组装整流器ppt课件

1、组组 装装 整整 流流 器器浙江大学物理实验中心浙江大学物理实验中心电磁学系列 9 整流器是电子仪器的重要组成单元。其功能是整流器是电子仪器的重要组成单元。其功能是将交流电整流后变成直流电。其形式整流可以分半将交流电整流后变成直流电。其形式整流可以分半波整流，全波整流及桥式整流。主要作为整流元件波整流，全波整流及桥式整流。主要作为整流元件的有两种，一种是可控硅，而另一种就是晶体二极的有两种，一种是可控硅，而另一种就是晶体二极管。本实验主要采用晶体二极管做为整流元件。然管。本实验主要采用晶体二极管做为整流元件。然尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在这直流尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在这

2、直流信号中仍包含着交流成分，所以作为一个完整的整信号中仍包含着交流成分，所以作为一个完整的整流器除了整流电路外还必须包含有滤波电路，而滤流器除了整流电路外还必须包含有滤波电路，而滤波元件主要有电容和电感，可组成多种不同的滤波波元件主要有电容和电感，可组成多种不同的滤波电路，有电路，有RCRC滤波、滤波、LCLC滤波以及滤波以及型滤波等等，本实型滤波等等，本实验采用验采用RCRC滤波。滤波。一、实一、实 验验 目目 的的 1 1、根据实验室提供的元器件，、根据实验室提供的元器件，完成各种整流电路的设计完成各种整流电路的设计 。 2 2、熟悉常用的一些电子元件、熟悉常用的一些电子元件、熟悉电子示波

3、器的使用熟悉电子示波器的使用 。二、二、 实实 验验 原原 理理 1、二极管的单向导电性、二极管的单向导电性 当外电压如图当外电压如图1 1 所示加在二极管两端时，二所示加在二极管两端时，二极管电流导通。当外加电压如图极管电流导通。当外加电压如图2 2 所示时，则二所示时，则二极管不导通，这就是二极管的单向导电性。二极管正向导通时，极管不导通，这就是二极管的单向导电性。二极管正向导通时，有门限电压的作用，如图有门限电压的作用，如图3 3 ，只有当外电压大于门限电压，只有当外电压大于门限电压0.7V0.7V（硅）或（硅）或0.4V0.4V（锗）时，二极管才能导通。（锗）时，二极管才能导通。图图1

4、图图2图图30vIII 2 2、各种电压的定义及波形因素、各种电压的定义及波形因素 （1 1）峰）峰 - - 峰电压峰电压V VP-PP-P ：表示正弦波峰到峰之间的：表示正弦波峰到峰之间的电压幅度；电压幅度； （2 2）峰值电压）峰值电压V VP P ：表示正向脉动电压从零电平到：表示正向脉动电压从零电平到最高电压间的幅度；最高电压间的幅度； （3 3）平均值电压）平均值电压 ： （ u=Vu=Vm mcoscos t t ） （4 4）有效值电压）有效值电压 V V ：VTdttuTV0)(1TdttuTV02)(1 3 3、各种波形间的相互关系、各种波形间的相互关系 （1 1）K KF

5、F 波形系数：波形系数： （2 2）K KP P 波峰系数：波峰系数： 由上述两式推导：由上述两式推导： 附表：正弦波、半波、全波的附表：正弦波、半波、全波的K KF F、K KP PVVKFVVKPPPFPKKVV全波全波半波半波正弦正弦K KF FK KP P波形波形波形波形2221.111.111.57 4、整流电路的类型及特点整流电路的类型及特点 （1 1）半波整流）半波整流 A A、电路图及电压波形图如图所示、电路图及电压波形图如图所示：v0220VU2D+-半波整流电路半波整流电路v20 2 3 4 2 3 0v0+_2V 半波整流电路中，对于电阻负载二极管所半波整流电路中，对于电

6、阻负载二极管所承受的反向最大电压为承受的反向最大电压为 V V（V V为有效值），对为有效值），对于电容负载所承受的反向最大电压为于电容负载所承受的反向最大电压为2 V2 V。22_+2V2VB B、二极管的反向耐压二极管的反向耐压2V0 tV0C、输入输出电压关系为输入输出电压关系为222002045. 02)(sin221)(21VVttdVtdUV 设输入电压设输入电压在二极管导通时忽略电路损耗与门限电压，则在二极管导通时忽略电路损耗与门限电压，则tVusin2202VU V V2 2输入电压的有效值输入电压的有效值 输出电压平均值输出电压平均值 下同下同0VD、滤波电路滤波电路 尽管交

7、流电信号经整流变成直流信号，但在这直流信号中仍包含尽管交流电信号经整流变成直流信号，但在这直流信号中仍包含着交流成分，所以作为一个完整的整流器除了整流电路外还必须包含着交流成分，所以作为一个完整的整流器除了整流电路外还必须包含有滤波电路。有滤波电路。 a a、滤波原理（、滤波原理（RCRC为例）为例）电路如图，当电路如图，当 ( (其周期其周期T T为）正半周为）正半周期时，二极管导通，期时，二极管导通， 对电容充电，由于对电容充电，由于二极管导通二极管导通 时内阻很小，电容很快被充时内阻很小，电容很快被充到峰值。当到峰值。当 负半周期时，二极管截负半周期时，二极管截止，这时电容上的电压要通过

8、负载电阻放止，这时电容上的电压要通过负载电阻放电，时间常数电，时间常数 。 当当 远大于远大于T T 时，电容上的电压刚刚释放了一小部份时，时，电容上的电压刚刚释放了一小部份时， 的下一个周期又导通了，电容就又被的下一个周期又导通了，电容就又被 充到峰值充到峰值 。 这样一次又一次就这样一次又一次就可有可有以保持输出电压变化保持稳定以保持输出电压变化保持稳定。uuRCuC滤波电路滤波电路充充放放b、电容电容滤波单相滤波单相半波半波电路电路T实验与理论都可有以证明：负载电阻一定的情况下电容越大实验与理论都可有以证明：负载电阻一定的情况下电容越大滤波效果滤波效果越越好好RC=0.002SR=470

