二极管应用电路

1、 2.1单相整流电路单相整流电路2.2其他二极管及应用电路其他二极管及应用电路 本章小结本章小结第二章二极管应用电路 2.1.1单相半波整流电路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将交变电流变换成单向脉动电流的过程称为整流整流。实现。实现这种功能的电路称为整流电路或称这种功能的电路称为整流电路或称整流器整流器。2.1单相整流电路单相整流电路单相半波整流电路如图所示。单相半波整流电路如图所示。由电源变压器由电源变压器 T、整流二极管、整流二极管 VD 和负载电阻和负载电阻 RL 组成。组成。 2.1单相整流电路单相整流电路（1）当）当v2 为正半周时，二为正半周时，二极管极管

2、VD 加正向电压，处于导加正向电压，处于导通状态，通状态，RL 上产生正半周电压上产生正半周电压 vO ，如图（，如图（b）所示。）所示。（2）当）当 v2 为负半周时，为负半周时，二极管二极管 VD 加反向电压，处于加反向电压，处于截止状态，截止状态， RL 上无电流流过，上无电流流过，如图（如图（c）所示。）所示。工作原理示意图如图所示。工作原理示意图如图所示。 1 1工作原理工作原理 各波形之间的对应关系如图所示。各波形之间的对应关系如图所示。2.1单相整流电路单相整流电路 半波整流半波整流：电路仅利用电源电压电路仅利用电源电压 的半个波，故称半波整的半个波，故称半波整流。流。脉动直流电

3、脉动直流电：大小波动，方向不变的电流：大小波动，方向不变的电流（或电压）（或电压）称称为脉动直流电。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。路的缺点是电源利用率低，且输出脉动大。2.1单相整流电路单相整流电路 2负载与整流二极管的电压和电流负载与整流二极管的电压和电流（1）负载电压）负载电压 VO L2LOO450RV.RVI （2）负载电流负载电流 IL （3）流过二极管的正向电流流过二极管的正向电流 IV（4）二极管反向峰值电压二极管反向峰值电压 VRVO = 0.45 V2OVII

4、 22R4112V.VV 2.1单相整流电路单相整流电路 （5）正确选择二极管的参数：）正确选择二极管的参数： 最大整流电流：最大整流电流： 最高反向工作电压：最高反向工作电压： IVM IORMV22V 2.1单相整流电路单相整流电路 单相全波整流电路如图所示。单相全波整流电路如图所示。2.1.2单相全波整流电路单相全波整流电路2.1单相整流电路单相整流电路 1工作原理工作原理2aOvv （2）当）当 v1 为负半周时，为负半周时，如图（如图（b）所示，）所示，VD2 导通，导通，VD1 截止，截止，RL 两端输出电两端输出电压压 。2bOvv 2.1单相整流电路单相整流电路（1）当）当 v

5、1 为正半周时，为正半周时，如图（如图（b）所示，）所示，VD1 导通，导通， VD2 截止，截止，RL 两端输出电两端输出电压压 。 全波整流波形如图所示。全波整流波形如图所示。2.1单相整流电路单相整流电路 2负载与整流二极管的电压和电流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：）负载所获得的直流电压平均值： VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 （2）负载平均电流：）负载平均电流：（3）每只二极管承受的反向峰值电压）每只二极管承受的反向峰值电压 VR（4 4）每只二极管通过的平均电流：）每只二极管通过的平均电流：L2O9 . 0RVI 2R22VV L2OV

6、45. 021RVII 2.1单相整流电路单相整流电路 1工作原理工作原理具有电阻负载的桥式整流电路如图所示。具有电阻负载的桥式整流电路如图所示。2.1.3单相桥式整流电路单相桥式整流电路2.1单相整流电路单相整流电路 （1） 当当 v1 为正半周时，为正半周时，如图（如图（b）所示，）所示，VD1 和和 VD2 导通，导通， VD3 和和 VD4 截止，截止，RL 两端输出电压两端输出电压 vO 。（2）当）当 v1 为负半周时，为负半周时，如图（如图（b）所示，）所示， VD3和和 VD4 导通，导通， VD1 和和 VD2 截止，截止，RL 两端输出电压两端输出电压 vO 。2.1单相整

7、流电路单相整流电路 桥式整流电路波形如图所示。桥式整流电路波形如图所示。2.1单相整流电路单相整流电路 2负载与整流二极管的电压和电流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：）负载所获得的直流电压平均值： VO = 2 0.45 V2 = 0.9 V2 （4 4）每只）每只二极管承受的反向电压：二极管承受的反向电压： L2O9 . 0RVI （3 3）每只二极管通过的平均电流：）每只二极管通过的平均电流：（2）负载平均电流：）负载平均电流：L2OV45021RV.II 2RM2VV 2.1单相整流电路单相整流电路 例例 2-1有一直流负载需要直流电压有一直流负载需要直流电

