1、全國職業(yè)技術(shù)教育骨干教師培訓(xùn),整流濾波電路 重慶市銅梁職教中心 張 偉,一教學(xué)課 題,2.1、單相整流電路 （2課時） 2.2、濾波電路 （2課時）,二、教學(xué)目標(biāo)：,1、知識目標(biāo)： （1）理解整流的含義，弄清典型的半波和全波整流電路的結(jié)構(gòu)，能分析其工作原理和進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。 （2）理解濾波的概念，能清楚整流濾波器件和常用的濾波方式，掌握濾波的電路形式，理解電容濾波及電感濾波的工作原理，了解選擇濾波電容的選擇要求。,2、能力目標(biāo)： 通過圍繞對“如何將交流電轉(zhuǎn)換為直流電”這一問題的“提出 分析 解決”開展教學(xué)活動，促進(jìn)師生互動，培養(yǎng)學(xué)生探索性分析、思維的能力和運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。,3、

2、品質(zhì)目標(biāo)：,通過引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)際問題的分析、討論，對電路的不斷改進(jìn)與完善，培養(yǎng)學(xué)生辯證分析的思維品質(zhì)，以及勇于戰(zhàn)勝困難、樂于尋求解決問題方法的良好心理品質(zhì)。,三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：,1、教學(xué)重點(diǎn)： （1）對“整流、濾波”在實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換過程中的不同作用的理解。 （2）通過對電路結(jié)構(gòu)圖的分析，引導(dǎo)學(xué)生得出波形分析圖，深刻理解整流與濾波的工作原理，掌握相關(guān)計(jì)算。 同時培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)必備的基本分析方法與能力。,2、教學(xué)難點(diǎn)：,圍繞“問題的提出、分析、解決”這一思路，在通過對“電路結(jié)構(gòu)圖的分析，得出波形原理圖”的教學(xué)過程中，如何去培養(yǎng)學(xué)生在今后的專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中所必備的基本學(xué)習(xí)能力和良好的思維品質(zhì)。,

3、四、教學(xué)方法,啟發(fā)式講授、自學(xué)閱讀、分組討論、實(shí)物演示等多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合。,五、教學(xué)過程第一節(jié) 單相整流電路,整流：把交變電流變換成單向脈動電流的過程。,整流原理：二極管的單向?qū)щ娞匦?二極管單相整流電路：把單相交流電變成直流電的電路。,1.1單相半波整流,1電路 如圖(a)所示,V：整流二極管，把交流電變成脈動直流電； T：電源變壓器，把 v1 變成整流電路所需的電壓值 v2。,2.工作原理,設(shè) v2 為正弦波，波形如前頁圖 (b) 所示。,(1)v2 正半周時，A 點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，二極管 V 正偏導(dǎo)通，則 vL v2；,(2)v2 負(fù)半周時，A 點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，二極管

4、V 反偏截止，則 vL 0。,由波形可見，v2 一周期內(nèi)，負(fù)載只用單方向的半個波形，這種大小波動、方向不變的電壓或電流稱為脈動直流電。,上述過程說明，利用二極管單向?qū)щ娦钥砂呀涣麟?v2 變成脈動直流電 vL。由于電路僅利用 v2 的半個波形，故稱為半波整流電路。,3負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流,(1)負(fù)載電壓 VL VL = 0.45 V2 (1.2.1),(2)負(fù)載電流 IL (1.2.2),(3)二極管正向電流 IV 和負(fù)載電流 IZ (1.2.3),(4)二極管反向峰值電壓 VRM (1.2.4),4、選管條件,(1)二極管允許的最大反向電壓應(yīng)大于承受的反向峰值電壓；,(2)二極管允

5、許的最大整流電流應(yīng)大于流過二極管的實(shí)際工作電流。,分析思考 ： 電路缺點(diǎn)：電源利用率低，紋波成分大。,解決辦法：全波整流。,1.2單相全波整流（橋式整流電路）,1電路如圖,(2)v2 負(fù)半周時，如圖(b)所示，A 點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，則 V2、V4 導(dǎo)通(V1、V3 截止)，i2 自上而下流過負(fù)載 RL。,橋式整流電路工作過程,2工作原理,(1)v2 正半周時，如圖(a)所示，A 點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，則 V1、V3導(dǎo)通(V2、V4截止)，i1 自上而下流過負(fù)載 RL；,由波形圖可見，v2 一周期內(nèi)，兩組整流二極管輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電流 i1 和 i2 疊加形成了 iL。于是負(fù)載得到全

