模电课件1-3-2讲解

直流稳压电路的组成（重点）
一、直流稳压电源的作用
将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工 作电源。
二、组成
变压器： 整流： 滤波：
稳压：
直流稳压电源的组成和功能
u1
整
u2
流 u3
滤滤 波波
u4
稳 稳 压 压 uo
电
电电
电 电
路
路路
路 路
❖ 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。
பைடு நூலகம்
uo
t
倍。
(3)、单相桥式整流电路
a. 工作原理
T+
u1
u2
优点：输出效率高， 变压器不需要抽头。 缺点：4个二极管
D4 D1
D3 D2
-
u2正半周时 电流通路
+
RL uo
-
u2负半周时 电流通路
-
T
u1
D4
u2
D1
+ RL
D3
u0
D2
+
桥式整流电路输
出波形及二极管
上电压波形
A
D4
u2
D1 D3
❖ 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
❖ 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。
❖ 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压u0的稳定。
三、引起电压不稳定的原因 1、交流电网电压的波动； 2、负载的变化（由于整流滤波电路存在内阻）； 3、温度的影响；
反向电压时：I很小，R很大。
ID
ED RL UD I
N
(二).静态工作点：
UD=ED-IDRL; Q
ID=f(UD)
D
两条曲线的交点为静态工作点Q：
(1).MN为直流负载线。
ED/ RL ID
0
Q
M
UD ED
U
(2).MN的斜率: tg= I/ U=-1/ RL (3).直流电阻: RD=UD/ID
D2 B
u2
t
uD4,uD2
uD3,uD1
t
uo
t
u2>0 时
u2<0 时
RL
D1,D3导通 D2,D4导通
uo
D2,D4截止 D1,D3截止
电流通路: 电流通路:
A D1 B D2 RLD3B RLD4A
输出是脉动的直流电压！
几种常见的硅整流桥外形：
UD
I ID
0
四.晶体二极管的电阻
ID
晶体二极管的电阻为非线性电阻：用静态电
阻和动态电阻描述
二向极伏管安的特(一正性).直流电阻：
D
定义为：RD=UD/ID; tg= ID/ UD=1/R
静态工作点
❖ 正向电压时：
Q
(1).OQ斜率的倒数是正向电阻R。
(2).R与Q有关，Q不同,R也不同。
UD U
(三).交流电阻：
二极管工作时既有直流，又有交流。
❖ 作Q的切线，则有: rd=U/I;
❖ 或rd=dU/dI
I
❖ 因为： I=Ise U/ UT;
交流电导： g=dI/dU=I/(UT)
Q
I
❖ 交流电阻：r=1/g= UT/I ❖ 室温（300K)下：UT=26mv
0
U
U ❖ 交流电阻：rd=26mV/ ID(mA) ❖ （很重要）
结论：二极管反偏或正偏电压小于导通 电压UON时，二极管截止，电流为零； 正偏电压大于导通电压UON时，二 极管导通，二极管的端电压不随电 流变化 → 为UON恒压特性。
⑶ 折线近似模型(自学）
图1-18（P18）
（4） 二极管的交流小信号模型(用于工作在二
极管伏安特性近似线性的正偏区域时）
→ 工作点Q处的交流电阻rd
五. 二极管工作状态的判断方法：(重点)
首先假定二极管截止（或将二极管断开），然 后确定二极管两端的电位差，如果阳--阴极的电 位差为正且大于VON，则二极管导通，两端电压 为二极管导通电压；反之，则二极管截止。
注意：电路中有多个二极管时，应先假定所有二 极管断开，确定原二极管两端的电位差，再令正 向电位差最大且大于VON者优先导通，然后重复 以上过程，判断其余二极管的工作状态。
•当加反向电压时： I=－Is ， 基本不变。
•正偏二极管有一个正向电流开 始明显增大的导通电压UON， •Si管：0.7V,Ge管：0.3V
三.二极管的模型
器件模型：由理想元件构成的能近似反映电 子器件特性的等效电路。
1 二极管的伏安特性的分段线性近似模型 ⑴ 理想开关模型 (用于UON<<外加电压）
§1-3 二极管及应用
二极管伏安特性 二极管模型 二极管应用
一.二极管的结构与伏安特性：
(一) . 二极管的结构（实质为一个PN结）
阳极(Anode)
阴极(Cathode) 新符号
旧符号
二. 二极管两端电压与流过电流之间关系
I I s (eU /UT 1)
❖ 当加正向电压时：I 随 U↑，呈指数规率↑。
u1
u2
整 流 u3
滤滤 波波
u4
稳 稳 压 压
uo
电
电电
电 电
路
路路
路 路
1. 整流电路
整流电路的任务－－是把交流电压转变为直流脉 动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全 波、桥式和倍压整流等。下面主要介绍前三种。
为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处 理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷 大。
u1
u2
整 流 u3
滤滤 波波
u4
稳 稳 压 压
uo
电
电电
电 电
路
路路
路 路
(1)、单优相点半：波电整路流简电单路，一个二极管 缺点：转换效率低。
a、工作原理
iD +
+
－
u1
u2
设变压器输出电压：u2= 2 U2sinωt
－
uo RL
则输出电压：
u2
uo= 2U2 sin t
0
0 t t 2
六. 二极管温度特性
结论:1)正向/开启电压随温度的升高而减小； 2)反向饱和电流IS随温度的升高而增大；
1.3.4 二极管的应用(重点）
（1）低频及脉冲电路中，做整流、限幅、钳 位、稳压、波形变换…
（2）集成运放加二极管构成指数、对数、乘 法、除法等运算电路
（3）高频电路中做检波、调幅、混频等
二极管 → 理想开关（如下图） 正偏时正向电压 = 0，反偏时反向电流 = 0
⑴ 理想开关模型 (用于UON<< 外加电压）
二极管 → 理想开关（如下图）
正偏时正向电压 = 0，反偏
时反向电流 = 0
⑵ 恒压源模型（用于UON和外加电压 可比拟时5-10倍） ：
图1-18（P17）相当于一个理想二极管和 一个恒压源串联，注意方向。
t
b、电路特点
uo
优点：结构简单，元件少。
t
缺点：利用率低。
(2)、单相全波整流电路
电路分析：
2U2 sin t u0= 2U2 sin t
0 t 优缺抽u1 点点头：：，输变两出压个uu2效 器 二率需极高要管DD12
t 2 u2
2
RL
t
❖ 输入交流电压：经整
流后，直流输出效率
为半波整流电路的两