1.2整流電路的制作與測試

1、模塊一模塊一 二極管及其應(yīng)用二極管及其應(yīng)用 任務(wù)二任務(wù)二 整流電路的制作與測試整流電路的制作與測試 1.1.4二極管的簡單測試二極管的簡單測試 將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時，黑表將紅、黑表筆分別接二極管兩端。所測電阻小時，黑表 筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。筆接觸處為正極，紅表筆接觸處為負(fù)極。 1判別正負(fù)極性判別正負(fù)極性 用萬用表檢測二極管如圖所示。用萬用表檢測二極管如圖所示。 萬用表測試條件：萬用表測試條件：R 100 或或 R1 k 擋；擋； 2判別好壞判別好壞 萬用表檢測二極管萬用表檢測二極管 萬用表測試條件：萬用表測試條件：R 1k1k。 ( (3) )若正向電阻約

2、幾千歐，反向電阻非常大，二極管正常。若正向電阻約幾千歐，反向電阻非常大，二極管正常。 ( (2) )若正反向電阻非常大，二極管開路。若正反向電阻非常大，二極管開路。 ( (1) )若正反向電阻均為零，二極管短路；若正反向電阻均為零，二極管短路； 1.2晶體二極管整流電路晶體二極管整流電路 整流：整流：把交流電變成直流電的過程。把交流電變成直流電的過程。 整流原理：整流原理：二極管的單向?qū)щ娞匦远O管的單向?qū)щ娞匦?二極管單相整流電路：二極管單相整流電路：把單相交流電變成直流電的電路。把單相交流電變成直流電的電路。 半波整流半波整流 橋式整流橋式整流 倍壓整流倍壓整流 單相整流電路種類單相整流電

3、路種類 1.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路 1電路電路 如圖如圖( (a) )所示所示 V：整流二極管，把交流電變整流二極管，把交流電變 成脈動直流電；成脈動直流電； T：電源變壓器，把電源變壓器，把 v1 變成整變成整 流電路所需的電壓值流電路所需的電壓值 v2。 2.工作原理工作原理 設(shè)設(shè) u2 為正弦波，波形如前頁圖為正弦波，波形如前頁圖 ( (b) ) 所示。所示。 ( (1) )u2 正半周時，正半周時，A 點電位高于點電位高于 B 點電位，二極管點電位，二極管 V 正偏正偏 導(dǎo)通，則導(dǎo)通，則 vL v2； ( (2) )u2 負(fù)半周時，負(fù)半周時，A 點電位低于點電位低于 B

4、 點電位，二極管點電位，二極管 V 反偏反偏 截止，則截止，則 vL 0。 由波形可見，由波形可見，u2 一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個波形，一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個波形， 這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。 上述過程說明，利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟娚鲜鲞^程說明，利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟?u2 變變 成脈動直流電成脈動直流電 uL。由于電路僅利用。由于電路僅利用 u2 的半個波形，故稱為半的半個波形，故稱為半 波整流電路。波整流電路。 3負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流 ( (1) )

5、負(fù)載電壓負(fù)載電壓 UL UL = 0.45 U2 ( (1.2.1) ) L 2 L L L 45. 0 R V R V I ( (2) )負(fù)載電流負(fù)載電流 IL ( (1.2.2) ) L 2 LV 45. 0 R V II ( (3) )二極管正向電流二極管正向電流 IV 和負(fù)載電流和負(fù)載電流 IL ( (1.2.3) ) ( (4) )二極管反向峰值電壓二極管反向峰值電壓 URM ( (1.2.4) ) 22RM 41. 12VVV UUU UU U 選管條件選管條件 ( (1) )二極管允許的最大反向電壓應(yīng)大于承受的反向峰值電二極管允許的最大反向電壓應(yīng)大于承受的反向峰值電 壓；壓； (

6、 (2) )二極管允許的最大整流電流應(yīng)大于流過二極管的實際二極管允許的最大整流電流應(yīng)大于流過二極管的實際 工作電流。工作電流。 電路缺點：電路缺點：電源利用率低，紋波成分大。電源利用率低，紋波成分大。 解決辦法：解決辦法：全波整流。全波整流。 1.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路 1電路如圖電路如圖V1 V4 為整流二極管，為整流二極管， 電路為橋式結(jié)構(gòu)電路為橋式結(jié)構(gòu) ( (2) )v2 負(fù)半周時，如圖負(fù)半周時，如圖( (b) )所示，所示，A 點電位低于點電位低于 B 點電位，點電位， 則則 V2、V4 導(dǎo)通導(dǎo)通( (V1、V3 截止截止) )，i2 自上而下流過負(fù)載自上而下流過負(fù)載

