单相整流电路课件.ppt

1、模拟电子技术基础沈任元 吴勇 主编 机械工业出版社、高等职业技术教育机电类专业规划教材第一章第一章 半导体二级管及其应用半导体二级管及其应用授课教师授课教师:李李 彩彩 云云学学 校：上饶职业技术学院校：上饶职业技术学院下翻v课时数：课时数：两节课两节课v教学目的：教学目的：1、掌握半波整流和桥式、掌握半波整流和桥式整流电路结构、工作原理、负整流电路结构、工作原理、负载电压和电流的计算，以及整载电压和电流的计算，以及整流二极管的电流和最大反向电流二极管的电流和最大反向电压分析与计算。压分析与计算。2、理解单相半波整流电、理解单相半波整流电路和单相桥式整流电路的特点路和单相桥式整流电路的特点及应

2、用。及应用。3、理解电压平均值的概、理解电压平均值的概念，了解平均值的求法。念，了解平均值的求法。4、能熟练绘制单相半波、能熟练绘制单相半波及桥式整流电路图。及桥式整流电路图。下翻上翻v教学重点：教学重点：1、整流电路结构与工作原理、整流电路结构与工作原理 2、负载电压和电流的计算及整流二极、负载电压和电流的计算及整流二极 管电流管电流和最大反向电压的分析。和最大反向电压的分析。v教学难点：教学难点：整流电路工作原理整流电路工作原理（提示：以动画方式来突破（提示：以动画方式来突破教学中抽象且不易表述清楚的难点知识，直观教学中抽象且不易表述清楚的难点知识，直观地体现出电路中电流的工作情况。）地体

3、现出电路中电流的工作情况。）下翻上翻复习提问复习提问新课引入新课引入新课内容新课内容巩固训练巩固训练 主主 目目 录录下翻上翻课堂小结课堂小结 一、一、复习提问复习提问1.1.问问:二极管的组成结构与典型特二极管的组成结构与典型特性是性是?参考回答：参考回答：二极管由一个PN结、两根电极（阴极和阳极）和外壳组成。其典型特性就是PN结的特性：即单向导电性。2.2.整流二极管的结构特点是？整流二极管的结构特点是？参考回答：参考回答：结面积较大，允许通过的电流较大，一般为面接触型或平面型结构。返回主目录返回主目录下翻上翻 二、新课引入二、新课引入返回主目录返回主目录下翻上翻思考：思考：如果在交流电源

4、和负载之间接一个开关，当交流电如果在交流电源和负载之间接一个开关，当交流电源的正半周到来时，把开关合上，让电源电压送到负载，源的正半周到来时，把开关合上，让电源电压送到负载，当交流电源的负半周到来时，把开关断开，让负载得不到当交流电源的负半周到来时，把开关断开，让负载得不到电源电压，从而使负载得到单向脉动直流电压，实现整流电源电压，从而使负载得到单向脉动直流电压，实现整流的目的。想一想：能否用手动开关来实现这个任务？的目的。想一想：能否用手动开关来实现这个任务？分析：分析：从理论上是行得通的，但实际上交流电流的频率相从理论上是行得通的，但实际上交流电流的频率相对手的动作频率大得多，不可能用手来

5、控制开关达到整流对手的动作频率大得多，不可能用手来控制开关达到整流目的，例如：我国的工频电流为目的，例如：我国的工频电流为50HZ，即每秒钟变化，即每秒钟变化50次，要求开关每秒准确通断次，要求开关每秒准确通断100次，这显然不是人工能实次，这显然不是人工能实现的！我们只能利用电子器件来完成这个功能，二极管的现的！我们只能利用电子器件来完成这个功能，二极管的“单向导电性单向导电性”决定了它可以充当这个决定了它可以充当这个“自动开关自动开关”，实，实现整流的目的。现整流的目的。三、新课内容三、新课内容 1.单相半波整流电路单相半波整流电路 2.单相桥式整流电路单相桥式整流电路 返回主目录返回主目

6、录子子 目目 录录下翻上翻(一一)、单相半波整流电路、单相半波整流电路1、工作原理工作原理 其中其中TR为整流变压器；为整流变压器；V为为整流二极管。为分析方便，把二整流二极管。为分析方便，把二极管当成理想器件，即正向导通极管当成理想器件，即正向导通电阻为零、导通压降为零；反向电阻为零、导通压降为零；反向截止电阻无穷大、漏电流为零。截止电阻无穷大、漏电流为零。)sin(222tUu 交流电经变压器降压后，在次交流电经变压器降压后，在次级线圈上得到的电压级线圈上得到的电压u2仍然为交流仍然为交流电压，其电压，其波形波形如右图所示：如右图所示：tO 2 3 u222U+uRL220 VVTRu2（

