1、認(rèn)識(shí)變壓器認(rèn)識(shí)變壓器5.1認(rèn)識(shí)二極管認(rèn)識(shí)二極管5.2認(rèn)識(shí)二極管整流電路認(rèn)識(shí)二極管整流電路5.3認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單直流電源電路認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單直流電源電路5.4 電子設(shè)備中的直流電源基本是把交流電子設(shè)備中的直流電源基本是把交流電進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓而得到的。電進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓而得到的。 直流電源主要由變壓器、整流電路、直流電源主要由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。 關(guān)鍵器件是變壓器、二極管、穩(wěn)壓管關(guān)鍵器件是變壓器、二極管、穩(wěn)壓管等。等。 本章先介紹主要器件的特性，然后再本章先介紹主要器件的特性，然后再分析直流電源的工作原理及測(cè)試。分析直流電源的工作原理及測(cè)試。5.1.1 了解

2、變壓器的結(jié)構(gòu)了解變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓器主要由鐵心和線圈（又叫線變壓器主要由鐵心和線圈（又叫線包）兩部分組成。包）兩部分組成。 線圈有兩個(gè)或多個(gè)繞組：與電源相線圈有兩個(gè)或多個(gè)繞組：與電源相連的繞組稱為初級(jí)線圈（或原線圈）；連的繞組稱為初級(jí)線圈（或原線圈）；與負(fù)載相連的繞組稱為次級(jí)線圈（或副與負(fù)載相連的繞組稱為次級(jí)線圈（或副線圈）。線圈）。 線圈與線圈之間，以及線圈與鐵心線圈與線圈之間，以及線圈與鐵心之間都相互絕緣，初、次級(jí)線圈之間沒(méi)之間都相互絕緣，初、次級(jí)線圈之間沒(méi)有電的連接，它們通過(guò)有電的連接，它們通過(guò)“磁磁”耦合傳送耦合傳送能量。能量。 鐵心是變壓器的磁路通道。鐵心是變壓器的磁路通道。 為減小

3、渦流和磁滯損耗，鐵心采用為減小渦流和磁滯損耗，鐵心采用磁導(dǎo)率較高而且相互絕緣的硅鋼片疊裝磁導(dǎo)率較高而且相互絕緣的硅鋼片疊裝而成。而成。 通信用的變壓器也有用鐵氧體磁心通信用的變壓器也有用鐵氧體磁心材料的。材料的。 變壓器鐵心的型式可分為鐵心式和變壓器鐵心的型式可分為鐵心式和鐵殼式兩種，如圖鐵殼式兩種，如圖5.2所示。所示。 鐵心式鐵心成鐵心式鐵心成“口口”字形，線圈包字形，線圈包著鐵心；鐵殼式鐵心成著鐵心；鐵殼式鐵心成“日日”字形，鐵字形，鐵心包著線圈。心包著線圈。 （a）外形）外形 （b）符號(hào)）符號(hào) 圖圖5.1 變壓器外形和符號(hào)變壓器外形和符號(hào)（a）鐵心式）鐵心式 （b）鐵殼式）鐵殼式圖圖5

4、.2 鐵心式和鐵殼式變壓器外形圖鐵心式和鐵殼式變壓器外形圖變壓器的種類變壓器的種類 變壓器的種類很多，常見(jiàn)的有輸配變壓器的種類很多，常見(jiàn)的有輸配電用的電力變壓器，電解用的整流變壓電用的電力變壓器，電解用的整流變壓器，實(shí)驗(yàn)用的調(diào)壓變壓器，電子技術(shù)中器，實(shí)驗(yàn)用的調(diào)壓變壓器，電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器等。的輸入、輸出變壓器等。 變壓器雖然種類很多，但工作原理變壓器雖然種類很多，但工作原理是一樣的。是一樣的。 變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理工作的。變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理工作的。 如果在變壓器的初級(jí)線圈加上交流電源，如果在變壓器的初級(jí)線圈加上交流電源，則在這個(gè)線圈中就有交流電流通過(guò)，并在鐵則在這個(gè)線圈

5、中就有交流電流通過(guò)，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通。心中產(chǎn)生交變磁通。 這個(gè)交變磁通同時(shí)穿過(guò)初、次級(jí)線圈，這個(gè)交變磁通同時(shí)穿過(guò)初、次級(jí)線圈，在兩個(gè)線圈中均產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在兩個(gè)線圈中均產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 對(duì)負(fù)載而言，次級(jí)線圈中的感應(yīng)電對(duì)負(fù)載而言，次級(jí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)就相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)加在負(fù)載回路上產(chǎn)生次級(jí)電流。加在負(fù)載回路上產(chǎn)生次級(jí)電流。 變壓器是依靠變壓器是依靠“磁耦合磁耦合”，把能量，把能量從初級(jí)傳輸?shù)酱渭?jí)，如圖從初級(jí)傳輸?shù)酱渭?jí)，如圖5.3所示。所示。 圖圖5.3變壓器的工作原理變壓器的工作原理 變壓器的作用概括起來(lái)為變壓器的作用概括起來(lái)為“四變四

6、變”，即變換電壓、變換電流、變換阻抗和變換即變換電壓、變換電流、變換阻抗和變換相位。相位。變換交流電壓。當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈接上變換交流電壓。當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈接上交流電壓后，在初、次級(jí)線圈中將有交變交流電壓后，在初、次級(jí)線圈中將有交變的磁通產(chǎn)生。的磁通產(chǎn)生。 由于通過(guò)各組線圈的磁通相同，故這由于通過(guò)各組線圈的磁通相同，故這兩個(gè)線圈中每匝所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一樣兩個(gè)線圈中每匝所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一樣大。大。 匝數(shù)越多，線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，匝數(shù)越多，線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，即即式中：式中：E1初級(jí)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；初級(jí)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； E2次級(jí)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；次級(jí)線圈上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； N1初級(jí)線圈的

7、匝數(shù)；初級(jí)線圈的匝數(shù)； N2次級(jí)線圈的匝數(shù)。次級(jí)線圈的匝數(shù)。1122ENEN 初、次級(jí)線圈由銅導(dǎo)線繞制而成，初、次級(jí)線圈由銅導(dǎo)線繞制而成，電阻很小，可忽略，那么線圈兩端的路電阻很小，可忽略，那么線圈兩端的路端電壓就等于電源電動(dòng)勢(shì)，即端電壓就等于電源電動(dòng)勢(shì)，即U1 = E1，U2 = E2因此可得因此可得111222UENnUEN式中：式中：U1初級(jí)線圈兩端電壓；初級(jí)線圈兩端電壓； U2次級(jí)線圈兩端電壓；次級(jí)線圈兩端電壓； n 變壓器的變壓比。變壓器的變壓比。結(jié)論結(jié)論 變壓器初、次級(jí)的端電壓之比等于變壓器初、次級(jí)的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比。這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比。 討論：若討論：若N2N

