单相桥式整流与滤波电路的安装和测试教案

1课题学习任务1.2——单相桥式整流与滤波电路的安装和测试课型新课授课班级授课时数教学目标1.能够识读整流电路图；了解整流电路的原理；学会合理选用整流电路元件。2.能够识读滤波电路图；了解滤波电路的原理；学会估算电容滤波电路的输出电压。3.学会搭接桥式整流、电容滤波电路4.学会用万用表和示波器测量整流滤波电路的相关电量参数和波形教学重点1.整流的概念，单向桥式整流的结构2.滤波的概念，电容滤波电路的结构3.整流和滤波元件的选用4.整理滤波电路的搭接、相关电参量和波形的测量教学难点整理、滤波电路的搭接、调试和测量学情分析教学效果教后记2基础知识整流和滤波电路导入：1、什么电子设备需要用到直流电？电脑功放手机数码相机2、如何得到直流电手机锂电笔记本电脑锂电提问导入：什么电子设备需要用到直流电？激发兴趣提问：如何得到直流电3数码相机锂电手机充电器电脑电源直流稳压电源㈠单相桥式整流电路将交流电变换为直流电（脉动）的过程称为整流，利用二极管的单向导电性可以实现整流。整流电路单相整流电路三相整流电路，根据整流电路的形式还可分为半波、全波和桥式整流电路。⒈电路结构单相桥式整流电路如图1-7所示。在电路中，4只整流二极管连接成电桥形式，称为桥式整流电路。常有如图1-7所示的几种形式的画法，其中图（c）为单相桥式整流电路最常用的简单画法。结合演示讲解4图1-7单相桥式整流电路⒉工作原理在交流电压u2的正半周（即0～t1）时，整流二极管VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反偏截止，产生电流iL通过负载电阻RL，并在负载电阻RL上形成输出电压uL，如图1-8(a)所示。在交流电压u2的负半周（即t1～t2）时，整流二极管VD2、VD4正偏导通，VD1、VD3反偏截止，产生电流iL同样通过负载电阻RL，并在负载电阻RL上形成输出电压uL，如图1-10(b)所示。输出信号的波形如图1-10(c)所示。图1-8单相桥式整流电路工作原理结合演示讲解5在交流电压u2的一个周期（正、负各半周）内，都有相同一方向的电流流过RL，4只整流二极管中，两只导通时另两只截止，轮流导通工作，并以周期性地重复工作过程。在负载RL上得到大小随时间t改变但方向不变的全波脉动直流输出电流iL和输出电压uL，所以这种整流电路属于全波整流类型。单相桥式整流电路的特点是：整流效率高（电源利用率高），而且输出信号脉动小，因此应用最为广泛。在实际应用中经常用到的全桥整流堆是将4只整流二极管集中制作成一体，其内部电路和外形如图1-9所示。图1-9全桥整流堆㈡滤波电路整流电路是将交流电转换成为直流电，但转换后所输出的是脉动直流电，这种脉动直流电中含有较多的交流成分（如图1-8(c)和图1-10所示）。因此，要获得波形较平滑的直流电，应尽可能地滤除脉动直流电中包含的交流成分，而保留其直流成分，这就是滤波的概念。完成滤波作用的电路称为滤波电路或滤波器。滤波电路的构成是由电容、电感或电阻按照一定的连接形式连接在整流电路之后，从而使经整流后的脉动直流电变为较平滑的直流电，如图1-10所示。实物展示6图1-10滤波前后电源的波形⒈电容滤波电路电容滤波电路如图1-11所示。在整流器输出端并接电容C，利用电容“通交隔直”的特点使输出的电压uL和电流iL变为较平滑的直流电。图1-11电容滤波电路电容滤波电路的特点是：交流成分大大减少，输出的直流电比较平滑，输出直流电的平均值升高。电路简单，滤波元件（电容）的体积也较小，适用于小功率且负载变化较小的场合。例1-1在单相桥式整流电容滤波电路中，如果负载电阻为500Ω，整流电路输入的交流电压有效值U2=9V，试确定电路输出的直流电压；选择整流二极管；并确定滤波电容器的耐压。