7、其中（其中 U2为为u2的有效值）的有效值）其数学表达式为：其数学表达式为：下翻上翻返回子目录返回子目录 A、当当u2为正半周时，为正半周时，V正正偏导通，偏导通，电路中形成电流电路中形成电流，电，电流方向见图中箭头所示流方向见图中箭头所示：B、当当u2为负半周时，为负半周时，V反偏反偏截止，电路中电流为零，则负截止，电路中电流为零，则负 载上无压降，载上无压降，u2全部反加在整流全部反加在整流二级管上。二级管上。即：即：uV=-u2 uV的波形见的波形见右图：右图：tO 2 3 u222U uO uV tO 2 3 22U+u VRL220 V+uO VTRu2 tO 2 3 22U tO

8、2 3 iV=iO下翻上翻 u2全部加在负载上。全部加在负载上。即：即：uV=0 uO=u2 负载电压负载电压uO和负载电流和负载电流iO波波 形如右图所示：形如右图所示：下翻上翻2、负载、负载RL上的直流电压和电流的计算上的直流电压和电流的计算、负载上的平均电压、负载上的平均电压UL 负载上的电压为不连续的脉冲负载上的电压为不连续的脉冲电压，其大小可以用平均值电压，其大小可以用平均值UL来表来表示，即：在一个周期（示，即：在一个周期（T=2/）内）内进行平均，用实验和高等数学的方进行平均，用实验和高等数学的方法都可证明法都可证明：UL0.45U2 tO 2 3 uO22UUL 其中其中U2为

9、变压器二次电压有效值。为变压器二次电压有效值。、负载上的平均电流、负载上的平均电流ILRURUIL2LLL45.0 tO 2 3 uV22U 2RM2UU下翻上翻3、整流二极管的选择、整流二极管的选择、二极管的平均电流、二极管的平均电流IF：、二极管的最大反向峰值电压、二极管的最大反向峰值电压URM：选整流二极管时考虑的是两个参数，即正向导通时流选整流二极管时考虑的是两个参数，即正向导通时流过二极管的平均电流过二极管的平均电流IF以及反向截止时加在二极管两端的以及反向截止时加在二极管两端的最大反向峰值电压最大反向峰值电压URM，实际选用器件时对应参数必须要实际选用器件时对应参数必须要大于计算值

10、，且要有一定的裕量。大于计算值，且要有一定的裕量。RUIIL2LF45.0 由下面由下面uV的波形图可得：的波形图可得：4、单相半波整流的特点与应用、单相半波整流的特点与应用 电路简单、使用器件少、但是对电源的利用率低、输出电路简单、使用器件少、但是对电源的利用率低、输出电压脉动大。因此只能用于小功率以及对输出电压波形和整电压脉动大。因此只能用于小功率以及对输出电压波形和整流要求不高设备。流要求不高设备。知识扩展知识扩展思考：思考：半波整流只利用了电源的一半，试想一想：能否可用另半波整流只利用了电源的一半，试想一想：能否可用另 一一个半波整流电路把电源的另一半周也进行整流，并且整流后的输出个半

11、波整流电路把电源的另一半周也进行整流，并且整流后的输出电流以同样的方向送给负载利用，这样不就完全利用了整个电源电电流以同样的方向送给负载利用，这样不就完全利用了整个电源电压，而且负载上得到的是连续的直流脉冲电压。压，而且负载上得到的是连续的直流脉冲电压。分析：分析：上述想法完全是可以做到的，只需要有一个输出端具有中心上述想法完全是可以做到的，只需要有一个输出端具有中心 抽头的整流变压器，在上下两组次级线圈上各接一个半波整流电抽头的整流变压器，在上下两组次级线圈上各接一个半波整流电 路，分别对电源的正负半周进行导通。电路图见下页：路，分别对电源的正负半周进行导通。电路图见下页：下翻上翻 显然这种

