單相橋式整流與濾波電路的安裝和測試教案

1、課題學(xué)習(xí)任務(wù)1.2單相橋式整流與濾波電路的安裝和測試課型新課授課班級授課時數(shù)教學(xué)目標(biāo)1. 能夠識讀整流電路圖；了解整流電路的原理；學(xué)會合理選用整流電路元件。2. 能夠識讀濾波電路圖；了解濾波電路的原理；學(xué)會估算電容濾波電路的輸出電壓。3. 學(xué)會搭接橋式整流、電容濾波電路4. 學(xué)會用萬用表和示波器測量整流濾波電路的相關(guān)電量參數(shù)和波形教學(xué)重點(diǎn)1. 整流的概念，單向橋式整流的結(jié)構(gòu)2. 濾波的概念，電容濾波電路的結(jié)構(gòu)3. 整流和濾波元件的選用4. 整理濾波電路的搭接、相關(guān)電參量和波形的測量教學(xué)難點(diǎn)整理、濾波電路的搭接、調(diào)試和測量學(xué)情分析教學(xué)效果教后記基礎(chǔ)知識整流和濾波電路導(dǎo)入：1、什么電子設(shè)備需要用到

2、直流電？ 電腦 功放 手機(jī) 數(shù)碼相機(jī)2、如何得到直流電 手機(jī)鋰電 筆記本電腦鋰電 數(shù)碼相機(jī)鋰電 手機(jī)充電器 電腦電源 直流穩(wěn)壓電源單相橋式整流電路將交流電變換為直流電（脈動）的過程稱為整流，利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詫?shí)現(xiàn)整流。整流電路單相整流電路三相整流電路，根據(jù)整流電路的形式還可分為半波、全波和橋式整流電路。電路結(jié)構(gòu)單相橋式整流電路如圖1-7所示。在電路中，4只整流二極管連接成電橋形式，稱為橋式整流電路。常有如圖1-7所示的幾種形式的畫法，其中圖（c）為單相橋式整流電路最常用的簡單畫法。圖1-7 單相橋式整流電路工作原理在交流電壓u2的正半周（即0t1）時，整流二極管VD1、VD3正偏導(dǎo)通，

3、VD2、VD4反偏截止，產(chǎn)生電流iL通過負(fù)載電阻RL ，并在負(fù)載電阻RL上形成輸出電壓uL，如圖1-8(a)所示。在交流電壓u2的負(fù)半周（即t1t2）時，整流二極管VD2、VD4正偏導(dǎo)通，VD1、VD3反偏截止，產(chǎn)生電流iL 同樣通過負(fù)載電阻RL ，并在負(fù)載電阻RL上形成輸出電壓uL，如圖1-10(b)所示。輸出信號的波形如圖1-10(c)所示。圖1-8 單相橋式整流電路工作原理在交流電壓u2的一個周期（正、負(fù)各半周）內(nèi)，都有相同一方向的電流流過RL，4只整流二極管中，兩只導(dǎo)通時另兩只截止，輪流導(dǎo)通工作，并以周期性地重復(fù)工作過程。在負(fù)載RL上得到大小隨時間t改變但方向不變的全波脈動直流輸出電流

4、iL和輸出電壓uL，所以這種整流電路屬于全波整流類型。單相橋式整流電路的特點(diǎn)是：整流效率高（電源利用率高），而且輸出信號脈動小，因此應(yīng)用最為廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用到的全橋整流堆是將4只整流二極管集中制作成一體，其內(nèi)部電路和外形如圖1-9所示。圖1-9 全橋整流堆濾波電路整流電路是將交流電轉(zhuǎn)換成為直流電，但轉(zhuǎn)換后所輸出的是脈動直流電，這種脈動直流電中含有較多的交流成分（如圖1-8(c)和圖1-10所示）。因此，要獲得波形較平滑的直流電，應(yīng)盡可能地濾除脈動直流電中包含的交流成分，而保留其直流成分，這就是濾波的概念。完成濾波作用的電路稱為濾波電路或?yàn)V波器。濾波電路的構(gòu)成是由電容、電感或電阻按照一定

5、的連接形式連接在整流電路之后，從而使經(jīng)整流后的脈動直流電變?yōu)檩^平滑的直流電，如圖1-10所示。圖1-10 濾波前后電源的波形電容濾波電路電容濾波電路如圖1-11所示。在整流器輸出端并接電容C，利用電容“通交隔直”的特點(diǎn)使輸出的電壓uL和電流iL變?yōu)檩^平滑的直流電。圖1-11 電容濾波電路電容濾波電路的特點(diǎn)是：交流成分大大減少，輸出的直流電比較平滑，輸出直流電的平均值升高。電路簡單，濾波元件（電容）的體積也較小，適用于小功率且負(fù)載變化較小的場合。例1-1 在單相橋式整流電容濾波電路中，如果負(fù)載電阻為500，整流電路輸入的交流電壓有效值U2=9V，試確定電路輸出的直流電壓；選擇整流二極管；并確定濾

