1、 2.1單相整流電路單相整流電路2.2其他二極管及運用電路其他二極管及運用電路 本章小結本章小結第二章二極管運用電路 2.1.1單相半波整流電路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。實現將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為整流。實現這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。2.1單相整流電路單相整流電路單相半波整流電路如以下圖。單相半波整流電路如以下圖。由電源變壓器由電源變壓器 T T、整流二極管、整流二極管 VD VD 和負載電阻和負載電阻 RL RL 組成。組成。 2.1單相整流電路單相整流電路1當當v2 為正半周時，為正半周時，二

2、極管二極管 VD 加正向電壓，處于加正向電壓，處于導通外形，導通外形，RL 上產生正半周上產生正半周電壓電壓 vO ，如圖，如圖b所示。所示。2當當 v2 為負半周時，為負半周時，二極管二極管 VD 加反向電壓，處于加反向電壓，處于截止外形，截止外形， RL 上無電流流過，上無電流流過，如圖如圖c所示。所示。義務原理表示圖如以下圖。義務原理表示圖如以下圖。 1 1義務原理義務原理 各波形之間的對應關系如以下圖。各波形之間的對應關系如以下圖。2.1單相整流電路單相整流電路 半波整流：電路僅利用電源電壓半波整流：電路僅利用電源電壓 的半個波，故稱半波整的半個波，故稱半波整流。流。脈動直流電：大小動

3、搖，方向不變的電流或電壓稱脈動直流電：大小動搖，方向不變的電流或電壓稱為脈動直流電。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。半波整流電路的缺陷是電源利用率低，且輸出脈動大。路的缺陷是電源利用率低，且輸出脈動大。2.1單相整流電路單相整流電路 2 2負載與整流二極管的電壓和電流負載與整流二極管的電壓和電流1 1負載電壓負載電壓 VO VO L2LOO450RV.RVI 2 2負載電流負載電流 IL IL 3 3流過二極管的正向電流流過二極管的正向電流 IVIV4 4二極管反向峰值電壓二極管反向峰值電壓 VRVRVO = 0.45 V2O

4、VII 22R4112V.VV 2.1單相整流電路單相整流電路 5正確選擇二極管的參數：正確選擇二極管的參數： 最大整流電流：最大整流電流： 最高反向義務電壓：最高反向義務電壓： IVM IORMV22V 2.1單相整流電路單相整流電路 單相全波整流電路如以下圖。單相全波整流電路如以下圖。2.1.2單相全波整流電路單相全波整流電路2.1單相整流電路單相整流電路 1義務原理義務原理2aOvv 2當當 v1 為負半周時，為負半周時，如圖如圖b所示，所示，VD2 導通，導通，VD1 截止，截止，RL 兩端輸出電兩端輸出電壓壓 。2bOvv 2.1單相整流電路單相整流電路1當當 v1 為正半周時，為正

5、半周時，如圖如圖b所示，所示，VD1 導通，導通， VD2 截止，截止，RL 兩端輸出電兩端輸出電壓壓 。 全波整流波形如以下圖。全波整流波形如以下圖。2.1單相整流電路單相整流電路 2 2負載與整流二極管的電壓和電流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：負載所獲得的直流電壓平均值： VO = 2 VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 0.45 V2 = 0.9 V2 2負載平均電流：負載平均電流：3每只二極管接受的反向峰值電壓每只二極管接受的反向峰值電壓 VR4每只二極管經過的平均電流：每只二極管經過的平均電流：L2O9 . 0RVI 2R22VV L2OV45

6、. 021RVII 2.1單相整流電路單相整流電路 1 1義務原理義務原理具有電阻負載的橋式整流電路如以下圖。具有電阻負載的橋式整流電路如以下圖。2.1.3單相橋式整流電路單相橋式整流電路2.1單相整流電路單相整流電路 1 當當 v1 為正半周時，為正半周時，如圖如圖b所示，所示，VD1 和和 VD2 導通，導通， VD3 和和 VD4 截截止，止，RL 兩端輸出電壓兩端輸出電壓 vO 。2當當 v1 為負半周時，為負半周時，如圖如圖b所示，所示， VD3和和 VD4 導通，導通， VD1 和和 VD2 截截止，止，RL 兩端輸出電壓兩端輸出電壓 vO 。2.1單相整流電路單相整流電路 橋式整

7、流電路波形如以下圖。橋式整流電路波形如以下圖。2.1單相整流電路單相整流電路 2 2負載與整流二極管的電壓和電流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：負載所獲得的直流電壓平均值： VO = 2 VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 0.45 V2 = 0.9 V2 4每只二極管接受的反向電壓：每只二極管接受的反向電壓： L2O9 . 0RVI 3每只二極管經過的平均電流：每只二極管經過的平均電流：2負載平均電流：負載平均電流：L2OV45021RV.II 2RM2VV 2.1單相整流電路單相整流電路 例例 2-1有不斷流負載需求直流電壓有不斷流負載需求直流電壓 6

