未鎖定機(jī)工PPT第一章二極管及其應(yīng)用課件

1、第一章第一章 二極管及其應(yīng)用二極管及其應(yīng)用1.1 晶體二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類晶體二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類1.2 整流電路及應(yīng)用整流電路及應(yīng)用1.3 濾波電路類型及應(yīng)用濾波電路類型及應(yīng)用1.4 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源本章知識目標(biāo)本章知識目標(biāo)了解二極管器件的外形和電路符號。了解二極管器件的外形和電路符號。 掌握二極管的單向?qū)щ娦院椭饕獏?shù)，了解伏安特性掌握二極管的單向?qū)щ娦院椭饕獏?shù)，了解伏安特性 。了解硅穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管等了解硅穩(wěn)壓管、發(fā)光二極管、光電二極管、變?nèi)荻O管等特殊二極管的外形特征、功能和實(shí)際應(yīng)用。特殊二極管的外形特征、功能和實(shí)際應(yīng)用。了解整流電路的作用及

2、工作原理。了解整流電路的作用及工作原理。 了解濾波電路及輸出電壓的估算。了解濾波電路及輸出電壓的估算。 本章技能目標(biāo)本章技能目標(biāo)會使用萬用表檢測二極管好壞和判別極性。會使用萬用表檢測二極管好壞和判別極性。會用萬用表、示波器測量和觀察整流濾波電路輸出波形。會用萬用表、示波器測量和觀察整流濾波電路輸出波形。會查閱半導(dǎo)體手冊，能按要求選用二極管。會查閱半導(dǎo)體手冊，能按要求選用二極管。1.1 晶體二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類晶體二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類 半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展必不可少的重要組半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展必不可少的重要組成部分。由于它具有體積小、重量輕、使用壽命長、成部分。由于它具有體

3、積小、重量輕、使用壽命長、輸入功率小和功率轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)輸入功率小和功率轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們生活中的很多電子產(chǎn)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們生活中的很多電子產(chǎn)品如電話、收音機(jī)、電視機(jī)、計算機(jī)、手機(jī)品如電話、收音機(jī)、電視機(jī)、計算機(jī)、手機(jī)MP3/MP4MP3/MP4等，都用到了半導(dǎo)體器件，下面我們一起來學(xué)習(xí)常用等，都用到了半導(dǎo)體器件，下面我們一起來學(xué)習(xí)常用的半導(dǎo)體器件中的二極管及其應(yīng)用的半導(dǎo)體器件中的二極管及其應(yīng)用。【PN結(jié)結(jié)】 人們按照物質(zhì)導(dǎo)電性能，通常將各種材料分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半半導(dǎo)體導(dǎo)體

4、，例如硅(Si)、鍺(Ge)等都是半導(dǎo)體。純凈的不含任何雜質(zhì)的半導(dǎo)體叫做本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體，它其中有兩種等量的導(dǎo)電粒子（即載流子）：電子和空穴。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力差，為增強(qiáng)導(dǎo)電性，通常在其中摻入某種微量元素。如果在本征半導(dǎo)體（如硅）中摻入微量三價元素（如硼），就形成P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體中空穴占多數(shù)，稱為多數(shù)載流子，電子相對少，稱為少數(shù)載流子。如果在本征半導(dǎo)體（如硅）中摻入微量五價元素（如磷），就形成N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中電子占多數(shù)，稱為多數(shù)載流子，空穴相對少，稱為少數(shù)載流子。如果通過一定的生產(chǎn)工藝，將一塊半導(dǎo)體的P型區(qū)和N型區(qū)結(jié)合在一起，則在它們的交界處就形成了

5、一個具有單向?qū)щ娦缘谋?，稱為PNPN結(jié)結(jié)。以PN結(jié)為管芯，在P型區(qū)和N型區(qū)的兩側(cè)接上電極引線，就制成了半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管二極管。利用不同的半導(dǎo)體材料、采用不同的工藝和幾何結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已研制出種類繁多、功能用途各異的二極管，可用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。晶體二極管的頻率覆蓋范圍可從低頻、高頻、微波、毫米波、紅外直至光波。1.1.1晶體二極管的結(jié)構(gòu)及符號晶體二極管的結(jié)構(gòu)及符號【二極管的結(jié)構(gòu)】【二極管的結(jié)構(gòu)】 二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的，從P區(qū)引出的電極為二極管正極， N區(qū)引出的電極為二極管負(fù)極，用管殼封裝起來即成二極管。根據(jù)管芯結(jié)構(gòu)的不同，二極管可分為點(diǎn)接

6、觸型和面接觸型，如圖1-4所示。 a）點(diǎn)接觸型 b)面接觸型圖1-4 二極管常見結(jié)構(gòu) 點(diǎn)接觸型二極管：PN結(jié)面積很小，極間電容很小，適用于做高頻檢波和脈沖 數(shù)字電路里的開關(guān)元件，也可用作小電流整流。面接觸型二極管：PN結(jié)面積大，極間電容也大，適用于較大電流的整流，而不宜用于高頻電路中。 【電路符號與實(shí)物圖】【電路符號與實(shí)物圖】二極管的電路符號如圖1-5a）所示，用VDVD表示，。圖中箭頭所指方向是二極管正向電流方向，二極管有兩個引腳，箭頭的一邊代表正極（或陽極），另一邊代表負(fù)極（或陰極）。a）二極管電路符號 b）二極管實(shí)物圖 圖1-5 二極管符號與實(shí)物圖 課堂實(shí)驗(yàn)一課堂實(shí)驗(yàn)一 二極管單向?qū)щ娦?/p>

