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1、二极管应用电路 赤壁市机电信息技术学校 杨展 Email:492480981 目录 01二极管状态判别 02二极管整流电路 03二极管限幅电路 04其他应用电路 一、二极管工作状态判别 （1）.理想模型 iD uD O 理想二极管特性： 正偏时导通，uD = 0 反偏时截止， iD = 0 U(BR)= 1、理想模型和恒压降模型的建立 一、二极管工作状态判别 1、理想模型和恒压降模型的建立 （2）.恒压降模型 iD uD O UD(on) 等效电路 正偏电压 UD(on) 时导通，二极管等效为恒压源 UD(on)； 否则截止，二极管等效为开路。 一、二极管工作状态判别 2、二极管工作状态判别步
2、骤 （1）选取参考点； （2）用理想模型、恒压降或折线模型代替二极管； （3）断开理想二极管，求正、负两极的电位。 （4）根据正、负两极电位大小判断管子的工作状态。 若VPVN，则理想二极管导通，用短路代替； 若VPVN ，则理想二极管截止，用开路代替； 若电路中有多只二极管同时正偏，则承受正向 电压大的优先导通。其余管子的状态需据此再次 判断。 一、二极管工作状态判别 注：电位以及电位的计算注：电位以及电位的计算 电位：电路中某一点相对于参考点的电压，称为该点电位 电位与电压的区别： 电位是相对值（类似于高度的概念），电压是绝对值（类似于长度 的概念），二者单位和单位符号相同。 计算电路中某
3、点电位的步骤： 1.选择参考点（零电位点） 2.确定各个电路元件上电压的大小和方向。 （电阻元件上电流流入一端为正，流出一端为负；电源正极为正， 负极为负） 3.从该点出发经过一条路径到零电位点，所经过路径上所有电压的 代数和即为该点电位。 一、二极管工作状态判别 注：电位以及电位的计算注：电位以及电位的计算 例：求下图中A、B点的电位 解：1.选择零电位点 2.确定电路中电流和各元件上电 压的大小和方向 设电路中电流为I，由电源方向 可知，电流方向为顺时针方向， 则电压方向如图示，电压大小如 下 A A B B U1=IR1=2V U1U1 U2 U2 U3 U3 U2=IR2=3V U3=
4、IR3=5V 一、二极管工作状态判别 2、二极管工作状态判别步骤 V VP P = =6 V 6 V V V N N = =12 V12 V 解：解：取取 O O 点作点作参考点参考点 D 6V 12V 3k O A VAO + NP V VP P V V NN 二极管导通 二极管导通 V V AO AO = = 6V6V D 6V 12V 3k O A VAO + NP 6V 12V 3k O A VAO + NP 例1：求图示电路的输出电 压V VAO AO。 一、二极管工作状态判别 2、二极管工作状态判别步骤 例2：求图示电路的输出电压V VAO AO 。 O D2 15V 12V 3k
5、 A D1 VAO + P2N2 P1N1 解：解：取取OO点作参考点点作参考点 V V P1P1 = 0 V = 0 V， V V P2P2 =15 V15 V ， V V D1D1 V V D2 D2 DD1 1 优先导通， 优先导通， DD 2 2 截止。截止。 V V D1D1 = 12V = 12V， V V D2D2 = = 3V 3V V V N1N1 = = V V N2N2= = 12 V12 V 若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路， V V AOAO = 0 V= 0 V O D2 15V 12V 3k A D1 VAO + P2N2 P1N1
6、O 15V 12V 3k A VAO + P2N2 P1N1 一、二极管工作状态判别 2、二极管工作状态判别步骤 例3：图示电路中已知R1=R2=R3=R4=R5=R6二极管 的状态。 。 15V 10V + R1 R6 R5 R4 R3 R2 A B P D N 15V 10V + R1 R6 R5 R4 R3 R2 A B P D N 15V 10V + R1 R6 R5 R4 R3 R2 A B PN 一、二极管工作状态判别 2、二极管工作状态判别步骤 例4：如图电路中，设 V DA 、V DB 均为理想二极管，当 输入电压 UA、UB 为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，
7、求输出电压 UO 的值。 电路 习惯画法 输入电压理想二极管输出 电压 UAUB VAVB 0 V 0 V 导通 导通0 V 解 ： 0V 0V 例4： 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合 时，求输出电压 UO 的值。 一、二极管工作状态判别 输入电压理想二极管输出 电压 UAUB VAVB 0 V 0 V 导通 导通0 V 0V 5V 0 V 5 V导通0 V截止 解： 一、二极管工作状态判别 例4： 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合 时，求输出电压 UO 的值。 输入电压理想二极管输出 电压 UAUB VAVB 0 V 0 V导通 导通
