二极管应用电路

二极管应用电路第1页/共40页2.1.1单相半波整流电路将交变电流变换成单向脉动电流的过程称为整流。实现这种功能的电路称为整流电路或称整流器。2.1单相整流电路

单相半波整流电路如图所示。由电源变压器T、整流二极管VD和负载电阻RL组成。第2页/共40页2.1

单相整流电路（1）当v2为正半周时，二极管VD加正向电压，处于导通状态，RL上产生正半周电压vO，如图（b）所示。（2）当v2为负半周时，二极管VD加反向电压，处于截止状态，RL上无电流流过，如图（c）所示。工作原理示意图如图所示。1．工作原理第3页/共40页各波形之间的对应关系如图所示。2.1

单相整流电路第4页/共40页

半波整流：电路仅利用电源电压的半个波，故称半波整流。

脉动直流电：大小波动，方向不变的电流（或电压）称为脉动直流电。

半波整流后的输出信号为半波脉动直流电。半波整流电路的缺点是电源利用率低，且输出脉动大。2.1

单相整流电路第5页/共40页

2．负载与整流二极管的电压和电流（1）负载电压VO

（2）负载电流IL

（3）流过二极管的正向电流

IV（4）二极管反向峰值电压VRVO=0.45V22.1

单相整流电路第6页/共40页（5）正确选择二极管的参数：①最大整流电流：②最高反向工作电压：IVM≥IO≥

2.1

单相整流电路第7页/共40页

单相全波整流电路如图所示。2.1.2单相全波整流电路2.1

单相整流电路第8页/共40页

1．工作原理

（2）当v1

为负半周时，如图（b）所示，VD2

导通，VD1

截止，RL

两端输出电压。2.1

单相整流电路

（1）当v1

为正半周时，如图（b）所示，VD1

导通，VD2

截止，RL

两端输出电压。第9页/共40页全波整流波形如图所示。2.1

单相整流电路第10页/共40页

2．负载与整流二极管的电压和电流

（1）负载所获得的直流电压平均值：

VO=20.45V2=0.9V2

（2）负载平均电流：

（3）每只二极管承受的反向峰值电压

VR

（4）每只二极管通过的平均电流：2.1

单相整流电路第11页/共40页

1．工作原理

具有电阻负载的桥式整流电路如图所示。2.1.3单相桥式整流电路2.1

单相整流电路第12页/共40页（1）当v1为正半周时，如图（b）所示，VD1和VD2导通，VD3和VD4截止，RL两端输出电压vO

。（2）当v1为负半周时，如图（b）所示，VD3和VD4导通，VD1和VD2截止，RL两端输出电压vO

。2.1

单相整流电路第13页/共40页

桥式整流电路波形如图所示。2.1

单相整流电路第14页/共40页

2．负载与整流二极管的电压和电流

（1）负载所获得的直流电压平均值：

VO=20.45V2=0.9V2

（4）每只二极管承受的反向电压：

（3）每只二极管通过的平均电流：

（2）负载平均电流：2.1

单相整流电路第15页/共40页

[例2-1]

