二极管及整流滤波电路 (2)
电子技术实验报告(二极管应用电路)
实验报告（二）课程名称: 电子技术实验项目: 二极管应用电路专业班级:姓名: 座号: 09实验地点: 仿真室实验时间:指导老师: 成绩:实验目的: 1.通过二极管的伏安特性的绘制, 加强对二极管单向导通特性的理解；2.掌握直流稳压电源的制作及其特点。
实验内容: 1.二极管伏安特性曲线绘制；2.直流稳压电源制作。
实验步骤: 1.二极管伏安特性曲线绘制二极管测试电路（1）创建电路二极管测试电路；（2）调整V1电源的电压值, 记录二极管的电流与电压并填入表1；（3）调整V2电源的电压值, 记录二极管的电流与电压并填入表2；（4）根据实验结果, 绘制二极管的伏安特性。
V1 200mV 400mV 600mV 800mV 1V 2V 3VU D198.445mV 373.428 mV 47.16 mV 528.7 mV 549.97 mV 670.25 mV 653.78 mV I D15.4 mA 265.7 mA 1.284 mA 2.798 mA 4.5 mA 1.379 mA 23.403 mAV2 20V 40V 60 V 80V 100VU D20V 40V 50.018V 50.118V 50.13VI D0A 0A 99.19 mA 298.82 mA 498.6mA2.直流稳压电源制作（1）创建整流滤波电路如图2—2；（2）利用虚拟示波器, 观察输出电压uo的波形, 并测量仪表输出直流电压Uo(Uo为RL上的电压), 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（3）令RL=200Ω, 讲电容C改成22Uf,观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（4）将电容C设置成开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（5）将D1设为开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（6）将D1和电容C同时设为开路故障, 观察uo的波形, 测量Uo, 用教材上的公式计算Uo’,对比二者是否相等；（7）在电路中加入稳压电路如图2-3, 观察滤波后uc波形及uo的波形, 测量Uo；整流滤波电路整流滤波稳压电路实验总结:二极管具有单向导通特性稳压二极管如果工作在反向击穿区, 则当反向电流的变化量较大时, 二极管两端响应的电压变化量却很小, 说明具有稳压性学生签名:年月日。
二极管整流滤波电路
V2开路
（3）当V2短路时，在u2正半周电流将只通过二极管V1 构成回路，变压器二次侧短路，电流过大易烧毁变压器和二 极管。
7.1 二极管整流滤波电路
3．三相桥式整流电路 优点：三相整流电路具有输出电压脉动小，输出 功率大，变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡。 电路组成：通常变压器的初级绕组接成三角形， 次级绕组接成星型。由六个二极管V1~V6组成桥式整 流电路，共阴极连接二极管V1、V3、V5；共阳极连接 二极管V2、V4、V6。
1 U0 2
2
0
2U 2 sin td t
2
Hale Waihona Puke U 2 0.45U 2U0 U2 I 0 IV 0.45 RL RL
二极管承受的反向峰值电压URM为
U RM 2U 2 电压的脉动系数S定义为输出电压基波的最大值与其平 2 均值的比值。 U2
S U o1M 2 Uo 2 1.57
归纳：单相半波整流电路虽然结构简单，元件少，但输出电压脉动 大，整流效果差，只适用于要求不高的场合。
U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.1] 某一直流负载，电阻为1kΩ，要求工作电流为 15mA，如果采用半波整流电路，试求变压器二次侧的 电压值，并选择合适的整流二极管。 UO RL .IO 解： 3 3
图7.1.6 三相桥式整流电路电压波形
7.1 二极管整流滤波电路
负载RL上的脉动直流电压平均值Uo与变压器二次 侧相电压有效值U2的关系是
7.1 二极管整流滤波电路
输出的电压平均值
U O 0.45U 2 2 0.9U 2
通过负载的电流的平均值为
UO U2 IO 0.9 RL RL
第1章二极管及其整流电路
第1章二极管及其整流电路第1章二极管及其整流电路1.1目标1.了解半导体的导电特性。
2..理解PN结的单向导电性。
2.了解二极管、稳压管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义。
3.了解二极管在电路中的几种应用，掌握二极管电路的基本分析方法。
4.学会用万用表判断二极管、稳压管的质量及管脚。
5.理解单相整流电路的工作原理。
6.了解几种滤波电路的工作原理和合理应用。
7.了解稳压管稳压电路的稳压原理和应用条件。
8.掌握直流稳压电路的组成原理、结构特点和分析计算方法。