8、压 6 V，直流电流，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。，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。并选择二极管的型号。V7690V690L2.VV 则则 解解 取取V2 = 9.1 V (6.7 V + 0.7 V 2)因因 VL = 0.9 V2 A20A402121OV.II 流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流V9121941122R.VV 选择二极管可用整流电流为选择二极管可用整流电流为 300 mA，额定反向工作电，额定反向工作电压为压为 25 V 的的 2CZ53A，共四只。，共四只。二极管承受的反向电压二极管承受的反向电压

9、2.1单相整流电路单相整流电路 在整流电路后加接滤波电路可使负载得到平滑的直流电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。常见的滤波电路有压。常见的滤波电路有 型型 LC 滤波滤波、 型型 LC 滤波滤波和和 型型RC 滤波滤波，如图所示。，如图所示。2.1.4滤波电路简介滤波电路简介2.1单相整流电路单相整流电路 1电容滤波电路电容滤波电路电路图如图所示。电路图如图所示。（1）电容器在半波整流电路中的滤波作用）电容器在半波整流电路中的滤波作用2.1单相整流电路单相整流电路 2.1单相整流电路单相整流电路 v2为第一个正半周为第一个正半周当当 v2 vC 时，时，VD 导通，对导通，

10、对 C 充电。如图（充电。如图（b）所示。）所示。 v2 由由 0 开始上升，但当开始上升，但当 v2 vC 时，时，VD 导通，继续对导通，继续对 C 充电，但因为电容器上有充电，但因为电容器上有剩余电压，充电时间缩短。剩余电压，充电时间缩短。当当 v2 vC 时，时，VD 截止，电容通截止，电容通过过 RL 放电。放电。直流电流：直流电流：负载上的直流电压近似等于输入负载上的直流电压近似等于输入电压电压 v2 的峰值的峰值 V2m ，即，即 VO V2m 。LOORVI 2.1单相整流电路单相整流电路 电容的充放电反复进行，直电容的充放电反复进行，直到电容器到电容器 C 上充电上升的电压等

11、于上充电上升的电压等于放电下降的电压时，进入稳定状态。放电下降的电压时，进入稳定状态。波形如图（波形如图（d d）所示。）所示。 电路图和波形如图所示。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）电容器在全波整流电路中的滤波作用2.1单相整流电路单相整流电路 输出电压（平均值）：输出电压（平均值）： 全波整流电路输出的是全波脉动直流电，输入电压正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负半周对电容 C 充电两次，充电方向相同，电容充电两次，充电方向相同，电容 C 对负载放对负载放电时间缩短。电时间缩短。半波：半波：VO V2 全波：全波：VO 1.2 1.2

12、 V2 2.1单相整流电路单相整流电路 图示采用图示采用 型型 RC 滤波电路的桥式整流器。滤波电路的桥式整流器。2RC 滤波电路滤波电路电路中电路中 C1 的作用和上面讲的滤波作用相同，的作用和上面讲的滤波作用相同，R 和和 C2 起起进一步平滑作用，进一步平滑作用， C2 越大，效果越好。只是电阻越大，效果越好。只是电阻 R 上的直上的直流压降使输出电压降低。流压降使输出电压降低。2.1单相整流电路单相整流电路 3 型型 LC 滤波电路滤波电路图示为图示为 型型 LC 滤波电路。滤波电路。2.1单相整流电路单相整流电路图中图中 L 为电感量很大的铁心线圈，使加到为电感量很大的铁心线圈，使加

13、到 RL 上的交流成上的交流成分减小，所以这种滤波器的平滑滤波作用比分减小，所以这种滤波器的平滑滤波作用比 RC 滤波器好。滤波器好。 2.1单相整流电路单相整流电路4 型型 LC 滤波电路滤波电路图示为图示为 型型 LC 滤波电路。滤波电路。滤波作用最好，适用于负载电阻小，电流大，滤波电滤波作用最好，适用于负载电阻小，电流大，滤波电压要求比较高的场合。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。这种滤波电路线圈体积大、笨重、成本高。 2.2.1发光二极管发光二极管（LED）LED 的的外形外形和和电路符号电路符号如图所示。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

