单相桥式整流与滤波电路的安装和测试教案要点

课课题题 授课班级授课班级 学习任务学习任务 1.21.2————单相桥式整流与滤波电单相桥式整流与滤波电 路的安装和测试路的安装和测试 1.能够识读整流电路图；了解整流电路的原理；学会合 理选用整流电路元件。 2.能够识读滤波电路图；了解滤波电路的原理；学会估 算电容滤波电路的输出电压。 3.学会搭接桥式整流、电容滤波电路 课课型型 授课时数授课时数 新课新课 教学目标教学目标 4. 学会用万用表和示波器测量整流滤波电路的相关电 量参数和波形 教学重点教学重点 1. 2. 3. 4. 整流的概念，单向桥式整流的结构 滤波的概念，电容滤波电路的结构 整流和滤波元件的选用 整理滤波电路的搭接、相关电参量和波形的测量 教学难点教学难点 整理、滤波电路的搭接、调试和测量 学情分析学情分析 教学效果教学效果 1 教后记教后记 基础知识基础知识 整流和滤波电路整流和滤波电路 导入：1、什么电子设备需要用到直流电？ 电脑功放 手机数码相机 2 提问导入： 什么电 子 设备需 要 用到直 流 电？激 发 兴趣 2、如何得到直流电 提问： 如何 得到直 流 电 手机锂电笔记本电脑锂电 数码相机锂电 手机充电器电脑电源直流稳压电源 ㈠单相桥式整流电路㈠单相桥式整流电路 将交流电变换为直流电（脉动）的过程称为整流交流电变换为直流电（脉动）的过程称为整流，利用二极管的单向导利用二极管的单向导 3 电性可以实现整流电性可以实现整流。 整流电路单相整流电路三相整流电路，根据整流电路的形式还可分为半 波、全波和桥式整流电路。 ⒈电路结构 单相桥式整流电路如图 1-7 所示。在电路中，4 4 只整流二极管连接成电只整流二极管连接成电 桥形式桥形式，称为桥式整流电路。 常有如图 1-7 所示的几种形式的画法，其中图（c）为单相桥式整流电 路最常用的简单画法。 图 1-7单相桥式整流电路 ⒉工作原理 在交流电压 u2的正半周（即 0～t1）时，整流二极管VD1、VD3 正偏导 通，VD2、VD4 反偏截止，产生电流iL通过负载电阻 RL，并在负载电阻RL 上形成输出电压 uL，如图 1-8(a)所示。 在交流电压 u2的负半周（即t1～t2）时，整流二极管VD2、VD4 正偏导 通，VD1、VD3 反偏截止，产生电流 iL同样通过负载电阻 RL，并在负载电 阻 RL上形成输出电压 uL，如图 1-10(b)所示。 输出信号的波形如图 1-10(c)所示。 结合演 示 讲解 结合演 示 讲解 4 图 1-8单相桥式整流电路工作原理 在交流电压在交流电压 u u2 2的一个周期（正、负各半周）内，都有相同一方向的电流的一个周期（正、负各半周）内，都有相同一方向的电流 流过流过 RLRL，，4 4 只整流二极管中，两只导通时另两只截止，轮流导通工作只整流二极管中，两只导通时另两只截止，轮流导通工作，并以 周期性地重复工作过程。 在负载 RL上得到大小随时间 t 改变但方向不变的全 波脉动直流输出电流 iL和输出电压 uL，所以这种整流电路属于全波整流类 型。 单相桥式整流电路的特点是：整流效率高（电源利用率高） ，而且输出 信号脉动小，因此应用最为广泛。 在实际应用中经常用到的全桥整流堆是将4只整流二极管集中制作成一 体，其内部电路和外形如图 1-9 所示。 图 1-9全桥整流堆 ㈡滤波电路㈡滤波电路 实物展示 5 整流电路是将交流电转换成为直流电，但转换后所输出的是脉动直流 电，这种脉动直流电中含有较多的交流成分（如图 1-8(c)和图 1-10 所示） 。 