9、 C=4.7RC=0.0047SR=470 C=10 RC=0.047SR=470C=100 （2）全波整流全波整流 电路图及波形图如下所示：电路图及波形图如下所示：输入输入v20 2 3 4 2 3 0输出输出v0 （频率增加一倍）（频率增加一倍）v0+-220Vv2 R图图 6 全波整流电路全波整流电路v2 全波整流的滤波效果及二极管承受反向最大压降全波整流的滤波效果及二极管承受反向最大压降与半波整流相同，其输入输出电压关系为：与半波整流相同，其输入输出电压关系为： 全波整流的优点是利用电源的正负半周，同时电压的全波整流的优点是利用电源的正负半周，同时电压的脉动大大减小。缺点是需要二个整流

10、二极管，而变压脉动大大减小。缺点是需要二个整流二极管，而变压器需带对称抽头，结构复杂。器需带对称抽头，结构复杂。209.0VV（3）桥式整流桥式整流 电路图如图电路图如图7 7所示，波形图与全波整流类所示，波形图与全波整流类似。似。v0+-220V图图 7 桥式整流电路桥式整流电路v2v0+-v2图图 8 桥式整流的滤波效果与前两者相同，但其二极管桥式整流的滤波效果与前两者相同，但其二极管承受的最大反向压降为二只二极管同时分摊，如图承受的最大反向压降为二只二极管同时分摊，如图8 8所所示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系示，所以为半波整流的一半。其输入输出电压关系为：为：209.0VV

11、 三、实三、实 验验 仪仪 器器电子示波器电子示波器信号发生器信号发生器二极管二极管电阻电阻电容电容电源变压器电源变压器专用面包板专用面包板示波器示波器TDS1002TDS1002的简单使用的简单使用1：CH1CH1，CH2CH2两信号输入的测量接线图两信号输入的测量接线图。 要激活并显示连接到通道要激活并显示连接到通道l l和通道和通道2 2的的信号，可按如下步骤进行：信号，可按如下步骤进行：A A如果未显示通道，可按下如果未显示通道，可按下CHlCHl菜单和菜单和CH CH 2 2菜单按钮。菜单按钮。B B按下自动设置按钮。按下自动设置按钮。 要选择两个通道进行测量，可执行以下要选择两个通

12、道进行测量，可执行以下步骤：步骤：1 1按下测量按钮，查看按下测量按钮，查看“测量菜单测量菜单”。2 2按下顶部的选项按钮；显示按下顶部的选项按钮；显示“测量测量l l菜菜单单”。3 3按下信源选项按钮，选择按下信源选项按钮，选择CHlCHl。4 4按下类型选项按钮，选择峰按下类型选项按钮，选择峰峰值。峰值。5 5按下返回选项按钮。按下返回选项按钮。6 6按下顶部第二个选项按钮；显示按下顶部第二个选项按钮；显示“测测量量2 2菜单菜单”。7 7按下信源选项按钮，选择按下信源选项按钮，选择CH2CH2。8 8按下类型选项按钮，选择峰按下类型选项按钮，选择峰峰值。峰值。9 9按下返回选项按钮。按下

13、返回选项按钮。 读取两个通道的峰峰幅值。读取两个通道的峰峰幅值。2 2：光标法测量信号的峰：光标法测量信号的峰- -峰值峰值1进行此操作，可按如下步骤进行：进行此操作，可按如下步骤进行： 1 1按下光标按钮，查看按下光标按钮，查看“光标菜单光标菜单”。2 2按下类型选项按钮，选择电压。按下类型选项按钮，选择电压。3 3按下信源选项按钮，选择按下信源选项按钮，选择CHlCHl或或CH2CH2。4 4旋转光标旋转光标1 1旋钮，将光标置于振荡的最旋钮，将光标置于振荡的最高坡峰上。高坡峰上。5 5旋转光标旋转光标2 2旋钮，将光标置于振荡的最旋钮，将光标置于振荡的最低点上。低点上。此时可在此时可在“

14、光标菜单光标菜单”中看到以下测量结中看到以下测量结果果 光标按钮光标按钮光标光标1 1光标光标2 2四、实四、实 验验 内内 容容 1、设计半波整流电路设计半波整流电路 A A：连接半波整流电路用示波器观察输入，输出电压：连接半波整流电路用示波器观察输入，输出电压波形，并测量输入，输出电压的峰波形，并测量输入，输出电压的峰- -峰值。峰值。 点击观察接线过程点击观察接线过程点击观察光标测量峰点击观察光标测量峰- -峰值的过程峰值的过程 B、整流电路中添加滤波电路，即电容滤波、用示波器观察滤整流电路中添加滤波电路，即电容滤波、用示波器观察滤波前后电阻负载两端电压波形的变化波前后电阻负载两端电压波形的变化 。更换不同滤波器中滤波电。更换不同滤波器中滤波电容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。容，用示波器观察更换前后电阻负载两端电压波形的变化。点击播放点击播放 2 2、全波整流电路、全波整流电路 A A、连接全波整流电路用示波器观察输入，输出电压波形，、连接全波整流电路用示波器观察输入，输出电压波形，并测量输入，输出电压的峰并测量输入，输出电压的峰- -峰值。峰值。 B B、其他内容与半波整流电路类同、其他内容与半波整流电路类同点击观察接线过程点击观察接线过程3 3、桥式整流电路、桥式整流