二极管特性的研究——桥式整流电路的设计
桥式整流器
例1桥式整流器滤波电路如图所示，已知V1是220V交 桥式整流器滤波电路如图所示，已知V 220V交 流电源，频率为50Hz 要求直流电压V =30V， 50Hz， 流电源，频率为50Hz，要求直流电压VL=30V，负载电 =50mA。试求电源变压器副边电压V 的有效值， 流IL=50mA。试求电源变压器副边电压V2的有效值， 选择整流二极管及滤波电容。 选择整流二极管及滤波电容。
稳压电路： ⑷ 稳压电路 ： 当电网电压或负载电流发生变 化时， 化时 ， 滤波电路输出的直流电压的幅值也将 随之变化， 因此， 随之变化 ， 因此 ， 稳压电路的作用是使整流 滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压 和负载的变化而变化。 和负载的变化而变化。
整流和滤波电路中既有交流量， 整流和滤波电路中既有交流量，又有直流 中既有交流量 量。对这些量经常采用不同的表述方法： 这些量经常采用不同的表述方法：
整流电路： ⑵整流电路：利用具有单向导电性能的整流元 把方向和大小都变化 50Hz 小都变化的 Hz交流电变换为 件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为 方向不变但大小仍有脉动的直流电。 方向不变但大小仍有脉动的直流电。
滤波电路： 利用储能元件电容器C 两端的电压（ ⑶ 滤波电路 ： 利用储能元件电容器 C 两端的电压 （ 或 通过电感器L的电流）不能突变的性质，把电容C 通过电感器L的电流）不能突变的性质，把电容C（或 电感L 与整流电路的负载RL 并联（ 或串联） RL并联 电感 L ） 与整流电路的负载 RL 并联 （ 或串联 ） ， 就可 以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从 以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除， 而得到比较平滑的直流电。在小功率整流电路中， 而得到比较平滑的直流电。在小功率整流电路中，经 常使用的是电容滤波。 常使用的是电容滤波。
电工电子技术_认识二极管整流电路PPT课件
即正稳压器和负稳压器，分别为CW7800系
列和CW7900系列。
•
如图5.36所示，三端集成稳压器只
有3个引脚，分别为输入端、输出端和公共
端。
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48
•
CW7800系列的管脚排列是1脚为输入
端，2脚为输出端，3脚为公共端；CW7900系
列的管脚排列是1脚为公共端，2脚为输出端，
3脚为输入端。
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5
5.3.3 分析并验证二极管桥式整 流电路的规律
1．电路工作原理
变压器的初级接上交流电源u1后，在次级感应 出交流电压u2，其瞬时值为
u2 2U2sint
式中：u2—瞬时值； U2—交流电压有效值； ω—角频率；
ωt—相位角。
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6
u1 u2
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7
•
如图5.24（a）所示，设u2在正半周时，A
21
3．倍压整流电路
• 市场上出售的灭蚊灯、灭蝇灯，它们是把 220V交流电经过倍压整流获得1 000V以上的 直流电来电击虫子。
• 倍压整流的目的，不仅要将交流电转换成 直流电（整流），而且要在一定的变压器 次级电压（U2）之下，得到高出若干倍的 直流电压（倍压）。
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22
• 实现倍压整流的方法，是利用二极管的整 流和导引作用，将较低的直流电压分别存 在多个电容器上，然后将它们按照相同的 极性串接起来，从而得到较高的输出直流 电压。
40
2．稳压原理
• 当输入电压UI升高或负载RL阻值变大时，都 会造成输出电压UL随之增大。
• 那么稳压管的反向电压UZ也会上升，从而 引起稳压管电流IZ的急剧加大，导致R上的 压降UR增大，从而抵消了输出电压UL的变 化。
设计9V电压电路方案：基于二极管桥式整流电路
