资源简介

12 整流、滤波及稳压电路
【课题】
12.1 整流电路
【教学目标】
描述单相桥式整流电路，解释其工作原理。
【教学重点】
桥式整流电路工作原理与输出波形。
【教学难点】
整流二极管承受反向电压大小的分析。
【教学过程】
【一、复习】
1．二极管工作原理。
2．直流电的定义（脉冲直流）。
【二、引入新课】
整流电路的作用是将交流电转换成直流电，供给需要直流电源工作的设备，桥式整流电路是目前较流行的一种整流电路。
【三、讲授新课】
1．整流：将交流电变换成直流电的过程。完成这一变换的电路称为整流电路。
2．单相桥式整流电路：如图12.1所示。
（a）电路 （c）波形
（b）全桥外形
图12.1　桥式整流电路及整流波形
电源变压器Tr起降压、隔离市电电源的作用。
二极管VD1VD4起整流作用，所以称为整流元件。
整流电路的负载电阻为RL。
3．工作原理：
（1）输入电压为正半周时，A点电位最高，B点电位最低。VD1和VD3正向偏置导通，VD2 和VD4反向偏置截止。电流通路为：A→VD1→RL→VD3→B。
（2）输入电压为负半周时，B点电位最高，A点电位最低。VD2和VD4正向偏置导通，VD1和VD3反向偏置截止。电流通路为：B→VD2→RL→VD4→A。
（3）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载RL的电流方向始终是从上向下的，波形如图12.1（b）所示。
4．数学表达式：
（1）输出电压
UoU2 0.9 U2
（2）负载RL的电流
Io
（3）二极管的平均电流
IDIo
（4）承受反向电压最大值
URM U2
[例12.1]　某电气设备采用桥式整流电路整流，工作电压为6 V，电流为25 mA，试求整流二极管参数。
[解]　整流电路如图12.1（a）所示。由所需的电压和电流，可计算出负载电阻为
RL== 240
变压器二次绕组电压为
U2V 6.67 V
二极管平均电流为
ID Io 0.025 A0.0125 A12.5 mA
二极管承受反向电压最大值为
URMU2 = 6.67 V9.4 V
可选用反向耐压25V，正向电流0.1A以上的整流二极管。
【四、小结】
1．桥式整流电路每半个周期由对角线两只二极管导通，使负载上得到方向一致的脉动电流。
2．输出电压Uo =U20.9 U2
3．二极管承受反向电压的最大值为U2即变压器二次电压u2的最大值。
【五、习题】
一、是非题：1；二、选择题：1、2。
【课题】
12.2 滤波电路
【教学目标】
区分不同滤波电路的作用。
【教学重点】
1．电容滤波电路。
2．多级滤波电路。
【教学难点】
多级滤波电路。
【教学过程】
【一、复习】
桥式整流电路输出波形。
【二、引入新课】
滤波电路的作用是将单方向的脉冲电压、电流变换为平滑的电压、电流。
【三、讲授新课】
12.2.1　电容滤波电路
1．电容滤波：整流电路输出端并联电容。电容滤波电路如图12.4所示。
(a) (b)
图12.4　桥式整流电容滤波电路
2．工作原理：整流输出的电压在向负载供电的同时，也给电容器充电。当充电电压达到最大值 U2后，u2开始下降，电容器开始向负载电阻放电。如果滤波电容足够大，而负载的电阻值又不太小的情况下，不但使输出电压的波形变得平滑，而且输出电压Uo的平均值增大。
只要选择合适的电容器容量C和负载电阻RL的阻值就可得到良好的滤波效果。图12.4（b）中曲线3、2、1是对应不同容量滤波电容的曲线。在曲线2时，负载两端电压的平均值估算
Uo1.2U2
3．电容滤波电路负载变化不宜过大、无法向负载提供较大的电流。
12.2.2　电感滤波电路
1．电感滤波：整流电路输出端串联电感。电感滤波电路如图12.5所示。
图12.5　桥式整流电感滤波电路
2．工作原理：输出电压的交流成分因其频率较高就大部分降落在线圈上，而其中的直流成分由于其频率为零所以感抗为零，则降压在负载电阻RL两端。负载两端电压的平均值
Uo = 0.9U2
3．自身的电阻会引起直流电压损失和功率损耗。适用于负载电流要求较大且负载变化大的场合。
12.2.3　多级滤波电路
1．组成多级滤波电路。图12.6为型滤波电路。
(a) (b)
图12.6　型滤波电路
2．电感、电容组成的型滤波电路，如图12.6（a）所示。
3．电阻、电容组成的型滤波电路，如图12.6（b）所示。
【四、小结】
1．滤波电路作用是消除直流电中的脉冲成分，改善其平滑性。
2．常见的滤波元件有电容和电感，其共同点是它们的电抗都是频率的函数。
【五、习题】
三、填空题：1。

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