7、測試二極管單向?qū)щ娦詼y試 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹緦?shí)驗(yàn)?zāi)康?】 （1）了解二極管的導(dǎo)電特性。 （2）會肉眼識別實(shí)物圖的二極管正極。 （3）會畫電路原理圖。 （1）識別二極管正負(fù)極，靠近銀色色環(huán)的一端為負(fù)極。（2）按圖1-6a）所示連接電路，即將二極管正極與電源高電位相接，二極管負(fù)極與電源低電位相接， 即二極管兩端加正向電壓。觀察指示燈的變化情況，將觀察的現(xiàn)象記入表1-1。再按圖1-6b）接電路，即將二極管兩端對調(diào)，觀察記錄現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 （3）在圖1-7中填入二極管的符號，使a）圖燈亮。 表1-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】 二極管具有外加正向電壓導(dǎo)通，外加反向電壓截止的導(dǎo)電特性

8、，二極管具有外加正向電壓導(dǎo)通，外加反向電壓截止的導(dǎo)電特性，即二極管具有單向?qū)щ娦?。即二極管具有單向?qū)щ娦浴?.1.2晶體二極管的伏安特性晶體二極管的伏安特性 二極管的伏安特性是指加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流之間的關(guān)系，由此得到的曲線，稱為二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線，如圖1-9所示（圖中實(shí)線為硅二極管，虛線為鍺二極管）。 圖1-9 二極管伏安特性曲線 【正向特性】【正向特性】 二極管正極接高電位，負(fù)極接低電位，稱為二極管二極管正偏正偏。二極管加正向電壓時伏安特性分為正向死區(qū)和正向?qū)▍^(qū)。（1）正向死區(qū)：對應(yīng)曲線OA段，此時所加正偏電壓較小，流過二極管的電流很小，二 極管仍

9、處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)加給二極管的正向電壓增加到某一值時流過二極管的電流迅速增 大，把這一正向電壓的值稱為死區(qū)電壓壓死區(qū)電壓壓，用Uth表示。在常溫下，硅管的Uth 為0.5V，鍺管的Uth為0.1V。（2）正向?qū)▍^(qū)：對應(yīng)曲線AB段，當(dāng)加給二極管的正向電壓超過死區(qū)電壓后，二極管完全導(dǎo)通，此時二極管電流變化范圍很大，電壓變化范圍很小。一般硅管0.60.7V，鍺管0.20.3V，稱為導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓，二極管充分導(dǎo)通時，可認(rèn)為電壓基本保持不變，統(tǒng)一取硅管的導(dǎo)通電壓為0.7V,鍺管的導(dǎo)通電壓為0.3V?！痉聪蛱匦浴俊痉聪蛱匦浴?二極管正極接低電位，負(fù)極接高電位，稱為二極管二極管反偏反偏。二極管加反偏電壓時

10、，伏安特性分為反向截止區(qū)和反向擊穿區(qū)。（1）反向截止區(qū)：對應(yīng)曲線的OC段，二極管處于截止 狀態(tài)。此時反向電流很小，且基本保持不變，稱為 二極管的反向飽和電流反向飽和電流IRIR，其值隨溫度的升高而加 大。（2）反向擊穿區(qū)：對應(yīng)曲線的CD段，當(dāng)反向電壓加大 到某一值時，反向電流突然增大，二極管失去單 向?qū)щ娦?，該現(xiàn)象稱為反向擊穿反向擊穿，所加反向電壓 稱為反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBRUBR。穩(wěn)壓二極管就是利用該 特性制成，但普通二極管不允許進(jìn)入擊穿區(qū)，因 為普通二極管會因反向電流過大而損壞。1.1.3晶體二極管的主要參數(shù)晶體二極管的主要參數(shù) （1）最大整流電流IFM：最大整流電流IFM指二極管

11、長期工作時允許通過的最大正向平均電流，使用中電流超過此值，管子會因過熱而永久損壞。 （2）最高反向工作電壓URM：二極管正常工作時允許承受的最高反向電壓，一般為反向擊穿電壓UBR的一半左右。 （3）反向電流IRM：指二極管未擊穿時的反向電流，其值愈小，則二極管的單向?qū)щ娦杂谩?（4）最高工作頻率：最高工作頻率指保證二極管正常工作的最高頻率。否則會使二極管失去單向?qū)щ娦浴?.1.4其他特殊二極管其他特殊二極管 下面介紹一些具有特殊功能的二極管，詳見表下面介紹一些具有特殊功能的二極管，詳見表1-21-2。表1-2 特殊二極管 【穩(wěn)壓二極管】【穩(wěn)壓二極管】 穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制造的面接觸硅