12、电路显然这种电路优点优点是对电源的利用率高，两个半波是对电源的利用率高，两个半波整流电路轮流导通向负载送电，即：整流电路轮流导通向负载送电，即：但这个电路的但这个电路的缺点缺点也是明显的，变压器次级线圈匝数也是明显的，变压器次级线圈匝数多、体积大；而且多、体积大；而且V1导通、导通、V2截止时，截止时，u2a和和u2b叠加后反叠加后反加在加在V2上，即：上，即：因此对整流二极管的因此对整流二极管的反向耐压要求提高。反向耐压要求提高。2RM22UU下翻上翻 其中其中V1所组成的半波整流电所组成的半波整流电路把电源正半周电压送给负载，路把电源正半周电压送给负载，电流方向如图红色箭头所示电流方向如图

13、红色箭头所示：V2所组成的半波整流电路把所组成的半波整流电路把电源负半周电压送给负载，电流方电源负半周电压送给负载，电流方向如图绿色箭头所示：向如图绿色箭头所示：u2aRLu2b220 Va12-UL+bTRUL0.9U2返回子目录返回子目录(二二)、单相桥式整流、单相桥式整流下翻上翻 其中四个整流二级管其中四个整流二级管V1V4接成电桥形式，所以称为桥式整流接成电桥形式，所以称为桥式整流电路。这种电路还有另一种常用的而且非常直观的画法。如下图所电路。这种电路还有另一种常用的而且非常直观的画法。如下图所示：示：RLV4V3V2V1u2u1TRRLV4V3V2V1u2u1TRAB返回子目录返回子

14、目录ioRLV4V3V2V1+uo u2u1ABioRLV4V3V2V1u2u1+uo AB1 1、工作原理工作原理下翻上翻、u2为为 正半周时，正半周时，A点电压点电压 大于大于B点电压，点电压，V1和和V3正偏导正偏导 通，通，V2和和V4反偏截止，电流反偏截止，电流 通路为：通路为：AV1 RL V3 B 、u2为负半周时，为负半周时，B点电压点电压 大于大于A点电压，点电压，V2和和V4正偏导正偏导 通，通，V1和和V4反偏截止，电流反偏截止，电流 通路为：通路为：BV2 RL V4 A 电流方向和回路见下图中电流方向和回路见下图中红色线所示：红色线所示：电流方向和回路见下图中电流方向

15、和回路见下图中绿色线所示：绿色线所示：A电路分析电路分析 tO tO tO tO 2 3 2 3 2 2 3 3 uOu2uiO.波形波形22U22UU2下翻上翻 其中图其中图为变压器次级为变压器次级线圈上的交流正弦电压波形；线圈上的交流正弦电压波形；图图为负载上得到的连为负载上得到的连续脉冲直流电压波形，红色续脉冲直流电压波形，红色波形为波形为V1和和V3导通产生；绿导通产生；绿色为色为V2和和V4导通产生。导通产生。图图为负载上电流波形，为负载上电流波形，同电压波形一样。同电压波形一样。图图为整流二极管的电为整流二极管的电压波形，绿色线为压波形，绿色线为V1和和V3的的电压波形，红色线为电

16、压波形，红色线为V2和和V4的电压波形。显然整流二极的电压波形。显然整流二极管导通时其两端电压理想情管导通时其两端电压理想情况为零；截止时其反向电压况为零；截止时其反向电压峰值为峰值为 。（注：对二极管的反向电压的电（注：对二极管的反向电压的电路分析见后面页面）路分析见后面页面）22U2.负载负载RL是直流电压和电流的计算是直流电压和电流的计算下翻上翻、负载上的平均电压、负载上的平均电压UL 在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都在单相桥式整流电路中，交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载，因此在同样的有同方向的电流流过负载，因此在同样的U2时，该电路输出的电时，该

17、电路输出的电流和电压均比半波大一倍，输出电压为：流和电压均比半波大一倍，输出电压为：UL0.9U2、负载上的平均电流、负载上的平均电流ILRURUIL2LLL9.0 2RM2UU下翻上翻3、整流二极管的选择、整流二极管的选择、二极管的平均电流、二极管的平均电流IF：、二极管的最大反向峰值电压、二极管的最大反向峰值电压URM：RUIIL2LF45.021 在桥式整流电路中，由于每只二极管只有半周是导通的，而负载在桥式整流电路中，由于每只二极管只有半周是导通的，而负载是正负半都导通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的是正负半都导通的，所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一半，即：一