1.2内容1.2.1知识结构框图二极管及其整流电路的基本知识点见图1.1。
限幅电路钳位电路二极管续流电路单相半波整流电路半导体本征半导体杂质半导体PN结检波电路…整流电路单相桥式整流电路三相桥式整流电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路电容滤波器直流稳压电源滤波电路电感滤波器p型滤波器图1.1二极管及其整流电路的基本知识点-3-电子同步指导与实习1.2.2基本知识点一、半导体基础知识1.半导体半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
它的导电能力随温度、光照或掺杂不同而发生显著变化。
2.本征半导体的导电性在绝对零度(0K)时，本征半导体中没有载流子，它是良好的绝缘体。
在热激发条件下，本征半导体共价键结构中的少数价电子获得足够能量，挣脱了原子核的束缚，成为自由电子。
激发产生电子空穴对，复合消失电子空穴对。
本征半导体中具有两种载流子——自由电子和空穴，二者数量相等。
在常温下，载流子数量很少。
当温度升高时本征激发所产生的载流子浓度基本上按指数规律增大，温度是影响半导体性能的一个重要因素。
但是本征半导体的载流子数量较少，因此导电性能很差。
3.杂质半导体的导电性在本征半导体中掺入不同的杂质，可得到N型（多子是电子）或P型（多子是空穴）半导体。
微量掺杂就可以形成大量的多子，其导电性能大大增强，所以杂质半导体的导电率高。
4.PN结PN结是载流子在浓度差作用下的扩散运动和内电场作用下的漂移运动所产生的，它具有单向导电性。
二极管整流电路
A
i
UU
VD1
VD2
VD3 u0
RL
UV
UW
N
三相交流电源做星形连接，中线 N直接与负载相连接。
（4）三相桥式整流电路
uU uV
uW
B i0
Hale Waihona Puke EVD1VD3A
VD5
C
u0
RL
VD2
VD4
VD6
D
3.二极管在汽车上的应用—车用整流电路
车用整流器的二极管分为正极管和负极管两种类型，其外形 和符号如图所示。
第三讲 二极管的应用
图 汽车发电机整流电路及其整流波形图
1.二极管的作用
（1）整流二极管 利用二极管的单向导电性，可以把方向交替变化的交流电
变换成单一方向的脉动直流电。 （2）开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当 于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截 止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可 以组成各种逻辑电路。
根据输出脉动直流电的波形，整流电路可分为半 波整流电路和全波整流电路；
根据输入交流电的相数，可分为单相整流电路与 三相整流电路等。
（1）单相半波整流电路
输出电压u0是原来正弦电压波形的一半。
（2）单相桥式全波整流电路
桥式整流：将四个整流二极管连接成一个电桥对交流电进 行整流。
（3）三相半波整流电路
图 汽车发电机整流二极管安装图
汽车交流发电机的整流电路
VD1 VD3 VD5
a b c
VD2 VD4 VD6
交流发电机的整流电路
二极管的导通原则： 正二极管的导通原则：瞬间电位最高者导通。 负二极管的导通原则：瞬间电位最低者导通。
二极管整流与滤波
二极管整流与滤波在电子学中，二极管整流与滤波是一个常见且重要的电路应用。
在交流电源转换为直流电源的过程中，二极管的整流作用起着至关重要的作用。
同时，滤波电路可以有效地消除电源中的纹波，提供稳定的直流电压供应。
本文将介绍二极管整流与滤波的原理、常见电路以及其在实际应用中的重要性。
一、二极管整流的原理二极管具有单向导电性质，正向导通时电流通过，反向截止时电流截断。
利用这一特性，可以将交流电信号转换为单向的直流电信号。
在单相整流电路中，常见的有半波整流和全波整流。
1. 半波整流半波整流电路中，交流信号经过二极管之后，只有正半周的波形通过，而负半周的波形被截断。
这样，输出的波形只包含了正半周的部分，实现了将交流信号变成单向的直流信号。
2. 全波整流全波整流电路中，通过使用两个二极管和一个中心点，可以实现正、负半周的波形都能通过。
通过适当的连接方式，可以使得正半周和负半周的波形均能够被整流。
全波整流电路输出的波形更加平滑，纹波更小。
二、滤波电路的作用尽管通过二极管整流可以将交流信号转换为直流信号，但直流信号中还是会存在一些波动，即所谓的纹波。
为了使直流信号更加稳定，需要使用滤波电路。
滤波电路的作用是消除直流电源中的纹波，并提供稳定的直流电压输出。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
1. 电容滤波电容滤波电路通过在电路中串联一个电容器，将纹波电压通过电容器的充电和放电来削弱。
电容器能够对高频的纹波进行滤波，从而实现纹波的减小。
2. 电感滤波电感滤波电路则是通过在电路中串联一个电感器，利用电感在电路中形成的自感性，来抵消电源信号中的纹波。
电感滤波器具有对低频纹波的滤波效果。
