042电子线路课件_半导体二极管及其应用_2.pdf

2 5 二极管应用电路二极管应用电路 整整流流电电路路 滤滤波波电电路路 稳稳压压电电路路 u1 u2u3u4 uo 2 5 1 直流稳压电源的组成和功能 电源变压器电源变压器 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流变为合适的交流 电压电压u2 整流电路整流电路 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3 滤波电路滤波电路 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转转变为平滑的直流变为平滑的直流 电压电压u4 稳稳压电路压电路 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响 保持保持 输出电压输出电压uo的稳定 的稳定 整流电路的任务 整流电路的任务 把交流电压转变为直流脉动的把交流电压转变为直流脉动的 电压 电压 2 5 2 整流电路整流电路 常见的小功率整流电路 有单相半波 全波 常见的小功率整流电路 有单相半波 全波 桥式和倍压整流等 桥式和倍压整流等 为分析简单起见 把二极管当作理想元件处理 即为分析简单起见 把二极管当作理想元件处理 即 二极管的正向导通电阻为零 反向电阻为无穷大 二极管的正向导通电阻为零 反向电阻为无穷大 一 半波整流电路一 半波整流电路 t uo 3 输出电压平均值 输出电压平均值 Uo 1 输出电压波形 输出电压波形 u1 u2 a T b D RLuo iL 2 二极管上承受的二极管上承受的 最高电压 最高电压 2 2UU RM 4 流过负载和二极 管的平均电流为 2 45 0 2 2 d 0 sin 2 2 2 1 Lo UUttUUU LL o LD R U R U II 2 45 0 二 单相桥式整流电路二 单相桥式整流电路 u2正半周时正半周时 电流通路电流通路 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL uo 1 1工作原理工作原理 u0 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL u2负半周时负半周时 电流通路电流通路 u2 0 时时 D1 D3导通导通 D2 D4截止截止 电流通路电流通路 A D1 RL D3 B u2 0 时时 D2 D4导通导通 D1 D3截止截止 电流通路电流通路 B D2 RL D4 A 输出是脉动的直流电压 输出是脉动的直流电压 桥式整流电路输桥式整流电路输 出波形及二极管出波形及二极管 上电压波形上电压波形 u2 D4 D2 D1 D3 RL uo A B u2 t t uD4 uD2 t uo uD3 uD1 a 整流输出电压平均值 整流输出电压平均值 Uo b 负载上的负载上的 平均平均 电流电流 2 9 0 2 22 d 2 0 sin 2 2 2 1 Lo UUttUUU L L R U I 2 90 L oD R U II 2 450 2 1 2 2UU RM c 流过二极管的流过二极管的 平均平均 电流电流 d 二极管承受的二极管承受的 最大反向电压最大反向电压 2 2 参数计算参数计算 几种常见的硅整流桥外形 几种常见的硅整流桥外形 A C 三三 倍压整流电路倍压整流电路 1 二倍压整流电路二倍压整流电路 u2的正半周时 的正半周时 D1 导通 导通 D2截止 理截止 理 想情况下 电容想情况下 电容C1 的电压充到 的电压充到 2 2U u2的负半周时 的负半周时 D2 导通 导通 D1截止 理截止 理 想情况下 电容想情况下 电容C2 的电压充到 的电压充到 2 2U 负载上的电压 负载上的电压 2 22Uuo u1 u2 D1 C2 C1 D2 uoRL 2 2U 2 2 多倍压整流电路多倍压整流电路 2 22U u2的第一个正半周 的第一个正半周 u2 C1 D1构成回路 构成回路 C1 充电到 充电到 2 2U u2的第一个负半周 的第一个负半周 u2 C2 D2 C1构成回路 构成回路 C2充电到 充电到 2 22U C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C3C5 C2C4 C6 2 2U 2 22U 2 22U 2 22U 2 22U 2 22U C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C3C5 C2C4 C6 u2的第二个正半周 的第二个正半周 u2 C1 C3 D3 C2构成回构成回 路 路 C1补充电荷 补充电荷 C3充电到 充电到 2 22U u2的第二个负半周 的第二个负半周 u2 C2 C4 D4 C3 C1构构 成回路 成回路 C2补充电荷 补充电荷 C4充电到 充电到 2 22U 从不同端点可引出所需的多倍压直流输出 从不同端点可引出所需的多倍压直流输出 2 5 3 滤波电路滤波电路 滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点 电容与负载电容与负载 RL 并联 或并联 或 电感与负载电感与负载RL串联 串联 交流交流 电压电压 脉动脉动 直流电压直流电压 整流整流 滤波滤波 直流直流 电压电压 原理 原理 利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压 或通过或通过电电 感感中的电流中的电流 不能突变的特性不能突变的特性 滤掉整流电滤掉整流电 路输出电压中的交流成份 保留其直流成路输出电压中的交流成份 保留其直流成 份 达到平滑输出电压波形的目的 份 达到平滑输出电压波形的目的 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C 电容滤波电路电容滤波电路 1 RL未接入时未接入时 u2 t uo t 设设t1时刻接时刻接 通电源通电源 t1 整流电路为整流电路为 电容充电电容充电 充电结束充电结束 没有电容没有电容 时的输出时的输出 波形波形 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C 2 2U CR cint 充电时间常数 2 RL接入 且接入 且RLC较大 较大 u2 t uo t a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C CRL d 放电时间常数 滤波输出滤波输出 CRCRRL dintint 充电时间常数 整流电路的整流电路的 输出电流输出电流iD iD 一般取一般取 2 53 T CR Ld T 电源电压的周期电源电压的周期 近似估算近似估算 Uo 1 1 1 2 U2 2 流过二极管瞬时电流很大 流过二极管瞬时电流很大 RLC 越大越大 Uo越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大 电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点 1 输出电压输出电压 Uo与放电时间常数与放电时间常数 RLC 有关 有关 RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo 平均值平均值 愈大愈大 输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改变的变化而改变 Uo和和 S 也随之改变 也随之改变 如如 RL 愈小愈小 IL越大越大 Uo下降多下降多 S 增大 增大 结论 结论 电容滤波电路适用于输出电压较高 负载电流电容滤波电路适用于输出电压较高 负载电流 较小且负载变动不大的场合 较小且负载变动不大的场合 3 输出特性输出特性 外特性外特性 uo 电容电容滤波滤波 纯电阻负载纯电阻负载 1 4U2 0 9U2 0 IL 2 5 4 限幅电路限幅电路 O VREF I R O Vth VREF I R rD O D a b VREF I R O Vth VREF I R rD 2 REFtho REFthI VVv VVv 1 普通二极管限幅普通二极管限幅 i vvVVv 0REFthI 1 uo t A uo R1 RF ui DZ R R 限流电阻 限流电阻 一般取一般取100 DZ双向双向 稳压管稳压管 t ui UZ UZ 2 稳压管限幅稳压管限幅 1 对数运算电路 对数运算电路 DO vv DR ii TD SD e Vv Ii S I T S D TO lnln RI v V I i Vv 2 5 5 对数和反对数运算电路对数和反对数运算电路 2 2 反对数 指