二极管整流与滤波峰值检波电路。
利用二极管的单向导电性将交流电转换为脉动直流电,再利用电容的充放电特性将脉动直流电平滑为稳定的直流电。
正半周输入电压 VIN1 为正且大于 VOUT1 时:
当输入电压 VIN1 处于正半周,并且其电压值高于电容 C1 上的电压VOUT1加上二极管的正向导通压降约 0.7V 对于硅管时,二极管 D1 正向导通。
此时,电流从 VIN1 流向 VOUT1,一方面给负载供电如果有的话,另一方面给电容 C1 快速充电。
由于充电时间常数很小,电容 C1 上的电压会迅速上升,直到接近输入电压的峰值通常 VOUT1 ≈ VIN1峰值 - 0.7V。
负半周输入电压 VIN1 下降或为负时:
当输入电压 VIN1 开始下降,低于电容 C1 上的电压时,二极管 D1 的阳极电压低于阴极电压,二极管反向截止。
此时,输入端与输出端被二极管隔离,电容 C1 无法放电回输入端。
电容 C1 开始放电,为连接在 VOUT1 端的负载提供电流。
平滑输出滤波作用:
如果电容 C1 的容量足够大,且负载电流不大,即放电时间常数 R_load × C1 远大于输入信号的周期,电容上的电压下降得非常缓慢。
在下一个正半周到来之前,电容电压只下降了一点点,二极管再次导通,又将电容充满电。
如此周而复始,输出端 VOUT1 就能得到一个波形平滑、稳定的直流电压,其电压值大约等于输入交流电压的峰值减去二极管压降。

非常经典的齐纳二极管稳压电路也叫稳压二极管电路。它的主要作用是将输入电压VCC2转换为一个稳定、固定的输出电压VOUT2。
核心元件的特性
R1限流电阻:起到限流和分压的作用。如果没有它,齐纳二极管直接接在电源上会因电流过大而烧毁。
D2齐纳二极管/稳压二极管:这是电路的核心。它的特性是反向击穿后电压保持恒定。当加在它两端的反向电压达到其标称稳压值5V、3.3V 等时,它会导通,并且无论流过它的电流怎么变化在一定范围内,它两端的电压都会基本锁定在这个稳压值上。
工作过程
电路的工作分为两种情况:
当输入电压 VCC2 大于 D2 的稳压值时:
齐纳二极管 D2 发生反向击穿,进入稳压状态。此时,D2 两端的电压被钳位在它的稳压值上。因为 VOUT2 和 D2 是并联的,所以 VOUT2 的电压就等于 D2 的稳压值,从而实现了稳压输出。多余的电压VCC2 - VOUT2则降在电阻 R1 上。
当输入电压 VCC2 小于 D2 的稳压值时:
齐纳二极管无法击穿导通,处于截止状态相当于断路。此时电路中没有电流,R1 上没有压降,VOUT2 的电压就等于 VCC2(无法起到稳压作用)。
电流分配关系
在正常稳压状态下,电流关系满足基尔霍夫电流定律:
流过 R1 的电流 = 流过 D2 的电流 + 流向负载的电流
实际应用中的注意事项(优缺点)
优点:电路极其简单,成本低,适合对精度要求不高的小电流负载。
缺点:
效率低:当负载电流很小或者不接负载时,所有的电流都会流过齐纳二极管,导致二极管发热,电能白白消耗。
带载能力弱:由于 R1 限制了总电流,如果负载需要的电流很大,留给齐纳二极管的电流就会变小甚至不足,导致输出电压下降,失去稳压作用。因此这种电路通常只用于给芯片提供基准电压或驱动极小的负载。

总结
二极管整流与滤波峰值检波电路
利用二极管的单向导电性和电容的充放电特性。
正半周:输入电压高于电容电压时,二极管导通,电流给电容快速充电,输出接近输入峰值减去约0.7V管压降。
负半周:输入电压下降低于电容电压时,二极管反向截止,电容与输入端隔离,改由电容向负载缓慢放电。
效果:只要电容容量足够大且负载电流小放电时间常数远大于信号周期,电容电压下降极少,下一个正半周又迅速补满。如此循环,最终在输出端得到平滑稳定的直流电压约等于输入峰值减二极管压降。
齐纳二极管稳压电路
利用齐纳二极管反向击穿后电压恒定的特性,将输入电压转换为固定输出电压。
当输入电压大于稳压值时:齐纳二极管反向击穿进入稳压状态,两端电压被钳位在标称值。由于输出端与它并联,VOUT2即等于该稳压值,多余电压降在限流电阻R1上。
当输入电压小于稳压值时:二极管截止相当于断路,R1无压降,输出电压跟随输入电压,无法稳压。
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