三、二极管整流与滤波电路的应用二极管整流与滤波电路在实际应用中广泛使用。
其中最常见的应用场景就是交流电转换为直流电的电源适配器。
电源适配器在电子设备中起着至关重要的作用，为设备提供稳定的直流电源。
此外，二极管整流与滤波电路还广泛应用于通信设备、功放器、放大器等电子设备中。
整流滤波电路
整流电路是将工频交流电转 为具有直流电成分的脉动直流电。
整流滤波电路
单相桥式整流电路
(1) 工作原理
当正半周时二极管D1、D3导通， 在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通， 在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成， 得到的是同一个方向的单向脉整动流滤电波电压路。
电容滤波的效果
即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好, 见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。
整流滤波电路
动画5-3
整流滤波电路
动画5-4
整流滤波电路
(2)电容滤波的计算
电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压 的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一 般常采用以下近似估算法：
RL = , VO = 2V2
C 0 , VO = 0.9 V 2
d = RLC
(3～ 5) T 2
V O 1.2 V 2
整流滤波电路的外特性
整流滤波电路
电感滤波电路
时，
。因 利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ
的 、
与整流电路的负载ＲL相串联，也可以起到滤波的作用。
电感滤波电路
整流滤波电路
波形图
稳压电路概述
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输 入电压的变化。
负载电流的变化会
V O=f(V I,IO)在整流电源的内阻上产生电压降，
从而使输入电压发生变化。
稳压电源方框图
整流滤波电路
稳压电路的技术指标
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能
的高低。 VI和 IO引起的 VO可用下式表示
二极管整流及滤波电路
二极管整流及滤波电路整流电路是直流电源的核心，它是利用二极管的单向导电性，将输入的交流电压转换为脉动的直流电压。
脉动的直流电压不能满足大多数电路的需要，因此在整流电路后面要加一个滤波电路，滤波电路的作用是将脉动的直流电压转化为平滑的直流电压。
常用的电路有半波整流电路、半波整流滤波电路、桥式整流电路、桥式整流滤波电路。
一、半波整流电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、整理流二极管VT、负载R L 构成。
电路图如下图所示(a)实物接线图(b)电路原理图2、半波整流电路的工作过程①当u2为正半周时，a端电位高于b端电位，二极管VD正向偏置而导通，电流i L 由a端 VD R L b端，自上而下流过R L，在R L上得到一个极性为上正下负的电压U L。
若不计二极管的正向压降，此期间负载上电压u L =u 2。
②当u 2为负半周时，b 端电位高于a 端电位，二极管VD 反向偏置而截止，若不计二极管的反向漏电路，此期间无电流通过R L ，负载上的电压u L =0。
半波整流波形 U L由图可见，在交流电的一个周期内，二极管有半个周期导通，另半个周期截止，在负载电阻R L 上的脉动直流电压波形是交流电压的一半，故称为单相半波整流。
3、负载上直流电压与直流电流的估算 （1）负载上直流电压U L负载R L 上的半波脉动直流电压平均值可用直流电压表直接测得，也可按下式直接求得245.0U U L = (式中，U 2为变压器二次电压有效值） （2）负载上直流电流I L流过负载R L 上的直流电流为 LL L L R UR U I 245.0==4、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压 二极管上的最大整流电路 L D FM I I I == 二极管上承受的最高反向工作电压 22U U RM =5、整流二极管的选择因为整流二极管与负载是串联的，所以流经二极管的电流I D （平均值）与负载上的直流电流I L 相等，故选用二极管时要求其最大整流电流 L D FM I I I =≥二极管承受的最大反向工作电压是发生在u2达到最大值时，即最高反向工作电压 22U U RM ≥例：有一直流负载，电阻为1.5k Ω,要求工作电流为10mA,如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。
晶体二极管及整流电路
3．负载上的直流电压和电流
负载上的直流电压： 负载上的直流电流：
