電子技術(shù)基礎(chǔ)-14 二極管應(yīng)用電路

1、二極管應(yīng)用電路赤壁市機(jī)電信息技術(shù)學(xué)校楊展 Email:目錄01二極管狀態(tài)判別02二極管整流電路03二極管限幅電路04其他應(yīng)用電路一、二極管工作狀態(tài)判別（1）.理想模型iDuDO O理想二極管特性：正偏時(shí)導(dǎo)通，uD = 0反偏時(shí)截止， iD = 0 U(BR)= 1、理想模型和恒壓降模型的建立一、二極管工作狀態(tài)判別1、理想模型和恒壓降模型的建立（2）.恒壓降模型iDuDO OUD(on)等效電路等效電路 正偏電壓 UD(on) 時(shí)導(dǎo)通，二極管等效為恒壓源UD(on)； 否則截止，二極管等效為開(kāi)路。一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟（1）選取參考點(diǎn)；（2）用理想模型、恒壓降或折線模型

2、代替二極管；（3）斷開(kāi)理想二極管，求正、負(fù)兩極的電位。（4）根據(jù)正、負(fù)兩極電位大小判斷管子的工作狀態(tài)。若VPVN，則理想二極管導(dǎo)通，用短路代替；若VPVN ，則理想二極管截止，用開(kāi)路代替；若電路中有多只二極管同時(shí)正偏，則承受正向 電壓大的優(yōu)先導(dǎo)通。其余管子的狀態(tài)需據(jù)此再次 判斷。一、二極管工作狀態(tài)判別電位：電路中某一點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓，稱為該點(diǎn)電位電位與電壓的區(qū)別：電位是相對(duì)值（類似于高度的概念），電壓是絕對(duì)值（類似于長(zhǎng)度的概念），二者單位和單位符號(hào)相同。計(jì)算電路中某點(diǎn)電位的步驟：1.選擇參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）2.確定各個(gè)電路元件上電壓的大小和方向。（電阻元件上電流流入一端為正，流出一端為負(fù)；電

3、源正極為正，負(fù)極為負(fù)）3.從該點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過(guò)一條路徑到零電位點(diǎn)，所經(jīng)過(guò)路徑上所有電壓的代數(shù)和即為該點(diǎn)電位。一、二極管工作狀態(tài)判別例：求下圖中A、B點(diǎn)的電位解：1.選擇零電位點(diǎn)2.確定電路中電流和各元件上電壓的大小和方向設(shè)電路中電流為I，由電源方向可知，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，則電壓方向如圖示，電壓大小如下123E10VI0.1ARRR203050 U1=IR1=2V U2=IR2=3V U3=IR3=5V A213VUUEU3V B312VUEUU5V 一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟D6V12V3k OAVAO+NPD6V12V3k OAVAO+NP6V12V3k OAVAO+NP

4、例1：求圖示電路的輸出電壓一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例2：求圖示電路的輸出電壓OD215V12V3k AD1VAO+P2N2P1N1 OD215V12V3k AD1VAO+P2N2P1N1O15V12V3k AVAO+P2N2P1N1一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例3：圖示電路中已知R1=R2=R3=R4=R5=R6二極管的狀態(tài)15V10V+R1R6R5R4R3R2ABPDNB6456341015VRR12.5VRRRR二極管截止 BAVVA21215VR7.5VRR 15V10V+R1R6R5R4R3R2ABPDN15V10V+R1R6R5R4R3R2

5、ABPN一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例4：如圖電路中，設(shè) VDA、VDB 均為理想二極管，當(dāng) 輸入電壓 UA、UB 為低電壓 0 V 和高電壓 5 V 的不同組合時(shí)，求輸出電壓 UO 的值。電路電路習(xí)慣畫(huà)法習(xí)慣畫(huà)法輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通 導(dǎo)通導(dǎo)通0 V解解：0V0V 例4： 如圖電路中，當(dāng)UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時(shí)，求輸出電壓 UO 的值。一、二極管工作狀態(tài)判別輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通 導(dǎo)通導(dǎo)通0 V0V5V0 V 5

6、 V導(dǎo)通導(dǎo)通0 V截止截止 解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當(dāng)UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時(shí)，求輸出電壓 UO 的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通 導(dǎo)通導(dǎo)通0 V5V0V0 V 5 V導(dǎo)通導(dǎo)通0 V截止截止5 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通0 V截止截止解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當(dāng)UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時(shí)，求輸出電壓 UO 的值。輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBVAVB0 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通 導(dǎo)通導(dǎo)通0 V5V5V0 V 5 V導(dǎo)通導(dǎo)

