《电子技术基础与技能》 课件 1-2 整流滤波电路

电子技术基础与技能1-2整流滤波电路1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路【实践导入】【实验结论】

该电路可实现整流，即将交流电变换成单方向的脉动直流电。1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路1.2.1整流电路一、单相半波整流电路1．电路的构成及工作原理单相半波整流电路单相半波整流电路的工作波形设u2＝u2的正半周，二极管VD导通，电流由a→VD→RL→b形成回路。忽略二极管的正向电压降，则有uL＝u2。此时，iL＝iV＝u2/RL。在u2的负半周，二极管反向而截止，iL＝0，uL＝0，uV＝u2。U2sinωt2．电路的输出电压与负载电流1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路1.2.1整流电路一、单相半波整流电路输出电压平均值为UL≈0.45U2通过负载和二极管上的电流平均值为：≈IL＝IV＝3．整流管的选择

IFM和URM是选择整流二极管的依据，具体要求如下：最高反向工作电压：URM≥U2最大整流电流：IFM≥桥式整流电路与半波整流电路相比，它的主要优点是直流输出电压高一倍，电压脉动程度减小了，变压器的利用率提高了。在相同电流输出的情况下，降低了整流管的平均电流值，而每一只二极管承受的最高反向电压与半波整流电路中的相同。1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路1.2.1整流电路二、单相桥式整流电路1．电路的构成及工作原理由4只二极管按桥式结构连接而成的。其中，两只二极管（VD1、VD2）接成共阴极；两只二极管（VD3、VD4）接成共阳极。单相桥式整流电路的简化画法如图所示。结构：1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路1.2.1整流电路二、单相桥式整流电路1．电路的构成及工作原理原理：设变压器二次侧电压为u2＝U2sinωtu2的正半周，a点电位高于b点，二极管VD1、VD3加正向电压导通，VD2、VD4加反向电压截止，产生电流由a→VD1→RL→VD3→b形成回路。这时，电路输出半波电压。u2的负半周，a点电位低于b点，二极管VD2、VD4加正向电压导通，VD1、VD3加反向电压截止，产生电流由b→VD2→RL→VD4→a形成回路。同样，电路可以输出一个半波电压。两个半波输出电压合成后，得到的输出电压波形为全波。1.2整流滤波电路教学活动1：整流电路1.2.1整流电路二、单相桥式整流电路2．电路的输出电压与负载电流输出电压的平均值UL≈0.9U2，负载电流的平均值IL≈0.9U2/RL。3．整流管的选择在全波整流电路中，每只整流管实际只导通半周，其正向电流应为负载电流的一半。故选择整流管的具体要求如下：最高反向工作电压：URM≥U2最大整流电流：IFM≥桥式整流电路与半波整流电路相比，它的主要优点是直流输出电压高一倍，电压脉动程度减小了，变压器的利用率提高了。在相同电流输出的情况下，降低了整流管的平均电流值，而每一只二极管承受的最高反向电压与半波整流电路中的相同。1.2整流滤波电路1.2.1整流电路教学活动1：整流电路【经典例题】1.2整流滤波电路1.2.1整流电路教学活动1：整流电路【实践应用】目前，市场上已有各种规格的桥式整流电路成品——硅桥式整流器，又称整流桥、硅桥堆。图1-2-6所示为几种整流桥的实物图。整流桥的产品可分为半桥整流堆与全桥整流堆两种，它们的示意图及等效电路如图所示。

整流桥的实物图整流桥的示意图及等效电路1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路【实践导入】【实验结论】该电路可实现滤波功能，即滤除脉动直流电中的交流成分，使输出波形更平缓。1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路一、电容滤波电路1．电路的构成及工作原理1）电路的构成u2为正半周时，二极管导通，对电容器C充电。输出电压uo与上升的正弦电压u2一致，如图1-2-9（b）所示。u2在A点达到最大值，uo也达到最大值。而后u2和uo都开始下降，u2按正弦规律下降，当u2﹤uo时，二极管承受反向电压而截止，电容器对负载电阻RL放电，负载中仍有电流，而uo按放电曲线BC下降。在u2的下一个正半周内，当u2﹥uo时，二极管再次导通，电容器再被充电，重复上述过程。输出电压uo波形如图1-2-9（b）所示。2）工作原理半波整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路如图1-2-10（a）所示，输出电压波形图如图1-2-10（b）所示，其工作原理与半波整流电容滤波电路相同。1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路一、电容滤波电路1．电路的构成及工作原理

桥式整流电容滤波电路1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路一、电容滤波电路2．输出电压的计算通常取：Uo=U2

