二极管

用可以减小输出电压的纹波，从而得到比较平滑的直流。当忽略电感器L的电阻时，负载上

输出的平均电压和纯电阻(不加电感)负载相同，即

Vo= 0.9V2 (4-12)

L 电感滤波的特点是，整流管的导电角较大(电感

vo v2 ~ RL L的反电势使整流管导电角增大)，峰值电流很小，

输出特性比较平坦。其缺点是由于铁芯的存在，笨

重、体积大，易引起电磁干扰。一般只适用于大电流的场合。 图4-17桥式整流电感滤波电路 3．复式滤波器

在滤波电容C之前一个电感L构成了LC滤波电路。如图4-18（a）所示。这样可使输出至负载RL上的电压的交流成分进一步降低。该电路适用于高频或负载电流较大并要求脉动很小的电子设备中。

为了进一步提高整流输出电压的平滑性，可以在LC滤波电路之前再并联一个滤波电容C1，如图4-18（b）所示。这就构成了πLC滤波电路。

L C C1 L C2 C1 R C2 （a）LC型滤波器 （b）πLC滤波器 （c）πRC型滤波器

图 4-17 复式滤波电路

由于带有铁芯的电感线圈体积大，价也高，因此常用电阻R来代替电感L构成πRC滤波电路，如图4-18（c）所示。只要适当选择R和C2参数，在负载两端可以获得脉动极小的直流电压。在小功率电子设备中被广泛采用。

4.4 稳压管稳压电路

经过整流和滤波后的电压往往会随交流电源的波动和负载的变化而变化。电压的不稳定有时会产生测量和计算的误差，引起控制装置的工作不稳定，甚至根本无法正常工作。特别I 是精密电子测量仪器、自动控制、计算装置及R IZ Io D D 晶闸管的触发电路等都要求有很稳定的直流电

~ v1 Vi C 源供电。最简单的直流稳压电源是采用稳压管v DZ RL Vo 来稳定电压的。

D D 图4-19是一种稳压管稳压电路，经过桥式整流电路和电容滤波器滤波得到直流电压Vi，再经过限流电阻R和稳压管DZ组成的稳压电图4-19 稳压管稳压电路 路接到负载电阻RL上。这样，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。

R23214 — —214

引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化。下面分析在这两种情况下稳压电路的作用。例如，当交流电源电压增加而使整流输出电压Vi随着增加时，负载电压Vo也要增加。Vo即为稳压管两端的反向电压。当负载电压Vo稍有增加时，稳压管的电流IZ就显著增加，因此电阻R上的压降增加，以抵偿Vi的增加，从而使负载电压Vo保持近似不变。相反，如果交流电源电压减低而使Vi减低时，负载电压Vo也要减低，因而稳压管的电流Iz就显著减小，电阻R上的压降也减小，仍然保持负载电压Vo保持近似不变。同理，如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电压Vo改变时，上述稳压电路仍能起到稳压的作用。例如，当负载电流增大时，电阻R上的压降也增大，负载电压Vo因而下降。只要Vo下降一点，稳压管电流就显著减小，通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压Vo也就近似稳定不变。当负载电流减小时，稳压过程相反。

选择稳压管时，一般取：

VZ?Vo IZmax?(1.5~3)IomaxVi?(2~3)Vo??? （4-13） ??例4-4 有一稳压管稳压电路，如图4-19所示。负载电阻RL由开路变到3KΩ，交流电压经整流滤波后得出Vi = 45（V）。今要求输出直流电压VO = 15（V），试选择稳压管DZ。

解：根据输出直流电压VO = 15（V）的要求，由式(4-13)稳定电压 VZ?Vo?15(V)

由输出电压VO = 15（v）及最小负载电阻RL = 3KΩ的要求,负载电流最大值 Iomax?Vo15??5mA RL3由式(4-13)计算 IZmax?3Iomax?15mA

查半导体器件手册，选择稳压管2CW20，其稳定电压VZ = (13.5～17) (V)，稳定电流IZ?5mA，IZmax?15 mA。

例4-5 图4-20所示电路中，已知VZ =12V, IZmax =18mA ，IZ=5mA ,负载电阻RL =2KΩ，

当输入电压由正常值发生±20%的波动时，要求负载两端电压基本不变，试确定输入电压Vi的正常值和限流电阻R的数值。

解: 负载两端电压VL就是稳压管的端电压VZ，当Vi发生R I 波动时，必然使限流电阻R上的压降和VZ发生变动，引起稳压

IZ IL 管电流的变化，只要在IZmax～IZ范围内变动，可以认为VZ即

Vi DZ VL RL VL基本上未变动，这就是稳压管的稳压作用。

a） 当Vi向上波动20%，即10.2Vi时,认为IZ = IZmax, =18mA

因此有：

VI?IZmax?IL?18?zRL图4-20 例4-5

?18?12?24 mA 2由KVL得： 1.2Vi?IR?VL?24?10?3?R?12 b） 当Vi向下波动20%,即0.8Vi时，认为 IZ = 5 mA 因此有:

I?Iz?IL?5?Vz12?5??11mA RL2由KVL得： 0.8Vi?IR?VL?11?10?3?R?12 联立方程组可得: Vi=26V, R =800Ω

习 题

1. 概念题

4-1 （1）什么是P型半导体？什么是N型半导体？

（2）什么是PN结？其主要特性是什么？

（3）如何使用万用表欧姆档判别二极管的好坏与极性？

（4）为什么二极管的反向电流与外加反向电压基本无关，而当环境温度升高时会明显增大？ （5）把一节1.5V的电池直接到二极管的两端，会发生什么情况？

4-2 二极管电路如题4-2图所示，D1、D2为理想二极管，判断图中的二极管是导通还是截止，并求

AO两端的电压VAO。

D A 6V 3KΩ 12V O 15V 3KΩ 12V O D A (a) (c) A D2 D1 6V 12V O 3KΩ D1 6V D2 12V 3KΩ A O (c) 题 4-2 图

(d) 4-3 在题4-3图所示电路中，已知E=6V，vi = 12sinωtV，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画

出输出电压vo的波形

— —216

Vi R D E VO Vi R D E VO （a） （b） 题4-3图

4-4 电路如题4-4图所示。试分析当输入电压VS为3V时，哪些二极管导通？当输入电压VS为0V

时，哪些二极管导通？（写出分析过程，并设二极管的正向压降为0.7V）

4-5 试判断题4-5图中二极管是导通还是截止？为什么？（D为理想二极管）

+15V 18KΩ 25KΩ 140KΩ D1 VS + - 3KΩ D2 D3

5V D 4 10V D 2KΩ 5KΩ 10KΩ 题4-4图 题4-5图

4-6 题图4-6所示电路，已知输入电压vi的波形，试画出输出电压vo的波形。

D vi (V) 5.1KΩ vi 3V 0 1 2 3 4 5 t(ms)

vo 5 题 4-6图

4-7 （1）为什么稳压管的动态电阻愈小，则稳压愈好？

（2）利用稳压管或二极管的正向导通区是否也可以稳压？

（3）用两个稳压值相等的稳压管反向串联起来使用可获得较好的温度稳定性，这是为什么？

4-8 在题4-8图所示电路中，已知稳压管的稳定电压VZ=6V，vi = 12sinωtV，二极管的正向压降可

忽略不计，试分别画出输出电压vo的波形。并说出稳压管在电路中所起的作用。

I vo DZ1 DZ2 Vi R DZ R vi D1 D2 IZ RL IL VL

题 4-8图 题 4-9