第11章 整流、濾波及穩(wěn)壓電路

《電工電子技術(shù)與技能》第三版電子教案PAGEPAGE9課題11.1整流電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.掌握橋式整流電路工作原理。2.能正確搭接橋式整流電路3.會用萬用表測量橋式電路相關(guān)電參量，并用示波器觀察波形。教學(xué)重點1.掌握橋式整流電路工作原理。2.會用萬用表測量橋式電路相關(guān)電參量，并用示波器觀察波形。教學(xué)難點1.掌握橋式整流電路工作原理。2.會用萬用表測量橋式電路相關(guān)電參量，并用示波器觀察波形。教學(xué)方法讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法。學(xué)情分析教后記圖11-1手機充電A.圖11-1手機充電新課日常生活中我們經(jīng)常給電動自行車、手機、數(shù)碼照相機及各類充電電池充電，但電池輸出的是直流電，而家里插座提供的是交流電，那么交流電是怎么充進電池的了？問題的關(guān)鍵就在充電器，是充電器中的整流電路將交流電變成了直流電。

將交變電流變換成單向脈動電流的過程叫做整流，完成這種功能的電路稱為整流電路，又叫整流器，應(yīng)用最為廣泛的是單相橋式整流電路。B.新授課11.1.1單相橋式整流電路【電路組成】單相橋式整流電路如圖11-2a所示，橋式整流電路是由電源變壓器、四只整流二極管D1~D4和負載電阻RL組成。四只整流二極管接成電橋形式，故稱橋式整流，圖11-2b是橋式整流電路的另外一種常見畫法,圖11-2c是橋式整流電路的簡化畫法。圖1圖11-2橋式整流電路的三種常見畫法圖11-3橋式整流電路原理示意圖在u2的正半周，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，等效電路如圖11-3a所示，電流由T次級上端經(jīng)D1→RL→D3回到T次級下端，在負載RL上得到半波整流電壓uo1，波形如圖1圖11-3橋式整流電路原理示意圖綜上所述，無論在u2的正半周或負半周，流過RL中的電流方向是一致的。在u2的整個周期內(nèi)，四只二極管分兩組輪流導(dǎo)通或截止，在負載RL上就得到了一個全波整流的電壓波形，波形如圖11-4f所示?！咎崾尽窟@種大小波動，而方向不變的電流（或電壓）稱為脈動直流電?！矩撦d上直流電壓和電流】在單相橋式整流電路中，負載所得全波整流電壓雖然方向不變，但大小是隨時間不斷變化的，所以可以用其平均值表示其大小。數(shù)學(xué)理論證明，一個周期內(nèi)，全波整流電路負載兩端的電壓uo的平均值是交流電壓u2峰值的2/π倍，即：根據(jù)歐姆定理可得流過負載RL的電流其平均值為：【提示】單相橋式整流組成的是全波整流電路，其實還有一種更簡單的整流電路，即單相半波整流電路，電路結(jié)構(gòu)如圖12-5a所示，由于二極管只有在電源的正半周導(dǎo)通，所以在負載電阻上得到如圖12-5b所示的半波整流電路(a)電路結(jié)構(gòu)(b)輸出電壓波形(a)電路結(jié)構(gòu)(b)輸出電壓波形圖12-5半波整流電路練習(xí)合上課本，試著畫一下橋式整流電路的三種基本畫法，并簡述其工作原理。布置作業(yè)思考與練習(xí)11-1、11-2、11-3、11-4、11-5

