第02章二極管應(yīng)用電路

1、 2.1單相整流電路單相整流電路2.2其他二極管及應(yīng)用電路其他二極管及應(yīng)用電路 本章小結(jié)本章小結(jié)第二章二極管應(yīng)用電路 2.1.1單相半波整流電路單相半波整流電路將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為將交變電流變換成單向脈動電流的過程稱為整流整流。實現(xiàn)。實現(xiàn)這種功能的電路稱為整流電路或稱這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器整流器。2.1單相整流電路單相整流電路單相半波整流電路如圖所示。單相半波整流電路如圖所示。由電源變壓器由電源變壓器 T、整流二極管、整流二極管 VD 和負載電阻和負載電阻 RL 組成。組成。 2.1單相整流電路單相整流電路（1）當）當v2 為正半周時，二為正半周時，二極管極管

2、VD 加正向電壓，處于導(dǎo)加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，通狀態(tài)，RL 上產(chǎn)生正半周電壓上產(chǎn)生正半周電壓 vO ，如圖（，如圖（b）所示。）所示。（2）當）當 v2 為負半周時，為負半周時，二極管二極管 VD 加反向電壓，處于加反向電壓，處于截止狀態(tài)，截止狀態(tài)， RL 上無電流流過，上無電流流過，如圖（如圖（c）所示。）所示。工作原理示意圖如圖所示。工作原理示意圖如圖所示。 1 1工作原理工作原理 各波形之間的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。各波形之間的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。2.1單相整流電路單相整流電路 半波整流半波整流：電路僅利用電源電壓電路僅利用電源電壓 的半個波，故稱半波整的半個波，故稱半波整流。流。脈動直流電

3、脈動直流電：大小波動，方向不變的電流：大小波動，方向不變的電流（或電壓）（或電壓）稱稱為脈動直流電。為脈動直流電。半波整流后的輸出信號為半波脈動直流電。半波整流電半波整流后的輸出信號為半波脈動直流電。半波整流電路的缺點是電源利用率低，且輸出脈動大。路的缺點是電源利用率低，且輸出脈動大。2.1單相整流電路單相整流電路 2負載與整流二極管的電壓和電流負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載電壓）負載電壓 VO L2LOO450RV.RVI （2）負載電流負載電流 IL （3）流過二極管的正向電流流過二極管的正向電流 IV（4）二極管反向峰值電壓二極管反向峰值電壓 VRVO = 0.45 V2OVII

4、 22R4112V.VV 2.1單相整流電路單相整流電路 （5）正確選擇二極管的參數(shù)：）正確選擇二極管的參數(shù)： 最大整流電流：最大整流電流： 最高反向工作電壓：最高反向工作電壓： IVM IORMV22V 2.1單相整流電路單相整流電路 單相全波整流電路如圖所示。單相全波整流電路如圖所示。2.1.2單相全波整流電路單相全波整流電路2.1單相整流電路單相整流電路 1工作原理工作原理2aOvv （2）當）當 v1 為負半周時，為負半周時，如圖（如圖（b）所示，）所示，VD2 導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD1 截止，截止，RL 兩端輸出電兩端輸出電壓壓 。2bOvv 2.1單相整流電路單相整流電路（1）當）當 v

5、1 為正半周時，為正半周時，如圖（如圖（b）所示，）所示，VD1 導(dǎo)通，導(dǎo)通， VD2 截止，截止，RL 兩端輸出電兩端輸出電壓壓 。 全波整流波形如圖所示。全波整流波形如圖所示。2.1單相整流電路單相整流電路 2負載與整流二極管的電壓和電流負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：）負載所獲得的直流電壓平均值： VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 （2）負載平均電流：）負載平均電流：（3）每只二極管承受的反向峰值電壓）每只二極管承受的反向峰值電壓 VR（4 4）每只二極管通過的平均電流：）每只二極管通過的平均電流：L2O9 . 0RVI 2R22VV L2OV