7、通0 V截止截止5 V 0 V導(dǎo)通導(dǎo)通0 V截止截止 5 V 5 V導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通5 V實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了“與與”功能功能解解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4： 如圖電路中，當(dāng)UA、UB 為 0 V 和 5 V 的不同組合 時(shí)，求輸出電壓 UO 的值。二、二極管整流電路將交變電流變換成單向脈動(dòng)電流的過(guò)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。注：電流/電壓分類:按方向是否隨時(shí)間變化直流電-交流電-按大小是否隨時(shí)間變化按變化規(guī)律恒定直流電脈動(dòng)直流電正弦交流電非正弦交流電 日常生活生產(chǎn)中許多電器設(shè)備需要使用直流電，但電源提供的往往都是交流電，這就需要將交流電變換為直流電。二、二極管整流電路恒定

8、直流電：大小方向都恒定不變的電流。脈動(dòng)直流電：大小不變、方向隨時(shí)間變化的電流。周期交流電：大小和方向變化按規(guī)律周期變化的交流電。非周期直流電：大小和方向變化無(wú)規(guī)律的交流電。二、二極管整流電路1.單相半波整流電路電路由電源變壓器 T、整流二極管 VD 和負(fù)載電阻 RL 組成。（1）電路結(jié)構(gòu) 由于流過(guò)負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波,故稱半波整流。v v1 1: :原邊線圈電壓 v v2 2: :副邊線圈電壓 v vO O: :輸出電壓 二、二極管整流電路（2）工作原理當(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。當(dāng)

9、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(guò)，如圖（c）所示。二、二極管整流電路（3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算負(fù)載電壓 VO O2OLLU0.45 UIRR 負(fù)載電流 IL 流過(guò)二極管的正向電流 IV二極管反向峰值電壓 VRUO = 0.45 U2OVII R22U2 U1.41U二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn) 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電源利用率低（只有半個(gè)周期向負(fù)載供電），負(fù)載電壓脈動(dòng)大。（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 IORMU22 U 二、二極管整流電路2.單相全波整流電路 具有中心抽頭的變壓

10、器T T可將副邊線圈電壓變換為大小相等對(duì)地極性相反的u u2a2a和u u2b2b（1）電路結(jié)構(gòu) 由于流過(guò)負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓有整個(gè)周期的正弦波,故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理當(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 。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 。O2avv O2bvv （3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算負(fù)載所獲得的直流電壓平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 負(fù)載平均電流：每只二極管承受的反向峰值電壓 VR每只二極管通過(guò)

11、的平均電流：2OLUI0.9R R2U2 2 U 2VOLU1II0.452R二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn) 電源利用率比半波整流電路高，負(fù)載電壓脈動(dòng)小。但二極管承受的反向電壓比半波整流電路高。（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 IORMU22 2U 二、二極管整流電路3.單相橋式整流電路（1）電路結(jié)構(gòu) 由于四只二極管構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu),故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理當(dāng) v1 為正半周時(shí)，如圖（b）所示，VD1 和 VD3 導(dǎo)通， VD2 和 VD4 截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。當(dāng) v1 為負(fù)半周時(shí)，如圖（b）所示， VD2和 VD

12、4 導(dǎo)通， VD1 和 VD3截止，RL 兩端輸出電壓 vO 。（3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算負(fù)載所獲得的直流電壓平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 負(fù)載平均電流：每只二極管承受的反向峰值電壓 VR每只二極管通過(guò)的平均電流：2OLUI0.9R 2VOLU1II0.452RRM2U2 U 二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn) 電源利用效率高，負(fù)載電壓脈動(dòng)小，且二極管的正向平均電流小，反向電壓低。因此廣泛使用于小功率直流電源電路中。（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 IORMV22 U 三、二極管限幅電路 限幅電路又

13、叫鉗位電路，特點(diǎn)是當(dāng)輸入大到一定范圍后，輸出不再隨輸入的增大而變化，而保持在某個(gè)固定值上。這種特性不僅用于信號(hào)的處理和運(yùn)算中，也廣泛用于過(guò)載保護(hù)中。 通常將輸出電壓uo開(kāi)始不變的電壓值稱為限幅電平,當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅；當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅。 分類：并聯(lián)型串聯(lián)型三、二極管限幅電路 1. 并聯(lián)型上限幅電路 上限幅電路如圖所示。改變值就可改變限幅電平。 三、二極管限幅電路 1.二極管上限幅電路 uiE時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，則uo=E uiE時(shí)，二極管反偏截止，則uo=ui u時(shí)二極管導(dǎo)通, uoVuiV, 二極管截止, uouV, 限幅電平為V 當(dāng)u, 二極管截止, uou；Um(輸入峰值電壓）, 則限幅電平為當(dāng)u, 二極管導(dǎo)通, uo u, 二極管導(dǎo)通, uo -m, 則限幅電平為-u, 二極管截止, uou三、二極管限幅電路 2.并聯(lián)型下限幅電路 下限幅電路如圖所示。改變值就可改變限幅電平。 三、二極管限幅電路 2并聯(lián)型下限幅電路 uiE時(shí)，二極管反偏 截止，則uo=ui uiE時(shí)，二極管正偏 導(dǎo)通，則uo=EV, 限幅電平為Vu時(shí)二極管導(dǎo)通, uoV