12、穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制造的面接觸硅材料二極管，它具有穩(wěn)定電壓的功能，在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電材料二極管，它具有穩(wěn)定電壓的功能，在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中經(jīng)常使用，故把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管。路中經(jīng)常使用，故把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管。 常用穩(wěn)壓二極管的外形與普通二極管相似，有塑料外殼、常用穩(wěn)壓二極管的外形與普通二極管相似，有塑料外殼、金屬外殼等封裝形式。它在反向擊穿前的導(dǎo)電特性與普通二極管金屬外殼等封裝形式。它在反向擊穿前的導(dǎo)電特性與普通二極管相似，在擊穿電壓下，只要限制其通過的電流就可以安全工作在相似，在擊穿電壓下，只要限制其通過的電流就可以安全工作在反向擊穿狀態(tài)下，其管子兩端電壓

13、基本保持不變，起到穩(wěn)壓的作反向擊穿狀態(tài)下，其管子兩端電壓基本保持不變，起到穩(wěn)壓的作用。如圖用。如圖1-121-12所示。所示。圖1-12 穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線【光敏二極管】【光敏二極管】 光敏二極管又稱為光電二極管，其光敏二極管又稱為光電二極管，其PNPN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)。目前使用最多的是硅（結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)。目前使用最多的是硅（SiSi）光敏二極管。它常作為光電傳感元器件，能把接收到光敏二極管。它常作為光電傳感元器件，能把接收到得光轉(zhuǎn)變成電流。光電二極管在光線照射下，管子的得光轉(zhuǎn)變成電流。光電二極管在光線照射下，管子的反向電流將隨光照的強(qiáng)度的改變而改變，其頂端有能反向電流將隨光照的

14、強(qiáng)度的改變而改變，其頂端有能射入光線的窗口，光線可通過該窗口照射到管芯上。射入光線的窗口，光線可通過該窗口照射到管芯上。當(dāng)制成大面積光電二極管時，可作為一種能當(dāng)制成大面積光電二極管時，可作為一種能源，稱為光電池。源，稱為光電池。 【變?nèi)荻O管】【變?nèi)荻O管】變?nèi)荻O管是利用變?nèi)荻O管是利用PNPN結(jié)的電容隨外加結(jié)的電容隨外加偏壓而變化這一特性制成的非線性電容元件，被廣泛偏壓而變化這一特性制成的非線性電容元件，被廣泛用于參量放大器，電子調(diào)諧及倍頻器等微波電路中，用于參量放大器，電子調(diào)諧及倍頻器等微波電路中，變?nèi)荻O管主要是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝等一系列途徑變?nèi)荻O管主要是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝等一系列途

15、徑來突出電容與電壓的非線性關(guān)系，并提高值以適用。來突出電容與電壓的非線性關(guān)系，并提高值以適用。 【發(fā)光二極管】【發(fā)光二極管】 發(fā)光二極管發(fā)光二極管( (簡稱簡稱LED)LED)是一種光發(fā)射元器件，當(dāng)是一種光發(fā)射元器件，當(dāng)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管的PNPN結(jié)加上正向電壓時，會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。它是一種新結(jié)加上正向電壓時，會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。它是一種新型冷光源，具有功耗低、體積小、壽命長、工作可靠等特點(diǎn)，因此，型冷光源，具有功耗低、體積小、壽命長、工作可靠等特點(diǎn)，因此，常用來作為顯示器。常用來作為顯示器。 發(fā)光二極管的顏色主要取決于制造所用的材料。比較常見的有發(fā)光二極管的顏色主要取決于制造所用的材料。比較常

16、見的有紅色、綠色和紅外光單色發(fā)光二極管，雙向變色發(fā)光二極管、三色紅色、綠色和紅外光單色發(fā)光二極管，雙向變色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管等。其外形有圓形、方形、三角形及組合型。常見的發(fā)發(fā)光二極管等。其外形有圓形、方形、三角形及組合型。常見的發(fā)光二極管是紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外光，主要用在各種紅光二極管是紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外光，主要用在各種紅外遙控器中作為遙控發(fā)射器件。外遙控器中作為遙控發(fā)射器件。a）交通燈 b）數(shù)字顯示器 c）戶外顯示屏圖1-14 二極管用途 技能訓(xùn)練一技能訓(xùn)練一 二極管的識別及檢測二極管的識別及檢測 【訓(xùn)練目標(biāo)】【訓(xùn)練目標(biāo)】 1.1.識別二極管正負(fù)引腳。識別二極管

17、正負(fù)引腳。2.2.用萬用表輔助判斷二極管質(zhì)量的好壞。用萬用表輔助判斷二極管質(zhì)量的好壞?！居?xùn)練材料】【訓(xùn)練材料】 1.1.二極管（二極管（2AP92AP9，2CW1042CW104，2CZ112CZ11，1N41481N4148，1N40071N4007）若干。）若干。2.2.萬用筆萬用筆 1 1只。只。 【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟】【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟】 1 1二極管正負(fù)極引腳外觀識別方法二極管正負(fù)極引腳外觀識別方法二極管實(shí)物上兩個引腳的正、負(fù)極性是通過二極管外形標(biāo)記來表示的。二極管實(shí)物上兩個引腳的正、負(fù)極性是通過二極管外形標(biāo)記來表示的。 二極管外形標(biāo)記有以下幾種方法：二極管外形標(biāo)記有以下幾種方法： a）負(fù)

