【文章內(nèi)容簡介】 流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓，習(xí)慣上 稱單向脈動性直流電壓。 整流電路 簡介 整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成 。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和 交流電壓 的混合電壓，習(xí)慣上稱單向脈動性直流電壓 。 整流電路的意義 （ 1） 電源電路中的整流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三 種，倍壓整流電路用于其它交流信號的整流，例如用于 發(fā)光二極管 電平指示器電路中，對音頻信號進行整流 。 （ 2） 前三種整流電路輸出的單向脈動性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動性直流電主要成分仍然是 50Hz的，因為輸入交流市電的頻率是 50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒有改變單向脈動性直流電中交流成分的頻率 ； 全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交 流電壓的正、負半周，使頻率擴大在倍為 100Hz，所以這種單向脈動性直流電的交流成分主要成分是 100Hz 的，這是因為整流電路將輸入交流電壓的一個半周轉(zhuǎn)換了極性，使輸出的直流脈動性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波 。 （ 3） 在電源電路的三種整流電路中，只有全波整流電路要求電源變壓器的次級線圈設(shè)有中心抽頭，其他兩種電路對 電源變壓器 沒有抽頭要求。另外，半波整流電路中只用一只二極管，全波整流電路中要用兩只二極管，而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個特點，可以方便地分辨出三種整流電路的類型，但要注意以電源變壓器有無 抽頭 來分辨三種整流電路比較準(zhǔn)確。在半波整流電路中，當(dāng)整流二極管截 止時，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對于全波整流電路而言也是這樣，當(dāng)一只二極管導(dǎo)通時，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高；對于橋式整流電路而言，兩只 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來承受反向峰值電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓的一半，所以對這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。 （ 4） 在要求直流電壓相同的情況下，對全波整流電路而言，電源變壓器次級線圈抽頭到上、下端交流電壓相等，且等于橋式整流電路中電源變 壓器次級線圈的輸出電壓，這樣在全波整流電路中的電源變壓器相當(dāng)于繞了兩組次級線圈。 （ 5） 在全波和橋式整流電路中，都將輸入交流電壓的負半周轉(zhuǎn)到正半周或?qū)⒄胫苻D(zhuǎn)到負半周，這一點與半波整流電路不同，在半波整流電路中，將輸入交流電壓一個半周切除。 （ 6） 在整流電路中，輸入交流電壓的幅值遠大于二極管導(dǎo)通的管壓降，所以可將整流二極管的管壓降忽略不計。 （ 7） 對于倍壓整流電路，它能夠輸出比輸入交流電壓更高的直流電壓，但這種電路輸出電流的能力較差，所以具有高電壓，小電流的輸出特性。 （ 8） 分析上述整流電路時，主要用二極管 的單向?qū)щ娞匦?，整流二極管的導(dǎo)通電壓由輸入交流電壓提供。 橋式整流電路 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種 電路 ，只要增加兩只二極管口連接成 “ 橋 ” 式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了它的缺點 。 橋式整流電路圖如 32 所示。 圖 32 橋式整流電路 橋式整流電路的工作原理如下： e2 為正半周時，對 D D3 和方向電壓，Dl， D3 導(dǎo)通；對 D D4 加反向電壓， D D4 截止。電路中構(gòu)成 e Dl、Rfz 、 D3 通電回路，在 Rfz ，上形成上正下負的半波整洗電壓， e2 為負半周時，對 D D4 加正向電壓， D D4 導(dǎo)通；對 D D3 加反向電壓， DD3 截止。電路中構(gòu)成 e D2Rfz 、 D4 通電回路，同樣在 Rfz 上形成上正下 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 負的另外半波的整流電壓 。 如此重復(fù)下去，結(jié)果在 Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖 33 中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半 。 