所以這種濾波器的平滑濾波作用比RC濾波器好。第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.1單相整流電路4．

型LC濾波電路圖示為

型LC濾波電路。

濾波作用最好，適用于負(fù)載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場(chǎng)合。

這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。

第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

發(fā)光二極管（LED）LED的外形和電路符號(hào)如圖所示。

一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時(shí)，能發(fā)出紅、綠和黃色的光。

發(fā)光二極管的PN采用特殊工藝制成。1．LED的結(jié)構(gòu)和符號(hào)2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路

第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2．LED的特性LED的伏安特性如圖所示。

優(yōu)點(diǎn)：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、顏色鮮。

①正向工作電壓：比普通二極管高，約1.2V~2.5

V；

②反向擊穿電壓：一般比普通二極管低，約5V左右。2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日3．LED的主要參數(shù)

發(fā)光二極管的特性參數(shù)主要包括電性能參數(shù)和光性能參數(shù)。4．LED驅(qū)動(dòng)電路。

（1）單個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路

如需同一電源同時(shí)驅(qū)動(dòng)幾只LED，應(yīng)將他們串起來(lái)，如圖（b）所示。也可將若干個(gè)LED分別串聯(lián)后再并聯(lián),如圖（c）所示。2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

定義：穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的二極管。

電路符號(hào)和伏安特性如圖所示。

2.2.2穩(wěn)壓二極管2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日1．穩(wěn)壓二極管的特性

穩(wěn)壓二極管通常工作在反向擊穿區(qū)，通過穩(wěn)壓二極管的電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，電壓基本不變。穩(wěn)壓的兩個(gè)基本條件：

（1）管子兩端需加上一個(gè)大于其擊穿電壓的反向電壓。

（2）采取適當(dāng)措施限制擊穿后工作的反向電流值。

2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2．穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

（1）穩(wěn)定電壓VZ：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下管子兩端的電壓值。

（2）穩(wěn)定電流IZ：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下的工作電流。

（3）耗散功率PCM：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓VZ與最大穩(wěn)定電流IZM的乘積，若使用中超過這個(gè)數(shù)值，穩(wěn)壓管將被燒毀。2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

1．光電二極管的電路符號(hào)及工作原理。2.2.3光電二極管

特性：光電二極管是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。

電路符號(hào)如圖所示。

光電流：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強(qiáng)度和光的波長(zhǎng)有光。

2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2．光電二極管的主要參數(shù)

（1）最高工作電壓VRM：光電二極管在無(wú)光照條件下，反向電流不超過0.1A時(shí)所能承受的最高反向電壓。VRM越大，管子性能越穩(wěn)定。（2）暗電流ID：光電二極管在無(wú)光照時(shí)，在最高反向電壓作用下所測(cè)得的反向電流。ID越小，管子性能越好，對(duì)光的敏感度越高。

（3）光電流IL：光電二極管在光照時(shí)所產(chǎn)生的光電流。IL

越大，管子性能越好。2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日無(wú)引線片狀二極管

片狀二極管是一種無(wú)引線、體積小、重量輕、性能好、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的新型二極管。

片狀二極管的幾種主要封裝形式如圖所示。

2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

復(fù)合二極管是指一個(gè)封裝內(nèi)包含2個(gè)以上的二極管。

組合形式：共陰極式、共陽(yáng)極式、串聯(lián)式和獨(dú)立式等幾種。如圖所示。2.2.5復(fù)合二極管

共陰式????串聯(lián)式??共陽(yáng)式?獨(dú)立輸出式2.2

其他二極管及其應(yīng)用電路第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日SOT-23????SC-70??????SOT-89??EM-3??

封裝形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89等。如圖所示。2.2