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1、 电子技术电子技术第五章第五章晶体二极管与整流电路晶体二极管与整流电路-模拟电路部分模拟电路部分 第五章第五章 晶体二极管与整流电路晶体二极管与整流电路 5.1 N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 5.2 PN 结结 5.3 晶体二极管晶体二极管 5.4 单相整流和滤波电路单相整流和滤波电路 5.5 硅稳压管与稳压电路硅稳压管与稳压电路5.1 N5.1 N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属普通都是导体。普通都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体
2、，如橡皮绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物等。半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化。力明显变化。 往纯真的半导体中掺入某些杂质，会使往纯真的半导体中掺入某些杂
3、质，会使 它的导电才干明显改动。它的导电才干明显改动。 本征半导体本征半导体一、本征半导体的构造特点一、本征半导体的构造特点GeSi经过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。经过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子价电子都是四个。的最外层电子价电子都是四个。本征半导体：完全纯真的、构造完好的半导体晶体。本征半导体：完全纯真的、构造完好的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中
4、心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间构成共价键，共用一对价与其相临的原子之间构成共价键，共用一对价电子。电子。硅和锗的晶硅和锗的晶体构造：体构造：硅和锗的共价键构造硅和锗的共价键构造共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示表示除去价除去价电子后电子后的原子的原子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自在电子，因此本征半导体中的自在电子很少，所以在电子，因此本征半导体中的自在电
5、子很少，所以本征半导体的导电才干很弱。本征半导体的导电才干很弱。构成共价键后，每个原子的最外层电子是构成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定构造。八个，构成稳定构造。共价键有很强的结合力，使原子规共价键有很强的结合力，使原子规那么陈列，构成晶体。那么陈列，构成晶体。+4+4+4+4二、本征半导体的导电机理二、本征半导体的导电机理在绝对在绝对0 0度度T=0KT=0K和没有外界激发时和没有外界激发时, ,价电价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子即载流子，它的导电才干为运动的带电粒子即载流子，它的导电才干为 0 0，相当于
6、绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自在电得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自在电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。1.1.载流子、自在电子和空穴载流子、自在电子和空穴+4+4+4+4自在电子自在电子空穴空穴束缚电子束缚电子2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于而空穴的迁
7、移相当于正电荷的挪动，因此正电荷的挪动，因此可以以为空穴是载流可以以为空穴是载流子。子。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自在电子和空穴。自在电子和空穴。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电才干越强，温度是影响半导体性导体的导电才干越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部要素，这是半导体的一能的一个重要的外部要素，这是半导体的一大特点。大特点。本征半导体的导电才干取决于载流子的浓度。本征半导体的导电才干取决于载流子的浓度。本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自在电子
8、挪动产生的电流。自在电子挪动产生的电流。 2. 空穴挪动产生的电流。空穴挪动产生的电流。杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其缘由是掺使半导体的导电性能发生显著变化。其缘由是掺杂半导体的某种载流子浓度大大添加。杂半导体的某种载流子浓度大大添加。P 型半导体：空穴浓度大大添加的杂质半导体，也型半导体：空穴浓度大大添加的杂质半导体，也称为空穴半导体。称为空穴半导体。N 型半导体：自在电子浓度大大添加的杂质半导体，型半导体：自在电子浓度大大添加的杂质半导体，也称为电子半导体。也称为电子半导体。一、一、N 型半
9、导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷或锑，晶体点阵中的某些半导体原子被或锑，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子构成共价键，其中四个与相邻的半导体原子构成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自在电子，这样磷原子很容易被激发而成为自在电子，这样磷原子就成了不能挪动的带正电的离子。每个磷原就成了不能挪动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。子给出一个电子，称为施主原子。+4+4
10、+5+4多余多余电子电子磷原子磷原子N 型半导体中型半导体中的载流子是什的载流子是什么？么？1 1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子一样。、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子一样。2 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。、本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自在电子浓度远大于空穴浓度。自在电子称为多数载流在电子浓度远大于空穴浓度。自在电子称为多数载流子多子，空穴称为少数载流子少子。子多子，空穴称为少数载流子少子。二、二、P P 型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼在硅或锗晶体中掺入
