12整流与稳压电路

12整流与稳压电路

【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VD1 VD4起整流作用，所以称为整流元件。

整流电路的负载电阻为R L。

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→R L→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→R L →VD4→A 。

（3）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载R L 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

U o =

π

2

2U 2 = 0.9 U 2 （2）负载R L 的电流

I o =

L

O R U

（3）二极管的平均电流

I D = 12

I o

（4）承受反向电压最大值

U RM = 2 U 2

[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

R L =O

O I U = 60.025 Ω = 240 Ω

变压器二次绕组电压为

U 2 =

9

.06

9.0O =

U V = 6.67 V 二极管平均电流为

I D = 12 I o = 1

2

⨯ 0.025 A = 0.0125 A = 12.5 mA

二极管承受反向电压最大值为

U RM = 2 U 2 = 2 ⨯ 6.67 V = 9.4 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U o =

π

2

2U 2 = 0.9 U 2 3．二极管承受反向电压的最大值为2U 2即变压器二次电压u 2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2 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U o的平均值增大。

只要选择合适的电容器容量C和负载电阻R L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

U o= 1.2U2

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R L两端。负载两端电压的平均值

U o = 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 π 型滤波电路。

(a) (b)

图12.6π 型滤波电路

2．电感、电容组成的 π 型滤波电路，如图12.6（a）所示。

3．电阻、电容组成的 π 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。