18、半，即：设设V1和和V3导通，导通，V2和和V4截截止，则止，则V1和和V3相当于短路线，相当于短路线，V2和和V4承受反向电压的示意图承受反向电压的示意图见右图所示：见右图所示：显然显然：RLV4V2u2u14.桥式整流电路的简化画法桥式整流电路的简化画法+uo RLio+u2 把桥式整流电路中的四只二极管封把桥式整流电路中的四只二极管封装在一起称为整流桥堆，如右图所示：装在一起称为整流桥堆，如右图所示：下翻上翻 桥堆中引出四个接线脚，两个为交流接桥堆中引出四个接线脚，两个为交流接线脚，接整流变压器的二次端，两个为直流线脚，接整流变压器的二次端，两个为直流接线脚，接负载的正负极。接线脚，接负

19、载的正负极。与整流桥堆相对应，与整流桥堆相对应，桥式整流电路也可以画成桥式整流电路也可以画成右边的简化图形式：右边的简化图形式：5、单相桥式整流的特点与应用：、单相桥式整流的特点与应用：桥式整流电路输出电桥式整流电路输出电压脉动小，每只整流二极压脉动小，每只整流二极管所承受的最大反向电压管所承受的最大反向电压与半波整流的一样。由于与半波整流的一样。由于每半周内变压器的二次绕每半周内变压器的二次绕组都有电流流过，变压器组都有电流流过，变压器的利用效率高。正因为桥的利用效率高。正因为桥式整流电路具有上述优点，式整流电路具有上述优点，所以在仪器仪表、通信、所以在仪器仪表、通信、控制装置等设备中应用最

20、控制装置等设备中应用最为广泛。为广泛。下翻上翻返回子目录返回子目录返回主目录返回主目录 项目项目类别类别输出电压平输出电压平均值均值UO流过二极管流过二极管电流平均值电流平均值 IV整流二极管整流二极管最高反压最高反压 URM半波整流半波整流0.45U2IO全波整流全波整流0.9U20.5IO桥式整流桥式整流0.9U20.5IO22U222U22U 四、课堂小结四、课堂小结下翻上翻返回主目录返回主目录 五、巩固训练五、巩固训练 课堂训练题:返回主目录返回主目录 1、对桥式整流电路：表达式、对桥式整流电路：表达式UL0.9U2 中的中的UL指指:A、负载电压平均值、负载电压平均值B、负载电压有效

21、值、负载电压有效值C、负载电压瞬时值、负载电压瞬时值D、负载电压最大值、负载电压最大值回答正确，你真棒！回答错误，再想一想！回答错误，再想一想！回答错误，再想一想！上一题下一题查看答案下翻上翻 2、在桥式整流电路中有四个整流二极管、在桥式整流电路中有四个整流二极管,每一个二极每一个二极 管流过的平均电流管流过的平均电流IF与负载平均电流与负载平均电流IL相比较，大相比较，大 小关系阐述正确的选项是：小关系阐述正确的选项是：B、IF是是IL的二分之一的二分之一A、IF是是IL的四分之一的四分之一C、IF和和IL一样大一样大D、IF是是IL的两倍的两倍回答正确，你真棒！回答错误，再想一想！回答错误

22、，再想一想！回答错误，再想一想！上一题下一题查看答案下翻上翻 3、在单相桥式整流电路中、在单相桥式整流电路中,若四个整流二极管中有一个若四个整流二极管中有一个 二极管焊接时接反了二极管焊接时接反了,则通电后会出现的现象是则通电后会出现的现象是:B、变压器次级线圈短路变压器次级线圈短路A、电路变成电路变成半波整流半波整流C、电路不工作电路不工作,负载上负载上 无输出电压无输出电压D、负载短路负载短路回答正确，你真棒！回答错误，再想一想！回答错误，再想一想！回答错误，再想一想！上一题下一题查看答案下翻上翻分析提示如图所示：假设V4接反，当u2为正半周时，电流方向必然如图所示：RLV4V3V2V1u2u1TRAB课后思考题课后思考题 一般使用直流电源的用电器一般使用直流电源的用电器,电源的正负极性都不能电源的正负极性都不能接反接反,试设计一个简单电路试设计一个简单电路,使用电器的电源既使接反了使用电器的电源既使接反了也能正常工作也能正常工作.课后作业题课后作业题课本课本17面面:第第7和第和第8两题两题下翻上翻返回主目录返回主目录本课结束返回首页