11、少量的三价元素，如硼或铟，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质或铟，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子构成共价键时，半导体原子构成共价键时，产生一个空穴。这个空穴产生一个空穴。这个空穴能够吸引束缚电子来填补，能够吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能挪动使得硼原子成为不能挪动的带负电的离子。由于硼的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子。受主原子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。型半导体中空穴是多子，电子是少子。三、杂质半导体的表示
12、表示法三、杂质半导体的表示表示法P 型半导体型半导体+N 型半导体型半导体杂质型半导体多子和少子的挪动都能构成电流。杂质型半导体多子和少子的挪动都能构成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似以为多子与杂质浓度相等。近似以为多子与杂质浓度相等。5.2 PN结结 PN 结的构成结的构成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P P 型半导型半导体和体和N N 型半导体，经过载流子的分散，在它们的型半导体，经过载流子的分散，在它们的交界面处就构成了交界面处就构成了PN PN 结。结。P型半导体型半导体N型半导体型半导体+分散
13、运动分散运动内电场内电场E E漂移运动漂移运动分散的结果是使空间分散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。间电荷区越宽。内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。间电荷区变薄。空间电荷区，空间电荷区，也称耗尽层。也称耗尽层。漂移运动漂移运动P型半导体型半导体N型半导体型半导体+分散运动分散运动内电场内电场E E所以分散和漂移这一对相反的运动最终到达平衡，所以分散和漂移这一对相反的运动最终到达平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。+空间空间
14、电荷电荷区区N型区型区P型区型区电位电位V VV01 1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2 2、空间电荷区中内电场妨碍、空间电荷区中内电场妨碍P P中的空穴、中的空穴、N N区区 中的电子都是多子向对方运动分散中的电子都是多子向对方运动分散运动。运动。3 3、P P 区中的电子和区中的电子和 N N区中的空穴都是少，区中的空穴都是少，数量有限，因此由它们构成的电流很小。数量有限，因此由它们构成的电流很小。留意留意: :PN结的单导游电性结的单导游电性 PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是：结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P 区区加正、加正、N 区加负电压。区加负电
15、压。 PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是：结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区区加负、加负、N 区加正电压。区加正电压。+RE一、一、PN PN 结正向偏置结正向偏置内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+_内电场被减弱，多内电场被减弱，多子的分散加强可以子的分散加强可以构成较大的分散电构成较大的分散电流。流。二、二、PN PN 结反向偏置结反向偏置+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被被加强，多内电场被被加强，多子的分散受抑制。少子的分散受抑制。少子漂移加强，但少子子漂移加强，但少子数量有限，只能构成数量有限，只能构成较小的反向电流。较小的反向电流。RE5.3 5.3
16、晶体二极管晶体二极管一、根本构造一、根本构造PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型PN结结面接触型面接触型PN二极管的电路符号：二极管的电路符号： 二、伏安特性二、伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,0.60.7V,锗管锗管0.20.3V0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR三、主要参数三、主要参数1. 最大整流电流最大整流电流 IOM二极管长期运用时，允许流过二极管的最大二极管长期运用时，允许流过二极管的最大
17、正向平均电流。正向平均电流。2. 反向击穿电压反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单导游电性被破坏，甚至流剧增，二极管的单导游电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向任务电过热而烧坏。手册上给出的最高反向任务电压压UWRMUWRM普通是普通是UBRUBR的一半。的一半。3. 反向电流反向电流 IR指二极管加反向峰值任务电压时的反向电流。指二极管加反向峰值任务电压时的反向电流。反向电流大，阐明管子的单导游电性差，因反向电流大，阐明管子的单导游电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影此反向电流越小越好。反向电
18、流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的运用是以上均是二极管的直流参数，二极管的运用是主要利用它的单导游电性，主要运用于整流、限幅、主要利用它的单导游电性，主要运用于整流、限幅、维护等等。下面引见两个交流参数。维护等等。下面引见两个交流参数。4. 微变电阻微变电阻 rDiDuDIDUDQ iD uDrD 是二极管特性曲线上任是二极管特性曲线上任务点务点Q 附近电压的变化与附近电压的变化与电流的变化之比：电流的变化之比：显然
