电工电子技术认识二极管整流电路

1、电工电子技术8认识二极管整流电路认识简单直流电源电路认识简单直流电源电路5.3 认识二极管整流电路 利用二极管的单向导电性可将交流电转换为直流电，这一过程称为整流。常见的整流电路有半波整流电路、全波整流电路等。 本节介绍桥式全波整流电路。5.3.1 安装二极管桥式整流电路图图5.23 桥式整流电路桥式整流电路u2uL5.3.2 测试二极管桥式整流电路波形 大小也不变化的直流电称为稳恒直流电；大小变化的直流电是脉动直流电，它含有直流成分和交流成分。 直流电是方向不变的电压或电流，包括稳恒直流电和脉动直流电两大类。 图5.23所示电路，在RL上得到的是脉动直流电压。5.3.3 分析并验证二极管桥式

2、整流电路的规律222sinuUt 变压器的初级接上交流电源u1后，在次级感应出交流电压u2，其瞬时值为式中：u2瞬时值； U2交流电压有效值； 角频率； t相位角。1电路工作原理u2u1 如图5.24（a）所示，设u2在正半周时，A端电位高于B端，二极管VD1和VD3导通，VD2和VD4截止，电流i1自A端流过VD1、RL、VD3到B端，它是自上而下流过RL。 如图5.24（b）所示，在u2的负半周时，B端电位高于A端，二极管VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流i2自B端流出，经过VD2、RL、VD4到A端，它也是自上而下流过RL。这样，在u2的整个周期内，都有方向不变的电流流过RL，

3、i1和i2叠加形成iL。这是一个脉动直流电，波形如图5.25所示。图图5.25 桥式整流电路工作波形图桥式整流电路工作波形图U2= V，RL=100ULIL测量值计算值测量计算值和测量值是否一样？计算值和测量值是否一样？2电路的定量关系负载上、二极管上的电压和电流 在负载上得到的脉动直流电，经理论推导，其平均值为 UL = 0.9U2L2LLL0.9UUIRR 在整流二极管上只有一股电流（i1或i2）通过，是负载电阻上电流的一半，即 每个二极管在截止时承受的反向峰值电压 是u2的峰值，即DL12IIRMURMU22U拓展与延伸 其他常用整流电路 常用整流电路除桥式全波整流电路外，还有半波整流、

4、变压器中心抽头式全波整流和倍压整流电路。图图5.26 单相半波整流电路单相半波整流电路半波整流电路由整流二极管、电源变压器和负载电阻构成，如图5.26所示。1半波整流电路 经过科学计算，负载上的直流电压平均值为UL = 0.45U2。 根据欧姆定律，负载上的电流 。 二极管上的电流与负载的一样，二极管承受的反向电压的峰值为 。L2LLL0.45UUIRR22U半波整流电路电源利用率低，输出电压脉动性大。 图5.27所示为变压器中心抽头式全波整流电路。 全波整流电路实际上是由两个半波整流电路组成的。 电源变压器T的次级线圈具有中心抽头，可得到两个大小相等而相位相反的交流电压u2a和u2b。2变压

5、器中心抽头式全波整流电路图图5.27 变压器中心抽头式全波整流电路变压器中心抽头式全波整流电路 全波整流电路负载RL上的电压、电流大小与桥式整流电路一样，即UL = 0.9U2，IL = 。LLUR 二极管上的平均电流也为负载电流的一半，而二极管承受的反向峰值电压是变压器的次级绕组总电压的峰值，即ID = IL， = 2 U2。12RMU2 变压器中心抽头式全波整流电路用两只二极管，每个二极管承受的反压比桥式整流电路高，且变压器的次级绕组需要中心抽头。3倍压整流电路 市场上出售的灭蚊灯、灭蝇灯，它们是把220V交流电经过倍压整流获得1 000V以上的直流电来电击虫子。 倍压整流的目的，不仅要将