解：⑴按表1-2，电路输出的直流电压UL=1.2U2=1.2×9=10.8V结合演示讲解习题讲解及联系巩固7⑵负载电流IL=UL/RL=10.8/0.5mA=21.6mA⑶整流二极管承受的最高反向电压为URM=U2=×9V≈12.7V通过二极管的电流为IF=IL/2=21.6/2=10.8mA因此，可选用最大整流电流为1A，最高反向工作电压为50V的二极管（如1N4001）。⑷应选择耐压大于12.7V的滤波电容。⒉电感滤波电路电感滤波电路如图1-12所示。在整流器输出端串接电感L，利用电感“通直隔交”的特点使输出的电压UL和电流IL变为较平滑的直流电。电感滤波电路的特点是：交流成分大大减少，输出的直流电比较平滑，滤波效果较好；但损耗将增加，成本上升，因此，适用于大功率、大电流而且负载变化较大的场合。图1-12电感滤波电路⒊复式滤波电路复式滤波电路是由电容、电感和电阻组合的滤波电路，其滤波效果比单一使用的电容或电感的滤波效果要好。⑴π型RC滤波电路8图1-13π型RC滤波电路⑵LC型滤波电路图1-14LC型滤波电路⑶π型LC滤波电路图1-15π型LC滤波电路工作步骤步骤一：电路连接⒈识别实训教室所提供的电子元器件，并判断按表1-1所提供的元器件是否符合图1-16电路的要求（整流电路输入的交流电压U2=9V）。结合演示讲解并开展实训9⒉在面包板上连接图l-16电路。图l-16单相桥式整流和滤波电路步骤二：电路的调试与测量完成电路的连接并经检查无误后，方能接通电源进行调试与测量。⒈桥式整流电路⑴在电路“4、5”端接入9V交流电源（由实验台提供），所有拨动开关S1～S5均断开（如图1-16中所示状态）。⑵用万用表测量输入的交流电压U45和桥式整流后的直流电压U13，填入表1-3中。⑶闭合开关S3，测量负载电阻RL两端电压U23，填入表1-3中。⒉电容滤波电路⑴闭合开关S1，断开S3，电路为不带负载的桥式整流、电容滤波电路；测量U13，并填入表1-4中。⑵闭合开关S1和S3，电路为带负载的桥式整流、电容滤波电路；测量U23,并填入表1-4中。⒊电感滤波电路闭合开关S2，断开S1和S3，电路为带负载的桥式整流、电感滤波电路；结合演示讲解并开展实训10测量U23，并填入表1-4中。⒋复式滤波(π型滤波)闭合开关S1、S4、S5，断开S2和S3，电路为带负载的桥式整流、复式滤波(π型滤波)电路；测量U23，并填入表1-4中。表1-4滤波电路测量记录电容滤波电压U13负载电压U23电容滤波电路电感滤波电路/复式滤波电路/步骤三：观察输出电压的波形使用XC4320双踪示波器观察，并分析各种滤波电路的特点。图1-17滤波电路电压波形记录⒈.电容滤波⑴断开所有开关S1～S5，用示波器观察电路中电压U45和U13的波形，并绘在图1-17(a)、(b)、(c)中。⑵闭合开关S1，用示波器观察电路中电容两端电压U13的波形，并绘在图1-17(a)中；并比较开关S1闭合前、后电压U13的波形。⒉电感滤波结合演示讲解并开展实训11⑴闭合开关S2（其他开关均断开），电路为桥式整流、电感滤波电路；用示波器观察电路中电压U23的波形，并绘在图1-17(b)中。⑵比较开关S2闭合前后的电压波形。⒊复合滤波(π型滤波)⑴闭合开关S1、S4、S5（其他开关均断开），电路为桥式整流、复合滤波(π型滤波)滤波电路；用示波器观察电路中电压U23的波形，并绘在图1-17(c)中。⑵比较开关S1、S4、S5闭合前、后电压U23的波形。多媒体资源双踪示波器及其使用方法。相关链接兴趣发展观看视频12练习练习题填空7,8,9,10,11,12,13；选择7,8,9,10,11,12,13,14；判断7,8,9,10小结1.整流就是将交流电变换为（脉动）直流电的过程。利用二极管的单向导电性，可组成桥式整流电路，实现整流的功能。2.滤波电路的作用是滤除脉动直流电的交流成分，而保留直流成分，从而获得波形较平滑的直流电。3.常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路。4.示波器的使用方法和整流滤波电路的电参量、波形的测量布置作业练习题综合6，7，9，10，11，12，13