6、波電容器的耐壓。解：按表1-2，電路輸出的直流電壓 UL=1.2U2 = 1.2×9 = 10.8V負(fù)載電流 IL= UL / RL = 10.8 / 0.5 mA = 21.6mA整流二極管承受的最高反向電壓為 URM = U2 = ×9 V 12.7V 通過二極管的電流為 IF = IL / 2 = 21.6 / 2 = 10.8mA因此，可選用最大整流電流為1A，最高反向工作電壓為50V的二極管（如1N4001）。應(yīng)選擇耐壓大于12.7V的濾波電容。電感濾波電路電感濾波電路如圖1-12所示。在整流器輸出端串接電感L，利用電感“通直隔交”的特點(diǎn)使輸出的電壓UL和電流IL

7、變?yōu)檩^平滑的直流電。電感濾波電路的特點(diǎn)是：交流成分大大減少，輸出的直流電比較平滑，濾波效果較好；但損耗將增加，成本上升，因此，適用于大功率、大電流而且負(fù)載變化較大的場合。圖1-12 電感濾波電路復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波電路是由電容、電感和電阻組合的濾波電路，其濾波效果比單一使用的電容或電感的濾波效果要好。型RC濾波電路 圖1-13 型RC濾波電路LC型濾波電路 圖1-14 LC型濾波電路型LC濾波電路 圖1-15 型LC濾波電路工作步驟步驟一：電路連接識別實(shí)訓(xùn)教室所提供的電子元器件，并判斷按表1-1所提供的元器件是否符合圖1-16電路的要求（整流電路輸入的交流電壓U2=9V）。在面包板上連接圖l-

8、16電路。 圖l-16 單相橋式整流和濾波電路步驟二：電路的調(diào)試與測量完成電路的連接并經(jīng)檢查無誤后，方能接通電源進(jìn)行調(diào)試與測量。橋式整流電路在電路“4、5”端接入9V交流電源（由實(shí)驗(yàn)臺提供），所有撥動開關(guān)S1S5均斷開（如圖1-16中所示狀態(tài)）。用萬用表測量輸入的交流電壓 U45和橋式整流后的直流電壓U13，填入表1-3中。閉合開關(guān)S3，測量負(fù)載電阻RL兩端電壓U23，填入表1-3中。電容濾波電路閉合開關(guān)S1，斷開S3，電路為不帶負(fù)載的橋式整流、電容濾波電路；測量U13，并填入表1-4中。閉合開關(guān)S1和S3，電路為帶負(fù)載的橋式整流、電容濾波電路；測量U23,并填入表1-4中。電感濾波電路閉合開

9、關(guān)S2，斷開S1和S3，電路為帶負(fù)載的橋式整流、電感濾波電路；測量U23，并填入表1-4中。復(fù)式濾波(型濾波)閉合開關(guān)S1、S4、S5，斷開S2和S3，電路為帶負(fù)載的橋式整流、復(fù)式濾波(型濾波)電路；測量U23，并填入表1-4中。表1-4 濾波電路測量記錄電容濾波電壓U13負(fù)載電壓U23電容濾波電路電感濾波電路/復(fù)式濾波電路/步驟三：觀察輸出電壓的波形使用XC4320雙蹤示波器觀察，并分析各種濾波電路的特點(diǎn)。圖1-17 濾波電路電壓波形記錄.電容濾波斷開所有開關(guān)S1S5，用示波器觀察電路中電壓U45和U13的波形，并繪在圖1-17(a)、(b)、(c)中。閉合開關(guān)S1，用示波器觀察電路中電容兩

10、端電壓U13的波形，并繪在圖1-17(a)中；并比較開關(guān)S1閉合前、后電壓U13的波形。電感濾波閉合開關(guān)S2（其他開關(guān)均斷開），電路為橋式整流、電感濾波電路；用示波器觀察電路中電壓U23的波形，并繪在圖1-17(b)中。比較開關(guān)S2閉合前后的電壓波形。復(fù)合濾波(型濾波)閉合開關(guān)S1、S4、S5（其他開關(guān)均斷開），電路為橋式整流、復(fù)合濾波(型濾波)濾波電路；用示波器觀察電路中電壓U23的波形，并繪在圖1-17(c)中。比較開關(guān)S1、S4、S5閉合前、后電壓U23的波形。多媒體資源 雙蹤示波器及其使用方法。提問導(dǎo)入：什么電子設(shè)備需要用到直流電？激發(fā)興趣提問：如何得到直流電結(jié)合演示講解結(jié)合演示講解實(shí)物展示結(jié)合演示講解習(xí)題講解及聯(lián)系鞏固結(jié)合演示講解并開展實(shí)訓(xùn)結(jié)合演示講解并開展實(shí)訓(xùn)結(jié)合演示講解并開展實(shí)訓(xùn)相關(guān)鏈接興趣發(fā)展觀看視頻練習(xí)練習(xí)題填空7,8,9,10,11,12,13；選擇7,8,9,10,11,12,13,14；判斷7,8,9,10小結(jié)1. 整流就是將交流電變換為（脈動）直流