8、 V，直流電流，直流電流0.4 A，假設采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。，假設采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。并選擇二極管的型號。并選擇二極管的型號。V7690V690L2.VV 那那么么 解解 取取V2 = 9.1 V (6.7 V + 0.7 V V2 = 9.1 V (6.7 V + 0.7 V 2)2)因因 VL = 0.9 V2 VL = 0.9 V2 A20A402121OV.II 流過二極管的平均電流流過二極管的平均電流V9121941122R.VV 選擇二極管可用整流電流為選擇二極管可用整流電流為 300 mA，額定反向義務電，額定反向義務電壓為壓為 25

9、V 的的 2CZ53A，共四只。，共四只。二極管接受的反向電壓二極管接受的反向電壓2.1單相整流電路單相整流電路 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。常見的濾波電路有壓。常見的濾波電路有 型型 LC LC 濾波、濾波、 型型 LC LC 濾波和濾波和 型型RC RC 濾波，如以下圖。濾波，如以下圖。2.1.4濾波電路簡介濾波電路簡介2.1單相整流電路單相整流電路 1電容濾波電路電容濾波電路電路圖如以下圖。電路圖如以下圖。1電容器在半波整流電路中的濾波作用電容器在半波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路單相整流電路 2.1單相整流

10、電路單相整流電路 v2為第一個正半周為第一個正半周當當 v2 vC 時，時，VD 導通，對導通，對 C 充電。如圖充電。如圖b所示。所示。 v2 由由 0 開場上升，但當開場上升，但當 v2 vC 時，時，VD 導通，繼續對導通，繼續對 C 充電，但由于電容器上充電，但由于電容器上有剩余電壓，充電時間縮短。有剩余電壓，充電時間縮短。當當 v2 vC 時，時，VD 截止，電容截止，電容經過經過 RL 放電。放電。直流電流：直流電流：負載上的直流電壓近似等于輸入負載上的直流電壓近似等于輸入電壓電壓 v2 的峰值的峰值 V2m ，即，即 VO V2m 。LOORVI 2.1單相整流電路單相整流電路

11、電容的充放電反復進展，直電容的充放電反復進展，直到電容器到電容器 C 上充電上升的電壓等于上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時，進入穩定外形。放電下降的電壓時，進入穩定外形。波形如圖波形如圖d所示。所示。 電路圖和波形如以下圖。電路圖和波形如以下圖。2電容器在全波整流電路中的濾波作用電容器在全波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路單相整流電路 輸出電壓平均值：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負半周對電容 C 充電兩次，充電方向一樣，電容充電兩次，充電方向一樣，電容 C 對負載放對負載放電時間縮短。電時間

12、縮短。半波：半波：VO = V2 全波：全波：VO = 1.2 V2 2.1單相整流電路單相整流電路 圖示采用圖示采用 型型 RC 濾波電路的橋式整流器。濾波電路的橋式整流器。2RC 濾波電路濾波電路電路中電路中 C1 的作用和上面講的濾波作用一樣，的作用和上面講的濾波作用一樣，R 和和 C2 起起進一步平滑作用，進一步平滑作用， C2 越大，效果越好。只是電阻越大，效果越好。只是電阻 R 上的直上的直流壓降使輸出電壓降低。流壓降使輸出電壓降低。2.1單相整流電路單相整流電路 3 型型 LC 濾波電路濾波電路圖示為圖示為 型型 LC 濾波電路。濾波電路。2.1單相整流電路單相整流電路圖中圖中

13、L 為電感量很大的鐵心線圈，使加到為電感量很大的鐵心線圈，使加到 RL 上的交流上的交流成分減小，所以這種濾波器的平滑濾波作用比成分減小，所以這種濾波器的平滑濾波作用比 RC 濾波器好。濾波器好。 2.1單相整流電路單相整流電路4 型型 LC 濾波電路濾波電路圖示為圖示為 型型 LC 濾波電路。濾波電路。濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場所。壓要求比較高的場所。 這種濾波電道路圈體積大、笨重、本錢高。這種濾波電道路圈體積大、笨重、本錢高。 2.2.1發光二極管發光二極管LEDLED 的外形和電路符號如以下圖。的外形和電路

14、符號如以下圖。普通發光二極管加上一定的正向電壓時，能發出紅、綠普通發光二極管加上一定的正向電壓時，能發出紅、綠和黃色的光。和黃色的光。 發光二極管的發光二極管的 PN 采用特殊工藝制成。采用特殊工藝制成。1LED 的構造和符號的構造和符號2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 2LED 的特性的特性LED 的伏安特性如以下圖。的伏安特性如以下圖。優點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、呼優點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、呼應速度快、顏色鮮。應速度快、顏色鮮。 正向義務電壓：比普通正向義務電壓：比普通二極管高，約二極管高，約 1.2 V 2.5 V； 反向擊穿電

