最全解析二極管恒壓降以及壓降在電路中的計算方法
2021-02-23 17:35:09閱讀量:8824
什么是二極管恒壓降
就是正向?qū)〞r,不管外電壓多大,電流多大,在二極管上的壓降維持不變。
在二極管恒壓降模型中,只考慮二極管PN結(jié)的內(nèi)建電場的作用, 不把二極管看做有電阻的。這樣,二極管正向?qū)〞r,壓降只與內(nèi)建電場有關(guān),而內(nèi)建電場恒定,所以,壓降也是恒定的。
二極管的模型有多種:
1.理想模型
所謂理想模型,是指在正向偏置時,其管壓降為零,相當于開關(guān)的閉合。當反向偏置時,其電流為零,阻抗為無窮,相當于開關(guān)的斷開。具有這種理想特性的二極管也叫做理想二極管。
在實際電路中,當電源電壓遠大于二極管的管壓降時,利用此模型分析是可行的。
2.恒壓降模型
所謂恒壓降模型,是指二極管在正向?qū)〞r,其管壓降為恒定值,且不隨電流而變化。硅管的管壓降為0.7V,鍺管的管壓降為0.3V。
只有當二極管的電流Id大于等于1mA時才是正確的。
在實際電路中,此模型的應(yīng)用非常廣泛。
3.折現(xiàn)模型
此時考慮二極管固有的電阻,把二極管看做恒壓降模型加上一個串聯(lián)的定值電阻,在伏安特性曲線上,導(dǎo)通電壓與電流成線性關(guān)系。
4.交流小信號模型
動態(tài)電阻指增量電壓下產(chǎn)生的增量電流,它們形成的比值Rac=dU/dI,正是曲線斜率的倒數(shù),在工作點Q的基礎(chǔ)上,增加(或減少)一個增量電壓:dU,那么電流將沿著曲線上升(或下降)一段:dI。曲線斜率為dI/dU,所以動態(tài)電阻為它的倒數(shù)。動態(tài)電阻當然與正向?qū)ㄓ嘘P(guān),因為曲線斜率在不同的工作點并不相同。
二極管恒壓降模型
二極管的恒壓降模型在實踐中使用是比較廣泛的。
它對二極管伏安特性在一定程度上進行了合理的近似建模。
該模型中,使用一個理想二極管模型和直流電源串聯(lián)實現(xiàn)。理想二極管的單向?qū)щ姏Q定了,恒壓降模型也是單向?qū)щ姟T谕饧诱螂妷簳r,只有大于0.7V(硅管)才會產(chǎn)生正向?qū)娏鳌?/span>
判斷二極管導(dǎo)通狀態(tài)
如何判斷電路中的二極管是否導(dǎo)通,其實靠的是試驗法。
先將電路中的二極管拿掉,計算原位置處兩端正向電壓;如果大于0.7v,那么把二極管再放回原位置的話,二極管必然是導(dǎo)通的。
舉例:
(a)圖中,拿掉二極管D可知,D陽極電位為-15v,陰極電位為-12v,D正向電壓為-3v,故D不導(dǎo)通,AO兩端電壓為-12V。
(b)圖,同時拿掉D1,D2。
得到D1原位置處兩端電壓為0-(-9)=9v
得到D2原位置處兩端電壓為-6-(-9)=3v
兩個二極管都導(dǎo)通嗎?不一定!由于二極管導(dǎo)通后會導(dǎo)致電路中各點電位重新分配,所以將二極管接回原電路的時候要一個一個來。
D1兩端壓差有9V,比D2的壓差要高。我們就先將D1接回原電路,此時,A點電位是-0.7v,重新計算D2處兩端壓差為-6-(-0.7)=-5.3v??吹搅税桑藭r如果將D2接回電路是不導(dǎo)通的。
判斷輸出電壓波形
分析如下:
D1在ui大于3.7v時導(dǎo)通,D2截止,此時uo=3.7v。
D2在ui小于-3.7v導(dǎo)通,D1截止,此時uo=-3.7。
D1D2同時導(dǎo)通的情況不存在。
D1D2在-3.7《ui《3.7時,都截止,對輸出uo沒影響,uo=ui
壓降最簡單計算公式
一,線路壓降計算公式;
△U=2*I*R;
式中 I為線路電流 ,R為電阻,L為線路長度 。
??