8、1，則，則U2U1，是升，是升壓變壓器。壓變壓器。 若若N1N2，則，則U1U2，是降壓變壓，是降壓變壓器。器。變換交流電流。變壓器是一個(gè)能量傳輸設(shè)變換交流電流。變壓器是一個(gè)能量傳輸設(shè)備，忽略自身的損耗，則次級(jí)獲得的功率備，忽略自身的損耗，則次級(jí)獲得的功率等于初級(jí)從電網(wǎng)吸取的功率，即等于初級(jí)從電網(wǎng)吸取的功率，即P1 = P2。 考慮到考慮到P1 = U1I1cos1，P2 = U2I2cos2，且且1 = 2，因而得，因而得U1I1U2I2故故1222111IUNIUNn結(jié)論結(jié)論 變壓器工作時(shí)，初、次級(jí)線圈中的變壓器工作時(shí)，初、次級(jí)線圈中的電流與線圈的匝數(shù)成反比。電流與線圈的匝數(shù)成反比。 變壓

9、器的高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的變壓器的高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制。電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制。 低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，可用較粗的導(dǎo)線繞制?？捎幂^粗的導(dǎo)線繞制。變換交流阻抗。在電子設(shè)備中，總希望負(fù)載變換交流阻抗。在電子設(shè)備中，總希望負(fù)載獲得最大功率，達(dá)到最大功率傳輸。其條件獲得最大功率，達(dá)到最大功率傳輸。其條件是阻抗匹配，即負(fù)載電阻是阻抗匹配，即負(fù)載電阻RL等于信號(hào)源的內(nèi)等于信號(hào)源的內(nèi)阻阻RS。 但在實(shí)際應(yīng)用中，但在實(shí)際應(yīng)用中，RL往往與往往與RS不相等，不相等，為達(dá)到阻抗匹配，只需在二者之間加一個(gè)合為達(dá)到阻抗匹配，只需在二者之間加一個(gè)合適

10、的變壓器即可。以電阻為例（見(jiàn)圖適的變壓器即可。以電阻為例（見(jiàn)圖5.4）。圖圖5.4變壓器變換阻抗變壓器變換阻抗 負(fù)載接在變壓器的次級(jí)，從初級(jí)看負(fù)載接在變壓器的次級(jí)，從初級(jí)看進(jìn)去，相當(dāng)于接在初級(jí)繞組，但此時(shí)阻進(jìn)去，相當(dāng)于接在初級(jí)繞組，但此時(shí)阻值變?yōu)橹底優(yōu)? n2RL 這樣通過(guò)變壓器，負(fù)載電阻這樣通過(guò)變壓器，負(fù)載電阻RL變化變化量達(dá)量達(dá)n2。LR變換相位。變壓器初、次級(jí)線圈極性遵循變換相位。變壓器初、次級(jí)線圈極性遵循所謂同名端原則：初、次級(jí)線圈在繞制時(shí)所謂同名端原則：初、次級(jí)線圈在繞制時(shí)的繞制方向決定了初級(jí)和次級(jí)有一對(duì)端子的繞制方向決定了初級(jí)和次級(jí)有一對(duì)端子極性（相位）相同，稱為同名端，在符號(hào)極性

11、（相位）相同，稱為同名端，在符號(hào)中加黑點(diǎn)表示（見(jiàn)圖中加黑點(diǎn)表示（見(jiàn)圖5.6）。）。 在電子線路中，有時(shí)需要不同相位的在電子線路中，有時(shí)需要不同相位的信號(hào)，如正反饋振蕩電路的反饋信號(hào)的不信號(hào)，如正反饋振蕩電路的反饋信號(hào)的不同極性要求，這時(shí)可采用改變線圈的連接同極性要求，這時(shí)可采用改變線圈的連接方式來(lái)改變變壓器的輸出極性。方式來(lái)改變變壓器的輸出極性。 如圖如圖5.6所示，所示，13為同名端，將為同名端，將4端端接地從接地從3端取信號(hào)時(shí)，與把端取信號(hào)時(shí)，與把3端接地，從端接地，從4端端取信號(hào)，得到的信號(hào)相位正好相反。取信號(hào)，得到的信號(hào)相位正好相反。圖圖5.6變壓器變換相位變壓器變換相位 變壓器由于在

12、運(yùn)行時(shí)存在自身的功率變壓器由于在運(yùn)行時(shí)存在自身的功率損耗損耗 ，故其輸出功率，故其輸出功率P2小于輸入功率小于輸入功率P1，即，即 = P1 P2，所以變壓器的效率始，所以變壓器的效率始終小于終小于100%。 變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗 包括鐵損包括鐵損Pfe（磁滯損耗和渦流損耗）和銅損（磁滯損耗和渦流損耗）和銅損PCu（線圈（線圈導(dǎo)線電阻的損耗），即導(dǎo)線電阻的損耗），即 = PFe + PCu。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：電流越大，銅損越大；經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：電流越大，銅損越大；頻率越高，鐵損越大。頻率越高，鐵損越大。P耗P耗P耗P耗 變壓器的銘牌上標(biāo)注著該變壓器的型變壓器的銘牌上標(biāo)注著該變壓器的型號(hào)、額

13、定值等技術(shù)參數(shù)。號(hào)、額定值等技術(shù)參數(shù)。 額定值是制造廠設(shè)計(jì)和試驗(yàn)變壓器的額定值是制造廠設(shè)計(jì)和試驗(yàn)變壓器的依據(jù)。依據(jù)。 在額定條件下運(yùn)行時(shí)，可保證變壓器在額定條件下運(yùn)行時(shí)，可保證變壓器長(zhǎng)期可靠地工作，并具有良好的性能。長(zhǎng)期可靠地工作，并具有良好的性能。 變壓器的額定值一般包括以下變壓器的額定值一般包括以下5項(xiàng)。項(xiàng)。 （1）額定容量（）額定容量（SN）；指次級(jí)的最大視在）；指次級(jí)的最大視在功率，以功率，以VA（伏安）或（伏安）或kVA（千伏安）表（千伏安）表示。示。 （2）額定電壓（）額定電壓（U1N和和U2N）：額定初級(jí)電）：額定初級(jí)電壓壓U1N是指接到初級(jí)線圈上電壓的額定值；是指接到初級(jí)線圈上

14、電壓的額定值；額定次級(jí)電壓額定次級(jí)電壓U2N是指變壓器空載時(shí)，初級(jí)是指變壓器空載時(shí)，初級(jí)加上額定電壓后，次級(jí)兩端的電壓值。單加上額定電壓后，次級(jí)兩端的電壓值。單位為位為V或或kV。 （3）額定電流（）額定電流（I1N和和I2N）：指規(guī)定的初、次）：指規(guī)定的初、次級(jí)滿載電流值。級(jí)滿載電流值。 （4）額定頻率（）額定頻率（fN）：我國(guó)規(guī)定工頻為）：我國(guó)規(guī)定工頻為50Hz。 （5）變壓器的效率（）變壓器的效率（ ）：指變壓器輸出功率）：指變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即與輸入功率的百分比，即21100%PP 變壓器的效率較高，大容量變壓器變壓器的效率較高，大容量變壓器的效率可達(dá)的效率可達(dá)98%9