18、極用一條色環(huán)表示 b)正極上標(biāo)有一個色點(diǎn) c)外殼上印有二極管的電路符號 d)兩個引腳，較長的為正極，較短的為負(fù)極 2 2二極管實(shí)物引腳識別二極管實(shí)物引腳識別 通過外形標(biāo)記識別以下各支二極管引腳的正、負(fù)極，將結(jié)果記入表通過外形標(biāo)記識別以下各支二極管引腳的正、負(fù)極，將結(jié)果記入表1-31-3。表表1-3 1-3 二極管識別表二極管識別表 3 3二極管極性及質(zhì)量好壞的判別方法二極管極性及質(zhì)量好壞的判別方法（1 1）萬用表歐姆擋置于）萬用表歐姆擋置于R R100100或或R R1K1K擋。擋。（2 2）測任意兩腳間的電阻。）測任意兩腳間的電阻。（3 3）交換紅、黑表筆再測一次，如圖）交換紅、黑表筆再測

19、一次，如圖1-171-17所示。所示。（4 4）測量的電阻值較小時（為正向電阻），黑表筆所接的是二極管）測量的電阻值較小時（為正向電阻），黑表筆所接的是二極管 的正極，紅表筆所接的是負(fù)極。的正極，紅表筆所接的是負(fù)極。（5 5）二極管質(zhì)量判別見表）二極管質(zhì)量判別見表1-41-4。表1-4 二極管好壞判別表a)測正向電阻 b)測反向電阻 圖1-17 二極管的測量4.4.用萬用表檢測二極管質(zhì)量的好壞與極性用萬用表檢測二極管質(zhì)量的好壞與極性檢測以下檢測以下5 5只不同型號的二極管，將檢測結(jié)果記入表只不同型號的二極管，將檢測結(jié)果記入表1-51-5中。中。表1-5 二極管檢測表 1.2整流電路及應(yīng)用整流電

20、路及應(yīng)用 在一般的電子產(chǎn)品中，如手機(jī)、手電筒、在一般的電子產(chǎn)品中，如手機(jī)、手電筒、MP3/MP4MP3/MP4、小型擴(kuò)音器、小型擴(kuò)音器等，通常使用電池供電。但在大量電器設(shè)備中，如日常生活中常用的等，通常使用電池供電。但在大量電器設(shè)備中，如日常生活中常用的電視機(jī)、手機(jī)充電器、家庭影院等，往往利用交流電視機(jī)、手機(jī)充電器、家庭影院等，往往利用交流220V220V電轉(zhuǎn)換成直流電轉(zhuǎn)換成直流穩(wěn)壓電源來供電，如圖穩(wěn)壓電源來供電，如圖1-181-18所示。所示。 a)電視機(jī) b）手機(jī)充電器 c) 家庭影院 圖1-18 應(yīng)用整流電路的常見家用電子設(shè)備 1.2.1整流電路作用及工作原理整流電路作用及工作原理 直流

21、穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等組成，其組成框圖如圖組成，其組成框圖如圖1-191-19所示。所示。 電源變壓器：電源變壓器：是將輸入的交流220V或380V電壓變換為所需的低壓交流電；整流電路：整流電路：是將低壓交流電轉(zhuǎn)換成脈動直流電；濾波電路：濾波電路：能減小電壓的脈動，使輸出電壓平滑；穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路：能使輸出的直流電壓基本不受電網(wǎng)波動及負(fù)載變動的影響。 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電的電路。它在直流穩(wěn)壓電源中是不可缺少的一部分。圖1-19 直流穩(wěn)壓電源組成框圖 常見的幾種整流電路

22、有半波、橋式整流電路。常見的幾種整流電路有半波、橋式整流電路。 1.2.2半波整流電路及元件選用半波整流電路及元件選用 【半波整流電路的結(jié)構(gòu)】【半波整流電路的結(jié)構(gòu)】 半波整流電路如圖1-20所示。它是最簡單的一種整流電路，通過電源變壓器T將初級的單相交流電壓U1所需要的次級電壓U2，VD是整流二極管元件，RL是負(fù)載電阻。 圖1-20 半波整流電路 課堂實(shí)驗(yàn)二課堂實(shí)驗(yàn)二 半波整流電路測試半波整流電路測試 【實(shí)驗(yàn)材料】【實(shí)驗(yàn)材料】二極管（IN4001），），色環(huán)電阻（15k），面包板，變壓器（220V/12V），示波器，導(dǎo)線等?！緦?shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)原理】 實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1-20所示。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】【

23、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 按圖1-21所示電路連接，在示波器上觀察整流電路輸出波形，記入表1-6。 表1-6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】 整流電路可將交流電轉(zhuǎn)換成為脈動直流電。整流電路可將交流電轉(zhuǎn)換成為脈動直流電?！景氩ㄕ麟娐返墓ぷ髟怼俊景氩ㄕ麟娐返墓ぷ髟怼?半波整流電路的工作原理如圖1-22a)所示。a）電路 b)波形圖圖1-22 半波整流電路工作原理 （1）當(dāng)電壓U2為正半周時，二極管正向?qū)ǎɡ硐肭闆r下二極管的正向壓降為零），負(fù)載電阻RL上的電壓U0=U2，流過負(fù)載的電流 I0=U0/RL。它們的波形如圖1-22b）所示。（2）當(dāng)電壓U2為負(fù)半周時，二極管反向截止，此時U0=0，I0=

