電子技術(shù)基礎(chǔ)-14 二極管應(yīng)用電路

二極管應(yīng)用電路赤壁市機(jī)電信息技術(shù)學(xué)校楊展Email:492480981@目錄01二極管狀態(tài)判別02二極管整流電路03二極管限幅電路04其他應(yīng)用電路一、二極管工作狀態(tài)判別（1）.理想模型iDuDO理想二極管特性：正偏時(shí)導(dǎo)通，uD=0反偏時(shí)截止，iD=0U(BR)=1、理想模型和恒壓降模型的建立一、二極管工作狀態(tài)判別1、理想模型和恒壓降模型的建立（2）.恒壓降模型iDuDOUD(on)等效電路

正偏電壓UD(on)時(shí)導(dǎo)通，二極管等效為恒壓源UD(on)；否則截止，二極管等效為開路。一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟（1）選取參考點(diǎn)；（2）用理想模型、恒壓降或折線模型代替二極管；（3）斷開理想二極管，求正、負(fù)兩極的電位。（4）根據(jù)正、負(fù)兩極電位大小判斷管子的工作狀態(tài)。

①若VP>VN，則理想二極管導(dǎo)通，用短路代替；

②若VP≤VN，則理想二極管截止，用開路代替；

③若電路中有多只二極管同時(shí)正偏，則承受正向

電壓大的優(yōu)先導(dǎo)通。其余管子的狀態(tài)需據(jù)此再次

判斷。一、二極管工作狀態(tài)判別注：電位以及電位的計(jì)算電位：電路中某一點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓，稱為該點(diǎn)電位電位與電壓的區(qū)別：電位是相對(duì)值（類似于高度的概念），電壓是絕對(duì)值（類似于長(zhǎng)度的概念），二者單位和單位符號(hào)相同。計(jì)算電路中某點(diǎn)電位的步驟：1.選擇參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）2.確定各個(gè)電路元件上電壓的大小和方向。（電阻元件上電流流入一端為正，流出一端為負(fù)；電源正極為正，負(fù)極為負(fù)）3.從該點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過一條路徑到零電位點(diǎn)，所經(jīng)過路徑上所有電壓的代數(shù)和即為該點(diǎn)電位。一、二極管工作狀態(tài)判別注：電位以及電位的計(jì)算例：求下圖中A、B點(diǎn)的電位解：1.選擇零電位點(diǎn)2.確定電路中電流和各元件上電壓的大小和方向設(shè)電路中電流為I，由電源方向可知，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，則電壓方向如圖示，電壓大小如下ABU1=I·R1=2V－U1＋＋U2－－

U3＋U2=I·R2=3VU3=I·R3=5V一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟VP=－6VVN=－12V

解：取O點(diǎn)作參考點(diǎn)D6V12V3kOAVAO+–NPVP>VN

二極管導(dǎo)通VAO=－6VD6V12V3kOAVAO+–NP6V12V3kOAVAO+–NP例1：求圖示電路的輸出電

壓VAO。一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例2：求圖示電路的輸出電壓VAO。OD215V12V3kAD1VAO+–P2N2P1N1解：取O點(diǎn)作參考點(diǎn)VP1=0V，VP2

=－15V，

∵

VD1>VD2∴D1優(yōu)先導(dǎo)通，D2截止。VD1=12V，VD2=

－3VVN1=VN2=－12V若忽略管壓降，二極管可看作短路，VAO

=0VOD215V12V3kAD1VAO+–P2N2P1N1O15V12V3kAVAO+–P2N2P1N1一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例3：圖示電路中已知R1=R2=R3=R4=R5=R6二極管

的狀態(tài)。

15V10V+–R1R6R5R4R3R2ABPDN15V10V+–R1R6R5R4R3R2ABPDN15V10V+–R1R6R5R4R3R2ABPN一、二極管工作狀態(tài)判別2、二極管工作狀態(tài)判別步驟例4：如圖電路中，設(shè)VDA、VDB均為理想二極管，當(dāng)