15、9%，小型電源變壓，小型電源變壓器也能達(dá)到器也能達(dá)到70%80%。 另外，還有額定工作狀態(tài)下變壓器另外，還有額定工作狀態(tài)下變壓器的溫升也屬額定值。的溫升也屬額定值。拓展與延伸拓展與延伸 幾種常用變壓器幾種常用變壓器 除了小型電源變壓器外，下列幾種變壓器除了小型電源變壓器外，下列幾種變壓器也得到廣泛的應(yīng)用。也得到廣泛的應(yīng)用。1自耦變壓器自耦變壓器 自耦變壓器的鐵心上只有一個(gè)繞組，初、自耦變壓器的鐵心上只有一個(gè)繞組，初、次級(jí)繞組是共用的，次級(jí)繞組是從初級(jí)繞組直次級(jí)繞組是共用的，次級(jí)繞組是從初級(jí)繞組直接由抽頭引出，如圖接由抽頭引出，如圖5.8（c）所示。）所示。圖圖5.8自耦變壓器的外形和電路自耦變

16、壓器的外形和電路 自耦變壓器可以輸出連續(xù)可調(diào)的交自耦變壓器可以輸出連續(xù)可調(diào)的交流電壓。流電壓。 自耦變壓器的初、次級(jí)電壓和電流自耦變壓器的初、次級(jí)電壓和電流的關(guān)系與單相雙繞組變壓器一樣，即的關(guān)系與單相雙繞組變壓器一樣，即1122UNnUN12211ININn 圖圖5.8（a）、（）、（b）所示為某單相自）所示為某單相自耦變壓器外形及內(nèi)部電路圖。耦變壓器外形及內(nèi)部電路圖。 使用自耦變壓器時(shí)要注意：自耦變使用自耦變壓器時(shí)要注意：自耦變壓器初、次級(jí)繞組不隔離，都與電網(wǎng)電壓器初、次級(jí)繞組不隔離，都與電網(wǎng)電壓相連，使用時(shí)要防止觸電。壓相連，使用時(shí)要防止觸電。 在電力系統(tǒng)中，用電氣儀表直接測(cè)在電力系統(tǒng)中，

17、用電氣儀表直接測(cè)量大電流和高電壓是危險(xiǎn)的，通常通過(guò)量大電流和高電壓是危險(xiǎn)的，通常通過(guò)互感器來(lái)完成各種測(cè)試工作，電流互感互感器來(lái)完成各種測(cè)試工作，電流互感器是將大電流變成小電流，電壓互感器器是將大電流變成小電流，電壓互感器是將高電壓變成低電壓。是將高電壓變成低電壓。 （ 1）電流互感器。如圖）電流互感器。如圖5.9所示，電流互所示，電流互感器先將被測(cè)的大電流變換成小電流，然感器先將被測(cè)的大電流變換成小電流，然后用儀表測(cè)出次級(jí)電流后用儀表測(cè)出次級(jí)電流I2，利用變壓器的，利用變壓器的原理求得初級(jí)的大電流值原理求得初級(jí)的大電流值I1，即，即 I1 =注意此時(shí)變比注意此時(shí)變比n1。 2In圖圖5.9電流

18、互感器的原理接線圖電流互感器的原理接線圖 電流互感器的初級(jí)繞組與被測(cè)電路電流互感器的初級(jí)繞組與被測(cè)電路串聯(lián)，次級(jí)繞組接電流表。串聯(lián)，次級(jí)繞組接電流表。 初級(jí)繞組的匝數(shù)很少，一般只有一初級(jí)繞組的匝數(shù)很少，一般只有一匝或幾匝，用粗導(dǎo)線繞成，次級(jí)繞組的匝或幾匝，用粗導(dǎo)線繞成，次級(jí)繞組的匝數(shù)較多，用細(xì)導(dǎo)線繞成。匝數(shù)較多，用細(xì)導(dǎo)線繞成。 電流互感器正常工作時(shí)，不允許次級(jí)電流互感器正常工作時(shí)，不允許次級(jí)開(kāi)路，否則會(huì)燒毀設(shè)備，危及操作人員安開(kāi)路，否則會(huì)燒毀設(shè)備，危及操作人員安全。全。 同時(shí)，必須將鐵殼和次級(jí)繞組接地。同時(shí)，必須將鐵殼和次級(jí)繞組接地。 （2）電壓互感器。如圖）電壓互感器。如圖5.10所示，電壓

19、互感所示，電壓互感器是專供測(cè)量高電壓和保護(hù)用的變壓器。電器是專供測(cè)量高電壓和保護(hù)用的變壓器。電壓互感器把高電壓變換成低電壓，然后用儀壓互感器把高電壓變換成低電壓，然后用儀表測(cè)出次級(jí)繞組的低壓表測(cè)出次級(jí)繞組的低壓U2，將其乘以變壓比，將其乘以變壓比n，就可間接測(cè)出初級(jí)高壓值，就可間接測(cè)出初級(jí)高壓值U1，即，即U1 = nU2 為確保安全，使用電壓互感器時(shí)，為確保安全，使用電壓互感器時(shí)，必須將其鐵殼和次級(jí)繞組的一端接地，必須將其鐵殼和次級(jí)繞組的一端接地，以防絕緣損壞時(shí)次級(jí)繞組出現(xiàn)高壓。以防絕緣損壞時(shí)次級(jí)繞組出現(xiàn)高壓。圖圖5.10電壓互感器原理接線圖電壓互感器原理接線圖 由于電力供用電系統(tǒng)采用三相四

20、線由于電力供用電系統(tǒng)采用三相四線制或三相三線制，所以，三相變壓器的制或三相三線制，所以，三相變壓器的應(yīng)用很廣。應(yīng)用很廣。 在三相變壓器鐵心的在三相變壓器鐵心的3個(gè)心柱上，分個(gè)心柱上，分別繞有別繞有U、V、W三相初、次級(jí)繞組，如三相初、次級(jí)繞組，如圖圖5.11所示。所示。圖圖5.11三相變壓器三相變壓器 根據(jù)三相電源和負(fù)載不同，三相變壓根據(jù)三相電源和負(fù)載不同，三相變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈既可以接成星形，也可器初級(jí)和次級(jí)線圈既可以接成星形，也可以接成三角形。以接成三角形。 用兆歐表測(cè)量各繞組之間、各繞組到用兆歐表測(cè)量各繞組之間、各繞組到地（鐵心）之間的絕緣電阻值，對(duì)于一般地（鐵心）之間的絕緣電阻值，對(duì)