设计9V电压电路方案：基于二极管桥式整流电路设计9V电压电路方案：基于二极管桥式整流电路引言：在电子领域，设计9V电压电路是非常常见的任务。
这篇文章将探讨基于二极管桥式整流电路的设计方案。
我们将深入了解该电路的原理、组成部分以及如何方便地生成所需的9V直流电压。
通过本文的阅读，读者将对这个电路有一个全面、深刻的理解，并能够设计和实现一个稳定可靠的9V电压电路。
第一部分：原理和工作原理二极管桥式整流电路是用于将交流电转换为直流电的经典电路之一。
它由四个二极管和一个负载组成。
该电路的工作原理是利用二极管的导通和截止性质，将交流电的负半周和正半周分别翻转，然后进行整流，使得输出电压为正直流电压。
第二部分：电路组成部分二极管桥式整流电路由以下几个组成部分组成：1. 输入电源：输入电源通常为交流电源，其电压可以是110V或220V，根据实际情况选择适当的输入电压。
2. 变压器：变压器用于将输入电压调整为合适的值，以满足电路的需求。
它通常具有一个中心引点，将电压分成两个相位相反的输出。
3. 四个二极管：四个二极管按照特定的方式连接在一起，形成一个桥式整流电路。
它们的作用是将交流电的负半周和正半周分别翻转，实现整流效果。
4. 滤波电容：滤波电容用于去除输出直流电中的纹波部分，使得输出电压更加稳定。
它通常与负载并联连接。
第三部分：基于二极管桥式整流电路的9V电压设计方案要设计一个基于二极管桥式整流电路的9V电压电路，我们可以遵循以下步骤：1. 确定输入电源和变压器：根据实际需求，选择适当的输入电源和变压器，以获得所需的输入电压。
2. 选择二极管：根据所需的最大电流和电压降，选择适当的二极管。
确保二极管的额定电压和额定电流满足设计要求。
3. 连接电路：按照二极管桥式整流电路的连接方式，将四个二极管连接在一起，组成桥式整流电路。
4. 添加滤波电容：并联连接一个合适的滤波电容，以去除输出电压中的纹波部分。
5. 连接负载：将所需的负载连接到输出端，确保负载的额定电压和电流符合要求。
20大经典电路——桥式整流电路
先出现一个过冲UFPUFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如2V）。
正向恢复时间tfrtfr
出现电压过冲的原因:电导调制效应起作用所需的大量少子需要一定的时间来储存，在达到稳态 导通之前管压降较大；正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越 大，UFPUFP越高。
理想开关模型和恒压降模型
计算
在分析整流电路工作时，认为晶闸管（开关器件）为理想器件，即晶闸管导通时其管压降等于 零，晶闸管阻断时其漏电流等于零，除非特意研究晶闸管的开通、关断过程，一般认为晶闸管 的开通与关断过程瞬时完成。
-αα：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟 角，也称触发角或控制角。 -θθ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。 -直流输出电压平均值
u2过零变负时， 由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。
ωt=π+α时刻 触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使 VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换 相，亦称换流。
计算
整流电压平均值为：
单相半波带阻感负载有续流二极管的电路
单相半波带阻感负载有续流二极管的波形
电路分析
··u2正半周时，与没有续流二极管时的情况是一样的。 ··当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其 关断，L储存的能量保证了电流id在L−R−VDR回路中流通，此过程通常称为续流。 ··若L足够大，id连续，且id波形接近一条水平线 。
ud=u2ud=u2 L的存在使idid不能突变，idid从0开始增加。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)电力电子课程设计
绪论电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
整流的基础是整流电路。
由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。