因此，要获得波形较平滑的直流电，应尽可能地滤除脉动直流电中包含的交滤除脉动直流电中包含的交 流成分，而保留其直流成分流成分，而保留其直流成分，这就是滤波滤波的概念。 完成滤波作用的电路称为滤波电路或滤波器。 滤波电路的构成是由电容、电感或电阻按照一定的连接形式连接在整流 电路之后，从而使经整流后的脉动直流电变为较平滑的直流电，如图1-10 所示。 图 1-10滤波前后电源的波形 ⒈电容滤波电路 电容滤波电路如图 1-11 所示。 在整流器输出端并接电容整流器输出端并接电容C C， 利用电容“通电容“通 结合演 示 交隔直”交隔直”的特点使输出的电压 uL和电流 iL变为较平滑的直流电。 讲解 图 1-11电容滤波电路 电容滤波电路的特点是：交流成分大大减少，输出的直流电比较平滑， 输出直流电的平均值升高。电路简单，滤波元件（电容）的体积也较小，适 6 用于小功率且负载变化较小的场合。 例例 1-11-1在单相桥式整流电容滤波电路中，如果负载电阻为500Ω，整流 电路输入的交流电压有效值 U2=9V，试确定电路输出的直流电压；选择整流 习题讲 解 及联系 巩 二极管；并确定滤波电容器的耐压。 固 解解：⑴按表 1-2，电路输出的直流电压 UL=1.2U2= 1.2×9 = 10.8V ⑵负载电流 IL= UL/ RL= 10.8 / 0.5 mA = 21.6mA ⑶整流二极管承受的最高反向电压为URM=U2=×9 V ≈12.7V 通过二极管的电流为 IF= IL/ 2= 21.6 / 2 = 10.8mA 因此，可选用最大整流电流为 1A，最高反向工作电压为 50V 的二极管 （如 1N4001） 。 ⑷应选择耐压大于 12.7V 的滤波电容。 ⒉电感滤波电路 电感滤波电路如图1-12所示。 在整流器输出端串接电感整流器输出端串接电感L L， 利用电感“通利用电感“通 直隔交”的特点直隔交”的特点使输出的电压 UL和电流 IL变为较平滑的直流电。 电感滤波电路的特点是：交流成分大大减少，输出的直流电比较平滑， 滤波效果较好；但损耗将增加，成本上升，因此，适用于大功率、大电流而 且负载变化较大的场合。 7 图 1-12 电感滤波电路 ⒊复式滤波电路 复式滤波电路复式滤波电路是由电容、电感和电阻组合的滤波电路，其滤波效果比单 一使用的电容或电感的滤波效果滤波效果要好好。 ⑴π 型 RC 滤波电路 图 1-13π 型 RC 滤波电路 ⑵LC 型滤波电路 图 1-14LC 型滤波电路 ⑶π 型 LC 滤波电路 8 图 1-15π 型 LC 滤波电路 工作步骤工作步骤 步骤一：电路连接步骤一：电路连接 ⒈识别实训教室所提供的电子元器件，并判断按表 1-1 所提供的元器件 是否符合图 1-16 电路的要求（整流电路输入的交流电压 U2=9V） 。 ⒉在面包板上连接图 l-16 电路。 图 l-16单相桥式整流和滤波电路 步骤二：电路的调试与测量步骤二：电路的调试与测量 完成电路的连接并经检查无误后，方能接通电源进行调试与测量。 ⒈桥式整流电路 ⑴在电路“4、5”端接入 9V 交流电源（由实验台提供） ，所有拨动开关 S1～S5 均断开（如图 1-16 中所示状态） 。 ⑵用万用表测量输入的交流电压 U45和桥式整流后的直流电压 U13，填 入表 1-3 中。 ⑶闭合开关 S3，测量负载电阻 RL两端电压 U23，填入表 1-3 中。 结合演 示 讲解并 开 展实训 结合演 示 讲解并 开 展实训 9 ⒉电容滤波电路 ⑴闭合开关 S1，断开S3，电路为不带负载的桥式整流、电容滤波电