电子技术基础项目化教程课件 项目三 直流稳压电源的设计 3.3.1 任务一 二极管整流、电容滤波电路的测试

3.3项目实施3.3.1任务一二极管整流、电容滤波

电路的测试下页总目录1．实验目的

1）了解半波、桥式整流电容滤波电路的工作原理；

2）掌握桥式整流电容滤波电路的测试方法；

3）比较半波整流与桥式整流的特点；

4）比较C型滤波与RC型滤波的特点；

5）验证半波整流及桥式整流的输入电压有效值与其输出值Uo的关系。3.3.1任务一：二极管整流、电容滤波

电路的测试下页上页首页2．实验原理

（1）单相半波整流电路电路的组成及工作原理

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图3－18所示为单相半波整流电路。由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有半个周期的正弦波，故称半波整流。图3－18单相半波整流电路

直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值。即

（2）单相桥式整流电路组成及工作原理

利用整流二极管的单向导电性及一定的电路连接（半波或全波整流），将极性和瞬间值均作周期性变化的交流电，变换成瞬时值随时间变化，性不变的单向脉动直流电，两者最根本的区别在于交流电但极在一个周期中的平均值为零，即不含直流分量，而单向脉动电在一个周期中的平均值即直流分量Uo(AV)≠0。图3－19(a)是最常用的单相桥式整流电路。

设电源变压器副边电压为U2=U2msinωt，其波形如图（3）所示，在U2正半周时，变压器副边绕组a端电位高于b端电位，二极管VD1

、VD3受正向电压而导通，VD2

、VD4受反向电压而截止。此时电流由a端流出，经VD1

、RL、VD3回到b端，负载上得到上正下负的半波电压，且uo=u2；流过电阻上的电流io=i1，其电压、电流波形如图3－20所示。下页上页首页图3－20桥式整流波形图

在U2负半周时，变压器副边绕组b端电位高于a端电位，二极管VD2

、VD4受正向电压而导通，VD1

、VD3受反向电压而截止。此时电流由b端流出，经VD2

、RL、VD4回到a端，负载上仍得到上正下负的半波电压，且uo=u2；流过电阻上的电流io=i2，其电压、电流波形如图3－20所示。

下页上页首页图3－20桥式整流波形图

由上可见，变压器副边交流电压的极性虽在不停地变化，但负载上的电压总是上正下负，RL上得到一个全波电压，如图3－20所示。

已知

，负载上一个周期内的平均值（负载上的直流电压）为即

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（3）电容滤波电路及工作原理

图3－21所示为桥式整流电容滤波的电路。它是一种并联滤波，滤波电容与负载电阻直接并联，因此，负载两端的电压等于电容器C两端电压。电容的充放电过程为电源电压的半个周期重复一次，因此，输出的直流电压波形更为平滑。下页上页首页图3－21电容滤波电路

电容滤波电路输出电压波形如图3－22所示，设t=0时，uc=0V，当u2由零进入正半周时，整流电路导通，电容C被充电，电容电压uc

随着u2逐渐增大，直至u2达到峰值。u2过了峰值开始下降，t=t2时，出现uc>u2的现象，整流电路截止，电容C对负载电阻RL放电，放电持续到下一个正半周t=t3下页上页首页时刻，u2上升且大于uC，于是整流电路又重新导通，电容又被重新充电，这样不断地重复。因而负载两端电压u2的变化规律如图3-22的粗实线所示。图3－22电容滤波电路输出波形图

在满足式条件下，电容器两端，也就是负载上的直流电压，可估算为

UL=U2（半波）

UL=1.2U2（桥式）

下页上页首页3．实验仪器设备

1）低压交流电源（3~24V）

2）双踪示波器

3）万用表4．实验器材

1）二极管4007×4

2）电阻1KΩ

下页上页首页5．实验电路下页上页首页图3-23半波整流、滤波电路6．实验步骤及内容

（1）半波整流及滤波作用

1）按所给图3-23正确连线，其中二极管选择4007，电容为220μF，负载为1KΩ。

2）将低压交流电源打向12V位置，用导线接入电路，即U2=12V。

3）断开开关S，用双踪示波器分别测UAB和UCD波形。根据测量结果，画出输入输出波形（时间轴要对齐）。用万用表的交流电压档测出电压UAB=（

）V，用直流电压档测出输出电压UCD=（

）V。下页上页首页

4）闭合开关S，观察示波器上的输出波形的情况，若改变负载电阻，输出波形又发生怎样的变化？用万用表测出接上电容后的输出电压UCD=（

）V。下页上页首页

（2）全波整流及滤波作用

1）按所给图3-24正确连线，其中四个二极管均选择4007，电容为220μF，负载为1KΩ。

图3-24桥式整流滤波电路

2）将低压交流电源打向12V位置，用导线接入电路，即U2=12V。

3）断开开关S，用双踪示波器分别测UAB和UCD波形。根据测量结果，画出输入输出波形（时间轴要对齐）。用万用表的交流电压档测出电压UAB=（