VL=0.9V2
VL
0.9
V2 RL
工程应用
●桥式整流电路变压器的选用：次级电压V2=VL/0.9，额定功率P应大于负载功 率。
●桥式整流二极管的选用：最高反向工作电压VRM不低于输入交流电的峰值电压 V2，最大整流电流IFM不低于负载上的直流电流IL。
20 L型滤波器
2．π型滤波器
C-π型滤波器 在L型滤波器的输入端再并联一个电容，这就形成了LC-π型滤 波器，如左下图所示。
RC-π型滤波器 在电流较小、滤波要求不高的情况下，常用电阻R代替π型滤 波器的电感L，构成RC-π型滤波器。
LC—π型滤波器 21
RC—π型滤波器
第五节 特种二极管及应用
动成分受到抑制1而9 变得平滑。
3．电路特点
一般情况下，电感值L愈大，滤波效果愈好。但电感的体积变大、成本上升，且 输出电压会下降，所以滤波电感常取几亨到几十亨。
三、复式滤波器
复式滤波器是由电感、电容或电阻、电容组合起来的多节滤波器。
1．L型滤波器
在滤波电容C之前串接一个铁芯电感L，这样就组成了L型滤波器。脉动直流电压 经过电交流成分 进一步滤除，就可在负载上得到更加平滑的直流电压。
稳压管的外形
电路符号
22
稳压管的伏安特性曲线如的正向特 性与普通二极管相同。
反向特性曲线在击穿区域比普 通二极管更陡直，这表明稳压管击穿后 ，通过管子的电流变化(ΔIz)很大，而 管子两端电压变化(ΔVz)很小，或说管 子两端电压基本保持一个固定值。
稳压管在电路中主要功能是起 稳压作用。
击穿特性
正向特性
●桥式整流电路变压器的选用：次级电压V2=VL/0.9，额定功率P应大于负载功 率。
晶体二极管和二极管整流电路
二极管的电压与电流
最大反 向电压
通过的 电流
半波整流
电路
V2
2V2
V2
2 2V2
IL
桥式整流
电路
V2
2V2
1.2V2
2V2
½ IL
2. 滤波电容的选择 电容的选择从电容耐压和容量两个方面考虑：
(3)二极管的平均电流
IV IV
1 2
IL
(4)二极管承受反向峰值电压 VRM
VRM 2V2
(1.2.9) (1.2.10) (1.2.11) (1.2.12)
优点：输出电压高，纹波小，VRM 较低，应用广泛。
4．桥式稳流电路的简化画法
[例1.2.1] 有一直流负载，需要直流电压 VL= 60 V ，直流 电流 IL= 4 A。若采用桥式整流电路，求电源变压器二次电压 V2 选择整流二极管。
性，其原因是内部具有一个PN 结。其 正、负极对应于 PN 结的 P 型和 N 型 半导体。
PN 结 动画 PN 结的形成
1.1.3 二极管的伏安特性
1．定义：二极管两端的 电压和流过的电流之间的关 系曲线叫作二极管的伏安特 性。
2．测试电路：如图所示。
测试二极管伏安特性电路
3．伏安特性曲线：如图所示。
用万用表检测二极管如图所示。 1．判别正负极性 万用表测试条件：R ×100 或 R×1 k 挡； 将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表 笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。
万用表检测二极管
2．判别好坏 万用表测试条件：R 1k。 (1)若正反向电阻均为零，二极管短路； (2)若正反向电阻非常大，二极管开路。 (3)若正向电阻约几千欧，反向电阻非常大，二极管正常。
二极管稳压管及整流滤波稳压电路(ppt)
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。
例2：
+ ui –
R
D 8V
ui
18V 8V
+ uo
–
已知：ui 18sin t V
二极管是理想的，试画 出 uo 波形。
二极管由PN结加上引出线和壳体构成， P极引出线称正极，N极引出线称负极。符号为：
+–
用万用表判别二极管的正负极
黑 0 红
黑 0 红
+–
–+
半导体二极管基本结构
(a) 点接触型
结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。
(b)面接触型
结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。
图中电流、电压正方向为正弦交流电正半周的方向
2. 工作原理
Tr a D io
+–
+
u
RL uo
–+
–
b
u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
3. 工作波形
u
2U
O
t
uo
2U
O
uD
t
O
t
2U
只有在交流的正半周， 才有电流流过负载
4 负载上电压电流的计算
0 2 3 4
D3
t
b
D1 i1 D2 i2
+
RL
u0
-
二极管的整流滤波原理;半波整流电路的仿真;全波整流电路的仿真;标准版文档
有3个引线端口：负极、正极
和公共端。
Multisim仿真中关键点（二）
XSC1
A
+
_
B
+
_
Ext T rig +
_
双通道示波器
