《汽车电学基础》-项目七 半导体二极管和整流电路3

学习单元3滤波电路和稳压电路学习目标

1.掌握滤波电路工作原理及主要参数计算2.掌握稳压二极管伏安特性曲线及稳压电路工作原理学习项目二

直流电路学习单元1半导体二极管一、滤波电路整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，故整流输出的电压必须采取一定的措施，一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电源的输出电压。这一措施就是滤波。最基本的滤波元件是电感、电容。其滤波原理是：利用这些电抗元件在整流二极管导通期间储存能量、在截止期间释放能量的作用，使输出电压变得比较平滑；或从另一角度来看，电容、电感对交、直流成分反映出来的阻抗不同，把它们合理地安排在电路中，即可达到降低交流成分而保留直流成分的目的，体现出滤波作用。学习单元1半导体二极管假设电路接通时恰恰在u2由负到正过零的时刻，D导通，u2在向负载RL供电的同时又对电容C充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压uC紧随输入电压按正弦规律上升至的u2最大值。然后u2继续按正弦规律下降，且u2<

uC

，使二极管D截止，而电容C则对负载电阻RL按指数规律放电。降至大于时，二极管又导通，电容C再次充电……。这样循环下去，

u2周期性变化，电容C周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小。电容C放电的快慢取决于时间常数τ=RLC的大小，时间常数越大，电容C放电越慢，输出电压就越平坦，平均值也越高。学习单元1半导体二极管单相桥式整流电容滤波电路的输出特性曲线如图7-17所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。图7-16滤波电路图7-17滤波电路波形学习单元1半导体二极管—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值：半波时：全波时：滤波电容C一般选择体积小，容量大的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。另外加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流，为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。学习单元1半导体二极管二、稳压二极管稳压二级管，简称稳压管,它的正向特性与普通二极管相同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然二极管呈现击穿状态，通过较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；只要二极管处在反向击穿状态，尽管流过二极管的电流变化很大，而二极管两端的电压却变化极小起到稳压作用。学习单元1半导体二极管图7-18稳压管伏安特性曲线及符号学习单元1半导体二极管三、稳压电路将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。前者使用起来简单易行，但转换效率低，体积大；后者体积小，转换效率高，但控制电路较复杂。随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展，开关电源已得到越来越广泛的应用。学习单元1半导体二极管图7-19稳压电路学习单元1半导体二极管四、半导体二极管在汽车上的应用二极管在汽车电器及汽车电子电路中的主要应用有整流及保护作用。二极管的整流作用在汽车电器上的应用二极管的单向导电作用广泛的应用于整流设备，如我们常用的直流电源就是利用二极管的整流作用将交流电转换为直流电。在汽车上，发电机输出三相交流电，而汽车用的供电系统为直流电，因此就要借助二极管的整流作用实现。整流器的功用是将三相交流电变为直流电，由6只、8只、9只或11只硅二极管分别焊装在两块极板（整流板）上而组成。学习单元1半导体二极管①外壳为正极、中心引线为负极的二极管称为负极管，管壳底上注有黑色标记；安装二极管的散热板称为整流板（也称元件板），通常用合金制成以利散热。现代汽车用交流发电机都有两块整流板，安装三只负二极管的整流板（装在内侧）称为负整流板（也有个别发电机将三只负二极管安装在后端盖上）。②外壳为负极、中心引线为正极的二极管称为正极管，管壳底上注有红色标记；安装三只正二极管的整流板（装在外侧）称为正整流板，两块板绝缘地安装在一起，它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上学习单元1半导体二极管(a)整流板