19、，显然，rD是对是对Q附近的微小附近的微小变化区域内的电阻。变化区域内的电阻。5. 二极管的极间电容二极管的极间电容(补充补充)二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容势垒电容CBCB和分散电容和分散电容CDCD。势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。的电容是势垒电容。分散电容：为了构成正向电流分散电容：为了构成正向电流分散电流，注入分散电流，注入P P 区
20、的少子区的少子电子在电子在P P 区有浓度差，越接近区有浓度差，越接近PNPN结浓度越大，即在结浓度越大，即在P P 区有电子区有电子的积累。同理，在的积累。同理，在N N区有空穴的积区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是分散电容这样所产生的电容就是分散电容CDCD。P+-NCB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，分散电容可忽略。时，由于载流子数目很少，分散电容可忽略。PN结高频小信号时的等效电路：结高频小信号时的等效电路：势垒电容和分散电势垒电容和分散电容的综合效应容的综
21、合效应rd二极管：死区电压二极管：死区电压=0 .5V，正向压降，正向压降 0.7V(硅二极管硅二极管) 理想二极管：死区电压理想二极管：死区电压=0 ，正向压降，正向压降=0 RLuiuouiuott二极管的运用举例二极管的运用举例1：二极管半波整流：二极管半波整流二极管的运用举例二极管的运用举例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo 特殊二极管特殊二极管(补充补充)稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳稳压压误误差差曲线越曲线越陡，电陡，电压越稳压越稳定。定。+-UZ动态电阻：动态电阻：rz越小，稳越小，稳压性能越好。压性能越好。4稳定电流稳定电流IZ、最大、最小稳定电流、
22、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。5最大允许功耗最大允许功耗稳压二极管的参数稳压二极管的参数:1稳定电压稳定电压 UZ2电压温度系数温度系数U%/ 稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。3动态电阻动态电阻稳压二极管的运用举例稳压二极管的运用举例uoiZDZRiLiuiRL稳压管的技术参数稳压管的技术参数:负载电阻负载电阻 。要求当输入电压由正常值发要求当输入电压由正常值发生生 20%动摇时，负载电压根本不变。动摇时，负载电压根本不变。解：令输入电压到达上限时，流过稳压管的电解：令输入电压到达上限时，流过稳压管的电流为流为Izmax 。求：电阻求：电阻R和输入电压和
23、输入电压 ui 的正常值。的正常值。方程方程1令输入电压降到下限时，令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为Izmin 。方程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得： 光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的添加而上升。反向电流随光照强度的添加而上升。IU照度添加照度添加 发光二极管发光二极管有正向电流流过有正向电流流过时，发出一定波长范时，发出一定波长范围的光，目前的发光围的光，目前的发光管可以发出从红外到管可以发出从红外到可见波段的光，它的可见波段的光，它的电特性与普通二极管电特性与普通二极管类似。类似。5.4 单相整流和滤波电路单相整
24、流和滤波电路(4) 输出电压平均值输出电压平均值Uo：(1) 输出电压波形：输出电压波形：u1u2aTbDRLuoiL(3) 二极管上接受的最高电压：二极管上接受的最高电压：(2) 二极管上的平均电二极管上的平均电流：流：ID = IL单相半波整流电路的任务原理单相半波整流电路的任务原理u2 0 时，二极管时，二极管导通。导通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正忽略二极管正向压降：向压降： uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2
25、RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1u2D4D2D1D3RLuoAB几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+- 整流电路的主要参数整流电路的主要参数 1. 整流输出电压平均值整流输出电压平均值Uo全波整流时，负载电压全波整流时，负载电压 Uo的平均值为的平均值为:负载上的负载上的(平均平均)电流电流:用傅氏级数对全波整流的输出用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得分解后可得:平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流管是选择
26、整流管的主要根据。的主要根据。二、平均电流与反向峰值电压二、平均电流与反向峰值电压 滤波电路滤波电路滤波电路的构造特点滤波电路的构造特点: 电容与负载电容与负载 RL 并联，并联，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压原理：利用储能元件电容两端的电压原理：利用储能元件电容两端的电压(或经过电或经过电感中的电流感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整流滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保管其直流电路输出电压中的交流成份，保管其直流成份，到达平滑输出电压波形的目的。成份，到达平滑输出电压波形的目的。 电容滤波电路电
27、容滤波电路桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+1. RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时辰时辰接通电源接通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电终了充电终了没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+2. RL接入且接入且RLC较大时较大时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot电容经过电容经过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，uo会