21、于一般小型電源變壓器其絕緣電阻應(yīng)在小型電源變壓器其絕緣電阻應(yīng)在50M以以上（兆歐表的使用方法見(jiàn)上（兆歐表的使用方法見(jiàn)1.3節(jié)中的閱讀材節(jié)中的閱讀材料）。料）。 分別檢測(cè)：分別檢測(cè)： （1）初級(jí)繞組對(duì)次級(jí)繞組的絕緣電阻值）初級(jí)繞組對(duì)次級(jí)繞組的絕緣電阻值 。 （2）初級(jí)繞組對(duì)鐵心的絕緣電阻值）初級(jí)繞組對(duì)鐵心的絕緣電阻值 。 （3）次級(jí)繞組對(duì)鐵心的絕緣電阻值）次級(jí)繞組對(duì)鐵心的絕緣電阻值 。 將結(jié)果填入表將結(jié)果填入表5.1中。中。 接通電源后，無(wú)電壓輸出，一般是接通電源后，無(wú)電壓輸出，一般是次級(jí)繞組開(kāi)路或引出線脫焊。次級(jí)繞組開(kāi)路或引出線脫焊。 初級(jí)繞組出現(xiàn)同樣的問(wèn)題，也會(huì)引初級(jí)繞組出現(xiàn)同樣的問(wèn)題，也會(huì)

22、引起無(wú)電壓輸出。起無(wú)電壓輸出。 溫升過(guò)高主要是初級(jí)或次級(jí)繞組線溫升過(guò)高主要是初級(jí)或次級(jí)繞組線圈短路或局部短路。圈短路或局部短路。 變壓器初級(jí)繞組中有幾匝短路是測(cè)不變壓器初級(jí)繞組中有幾匝短路是測(cè)不出來(lái)的，可采用在初級(jí)繞組中串一只燈泡出來(lái)的，可采用在初級(jí)繞組中串一只燈泡的方法判斷。的方法判斷。 燈泡可用燈泡可用2540W，在次級(jí)開(kāi)路時(shí)，在次級(jí)開(kāi)路時(shí)，接通電源。接通電源。 若燈泡微紅或不亮，說(shuō)明變壓器初級(jí)若燈泡微紅或不亮，說(shuō)明變壓器初級(jí)繞組沒(méi)有短路；若燈泡很亮，則初級(jí)線圈繞組沒(méi)有短路；若燈泡很亮，則初級(jí)線圈有嚴(yán)重短路現(xiàn)象；若燈泡較亮，說(shuō)明變壓有嚴(yán)重短路現(xiàn)象；若燈泡較亮，說(shuō)明變壓器初級(jí)繞組有局部短路現(xiàn)

23、象。器初級(jí)繞組有局部短路現(xiàn)象。 首先，在初次繞組上接上低電壓（如首先，在初次繞組上接上低電壓（如10V交流電），測(cè)量次級(jí)繞組上的電壓值，交流電），測(cè)量次級(jí)繞組上的電壓值，計(jì)算出變壓比。計(jì)算出變壓比。 然后在初級(jí)繞組上接上額定電壓（如然后在初級(jí)繞組上接上額定電壓（如220V），測(cè)量次級(jí)繞組上的電壓值，判斷），測(cè)量次級(jí)繞組上的電壓值，判斷是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般地，如果次級(jí)電是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般地，如果次級(jí)電壓低是線圈匝數(shù)少了，電壓高是線圈匝數(shù)壓低是線圈匝數(shù)少了，電壓高是線圈匝數(shù)多了。多了。5.2.1 驗(yàn)證二極管的單向?qū)щ娦则?yàn)證二極管的單向?qū)щ娦?圖圖5.14（a）、（）、（b）中除了二極管）中除

24、了二極管VD方向不同外，其他各部分均一樣。方向不同外，其他各部分均一樣。 原來(lái)二極管上的電流只能從一個(gè)方向原來(lái)二極管上的電流只能從一個(gè)方向（從正極流到負(fù)極）流過(guò)，故圖（從正極流到負(fù)極）流過(guò)，故圖（a）符合）符合要求，燈泡就亮。要求，燈泡就亮。 二極管的這一特性稱為單向?qū)щ娦浴６O管的這一特性稱為單向?qū)щ娦?。圖圖5.14二極管導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)二極管導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn) 二極管具有單向?qū)щ娦裕蛟谟诙O管具有單向?qū)щ娦?，原因在于其?nèi)部有一個(gè)核心其內(nèi)部有一個(gè)核心PN結(jié)。結(jié)。 在純凈的硅、鍺（在純凈的硅、鍺（4價(jià)元素）等半導(dǎo)體中摻價(jià)元素）等半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，可制成雜質(zhì)半導(dǎo)體。入雜質(zhì)，可制成雜質(zhì)半導(dǎo)體。 若摻入若摻入

25、5價(jià)元素（如磷），就形成以價(jià)元素（如磷），就形成以“自由自由電子電子”導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體，稱為導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體，稱為N型半導(dǎo)體；若型半導(dǎo)體；若摻入三價(jià)元素（如硼），則形成以摻入三價(jià)元素（如硼），則形成以“空穴空穴”導(dǎo)導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體，稱為電為主的半導(dǎo)體，稱為P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 將將P型和型和N型兩種半導(dǎo)體制作在一塊基片上，型兩種半導(dǎo)體制作在一塊基片上，它們結(jié)合面上就形成一種特殊的薄層，即為它們結(jié)合面上就形成一種特殊的薄層，即為PN結(jié)，如圖結(jié)，如圖5.15所示。所示。圖圖5.15二極管內(nèi)的二極管內(nèi)的PN結(jié)結(jié) 二極管的結(jié)構(gòu)是將一個(gè)二極管的結(jié)構(gòu)是將一個(gè)PN結(jié)的兩端結(jié)的兩端各引出一個(gè)電極，外加玻璃或

26、塑料的管各引出一個(gè)電極，外加玻璃或塑料的管殼封裝而成的。殼封裝而成的。 二極管是非線性電阻，它的伏安特二極管是非線性電阻，它的伏安特性不能用簡(jiǎn)單的解析式表達(dá)，但可以用性不能用簡(jiǎn)單的解析式表達(dá)，但可以用圖形表示，二極管的伏安特性曲線如圖圖形表示，二極管的伏安特性曲線如圖5.16所示。所示。 二極管的伏安特性曲線可分為正向二極管的伏安特性曲線可分為正向特性、反向特性兩大方面。特性、反向特性兩大方面。圖圖5.16二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線 在正向特性的起始部分，正向電流很小，在正向特性的起始部分，正向電流很小，幾乎為零，稱為死區(qū)，二極管呈現(xiàn)高阻值。幾乎為零，稱為死區(qū)，二極管呈現(xiàn)高阻值。