6、交流电转换成直流电（整流），而且要在一定的变压器次级电压（U2）之下，得到高出若干倍的直流电压（倍压）。 实现倍压整流的方法，是利用二极管的整流和导引作用，将较低的直流电压分别存在多个电容器上，然后将它们按照相同的极性串接起来，从而得到较高的输出直流电压。 图5.28所示为倍压整流电路，由于每个电容器上均充有 U2的电压，5个电容器正向串联就可得到5倍的 U2电压。22图图5.28 倍压整流电路倍压整流电路5.4 认识简单直流电源电路 交流电经过整流后得到的脉动直流电质量不高，不能直接供电子设备使用。 其原因有两个方面，一方面其含有交流成分，另一方面其平均值会随电网电压u1而变化。 为了得到平

7、滑、稳定的直流电，对脉动直流电要进行滤波和稳压，稳压电源由此产生。 直流稳压电源结构方框图如图5.30所示。图图5.30 稳压电源结构方框图稳压电源结构方框图5.4.1 了解稳压二极管的特性图图5.31 稳压二极管稳压二极管1稳压二极管的稳压特性 从稳压二极管伏安特性曲线中看出，稳压二极管的正向特性与普通二极管相同，反向特性曲线在击穿区比普通二极管更陡直。 稳压二极管就是工作在击穿区，击穿后，通过管子的电流变化（IZ）很大，而管子两端电压变化（UZ）很小，这种特性称为稳压二极管的稳压特性（见图5.31（b）。2稳压二极管的主要参数 （1）稳定电压（UZ）：每个稳压管只有一个稳定电压，一般可在半

8、导体器件手册上查到。 （2）稳定电流（IZ）：指稳压管在稳定电压下的工作电流。 （3）最大稳定电流（IZmax）：稳压管允许长期通过的最大反向电流。 （4）动态电阻（rz）：稳压管两端电压变化量与通过电流变化量之比值，即rZ = UZ/IZ动态电阻小的稳压管稳压性能好。 稳压二极管的符号如图5.31（c）所示。5.4.2 认识电容和电感的滤波特性电容滤波器 电容滤波器是在负载电阻的两端并联一个电容器而构成的，它是根据电容器两端电压在电路状态改变时不能突变的原理工作的。 图图5.32 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路电容滤波原理 电容器具有“隔直流，通交流”的特性，而经过整流得到的脉动直

9、流电具有直流和交流成分。 这样交流成分通过电容器流动，直流成分通过负载流动，从而在负载RL上得到平滑的直流电压。 电容滤波只适用于负载电流较小且基本不变的场合。 电感滤波器 电感滤波器电路是把电感器与负载电阻RL串联。 它是利用通过电感的电流不能突变的特性来工作的。 电感滤波原理 电感具有“阻交流，通直流”的特性，而经过整流得到的脉动直流电具有直流和交流成分。 这样交流成分不能通过电感器，而直流成分可通过电感器流动，从而在负载RL上得到平滑的直流电压。 电感滤波适用于负载电流较大且经常变化的场合。注意 滤波电容必须与负载并联，而滤波电感则必须与负载串联。5.4.3 安装简单直流电源电路 稳压二

10、极管工作在反向击穿区时，流过稳压管的电流在相当大的范围内变化，其两端的电压基本不变。 利用稳压二极管的这一特性可做成简单直流稳压电源。 直流稳压电源的组成和工作原理 1电路组成 图5.34所示为硅稳压管直流稳压电源。 虚线内的为稳压电路，稳压管VDz反向并联在RL两端。 电阻R起限流和调压作用。 稳压电路的输入电压UI来自整流、滤波的输出电压。图图5.34 硅稳压管直流稳压电源硅稳压管直流稳压电源2稳压原理 当输入电压UI升高或负载RL阻值变大时，都会造成输出电压UL随之增大。 那么稳压管的反向电压UZ也会上升，从而引起稳压管电流IZ的急剧加大，导致R上的压降UR增大，从而抵消了输出电压UL的

