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时间:2020-05-08
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1、直流稳压电源技术——稳压电源基础第二章稳压电源基础一、电子元件基础知识 直流稳压电源中主要使用这些电子元件:电阻、电容、变压器、电感、二极管、三极管、场效应管、集成电路等,有些直流稳压电源可能还有发光二极管、电流表、电压表元件用于工作状态的指示。这些电子元件主要分为无源器件和有源器件两大类。其中无源器件是电阻、电容、变压器、电感;有源器件是二极管、三极管、场效应管、集成电路。无源器件就不必说了,下面我们主要介绍一下有源器件的基础知识。1、二极管 二极管是我们通常情况下的俗称,它的学名叫晶体二极管或半导体二极管。二极管就是由一个P
2、N结,加上相应的电极引线封装而成。二极管按材料分类有硅材料和锗材料;按功能分类又可以分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、发光二极管等。常用的二极管主要是利用PN结的单向导电性进行工作。如:整流二极管、检波二极管、开关二极管等。但是二极管还有一些比较特殊的性能,比如稳压二极管反向击穿后两端电压保持不便;变容二极管PN结间的结电容会随着外加电压的变化而发生变化;发光二极管通电后能够发光。(1)二极管的主要参数 正向电流IF 在额定功率下,允许通过二极管的电流值。 正向电压降VF 二极
3、管通过额定正向电流时,在两极间所产生的电压降。 最大整流电流(平均值)IOM 在半波整流连续工作的情况下,允许的最大半波电流的平均值。 反向击穿电压VB 二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。 正向反向峰值电压VRM 二极管正常工作时所允许的反向电压峰值,通常VRM为VP的三分之二或略小一些。 反向电流IR 在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。 结电容C 电容包括电容和扩散电容,在高频场合下使用时,要求结电容小于某一规定数值。 最高工作频率FM 二极
4、管具有单向导电性的最高交流信号的频率。 (2)直流稳压电源中常用的二极管 直流稳压电源中常用的二极管有整流二极管、稳压二极管和发光二极管。整流二极管 将交流电流变为直流电流的二极管叫作整流二极管,它是面结合型晶体二极管,因结电容大,故工作频率低。通常,IF在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;IF在1安以下的采用塑料封装。由于近代工艺水平的提高,也有一些较大功率的二极管也采用塑封形式。在电路原理图中整流二极管用图2-1-1的符号表示。稳压二极管 稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,它是利用PN结反向击穿时的电
5、压基本上不随电流的变化而变化的特点来达到稳压的目的。因为它能在电路中起稳压作用,故称为稳压二极管(简称稳压管)。在电路原理图中稳压二极管用图2-1-2的符号表示。 稳压管的伏安特性曲线如图2-1-3所示。当反向电压达到VZ时,即使电压有一微小的增加,反向电流亦会猛增(反向击穿曲线很徒直)这时,二极管处于击穿状态,如果把击穿电流限制在一定的范围内,管子就可以长时间在反向击穿状态下稳定工作。 2、三极管 三极管的学名叫晶体三极管或半导体三极管,可以说它是电子电路中最重要的器件。三极管最基本的作用是放大作用。它可以把微弱的电信号变成一定强
6、度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管还可以作电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成,而三极管由两个PN结构成。共用的一个电极称为三极管的基极(用字母b表示),其他的两个电极称为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式,形成了一种是NPN型的三极管,另一种是PNP型的三极管。因此三极管的电路图符号有两种:箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。有一个箭头的电极是发射极,实际上箭头所指的方向是电流的方向。这两
7、种类型的三极管电路图符号见图:2-1-4。 三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。前面说PNP型和NPN型是从结构工艺上来分类。按照制造材料分类,有锗管和硅管;按照工作频率分类,有低频管和高频管;一般低频管用以处理频率在3MHz以下的电路中,高频管的工作频率可以达到几百兆赫。按照允许耗散的功率大小分类,有小功率管和大功率管;一般小功率管的额定功耗在1W以下,而大功率管的额定功耗可达几十瓦以上。常见的三极管大多采用是塑料封装或金属封装。(1)三极管的主要参数 电流放大系数β 在静态情况下,三极管集电极的直流电流Ic与基极电
8、流Ib的比值,称为三极管的静态电流放大系数。在动态情况下,集电极电流的变化量ΔIc与基极电流的变化量ΔIb的比值,称为三极管的动态电流放大系数(或交流
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