单相桥式整流与滤波电路地安装和测试教案设计

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

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

手机锂电笔记本电脑锂电

数码相机锂电

手机充电器电脑电源直流稳压电源结合演示讲解

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。

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i L通过负载电阻R L，并在负载电阻R L上形成

输出电压u L，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i L同样通过负载电阻R L，并在负载电阻

R

L

上形成输出电压u L，如图1-10(b)所示。

输出信号的波形如图1-10(c)所示。

结合演示

讲解

图1-8 单相桥式整流电路工作原理

在交流电压u

2

的一个周期（正、负各半周），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R L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i L和输出电压u L，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，其部电路和外形如图1-9所示。

图1-9 全桥整流堆实物展示

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。

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u L和电流i L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，

结合演示

讲解

习题讲解

及联系巩

固

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U L=1.2U2 = 1.2×9 = 10.8V

⑵负载电流I L= U L / R L = 10.8 / 0.5 mA = 21.6mA

⑶整流二极管承受的最高反向电压为U RM = U2 = ×9 V ≈12.7V

通过二极管的电流为I F = I L / 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U L和电流I L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

图1-13 π型RC滤波电路

⑵LC型滤波电路

图1-14 LC型滤波电路

⑶π型LC滤波电路

结合演示

讲解并开

展实训

图1-15 π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）。

⒉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R L两端电压U23，填入表1-3中。结合演示讲解并开展实训