27、 當(dāng)正向電壓超過(guò)一定的數(shù)值（此電壓稱門當(dāng)正向電壓超過(guò)一定的數(shù)值（此電壓稱門坎電壓，鍺管約為坎電壓，鍺管約為0.2V，硅管約為，硅管約為0.5V），電），電流隨電壓快速上升，二極管電阻變小，進(jìn)入導(dǎo)流隨電壓快速上升，二極管電阻變小，進(jìn)入導(dǎo)通區(qū)，此時(shí)二極管上的電流增大，但其兩端正通區(qū)，此時(shí)二極管上的電流增大，但其兩端正向壓降近乎定值，稱為導(dǎo)通電壓。向壓降近乎定值，稱為導(dǎo)通電壓。 鍺管的導(dǎo)通電壓約為鍺管的導(dǎo)通電壓約為0.3V，硅管的導(dǎo)通電，硅管的導(dǎo)通電壓約為壓約為0.7V。 在反向特性的起始部分一定范圍內(nèi)，在反向特性的起始部分一定范圍內(nèi)，反向電流很小，且不隨反向電壓而增大，反向電流很小，且不隨反向電壓

28、而增大，稱為反向飽和電流，此時(shí)二極管處于截止稱為反向飽和電流，此時(shí)二極管處于截止區(qū)。區(qū)。 當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，反向當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，反向電流突然急劇增大，二極管反向電擊穿。電流突然急劇增大，二極管反向電擊穿。 若反向電流過(guò)大，若反向電流過(guò)大，PN結(jié)發(fā)熱嚴(yán)重，二結(jié)發(fā)熱嚴(yán)重，二極管從電擊穿進(jìn)入熱擊穿。極管從電擊穿進(jìn)入熱擊穿。 電擊穿是可逆的、可用的，熱擊穿則電擊穿是可逆的、可用的，熱擊穿則永久損壞二極管。永久損壞二極管。二極管的型號(hào)與參數(shù)二極管的型號(hào)與參數(shù) 二極管有各種不同的類型，我國(guó)國(guó)產(chǎn)二極管有各種不同的類型，我國(guó)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體器件的型號(hào)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體器件的型號(hào)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB

29、 24989的規(guī)定，詳見(jiàn)本書(shū)的附錄的規(guī)定，詳見(jiàn)本書(shū)的附錄A。 我國(guó)半導(dǎo)體器件的型號(hào)是按照它的材我國(guó)半導(dǎo)體器件的型號(hào)是按照它的材料、性能、類別來(lái)命名的，一般半導(dǎo)體器料、性能、類別來(lái)命名的，一般半導(dǎo)體器件的型號(hào)由件的型號(hào)由5部分組成。部分組成。第一部分第一部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目。數(shù)目。第二部分第二部分用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的材用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的材料和極性。料和極性。第三部分第三部分用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的類用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的類型。型。第四部分第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號(hào)。用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件序號(hào)。第五部分第五部分用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)。用漢語(yǔ)

30、拼音字母表示規(guī)格號(hào)。二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) （1）最大整流電流（）最大整流電流（IFM）。是二極管允）。是二極管允許通過(guò)的最大正向工作電流的平均值，如許通過(guò)的最大正向工作電流的平均值，如實(shí)際工作時(shí)的正向電流平均值超過(guò)此值，實(shí)際工作時(shí)的正向電流平均值超過(guò)此值，二極管內(nèi)的二極管內(nèi)的PN結(jié)可能會(huì)過(guò)分發(fā)熱而損壞。結(jié)可能會(huì)過(guò)分發(fā)熱而損壞。 （2）最高反向工作電壓（）最高反向工作電壓（URM）。是二）。是二極管允許承受的反向工作電壓的峰值。極管允許承受的反向工作電壓的峰值。為了留有余量，通常標(biāo)定的最高反向工為了留有余量，通常標(biāo)定的最高反向工作電壓是反向擊穿電壓的作電壓是反向擊穿電壓的1/2或或1

31、/3。 （3）反向漏電流（）反向漏電流（IR）。是在規(guī)定的反）。是在規(guī)定的反向電壓和環(huán)境溫度下測(cè)得的二極管反向向電壓和環(huán)境溫度下測(cè)得的二極管反向電流值。這個(gè)電流值越小，二極管單向電流值。這個(gè)電流值越小，二極管單向?qū)щ娦阅茉胶?。?dǎo)電性能越好。 硅是非金屬，其反向漏電流較小，硅是非金屬，其反向漏電流較小，在納安數(shù)量級(jí)；而鍺是金屬，其反向漏在納安數(shù)量級(jí)；而鍺是金屬，其反向漏電流較大，在微安數(shù)量級(jí)。電流較大，在微安數(shù)量級(jí)。 二極管的極性一般都標(biāo)注在二極管的二極管的極性一般都標(biāo)注在二極管的管殼上。管殼上。 如果殼上沒(méi)有標(biāo)識(shí)或標(biāo)識(shí)不清，就需如果殼上沒(méi)有標(biāo)識(shí)或標(biāo)識(shí)不清，就需要用萬(wàn)用表判別二極管的極性和好壞。

32、要用萬(wàn)用表判別二極管的極性和好壞。拓展與延伸拓展與延伸 特殊二極管與應(yīng)用特殊二極管與應(yīng)用 除普通二極管外，在電子線路中，除普通二極管外，在電子線路中，還經(jīng)常使用幾種特殊二極管，它們具有還經(jīng)常使用幾種特殊二極管，它們具有特殊的功能，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。特殊的功能，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 這些特殊二極管有變?nèi)荻O管、發(fā)這些特殊二極管有變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、光電二極管等。光二極管、光電二極管等。 （1）變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管的電路符）變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管的電路符號(hào)以及結(jié)電容與反偏電壓的關(guān)系如圖號(hào)以及結(jié)電容與反偏電壓的關(guān)系如圖5.18所示。所示。PN結(jié)在反向電壓作用下，耗盡層結(jié)在反向電壓作用下，耗盡層會(huì)變化，從

33、而引起結(jié)電容的變化。變?nèi)輹?huì)變化，從而引起結(jié)電容的變化。變?nèi)荻O管是利用其結(jié)電容隨反向電壓改變二極管是利用其結(jié)電容隨反向電壓改變而改變的特性工作的。正常工作時(shí)，變而改變的特性工作的。正常工作時(shí)，變?nèi)荻O管兩端接反向電壓。當(dāng)反向電壓容二極管兩端接反向電壓。當(dāng)反向電壓變化時(shí)，電容量在變化時(shí)，電容量在5300pF之間變化。之間變化。 變?nèi)荻O管常用于高頻電子技術(shù)的變?nèi)荻O管常用于高頻電子技術(shù)的調(diào)頻、電調(diào)諧和自動(dòng)頻率控制中，如電調(diào)頻、電調(diào)諧和自動(dòng)頻率控制中，如電視機(jī)的高頻頭電路。視機(jī)的高頻頭電路。圖圖5.18變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 （2）發(fā)光二極管。發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱）發(fā)光二極管。發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）是

