单相桥式整流电路

附：教学内容： 【导入部分】

使用万用表测量IN4007、IN4148、IN4004二极管的极性，复习PN 结、二极管的单向导电性，投放投影作进一步的复习，引出“理想二极管”的特性（如图1所示：理想二极管伏安特性）——二极管导通时，所承受的正向电压趋近于0，承受反向电压时，流过二极管电流趋近于0。

使用双踪通用示波器，测量单向半波、单向全波二极管整流电路整流波形的变化，复习这种变化的“好处”（——提高变压器的利用率，减小输出信号的脉动程度）和缺陷（——变压器利用率低、二极管承受反压过大），导入本教学单元内容“单向二极管桥式整流”电路（——提高变压器的利用率，保证有较好的脉动直流输出，同时二极管承受的反向电压与电源电压的最大值保持一致）。（如图2所示：二极管整流电路性能趋优转化过程）

【新课部分】

+ V o -

图2 二极管整流电路性能趋优转化过

+

V o -

图1 理想二极管伏安特性

在二极管整流电路示范装置的四个桥臂上分别安装红、绿、黄、白四个颜色的发光二极管（如图3所示：桥式二极管整流电路），正确地接入交流电源装置，观察发光二极管的发光情况，用万用表测试输入、输出电压的数值，

调节电源装置的输出电压大小，重复测量每次调节后输入、输出电压数值并记录于下表中，

表：输出电压与输入电压的关系记录

记录10组数据后，调节电源装置的频率，观察发光管的闪烁情况，总结管子交替变化与频率的关系，并将观察的现象记录于表中，以便分析。

将双踪通用示波器接入输入信号、输出信号端，相邻、相对两桥臂，测得整流桥的信号如图4所示：二极管桥式整流电路波形。

综合图3、图4的分析我们发现：◆该电路具有将双向的交变电压变换为单向的脉动电压的功能。 ◆对波形的进一步观察发现，二极管上承载电压的情况， V 1、3管、V 2、4管分别承受不同周期的反向电压，但管子承受的最大反向电压与电源最大反向电压相同。

以上两点满足了我们提高变压器利用率并降低整流管最大反向电

+

V o -

R 图3 桥式二极管整流电路

图4 二极管桥式整流电路波形

压的要求，实现了二极管整流输出的最佳性能。

对比图3与表的记录数据，发现近似于单向全波整流电路的输入与输出间的关系，并且发现当调节电源的频率时，随着频率的增高，二极管发光闪烁不明显。

参考教材已有的公式，获得二极管桥式整流电路输入、输出之间的数量关系及二极管选择的条件：

输出电压、电流与输入电压的关系：

V O=2×0.45V2=0.9V2

I O=0.9×(V O/R L）

二极管所承受的电流及耐压值

I V=I O/2=0.45×(V O/R L）

V RM=V2m

单向桥式整流电路二极管选择条件：

I VZ≥I O/2=0.45×(V O/R L）

V RM≥V2m

举例：按要求选择整流二极管，并安装该整流电路。

有一直流负载，需要直流电压Vo=60V，直流电流Io=4A。若采用单相桥式整流电路，求电源变压器次级电压U2，并选择整流二极管。

≈66.7（V）

变压器次级电压：V

2

流过二极管的平均电流为：I

=2（A）；

V

≈94（V）

二极管承受的反向峰值电压为：V

RM

查手册可选型号为2CZ12A(3A/100V)二极管四只，或符合要求的桥堆。

将选择好的二极管按图3连接，注意在连接时交流侧、直流侧的特征——顺串，阳阳-阴阴，并且在测量输出电压时也要注意二极管直流侧输出电压的极性。

【课堂总结及作业布置部分】

◆从电路结构和信号波形上看，该整流电路相对单向半波整流电路变压器利用率提高一倍，相对单向全波整流电路，二极管承受的反向电压降低一倍，降低了整流管的耐压要求。但是，该电路输出的脉动直流电，在电源要求较高的场合，脉动的电压会使运行中的电器设备振动，容易使电器设备机械受损，因此，能够输出平稳直流电压的电源成为我们的理想选择，试想一想，怎样改进这个电路可以使输出电压接近于理想状态？（思考作业）

◆本教学单元电路中若有一个二极管反接、或虚焊、或烧毁，有何现象？说明原因。（课堂问答）

◆根据实际情况设计并制作一个单相桥式整流电路。（格式要求：写出设计的主要参数，选择元件的名称和主要参数，选择某元件的原因，电路构成图及连接好的电路，你对电路的测试情况及分析，书面作业）

【教学后记（即教学反思）】

本教学案例是为实践任务导向教学而亲历设计，本教案的设计首先考虑到中职学生行为的反复性特征，“喜新厌旧”直到“新不喜旧仍厌”，因此教学的导入显得非常重要，本教案在导入上面就抛出了本教学单元的核心——PN结构成的二极管器件的应用，用相应的仪器、设备引起同学们的感官刺激，随后的教学组织在反复测试的刺激中，验证已有的结论规律（考虑到很少同学预习功课，这样设计是让学生在练习中发现事物已有的规律），以加深对规律的感官认识。同时，通过同学们的反复测试，不断引发学生的思考，从而规范学生的职业行为能力，进而提高职业能力。

教案的设计紧扣学生发展的主题，以思考促发展，让学生在整个教学过程中，形成学生与老师、学生与学生、学生与书本的交往与互动，这种伴随思考的互动，使学生在获得教学单元主题“知识”学习的同时，职业行为能力和职业能力也得到了锻炼和不同程度的提高。

本教案实施时，有经过训练的课代表作为助手，接通、调节预设的各环节，以提高有效教学时间，在进入输入输出测试阶段，学生个体差异体现特别明显，同学之间的互动也在这个时候达到高潮，在这个43人组成的教学班，基本上7人一组，组长都是经过挑选和接受过提前训练的，主要纠正同组同学不良的职业行为——不符合职业规范的行为，负责整个测试的节奏控制和常规现象（已掌握）的解释及非常规现象（新发现）的记录、督促。预计10分钟的测试时间，5分钟的讨论时间，同学们基本上能够按照节奏推进课堂学习，遗憾的是，对于发现的非常规现象，通过课堂观察发现，同学们善于从课本上寻找已有的“答案”，而很少有同学去对照电路去分析，关于这方面的教学，还有待在今后的教学中探寻更适切的教学方法来替代。

就设计的初衷，本教案的实施，个人认为效果明显，学生能够将课堂的讨论和练习延伸，将思考持续，这似乎又回到了促进学生发展的课堂教学主题……