三端穩(wěn)壓器 CW7812 CW7812 輸入 /輸出之間有 2－ 3V 及以上的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即既保證在最大負載電流時調(diào)整管不進入飽和，又不致于功耗偏大。 另外一般在三端穩(wěn) 壓器的輸入輸出端接一個二極管，用來防止輸入端短路時 ,輸出端存儲的電荷通過穩(wěn)壓器 ,而損壞器件。最高承受輸入電壓是 18 伏輸入的是直流 。 變壓器整流電路與電源電路的設(shè)計 變壓整流電路和穩(wěn)壓電源電路（如圖 33 虛線左邊所示），其主要由變壓器、二極管橋式電路、電容構(gòu)成。其中變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，并將公共電網(wǎng)中的 220V 交流電變?yōu)?12V 交流電，再通過二極管橋式電路進行整流和電容 C1 濾波。整流信號由 VC1 引出。在此基礎(chǔ)上再接三端穩(wěn)壓器CW7812 及電容 C C4（如圖 33 虛線右邊所示），這樣整個電路就構(gòu)成穩(wěn)壓電源 電路。由 B 點提供 +12V 的直流電壓。 變壓器整流電路及電源電路如圖 33 所示。 圖 33 變壓器整流電路及電源電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 檢測電路 設(shè)計 熱敏電阻 定義一： 對熱敏感的半導(dǎo)體電阻。其阻值隨溫度變化的曲線呈非線性。 定義二： 由具有很 高電阻溫度系數(shù)的固體半導(dǎo)體材料構(gòu)成的熱敏類型的溫度檢測元件。 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式如圖 34 所示。 圖 34 熱敏電阻 的結(jié)構(gòu)形式 熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ PTC）和 負溫度系數(shù)熱敏電阻 器（ NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（ NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件 。 熱敏電阻的溫度特性如圖 35 所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 35 溫度特性 利用的原理是溫度引起 電阻 變化．若電子和 空穴 的濃度分別為 n、 p，遷移率分別為 μ n、 μ p，則半導(dǎo)體的 電導(dǎo) 為： σ =q（ nμ n+pμ p） 因為 n、 p、 μ n、 μ p 都是依賴溫度 T 的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測量電導(dǎo)而推算出溫度的高低，并能做出電阻 溫度特性曲線．這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理 。 熱敏 電阻包括正溫度系數(shù)（ PTC）和負溫度系數(shù)（ NTC）熱敏電阻，以及 臨界溫度熱敏電阻 （ CTR） 。 熱敏電阻原理 熱敏電阻是熱電阻的一種，所以說，原理都是溫度引起電阻變化。但是現(xiàn)在熱電阻一般都被工業(yè)化了，基本是指 PT100,CU50 等常用熱電阻 。 他兩的區(qū)別是：一般熱電阻都是指金屬熱電阻（ PT100）等，熱敏電阻都是指半導(dǎo)體熱電阻 。 但是熱敏電阻阻值隨溫度變化的曲線呈非線性，而且 每個相同型號的線性度也不一樣，并且測溫范圍比較小。所以工業(yè)上一般用金屬熱電阻 ~也就是我們平常所說的熱電阻 。 而熱敏電阻一般用在電路板里，比如像你所說的可以類似于一個保險絲。由于其阻值隨溫度變化大，可以作為保護器使用。當(dāng)然這只是一方面，它的用途也很多，如熱電偶的冷端溫度補償就是靠熱敏電阻來補償 ， 另外，由于其阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴重。所以元件的一致性很差，并不能像熱電阻一樣有標(biāo)準(zhǔn)信號 。 熱敏電阻工作原理 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 NTC 是 Negative Temperature Coefficient 的縮寫 ,意思是負的溫度系 數(shù) ,泛指負溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂 NTC 熱敏電阻器就是負溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因為在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。 NTC 熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在 10O~1000000歐姆，溫度系數(shù) 2%~%。 NTC 熱敏電阻可廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補償、抑制波涌電流等場 合。 