34、一種把電能變成光能的半導(dǎo)體器件，由磷是一種把電能變成光能的半導(dǎo)體器件，由磷化鎵、砷化鎵等半導(dǎo)體構(gòu)成，其外形和電路化鎵、砷化鎵等半導(dǎo)體構(gòu)成，其外形和電路符號(hào)如圖符號(hào)如圖5.19所示。所示。圖圖5.19半導(dǎo)體發(fā)光二極管半導(dǎo)體發(fā)光二極管 當(dāng)給發(fā)光二極管正向電壓時(shí)，有一當(dāng)給發(fā)光二極管正向電壓時(shí)，有一定的電流流過(guò)二極管就會(huì)發(fā)光。定的電流流過(guò)二極管就會(huì)發(fā)光。 根據(jù)材料的不同，發(fā)光二極管能發(fā)根據(jù)材料的不同，發(fā)光二極管能發(fā)出紅、綠、黃等幾種顏色的可見(jiàn)光。出紅、綠、黃等幾種顏色的可見(jiàn)光。 最近人們已研制出藍(lán)光和白光的最近人們已研制出藍(lán)光和白光的LED，廣泛應(yīng)用于各種指示電路和普通照明上。廣泛應(yīng)用于各種指示電路和

35、普通照明上。 尤其白光尤其白光LED將是將是21世紀(jì)的新光源，它世紀(jì)的新光源，它耗電量非常?。ㄊ前谉霟舻暮碾娏糠浅Ｐ。ㄊ前谉霟舻?0%），發(fā)光效），發(fā)光效率高，使用壽命長(zhǎng)。率高，使用壽命長(zhǎng)。 全國(guó)有全國(guó)有30%的照明用上白光的照明用上白光LED，一年可省下一個(gè)三峽電站的發(fā)電量，可一年可省下一個(gè)三峽電站的發(fā)電量，可節(jié)省人民幣約節(jié)省人民幣約250億元，同時(shí)減少了環(huán)境億元，同時(shí)減少了環(huán)境污染。污染。 （3）光電二極管。光電二極管又稱光敏）光電二極管。光電二極管又稱光敏二極管，其外形結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)如圖二極管，其外形結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)如圖5.20所示。光電二極管管殼上有一個(gè)能透光所示。光電二極管管殼上有一個(gè)

36、能透光的窗口，接收入射光線。的窗口，接收入射光線。 它是利用它是利用PN結(jié)在施加反向電壓時(shí)，結(jié)在施加反向電壓時(shí)，在光線照射下反向電阻由大變小的原理在光線照射下反向電阻由大變小的原理工作的。工作的。 不受光照時(shí)，反向電阻很大，反向不受光照時(shí)，反向電阻很大，反向電流很??；當(dāng)在光的照射下，激發(fā)了大電流很??；當(dāng)在光的照射下，激發(fā)了大量的載流子參與導(dǎo)電，使反向電流顯著量的載流子參與導(dǎo)電，使反向電流顯著增加，形成光電流。增加，形成光電流。圖圖5.20光電二極管外形結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)光電二極管外形結(jié)構(gòu)及電路符號(hào) 光電二極管主要用在自動(dòng)控制中，光電二極管主要用在自動(dòng)控制中，作為光電檢測(cè)元件。作為光電檢測(cè)元件。 彩

37、色電視機(jī)的遙控接收器也是光電彩色電視機(jī)的遙控接收器也是光電二極管的應(yīng)用。二極管的應(yīng)用。 目前，人們已把發(fā)光二極管和光電目前，人們已把發(fā)光二極管和光電二極管封裝在一起，形成光電耦合器，二極管封裝在一起，形成光電耦合器，進(jìn)行信號(hào)的耦合傳遞，廣泛用在系統(tǒng)的進(jìn)行信號(hào)的耦合傳遞，廣泛用在系統(tǒng)的隔離及電路接口上。隔離及電路接口上。 利用二極管的單向?qū)щ娦钥蓪⒔涣骼枚O管的單向?qū)щ娦钥蓪⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電，這一過(guò)程稱為整流。電轉(zhuǎn)換為直流電，這一過(guò)程稱為整流。常見(jiàn)的整流電路有半波整流電路、全波常見(jiàn)的整流電路有半波整流電路、全波整流電路等。整流電路等。 本節(jié)介紹橋式全波整流電路。本節(jié)介紹橋式全波整流電路。圖圖

38、5.23橋式整流電路橋式整流電路 直流電是方向不變的電壓或電流，包直流電是方向不變的電壓或電流，包括穩(wěn)恒直流電和脈動(dòng)直流電兩大類。括穩(wěn)恒直流電和脈動(dòng)直流電兩大類。 大小也不變化的直流電稱為穩(wěn)恒直流大小也不變化的直流電稱為穩(wěn)恒直流電；大小變化的直流電是脈動(dòng)直流電，它電；大小變化的直流電是脈動(dòng)直流電，它含有直流成分和交流成分。含有直流成分和交流成分。 圖圖5.23所示電路，在所示電路，在RL上得到的是脈上得到的是脈動(dòng)直流電壓。動(dòng)直流電壓。1電路工作原理電路工作原理 變壓器的初級(jí)接上交流電源變壓器的初級(jí)接上交流電源u1后，后，在次級(jí)感應(yīng)出交流電壓在次級(jí)感應(yīng)出交流電壓u2，其瞬時(shí)值為，其瞬時(shí)值為式中：

39、式中：u2瞬時(shí)值；瞬時(shí)值； U2交流電壓有效值；交流電壓有效值； 角頻率；角頻率； t相位角。相位角。222sinuUt 如圖如圖5.24（a）所示，設(shè)）所示，設(shè)u2在正半周時(shí)，在正半周時(shí)，A端電位高于端電位高于B端，二極管端，二極管VD1和和VD3導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD2和和VD4截止，電流截止，電流i1自自A端流過(guò)端流過(guò)VD1、RL、VD3到到B端，它是自上而下流過(guò)端，它是自上而下流過(guò)RL。 如圖如圖5.24（b）所示，在）所示，在u2的負(fù)半周時(shí)，的負(fù)半周時(shí)，B端電位高于端電位高于A端，二極管端，二極管VD2、VD4導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD1、VD3截止，電流截止，電流i2自自B端流出，經(jīng)過(guò)端流出，經(jīng)過(guò)

40、VD2、RL、VD4到到A端，它也是自上而下流端，它也是自上而下流過(guò)過(guò)RL。 這樣，在這樣，在u2的整個(gè)周期內(nèi)，都有方向不的整個(gè)周期內(nèi)，都有方向不變的電流流過(guò)變的電流流過(guò)RL，i1和和i2疊加形成疊加形成iL。 這是一個(gè)脈動(dòng)直流電，波形如圖這是一個(gè)脈動(dòng)直流電，波形如圖5.25所所示。示。圖圖5.24橋式整流電路工作過(guò)程橋式整流電路工作過(guò)程圖圖5.25橋式整流電路工作波形圖橋式整流電路工作波形圖 在負(fù)載上得到的脈動(dòng)直流電，經(jīng)理在負(fù)載上得到的脈動(dòng)直流電，經(jīng)理論推導(dǎo)，其平均值為論推導(dǎo)，其平均值為UL = 0.9U2L2LLL0.9UUIRR 在整流二極管上只有一股電流（在整流二極管上只有一股電流（i