24、0。 因此，負(fù)載電阻RL上得到的是一個半波整流電壓，該電壓方向不變(極性不變)，但大小變化，我們稱之為脈動直流電壓。【半波整流電路的基本參數(shù)】【半波整流電路的基本參數(shù)】 （1）整流輸出電壓平均值 （2）負(fù)載的電流 （3）二極管的正向電流 （4）二極管承受的反向峰值電壓 2o(AV)45. 0UUL2Lo(AV)o(AV)45. 0RURUIo(AV)D(AV)II2RM2UU 綜上分析，綜上分析，半波整流電路簡單易行，所用二極管數(shù)量半波整流電路簡單易行，所用二極管數(shù)量少。半波整流電路的輸出電壓不到輸入電壓的一半，交流少。半波整流電路的輸出電壓不到輸入電壓的一半，交流分量大，效率低。因此，這種電

25、路僅適用于整流電流較小，分量大，效率低。因此，這種電路僅適用于整流電流較小，對脈動要求不高的場合。對脈動要求不高的場合?！景氩ㄕ麟娐范O管的選用】【半波整流電路二極管的選用】 當(dāng)整流電路的變壓器二次電壓有效值和負(fù)載電阻值確定后，電路對二極管參數(shù)的要求也就確定了。一般應(yīng)根據(jù)流過二極管電流和它所承受的最大反向電壓來選擇二極管的型號。半波整流二極管應(yīng)滿足：額定電壓URM不低于22U，額定電流IFM不低于負(fù)載電流I0。1.2.3橋式整流電路及元件選用橋式整流電路及元件選用 為了克服半波整流電路的缺點(diǎn)，在實(shí)用電路中多為了克服半波整流電路的缺點(diǎn)，在實(shí)用電路中多采用全波整流電路，最常用的全波整流電路是橋式

26、整采用全波整流電路，最常用的全波整流電路是橋式整流電路。流電路。 【橋式整流電路的結(jié)構(gòu)】【橋式整流電路的結(jié)構(gòu)】 橋式整流電路如圖1-23所示。它是由變壓器T，四個整流二極管VD1VD4，以及負(fù)載RL組成，也常稱為整流橋。圖1-23 橋式整流電路 【橋式整流電路的工作原理】【橋式整流電路的工作原理】 其工作原理如圖1-24所示。 a）正半周 b）負(fù)半周 c）波形圖 圖1-24 橋式整流電路工作原理 （1)當(dāng)輸入信號為正半周時，VD1、VD3導(dǎo)通，VD2、VD4截止，負(fù)載上有半波輸出；（2)當(dāng)輸入為負(fù)半周時，VD2、VD4導(dǎo)通，VD1、VD3截止，負(fù)載上有半波輸出；在輸入信號的一個周期內(nèi)，負(fù)載上得

27、到兩個半波。 【橋式整流電路的基本參數(shù)】【橋式整流電路的基本參數(shù)】（1）流輸出電壓平均值 （2）負(fù)載的電流 （3）二極管的正向電流 （4）二極管承受的反向峰值電壓 2o(AV)9 . 0 UUL2Lo(AV)o(AV)9 . 0RURUIo(AV)D(AV)5 . 0 II2RM2UU 綜上分析，綜上分析，橋式整流電路與半波整流電路相比，橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器次級電壓下，對二極管的參數(shù)要在相同的變壓器次級電壓下，對二極管的參數(shù)要求是一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利求是一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點(diǎn)，因此，得到相當(dāng)廣泛的用率高、脈動小等優(yōu)

28、點(diǎn)，因此，得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。22UFMI05 . 0 I【橋式整流電路二極管的選用】【橋式整流電路二極管的選用】 橋式整流電路中整流二極管應(yīng)滿足：額定電壓URM不低于，額定電流不低于負(fù)載電流【整流橋】【整流橋】 將橋式整流電路的4個二極管制作在一起，封裝成為一個元器件就稱為整流橋。在許多電源電路中都會使用整流橋來構(gòu)成整流電路，如圖1-25所示。 整流電路中采用整流橋后，電路的結(jié)構(gòu)得到明顯簡化，電路中只需用一個元器件，即整流橋構(gòu)成整流電路，而不是多只二極管構(gòu)成整流電路。因此，電路分析比較簡單。 （1）整流橋電路符號。如圖1-26所示，圖中“”是交流電壓輸入引腳，每個整流橋各有兩個交流電壓

29、輸入引腳，這兩個引腳沒有極性之分。圖中“+”是正極直流電壓輸出引腳，“-”是負(fù)極直流電壓輸出引腳。 （2 2）整流橋的檢測：整流輸出端，即）整流橋的檢測：整流輸出端，即“+”+”、“-”-”兩端，正向電阻幾千歐，兩端，正向電阻幾千歐，反向電阻數(shù)百千歐。反向電阻數(shù)百千歐。 交流輸入端，即交流輸入端，即“”、“”兩端，正、反向電阻均為數(shù)百千歐。兩端，正、反向電阻均為數(shù)百千歐。 圖1-28 整流橋的檢測技能訓(xùn)練二技能訓(xùn)練二 整流橋組成的應(yīng)用電路的搭整流橋組成的應(yīng)用電路的搭接與參數(shù)測試接與參數(shù)測試 簡單充電器電路簡單充電器電路【訓(xùn)練目標(biāo)】【訓(xùn)練目標(biāo)】1.1.會識別及檢測色環(huán)電阻、電容、整流橋、變壓器、

