§ 2.5 二极管应用电路整流电路滤波电路稳压电路
u1 u2 u3 u4 u
o
§ 2.5.1 直流稳压电源的组成和功能电源变压器,将交流电网电压 u1变为合适的交流电压 u2。
整流电路,将交流电压 u2变为脉动的直流电压 u3。
滤波电路,将脉动直流电压 u3转 变为平滑的直流电压 u4。
稳 压电路,清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压 uo的稳定。
整流电路的任务,把交流电压转变为直流脉动的电压。
§ 2.5.2 整流电路常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、
桥式和倍压整流等。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
一、半波整流电路
t?
uo
(3) 输出电压平均值（ Uo）：
(1) 输出电压波形：
u1 u2
aT
b
D
RL uo
iL
(2)二极管上承受的最高电压：
22 UU RM?
(4)流过负载和二极管的 平均电流 为
245.02π
2
)d(
π
0
s i n22
π2
1
Lo UUttUUU
LL
o
LD R
U
R
UII 245.0
二、单相桥式整流电路
u2正半周时电流通路
u1 u2
T
D4
D2
D1
D3
RL
uo
+
-
+
-
1 工作原理
-
+
u0
u1 u2
T
D4
D2
D1
D3
RL
u2负半周时电流通路
+
-
u2>0 时
D1,D3导通
D2,D4截止电流通路,
A? D1?
RL?D3?B
u2<0 时
D2,D4导通
D1,D3截止电流通路,
B? D2?
RL?D4?A
输出是脉动的直流电压！
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
u2
D4
D2
D1
D3
RL
uo
A
B
u2
t?
t?
uD4,uD2
t?
uo
uD3,uD1
a,整流输出电压平均值（ Uo）
b,负载上的 (平均 )电流,
2
9.0
2π
22
)d(
2 π
0
s i n
2
2
π2
1
Lo
UUttUUU
L
L R
U.I 290?
L
oD R
U.II 2450
2
1
22 UU RM?
c,流过二极管的
(平均 )电流,
d,二极管承受的最大反向电压
2 参数计算几种常见的硅整流桥外形：
+ A C -~ + ~ -
~+ -~
三,倍压整流电路
1 二倍压整流电路 u
2的正半周时,D1
导通,D2截止，理想情况下，电容 C1
的电压充到：
22U
u2的负半周时,D2
导通,D1截止，理想情况下，电容 C2
的电压充到：
22U负载上的电压：
222 Uu o?
+
–u1 u2
+
–
D1
C2
C1
D2
uoRL
+ –2
2U
2 多倍压整流电路
+ –
222 U
u2的第一个正半周,u2,C1,D1构成回路,C1
充电到：
22U
u2的第一个负半周,u2,C2,D2,C1构成回路，
C2充电到：
222 U
C1
u1 u2D1 D
2
D3
D4
D5
D6
C3 C5
C2 C4 C6
+ –2
2U
+ –2
22 U
+ –2
22 U
+ –
222 U
+ –
222 U
+ –
222 U
C1
u1 u2D1 D
2
D3
D4
D5
D6
C3 C5
C2 C4 C6
u2的第二个正半周,u2,C1,C3,D3,C2构成回路,C1补充电荷,C3充电到：
222 U
u2的第二个负半周,u2,C2,C4,D4,C3,C1构成回路,C2补充电荷,C4充电到：
222 U
从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。
§ 2.5.3 滤波电路滤波电路的结构特点,电容与负载 RL 并联，或电感与负载 RL串联。
交流电压脉动直流电压整流 滤波 直流电压原理,利用储能元件 电容 两端的电压 (或通过 电感 中的电流 )不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
电容滤波电路
1,RL未接入时 u2
t
uo
t
设 t1时刻接通电源
t1
整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形
a
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
22U
CRc i nt充电时间常数
2,RL接入（且 RLC较大） u
2
t
uo
ta
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
CR Ld放电时间常数滤波输出
CRCRR Ld i n ti n t )//(
充电时间常数整流电路的输出电流 iD
iD
一般取
2)53(
TCRτ
Ld
(T:电源电压的周期 )
近似估算,Uo=（ 1.1-1.2） U2。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。
RLC 越大? Uo越高
负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短
iD的峰值电流越大电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。
RLC 愈大?电容器放电愈慢? Uo(平均值 )愈大输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变,Uo 和
S 也随之改变。
如,RL 愈小 ( IL 越大 ),Uo下降多,S 增大。
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合。
(3) 输出特性 (外特性 )u
o
电容 滤波纯电阻负载
1.4U2
0.9U2
0
IL
§ 2.5.4 限幅电路
O
+
V R E F
I
+
R
O
+
V th
V R E F
I
+
R
r D
O
+
D
( a) ( b )
V R EF
I
+
R
O
+
V th
V R EF
I
+
R
r D
)(
)( )2(
R E Ftho
R E FthI
VVv
VVv
1 普通二极管限幅
ivvVVv 0R E FthI ),( )1(
uo
t
–
+
A
uo
R1
RF
ui
DZ
R
+
R：限流电阻。
一般取 100?。
DZ双向稳压管
t
ui
UZ
-UZ
2 稳压管限幅
1、对数运算电路
DO vv
DR ii?
TD /SD e VvIi?
