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1、第二章 整流与滤波电路,第一节 单相整流电路第二节 滤波电路第三节 二极管应用电路,各种电子设备和电子计算机，都需要由稳定的直流电源供电。通常都是将工业用的交流电经变换来获得所需的直流电。,情景,情景,整流：将交流电变换成单向脉动的直流电。,交流电源220V,变压：将电网供给的交流电压变换成符合 需要的交流电压。,滤波：将单向脉动直流电变为较平滑的直 流电。,稳压：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。,第 1 节单相整流电路,学习目标 1、理解单相半波、全波、桥式整 流电路的工作原理。2、知道整流后二极管的电压和电 流。,二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电
2、阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。,整流电路就是利用二极管的开关特性构成的。,回顾：,引入：,自主探究,1、什么叫整流？2、什么是脉动直流电？3、说出单相半波、全波、桥式整流电路的组成及工作原理。4、整流后二极管的电压和电流分别为多少？5、单相半波整流电路中选用二极管的条件是什么？,1 工作原理,一 单相半波整流电路,2.参数计算,输出电压平均值,负载电流：,流过二极管的平均电流,二极管承受的最大反向电压,=IO,IV,IO,可见正确选用二极管，必须满足：,单相桥式整流电路由变压器、两只二极管和负载电阻组成。,1 工作原理：,二 单相全波整流电路,1)v1为
3、正半周时,2)v1为负半周时,(1)负载电压、电流全波整流电路的负载RL上得到的是全波脉动直流电压，所以全波整流电路的输出电压比半波整流电路的输出电压增加一倍，电流也增加一倍，即,(2)二极管承受反向峰值电压是变压器次级两个绕组总电压的峰值，即,2 负载与整流二极管的电压和电流：,(3)二极管的平均电流只有负载电流的一半，即,整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电变换成直流电的电路。,单相桥式整流电路由变压器、四只接成电桥形式的二极管和负载电阻组成。,1 工作原理：,在输入电压 u1 的正半周，A 点电位最高，B 点电位最低，二极管 VD1 和 VD3 正向偏置导通；VD2 和 VD
4、4 反向偏置而截止。,电流 iO 流经 VD1、RL 和 VD3 并在 RL 上产生压降 uO。,三 单相桥式整流电路,当输入电压 u1 为负半周，变压器二次感应电压为负半周时，,整流二极管 VD1、VD3 因加反向电压而截止，VD2、VD4 因加正向电压而导通。,电流 io 流经 VD2、RL 和 VD4 并在 RL 上产生压降 uO。,由此可见，在输入电压 u1(u2)的一个周期内，负载上均有电流通过,方向始终是从上向下，所以负载上得到同一方向的电压 uO。,(a),(b),(c),输入正半周,工作原理,输入负半周,+uo,单相桥式整流电路,2 负载与整流二极管的电压和电流：,负载上得到的
5、电压 Uo 是输出电压波形在一个周期中的平均值:,流过负载的电流：,流过每个二极管的平均电流是负载电流的一半：,每个二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的峰值：,例某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220 V 交流电，需要整流输出的电压为 6 V，电流为 25 mA，试求整流二极管参数。,根据式 可知变压器二次电压为,解,根据式 可知二极管平均电流为,根据式 可知二极管承受的反向电压最大值为,3)简化画法,4)整流桥,把四只二极管封装在一起称为整流桥,整流桥的连接,本课小结,1、整流电路实际上是二极管单向导电的应用，起到波形变换将交流变为直流。2、变压器中心抽头式单相全波整流电路
6、，每个二极管承受两倍的反向峰值电压。3、桥式全波整流电路比变压器中心抽头式单相全波整流电路所使用的整流二极管多一倍，但二极管承受的反向电压低了一半且无需变压器中心抽头。,作业：单相桥式整流，负载电阻 RL=40，要求直流输出电压 UO=20 V，求电源变压器的负边电压，流过二极管的平均电流。,解,电流平均值：,第二节 滤波电路,学习目标：1、了解滤波电路的种类2、知道R、L在滤波电路 中的连接,问题：,1滤波电路的类型有哪些？2滤波的作用是什么？电路中的滤波元件有哪些？3电容滤波利用了电容器什么作用？4电容滤波后输出电压的平均值有哪些？,滤波电路的结构特点:电容与负载 RL 并联，或电感与负载