28、逐渐下降。会逐渐下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+u2tuot只需整流电路输出只需整流电路输出电压大于电压大于uo时，才时，才有充电电流有充电电流iD 。因。因此整流电路的输出此整流电路的输出电流是脉冲波。电流是脉冲波。整流电路的整流电路的输出电流输出电流iDau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+iD可见，采用电容滤可见，采用电容滤波时，整流管的导波时，整流管的导通角较小。通角较小。u2tuot电容充电时，电容电容充电时，电容电压滞后于电压滞后于u2。整流电路的整流电路的输出电流输出电流RLC越小，输出电越小，输出电压越低。压越低。3. RL接入且接入且RLC较大时较
29、大时 (思索整流电路内阻思索整流电路内阻)au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+普通取普通取(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2。(2) 流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大越大 Uo越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大故普通选管时，取故普通选管时，取二、电容滤波电路的特点二、电容滤波电路的特点(1) 输出电压输出电压 Uo与放电时间常数与放电时间常数 RLC 有关。有关。RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo(平均值平均值)
30、愈大愈大输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改动的变化而改动, Uo 和和S 也随之改动。也随之改动。如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降多下降多, S 增大。增大。结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场所。载电流较小且负载变动不大的场所。(3) 输出特性输出特性(外特性外特性)uo电容滤波电容滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IL 电感滤波补充电感滤波补充电路构造电路构造: 在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。就构成
31、了电感滤波电路。电感滤波电路电感滤波电路u2u1RLLuo一、滤波原理一、滤波原理对直流分量对直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2u2u1RLLuo二、电感滤波的特点二、电感滤波的特点整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场的场所。缺陷是电感铁芯
32、笨重，体积大，易引起电磁所。缺陷是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。干扰。u2u1RLLuo其他方式的滤波电路其他方式的滤波电路(补充补充L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。RC 型型滤波波电路：在路：在电容容滤波后再接一波后再接一级RC滤波波电路。路。 性能及运用场所分别与电容滤波和电感滤波类似。性能及运用场所分别与电容滤波和电感滤波类似。LC 型型滤波波电路：在路：在电容容滤波后面再接波后面再接L-C 型型滤波波电路。路。uoRu2u1C1C2uo1RL一、一、 RC 型型滤波波电路路设uo1的直流分量的直流分量为UO，交流分量的基波的幅
33、，交流分量的基波的幅值为UO1m，那么：，那么：uo的直流分量：的直流分量：uoRu2u1C1C2uo1RLuo的交流分量的基波的幅值：的交流分量的基波的幅值：通常选择滤波元件的参数使得：通常选择滤波元件的参数使得：uo的脉的脉动系数系数S与与uo1的脉的脉动系数系数S的关系：的关系：二、二、 L-C 型滤波电路型滤波电路u2u1LuoCRLuo1设uo1的直流分量的直流分量为UO，交流分量的基波的幅，交流分量的基波的幅值为UO1m，：，：通常选择滤波元件的参数使得：通常选择滤波元件的参数使得：uo的脉的脉动系数系数S与与uo1的脉的脉动系数系数S的关系：的关系：三、三、LC 型型滤波波电路路
34、u2u1LuoC2RLuo1C1显然，然， LC 型型滤波波电路路输出出电压的脉的脉动系系数比只需数比只需LC滤波波时更小，波形更加平滑；由更小，波形更加平滑；由于在于在输入端接入了入端接入了电容，因此容，因此较只需只需LC滤波波时，提高了，提高了输出出电压。请自行分析自行分析LC 型型滤波波电路的路的输出出电压和脉和脉动系数等根本参数。系数等根本参数。* 倍倍压整流整流电路的任路的任务原理原理补充充一、二倍压整流电路一、二倍压整流电路u2的正半周时：的正半周时：D1导通，导通，D2截止，理截止，理想情况下，电容想情况下，电容C1的电压充到：的电压充到：u2的负半周时：的负半周时：D2导通，导
35、通，D1截止，理截止，理想情况下，电容想情况下，电容C2的电压充到：的电压充到：负载上的电压：负载上的电压：+u1u2+D1C2C1D2uoRL+二、多倍压整流电路二、多倍压整流电路+u2的第一个正半周：的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，构成回路，C1充电到：充电到：u2的第一个负半周：的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，构成回路，C2充电到：充电到：C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6+C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成构成回路，回路， C1补充电荷，补充电
36、荷，C3充电到：充电到：u2的第二个负半周：的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构成回路，构成回路， C2补充电荷，补充电荷， C4充电到：充电到：把电容接在相应电容组的两端，即可获把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。得所需的多倍压直流输出。5.5 硅稳压管与稳压电路硅稳压管与稳压电路稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路( (小功率设备小功率设备) )以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。电路最简单，电路最简单，但是带负载但是带负载才干差，普才干差，普通只提供基通只提供基准
