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利用单向导电特性分析二极管整流电路方法和思路

[日期:2013-12-03] 来源:  作者: [字体: ]

  二极管整流电路应用十分广泛,如下图所示是二极管构成的半波整流电路。显然,这个电路中的核心元器件是二极管VD1,电路分析将围绕它展开。

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  1.二极管整流电路分析思路

  分析整流电路工作原理的基本思路是:当二极管正极电压高于负极电压时二极管导通(相当于通路),当二极管正极电压低于负极电压时二极管截止(相当于开路)。这也是分析二极管电路的基本思路,但是当二极管没有运用单向导电特性构成电路时,这个分析思路就错误。

  整流电路主要利用了二极管的单向导电特性,如果不了解二极管的单向导电特性,就无法分析各种整流电路。

  半波整流电路是各种整流电路的基础,所以掌握半波整流电路工作原理将有益于学习其他类型整流电路。

  2.了解电路功能和电路输入、输出信号情况

  电路分析时,如果能够了解电路功能,了解电路的输入信号和输出信号情况,那对电路工作原理分析十分有益。

  整流电路的功能是将交流电转换成直流电。具体地讲就是:通过整流二极管将具有正、负两个半周的交流电压中的一个半周去掉,或是去掉交流输入电压的正半周,或是去掉交流输入电压的负半周。54

  如上图所示,图(a)所示是半波整流电路示意图,电路输入端是交流信号,输出端是只有半波信号的单向脉动性直流电,另一个半波被去掉,这就是半波整流电路的功能,将交流电的一个半波去掉,半波整流电路输入和输出信号见图中所示。

  图(b)所示是全波和桥式整流电路示意图,电路输入端也是交流信号,输出信号特征是原输入信号的负半周成为正半周,见图中的“2”、“4”信号,这是全波和桥式整流电路与半波整波电路输出信号的不同之处。

  3.掌握整流电路分析的关键点

  整流电路分析的关键点是:分别假设交流输入电压的正半周、负半周加到整流二极管正极,或是加到整流二极管负极,利用二极管单向导电特性,判断整流二极管是导通还是截止,导通则整流电路能够输出电压,截止则没有电压输出,这一步是分析各种整流电路工作原理的关键所在。

  4.半波整流电路分析步骤和过程

  见半波整流电路,交流输入电压Ui是一个交流正弦电压,这一电压加到整流二极管VD1正极。R1是整流电路的负载电阻,即整流二极管VD1导通后的电流流过电阻R1。

  电路分析时先设交流输入电压Ui为正半周期间,分析这期间整流二极管VD1是导通还是截止。由于正半周电压加到二极管VD1正极,使VD1的正极电压高于负极上电压,所以VD1获得正向偏置电压而导通。

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  如上图所示电路,整流二极管VD1导通后电流回路是:VD1正极一VD1负极一负载电阻R1一地端一通过地线和交流输入电压Ui内电路一VD1正极,成回路。

  学习初级阶段,分析整流二极管导通后的电流回路对进一步理解整流电路工作原理有益。这样的分析一方面可以了解整流后电流的流动回路,另一方面可以判断在整流电路负载上的电流流动方向和在负载上的直流电压极性。

  5.判断整流电路输出电压极性方法

     从上面分析可知,整流后的电流是从上而下地流过负载电阻R1,由此可知R1上的电压是上正下负,而R1的下端接地线,这是参考端,其电压为0V,所以R1上的电压是正极性的,这样这一整流电路输出正极性电压。如果整流电流从地线流出则整流电路输出负极性电压,如下图所示是判断整流电路输出电压极性方法示意图。

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  6.整流二极管导通与截止判断口诀

  在分析整流电路的初期阶段,可以按上述方法和步骤进行整流二极管的导通与截止分析,在有了一定的电路分析经历、经验之后有更简单的方法,即判断口诀。

  交流输入电压加到整流二极管上后,如何判断整流二极管导通还是截止是电路工作原理分析是否正确的关键,记住判断口诀:正对正通,负对负通,正对负或负对正都不通。

  所谓“正对正通”是:交流输入电压的正半周加到整流二极管正极时,整流二极管导通:“负对负通”是交流输入电压的负半周加到整流二极管负极时整流二极管导通;“正对负或负对正都不通”是交流输入电压的正半周加到整流二极管负极,或交流输入电压的负半周加到整流二极管正极时,整流二极管都不能导通。如下图所示是整流二极管导通与截止判断口诀示意图。

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  电路分析细节不能少

  在初学阶段,对电路分析的细节不要遗漏,这可以完善自己的电路分析能力,倍增自己电路分析的造血能力,对上述整流电路分析的细节说明下列几点:

  (1)输入电压的正半周加到整流二极管VD1正极期间,VD1的负极通过电阻R1(整流电路的负载电阻)接地,地端的电压是0V,正半周交流输入电压比OV大得多,所以VD1正极上的电压大于负极上的电压,VD1导通无疑。

  (2)整流二极管VD1没有导通时,VD1负极通过R1接地后其负极电压就是OV,理解这一点可以这样:VD1的负极电压就是R1上的电压降,R1上的电压降等于电阻R1乘以流过R1的电流,因为VD1还没有导通,所以R1中没有电流,所以R1上的电压降为0V,这样在VD1没有导通时VD1负极电压为0V。

  (3)整流二极管VD1导通后,VD1负极电压始终低于正极电压0.6V,这是因为VD1导通后的管压降为0.6V左右(二极管的管压降特性,硅二极管为0.6V),由于0.6V与交流输入电压正、负半周峰值电压大小相比很小很小,可以将0.6V忽略不计,所以在整流电路分析中不考虑整流二极管导通后管压降对整流电路输出电压的影响。

  (4)交流输入电压的负半周加到整流二极管VD1正极时,VD1正极上的电压为负,而VD1负极通过R1接地端,这样VD1负极电压为OV,所以VD1正极电压低于负极电压,整流二极管VD1不能导通。

  有了这些电路分析的细节,才能从真正意义上学握了整流电路的分析方法和思路,才能做到真正地掌握了二极管整流电路工作原理。


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