30、穩(wěn)壓塊等器件的質(zhì)量好壞。會識別及檢測色環(huán)電阻、電容、整流橋、變壓器、穩(wěn)壓塊等器件的質(zhì)量好壞。2.2.會搭接整流、濾波電路。會搭接整流、濾波電路。3.3.會通過示波器觀察整流濾波波形。會通過示波器觀察整流濾波波形。 【訓(xùn)練材料】【訓(xùn)練材料】訓(xùn)練材料清單見教材。訓(xùn)練材料清單見教材?！鞠嚓P(guān)原理介紹】【相關(guān)原理介紹】1 1電路功能電路功能 給常見給常見5 5號電池號電池4 4節(jié)充電。節(jié)充電。其標(biāo)準(zhǔn)充電方法是：用電池額定容量的其標(biāo)準(zhǔn)充電方法是：用電池額定容量的1/101/10電流即電流即145mA145mA充電充電141416h16h。本充電器實(shí)測充電電流為本充電器實(shí)測充電電流為170mA170mA左右

31、，充電時間約為左右，充電時間約為12h12h。2 2電路原理圖電路原理圖電路原理如圖電路原理如圖1-291-29所示。所示。 圖1-29 簡單充電器電路原理圖 電路中電路中J1J1接電源變壓器的初級輸入接電源變壓器的初級輸入220V220V，J2J2接電池組盒子。接電池組盒子。其中的其中的U U為硅整流橋。為硅整流橋。1 1電路元器件的檢測電路元器件的檢測（1 1）色環(huán)電阻器：其標(biāo)稱電阻值，并用萬用表測量其實(shí)際電阻值。）色環(huán)電阻器：其標(biāo)稱電阻值，并用萬用表測量其實(shí)際電阻值。（2 2）電解電容：其類型與引腳的排列，并用萬用表檢測其質(zhì)量的好壞。）電解電容：其類型與引腳的排列，并用萬用表檢測其質(zhì)量的

32、好壞。（3 3）瓷片電容：用表檢測其質(zhì)量的好壞。）瓷片電容：用表檢測其質(zhì)量的好壞。（4 4）變壓器：其質(zhì)量的好壞。）變壓器：其質(zhì)量的好壞。（5 5）集成穩(wěn)壓器）集成穩(wěn)壓器7812 W78127812 W7812集成電路的引腳功能如圖集成電路的引腳功能如圖1-311-31所示。所示。 圖1-31 W7800系列外形 2 2電路的制作與調(diào)試電路的制作與調(diào)試 （1 1）按原理圖搭接電路，并進(jìn)行焊接）按原理圖搭接電路，并進(jìn)行焊接 （2 2）用示波器接）用示波器接J1,J2J1,J2端，同時在屏幕上顯示輸入輸出波形。端，同時在屏幕上顯示輸入輸出波形。 （3 3）觀察波形，記錄峰）觀察波形，記錄峰- -峰

33、值，頻率等參數(shù)，填入表峰值，頻率等參數(shù)，填入表1-101-10中。中。 【實(shí)訓(xùn)結(jié)果】【實(shí)訓(xùn)結(jié)果】將測量數(shù)據(jù)記入表將測量數(shù)據(jù)記入表1-91-9中。中。 表1-9 實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)表1.3 濾波電路類型及應(yīng)用濾波電路類型及應(yīng)用 在大多數(shù)電子設(shè)備中，整流電路后都需在大多數(shù)電子設(shè)備中，整流電路后都需要加濾波電路，以減小整流電壓的脈動程度，要加濾波電路，以減小整流電壓的脈動程度，滿足穩(wěn)壓電路的要求。把脈動直流變成波形平滿足穩(wěn)壓電路的要求。把脈動直流變成波形平滑直流的電路，即是濾波電路?；绷鞯碾娐?，即是濾波電路。 常見的濾波電路有：電容濾波電路、電感常見的濾波電路有：電容濾波電路、電感濾波電路、復(fù)式濾波電路。濾

34、波電路、復(fù)式濾波電路。1.3.1 電容濾波電路及輸出電壓的估算電容濾波電路及輸出電壓的估算 電容濾波電路工作時，主要是用到了電容器的隔電容濾波電路工作時，主要是用到了電容器的隔直通交特性和儲能特性。當(dāng)單向脈動直流電壓處于高直通交特性和儲能特性。當(dāng)單向脈動直流電壓處于高峰值時電容就充電，而當(dāng)處于低峰值電壓時就放電，峰值時電容就充電，而當(dāng)處于低峰值電壓時就放電，這樣就把高峰值電壓存儲起來到低峰值電壓處再釋放。這樣就把高峰值電壓存儲起來到低峰值電壓處再釋放。把高低不平的單向脈動性直流電壓轉(zhuǎn)換成比較平滑的把高低不平的單向脈動性直流電壓轉(zhuǎn)換成比較平滑的直流電壓。直流電壓?！倦娙轂V波電路結(jié)構(gòu)】【電容濾波電