電阻率ρ 1, 銅為0.018歐*㎜2/米 2, 鋁為0.028歐*㎜2/米 。
二,電流計算公式,I=P/1.732*U*COS? 。
三,電阻計算公式,R=ρ*l/s(電纜截面mm2) 。
四,電壓降△U=IR<5%U就達到要求了。 例:在800米外有30KW負荷,用70㎜2銅芯電纜看是否符合要求?
解: I=P/1.732*U*COS?=30/1.732*0.38*0.8=56.98A 。
R=Ρl/電纜截面=0.018*800/70=0.206歐姆。
△U=2*IR=2*56.98*0.206=23.44》19V (5%U=0.05*380=19) 不符合要求。
套公式用95MM2的銅芯電纜。
2、單相電源為零、火線(2根線)才能構(gòu)成電壓差,三相電源是以線電壓為標的,所以也為2根線。電壓降可以是單根電線導(dǎo)體的損耗,但以前端線電壓380V(線與線電壓為2根線)為例,末端的電壓是以前端線與線電壓減末端線與線(2根線)電壓降,所以,不論單相或三相,電壓降計算均為2根線的
就是歐姆定律:U=R*I 但必須要有負載電流數(shù)據(jù)、導(dǎo)線電阻值才能運算。銅線電阻率:ρ=0.0182,鋁線電阻率:ρ=0.0283
例: 單相供電線路長度為100米,采用銅芯10平方電線負載功率10KW,電流約46A,求末端電壓降。
解:1, 求單根線阻: R=ρ×L/S=0.0182×100/10≈0.18(Ω)。
2, 求單根線末端電壓降: U=RI=0.17×46≈7.8(V) 。
就是正向?qū)〞r,不管外電壓多大,電流多大,在二極管上的壓降維持不變。
在二極管恒壓降模型中,只考慮二極管PN結(jié)的內(nèi)建電場的作用, 不把二極管看做有電阻的。這樣,二極管正向?qū)〞r,壓降只與內(nèi)建電場有關(guān),而內(nèi)建電場恒定,所以,壓降也是恒定的。

二極管的模型有多種:
1.理想模型
所謂理想模型,是指在正向偏置時,其管壓降為零,相當于開關(guān)的閉合。當反向偏置時,其電流為零,阻抗為無窮,相當于開關(guān)的斷開。具有這種理想特性的二極管也叫做理想二極管。
在實際電路中,當電源電壓遠大于二極管的管壓降時,利用此模型分析是可行的。
2.恒壓降模型
所謂恒壓降模型,是指二極管在正向?qū)〞r,其管壓降為恒定值,且不隨電流而變化。硅管的管壓降為0.7V,鍺管的管壓降為0.3V。
只有當二極管的電流Id大于等于1mA時才是正確的。
在實際電路中,此模型的應(yīng)用非常廣泛。
3.折現(xiàn)模型
此時考慮二極管固有的電阻,把二極管看做恒壓降模型加上一個串聯(lián)的定值電阻,在伏安特性曲線上,導(dǎo)通電壓與電流成線性關(guān)系。
4.交流小信號模型
動態(tài)電阻指增量電壓下產(chǎn)生的增量電流,它們形成的比值Rac=dU/dI,正是曲線斜率的倒數(shù),在工作點Q的基礎(chǔ)上,增加(或減少)一個增量電壓:dU,那么電流將沿著曲線上升(或下降)一段:dI。曲線斜率為dI/dU,所以動態(tài)電阻為它的倒數(shù)。動態(tài)電阻當然與正向?qū)ㄓ嘘P(guān),因為曲線斜率在不同的工作點并不相同。
二極管恒壓降模型
二極管的恒壓降模型在實踐中使用是比較廣泛的。

它對二極管伏安特性在一定程度上進行了合理的近似建模。