(Oscilloscope) 可以观察一路或两路信 号波形的形状、幅值、 频率，时间基准可在秒 直至纳秒范围内调节。 示波器图标有三个连接 点，分别是A通道输入、 B通道输入、外触发端T， 每个连接都有正负极。
实验三 整流滤波电路的分析及测试
一、主要内容
二极管的整流滤波原理； 半波整流电路的仿真； 全波整流电路的仿真；
二、实验目的
学习Multisim中元器件及交流信号源的调用； 掌握Multisim中函数发生器、示波器的使用。
二极管简介
二极管由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界 面两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
把交流电变为直流电的过程。利用 具有单向导电特性的器件，把方向 和大小交变电流变换为直流电。
二极管的单向导电性:
正向导通 负向截止
半波整流后的波形
D1 DIODE_VIRTUAL
全波整流后的波形
半波整流电路基本原理
+
—
全波整流电路基本原理
二极管由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界面两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。 (Function Generator)： (Function Generator)： 二极管由P型半导体和N型半导体形成的PN结，在其界面两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
产生正弦波、三角波和矩形 实验三 整流滤波电路的分析及试
可以观察一路或两路信号波形的形状、幅值、频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。
二极管滤波电路原理
二极管滤波电路原理
一、工作原理
二极管滤波电路是一种利用二极管的单向导电性实现滤波的电路。
当交流电通过二极管时，由于二极管的单向导电性，交流电的正半周可以通过二极管，而负半周则不能通过，从而实现了滤波的效果。
二、正向与反向电压
二极管有两个重要参数：正向电压和反向电压。
正向电压是指二极管正向导通时的电压，通常为0.7V左右。
当交流电的正半周通过二极管时，如果电压大于0.7V，则二极管导通，电流可以通过。
反向电压是指二极管反向截止时的电压。
当交流电的负半周通过二极管时，如果电压小于-0.7V，则二极管截止，电流无法通过。
三、整流滤波方式
二极管滤波电路主要有两种整流滤波方式：半波整流和全波整流。
半波整流是将交流电的负半周滤除，只保留正半周的波形；全波整流则是将交流电的正、负半周都保留，但相位相反。
在滤波效果上，全波整流优于半波整流。
四、滤波效果
二极管滤波电路的滤波效果主要取决于二极管的性能和电路设计。
在理想情况下，二极管滤波电路可以完全滤除交流电的负半周，使输出信号变为直流电。
但在实际应用中，由于二极管的导通电阻和漏电流等因素的影响，输出信号中仍会存在一定的纹波电压。
为了减小纹波电压，可以采用多级滤波电路或者在输出端增加电容进行滤波。
五、应用领域
二极管滤波电路广泛应用于各种电源电路中，如充电器、电源适配器、逆变器等。
通过使用二极管滤波电路，可以将交流电转换为直流电，为各种电子设备提供稳定的电源供应。
同时，由于二极管滤波电路结构简单、成本低廉、可靠性高，因此在许多领域都有广泛的应用。
整流滤波电路详解
（C）L-C电感滤波（D）π型滤波或叫C-L-C滤波图1 无源滤波电路的基本形式为电感对直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。
电感滤波缺点是体积大,成本高. 桥式整流电感滤波电路如图2所示。
电感滤波的波形图如图2所示。
根据电感的特点，当输出电流发生变化时，L中将感应出一个反电势，使整流管的导电角增大，其方向将阻止电流发生变化。
图2电感滤波电路在桥式整流电路中，当u2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后u2不到90°。
当u2超过90°后开始下降，电感上的反电势有助于D1、D3继续导电。
当u2处于负半周时，D2、D4导电，变压器副边电压全部加到D1、D3两端，致使D1、D3反偏而截止，此时，电感中的电流将经由D2、D4提供。
由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导电角θ都是180°，这一点与电容滤波电路不同。
图3电感滤波电路波形图已知桥式整流电路二极管的导通角是180°，整流输出电压是半个半个正弦波，其平均值约为。
电感滤波电路，二极管的导通角也是180°，当忽略电感器L的电阻时，负载上输出的电压平均值也是。
如果考虑滤波电感的直流电阻R，则电感滤波电路输出的电压平均值为要注意电感滤波电路的电流必须要足够大，即RL不能太大，应满足wL>>RL，此时IO（AV）可用下式计算由于电感的直流电阻小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后的损失很小，但是对于交流分量，在wL和上分压后，很大一部分交流分量降落在电感上，因而降低了输出电压中的脉动成分。