35、路結(jié)構(gòu)】 電容濾波電路是在負(fù)載的兩端并聯(lián)一個電容器C，如圖1-33所示。 圖1-33 電容濾波電路 【電容濾波電路工作原理】【電容濾波電路工作原理】 其工作原理如圖1-34所示。圖1-34 電容濾波電路工作原理（1）當(dāng)u2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓Cu時，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C充電。當(dāng)uCu2，導(dǎo)致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。（2）當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uC時，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2再次對C充電，uC上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時D2和

36、D4變?yōu)榻刂?，C對RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。 【輸出電壓的估算】【輸出電壓的估算】2o(AV)2 . 1 UU2o(AV)4 . 1 UU（1）橋式整流電容濾波的負(fù)載上得到的輸出電壓為：（2）橋式整流電容濾波輸出端空載時：【電容濾波電路中元件的選用】【電容濾波電路中元件的選用】(1）半波整流加電容濾波器的輸出直流電壓約為U2；而橋式整流加電容濾波時，輸出直流電壓約為1.2U2，負(fù)載開路時，輸出直流電則為1.4U2。(2）濾波電容選用：容量C（35）T/2RL，T為脈動電壓的周期，也可參考表1-10。1.3.2電感濾波電路電感濾波電路 當(dāng)一些

37、電氣設(shè)備需要脈動較小、輸出電流較大的直流電源時，若采當(dāng)一些電氣設(shè)備需要脈動較小、輸出電流較大的直流電源時，若采用電容濾波電路，則電容器的電容量必須很大，因此對二極管的沖擊電用電容濾波電路，則電容器的電容量必須很大，因此對二極管的沖擊電流很大，這就使得選擇二極管和電容器很困難，在此情況下，往往采用流很大，這就使得選擇二極管和電容器很困難，在此情況下，往往采用電感濾波電路。電感濾波電路工作時，是因?yàn)殡姼衅鞯耐ㄖ弊杞惶匦院碗姼袨V波電路。電感濾波電路工作時，是因?yàn)殡姼衅鞯耐ㄖ弊杞惶匦院蛢δ芴匦?。電感器是把單向脈動性直流電壓分解出來的交流電壓部分進(jìn)儲能特性。電感器是把單向脈動性直流電壓分解出來的交流電壓

38、部分進(jìn)行阻礙。行阻礙?！倦姼袨V波電路結(jié)構(gòu)】【電感濾波電路結(jié)構(gòu)】 電感濾波電路是負(fù)載與電感器串聯(lián)。如圖1-35所示。圖1-35 電感濾波電路【電感濾波電路工作原理】【電感濾波電路工作原理】 其工作原理如圖1-36所示。圖1-36 電感濾波電路波形圖 對于直流成分，由于電感L的電阻一般遠(yuǎn)小于負(fù)載RL，所以它幾乎全部落在RL上；對于交流分量，由于電感L呈現(xiàn)感抗為XL2fL，只要L足夠大，使XLRL時，電感L對交流分量的分壓結(jié)果，使交流分量幾乎全部落在電感L上，而負(fù)載RL上的交流壓降很小。 電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。L愈大，濾波效果愈好。另外，

39、由于濾波電感電動勢的作用，可以使二極管的導(dǎo)通角接近，減小了電流沖擊，平滑了流過二極管的電流，從而延長了整流二極管的壽命。 【輸出電壓的估算】【輸出電壓的估算】 橋式整流電容濾波輸出端空載時2o(AV)9 . 0 UU1.3.3復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波電路 把電容接在負(fù)載并聯(lián)支路，把電感或電阻接在串聯(lián)支路，可以組成復(fù)式濾波器。復(fù)式濾波電路有LC濾波電路、型RC濾波電路、型LC濾波電路等，如圖1-37所示。a）LC濾波電路 b）型LC濾波電路 c）型RC濾波電路圖1-37 復(fù)式濾波電路各種濾波電路性能的比較詳見表1-11。表1-11 各種濾波電路性能的比較表技能訓(xùn)練三技能訓(xùn)練三 制作整流、濾波電路并用

40、萬制作整流、濾波電路并用萬用表和示波器測量相關(guān)電量參數(shù)和波形用表和示波器測量相關(guān)電量參數(shù)和波形橋式整流濾波電路橋式整流濾波電路【訓(xùn)練目標(biāo)】1.會識別及檢測色環(huán)電阻、電容、整流橋、變壓器、穩(wěn)壓管等器件的好壞。2.會制作整流、濾波電路。3.會用萬用表和示波器測量相關(guān)電量參數(shù)和波形?！居?xùn)練材料】實(shí)訓(xùn)相關(guān)材料見教材。 【相關(guān)原理介紹】1電路作用將交流電變?yōu)檩^平滑的直流電。2.電路原理相關(guān)電路原理如圖1-38所示。圖1-38 整流、濾波電路 【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟】1電路元器件的檢測 （1）色環(huán)電阻器：識讀其標(biāo)稱阻值，并用萬用表測量其實(shí)際阻值。（2）電解電容：識別其類型與引腳的排列，并用萬用表檢測其質(zhì)量的好壞