該模型中,使用一個理想二極管模型和直流電源串聯(lián)實現(xiàn)。理想二極管的單向?qū)щ姏Q定了,恒壓降模型也是單向?qū)щ姟T谕饧诱螂妷簳r,只有大于0.7V(硅管)才會產(chǎn)生正向?qū)娏鳌?/span>
判斷二極管導(dǎo)通狀態(tài)
如何判斷電路中的二極管是否導(dǎo)通,其實靠的是試驗法。
先將電路中的二極管拿掉,計算原位置處兩端正向電壓;如果大于0.7v,那么把二極管再放回原位置的話,二極管必然是導(dǎo)通的。
舉例:

(a)圖中,拿掉二極管D可知,D陽極電位為-15v,陰極電位為-12v,D正向電壓為-3v,故D不導(dǎo)通,AO兩端電壓為-12V。
(b)圖,同時拿掉D1,D2。
得到D1原位置處兩端電壓為0-(-9)=9v
得到D2原位置處兩端電壓為-6-(-9)=3v
兩個二極管都導(dǎo)通嗎?不一定!由于二極管導(dǎo)通后會導(dǎo)致電路中各點電位重新分配,所以將二極管接回原電路的時候要一個一個來。
D1兩端壓差有9V,比D2的壓差要高。我們就先將D1接回原電路,此時,A點電位是-0.7v,重新計算D2處兩端壓差為-6-(-0.7)=-5.3v??吹搅税桑藭r如果將D2接回電路是不導(dǎo)通的。
判斷輸出電壓波形

分析如下:
D1在ui大于3.7v時導(dǎo)通,D2截止,此時uo=3.7v。
D2在ui小于-3.7v導(dǎo)通,D1截止,此時uo=-3.7。
D1D2同時導(dǎo)通的情況不存在。
D1D2在-3.7《ui《3.7時,都截止,對輸出uo沒影響,uo=ui
壓降最簡單計算公式
一,線路壓降計算公式;
△U=2*I*R;
式中 I為線路電流 ,R為電阻,L為線路長度 。
??
電阻率ρ 1, 銅為0.018歐*㎜2/米 2, 鋁為0.028歐*㎜2/米 。
二,電流計算公式,I=P/1.732*U*COS? 。
三,電阻計算公式,R=ρ*l/s(電纜截面mm2) 。
四,電壓降△U=IR<5%U就達到要求了。 例:在800米外有30KW負荷,用70㎜2銅芯電纜看是否符合要求?
解: I=P/1.732*U*COS?=30/1.732*0.38*0.8=56.98A 。
R=Ρl/電纜截面=0.018*800/70=0.206歐姆。
△U=2*IR=2*56.98*0.206=23.44》19V (5%U=0.05*380=19) 不符合要求。
套公式用95MM2的銅芯電纜。
2、單相電源為零、火線(2根線)才能構(gòu)成電壓差,三相電源是以線電壓為標的,所以也為2根線。電壓降可以是單根電線導(dǎo)體的損耗,但以前端線電壓380V(線與線電壓為2根線)為例,末端的電壓是以前端線與線電壓減末端線與線(2根線)電壓降,所以,不論單相或三相,電壓降計算均為2根線的
就是歐姆定律:U=R*I 但必須要有負載電流數(shù)據(jù)、導(dǎo)線電阻值才能運算。銅線電阻率:ρ=0.0182,鋁線電阻率:ρ=0.0283
例: 單相供電線路長度為100米,采用銅芯10平方電線負載功率10KW,電流約46A,求末端電壓降。
解:1, 求單根線阻: R=ρ×L/S=0.0182×100/10≈0.18(Ω)。
2, 求單根線末端電壓降: U=RI=0.17×46≈7.8(V) 。
3, 單相供電為零、火2根導(dǎo)線,末端總電壓降: 7.8×2=15.6(V)。
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