6、45. 021RVII 2.1單相整流電路單相整流電路 1工作原理工作原理具有電阻負載的橋式整流電路如圖所示。具有電阻負載的橋式整流電路如圖所示。2.1.3單相橋式整流電路單相橋式整流電路2.1單相整流電路單相整流電路 （1） 當當 v1 為正半周時，為正半周時，如圖（如圖（b）所示，）所示，VD1 和和 VD2 導(dǎo)通，導(dǎo)通， VD3 和和 VD4 截止，截止，RL 兩端輸出電壓兩端輸出電壓 vO 。（2）當）當 v1 為負半周時，為負半周時，如圖（如圖（b）所示，）所示， VD3和和 VD4 導(dǎo)通，導(dǎo)通， VD1 和和 VD2 截止，截止，RL 兩端輸出電壓兩端輸出電壓 vO 。2.1單相整

7、流電路單相整流電路 橋式整流電路波形如圖所示。橋式整流電路波形如圖所示。2.1單相整流電路單相整流電路 2負載與整流二極管的電壓和電流負載與整流二極管的電壓和電流（1）負載所獲得的直流電壓平均值：）負載所獲得的直流電壓平均值： VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 （4 4）每只）每只二極管承受的反向電壓：二極管承受的反向電壓： L2O9 . 0RVI （3 3）每只二極管通過的平均電流：）每只二極管通過的平均電流：（2）負載平均電流：）負載平均電流：L2OV45021RV.II 2RM2VV 2.1單相整流電路單相整流電路 例例 2-1有一直流負載需要直流電壓有一直流負載需要直流電

8、壓 6 V，直流電流，直流電流0.4 A，若采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。，若采用橋式整流電路，求電源變壓器的二次電壓。并選擇二極管的型號。并選擇二極管的型號。V7690V690L2.VV 則則 解解 取取V2 = 9.1 V (6.7 V + 0.7 V 2)因因 VL = 0.9 V2 A20A402121OV.II 流過二極管的平均電流流過二極管的平均電流V9121941122R.VV 選擇二極管可用整流電流為選擇二極管可用整流電流為 300 mA，額定反向工作電，額定反向工作電壓為壓為 25 V 的的 2CZ53A，共四只。，共四只。二極管承受的反向電壓二極管承受的反向電壓

9、2.1單相整流電路單相整流電路 在整流電路后加接濾波電路可使負載得到平滑的直流電在整流電路后加接濾波電路可使負載得到平滑的直流電壓。常見的濾波電路有壓。常見的濾波電路有 型型 LC 濾波濾波、 型型 LC 濾波濾波和和 型型RC 濾波濾波，如圖所示。，如圖所示。2.1.4濾波電路簡介濾波電路簡介2.1單相整流電路單相整流電路 1電容濾波電路電容濾波電路電路圖如圖所示。電路圖如圖所示。（1）電容器在半波整流電路中的濾波作用）電容器在半波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路單相整流電路 2.1單相整流電路單相整流電路 v2為第一個正半周為第一個正半周當當 v2 vC 時，時，VD 導(dǎo)通，對導(dǎo)通，

10、對 C 充電。如圖（充電。如圖（b）所示。）所示。 v2 由由 0 開始上升，但當開始上升，但當 v2 vC 時，時，VD 導(dǎo)通，繼續(xù)對導(dǎo)通，繼續(xù)對 C 充電，但因為電容器上有充電，但因為電容器上有剩余電壓，充電時間縮短。剩余電壓，充電時間縮短。當當 v2 vC 時，時，VD 截止，電容通截止，電容通過過 RL 放電。放電。直流電流：直流電流：負載上的直流電壓近似等于輸入負載上的直流電壓近似等于輸入電壓電壓 v2 的峰值的峰值 V2m ，即，即 VO V2m 。LOORVI 2.1單相整流電路單相整流電路 電容的充放電反復(fù)進行，直電容的充放電反復(fù)進行，直到電容器到電容器 C 上充電上升的電壓等