电感L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的场合。
采用电感滤波以后，延长了整流管的导电角，从而避免了过大的冲击电流。
电容滤波原理详解1．空载时的情况当电路采用电容滤波，输出端空载，如图4(a)所示，设初始时电容电压uC为零。
电工电子技术第八章 半导体二极管及整流电路
4.分析、应用举例
二极管的应用范围很广,它可用与整流、检波、限幅、 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。
二极管为非线性元件在分析计算时和以往线性元 件不同下面我们以例子说明。
例1. 试求下列电路中的电流。（二极管为硅管）
C
D2
u2
S RL u0
t
u0
充电结束
整流电路为电
容充电
t
2.电容滤波电路的特点
（1）近似估算:半波Uo=U2，全波Uo=1.2U2。 (2) 输出电压U0与时间常数RLC有关，希望C足够大。
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大， 一般取τ d RLC (3 5) T (T:电源电压的周期)
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
结论
1.本征半导体中存在数量相等的两种载流 子，即自由电子和空穴。
2.本征半导体的导电能力取决于载流子 的浓度。
3.温度越高，载流子的浓度越高。因此本
征半导体的导电能力越强，温度是影响半导 体性能的一个重要的外部因素，这是半导体 的一大特点。
A VDA
VY=3–0.3=2.7V
B
VDA导通后, VDB因反偏而截止,
VDB
Y
R
起隔离作用, VDA起钳位作用,
–12V
将Y端的电位钳制在+2.7V。
二极管导通后，管子上的管压降基本恒定。
整流滤波电路工作原理
整流滤波电路工作原理整流滤波电路是电子电路中常见的一种电源管理电路，它主要用于将交流电转换为直流电并滤除电源中的杂波。
在现代电子设备中，整流滤波电路扮演着至关重要的角色，它可以有效地提供稳定的直流电源，保障设备的正常运行。
本文将对整流滤波电路的工作原理进行详细介绍。
首先，整流滤波电路的基本组成包括整流电路和滤波电路。
整流电路主要由二极管构成，它能够将交流电转换为单向导通的直流电。
而滤波电路则通过电容器和电感器等元件，对经过整流后的脉动直流电进行滤波，使其变得更加平稳。
在整流电路中，二极管起着关键作用。
当输入交流电为正半周时，二极管导通，电流通过；而在负半周时，二极管截止，电流不通过。
这样就实现了交流电向直流电的转换。
而在滤波电路中，电容器能够对直流电进行储能，使其具有一定的稳定性，而电感器则能够对电流进行平滑处理，进一步减小波动。
整流滤波电路的工作原理可以用一个简单的比喻来解释。
整流电路就好比一个闸门，它只允许水流向一个方向流动，而不允许反向流动。
而滤波电路则好比是一个水缸，它能够储存水量并逐渐释放，使水流更加平稳。
通过整流和滤波的组合，我们可以得到稳定的直流电源，满足各种电子设备的需求。
在实际应用中，整流滤波电路有着广泛的用途。
例如，在电源适配器中，整流滤波电路可以将交流电转换为稳定的直流电，为各种电子设备提供电源。
在无线通信设备中，整流滤波电路可以对电源进行处理，保证信号传输的稳定性。
在工业控制系统中，整流滤波电路可以为各种传感器和执行器提供稳定的电源。
总之，整流滤波电路通过整流和滤波的组合，能够将交流电转换为稳定的直流电，并滤除电源中的杂波，保障设备的正常运行。
它在现代电子设备中有着广泛的应用，是电子电路中不可或缺的一部分。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解整流滤波电路的工作原理，为相关领域的工程师和研究人员提供一定的参考价值。
二极管整流滤波电路PPT课件
7.1 二极管整流滤波电路
分析方法： 在每个六分之一周期时间内，相电压u2U、 u2V、u2W中总有一个是最大的，一个是最小的。
对于共阴极连接的二极管，哪一只的正极电 位最高，则这只二极管就处于导通状态；
对于共阳极连接的二极管，哪一只的负极电 位最低，则这只二极管就处于导通状态。
IOUO RL来自0.9U2 RL二极管的电流平均值
IV
1 2IO
0.45U2 RL
二极管截止时，承受的最高反向工作电压为
URM 2U2
脉动系数S为
42
S
3
U2 0.67
22 U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.2]如图桥式整流电路，其负载要求电压Uo=36V， 电流为Io=10A，当采用单相桥式整流电路，试求：（1） 整流元件所通过的电流和能承受的最大反向工作电压。
（2）若V2因故损坏开路，Uo和Io为多少？（3）若V2短 路，会出现什么情况？
解：（1）整流元件通过的电流为
11 IV2IO2105(A)
