第 2 章 二極體電路 講義與作業

第 2 章 二極體電路 講義與作業

一、直流電源供應器

— 電源變壓器用來降壓與電氣隔離

— 二極體作為整流器電路，分為半波及全波

— 濾波器去除半波及全波訊號之高低起伏使趨近直線固定值

— 電壓調整器用來應付負載電流變動時，輸出直流電壓的恒定

二、電源變壓器

— 磁通量守恒 N1I1=N2V2

— 功率守恒 V1I1=V2I2 ==>

三、二極體電路

— 電壓轉換曲線

四、半波整流

„ vS<Vr 不導通：輸出電壓為零

„ vS>Vr 導通：

— 半波整流充電電路

— Example 2.1：

假設 求最大 I_D，最大反向二極體電壓、與二極體導通佔一個週期的百分比 解：

(1)二極體峰值電流

(2)二極體最大反向電壓：

(3)二極體導通週期：

(4) 導通百分比

( ) ^{24 12 0.6 114}

0.10

S B

D

V V V

i peak mA

R

− − γ − −

= = =

(

)

R S B

v =V +V = + = V

24sin 1 12.6

vI =

ω

1 1

sin 12.6 31.7 t 24

ω = ^{− ⎛}⎜⎝ ^⎞⎟⎠ ⇒

o

2 180 31.7 148.3

ωt = − = ^o

148.3 31.7

100% 32.4%

360

− × =

五、全波整流電路

— 中間抽頭式全波整流器

„ 當 D1 ON 時，

D2 正承受 2Vs + Vr 之逆壓

— 正輸出橋式整流器

„ 使用四個二極體，

„ 橋式之接地在 R 之一端

„ 正半週 D1 及 D2 導通，負半週 D3 及 D4 導通

„ 電流流經 R 的方向相同，所以輸出電壓極性相同

„ 當 D1 ON 時，D4 的逆偏壓(PIV)為 Vs+Vr

„ 當 D1 與 D2 ON 時，Vo = Vs-Vr-Vr

— Example 2.2

比較兩全波整流器電路

„ 請繪出兩全波整流器電路的電路圖

„ 兩種整流器通路所經二極體數目不同

‹ 四個 (橋式) 　& 　 兩個(中間抽頭)

„ 接地點的連接

‹ 電阻的一邊接地(橋式) & 線圈的中央接地(中間抽頭)

„ 二極體未通時之 PIV

‹ 中心接地式：2*Vs - Vr

‹ 橋式：Vs + Vr

„ 橋式之優勢

‹ 線圈數只要一半，因中心接地式的每次只用一半線圈，而浪費了另 一半

‹ 所需容忍的崩潰電壓(PIV)也僅需一半

六、濾波電路

— 半波濾波器

— 全波濾波整流器

„ 輸出電壓

其中，t’是達峰值後之時間

„ 最小輸出電壓

其中，T 為放電時間

„ 漣波電壓

‹ 一般 T’<<RC，則

‹ 若漣波效應小，可近似令 T’=TP

1. 全波整流：Tp=訊號週期 T 的一半，則

2. 半波整流：Tp=訊號週期 T，則

七、電壓調節器(固定電壓參考電路)

— 限流電阻(齊納電阻為 0)

— Example 2-5

設計一個車用穩壓器得以將車用電池(11-13.6V) 提供給車用收音機(9V)。此收音 機的電流由 0A(關閉)到 100mA(最大音量)

解：

„ Zener 最大工作電流

„ Zener 最大工率散逸

„ 所需限流電阻

— 非理想齊納二極體電阻不為 0

八、剪波器(限制器)電路

— 簡單應用：限制電路的輸入以防電晶體崩潰

— 單二極體剪波器電路

— 剪波器電路亦可設計使 DC 電源與輸入串聯

— 雙二極體剪波器電路

八、夾波器指將整個訊號平移某 DC 的準位

九、含獨立電源之夾波電路

十、二極體邏輯電路—AND

十一、二極體邏輯電路--OR