有一直流负载需要直流电压6V，直流电流0.4

A，若采用桥式整流电路，求电源变压器的二次电压。并选择二极管的型号。则

解

取V2

=9.1V

(6.7

V+0.7

V

2)因VL=0.9V2

流过二极管的平均电流

选择二极管可用整流电流为300mA，额定反向工作电压为25V的2CZ53A，共四只。

二极管承受的反向电压2.1

单相整流电路第16页/共40页

在整流电路后加接滤波电路可使负载得到平滑的直流电压。常见的滤波电路有

型LC滤波、

型LC

滤波和

型RC滤波，如图所示。2.1.4滤波电路简介2.1

单相整流电路第17页/共40页

1．电容滤波电路

电路图如图所示。

（1）电容器在半波整流电路中的滤波作用2.1

单相整流电路第18页/共40页2.1

单相整流电路①v2为第一个正半周当v2

<

vC

时，VD截止，电容器对负载RL放电，RL中有电流，放电延续到下一个正半周。如图（c）所示。当v2

>

vC

时，VD导通，对C充电。如图（b）所示。

v2由0开始上升，但当

v2

<

vC时，VD仍截止。

②v2为第二个正半周第19页/共40页当

v2>

vC时，VD导通，继续对C充电，但因为电容器上有剩余电压，充电时间缩短。当

v2<

vC时，VD截止，电容通过RL放电。直流电流：

负载上的直流电压近似等于输入电压

v2的峰值V2m

，即VO

≈V2m

。2.1

单相整流电路

③电容的充放电反复进行，直到电容器C上充电上升的电压等于放电下降的电压时，进入稳定状态。波形如图（d）所示。第20页/共40页电路图和波形如图所示。

（2）电容器在全波整流电路中的滤波作用2.1

单相整流电路第21页/共40页

②输出电压（平均值）：

①全波整流电路输出的是全波脉动直流电，输入电压正负半周对电容C充电两次，充电方向相同，电容C对负载放电时间缩短。半波：VO

=V2

全波：VO

=1.2V2

2.1

单相整流电路第22页/共40页

图示采用

型RC滤波电路的桥式整流器。

2．RC滤波电路

电路中C1的作用和上面讲的滤波作用相同，R和C2起进一步平滑作用，C2越大，效果越好。只是电阻R上的直流压降使输出电压降低。2.1

单相整流电路第23页/共40页

3．

型LC滤波电路图示为

型LC滤波电路。2.1

单相整流电路

图中L为电感量很大的铁心线圈，使加到RL上的交流成分减小，所以这种滤波器的平滑滤波作用比RC滤波器好。第24页/共40页2.1

单相整流电路

4．

型LC滤波电路图示为

型LC滤波电路。

滤波作用最好，适用于负载电阻小，电流大，滤波电压要求比较高的场合。

这种滤波电路线圈体积大、笨重、成本高。

第25页/共40页

2.2.1发光二极管（LED）

LED的外形和电路符号如图所示。

一般发光二极管加上一定的正向电压时，能发出红、绿和黄色的光。

发光二极管的PN采用特殊工艺制成。

1．LED的结构和符号2.2

其他二极管及其应用电路

第26页/共40页

2．LED的特性

LED的伏安特性如图所示。

优点：亮度高、电压低、体积小、可靠性高、寿命长、响应速度快、颜色鲜。

①正向工作电压：比普通二极管高，约1.2V~2.5

V；

②反向击穿电压：一般比普通二极管低，约5V左右。2.2

其他二极管及其应用电路第27页/共40页

3．LED的主要参数

发光二极管的特性参数主要包括电性能参数和光性能参数。

4．LED驱动电路。

（1）单个LED驱动电路

驱动电路如图所示。2.2

其他二极管及其应用电路第28页/共40页（2）多个LED驱动电路

如需同一电源同时驱动几只

LED，应将他们串起来，如图（b）所示。也可将若干个LED分别串联后再并联,如图（c）所示。2.2

其他二极管及其应用电路第29页/共40页

定义：稳压二极管是一种能稳定电压的二极管。

电路符号和伏安特性如图所示。

2.2.2稳压二极管2.2

其他二极管及其应用电路第30页/共40页

1．稳压二极管的特性

稳压二极管通常工作在反向击穿区，通过稳压二极管的电流在很大范围内变化时，电压基本不变。稳压的两个基本条件：

（1）管子两端需加上一个大于其击穿电压的反向电压。

（2）采取适当措施限制击穿后工作的反向电流值。

2.2

其他二极管及其应用电路第31页/共40页

2．稳压二极管的主要参数

（1）稳定电压VZ：稳压二极管在正常工作状态下管子两端的电压值。

（2）稳定电流IZ：稳压二极管在正常工作状态下的工作电流。

（3）耗散功率PCM：稳压管的稳定电压VZ与最大稳定电流IZM的乘积，若使用中超过这个数值，稳压管将被烧毁。2.2

其他二极管及其应用电路第32页/共40页

1．光电二极管的电路符号及工作原理。

2.2.3光电二极管

特性：光电二极管是一种将光信号转变成电信号的半导体器件。光电二极管工作在反向偏置状态。

电路符号如图所示。

光电流：由于光照射而形成的电流。大小与光照的强度和光的波长有光。

2.2

其他二极管及其应用电路第33页/共40页

2．光电二极管的主要参数

（1）最高工作电压VRM：光电二极管在无光照条件下，反向电流不超过0.1A时所能承受的最高反向电压。VRM

越大，管子性能越稳定。（2）暗电流ID：光电二极管在无光照时，在最高反向电压作用下所测得的反向电流。ID

越小，管子性能越好，对光的敏感度越高。

（3）光电流IL

：光电二极管在光照时所产生的光电流。IL

越大，管子性能越好。2.2

其他二极管及其应用电路第34页/共40页2.2.4无引线片状二极管

片状二极管是一种无引线、体积小、重量轻、性能好、尺寸标准化的新型二极管。

片状二极管的几种主要封装形式如图所示。

2.2

其他二极管及其应用电路第35页/共40页

复合二极管是指一个封装内包含2个以上的二极管。

组合形式：共阴极式、共阳极式、串联式和独立式等几种。如图所示。2.2.5复合二极管

共阴式    串联式  共阳式 独立输出式2.2

其他二极管及其应用电路第36页/共40页SOT-23    SC-70      SOT-89  EM-3  

封装形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89等。如图所示。2.2

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