14、、绿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。和黄色的光。 发光二极管的发光二极管的 PN 采用特殊工艺制成。采用特殊工艺制成。1LED 的结构和符号的结构和符号2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 2LED 的特性的特性LED 的伏安特性如图所示。的伏安特性如图所示。优点优点：亮度高、电压低、体积小、可靠性高、寿命长、响：亮度高、电压低、体积小、可靠性高、寿命长、响应速度快、颜色鲜。应速度快、颜色鲜。 正向工作电压：比普通正向工作电压：比普通二极管高，约二极管高，约 1.2 V 2.5 V； 反向击穿电压：一般比反向击穿电压：一般比普通二极管低，约普通二极管低

15、，约 5 V 左右。左右。2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 3LED 的主要参数的主要参数 发光二极管的特性参数主要包括发光二极管的特性参数主要包括电性能参数电性能参数和和光性能参光性能参数。数。4LED 驱动电路。驱动电路。 （1）单个）单个 LED 驱动电路驱动电路驱动电路如图所示。驱动电路如图所示。2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 （2）多个）多个 LED 驱动电路驱动电路如需同一电源同时驱动几只如需同一电源同时驱动几只 LED，应将他们串起来，如，应将他们串起来，如图（图（b）所示。也可将若干个）所示。也可将若干个 LED 分别串联后再并联分别串联后

16、再并联, 如图如图（c）所示。）所示。2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 定义：稳压二极管是一种能稳定电压的二极管。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。电路符号和伏安特性如图所示。 2.2.2稳压二极管稳压二极管2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 1稳压二极管的特性稳压二极管的特性稳压二极管通常工作在反向击穿区稳压二极管通常工作在反向击穿区，通过稳压二极管的，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。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：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

17、的反向电压。）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。）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其他二极管及其应用电路 2稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数（1）稳定电压稳定电压 VZ：稳压二极管在正常工作状态下管子：稳压二极管在正常工作状态下管子两端的电压值。两端的电压值。 （2）稳定电流稳定电流 IZ：稳压二极管在正常工作状态下的工：稳压二极管在正常工作状态下的工作电流。作电流。 （3）耗散功率耗散功率 PCM：稳压管的稳定电压：稳压管的稳定电压 VZ 与最大稳定与最大稳定电流电流 IZM的乘积的乘积，

18、若使用中超过这个数值，稳压管将被烧毁。，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其他二极管及其应用电路 1光电二极管的电路符号及工作原理光电二极管的电路符号及工作原理。 2.2.3光电二极管光电二极管特性特性：光电二极管是一种将光信号转变成电信号的半导：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。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。电路符号如图所示。光电流光电流：由于光照射而形成的电流。大小与光照的强度：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。和光的波长有光。 2.2其他二极管及其应用电路其他二极

19、管及其应用电路 2光电二极管的主要参数光电二极管的主要参数（1）最高工作电压最高工作电压 VRM：光电二极管在无光照条件下，：光电二极管在无光照条件下，反向电流不超过反向电流不超过 0.1 A 时所能承受的最高反向电压。时所能承受的最高反向电压。VRM 越越大，管子性能越稳定。大，管子性能越稳定。（2）暗电流暗电流 ID：光电二极管在无光照时，在最高反向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。电压作用下所测得的反向电流。ID 越小，管子性能越好，对越小，管子性能越好，对光的敏感度越高。光的敏感度越高。（3）光电流光电流 IL ：光电二极管在光照时所产生的光电流。光电二极管在

20、光照时所产生的光电流。IL 越大，管子性能越好。越大，管子性能越好。2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 2.2.4无引线片状二极管无引线片状二极管片状二极管是一种无片状二极管是一种无引线、体积小、重量轻、引线、体积小、重量轻、性能好、尺寸标准化的新性能好、尺寸标准化的新型二极管。型二极管。 片状二极管的几种主片状二极管的几种主要封装形式如图所示。要封装形式如图所示。 2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 复合二极管是指一个封装内包含复合二极管是指一个封装内包含 2 个以上的二极管。个以上的二极管。组合形式组合形式：共阴极式、共阳极式、串联式和独立式等几：共阴极式、

21、共阳极式、串联式和独立式等几种。如图所示。种。如图所示。2.2.5复合二极管复合二极管共阴式共阴式串联式串联式共阳式共阳式 独立输出式独立输出式2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 SOT-23SC-70 SOT-89 EM-3 封装形式封装形式：SOT-23、SC-70、EM-3、SOT-89 等。如图等。如图所示。所示。2.2其他二极管及其应用电路其他二极管及其应用电路 本章小结本章小结2O45. 0VV 22V2O9 . 0VV 3单相桥式整流电路为全波整流电路，在电源正、负半周单相桥式整流电路为全波整流电路，在电源正、负半周时，两组电路轮流工作，所以二极管中的电流平均值仅为负载时，两组电路轮流工作，所以二极管中的电流平均值仅为负载电流的一半。电流的一半。 1单