7、RL。 橋式整流電路工作過程橋式整流電路工作過程 2工作原理工作原理 ( (1) )v2 正半周時，如圖正半周時，如圖( (a) )所示，所示，A 點電位高于點電位高于 B 點電位，點電位， 則則 V1、V3導(dǎo)通導(dǎo)通( (V2、V4截止截止) )，i1 自上而下流過負(fù)載自上而下流過負(fù)載 RL； 由波形圖可見，由波形圖可見，u2 一一 周期內(nèi)，兩組整流二極管周期內(nèi)，兩組整流二極管 輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電 流流 i1 和和 i2 疊加形成了疊加形成了 iL。 于是負(fù)載得到全波脈動直于是負(fù)載得到全波脈動直 流電壓流電壓 uL。 橋式整流電路工作波形圖橋式整流電路工作波形圖 3負(fù)

8、載和整流二極管上的電壓和電流負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流 2L 9 . 0 VV ( (1) )負(fù)載電壓負(fù)載電壓 UL ( (1.2.9) ) L 2 L L L 9 . 0 R V R V I ( (2) )負(fù)載電流負(fù)載電流 IL ( (1.2.10) ) LV 2 1 II ( (3) )二極管的平均電流二極管的平均電流 IV ( (1.2.11) ) 2RM 2VV ( (4) )二極管承受反向峰值電壓二極管承受反向峰值電壓 URM ( (1.2.12) ) 優(yōu)點：優(yōu)點：輸出電壓高，紋波小，輸出電壓高，紋波小，VRM 較低，應(yīng)用廣泛。較低，應(yīng)用廣泛。 UU U U U U 4橋式穩(wěn)流電

9、路的簡化畫法橋式穩(wěn)流電路的簡化畫法 例例1.2.1 有一直流負(fù)載，需要直流電壓有一直流負(fù)載，需要直流電壓 UL= 60 V ，直流，直流 電流電流 IL= 4 A。若采用橋式整流電路，求電源變壓器二次電壓。若采用橋式整流電路，求電源變壓器二次電壓 U2 選擇整流二極管。選擇整流二極管。 解解 因為因為UL = 0.9U2 所以所以 流過二極管的平均電流流過二極管的平均電流 A2A4 2 1 2 1 LV II 二極管承受的反向峰值電壓二極管承受的反向峰值電壓 查晶體管手冊，可選用整流電流為查晶體管手冊，可選用整流電流為 3 安培，額定反向工作安培，額定反向工作 電壓為電壓為 100 V 的整流

10、二極管的整流二極管 2CZ12A( (3 A/100 V) )4 只。只。 半橋和全橋整流堆半橋和全橋整流堆 整流元件組合件稱為整流元件組合件稱為整流堆整流堆，常見的有：，常見的有： ( (1) )半橋：半橋：2CQ 型，如圖型，如圖( (a) )所示；所示； ( (2) )全橋：全橋：QL 型，如圖型，如圖( (b) )所示。所示。 優(yōu)點：優(yōu)點：電路組成簡單、可靠。電路組成簡單、可靠。 習(xí)題習(xí)題 單相半波整流電路中，變壓器二次測電壓的有效單相半波整流電路中，變壓器二次測電壓的有效 值值 U 2 = 60 V ，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL= 100。求。求(1)電路輸出電壓、輸出電路輸出電壓、輸

11、出 電流的平均值電流的平均值UO 和和IO；（；（2）合理選擇整流二極管的型號。）合理選擇整流二極管的型號。 解解 因為因為 UO = UL = 0.45U2 = 0.4560 V =27 V 流過二極管的平均電流流過二極管的平均電流 二極管承受的反向峰值電壓二極管承受的反向峰值電壓 查晶體管手冊，可選用整流電流為查晶體管手冊，可選用整流電流為 0.5 安培，額定反向工作安培，額定反向工作 電壓為電壓為10 0 V 的整流二極管的整流二極管 2CP1。 0.27 A 1.3濾波器濾波器 1.3.1濾波器濾波器 1.3.1濾波器濾波器 特點：特點：電容器與負(fù)載并聯(lián)。電容器與負(fù)載并聯(lián)。 作用：作用