变压器副边电压有效值为 U2U 0.O 903.9640(V)
整流元件所承受的最大反向工作电压为
U RM 2 U 2 1 .4 4 0 5(V 6 )
7.1 二极管整流滤波电路
极管。
7.1 二极管整流滤波电路
3．三相桥式整流电路 优点：三相整流电路具有输出电压脉动小，输出
功率大，变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡。 电路组成：通常变压器的初级绕组接成三角形，
次级绕组接成星型。由六个二极管V1~V6组成桥式整 流电路，共阴极连接二极管V1、V3、V5；共阳极连接 二极管V2、V4、V6。
图7.1.1单相半波整流电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
U RM 2U
(5) 变压器副边电流有效值 I
I 1.11I o
4. 整流二极管的选择 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择 整流二极管的主要依据。
选管时应满足： IOM ID ， URWM URM
7.5 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，
RL
RL
(3) 流过每管电流平均值 ID (5) 变压器副边电流有效值 I
I D Io
U RM 2U
(4) 每管承受的最高反向电压 URM
1 π I ( I msin t )2 d t 1.57 I o 2π ο
4. 整流二极管的选择 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择 整流二极管的主要依据。
集成稳压电源
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使 用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端集成稳压器。
1. 分类 三 端 稳 压 器
输出正电压 78XX 输出固定电压 输出负电压 79XX XX两位数字为输出电压值
输出可调电压（1. 25 ~ 37 V 连续可调）
一、 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a
+ u – D io RL + uo – 3. 工作波形 u
2U
O
t
b 2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通； u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
uo
2U
uD
O
O
t t
2U
3. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo 1 π Uo ο 2Usin td( t ) 0.45U 2π Uo U 0.45 (2) 整流电流平均值 Io I o
uo
2U
t
uD
2U u D2
t
t
uD1 uD3
uD4
3. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo 1 π 2 2 U 0 2Usin td( t ) U 0.9U π ο (2) 整流电流平均值 Io I o U o 0.9 U
RL RL
1 (3) 流过每管电流平均值 ID I D I o 2
3. 工作波形 u
t
2U b O 2. 工作原理 t u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的 同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。 u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC 按指数规律下降， uo= uC 。
(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压
选管时应满足： IOM ID ， URWM URM
二、 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a 4 1 + u －– 3 2 b
io
+ uo RL – －
3. 工作波形 u
2U
t
uo
2U
2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb，二 极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
uD
2U u D2
t
t
uD4
二、 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a 1 －+ 4 u – 3 2 b
io
+ uo RL – －
3. 工作波形 u
2U
t
uo
2U
2. 工作原理 u 负半周，Va<Vb，二 极管 D2、 D4 导通， D1、 D3 截止 。