15、壓：普通比反向擊穿電壓：普通比普通二極管低，約普通二極管低，約 5 V 左右。左右。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 3LED 的主要參數的主要參數 發光二極管的特性參數主要包括電性能參數和光性能參發光二極管的特性參數主要包括電性能參數和光性能參數。數。4LED 驅動電路。驅動電路。 1單個單個 LED 驅動電路驅動電路驅動電路如以下圖。驅動電路如以下圖。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 2多個多個 LED 驅動電路驅動電路如需同一電源同時驅動幾只如需同一電源同時驅動幾只 LED，應將他們串起來，如，應將他們串起來，如圖圖b所示。也可將假設干個所示。也可將假

16、設干個 LED 分別串聯后再并聯分別串聯后再并聯, 如如圖圖c所示。所示。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 定義：穩壓二極管是一種能穩定電壓的二極管。定義：穩壓二極管是一種能穩定電壓的二極管。 電路符號和伏安特性如以下圖。電路符號和伏安特性如以下圖。 2.2.2穩壓二極管穩壓二極管2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 1穩壓二極管的特性穩壓二極管的特性穩壓二極管通常義務在反向擊穿區，經過穩壓二極管的穩壓二極管通常義務在反向擊穿區，經過穩壓二極管的電流在很大范圍內變化時，電壓根本不變。電流在很大范圍內變化時，電壓根本不變。穩壓的兩個根本條件：穩壓的兩個根本條件：1

17、管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓的反向電壓。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義務的反向電流值。采取適當措施限制擊穿后義務的反向電流值。 2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 2穩壓二極管的主要參數穩壓二極管的主要參數1穩定電壓穩定電壓 VZ：穩壓二極管在正常義務外形下管子：穩壓二極管在正常義務外形下管子兩端的電壓值。兩端的電壓值。 2穩定電流穩定電流 IZ：穩壓二極管在正常義務外形下的義：穩壓二極管在正常義務外形下的義務電流。務電流。 3耗散功率耗散功率 PCM：穩壓管的穩定電壓：穩壓管的穩定電壓 VZ 與最大穩與最大穩定電流定電流 IZM的

18、乘積，假設運用中超越這個數值，穩壓管將被的乘積，假設運用中超越這個數值，穩壓管將被燒毀。燒毀。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 1 1光電二極管的電路符號及義務原理。光電二極管的電路符號及義務原理。 2.2.3光電二極管光電二極管特性：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。光電二極管義務在反向偏置外形。體器件。光電二極管義務在反向偏置外形。電路符號如以下圖。電路符號如以下圖。光電流：由于光照射而構成的電流。大小與光照的強度光電流：由于光照射而構成的電流。大小與光照的強度和光的波長有光。和光的波長有光。 2.2其他二極

19、管及其運用電路其他二極管及其運用電路 2光電二極管的主要參數光電二極管的主要參數1最高義務電壓最高義務電壓 VRM：光電二極管在無光照條件下，：光電二極管在無光照條件下，反向電流不超越反向電流不超越 0.1 A 時所能接受的最高反向電壓。時所能接受的最高反向電壓。VRM 越大，管子性能越穩定。越大，管子性能越穩定。2暗電流暗電流 ID：光電二極管在無光照時，在最高反向：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。電壓作用下所測得的反向電流。ID 越小，管子性能越好，對越小，管子性能越好，對光的敏感度越高。光的敏感度越高。3光電流光電流 IL ：光電二極管在光照時所產生的光電流。

20、：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。越大，管子性能越好。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 2.2.4無引線片狀二極管無引線片狀二極管片狀二極管是一種無片狀二極管是一種無引線、體積小、分量輕、引線、體積小、分量輕、性能好、尺寸規范化的新性能好、尺寸規范化的新型二極管。型二極管。 片狀二極管的幾種主片狀二極管的幾種主要封裝方式如以下圖。要封裝方式如以下圖。 2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 復合二極管是指一個封裝內包含復合二極管是指一個封裝內包含 2 個以上的二極管。個以上的二極管。組合方式：共陰極式、共陽極式、串聯式和獨立式等幾組合方

21、式：共陰極式、共陽極式、串聯式和獨立式等幾種。如以下圖。種。如以下圖。2.2.5復合二極管復合二極管共陰式共陰式串聯式串聯式共陽式共陽式 獨立輸出式獨立輸出式2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 SOT-23SC-70 SOT-89 EM-3 封裝方式：封裝方式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89 等。如以等。如以下圖。下圖。2.2其他二極管及其運用電路其他二極管及其運用電路 本章小結本章小結2O45. 0VV 22V2O9 . 0VV 3單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周時，兩組電路輪番義務，所以二極管中的電流平均值僅為負載時，兩組電路輪番義務，所以二極管中的電流平均值僅為負載電流的一半。電流的一半。 1單相