輸入電壓UA、UB為低電壓0V和高電壓5V

的不同組合時(shí)，求輸出電壓UO的值。電路習(xí)慣畫法輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通0V解：0V0V

例4：

如圖電路中，當(dāng)UA、UB為0V和5V的不同組合

時(shí)，求輸出電壓UO的值。一、二極管工作狀態(tài)判別輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通0V0V5V0V5V導(dǎo)通0V截止

解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4：

如圖電路中，當(dāng)UA、UB為0V和5V的不同組合

時(shí)，求輸出電壓UO的值。輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通0V5V0V0V5V導(dǎo)通0V截止5V0V導(dǎo)通0V截止解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4：

如圖電路中，當(dāng)UA、UB為0V和5V的不同組合

時(shí)，求輸出電壓UO的值。輸入電壓理想二極管輸出電壓UAUBVAVB0V0V導(dǎo)通導(dǎo)通0V5V5V0V5V導(dǎo)通0V截止5V0V導(dǎo)通0V截止

5V5V導(dǎo)通導(dǎo)通5V實(shí)現(xiàn)了“與”功能解：一、二極管工作狀態(tài)判別例4：

如圖電路中，當(dāng)UA、UB為0V和5V的不同組合

時(shí)，求輸出電壓UO的值。二、二極管整流電路將交變電流變換成單向脈動(dòng)電流的過程稱為整流。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路稱為整流電路或稱整流器。注：電流/電壓分類:{按方向是否隨時(shí)間變化直流電--交流電--按大小是否隨時(shí)間變化按變化規(guī)律{{恒定直流電脈動(dòng)直流電正弦交流電非正弦交流電日常生活生產(chǎn)中許多電器設(shè)備需要使用直流電，但電源提供的往往都是交流電，這就需要將交流電變換為直流電。二、二極管整流電路恒定直流電：大小方向都恒定不變的電流。脈動(dòng)直流電：大小不變、方向隨時(shí)間變化的電流。周期交流電：大小和方向變化按規(guī)律周期變化的交流電。非周期直流電：大小和方向變化無規(guī)律的交流電。OUtOUtOUtOUt恒定直流電脈動(dòng)直流電周期交流電非周期交流電二、二極管整流電路1.單相半波整流電路

電路由電源變壓器T、整流二極管VD和負(fù)載電阻RL組成。（1）電路結(jié)構(gòu)由于流過負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波,故稱半波整流。v1:原邊線圈電壓v2:副邊線圈電壓vO:輸出電壓二、二極管整流電路（2）工作原理

①當(dāng)v2為正半周時(shí)，二極管VD加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)，RL上產(chǎn)生正半周電壓vO，如圖（b）所示。

②當(dāng)v2為負(fù)半周時(shí)，二極管VD加反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，RL上無電流流過，如圖（c）所示。二、二極管整流電路（3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系OU2tOuotOiotVD導(dǎo)通VD導(dǎo)通VD截止VD導(dǎo)通時(shí)等效電路VD截止時(shí)等效電路二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算①負(fù)載電壓VO

②負(fù)載電流IL

③流過二極管的正向電流

IV④二極管反向峰值電壓VRUO

=0.45

U2二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn)

電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電源利用率低（只有半個(gè)周期向負(fù)載供電），負(fù)載電壓脈動(dòng)大。（5）正確選擇二極管的參數(shù)：①最大整流電流：②最高反向工作電壓：IVM≥IO≥

二、二極管整流電路2.單相全波整流電路具有中心抽頭的變壓器T可將副邊線圈電壓變換為大小相等對(duì)地極性相反的u2a和u2b（1）電路結(jié)構(gòu)由于流過負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓有整個(gè)周期的正弦波,故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理

②當(dāng)v1

為負(fù)半周時(shí)，如圖（b）所示，VD2

導(dǎo)通，VD1

截止，RL

兩端輸出電壓。

①當(dāng)v1

為正半周時(shí)，如圖（b）所示，VD1

導(dǎo)通，VD2

截止，RL

兩端輸出電壓。（3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系OU1tOU2atOU2btOUOtVD1導(dǎo)通VD1導(dǎo)通VD1截止VD2截止VD2截止VD2導(dǎo)通二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算

