第02章二極管應用電路.ppt

1、,2.1單相整流電路,2.2其他二極管及應用電路,本章小結,第二章二極管應用電路,2.1.1單相半波整流電路,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。,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 和負載電阻 RL 組成。,2.1單相整流電路,（1）當v2 為正半周時，二極管 VD 加正向電壓，處于導通狀態(tài)，RL 上產生正半周電壓 vO ，如圖（b）所示。,（2）當 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。,工作原理示意圖如圖所示。,1工作原理,各波形之間

2、的對應關系如圖所示。,2.1單相整流電路,半波整流：電路僅利用電源電壓 的半個波，故稱半波整流。,脈動直流電：大小波動，方向不變的電流（或電壓）稱為脈動直流電。,半波整流后的輸出信號為半波脈動直流電。半波整流電路的缺點是電源利用率低，且輸出脈動大。,2.1單相整流電路,2負載與整流二極管的電壓和電流,（1）負載電壓 VO,（2）負載電流 IL,（3）流過二極管的正向電流 IV,（4）二極管反向峰值電壓 VR,VO = 0.45 V2,2.1單相整流電路,（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 IO,2.1單相整流電路,單相全波整流電路如圖所示。,2.1.2

3、單相全波整流電路,2.1單相整流電路,1工作原理,（2）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 。,2.1單相整流電路,（1）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 。,全波整流波形如圖所示。,2.1單相整流電路,2負載與整流二極管的電壓和電流,（1）負載所獲得的直流電壓平均值：,VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2,（2）負載平均電流：,（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,1工作原理,具有電阻負載的橋式整流電路如圖所示。,2.1.

4、3單相橋式整流電路,2.1單相整流電路,（1） 當 v1 為正半周時，如圖（b）所示，VD1 和 VD2 導通， VD3 和 VD4 截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。,（2）當 v1 為負半周時，如圖（b）所示， VD3和 VD4 導通， VD1 和 VD2 截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。,2.1單相整流電路,橋式整流電路波形如圖所示。,2.1單相整流電路,2負載與整流二極管的電壓和電流,（1）負載所獲得的直流電壓平均值：,VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2,（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）負載平均電流：,2.1單相整流電路,例 2-

5、1有一直流負載需要直流電壓 6 V，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。,則,解,取V2 = 9.1 V (6.7 V + 0.7 V 2),因 VL = 0.9 V2,流過二極管的平均電流,選擇二極管可用整流電流為 300 mA，額定反向工作電壓為 25 V 的 2CZ53A，共四只。,二極管承受的反向電壓,2.1單相整流電路,在整流電路后加接濾波電路可使負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濾波電路簡介,2.1單相整流電路,1電容濾波電路,電路圖如圖所示。,（1）電容

6、器在半波整流電路中的濾波作用,2.1單相整流電路,2.1單相整流電路, v2為第一個正半周,當 v2 vC 時， VD 截止，電容器對負載 RL 放電， RL 中有電流，放電延續(xù)到下一個正半周。如圖（c）所示。,當 v2 vC 時，VD 導通，對 C 充電。如圖（b）所示。,v2 由 0 開始上升，但當 v2 vC時，VD 仍截止。, v2 為第二個正半周,當 v2 vC 時，VD 導通，繼續(xù)對 C 充電，但因為電容器上有剩余電壓，充電時間縮短。,當 v2 vC 時，VD 截止，電容通過 RL 放電。,直流電流：,負載上的直流電壓近似等于輸入電壓 v2 的峰值 V2m ，即 VO V2m 。,

7、2.1單相整流電路, 電容的充放電反復進行，直到電容器 C 上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時，進入穩(wěn)定狀態(tài)。波形如圖（d）所示。,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, 輸出電壓（平均值）：, 全波整流電路輸出的是全波脈動直流電，輸入電壓正負半周對電容 C 充電兩次，充電方向相同，電容 C 對負載放電時間縮短。,半波：VO = V2,全波：VO = 1.2 V2,2.1單相整流電路,圖示采用 型 RC 濾波電路的橋式整流器。,2RC 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 起進一步平滑作用， C2 越大，效果越好。只

8、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,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。,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，適用于負載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場合。,這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。,2.2.1發(fā)光二極管（LED）,LED 的外形和電路符號如圖所示。,一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時，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

9、。,1LED 的結構和符號,2.2其他二極管及其應用電路,2LED 的特性,LED 的伏安特性如圖所示。,優(yōu)點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、響應速度快、顏色鮮。, 正向工作電壓：比普通二極管高，約 1.2 V 2.5 V；, 反向擊穿電壓：一般比普通二極管低，約 5 V 左右。,2.2其他二極管及其應用電路,3LED 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)。,4LED 驅動電路。,（1）單個 LED 驅動電路,驅動電路如圖所示。,2.2其他二極管及其應用電路,（2）多個 LED 驅動電路,如需同一電源同時驅動幾只 LED，應將他們串起來，如圖（b）所示。也

10、可將若干個 LED 分別串聯(lián)后再并聯(lián), 如圖（c）所示。,2.2其他二極管及其應用電路,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其他二極管及其應用電路,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變化時，電壓基本不變。,穩(wěn)壓的兩個基本條件：,（1）管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓的反向電壓。,（2）采取適當措施限制擊穿后工作的反向電流值。,2.2其他二極管及其應用電路,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

11、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，若使用中超過這個數(shù)值，穩(wěn)壓管將被燒毀。,2.2其他二極管及其應用電路,1光電二極管的電路符號及工作原理。,2.2.3光電二極管,特性：光電二極管是一種將光信號轉變成電信號的半導體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。,電路符號如圖所示。,光電流：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強度和光的波長有光。,2.2其他二極管及其應用電路,2光電二極管的主要參數(shù),（1）最高工作電壓 VRM：光電二極管在無光照條件下，反向電流不超過 0.1 A 時所能承受的最高反向電壓。VRM 越大，管子性能越穩(wěn)定。

12、,（2）暗電流 ID：光電二極管在無光照時，在最高反向電壓作用下所測得的反向電流。ID 越小，管子性能越好，對光的敏感度越高。,（3）光電流 IL ：光電二極管在光照時所產生的光電流。IL 越大，管子性能越好。,2.2其他二極管及其應用電路,2.2.4無引線片狀二極管,片狀二極管是一種無引線、體積小、重量輕、性能好、尺寸標準化的新型二極管。,片狀二極管的幾種主要封裝形式如圖所示。,2.2其他二極管及其應用電路,復合二極管是指一個封裝內包含 2 個以上的二極管。,組合形式：共陰極式、共陽極式、串聯(lián)式和獨立式等幾種。如圖所示。,2.2.5復合二極管,共陰式串聯(lián)式共陽式 獨立輸出式,2.2其他二極管

13、及其應用電路,SOT-23SC-70 SOT-89 EM-3,封裝形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89 等。如圖所示。,2.2其他二極管及其應用電路,本章小結,3單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周時，兩組電路輪流工作，所以二極管中的電流平均值僅為負載電流的一半。,1單相半波整流電路負載所獲得的電壓、電流是正弦半波，其電壓平均值 ；整流二極管的極限參數(shù)選擇：應使 IVM IO， VM 。,2單相全波整流電路采用全波整流，使輸出電壓平均值提高一倍，即 。全波整流電路的主要缺點是管子的耐壓值需要提高一倍，電源變壓器需要有中心抽頭，因此元器件費用增加。,4濾波的目的在于濾去脈動電流中的交流分量。