故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。
又因为整流电路应用非常广泛，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
第一章理论分析及元件介绍1.1方案比较及选择我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。
因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：方案1：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.1此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
电路分析一之桥式整流电路
电路分析一之桥式整流电路桥式整流电路二极管的模型 1.理想模型所谓理想模型,是指在正向偏置时,其管压降为零,相当于开关的闭合。
当反向偏置时,其电流为零,阻抗为无穷,相当于开关的断开。
具有这种理想特性的二极管也叫做理想二极管。
在实际电路中,当电源电压远大于二极管的管压降时,利用此模型分析是可行的。
2.恒压降模型所谓恒压降模型,是指二极管在正向导通时,其管压降为恒定值,且不随电流而变化。
硅管的管压降为0.7V,锗管的管压降为 0.3V。
只有当二极管的电流 Id 大于等于 1mA 时才是正确的。
在实际电路中,此模型的应用非常广泛。
稳压二极管: 稳压二极管在工作时应反接,并串入一只电阻。
电阻的作用一是起限流作用,以保护稳压管;其次是当输入电压或负载电流变化时,通过该电阻上电压降的变化,取出误差信号以调节稳压管的工作电流,从而起到稳压作用。
最简单的稳压电路由稳压二极管组成如图所示。
从稳压二极管的特性可知，若能使稳压管始终工作在它的稳压区内，则 VO.基本稳定在 Vz 左右。
当电网电压升高时，若要保持输出电压不变，则电阻器R 上的压降应增大，即流过R 的电流增大。
这增大的电流由稳压二极管容纳，它的工作点将由 b 点移到 C 点，由特性曲线可知此时Vo≈Vz 基本保持不变。
若稳压二级管稳压电路负载电阻变小时，要保持输出电压不变，负载电流要变大。
由于 VI 保持不变，则流过电阻 R 的电流不变。
此时负载需要增大的电流由稳压管调节出来，它的工作点将由 b 点移到 a 点。
所以，稳压管可认为是利用调节流过自身的电流大小（端电压基本不变）来满足负载电流的改变，并和限流电阻R 配合将电流的变化转化为电压的变化以适应电网电压的变化。
稳压二极管电路稳压存在问题：电网电压不变时，负载电流的变化范围就是 IZ 的调节范围（几十 mA），这就限制了负载电流 I0 的变化范围。
怎样才能扩大 IO 的变化范围。
桥式整流电路原理桥式整流电路如图 1 所示，图中 B 为电源变压器，它的作用是将交流电网电压 e1 变成整流电路要求的交流电压，RL 是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管 D1～D4 接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。
二极管单相桥式整流电路,us为方波
一、概述二极管单相桥式整流电路是一种常见的电路，用于将交流电转换为直流电。
本文将介绍二极管单相桥式整流电路的原理和工作方式，并结合us方波进行分析和讨论。
二、二极管单相桥式整流电路原理二极管单相桥式整流电路由四个二极管和一个负载组成，其原理如下：1. 工作原理：整流电路中的交流输入信号通过二极管桥网络，实现了对输入信号的整流功能。
其中，当交流输入信号为正半周时，D1和D3导通，D2和D4截止，电流从A处流向B处；当交流输入信号为负半周时，D2和D4导通，D1和D3截止，电流从B处流向A处。
这样，交流输入信号经过二极管桥网络后，从两端输出的信号均为正向的，实现了整流功能。
2. 电路结构：二极管单相桥式整流电路由四个二极管和一个负载组成。
其中，四个二极管连接成桥式结构，即D1和D2分别连接到输入端A 和B，D3和D4连接到输出端C和D。
负载则连接在C和D之间。
3. 特性分析：与其他整流电路相比，二极管单相桥式整流电路具有输出电压稳定、输出电流大等特点，适合用于对输出电压有稳压要求的电子设备。
三、us方波下的二极管单相桥式整流电路分析在us方波下，二极管单相桥式整流电路的工作方式和特性会有所不同，具体分析如下：1. 输入信号：us方波是一种特殊的方波信号，具有高低电平的周期性变化。