（半波整流、电容滤波）Uo=1.2U2（全波整流、电容滤波）在空载和忽略二极管正向压降的情况下，

3．电路的应用场合电容滤波电路简单，输出电压较高，脉动也较小。但是外特性较差，且有电流冲击。因此，电容滤波器一般用于要求输出电压较高，负载电流较小并且变化也较小的场合。1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路二、电感滤波电路桥式整流电感滤波电路及工作波形工作原理：当负载电流iL增大时，电感线圈中的自感电动势eL与电流iL反向，限制电流的增加，将一部分电能转换为磁场能量储存在磁场中。负载电流iL减小时，电感线圈中的自感电动势eL与电流iL同向，阻止电流的减小，即释放能量。因此流过负载RL的电流的脉动成分受到抑制而变得平缓。电感值L越大，滤波效果越好。适用场合：电感滤波主要适用于大电流负载或负载经常变化的场合。1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路三、复式滤波电路1．L型滤波在电容C滤波之前串接一个电感L，如图（a）所示，即组成L型滤波器。整流后的脉动直流中的大部分交流分量降在电感L上，再经过电容C的进一步滤波后，负载RL得到更加平滑的电流、电压波形。2．π型滤波在L型滤波器前并联一个电容器，如图（b）所示，即组成LCπ型滤波器，它使滤波效果进一步改善。如果是小电流负载时，可将电感用一个电阻R代替，组成RCπ型滤波器，如图（c）所示。比较项目滤波电路电容滤波电感滤波RC

π型滤波LC

π型滤波电路结构负载

电压半波较高Uo=U2低Uo=0.45U2较高Uo=U2较高Uo=U2桥式高Uo=1.2U2较高Uo=0.9U2高Uo=1.2U2高Uo=1.2U2输出电流较小大小大负载能力差好差较好滤波效果较好较差较好较好对整流管的冲击大小大较大主要特点输出电压波形平滑。输出电压值提高。通电瞬间对整流管冲击大，负载能力差输出电压波形比较平滑。输出直流电流大，负载能力好，通电瞬间对整流管无冲击负载电流小时，滤波效果好，有降压限流作用。直流电压损耗大，负载能力差负载能力强，负载电流大时，滤波效果好。电感体积较大，但直流电压损耗小适用范围负载较轻，对直流稳定度要求不高的场合负载较重，对直流稳定度要求不高的场合负载较轻，对直流稳定度要求较高的场合负载较重，对直流稳定度要求较高的场合1.2整流滤波电路教学活动2：滤波电路1.2.2滤波电路常用滤波电路特性比较1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路【实训目标】（1）会清点与检测元器件；（2）能在印制电路板上完成整流、滤波电路的焊接；（3）能正确使用示波器与万用表观测电路的输入电压与输出电压；（4）能根据测试数据，分析滤波电容参数对滤波效果的影响；（5）实训过程中，积极探索，团结协作，规范操作，遵守“6S”管理制度。【实训设备与器材】学生分为若干组，每组提供函数信号发生器、示波器各一台，万用表一块，电路装接所用的元器件及器材见表1­2-2（学生自备焊接工具）。序

号名

称型号规格数

量配件图号测试结果元件摆放区1金属膜电阻器RJ－0.25－5.1kΩ1个RL

2电解电容器CD－16V－220μF2个C1

3

C2

4二极管1N40074只VD1

5

VD2

6

VD3

7

VD4

8拨动开关

2个S1

9

S2

10印制电路板配套1块

11焊锡、松香

若干

12连接导线

若干

表1­2-2装接与测试整流、滤波电路项目元器件及器材清单1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路【实训设备与器材】1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路【实训内容与步骤】1．清点与检测元器件根据元器件及材料清单清点并检测元器件。将测试结果填入表1-2-2中，元器件正常的在“测试结果一栏中”画“√”，如元器件有问题，及时提出并更换。将正常的元器件对应摆放在表1­2-2中。2．装接整流、滤波电路【实训注意事项】（1）按装配图进行装接，不漏装、错装，不损坏元器件；（2）焊接电解电容与二极管时，一定要注意极性；（3）无漏焊、错焊、虚焊和搭锡；（4）元器件排列整齐并符合工艺要求。1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路3．测试整流、滤波电路扫描媒体链接1-4二维码调节函数信号发生器（媒体链接1-4

），输出50Hz、20V（峰峰值）的正弦信号。检查各元器件装配无误后，进行以下测试。1）S1、S2均断开用示波器（媒体链接1-5

）观察ui和uo的波形，并在图1­2-16中画出。用万用表的交流电压挡测量ui的有效值Ui，用万用表的直流电压挡位测量uo的平均值Uo，记录数据：Ui＝______________；Uo＝________________。2）S1闭合、S2断开用示波器观察ui和uo的波形，并在图1­2-17中画出。用万用表的交流电压挡测量ui的有效值Ui，用万用表的直流电压挡测量uo的平均值Uo，记录数据：Ui＝______________；Uo＝________________。扫描媒体链接1-5二维码1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路3．测试整流、滤波电路3）S1、S2均闭合用示波器观察ui和uo的波形，并在图1­2-18中画出。用万用表的交流电压挡测量ui的有效值Ui，用万用表的直流电压挡测量uo的平均值Uo，记录数据如下：Ui＝______________；Uo＝________________。图1­2-16

S1、S2均断开图1­2-17

S1闭合、S2断开图1­2-18

S1、S2均闭合【实训注意事项】（1）电路装接好之后才可通电，不能带电改装电路；（2）交流侧的电路“接地”与直流侧的电路“接地”不同。这一点，在对电路进行测试时尤需注意，以免损坏仪器仪表。1.2整流滤波电路教学活动3：装接与测试整流滤波电路3