11、于上充電上升的電壓等于放電下降的電壓時，進入穩(wěn)定狀態(tài)。放電下降的電壓時，進入穩(wěn)定狀態(tài)。波形如圖（波形如圖（d d）所示。）所示。 電路圖和波形如圖所示。電路圖和波形如圖所示。（2）電容器在全波整流電路中的濾波作用）電容器在全波整流電路中的濾波作用2.1單相整流電路單相整流電路 輸出電壓（平均值）：輸出電壓（平均值）： 全波整流電路輸出的是全波脈動直流電，輸入電壓正全波整流電路輸出的是全波脈動直流電，輸入電壓正負半周對電容負半周對電容 C 充電兩次，充電方向相同，電容充電兩次，充電方向相同，電容 C 對負載放對負載放電時間縮短。電時間縮短。半波：半波：VO V2 全波：全波：VO 1.2 1.2

12、 V2 2.1單相整流電路單相整流電路 圖示采用圖示采用 型型 RC 濾波電路的橋式整流器。濾波電路的橋式整流器。2RC 濾波電路濾波電路電路中電路中 C1 的作用和上面講的濾波作用相同，的作用和上面講的濾波作用相同，R 和和 C2 起起進一步平滑作用，進一步平滑作用， C2 越大，效果越好。只是電阻越大，效果越好。只是電阻 R 上的直上的直流壓降使輸出電壓降低。流壓降使輸出電壓降低。2.1單相整流電路單相整流電路 3 型型 LC 濾波電路濾波電路圖示為圖示為 型型 LC 濾波電路。濾波電路。2.1單相整流電路單相整流電路圖中圖中 L 為電感量很大的鐵心線圈，使加到為電感量很大的鐵心線圈，使加

13、到 RL 上的交流成上的交流成分減小，所以這種濾波器的平滑濾波作用比分減小，所以這種濾波器的平滑濾波作用比 RC 濾波器好。濾波器好。 2.1單相整流電路單相整流電路4 型型 LC 濾波電路濾波電路圖示為圖示為 型型 LC 濾波電路。濾波電路。濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電濾波作用最好，適用于負載電阻小，電流大，濾波電壓要求比較高的場合。壓要求比較高的場合。 這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。這種濾波電路線圈體積大、笨重、成本高。 2.2.1發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）LED 的的外形外形和和電路符號電路符號如圖所示。如圖所示。一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時，能發(fā)出紅

14、、綠一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時，能發(fā)出紅、綠和黃色的光。和黃色的光。 發(fā)光二極管的發(fā)光二極管的 PN 采用特殊工藝制成。采用特殊工藝制成。1LED 的結(jié)構(gòu)和符號的結(jié)構(gòu)和符號2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 2LED 的特性的特性LED 的伏安特性如圖所示。的伏安特性如圖所示。優(yōu)點優(yōu)點：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、響：亮度高、電壓低、體積小、可靠性高、壽命長、響應(yīng)速度快、顏色鮮。應(yīng)速度快、顏色鮮。 正向工作電壓：比普通正向工作電壓：比普通二極管高，約二極管高，約 1.2 V 2.5 V； 反向擊穿電壓：一般比反向擊穿電壓：一般比普通二極管低，約普通二極管低

15、，約 5 V 左右。左右。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 3LED 的主要參數(shù)的主要參數(shù) 發(fā)光二極管的特性參數(shù)主要包括發(fā)光二極管的特性參數(shù)主要包括電性能參數(shù)電性能參數(shù)和和光性能參光性能參數(shù)。數(shù)。4LED 驅(qū)動電路。驅(qū)動電路。 （1）單個）單個 LED 驅(qū)動電路驅(qū)動電路驅(qū)動電路如圖所示。驅(qū)動電路如圖所示。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 （2）多個）多個 LED 驅(qū)動電路驅(qū)動電路如需同一電源同時驅(qū)動幾只如需同一電源同時驅(qū)動幾只 LED，應(yīng)將他們串起來，如，應(yīng)將他們串起來，如圖（圖（b）所示。也可將若干個）所示。也可將若干個 LED 分別串聯(lián)后再并聯(lián)分別串聯(lián)后