12、：濾除脈動直流電中濾除脈動直流電中 脈動成分。脈動成分。 種類：種類：電容濾波器、電感電容濾波器、電感 濾波器、復(fù)式濾波器濾波器、復(fù)式濾波器 1電路電路 一、電容濾波器一、電容濾波器 2工作原理：工作原理： 利用電容器兩端電壓不能突利用電容器兩端電壓不能突 變原理平滑輸出電壓。變原理平滑輸出電壓。 在在 0 t1 期間，期間，因因 v2 的作用，的作用， V 正偏導(dǎo)通，電容正偏導(dǎo)通，電容 C 充電，波形充電，波形 如圖如圖( (b) )中中 OA 所示；所示； 在在 t1 t2 期間，期間，因因 v2 v2，V 正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形 如圖如圖( (b) )中

13、中 BC。 具有電容濾波器的具有電容濾波器的 半波整流電路半波整流電路 重復(fù)上述過程，可得近于平滑波形。這說明，通過電容的重復(fù)上述過程，可得近于平滑波形。這說明，通過電容的 充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。 全波整流電容濾波輸出波形如圖所示。全波整流電容濾波輸出波形如圖所示。 工作原理與半波整流電路相同，不同點是：工作原理與半波整流電路相同，不同點是：v2 正、負(fù)半周內(nèi)，正、負(fù)半周內(nèi)， V1、V2 輪流導(dǎo)通，對電容輪流導(dǎo)通，對電容 C 充電兩次，縮短了電容充電兩次，縮短了電容 C 向負(fù)載的向負(fù)載的 放電時間，從而使輸出電壓更加平滑。放電時間，

14、從而使輸出電壓更加平滑。 輸出電壓估算公式為輸出電壓估算公式為VL 1.2V2 應(yīng)用：應(yīng)用：小功率電源。小功率電源。 全波整流電路電容濾全波整流電路電容濾 波輸出波形波輸出波形 工程應(yīng)用工程應(yīng)用 一、電容濾波的直流電壓輸出及整流管與濾波電容的選擇一、電容濾波的直流電壓輸出及整流管與濾波電容的選擇 電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇 I L 1. 2 V 2 V 2橋橋 式式 整整 流流 電電 路路 I L V 2 V 2半半 波波 整整 流流 電電 路路 通通 過過 的的 電電 流流 最最 大大 反反 向向 電電 壓壓 帶帶 負(fù)負(fù) 載載 時時 的的

15、 電電 壓壓 ( ( 估估 算算 值值) ) 負(fù)負(fù) 載載 開開 路路 時時 的的 電電 壓壓 二二 極極 管管 的的 電電 壓壓 與與 電電 流流 整整 流流 電電 路路 的的 輸輸 出出 電電 壓壓 輸輸 入入 交交 流流 電電 壓壓 ( ( 有有 效效 值值) ) 整整 流流 電電 路路 的的 類類 型型 1電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇電容濾波的整流電路輸出電壓與整流管的選擇 2. 濾波電容的選擇濾波電容的選擇 電容的選擇從電容耐壓和容量兩個方面考慮：電容的選擇從電容耐壓和容量兩個方面考慮： ( (1) )耐壓：在電路中電容耐壓值要大于負(fù)載開路時整流耐壓：在電路中電容耐壓值要大

16、于負(fù)載開路時整流 電路的輸出電壓。電路的輸出電壓。 ( (2) )電容容量：濾波電容器電容容量：濾波電容器 C 的容量選擇與電路中的負(fù)的容量選擇與電路中的負(fù) 載電流載電流 IL 有關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流加大后，要相應(yīng)的增加電容量。有關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流加大后，要相應(yīng)的增加電容量。 表表 列出的數(shù)據(jù)供選用時參考列出的數(shù)據(jù)供選用時參考 濾波電容容量表濾波電容容量表 注：此為全波整流電容濾波在注：此為全波整流電容濾波在 VL = 12 36 V 時的參考值。時的參考值。 缺點：缺點：體積大、重量大。體積大、重量大。 帶電感濾波器帶電感濾波器 二、電感濾波器二、電感濾波器 1電路電路 特點：特點：電感與負(fù)載串聯(lián)電感

17、與負(fù)載串聯(lián) 2工作原理工作原理 利用流過電感電流不能突變原理平滑輸出電流。利用流過電感電流不能突變原理平滑輸出電流。 當(dāng)電路電流增加時，電感存儲能量；當(dāng)電流減小時，電感當(dāng)電路電流增加時，電感存儲能量；當(dāng)電流減小時，電感 釋放能量。使負(fù)載電流比較平滑，從而得到比較平滑的直流電釋放能量。使負(fù)載電流比較平滑，從而得到比較平滑的直流電 壓。壓。 應(yīng)用：應(yīng)用：較大功率電源。較大功率電源。 三、復(fù)式濾波器三、復(fù)式濾波器 ( (3) )應(yīng)用：應(yīng)用：較大功率電源中。較大功率電源中。 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：電容與負(fù)載并聯(lián)，電感與負(fù)載串聯(lián)。電容與負(fù)載并聯(lián)，電感與負(fù)載串聯(lián)。 性能特點：性能特點：濾波效果好。濾波效果好