課題11.2濾波電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.了解電容濾波的工作原理，并能識讀電容濾波電路圖。2.了解電感濾波的工作原理，并能識讀電感濾波電路圖。3.了解復(fù)式濾波的工作原理，并能識讀復(fù)式濾波電路圖。教學(xué)重點1.了解電容濾波的工作原理，并能識讀電容濾波電路圖。2.了解電感濾波的工作原理，并能識讀電感濾波電路圖。教學(xué)難點1.了解電容濾波的工作原理，并能識讀電容濾波電路圖。2.了解電感濾波的工作原理，并能識讀電感濾波電路圖。教學(xué)方法讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法。學(xué)情分析教后記新課A．上節(jié)內(nèi)容回顧新課B．本節(jié)話題引入經(jīng)整流后輸出的脈動直流電，其中含有較大的交流成分，不能滿足大多數(shù)電子設(shè)備的要求，因此還需要經(jīng)過濾波電路把其中的交流成分過濾掉，而只保留直流成分，即將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸３Ｒ姷臑V波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波電路。C．新授課11.2.1電容濾波電路【電路結(jié)構(gòu)】電容濾波電路是最簡單也是最常見的濾波電路，如圖11-6a所示，在整流電路的輸出端并聯(lián)一個電容C即構(gòu)成電容濾波電路，且電容的容量越大濾波效果越好，所以一般采用電解電容。圖1圖11-6電容濾波電路及波形【工作原理】電容濾波是利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑的。如圖11-6a所示，當(dāng)整流電路輸出電壓比電容兩端電壓高時，電源電流一路經(jīng)過負載RL，另一路對電容C快速充電儲能，如圖11-6b中曲線ab段。當(dāng)整流電路輸出電壓比電容兩端電壓低時，電容通過負載RL放電，且uC的下降速度遠小于u2的下降速度，如圖11-6b中曲線bd段，當(dāng)下一次整流電路輸出電壓比電容兩端電壓高時，電源再次對電容C快速充電儲能，重復(fù)上述過程，使負載獲得如圖11-6b中實線部分所示平滑的輸出電壓uo，實現(xiàn)濾波功能。圖11-7電感濾波電路【提示圖11-7電感濾波電路11.2.2．電感濾波電路在大電流負載的情況下，由于負載電阻RL很小，若采用電容濾波電路，則電容量勢必很大，而且整流二極管的沖擊電流也很大，這就使得整流管和電容器的選擇變得困難，甚至不太可能，在此情況下就應(yīng)采用電感濾波?！倦娐方Y(jié)構(gòu)】如圖11-7所示，在整流電路與負載電阻RL間串聯(lián)一個電感線圈就構(gòu)成了電感濾波電路，且電感線圈的電感量越大越好，所以一般采用有鐵芯的線圈?！竟ぷ髟怼吭趫D11-7所示電路中，當(dāng)通過電感線圈的電流增大時，電感線圈產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反，阻礙電流的增加，同時將一部分電能轉(zhuǎn)換為磁場能存儲于電感之中；當(dāng)通過電感線圈的電流減小時，電感線圈產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相同，阻礙電流的減小，同時釋放出電感中存儲的能量，以補償電流的減小，使負載電流變的比較平滑?！咎崾尽侩姼袨V波電路體積大、比較笨重、成本高，且隨著線圈電感量的增大直流能量的損失也增大，因此，電感濾波主要用于負載電流較大且經(jīng)常變化的場合，在一般的電子儀器中，則很少采用。11.2.3．復(fù)式濾波器當(dāng)單獨使用電容或電感濾波，效果仍不理想時，可采用復(fù)式濾波電路。常見的復(fù)式濾波電路如圖11-8所示，其中圖11-8a所示為LC濾波電路，它是在電容濾波的基礎(chǔ)上串聯(lián)一個電感L構(gòu)成的。這樣整流輸出電壓經(jīng)過電容與電感的雙重濾波使輸出電壓紋波進一步降低。圖11-8b所示為LCπ型濾波電路，這種濾波電路是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級LC濾波電路構(gòu)成，使負載輸出電壓更加平滑。由于LCπ型濾波電路帶有鐵芯的電感線圈體積大，價格也高，因此，當(dāng)負載電流較小時，常用小電阻R代替電感L，以減小電路的體積和重量。構(gòu)成如圖11-8c所示的RCπ型濾波電路，只要適當(dāng)選擇R和C2參數(shù)，在負載兩端可以獲得脈動極小的直流電壓。在收音機和錄音機中的電源濾波電路中，就經(jīng)常采用RCπ型濾波電路。圖圖11-8常見復(fù)式濾波電路【想一想】為什么在濾波電路中濾波元件（電容或電感）容量越大，濾波效果越好。練習(xí)布置作業(yè)11-6課題11.3穩(wěn)壓電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。2.了解三端集成穩(wěn)壓器的實際應(yīng)用。教學(xué)重點1.掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。2.了解三端集成穩(wěn)壓器的實際應(yīng)用。教學(xué)難點掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理。教學(xué)方法讀書指導(dǎo)法、分析法、演示法、練習(xí)法。學(xué)情分析教后記A.上節(jié)內(nèi)容回顧B.本節(jié)話題引入新課新課經(jīng)過整流、濾波的直流電還會隨電網(wǎng)電壓波動(一般有±10%左右的波動)、負載和溫度的變化而變化，還是不能滿足大多數(shù)電子設(shè)備的要求。因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。

C.新授課12.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路【電路結(jié)構(gòu)】由穩(wěn)壓二極管DZ和限流電阻R所組成的穩(wěn)壓電路是一種最簡單直流穩(wěn)壓電源，如圖11-9中虛線框內(nèi)所示，其輸入電壓UI是整流濾波后的電壓，輸出電壓UO就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，RL是負載電阻。圖圖11-9穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路【工作原理】在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化進行補償，從而達到穩(wěn)壓的目的。限流電阻R是必不可少的元件，它即限制穩(wěn)壓管中的電流，保證使其正常工作，防止因過熱而損壞，又與穩(wěn)壓管相配合達到穩(wěn)壓的目的。一般情況下，在電路中如果有穩(wěn)壓管存在，就必然有與之匹配的限流電阻。12.3.2集成穩(wěn)壓三端集成穩(wěn)壓器，接線簡單，維護方便、價格低廉，近年來正被廣泛采用。按功能可分為固定式和可調(diào)式兩種，前者的輸出電壓不能進行調(diào)節(jié)，為固定值，典型的產(chǎn)品有W7800正電壓輸出系列和W7900負電壓輸出系列；后者可以通過外接元件使輸出電壓得到很寬的調(diào)節(jié)范圍，典型產(chǎn)品有正電壓輸出系列CW11