在该输入信号下，二极管单相桥式整流电路的工作状态和输出情况将受到影响。
2. 工作状态：当us方波作为输入信号时，交流输入信号的正负半周不再是连续不断的正向和负向，而是以高低电平交替的方式出现。
这将导致二极管的导通和截止状态在每个周期内不断切换，电路工作状态较为复杂。
3. 输出情况：由于us方波的特殊性，二极管单相桥式整流电路在该输入信号下的输出情况将呈现出周期性变化。
负载处的直流输出信号将受输入信号的影响，表现为周期内的高低电平变化。
四、us方波下的二极管单相桥式整流电路应用在实际应用中，us方波下的二极管单相桥式整流电路具有一定的适用场景和技术挑战，具体应用分析如下：1. 适用场景：us方波下的二极管单相桥式整流电路适用于对输入信号具有高低电平要求的场景。
桥式二极管整流电路
桥式二极管整流电路嘿，大家好！今天咱们聊聊一个有趣又实用的电路——桥式二极管整流电路。
听起来是不是有点复杂，其实它就像一个把直流电和交流电分开的小桥，帮你把那些“波浪起伏”的电流变得平稳。
不用担心，咱们不会深入到那些深奥的公式里，只要轻松聊聊就好。
想象一下，你在家里用的电器，比如说电视、冰箱，这些家伙可都是依赖电的。
不管是早上的咖啡机，还是晚上追剧的电视，背后都少不了电流的支持。
咱们现在使用的电力，通常是交流电，也就是那种你插上去后，电流会不断变换方向的电。
听上去是不是有点头疼？其实这没什么，咱们来聊聊这其中的关键——桥式二极管整流电路。
什么是二极管？二极管就像个小门，它只允许电流往一个方向流动。
把几个二极管串起来，形成一个“桥”的形状，这就是桥式二极管整流电路的雏形。
想象一下，就像你家门口的门，外面进不来，里面出不去。
这样一来，电流就可以顺利地被整流，变成稳定的直流电。
整流的原理简单来说就是把交流电的波峰和波谷都“处理”一下，让它们看起来更整齐。
桥式二极管整流电路有个厉害的地方，它能把两个方向的电流都利用起来。
换句话说，就像你打球一样，不管是左手还是右手，都能把球打出去。
整流电路在交流电的正半周和负半周都能工作，嘿，这简直就是电流的双面手啊！如果没有整流电路，咱们的电器可就没办法正常工作了。
想象一下，冰箱里冰淇淋都要化掉了，简直让人心疼！整流电路就像是你生活中的“小保姆”，把电流照顾得妥妥当当。
它把那些高低起伏的交流电流变成了波动小得多的直流电，确保电器的正常运转。
再说说这些二极管吧，通常我们用到的二极管有四个，它们被整齐地安排在电路中，形成一个“桥”。
每个二极管就像一位守护者，保护着电流不受外界干扰。
可别小看了这些小家伙，干起活来可是毫不含糊的。
在实际应用中，桥式二极管整流电路广泛用于电源适配器、充电器，甚至是太阳能发电系统。
你可以想象一下，阳光照射下，太阳能电池板收集的交流电经过整流电路，变成你手机的“补给”。
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二极管特性的研究——桥式整流电路的设计
实验目的
1． 运用伏安法测绘二极管的特性曲线。
2． 借助示波器观察绘制桥式整流电路的特性曲线。
实验原理
晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n 型半导体和p 型半导体结合形成的pn 结
构成的，如图一（a ）所示，pn 结具有单向导电的特性，常用符号表示如图一（b ）。
图 一 二极管pn 结构 图 二 二极管特性曲线
当pn 结加上正向电压（p 区接正、n 区接负）时，外电场使pn 结的阻挡层变薄，形
成比较大的电流，二极管的正向电阻很小；当pn 结加上反向电压时，外电场使pn 结的阻
挡层变厚，形成极小的反向电流，表现为反向电阻非常大。
晶体二极管的正反向特性曲线
如图二所示，即二极管具有单向导电性。
利用二极管的单向导电性，可将交流电变成脉冲直流电，其过程称为整流。
如图三是
桥式整流滤波电路，其整流过程如下：当交流电为正半周时，M 点电压高于N 点电压， D 2、D 4截止，而D 1、D 3导通，电流将从交流电源依次通过D 1、R 、D 3回到电源；当交流电为
负半周时，N 点电压高于M 点电压，D 1、D 3截止，而D 2、D 4导通，电流将从交流电源依
图 三 桥式整流、滤波电路 图 四 交流、整流及滤波波形
次通过D 2、R 、D 4回到电源。
这样通过R 的电流方向是固定的，U A 始终大于U B ，且U AB
随交流电的起伏而波动。
如果将R 两端接入示波器会观察到如图四的整流波形②。