8、0 V 5V 0V 0 V 5 V 导通0 V 截止 5 V 0 V导通0 V截止 解： 一、二极管工作状态判别 例4： 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合 时，求输出电压 UO 的值。 输入电压理想二极管输出 电压 UAUB VAVB 0 V 0 V 导通 导通 0 V 5V 5V 0 V 5 V导通0 V截止 5 V 0 V 导通 0 V 截止 5 V 5 V导通导通 5 V 实现了“与”功能 解： 一、二极管工作状态判别 例4： 如图电路中，当UA、UB 为 0 V 和 5 V 的不同组合 时，求输出电压 UO 的值。 二、二极管整流电路 将交变电流变换成单向脉
9、动电流的过程称为整流。实 现这种功能的电路称为整流电路或称整流器。 注：电流/电压分类: 按方向是否 随时间变化 直流电- 交流电- 按大小是否 随时间变化 按变化规律 恒定直流电 脉动直流电 正弦交流电 非正弦交流电 日常生活生产中许多电器设备需要使用直流电，但电源提 供的往往都是交流电，这就需要将交流电变换为直流电。 二、二极管整流电路 恒定直流电：大小方向都恒定不变的电流。 脉动直流电：大小不变、方向随时间变化的电流。 周期交流电：大小和方向变化按规律周期变化的交流 电。非周期直流电：大小和方向变化无规律的交流电。 O O U U t t O O U U t t O O U U t t
10、O O U U t t 恒定直流电恒定直流电脉动直流电脉动直流电 周期交流电周期交流电非周期交流电非周期交流电 二、二极管整流电路 1.单相半波整流电路 电路由电源变压器 T、整流二极管 VD 和负载电阻 RL 组成。 （1）电路结构 由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有半个 周期的正弦波,故称半波整流。 v1:原边线圈电压 v2:副边线圈电压 vO:输出电压 二、二极管整流电路 （2）工作原理 当v2 为正半周时，二极管 VD 加正向电压，处于导通状态，RL 上产生正半周电压 vO ，如图（b） 所示。 当 v2 为负半周时，二极管 VD 加反向电压，处于截止状态， RL 上 无电流流
11、过，如图（c）所示。 二、二极管整流电路 （3）各波形对应关系 O O U2U2 t t O O u uo o t t O O i i o o t t VDVD导通导通VD VD导通导通 VDVD截止截止 VDVD导通时等效电路导通时等效电路VDVD截止时等效电路截止时等效电路 二、二极管整流电路 （4）电路参数计算 负载电压 VO 负载电流 IL 流过二极管的正向电流 IV 二极管反向峰值电压 VR UO = 0.45 U2 二、二极管整流电路 （6）电路特点 电路结构简单，但电源利用率低（只有半个周期向 负载供电），负载电压脉动大。 （5）正确选择二极管的参数： 最大整流电流： 最高反向工
12、作电压： IVM IO 二、二极管整流电路 2.单相全波整流电路 具有中心抽头的变压器T可将副边线圈电压变换为大 小相等对地极性相反的u2a和u2b （1）电路结构 由于流过负载的电流和加在负载两端的电压有整个周 期的正弦波,故称全波整流。 二、二极管整流电路 （2）工作原理 当 v1 为负半周时， 如图（b）所示，VD2 导通 ，VD1 截止，RL 两端输出 电压 。 当 v1 为正半周时， 如图（b）所示，VD1 导 通， VD2 截止，RL 两端 输出电压 。 （3）各波形对应关系 O O U1U1 t t O O U2aU2a t t O O U2bU2b t t O O UOUO t
13、 t VD1VD1导通导通VD1VD1导通导通VD1VD1截止截止 VD2VD2截止截止VD2VD2截止截止VD2VD2导通导通 二、二极管整流电路 （4）电路参数计算 负载所获得的直流电压平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 负载平均电流： 每只二极管承受的反向峰值电压 VR 每只二极管通过的平均电流： 二、二极管整流电路 （6）电路特点 电源利用率比半波整流电路高，负载电压脉动小。 但二极管承受的反向电压比半波整流电路高。 （5）正确选择二极管的参数： 最大整流电流： 最高反向工作电压： IVM IO 二、二极管整流电路 3.单相桥式整流电路 （1）电路结构 由于四只二
14、极管构成惠斯通电桥结构,故称全波整 流。 二、二极管整流电路 （2）工作原理 当 v1 为正半周时，如 图（b）所示，VD1 和 VD3 导通， VD2 和 VD4 截止， RL 两端输出电压 vO 。 当 v1 为负半周时，如 图（b）所示， VD2和 VD4 导通， VD1 和 VD3截止，RL 两端输出电压 vO 。 （3）各波形对应关系 O O U U2 2 t t O O i i 1 1 t t O O i i 2 2 t t O O U UO O t t VD1VD1、3 3导通导通 VD2VD2、4 4截止截止 VD1VD1、3 3截止截止 VD2VD2、4 4导通导通 二、二极
15、管整流电路 （4）电路参数计算 负载所获得的直流电压平均值： UO = 2 0.45 U2 = 0.9 U2 负载平均电流： 每只二极管承受的反向峰值电压 VR 每只二极管通过的平均电流： 二、二极管整流电路 （6）电路特点 电源利用效率高，负载电压脉动小，且二极管的正 向平均电流小，反向电压低。因此广泛使用于小功率直 流电源电路中。 （5）正确选择二极管的参数： 最大整流电流： 最高反向工作电压： IVM IO 三、二极管限幅电路 限幅电路又叫钳位电路，特点是当输入大到一定范围后 ，输出不再随输入的增大而变化，而保持在某个固定值上。这 种特性不仅用于信号的处理和运算中，也广泛用于过载保护 中。 通常将输出电压uo开始不变的电压值称为限幅电平,当输 入电压高于限幅电平时,输出电压保持不变的限幅称