41、1或或i2）通過(guò)，是負(fù)載電阻上電流的一半，即）通過(guò)，是負(fù)載電阻上電流的一半，即 每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的反向峰每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的反向峰值電壓值電壓 是是u2的峰值，即的峰值，即DL12IIRMURMU22U拓展與延伸拓展與延伸 其他常用整流電路其他常用整流電路 常用整流電路除橋式全波整流電路常用整流電路除橋式全波整流電路外，還有半波整流、變壓器中心抽頭式外，還有半波整流、變壓器中心抽頭式全波整流和倍壓整流電路。全波整流和倍壓整流電路。1半波整流電路半波整流電路 半波整流電路由整流二極管、電源半波整流電路由整流二極管、電源變壓器和負(fù)載電阻構(gòu)成，如圖變壓器和負(fù)載電阻構(gòu)成，如圖5.26所示。所

42、示。圖圖5.26單相半波整流電路單相半波整流電路 經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，負(fù)載上的直流電壓平均值為經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，負(fù)載上的直流電壓平均值為UL = 0.45U2。 根據(jù)歐姆定律，負(fù)載上的電流根據(jù)歐姆定律，負(fù)載上的電流 。 二極管上的電流與負(fù)載的一樣，二極管承受二極管上的電流與負(fù)載的一樣，二極管承受的反向電壓的峰值為的反向電壓的峰值為 。L2LLL0.45UUIRR22U 半波整流電路電源利用率低，輸出電半波整流電路電源利用率低，輸出電壓脈動(dòng)性大。壓脈動(dòng)性大。2變壓器中心抽頭式全波整流電路變壓器中心抽頭式全波整流電路 圖圖5.27所示為變壓器中心抽頭式全波所示為變壓器中心抽頭式全波整流電路。整流電路。 全波

43、整流電路實(shí)際上是由兩個(gè)半波整全波整流電路實(shí)際上是由兩個(gè)半波整流電路組成的。流電路組成的。 電源變壓器電源變壓器T的次級(jí)線圈具有中心抽的次級(jí)線圈具有中心抽頭，可得到兩個(gè)大小相等而相位相反的交頭，可得到兩個(gè)大小相等而相位相反的交流電壓流電壓u2a和和u2b。圖圖5.27變壓器中心抽頭式全波整流電路變壓器中心抽頭式全波整流電路 全波整流電路負(fù)載全波整流電路負(fù)載RL上的電壓、電流上的電壓、電流大小與橋式整流電路一樣，即大小與橋式整流電路一樣，即UL = 0.9U2，IL = 。LLUR 二極管上的平均電流也為負(fù)載電流二極管上的平均電流也為負(fù)載電流的一半，而二極管承受的反向峰值電壓的一半，而二極管承受的

44、反向峰值電壓是變壓器的次級(jí)繞組總電壓的峰值，即是變壓器的次級(jí)繞組總電壓的峰值，即ID = IL， = 2 U2。12RMU2 變壓器中心抽頭式全波整流電路用變壓器中心抽頭式全波整流電路用兩只二極管，每個(gè)二極管承受的反壓比兩只二極管，每個(gè)二極管承受的反壓比橋式整流電路高，且變壓器的次級(jí)繞組橋式整流電路高，且變壓器的次級(jí)繞組需要中心抽頭。需要中心抽頭。 市場(chǎng)上出售的滅蚊燈、滅蠅燈，它市場(chǎng)上出售的滅蚊燈、滅蠅燈，它們是把們是把220V交流電經(jīng)過(guò)倍壓整流獲得交流電經(jīng)過(guò)倍壓整流獲得1 000V以上的直流電來(lái)電擊蟲(chóng)子。以上的直流電來(lái)電擊蟲(chóng)子。 倍壓整流的目的，不僅要將交流電倍壓整流的目的，不僅要將交流電轉(zhuǎn)

45、換成直流電（整流），而且要在一定轉(zhuǎn)換成直流電（整流），而且要在一定的變壓器次級(jí)電壓（的變壓器次級(jí)電壓（U2）之下，得到高）之下，得到高出若干倍的直流電壓（倍壓）。出若干倍的直流電壓（倍壓）。 實(shí)現(xiàn)倍壓整流的方法，是利用二極實(shí)現(xiàn)倍壓整流的方法，是利用二極管的整流和導(dǎo)引作用，將較低的直流電管的整流和導(dǎo)引作用，將較低的直流電壓分別存在多個(gè)電容器上，然后將它們壓分別存在多個(gè)電容器上，然后將它們按照相同的極性串接起來(lái)，從而得到較按照相同的極性串接起來(lái)，從而得到較高的輸出直流電壓。高的輸出直流電壓。 圖圖5.28所示為倍壓整流電路，由于所示為倍壓整流電路，由于每個(gè)電容器上均充有每個(gè)電容器上均充有 U2的電

46、壓，的電壓，5個(gè)個(gè)電容器正向串聯(lián)就可得到電容器正向串聯(lián)就可得到5倍的倍的 U2電電壓。壓。22圖圖5.28倍壓整流電路倍壓整流電路 交流電經(jīng)過(guò)整流后得到的脈動(dòng)直流電交流電經(jīng)過(guò)整流后得到的脈動(dòng)直流電質(zhì)量不高，不能直接供電子設(shè)備使用。質(zhì)量不高，不能直接供電子設(shè)備使用。 其原因有兩個(gè)方面，一方面其含有交其原因有兩個(gè)方面，一方面其含有交流成分，另一方面其平均值會(huì)隨電網(wǎng)電壓流成分，另一方面其平均值會(huì)隨電網(wǎng)電壓u1而變化。而變化。 為了得到平滑、穩(wěn)定的直流電，對(duì)脈為了得到平滑、穩(wěn)定的直流電，對(duì)脈動(dòng)直流電要進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，穩(wěn)壓電源由動(dòng)直流電要進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，穩(wěn)壓電源由此產(chǎn)生。此產(chǎn)生。 直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)方框圖

47、如圖直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)方框圖如圖5.30所所示。示。圖圖5.30穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)方框圖穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)方框圖圖圖5.31穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 從穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線中看出，穩(wěn)壓從穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線中看出，穩(wěn)壓二極管的正向特性與普通二極管相同，反向特二極管的正向特性與普通二極管相同，反向特性曲線在擊穿區(qū)比普通二極管更陡直。性曲線在擊穿區(qū)比普通二極管更陡直。 穩(wěn)壓二極管就是工作在擊穿區(qū)，擊穿后，穩(wěn)壓二極管就是工作在擊穿區(qū)，擊穿后，通過(guò)管子的電流變化（通過(guò)管子的電流變化（IZ）很大，而管子兩）很大，而管子兩端電壓變化（端電壓變化（UZ）很小，這種特性稱為穩(wěn)壓）很小，這種特性稱為穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性（見(jiàn)圖