16、再并聯(lián), 如圖如圖（c）所示。）所示。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 定義：穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的二極管。定義：穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的二極管。 電路符號和伏安特性如圖所示。電路符號和伏安特性如圖所示。 2.2.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 1穩(wěn)壓二極管的特性穩(wěn)壓二極管的特性穩(wěn)壓二極管通常工作在反向擊穿區(qū)穩(wěn)壓二極管通常工作在反向擊穿區(qū)，通過穩(wěn)壓二極管的，通過穩(wěn)壓二極管的電流在很大范圍內(nèi)變化時，電壓基本不變。電流在很大范圍內(nèi)變化時，電壓基本不變。穩(wěn)壓的兩個基本條件：穩(wěn)壓的兩個基本條件：（1）管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓

17、的反向電壓。）管子兩端需加上一個大于其擊穿電壓的反向電壓。 （2）采取適當措施限制擊穿后工作的反向電流值。）采取適當措施限制擊穿后工作的反向電流值。 2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 VZ：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下管子：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下管子兩端的電壓值。兩端的電壓值。 （2）穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下的工：穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下的工作電流。作電流。 （3）耗散功率耗散功率 PCM：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 VZ 與最大穩(wěn)定與最大穩(wěn)定電流電流 IZM的乘積的乘積，

18、若使用中超過這個數(shù)值，穩(wěn)壓管將被燒毀。，若使用中超過這個數(shù)值，穩(wěn)壓管將被燒毀。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 1光電二極管的電路符號及工作原理光電二極管的電路符號及工作原理。 2.2.3光電二極管光電二極管特性特性：光電二極管是一種將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的半導(dǎo)：光電二極管是一種將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的半導(dǎo)體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。體器件。光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)。電路符號如圖所示。電路符號如圖所示。光電流光電流：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強度：由于光照射而形成的電流。大小與光照的強度和光的波長有光。和光的波長有光。 2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極

19、管及其應(yīng)用電路 2光電二極管的主要參數(shù)光電二極管的主要參數(shù)（1）最高工作電壓最高工作電壓 VRM：光電二極管在無光照條件下，：光電二極管在無光照條件下，反向電流不超過反向電流不超過 0.1 A 時所能承受的最高反向電壓。時所能承受的最高反向電壓。VRM 越越大，管子性能越穩(wěn)定。大，管子性能越穩(wěn)定。（2）暗電流暗電流 ID：光電二極管在無光照時，在最高反向光電二極管在無光照時，在最高反向電壓作用下所測得的反向電流。電壓作用下所測得的反向電流。ID 越小，管子性能越好，對越小，管子性能越好，對光的敏感度越高。光的敏感度越高。（3）光電流光電流 IL ：光電二極管在光照時所產(chǎn)生的光電流。光電二極管在

20、光照時所產(chǎn)生的光電流。IL 越大，管子性能越好。越大，管子性能越好。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 2.2.4無引線片狀二極管無引線片狀二極管片狀二極管是一種無片狀二極管是一種無引線、體積小、重量輕、引線、體積小、重量輕、性能好、尺寸標準化的新性能好、尺寸標準化的新型二極管。型二極管。 片狀二極管的幾種主片狀二極管的幾種主要封裝形式如圖所示。要封裝形式如圖所示。 2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 復(fù)合二極管是指一個封裝內(nèi)包含復(fù)合二極管是指一個封裝內(nèi)包含 2 個以上的二極管。個以上的二極管。組合形式組合形式：共陰極式、共陽極式、串聯(lián)式和獨立式等幾：共陰極式、

21、共陽極式、串聯(lián)式和獨立式等幾種。如圖所示。種。如圖所示。2.2.5復(fù)合二極管復(fù)合二極管共陰式共陰式串聯(lián)式串聯(lián)式共陽式共陽式 獨立輸出式獨立輸出式2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 SOT-23SC-70 SOT-89 EM-3 封裝形式封裝形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89 等。如圖等。如圖所示。所示。2.2其他二極管及其應(yīng)用電路其他二極管及其應(yīng)用電路 本章小結(jié)本章小結(jié)2O45. 0VV 22V2O9 . 0VV 3單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周單相橋式整流電路為全波整流電路，在電源正、負半周時，兩組電路輪流工作，所以二極管中的電流平均值僅為負載時，兩組電路輪流工作，所以二極管中的電流平均值僅為負載電流的一半。電流的一半。 1單