单相桥式整流与滤波电路的安装和测试教案.docx

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单相桥式整流与滤波电路的安装和测试教案

课  题

学习任务1.2——单相桥式整流与滤波电路的安装和测试

课 型

新课

授课班级

授课时数

教学目标

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

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

1.整流的概念，单向桥式整流的结构

2.滤波的概念，电容滤波电路的结构

3.整流和滤波元件的选用

4.整理滤波电路的搭接、相关电参量和波形的测量

教学难点

整理、滤波电路的搭接、调试和测量

学情分析

教学效果

教后记

基础知识

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、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

将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只整流二极管连接成电桥形式，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。

图1-8单相桥式整流电路工作原理

在交流电压u2的一个周期（正、负各半周）内，都有相同一方向的电流流过RL，4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

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流成分，而保留其直流成分，这就是滤波的概念。

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C，利用电容“通交隔直”的特点使输出的电压uL和电流iL变为较平滑的直流电。

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，适用于小功率且负载变化较小的场合。

例1-1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；选择整流二极管；并确定滤波电容器的耐压。

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=10.8/0.5mA=21.6mA

⑶整流二极管承受的最高反向电压为URM=

U2=

×9V≈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L，利用电感“通直隔交”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。

图1-12电感滤波电路

⒊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要好。

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

图1-15π型LC滤波电路

工作步骤

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

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。

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、电容滤波电路；测量U13，并填入表1-4中。

⑵闭合开关S1和S3，电路为带负载的桥式整流、电容滤波电路；测量U23,并填入表1-4中。

⒊电感滤波电路

闭合开关S2，断开S1和S3，电路为带负载的桥式整流、电感滤波电路；测量U23，并填入表1-4中。

⒋复式滤波（π型滤波）

闭合开关S1、S4、S5，断开S2和S3，电路为带负载的桥式整流、复式滤波（π型滤波）电路；测量U23，并填入表1-4中。

表1-4滤波电路测量记录

电容滤波电压U13

负载电压U23

电容滤波电路

电感滤波电路

/

复式滤波电路

/

步骤三：

观察输出电压的波形

使用XC4320双踪示波器观察，并分析各种滤波电路的特点。

图1-17滤波电路电压波形记录

⒈.电容滤波

⑴断开所有开关S1～S5，用示波器观察电路中电压U45和U13的波形，并绘在图1-17（a）、（b）、（c）中。

⑵闭合开关S1，用示波器观察电路中电容两端电压U13的波形，并绘在图1-17（a）中；并比较开关S1闭合前、后电压U13的波形。

⒉电感滤波

⑴闭合开关S2（其他开关均断开），电路为桥式整流、电感滤波电路；用示波器观察电路中电压U23的波形，并绘在图1-17（b）中。

⑵比较开关S2闭合前后的电压波形。

⒊复合滤波（π型滤波）

⑴闭合开关S1、S4、S5（其他开关均断开），电路为桥式整流、复合滤波（π型滤波）滤波电路；用示波器观察电路中电压U23的波形，并绘在图1-17（c）中。

⑵比较开关S1、S4、S5闭合前、后电压U23的波形。

多媒体资源

双踪示波器及其使用方法。

提问导入：

什么电子设备需要用到直流电？

激发兴趣

提问：

如何得到直流电

结合演示讲解

结合演示讲解

实物展示

结合演示讲解

习题讲解及联系巩固

结合演示讲解并开展实训

结合演示讲解并开展实训

结合演示讲解并开展实训

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兴趣发展

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练习

练习题

填空7,8,9,10,11,12,13；选择7,8,9,10,11,12,13,14；判断7,8,9,10

小结

1.整流就是将交流电变换为（脉动）直流电的过程。

利用二极管的单向导电性，可组成桥式整流电路，实现整流的功能。

2.滤波电路的作用是滤除脉动直流电的交流成分，而保留直流成分，从而获得波形较平滑的直流电。

3.常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路。

4.示波器的使用方法和整流滤波电路的电参量、波形的测量

布置作业

练习题

综合6，7，9，10，11，12，13

世上没有一件工作不辛苦，没有一处人事不复杂。

不要随意发脾气，谁都不欠你的