48、二極管的穩(wěn)壓特性（見(jiàn)圖5.31（b）。）。 （1）穩(wěn)定電壓（）穩(wěn)定電壓（UZ）：每個(gè)穩(wěn)壓管只有）：每個(gè)穩(wěn)壓管只有一個(gè)穩(wěn)定電壓，一般可在半導(dǎo)體器件手一個(gè)穩(wěn)定電壓，一般可在半導(dǎo)體器件手冊(cè)上查到。冊(cè)上查到。 （2）穩(wěn)定電流（）穩(wěn)定電流（IZ）：指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定）：指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。電壓下的工作電流。 （3）最大穩(wěn)定電流（）最大穩(wěn)定電流（IZmax）：穩(wěn)壓管允許長(zhǎng)）：穩(wěn)壓管允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大反向電流。期通過(guò)的最大反向電流。 （4）動(dòng)態(tài)電阻（）動(dòng)態(tài)電阻（rz）：穩(wěn)壓管兩端電壓變化量）：穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與通過(guò)電流變化量之比值，即與通過(guò)電流變化量之比值，即rZ = UZ/IZ動(dòng)動(dòng)態(tài)電阻小的穩(wěn)

49、壓管穩(wěn)壓性能好。態(tài)電阻小的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能好。 穩(wěn)壓二極管的符號(hào)如圖穩(wěn)壓二極管的符號(hào)如圖5.31（c）所示。）所示。電容濾波器電容濾波器 電容濾波器是在負(fù)載電阻的兩端并電容濾波器是在負(fù)載電阻的兩端并聯(lián)一個(gè)電容器而構(gòu)成的，它是根據(jù)電容聯(lián)一個(gè)電容器而構(gòu)成的，它是根據(jù)電容器兩端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能突變器兩端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能突變的原理工作的。的原理工作的。 圖圖5.32橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路電容濾波原理電容濾波原理 電容器具有電容器具有“隔直流，通交流隔直流，通交流”的的特性，而經(jīng)過(guò)整流得到的脈動(dòng)直流電具特性，而經(jīng)過(guò)整流得到的脈動(dòng)直流電具有直流和交流成分。有直流和交流成分。

50、 這樣交流成分通過(guò)電容器流動(dòng)，直這樣交流成分通過(guò)電容器流動(dòng)，直流成分通過(guò)負(fù)載流動(dòng)，從而在負(fù)載流成分通過(guò)負(fù)載流動(dòng)，從而在負(fù)載RL上上得到平滑的直流電壓。得到平滑的直流電壓。 電容濾波只適用于負(fù)載電流較小且電容濾波只適用于負(fù)載電流較小且基本不變的場(chǎng)合?；静蛔兊膱?chǎng)合。電感濾波器電感濾波器 電感濾波器電路是把電感器與負(fù)載電感濾波器電路是把電感器與負(fù)載電阻電阻RL串聯(lián)。串聯(lián)。 它是利用通過(guò)電感的電流不能突變它是利用通過(guò)電感的電流不能突變的特性來(lái)工作的。的特性來(lái)工作的。電感濾波原理電感濾波原理 電感具有電感具有“阻交流，通直流阻交流，通直流”的特的特性，而經(jīng)過(guò)整流得到的脈動(dòng)直流電具有性，而經(jīng)過(guò)整流得到的

51、脈動(dòng)直流電具有直流和交流成分。直流和交流成分。 這樣交流成分不能通過(guò)電感器，而這樣交流成分不能通過(guò)電感器，而直流成分可通過(guò)電感器流動(dòng)，從而在負(fù)直流成分可通過(guò)電感器流動(dòng)，從而在負(fù)載載RL上得到平滑的直流電壓。上得到平滑的直流電壓。 電感濾波適用于負(fù)載電流較大且經(jīng)電感濾波適用于負(fù)載電流較大且經(jīng)常變化的場(chǎng)合。常變化的場(chǎng)合。注意注意 濾波電容必須與負(fù)載并聯(lián)，而濾波濾波電容必須與負(fù)載并聯(lián)，而濾波電感則必須與負(fù)載串聯(lián)。電感則必須與負(fù)載串聯(lián)。 穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)，穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變流過(guò)穩(wěn)壓管的電流在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，其兩端的電壓基本不變?；?，其兩端的

52、電壓基本不變。 利用穩(wěn)壓二極管的這一特性可做成利用穩(wěn)壓二極管的這一特性可做成簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源。簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源的組成和工作原理直流穩(wěn)壓電源的組成和工作原理1電路組成電路組成 圖圖5.34所示為硅穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電所示為硅穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源。源。 虛線內(nèi)的為穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管虛線內(nèi)的為穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管VDz反向并聯(lián)在反向并聯(lián)在RL兩端。兩端。 電阻電阻R起限流和調(diào)壓作用。起限流和調(diào)壓作用。 穩(wěn)壓電路的輸入電壓穩(wěn)壓電路的輸入電壓UI來(lái)自整流、來(lái)自整流、濾波的輸出電壓。濾波的輸出電壓。圖圖5.34硅穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源硅穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓UI升高或負(fù)載升高或負(fù)載RL阻值

53、變大阻值變大時(shí)，都會(huì)造成輸出電壓時(shí)，都會(huì)造成輸出電壓UL隨之增大。隨之增大。 那么穩(wěn)壓管的反向電壓那么穩(wěn)壓管的反向電壓UZ也會(huì)上升，也會(huì)上升，從而引起穩(wěn)壓管電流從而引起穩(wěn)壓管電流IZ的急劇加大，導(dǎo)致的急劇加大，導(dǎo)致R上的壓降上的壓降UR增大，從而抵消了輸出電壓增大，從而抵消了輸出電壓UL的變化。的變化。 其穩(wěn)壓過(guò)程的符號(hào)式表示為其穩(wěn)壓過(guò)程的符號(hào)式表示為UI或或RLULIZIRURUL 反之亦然。反之亦然。 該穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少，調(diào)試該穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少，調(diào)試方便，但輸出電流較?。◣资涟玻?，輸方便，但輸出電流較?。◣资涟玻敵鲭妷翰荒苷{(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能也較差，只適出電壓不能調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能也較差，只適用于要求不高的小型電子設(shè)備。用于要求不高的小型電子設(shè)備。 我國(guó)規(guī)定正常的電網(wǎng)電壓可以浮動(dòng)我國(guó)規(guī)定正常的電網(wǎng)電壓可以浮動(dòng)10%，正常時(shí)為，正常時(shí)為220V，向下浮動(dòng)，向下浮動(dòng)10%即為即為198V，向上浮動(dòng)，向上浮動(dòng)10