7、RL串联。,交流电压,脉动直流电压,直流电压,滤波电路,型滤波电路,RC型滤波电路,滤波电路,型滤波电路,整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容器的充、放电特性，使输出电压平滑。,电容滤波电路,1、电容滤波,V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电；,1)电路和工作原理,滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。,电容充电,电容放电,当下一个整流波形到来时且 u2 幅值大于电容两端电压时，电容器又开始充电。,电容器不断充电、放电、再充电负载两端得到平滑的直流电。,电容滤波电路适用于轻载情况，当负载较重时应采用电感滤波电路。,当充电电压达到最大值 后，u2 下降，
8、电容器向负载放电，维持负载两端电压缓慢下降。,2)波形及输出电压,输出电压的平均值：,半波整流,桥式整流,桥式整流输出端开路时,电容滤波电路适用于轻载情况，当负载较重时应采用电感滤波电路。,电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻抗，对直流成分感抗为零，因此，交流成分基本都降落在电感线圈上，而直流成分则降压在负载电阻上，从而负载上得到平滑的直流电。,负载两端电压的平均值与桥式整流电路相同，为,Uo=0.9U2,2电感滤波电路,2、电感滤波电路,整流后的输出电压：,直流分量被电感 L 短路交流分量主要降在 L 上,电感越大，滤波效果越好,电感元件体积大，结构复杂，自身电阻也会引起直流电压和
9、功率损失。它适同于负载电流要求较大且负载变化大的场合。,3、复式滤波电路,C1、C2 对交流容抗小,L 对交流感抗很大,由于线圈体积大，笨重、成本高，在晶体管电路中使用不多，通常用电阻R代替L，组成型RC滤波电路。,R，C2越大，滤波效果越好,三、达标,1、交流变成直流需要那几个过程？2、什么叫整流？常用的整流元件是 什么？滤波电路中的主要元件是什 么？3、画出桥式整流电路。4、整流电路把 变换成。5、滤波电路把 变换成。6、在滤波电路中电容 在电路中，电感 在电路中。7、在型RC滤波电路中，R值越大越好（）,第三节 二极管应用电路,一、发光二极管,二、稳压二极管,三、光敏二极管,学习目标 1
10、、掌握各二极管的符号 及工作条件 2、了解各二极管的工作 原理,自主探究,1、发光二极管的芯片采用什么 材料？加什么电压才能工作？2、稳压二极管能够稳压需要什么 条件？3、光敏二极管在什么电压下工作？4、记住各二极管的符号。,一、发光二极管,特点：单向导电性开启电压大正向电流大则发光强,发光二极管的芯片采用的是磷砷化镓、砷化镓及磷化镓等半导体材料。,一般发光二极管加上一定的正向电压时，能发出红、绿和黄色的光。,外形与符号,工作条件：,发光二极管是一种显示器件。,应用：,二、稳压二极管,发光二极管是一种能稳定电压的二极管,符号,稳压特性,IZ很大，UZ很小。,稳压原理：利用其反向击穿后电流剧变而
11、两端电压几乎不变的特性来实现的。,稳压二极管能够稳压，要有两个基本条件：1、管子两端需加上一个大于 其击穿电压的反向电压。2、采取适当措施限制击穿后 的反向电流值。,措施：串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；,(1)稳定电压UZ,在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。,2.稳压二极管主要参数,(2)稳定电流IZ：是指稳压二极管在稳定电压下的工作电流。稳定电流有一定的允许范围，最大稳定工作电流 Izmax 和最小稳定工作电流 IZmin。电流偏小，稳压效果差；电流偏大，稳压效果好。,(4)稳定电压温度系数,温度的变化将使UZ改变，在稳压管中当UZ 6V时，UZ
12、具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。当UZ6V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当UZ=6V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。,(3)最大耗散功率 PZM UZ IZM,若超过这个值，稳压管会被烧毁。,三、光敏二极管（光电二极管）,外形和符号,光信号转变成电信号的半导体器件,光敏二极管工作原理,有光光电接收二极管反偏状态光电流（恒流）,无光暗电流,工作在反向电压下,(1)最高工作电压URmax,2.光敏二极管主要参数,(2)暗电流ID：是指光敏二极管在无光照时，在最高反向电压作用下所测得的反向电流。ID越小，管子性能越稳定，对光的敏感度越高。,光敏二极管在无光照条件下，反向电流不超过0.1 A 时所能承受的最高反向电压。URmax越大，管子性能越稳定,(3)光电流IL：是指光敏二极管在光照时所产生的光电流。IL越大，管子性能越好。,光敏二极管的用途：主要用于自动控制、光电耦合器等电路中作为光电转换器件。,三、达标,1、发光二极管是一种 器件。加 电压时发光。2、稳压二极管是一种能 电压的二极管，工作时需加上一个大于其击穿电压的 电压。3、光敏二极管是一种将 转变为 信号的半导体器件，它在 下工作。4、下面 是发光二极管的符号A B C D,