11、变化。 其稳压过程的符号式表示为 UI或RLULIZIRURUL 反之亦然。3电路特点 该稳压电路结构简单，元件少，调试方便，但输出电流较小（几十毫安），输出电压不能调节，稳压性能也较差，只适用于要求不高的小型电子设备。 我国规定正常的电网电压可以浮动10%，正常时为220V，向下浮动10%即为198V，向上浮动10%即为242V。5.4.4 测试简单直流电源电路各点波形直流稳压电源由5大部分组成，即变压器、整流器、滤波器、稳压器和负载。拓展与延伸 集成稳压器 简单直流稳压电源输出电流小，稳压效果也较差。 为了克服其缺点，人们利用集成电路技术制造出集成稳压器。 集成稳压器具有体积小、外围元件少

12、、性能稳定可靠、使用调整方便和价廉等优点。 集成稳压器管脚有多端式和三端式，输出电压有固定式和可调式之分。 下面介绍最常用的三端固定式和可调式集成稳压器。 图图5.36 集成稳压器集成稳压器1三端固定式集成稳压器 三端固定式集成稳压器有两种类型，即正稳压器和负稳压器，分别为CW7800系列和CW7900系列。 如图5.36所示，三端集成稳压器只有3个引脚，分别为输入端、输出端和公共端。 CW7800系列的管脚排列是1脚为输入端，2脚为输出端，3脚为公共端；CW7900系列的管脚排列是1脚为公共端，2脚为输出端，3脚为输入端。 三端固定式稳压器的型号由5部分组成，其意义如下： 三端固定式稳压器输

13、出电压系列如表5.9所示。7800系系列列780578067808780978127815781878245V6V8V9V12V15V18V24V7900系系列列790579067908790979127915791879245V6V8V9V12V15V18V24V表表5.9三端固定式稳压器输出电压系列三端固定式稳压器输出电压系列 根据输出电流的大小不同又可细分，三端固定式稳压器最大输出电流系列如表5.10所示。7800系列系列7900系列系列78H00790678M0078L0079H00790079M0079L00最大最大输出输出电流电流5A1.5A0.5A0.1A5A1.5A0.5A0.

14、1A表表5.10三端固定式稳压器最大输出电流系列三端固定式稳压器最大输出电流系列 三端固定式稳压器的典型接线图如图5.37所示。 电路中的C1、C2不能忽略，C1的作用是减小纹波电压，防止高频自激振荡，C2的作用是改善负载的瞬态响应。图图5.37 三端固定式稳压器接线图三端固定式稳压器接线图 图5.38所示为集成稳压器在黑白电视机直流电源部分的应用。图图5.38 CW7812集成稳压器应用电路集成稳压器应用电路2三端可调式集成稳压器 该集成稳压器输出电压可调，也有正电压输出和负电压输出两种，其外形和管脚的编号与三端固定式稳压器相同。 CW317为三端可调式正压输出稳压器，其1脚为调整端，2脚为

15、输入端，3脚为输出端。 CW337为三端可调负压输出稳压器，其1脚为调整端，2脚为输出端，3脚为输入端。 CW317和CW337的基本应用电路如图5.39所示。 输入电压范围是340V，输出可调电压范围是1.2537V，器件最大输出电流为1.5A。图图5.39 三端可调式稳压器应用电路三端可调式稳压器应用电路作业：P150 练一练P151 知识能力训练1、2、3、4P152 图5.30P160 填空题2、10、111、在电动机直接启动连续运转的控制电路中，接触器的辅助动合触点用于自锁；接触器辅助动断触点用于实现互锁。2、低压电器用途广泛，种类繁多，按其用途可分为控制、主令、保护、配电。电气制动是使电动机的电磁转矩方向与电动机旋转方向相反，从而起到制动作用。电气制动的方式有：反接制动和能耗制动。3、时间继电器按其触点延