二極管應(yīng)用：整流電路與穩(wěn)壓電路

1、10.2整流電路整流電路 10.2.1整流電路的分析方法及其基本參數(shù)整流電路的分析方法及其基本參數(shù) tU sin2 2 L R U22 2 2U 2 2U 優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。 缺點(diǎn)：輸出波形脈動大；直缺點(diǎn)：輸出波形脈動大；直 流成分?。蛔儔浩骼寐实?。流成分小；變壓器利用率低。 圖圖 10.2.2 一、工作原理一、工作原理 圖圖 10.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路 二、主要參數(shù)二、主要參數(shù) 1.輸出電壓平均值輸出電壓平均值 UO( (AV) ) 輸出電壓平均值就是負(fù)輸出電壓平均值就是負(fù) 載電阻上電壓的平均值載電阻上電壓的平均值 )(d 2 1 2 0 oO(AV)

2、tuU 22 0 2O(AV) 45. 0 2 )(tdsin2 1 UUtUU 2.負(fù)載電流的平均值負(fù)載電流的平均值 L 2 L AVO AVO R U45. 0 R U I ）（ ）（ 3.脈動系數(shù)脈動系數(shù) O(AV) O1m U U S 三、二極管的選擇三、二極管的選擇 根據(jù)流過二極管電流的平均值和它所承受的最大反向電根據(jù)流過二極管電流的平均值和它所承受的最大反向電 壓來選擇二極管的型號。壓來選擇二極管的型號。 二極管的正向電流等于負(fù)載電流平均值二極管的正向電流等于負(fù)載電流平均值 L 2 AVOAVD R U45. 0 II ）（）（ 二極管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓二極

3、管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓 2maxR 2UU 對于二極管對于二極管最大整流平均電最大整流平均電 流流IF和和最高反向工作電壓最高反向工作電壓UR 均應(yīng)留均應(yīng)留10%的余地，以保證的余地，以保證 二極管安全工作。二極管安全工作。 L 2 AVOF R U2 1 . 1I 1 . 1I ）（ 2R 21 . 1UU 10.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路 圖圖 10.2.4單向橋式整流電路單向橋式整流電路 圖圖 10.2.5單向橋式整流電路的習(xí)慣畫法單向橋式整流電路的習(xí)慣畫法 一、單向橋式整流一、單向橋式整流 電路的組成電路的組成 在實(shí)用電路中，多采用全在實(shí)用電路中，多采

4、用全 波整流電路，最常用的是波整流電路，最常用的是 單向橋式整流電路單向橋式整流電路 二、工作原理二、工作原理 1. u2 0時(shí)，電流由時(shí)，電流由+流出，經(jīng)流出，經(jīng) D1、RL、D2流入流入-。 2. u2 0時(shí)，電流由時(shí)，電流由-流出，經(jīng)流出，經(jīng) D3、RL、D4流入流入+。 iD1 iD2 iD3 iD4 uD3 uD4uD1 uD2 圖圖 10.2.6單相橋式整流電路的波形圖單相橋式整流電路的波形圖 三、輸出電壓平均值三、輸出電壓平均值 UO( (AV) ) 和輸出電流的平均值和輸出電流的平均值IO( (AV) ) 22 0 2O(AV) 9 . 0 22 )(tdsin2 1 UUtU

5、U L 2 L AVO AVO R U9 . 0 R U I ）（ ）（ 脈動系數(shù)：脈動系數(shù)： )4cos 15 4 2cos 3 42 (2 2O ttUu 67. 0 22 3 24 2 2 O(AV) O1m U U U U S 四、二極管的選擇四、二極管的選擇 每只二極管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過電流，所以每只二極管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過電流，所以 每只每只二極管的平均電流二極管的平均電流只有負(fù)載電阻上電流平均值的一半。只有負(fù)載電阻上電流平均值的一半。 L 2AVO AVD R U45. 0 2 I I ）（ ）（ 二極管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓二極管

6、承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓 2maxR 2UU 對于二極管對于二極管最大整流平均電最大整流平均電 流流IF和和最高反向工作電壓最高反向工作電壓UR 均應(yīng)留均應(yīng)留10%的余地，以保證的余地，以保證 二極管安全工作。二極管安全工作。 L 2AVO F R U2 1 . 1 2 I 1 . 1 I ）（ 2R 21 . 1UU 如何實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源？如何實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源？ 將橋式整流電路變壓器副邊將橋式整流電路變壓器副邊 中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電 阻相連接，且連接點(diǎn)接地。阻相連接，且連接點(diǎn)接地。 三相整流電路三相整流電路 圖圖10.2.7利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)利用橋