6、波脈動直流電壓 vL。,橋式整流電路工作波形圖,3負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流,(1)負(fù)載電壓 VL (1.2.9),(2)負(fù)載電流 IL (1.2.10),(3)二極管的平均電流 IV (1.2.11),(4)二極管承受反向峰值電壓 VRM (1.2.12),優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓高，紋波小，VRM 較低，應(yīng)用廣泛。,4橋式整流電路的簡化畫法,例1.2.1有一直流負(fù)載，需要直流電壓 VL= 60 V ，直流電流 IL= 4 A。若采用橋式整流電路，求電源變壓器二次電壓 V2 選擇整流二極管。,解,因?yàn)閂L = 0.9V2,所以,流過二極管的平均電流,二極管承受的反向峰值電壓,查晶體管手冊，可選用整

7、流電流為 3 安培，額定反向工作電壓為 100 V 的整流二極管 2CZ12A(3 A/100 V)4 只。,半橋和全橋整流堆,整流元件組合件稱為整流堆，常見的有：,(1)半橋：2CQ 型，如圖(a)所示；,(2)全橋：QL 型，如圖(b)所示。,優(yōu)點(diǎn)：電路組成簡單、可靠。 分析與思考： 全波整流的波形還是脈動成分 較大，能否進(jìn)一步減少波形的脈 動成分呢？,第二節(jié) 濾波電路,特點(diǎn)：電容器與負(fù)載并聯(lián)。,作用：濾除脈動直流電中脈動成分。,種類：電容濾波器、電感濾波器、復(fù)式濾波器,1電路,一、電容濾波器,2工作原理：,利用電容器兩端電壓不能突變原理平滑輸出電壓。,在 0 t1 期間，因 v2 的作用

8、，V 正偏導(dǎo)通，電容 C 充電，波形如圖(b)中 OA 所示；,在 t1 t2 期間，因 v2 vC，V反偏截止，電容 C 通過負(fù)載放電，波形如圖(b)中 AB 所示；,在 t2 t3 期間，因 vC v2，V 正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形如圖(b)中 BC。,具有電容濾波器的 半波整流電路,重復(fù)上述過程，可得近于平滑波形。這說明，通過電容的充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。,全波整流電容濾波輸出波形如圖所示。,工作原理與半波整流電路相同，不同點(diǎn)是：v2 正、負(fù)半周內(nèi)，V1、V2 輪流導(dǎo)通，對電容 C 充電兩次，縮短了電容 C 向負(fù)載的放電時間，從而使輸出電壓更加平滑。,輸出電壓估算公

9、式為VL 1.2V2,應(yīng)用：小功率電源。,全波整流電路電容濾波輸出波形,3、 濾波電容的選擇,電容的選擇從電容耐壓和容量兩個方面考慮：,(1)耐壓：在電路中電容耐壓值要大于負(fù)載開路時整流電路的輸出電壓。 (2)電容容量：濾波電容器 C 的容量選擇與電路中的負(fù)載電流 IL 有關(guān)，當(dāng)負(fù)載電流加大后，要相應(yīng)的增加電容量。下表列出的數(shù)據(jù)供選用時參考,濾波電容容量表：,注：此為全波整流電容濾波在 VL = 12 36 V 時的參考值。,缺點(diǎn)：體積大、重量大。,帶電感濾波器,二、電感濾波器,1電路,特點(diǎn)：電感與負(fù)載串聯(lián),2工作原理,利用流過電感電流不能突變原理平滑輸出電流。,當(dāng)電路電流增加時，電感存儲能量

10、；當(dāng)電流減小時，電感釋放能量。使負(fù)載電流比較平滑，從而得到比較平滑的直流電壓。,應(yīng)用：較大功率電源。,三、復(fù)式濾波器,(3)應(yīng)用：較大功率電源中。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電容與負(fù)載并聯(lián)，電感與負(fù)載串聯(lián)。,性能特點(diǎn)：濾波效果好。,1L 型濾波器,(1)電路：,(2)原理：整流輸出的脈動直流經(jīng)過電感 L，交流成分被削弱，再經(jīng)過電容 C 濾波，就可在負(fù)載上獲得更加平滑的直流電壓。,L 型濾波器橋式整流電路,2 型濾波器, 型濾波器橋式整流電路,(3)應(yīng)用：小功率電源中。,(2)原理： 整流輸出的脈動直流經(jīng)過電容 C1 濾波后，再經(jīng)電感 L 和電容 C2 濾波，使脈動成分大大降低，在負(fù)載上可獲得平滑的直流電壓。,(1)電路：,六、課堂小結(jié):(由師生共同回顧所學(xué)內(nèi)容,學(xué)生完成知識結(jié)構(gòu)歸納圖),七、作業(yè)布置: 1、分別作出整流與濾波的典型電路圖及波形分析圖 2、在課本或電子技術(shù)