S
I
T
S
D
TO lnln RI
vV
I
iVv
§ 2.5.5 对数和反对数运算电路
2 反对数－指数运算电路
T
I1
S
/
S
DRO
ln
e TI
V
v
RI
RI
RiRiv
Vv
指数运算电路相当反对数运算电路。
u1 u2 u3 u4 u
o
§ 2.5.1 直流稳压电源的组成和功能电源变压器,将交流电网电压 u1变为合适的交流电压 u2。
整流电路,将交流电压 u2变为脉动的直流电压 u3。
滤波电路,将脉动直流电压 u3转 变为平滑的直流电压 u4。
稳 压电路,清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压 uo的稳定。
整流电路的任务,把交流电压转变为直流脉动的电压。
§ 2.5.2 整流电路常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、
桥式和倍压整流等。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
一、半波整流电路
t?
uo
(3) 输出电压平均值（ Uo）：
(1) 输出电压波形：
u1 u2
aT
b
D
RL uo
iL
(2)二极管上承受的最高电压：
22 UU RM?
(4)流过负载和二极管的 平均电流 为
245.02π
2
)d(
π
0
s i n22
π2
1
Lo UUttUUU
LL
o
LD R
U
R
UII 245.0
二、单相桥式整流电路
u2正半周时电流通路
u1 u2
T
D4
D2
D1
D3
RL
uo
+
-
+
-
1 工作原理
-
+
u0
u1 u2
T
D4
D2
D1
D3
RL
u2负半周时电流通路
+
-
u2>0 时
D1,D3导通
D2,D4截止电流通路,
A? D1?
RL?D3?B
u2<0 时
D2,D4导通
D1,D3截止电流通路,
B? D2?
RL?D4?A
输出是脉动的直流电压！
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
u2
D4
D2
D1
D3
RL
uo
A
B
u2
t?
t?
uD4,uD2
t?
uo
uD3,uD1
a,整流输出电压平均值（ Uo）
b,负载上的 (平均 )电流,
2
9.0
2π
22
)d(
2 π
0
s i n
2
2
π2
1
Lo
UUttUUU
L
L R
U.I 290?
L
oD R
U.II 2450
2
1
22 UU RM?
c,流过二极管的
(平均 )电流,
d,二极管承受的最大反向电压
2 参数计算几种常见的硅整流桥外形：
+ A C -~ + ~ -
~+ -~
三,倍压整流电路
1 二倍压整流电路 u
2的正半周时,D1
导通,D2截止，理想情况下，电容 C1
的电压充到：
22U
u2的负半周时,D2
导通,D1截止，理想情况下，电容 C2
的电压充到：
22U负载上的电压：
222 Uu o?
+
–u1 u2
+
–
D1
C2
C1
D2
uoRL
+ –2
2U
2 多倍压整流电路
+ –
222 U
u2的第一个正半周,u2,C1,D1构成回路,C1
充电到：
22U
u2的第一个负半周,u2,C2,D2,C1构成回路，
C2充电到：
222 U
C1
u1 u2D1 D
2
D3
D4
D5
D6
C3 C5
C2 C4 C6
+ –2
2U
+ –2
22 U
+ –2
22 U
+ –
222 U
+ –
222 U
+ –
222 U
C1
u1 u2D1 D
2
D3
D4
D5
D6
C3 C5
C2 C4 C6
u2的第二个正半周,u2,C1,C3,D3,C2构成回路,C1补充电荷,C3充电到：
222 U
u2的第二个负半周,u2,C2,C4,D4,C3,C1构成回路,C2补充电荷,C4充电到：
222 U
从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。
§ 2.5.3 滤波电路滤波电路的结构特点,电容与负载 RL 并联，或电感与负载 RL串联。
交流电压脉动直流电压整流 滤波 直流电压原理,利用储能元件 电容 两端的电压 (或通过 电感 中的电流 )不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
电容滤波电路
1,RL未接入时 u2
t
uo
t
设 t1时刻接通电源
t1
整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形
a
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
22U
CRc i nt充电时间常数
2,RL接入（且 RLC较大） u
2
t
uo
ta
u1 u2u1
b
D4
D2
D1
D3
RL
uo
S
C +–
CR Ld放电时间常数滤波输出
CRCRR Ld i n ti n t )//(
充电时间常数整流电路的输出电流 iD
iD
一般取
2)53(
TCRτ
Ld
(T:电源电压的周期 )
近似估算,Uo=（ 1.1-1.2） U2。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。
RLC 越大? Uo越高
负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短
iD的峰值电流越大电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。
RLC 愈大?电容器放电愈慢? Uo(平均值 )愈大输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变,Uo 和
S 也随之改变。
如,RL 愈小 ( IL 越大 ),Uo下降多,S 增大。
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合。
(3) 输出特性 (外特性 )u
o
电容 滤波纯电阻负载
1.4U2
0.9U2
0
IL
§ 2.5.4 限幅电路
O
+
V R E F
I
+
R
O
+
V th
V R E F
I
+
R
r D
O
+
D
( a) ( b )
V R EF
I
+
R
O
+
V th
V R EF
I
+
R
r D
)(
)( )2(
R E Ftho
R E FthI
VVv
VVv
1 普通二极管限幅
ivvVVv 0R E FthI ),( )1(
uo
t
–
+
A
uo
R1
RF
ui
DZ
R
+
R：限流电阻。
一般取 100?。
DZ双向稳压管
t
ui
UZ
-UZ
2 稳压管限幅
1、对数运算电路
DO vv
DR ii?
TD /SD e VvIi?
S
I
T
S
D
TO lnln RI
vV
I
iVv
§ 2.5.5 对数和反对数运算电路
2 反对数－指数运算电路
T
I1
S
/
S
DRO
ln
e TI
V
v
RI
RI
RiRiv
Vv
指数运算电路相当反对数运算电路。