如在负载R 两端并接上电容值较大的电解电容，见图三的虚线部分，可将脉冲直流电
过滤成较平稳的直流电，称为滤波。
波形②将会变得较为平滑或成一条直线③。
（滤波的
基本原理：电容C 两端的初始电压为0。
接入交流电源U 后，当U 为正半周时，D 1、D 3
导通，U 通过D 1、D 3对电容充电；当U 为负半周时，D 2、D 4导通，U 通过D 2、D 4对电
容充电。
由于充电回路等效电阻很小，所以充电很快，电容C 迅速被充到交流电压的最大
t A C V (a) (b)
值U max 。
此时二极管的电压始终小于或等于0，故二极管均截止，电容不可能放电，故输
出电压恒为U max 。
）
综上所述，交流电通过整流、滤波可以变成直流电，这就是一般稳压电源的基本原理。
实验仪器及配件
HH1713-1型直流稳压电源， XJ17A 型二踪示波器，EE1641B1型函数信号发生器。
二极管IN4007有关参数：额定功率约1.5W ，正向极限电压0.8V ，正向极限电流约2A ，
反向击穿电压约400V 。
实验要点
1．测量二极管的特性曲线。
设计测二极管正、反特性的电路如图五、图六。
设计思路：考虑到测二极管伏安特性时电压、电流均要从零起调，因此采用分压电路
进行测量；另考虑到二极管正向电阻较小，需用的毫安表内阻也较小，电压表内阻较大，
因此当二极管正向导通时采用毫安表外接法（通过电压表的电流可忽略）；考虑到一般二
极管反向电阻比电压表内阻要大，如微安表外接，通过电压表的电流不能忽略，因此，当
二极管反向导通时采用微安表内接法。
测量数据填入表一、表二。
注意：指针表测电流、
电压时，指针应尽量接近2/3满偏。
图 五 二极管正向特性 图 六 二极管反向特性
注意：测二极管正向特性曲线时还需串联一保护电阻。
2．借助示波器观察和绘制交流、整流和滤波的波形。
1）打开电源，调整函数信号发生器、示波器为定量测量状态。
要确定时基线为零的位置。
2）利用二极管在面包板上搭接桥式整流、滤波电路（图三），并接入示波器观察其波形。
注意：电表、二极管的正、负极性不能接错，检查线路后再通电。
数据处理
1． 测量二极管的特性曲线
2．借助示波器观察和绘制交流、整流和滤波的波形
将交流、整流、滤波的波形绘制在同一坐标纸上，便于比较和总结。
分析讨论：
1、误差原因分析：1）测二极管的特性曲线设计内、外接法线路有原理误差；2）测电压、电流时电表的仪器和读数误差；3）二极管的伏安特性曲线还与温度有关；4）示波器的定
量测量一般有5%的误差。
2、改进与讨论： 1）测量二极管的特性曲线可采取用补偿电压法（见教材P137）设计线路如右图：图中将二极管代替R x 。
2）示波器观察到的整流波形不连续，是因为二极管有正向电阻。
3）要得到更为平稳的电压，需并联更大的电容。
预习思考题 1． 设计出利用伏安法测二极管的线路，根据二极管的正向、反向的电阻大小，决定是用内接法，还是用外接法。
注意二极管正向连接时还需串联一分压保护电阻。
答：设计如图五、六。
2． 当二极管加上正向电压时，二极管处于导通状态；当二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，说明二极管具有单向导电性。
3． 图三桥式整流电路中，如果有一个二极管接反，会造成什么后果？
答：交流电源短路，二极管会烧毁。
4． 右图是晶体二极管半波整流电路。
（1）试画出次级线圈的
电压波形。
（2）试在电路图上标出通过负载R 的电流方向。
（3）画出电路工作时通过R 的电流波形。
（将交流电分成正半
周负半周进行分析）
图6—1 补偿法测电阻电路图
0 10(s)
答：（1）次级线圈的电压波形：
（3）通过R的电流波形：
课后思考题
1．通过桥式整流过程的分析，要使电路不短路，二极管的联接有何特点？电源应接在哪两端？
答：应注意四个相联二极管的异级端与电源相连，同极端与电阻、电容相连。
2．有人设计使用二极管的电路如右图，判断示波器测DE两
端的电压波形及该波形频率是原交流频率的几倍。
（图中匝数
N1=N2）
答：DE两端电压波形为：
DE两端电压是原变压器电压的1/2，频率是原变压器频率的2倍。
二极管特性的研究——桥式整流电路的设计
实验报告评分标准：满分30分
1、实验文字部分（10）：
实验目的；实验原理(包括设计线路图)；实验仪器；实验内容；回答预习思考题。
2、数据处理部分（15）：
一、数据表格（5分）；二、有效数字（5分）；三、坐标纸绘图（5分）。
3、分析讨论部分：
一、误差原因分析、讨论与改进（5分）。
R L。