①負(fù)載所獲得的直流電壓平均值：

UO=20.45U2

=0.9U2

②負(fù)載平均電流：

③每只二極管承受的反向峰值電壓

VR

④每只二極管通過的平均電流：二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn)電源利用率比半波整流電路高，負(fù)載電壓脈動(dòng)小。但二極管承受的反向電壓比半波整流電路高。（5）正確選擇二極管的參數(shù)：①最大整流電流：②最高反向工作電壓：IVM≥?IO≥

二、二極管整流電路3.單相橋式整流電路（1）電路結(jié)構(gòu)由于四只二極管構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu),故稱全波整流。二、二極管整流電路（2）工作原理

①當(dāng)v1為正半周時(shí)，如圖（b）所示，VD1和VD3導(dǎo)通，VD2和VD4截止，RL兩端輸出電壓vO

。

②當(dāng)v1為負(fù)半周時(shí)，如圖（b）所示，VD2和VD4導(dǎo)通，VD1和VD3截止，RL兩端輸出電壓vO

。（3）各波形對(duì)應(yīng)關(guān)系OU2tOi1tOi2tOUOtVD1、3導(dǎo)通VD2、4截止VD1、3截止VD2、4導(dǎo)通二、二極管整流電路（4）電路參數(shù)計(jì)算

①負(fù)載所獲得的直流電壓平均值：

UO=20.45U2

=0.9U2

②負(fù)載平均電流：

③每只二極管承受的反向峰值電壓

VR

④每只二極管通過的平均電流：二、二極管整流電路（6）電路特點(diǎn)電源利用效率高，負(fù)載電壓脈動(dòng)小，且二極管的正向平均電流小，反向電壓低。因此廣泛使用于小功率直流電源電路中。（5）正確選擇二極管的參數(shù)：①最大整流電流：②最高反向工作電壓：IVM≥?IO≥

三、二極管限幅電路

限幅電路又叫鉗位電路，特點(diǎn)是當(dāng)輸入大到一定范圍后，輸出不再隨輸入的增大而變化，而保持在某個(gè)固定值上。這種特性不僅用于信號(hào)的處理和運(yùn)算中，也廣泛用于過載保護(hù)中。通常將輸出電壓uo開始不變的電壓值稱為限幅電平,當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅；當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時(shí),輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅。分類：{并聯(lián)型串聯(lián)型三、二極管限幅電路

1.并聯(lián)型上限幅電路上限幅電路如圖所示。改變Ｅ值就可改變限幅電平。

三、二極管限幅電路

1.二極管上限幅電路

ui＞E時(shí)，二極管正偏導(dǎo)通，則uo=E

ui≤E時(shí)，二極管反偏截止，則uo=ui

uｉ＞０時(shí)二極管導(dǎo)通,uo＝０Vui＜０V,二極管截止,uo＝uｉ①Ｅ＝０V,限幅電平為０V

當(dāng)uｉ＜Ｅ,二極管截止,uo＝uｉ；②０＜Ｅ＜Um(輸入峰值電壓）,則限幅電平為＋Ｅ當(dāng)uｉ＞Ｅ,二極管導(dǎo)通,uo＝Ｅ

uｉ＞Ｅ,二極管導(dǎo)通,uo＝Ｅ③-Ｕm＜Ｅ＜０,則限幅電平為-Ｅuｉ＜Ｅ,二極管截止,uo＝uｉ三、二極管限幅電路

2.并聯(lián)型下限幅電路下限幅電路如圖所示。改變Ｅ值就可改變限幅電平。

三、二極管限幅電路

2并聯(lián)型下限幅電路

ui≥E時(shí)，二極管反偏

截止，則uo=ui

ui＜E時(shí)，二極管正偏

導(dǎo)通，則uo=E①Ｅ＝０V,限幅電平為０Vuｉ<０時(shí)二極管導(dǎo)通,uo＝０V；uｉ＞０時(shí)二極管截止,uo＝ui；uiuottttOOuｉ<Ｅ,二極管導(dǎo)