37、电压，不准电压，不作为电源运作为电源运用。用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做引这里不做引见。见。* 串联反响式稳压电路串联反响式稳压电路(补充补充)一、电路构造的普通方式一、电路构造的普通方式1. 串联式直流稳压电路的根本方式串联式直流稳压电路的根本方式负载电流的变化量可以比稳压管任务电流的变负载电流的变化量可以比稳压管任务电流的变化量扩展化量扩展1+ 倍。倍。TUORL+UZUI iRiZiL实践上是射极输出实践上是射极输出器，器，Uo=UZ-UBE 。但带负载的才干。但带负载的才干比稳压管强。比稳压管强。TUORL+UZUI i
38、RiZiL串联式直流稳压电路的根本方式串联式直流稳压电路的根本方式两个主要缺陷：两个主要缺陷：(1) 稳压效果不好。稳压效果不好。 Uo=UZ UBE(2) 输出电压不可调。输出电压不可调。改良的方法：在稳压电路中引入带电压负改良的方法：在稳压电路中引入带电压负反响的放大环节。反响的放大环节。T+_UIUO比比较放放大大基基 准准取取 样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+2. 具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路T+_UIUO比比较放放大大基基 准准取取 样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+调整元件调整元件T：与负载串联，经过全部负载电流。可以：与负载串联，经过
39、全部负载电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。集成运算放大器。基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压输出电压UO的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压相比较。T+_UIUO比比较放放大大基基 准准取取 样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+二二 、稳压原理、稳压原理UoUB2UBE2( = UB2-UZUC2Uo当当 UI 添加或输出电流减小使添加或输出电流减小使
40、Uo升高升高时时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2三三 、输出电压确实定和调理范围、输出电压确实定和调理范围R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2四四 、影响稳压特性的主要要素、影响稳压特性的主要要素 2. 流过稳压管的电压随流过稳压管的电压随 UI 动摇，使动摇，使UZ 不稳定，不稳定，降低了稳压精度。降低了稳压精度。1. 电路对电网电压的动摇抑制才干较差。例：电路对电网电压的动摇抑制才干较差。例：UIVC2 Uo R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB23. 温度变化时，温度变化时，T2组成的放大电
41、路产生零点组成的放大电路产生零点漂移，时输出电压的稳定度变差。漂移，时输出电压的稳定度变差。五、改良措施五、改良措施在运放理想条件下在运放理想条件下:串联反响式稳压电路串联反响式稳压电路UITR1R2UFRLUo AV+-RWRUZ2.采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)。3.用恒流源负载替代集电极电阻以提高增益。用恒流源负载替代集电极电阻以提高增益。4.4. 调整管采用复合三极管以扩展输出电流的范围。调整管采用复合三极管以扩展输出电流的范围。R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2*六六 、过流流维护 为防止运用中因某种防止运用中因某种
42、缘由由输出短路或出短路或过载致使致使调整管流整管流过很大的很大的电流，使之流，使之烧坏故需有快速坏故需有快速维护措施。常措施。常见维护电路有路有两两类T1RT1IL1. 限流型：当调整管的电流超越额定值时，对调限流型：当调整管的电流超越额定值时，对调整管的基极电流进展分流，使发射极电流不至整管的基极电流进展分流，使发射极电流不至于过大。于过大。当当IL不超越额定值不超越额定值时，时，T1截止；截止；当当IL超越额定值时，超越额定值时， T1导通，其集电极导通，其集电极从从T1的基极分流。的基极分流。R为一小电阻，用于检测负载电流。为一小电阻，用于检测负载电流。2. 截流型截流型: 过流时使调整
43、管截止或接近截止。过流时使调整管截止或接近截止。T1T2RLUO+_+UI+_R2R1R3R4输出电流在额定值以内时：输出电流在额定值以内时：三极管三极管T2截止，截止，这时，电压负反这时，电压负反响保证电路正常响保证电路正常任务。任务。UO U+ UO UB1 输出电流超出额定值时：输出电流超出额定值时：因输出电压降低，三极管因输出电压降低，三极管T2逐渐导通，逐渐导通，U+ ，稳，稳压管截止，电压负反响被切断。这样压管截止，电压负反响被切断。这样U+ UB1 UC1 (=UO) UB2 IC2 U+ T1T2RLUO+_+UI+_R2R1R3R4最终最终UO降降低到零。低到零。稳压电路的主
44、要性能目的稳压电路的主要性能目的一、稳压系数一、稳压系数 S二、输出电阻二、输出电阻Ro集成稳压电源集成稳压电源1端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形注：型号后注：型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。三端集成三端集成稳压器稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX集成稳压电源的分类集成稳压电
45、源的分类 一、输出为固定电压的电路一、输出为固定电压的电路 运用电路运用电路留意：输入与输出端之间的电压不得低于留意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 根本接线图根本接线图CoW7800CIUI+_Uo1321F二二 、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+ _UO132+ _CIW79XX13COCO2UOCOW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX : 为为W78XX固定输出电固定输出电压压 UO = UXX + UZ三、提高输出电压的电路三、提高输出电压的电路四、输出电压可调式电路四、输出电压可调式电路W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 (UXX=5V)132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 W7805Uo1第五章第五章终了终了
