第二章整流与滤波电路.docx

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第二章整流与滤波电路

&第二章整流与滤波电路

教学目的：

了解整流、滤波、稳压的工作原理。

教学重点：

单相桥整流电路工作原理、电容滤波、二极管稳压电路。

教学难点：

单相桥式整流电路。

教学方法与手段：

教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多媒体课件相结合。

课时计划：

3课时

第一节单相整流电路

整流电路：

利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。

整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。

目前广泛使用的是桥式整流电路。

一、半波整流电路

1、电路结构

上图是单相半波整流电路。

它是最简单的整流电路，由整流变压器Tr、整流元件D（晶体二极管）及负载电阻RL组成。

2、工作原理

当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=id。

忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。

当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。

此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。

3、负载两端电压、流过负载的电流及二极管两端最高反相电压与流过二极管的平均电流。

二、单相桥式整流电路

1、电路结构

由四个二极管接成电桥的形式构成的。

1、工作原理

u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。

此时电流的路径为：

a→D1→RL→D3→b。

u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。

此时电流的路径为：

b→D2→RL→D4→a。

正、负半周交替工作后波形的合成情况

3、负载两端电压、流过负载的电流及二极管两端最高反相电压与流过二极管的平均电流。

三、单相全波整流电路的工作原理由同学们自行分析

本课小结：

1、介绍了整流的概念。

2、了解了单相半波整流电路的结构及工作原理。

3、掌握了单相桥式整流电路的结构及工作原理。

4、整流电路的有关计算。

练习与作业：

《电子技术基础》教材P352-2、2-1、2-3、2-4、2-5、2-6。

第二节滤波电路

教学目的：

了解滤波常用的元件及工作原理。

教学重点：

单相桥整流电路电容滤波电路。

教学难点单相桥式整流电路电容滤波电路。

教学方法与手段：

教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相结合。

课时计划：

3课时

滤波的概念：

整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源。

但许多电子设备需要平稳的直流电源。

这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。

滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。

一、电容滤波器

组成：

电容器与负载并联，是一个最简单的滤波器。

原理：

单相半波整流电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。

从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。

桥式整流电容滤波电路的工作原理与半波相似，只不过是一个周期充放电两次，波形更加平稳。

二、电感滤波

电感滤波适用于负载电流较大的场合。

它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。

三、

复合滤波电路

LC、CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。

在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRCπ型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。

但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。

本课小结：

1、滤波元件有两种，电容与电感，电容与负载并联，电感与负载串联。

２、整流电路带电容滤波之后的有关计算。

练习与作业：

《电子技术基础》教材P362-7、2-8、2-9、2-11

第三节二极管应用电路

教学目的：

了解硅稳压二极管的结构及特性曲线。

教学重点：

简单硅稳压管稳压电路的工作原理。

教学难点简单硅稳压管稳压电路的工作原理。

教学方法与手段：

教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相结合。

学生实验实训相结合。

课时计划：

3课时

一、

稳压二极管

稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。

稳压管的稳压作用在于：

电流增量很大，只引起很小的电压变化。

稳压管的主要参数：

（1）稳定电压UZ。

反向击穿后稳定工作的电压。

（2）稳定电流IZ。

工作电压等于稳定电压时的电流。

（3）动态电阻rZ。

稳定工作范围内，管子两端电压的变化量与相应电流的变化量之比。

即：

rZ=ΔUZ/ΔIZ

（4）额定功率PZ和最大稳定电流IZM。

额定功率PZ是在稳压管允许结温下的最大功率损耗。

最大稳定电流IZM是指稳压管允许通过的最大电流。

它们之间的关系是：

PZ=UZIZM

二、简单硅稳压管稳压电路

稳压二极管正常工作电压为：

反向击穿电压。

工作原理：

输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。

如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。

反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。

当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。

如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。

三、

发光二极管

当发光二极管的PN结加上正向电压时，电子与空穴复合过程以光的形式放出能量。

不同材料制成的发光二极管会发出不同颜色的光。

发光二极管具有亮度高、清晰度高、电压低（1.5～3V）、反应快、体积小、可靠性高、寿命长等特点，是一种很有用的半导体器件，常用于信号指示、数字和字符显示。

四、

光电二极管

光电二极管的正常工作电压为：

反向电压。

光电二极管的又称为光敏二极管，其工作原理恰好与发光二极管相反。

当光线照射到光电二极管的PN结时，能激发更多的电子，使之产生更多的电子空穴对，从而提高了少数载流子的浓度。

在PN结两端加反向电压时反向电流会增加，所产生反向电流的大小与光的照度成正比，所以光电二极管正常工作时所加的电压为反向电压。

为使光线能照射到PN结上，在光电二极管的管壳上设有一个小的通光窗口。

本课小结：

1、稳压二极管的特性曲线及参数。

2、简单硅稳压管的稳压电路的工作原理。

3、发光二极管与光电二极管的工作原理。

练习与作业：

《电子技术基础》教材P362-12、2-13、2-14、2-15、2-16