41、。（3）二極管：識別其引腳，并用萬用表檢測其質(zhì)量的好壞。（4）變壓器：檢測其質(zhì)量的好壞。2電路的制作與調(diào)試（1）按電路原理圖繪制布局草圖，進(jìn)行搭接，連線圖如圖1-39所示。（2）按工藝要求對元件引腳進(jìn)行成型加工。（3）按布局插裝、排列元件。 （4）按焊接工藝要求對元器件進(jìn)行焊接。（5）焊接各項端子。（6）合上S1、S2,用示波器雙通道接變壓器二次側(cè)、電容兩端、負(fù)載電阻兩端、整流橋西站等，觀察記錄波形。（7）分別斷開S1、S2,重復(fù)（6）的步操作?！緦?shí)訓(xùn)結(jié)果】用萬用表和示波器測量相關(guān)電量參數(shù)和波形，并記入表1-13。表1-13 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表*1.4直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 在日常生活中，有很多電子

42、產(chǎn)品內(nèi)部都有直流穩(wěn)壓電源，也有專門直流穩(wěn)壓設(shè)備。如圖1-41所示。圖1-41 直流穩(wěn)壓電源實(shí)物1.4.1三端集成穩(wěn)壓電源三端集成穩(wěn)壓電源 隨著集成電路工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電源中的各環(huán)節(jié)和其他附屬電路大都可以制作在同一塊硅片內(nèi)，形成集成穩(wěn)壓組件，成為集成穩(wěn)壓電路或集成穩(wěn)壓器。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。目前生產(chǎn)的集成穩(wěn)壓器根據(jù)輸出電壓是否可調(diào)，可分為固定式三端集成穩(wěn)壓器和可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器。圖1-42所示為集成穩(wěn)壓器符號及封裝形式。a）集成穩(wěn)壓器符號 b）集成穩(wěn)壓器封裝形式圖1-4

43、2 集成穩(wěn)壓器符號及封裝形式【三端固定式集成穩(wěn)壓器】【三端固定式集成穩(wěn)壓器】（1）三端固定式集成穩(wěn)壓器型號。如：三端固定式集成穩(wěn)壓器CW78L的含義如下：C代表國標(biāo)。 W穩(wěn)壓器。78產(chǎn)品序號：78輸出正電壓；79輸出負(fù)電壓。L輸出電流： 輸出為小電流, 代號 L 。例如 ,78L,最大輸出電流為0.1A 。 輸出為中電流, 代號 M 。例如 ,78M,最大輸出電流為0.5A 。 輸出為大電流, 代號 S 。例如 ,78S,最大輸出電流為2A 。無字母表示電流為1.5A。用數(shù)字表示輸出電壓值。例：7805表示輸出電壓值為5V。 7812表示輸出電壓值為12V。 79系列集成壓器是常用的固定負(fù)輸出

44、電壓的三端集成穩(wěn)壓器，除輸入電壓和輸出電壓均為負(fù)值外，其他參數(shù)和特點(diǎn)與78系列集成穩(wěn)壓器相同。圖1-43和圖1-44所示為兩種系列三端集成穩(wěn)壓器的外形及接線圖。 （2）三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及接線圖。 圖1-43 W78系列外形及接線圖 圖1-44 W79系列外形及接線圖 【三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器】【三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器】 （1）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器外形及接線圖。CW317為三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，輸出電壓可調(diào)范圍為（1.237V），輸出電流可達(dá)1.5A。其1腳為調(diào)整端，2腳為輸出端，3腳為輸入端。如圖1-48所示。 圖1-48 W317外形及接線圖 （2）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用。如

45、圖1-49所示為可調(diào)輸出電壓電路，它克服了固定三端穩(wěn)壓器輸出電壓不可調(diào)的缺點(diǎn),繼承了三端固定式集成穩(wěn)壓器的諸多優(yōu)點(diǎn)。 1.4.2開關(guān)式穩(wěn)壓電源開關(guān)式穩(wěn)壓電源 為了解決串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的損耗大、效率低等缺點(diǎn)，研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源功耗小、效率高、體積小、重量輕，被廣泛用于如彩電、計算機(jī)等現(xiàn)代電子設(shè)備中。開關(guān)式穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。圖1-50所示為開關(guān)式穩(wěn)壓電源原理圖，當(dāng)輸入電壓UI或負(fù)載RL發(fā)生變化時，若引起輸出電壓UO上升，導(dǎo)致取樣電壓VB2增加，則比較放大電路輸出電壓下降，控制脈寬調(diào)制器的輸出信號UPO的脈寬變窄，開關(guān)調(diào)整管的導(dǎo)通時間減小，即輸出電壓的占空比減小，經(jīng)濾波器后使輸出平均直流電壓UO下降。通過上述調(diào)整過程使輸出電壓UO基本保持不變。同理，輸出電壓UO降低時，脈寬調(diào)制器的輸出信號UPO的脈寬變寬，開關(guān)調(diào)整管的時間增加，使輸出電壓UO基本保持不變。圖1-50 開關(guān)式穩(wěn)壓電源原理圖*拓展訓(xùn)