基础知识之.DOC

基礎知識之 電源供應器 1. 二極體 (Diode)首先, 二極體的電路符號是: 它的 V-I 曲線如下: 您可以很明顯的看到這個 V-I 曲線與電阻的 V-I 曲線完全不同. (電阻的 V-I 曲線是一條直線, 也就是 V= I x R 這個電位差與通過電流的關係.) 因為這個 V-I 關係不是直線, 二極體是非常重要的 非線性 被動元件 (non-linear passive device).接下來讓我們來分析一下這個 V-I 關係圖. 1. 通過二極體的電流是 10 mA 時, 二極體兩端電位差大約是 0.5 V. 更準確的說, 應該是通過二極體的電流大約是 10 mA時, 兩端電位差是 +0.5 V. 這個正號的意義是說這個二極體的陽極 (anode) 電位比陰極 (cathode) 高. 在電子學中, 二極體的陽極電位比陰極高 這個現象稱為 順向壓降 (forward voltage drop). 如果再看一下二極體的電路符號, 您應該可以知道 順向 這兩個字的意義. 二極體的電路符號的 箭頭 方向標示電流流動的方向. 而當這個二極體處於順向偏壓 (forward biased) 時, 電流依照這個箭頭的方向流動, 而且陽極電位比陰極高約 0.5 伏特 (因為順向壓降).2. 如果二極體的陽極電位比陰極低的時候, 又會有什麼現象發生呢? 按照 V-I 圖的標示, 二極體兩端電位差是 -50 V 時, 由陰極流向陽極的電流只有大約 1 微安培 (micro-amp, A). 小到可以忽略的地步. 也就是說, 如果這個二極體處於 逆向偏壓 (reverse biased) 的狀態時, 將不會有電流由陰極流向陽極. 您有沒有注意到: 接近負 100 伏特時, 這個二極體將會有大量的電流由陰極流向陽極! 如果您真的看到這個現象, 那麼只好請您買個新的二極體了! 或是說這個二極體的崩潰電壓是 100 伏特, 崩潰電壓就是一般所說的 耐壓. 例如: 1N4007 這個二極體是一個 1000V, 1A 二極體, 意思是這個二極體的崩潰電壓是 1000 伏特, 能通過最大電流是 1 安培.在進入下一個主題之前, 總結一下二極體的特性:二極體利用順向偏壓工作, 順向壓降大約 0.5 至 0.8 伏特. 二極體電流流動的方向依照二極體的箭頭方向. (單向導體) 二極體沒有電阻. 不遵守歐姆定律. . 整流 (Rectification)二極體用來整流是二極體最簡單也是二極體最重要的應用, 二極體配合其他的被動元件, 把交流轉變成直流.讓我們看一個簡單的例子: 一個連續的 AC 訊號通過一個二極體時, 因為二極體單向導通的特性, 這個二極體只有當 AC 電壓大於零時才會導通. 所以在二極體的另一端, 這個 AC 輸入變成: 有一個要注意的地方是: 一個完整的正弦波在輸出端只剩下一半. 所以只利用一個二極體, 只能達到 半波整流 (half-wave rectification) 的效果. 那又如何達成 全波整流 (full-wave rectification) 呢? 如果您用下面這個方法, 您就可以達成 全波整流 的目的. 這個整流子稱為 橋式整流子 (full-wave bridge rectifier). 實際使用二極體整流時常見的方法有: 為了吸收二極體產生的開關噪音, 通常會在每個二極體旁並聯一個 0.1 uF 的電容 (電容的耐壓需要是輸出電壓的二倍): 如果您堅持用真空管整流, 常見的方法有: 或是真空管橋式整流: 理論上, 一個全波整流子的輸出應該是: 因為二極體的順向壓降, 將整個波形向下移動約 0.6 伏特 (假設二極體的順向壓降是 0.6 伏特). 所以, 實際上, 全波整流子的輸出是: 您有沒有注意到: 波與波之間有一點間隙? 這是二極體的順向壓降造成的效果. 如果您手邊的示波器可以做傅立葉分析 (Fourier Analysis) 的話, 可以試著把這個訊號做一下頻譜分析. 您將可以看到除了 100/120 Hz 以外, 還有一堆 200/240 Hz, 300/360 Hz,... 等高階諧波 (higher-order harmonics) 存在。一個全波整流子的輸出, 還不能直接拿來應用. 這時的 50/60 Hz AC 被轉變成一個 100/120 Hz 的訊號而已, 並不是穩定的直流. 一個穩定的直流源, 電壓與時間的關係應該是一條水平線。也就是說, 全波整流子的輸出需要再處理以後, 才會具備直流的特性. 處理的越小心, 越精密, 會越接近完美的直流源. 這是下一次要討論的