uD
2U
t
t
uD1 uD3
u
2U
一个周期内输出波形
稳压管稳压电路
1. 电路 + u – IR R IO Iz + + + C UI DZ RL UO – – I UZ U
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
7.6.2
7.6.1 稳压管稳压电路 限流调压
1. 电路 + u –
IR R
IO
Iz + + + C UI DZ RL UO – –
稳压电路 I UZ U
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ 设UI一定，负载RL变化
RL(IO) IR UO (UZ ) IZ UO 基本不变 IR (IRR) 基本不变
7.6 直流稳压电源
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的 输出电压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负 载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻 抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。 其内阻越小，稳压性能越好。 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可 以是一个独立的电子部件。
(2)同时输出正、负电压的电路 1
24V
1000F 0.33F
+ C
W7815 3 Ci
2
+15V CO
1F
220V
24V
1000F
+ C
Ci
0.33F
3
1 W7915
CO
1F
2
– 15V
第7章 二极管及整流滤波电路
7.4 整流电路 7.5 滤波器
7.6 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
变压 交流电源
u1 u2 u3 u4
整流
滤波
稳压 负载
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
7.4 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性 常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流 等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
其中既有直流成份又有交流成份。 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电 压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流 电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达
到平滑输出电压波形的目的。
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
7.5.1 电容滤波器
1. 电路结构 io D i a 2U ic + + O + u RL uo = uC C uo – –
2. 外形及引脚功能
塑料封装
2 —输出端 3 —公共端 1—输入端
2 —输出端 3—输入端 1 — 公共端
W7900系列稳压器外形 W7800系列稳压器外形 输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 Ui Ci CO UO 电压不得 1F 低于3V！ 0.1~1F _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。 为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
T 一般取τ RLC (3 5) 2
(T — 电源电压的周期)
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波） 当负载RL 开路时，UO 2结构
L
+ + C RL uo –
~
+ u –
2. 滤波原理 当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感 电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。 对直流分量: XL=0 ，L相当于短路,电压大部分 降在RL上。对谐波分量: f 越高,XL越大,电压大部 分降在L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流电 压。 LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较 小的场合，用于高频时更为合适。