7、式整流電路實(shí)現(xiàn) 正、負(fù)電源正、負(fù)電源 圖圖10.2.8三相整流電路三相整流電路 uO1 1 為正；為正； uO2 2為負(fù)為負(fù) 變壓器副邊的三個(gè)端均應(yīng)接變壓器副邊的三個(gè)端均應(yīng)接 二只二極管，一只接陽極，二只二極管，一只接陽極， 另一只另一只 接陰極。接陰極。 D1 D2 D3輪流導(dǎo)通，陽極電位高輪流導(dǎo)通，陽極電位高 的的D先導(dǎo)通；先導(dǎo)通； D4D5D6輪流導(dǎo)通，輪流導(dǎo)通， 陰極電位低的陰極電位低的D先導(dǎo)通。先導(dǎo)通。 10.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 10.4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成 整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因： 負(fù)載

8、變化；負(fù)載變化； 電網(wǎng)電壓波動。電網(wǎng)電壓波動。 圖圖10.4.1穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn)壓電路 兩個(gè)基本公式兩個(gè)基本公式 UIUR+UO IRIDZ+IL 穩(wěn)壓管的伏安特性穩(wěn)壓管的伏安特性 圖圖10.4.2穩(wěn)壓管的伏安特性穩(wěn)壓管的伏安特性 在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只 要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn) 壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流：壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流： IZIDZIZM 輸出電壓輸出電壓UO就基本穩(wěn)定。就基本穩(wěn)定。 10.4.2穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 1. UI 不變，不變，RL 減小減小 2. RL 不變，不變， UI 升高升高 UIUOIZUR UO=

9、UI UR 基本不變基本不變UO RLILURUOIZ IR=IL+IZ 基本不變基本不變UO 電網(wǎng)電壓波動；電網(wǎng)電壓波動； 負(fù)載變化。負(fù)載變化。 穩(wěn)壓電路應(yīng)從以下二個(gè)穩(wěn)壓電路應(yīng)從以下二個(gè) 方面考察其穩(wěn)壓特性方面考察其穩(wěn)壓特性 IL 綜上所述，在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管綜上所述，在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管 所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化上電壓或電流的變化 進(jìn)行補(bǔ)償，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。進(jìn)行補(bǔ)償，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 10.4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo) 一、內(nèi)阻一、內(nèi)阻 Ro 常數(shù)常數(shù) I

10、 O O o U I U R 二、穩(wěn)壓系數(shù)二、穩(wěn)壓系數(shù) Sr 常數(shù)常數(shù)常數(shù)常數(shù) LL O I I O II OO r / / RR U U U U UU UU S 三、電壓調(diào)整率三、電壓調(diào)整率 四、電流調(diào)整率四、電流調(diào)整率 內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算 1. 內(nèi)阻內(nèi)阻 Ro ZZ I O o / rRr U U R 2. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr 當(dāng)當(dāng) rZ RL ， rZ ILmaxILmin IZM ILmax+ IZ 3.限流電阻限流電阻R的選擇的選擇 （1）. 當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最大，此時(shí)的值最大，此時(shí) IZ

11、 不應(yīng)超過允許的最大值，即不應(yīng)超過允許的最大值，即 ZmaxLmin ZImax II R UU 或：或： LminZmax ZImax min II UU R （2）. 當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最小，此時(shí)的值最小，此時(shí) IZ 不應(yīng)低于其允許的最小值，即不應(yīng)低于其允許的最小值，即 ZminLmax ZImin II R UU 或：或： LmaxZmin ZImin max II UU R 例例10.4.1在在10.4.1所示的電路中，已知所示的電路中，已知UI 15V，負(fù)載電，負(fù)載電 流為流為1020mA；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ6V，最小穩(wěn)定電流，最小穩(wěn)定電流 IZ 5A，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流IZM40A動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZ15 。 （1）求解）求解R的取值范圍；的取值范圍； 解解：（：（1） LmaxZmin ZImin max II UU R 360 LminZmax ZImax min II UU R