18、。 1L 型濾波器型濾波器 ( (1) )電路：電路： ( (2) )原理：原理：整流輸出的脈動直流經(jīng)過電感整流輸出的脈動直流經(jīng)過電感 L，交流成分，交流成分 被削弱，再經(jīng)過電容被削弱，再經(jīng)過電容 C 濾波，就可在負(fù)載上獲得更加平滑濾波，就可在負(fù)載上獲得更加平滑 的直流電壓。的直流電壓。 L 型濾波器橋式整流電路型濾波器橋式整流電路 2 型濾波器型濾波器 型濾波器橋式整流電路型濾波器橋式整流電路 ( (3) )應(yīng)用：應(yīng)用：小功率電源中。小功率電源中。 ( (2) )原理：原理： 整流輸出的脈動直流經(jīng)過電容整流輸出的脈動直流經(jīng)過電容 C1 濾波后，再濾波后，再 經(jīng)電感經(jīng)電感 L 和電容和電容 C

19、2 濾波，使脈動成分大大降低，在負(fù)載上可濾波，使脈動成分大大降低，在負(fù)載上可 獲得平滑的直流電壓。獲得平滑的直流電壓。 ( (1) )電路：電路： 1.3.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 濾波電路：濾波電路：將脈動的直流電變成平滑的直流電。將脈動的直流電變成平滑的直流電。 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路：抑制電網(wǎng)電壓抑制電網(wǎng)電壓 和整流電路負(fù)載的變化引起的和整流電路負(fù)載的變化引起的 輸出電壓變化，將平滑的直流輸出電壓變化，將平滑的直流 電變成穩(wěn)定的直流電。電變成穩(wěn)定的直流電。 硅穩(wěn)壓管的伏安特性及符號硅穩(wěn)壓管的伏安特性及符號 1硅穩(wěn)壓二極管的特性硅穩(wěn)壓二極管的特性 ( (1) )穩(wěn)壓管工作在反

20、向擊穩(wěn)壓管工作在反向擊 穿狀態(tài)。穿狀態(tài)。 ( (2) )當(dāng)工作電流當(dāng)工作電流 IZ 滿足條滿足條 件件 IA IZ IB 時，穩(wěn)壓管兩時，穩(wěn)壓管兩 端電壓端電壓 VZ 幾乎不變。幾乎不變。 2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) ( (1) )穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 VZ 穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓。 ( (2) )穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ - - 穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。 ( (3) )最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 IZmax 穩(wěn)壓管允許長期通過的最大反穩(wěn)壓管允許長期通過的最大反 向電流。向電流。 ( (4) )動態(tài)電阻動態(tài)

21、電阻 rZ 穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量 的比值，即的比值，即 rZ = VZ / IZ 。此值越小，管子穩(wěn)壓性能越好。此值越小，管子穩(wěn)壓性能越好。 3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理 硅穩(wěn)壓管整流穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管整流穩(wěn)壓電路 ( (1) )電路：電路： V 為穩(wěn)壓管，起電流調(diào)整作用；為穩(wěn)壓管，起電流調(diào)整作用；R 為限流電阻，為限流電阻， 起電壓調(diào)整作用。起電壓調(diào)整作用。 ( (2) )電路的穩(wěn)壓過程：電路的穩(wěn)壓過程：VOIZIRVRVO ( (3) )應(yīng)用：應(yīng)用：小功率場合。小功率場合。 本章小結(jié)本章小結(jié) 半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。

22、半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴。N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中 電子是多數(shù)載流子，電子是多數(shù)載流子，P 型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子。型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子。 PN 結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴?二極管內(nèi)有一個二極管內(nèi)有一個 PN 結(jié)，因此，具有單向?qū)щ娞匦?。結(jié)，因此，具有單向?qū)щ娞匦浴?二極管因伏安特性是非線性，所以是非線性器件。二二極管因伏安特性是非線性，所以是非線性器件。二 極管的門檻電壓，硅管約極管的門檻電壓，硅管約 0.5 V，鍺管約，鍺管約 0.2 V；導(dǎo)通；導(dǎo)通 時正向壓降硅管約時正向壓降硅管約 0.7 V，鍺管約，鍺管約 0.3 V。 本章小結(jié)本章小結(jié) 利用二極管的單向?qū)щ娞匦钥?/p>