應(yīng)用設(shè)計 電子溫度計、電子萬年歷、電子鐘溫度顯示、電子禮品 ； 冷暖設(shè)備、加熱恒溫電器 ； 汽車電子溫度測控電路 ； 溫度傳感器、溫度儀表 ； 醫(yī)療電子設(shè)備、電子盥洗設(shè)備 ； 手機電池及充電電器 。 負溫度系數(shù)（ NTC）熱敏電阻材料由高純度過渡金屬 Mn Cu Ni 等元素的氧化物經(jīng)共沉淀制粉、等靜壓成型后 12001400℃ 高溫?zé)Y(jié)而成 ， 結(jié)合先進的半導(dǎo)體切、劃片工藝及玻封、環(huán)氧工藝制成各種類型 NTC 熱敏電阻，產(chǎn)品種類齊全、精度高、穩(wěn)定性好。阻值范圍 ~2022kΩ ， B 值范圍 2500~4500。冰箱 空調(diào) 電熱水器 整體浴室 電子萬年歷 微波爐 糧倉測溫 洗碗機 電飯煲 電子盥洗設(shè)備 冰柜 豆?jié){機 手機電池 充電器 電磁爐 面包機 消毒柜 飲水機 溫控儀表 醫(yī)療儀器 汽車測溫 電烤箱 火災(zāi)報警等領(lǐng)域 。 NTC 熱敏電阻的基本物理物性有：電阻值、 B 值、耗散系數(shù)、時間常數(shù) 。 熱敏電阻在零功率狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度由一個特定溫度向另一個特定溫度突變時， 溫度變化 %所需時間 。 由于環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致熱敏電阻本體的溫度變化，熱敏電阻一般都是半導(dǎo)體陶瓷做成的，當(dāng)自身溫度變化時，其陶瓷內(nèi)部的電子遷移率會隨溫 度的變化而變化。通常熱敏電阻會分為 PTC（正溫度系數(shù)）和 NTC（負溫度系數(shù)）熱敏電阻。正溫度系數(shù)就是電阻值隨溫度升高而增大的電阻器，負溫度系數(shù)電阻值隨溫度升高面指數(shù)降低。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 電壓比較器 電壓比較器它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波 。 電壓比較器是對輸入信號進行鑒別與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路 。 電壓比較器管腳圖如圖 36 所示。 圖 36 電壓比較器管腳圖 常用的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器、窗口比較器、三態(tài)電壓比較器等 。 工作原理 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近 “無窮大 ”的運算放大器 。 電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大小 (用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系 )； 當(dāng) ”+”輸入端電壓高于 ”－ ”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平 ； 當(dāng) ”+”輸入端電壓低 于 ”－ ”輸入端時，電壓比較器輸出為低電平 。 功能作用 它可用作模擬電路和 數(shù)字電路 的接口，還可以用作波形產(chǎn)生和變換電路等。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波 。 簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我們就要對它進行改進。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器 。 運放，是通過反饋回路和輸入回路的確定 “ 運算參數(shù) ” ，比如放大倍數(shù)，反饋量 可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 低電平。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。一般應(yīng)用中，有時也可以用線性運算放大器，在不加負反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來使用。 控制電路 設(shè)計 二極管或門電路 二極管或門 uA、 uB 是輸入信號，它們的高電平是 3V，低電平是 0V。 uY 是輸出信號。 （ 1）電壓關(guān)系表 輸入、輸出電壓關(guān)系也有四種情況：（設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為 ） ① uA＝ uB＝ 0V 時， D D2 由于正偏而導(dǎo)通， uY＝（ 0－ ）＝－ ； ② uA ＝ 0V、 uB ＝ 3V 時， D2 導(dǎo)通， D1 反向偏置截止， uY ＝（ 3－ ）＝ ③ uA ＝ 3V、 uB ＝ 0V 時， D1 導(dǎo)通， D2 反向偏置截止， uY ＝（ 3－ ）＝ ④ uA ＝ uB ＝ 3V 時， D1 、 D2 都正偏導(dǎo)通， uY ＝（ 3－ ）＝ 。 （ 2）真值表 若用 A、 B、 Y 分別代表 uA 、