单相全波整流电容滤波电路
实验内容：
1.单相全波整流电路
设置开关打开，不接滤波电容。
（1）观察输出波形
用示波器观察输出波形。
（2）测量输出电压
测量值：U2=5.497V，Uo=4.214V
2. 单相全波整流、电容滤波电路
（1）观察输出波形
用示波器观察输出波形。
（2）测量输出电压
测量值：U2=5.373V，Uo=4.725V
（3）观察RL、C变化时输出波形的变化
结论：
RLC乘积越大，输出波形越平滑，滤波效果越好。
二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。
下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。
电源滤波电路、整流电源滤波电路分析 电源滤波电路 整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量 半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 电阻滤波电路 RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。 由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合. 电感滤波电路 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
半波整流电容滤波电路分析 [摘要]本文首先介绍了半波整流过程，然后以桥式整流为例从物理角度和数学物理角度分别介绍了阻容滤波电路的波形和效果，指出了两种分析方法，得出了两种结果，最后指出了产生差别的原因。 [关键词]电压；电流；整流；滤波；充放电；傅里叶级数[DOI]1013939/jcnkizgsc201528062 任何电子设备都需要直流电源供电。获得直流电源最简单最经济的方法就是将交流电变为直流电。其中，半波整流电容滤波电路是最简单最基本的电路。这里试图从教学的角度对电路进行分析。 1 单相半波整流电路 电路如图1所示，为了问题的简化并突出重点，所有器件都认为是理想器件。变压器副边电压U2是正弦波。 图1 单相半波整流电路 当U2在正半周时，A点电位比B点高，二极管D加正向电压而导通，因为忽略了二极管正向导通压降，所以uo 与u2完全相同，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为： uo=u2
ud=0 io=id=0 当U2在负半周时，A点电位比B点低，二极管D加反向电压而截止，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为： uo=0 ud=u2 io=id=0 通过积分计算不难算出负载上输出电压、电流为 Uo=u2 045u2 IO=ID==045 输出电压的脉动系数（S）定义为输出电压的基波最大值与输出直流电压平均值之比。则 S===157如图2所示。 图2 半波整流电压电流波形 2 电容滤波电路 实际生活中桥式整流滤波电路应用广泛，这里以它为例分析一下电容滤波电路。 如图3（a）所示，不妨令电容初始电压为零，则当u2按正弦规律从零时刻上升时，D1、D3导通，电容开始充电，因为导线和二极管都是理想器件，所以，电容充电完全和u2一样按正弦规律上升，直至充到最大值U2。此后u2按正弦
第一章整流滤波电路 一、填空题 1、（1-1，低）把P型半导体N型半导体结合在一起，就形成PN结。 2、（1-1，低）半导体二极管具有单向导电性，外加正偏电压导通，外加反偏电压截至。 3、（1-1，低）利用二极管的单向导电性，可将交流电变成直流电。 4、（1-1，低）根据二极管的单向导电性性，可使用万用表的R×1K挡测出其正负极，一般其正反向的电阻阻值相差越大越好。 5、（1-1，低）锗二极管工作在导通区时正向压降大约是0.3，死区电压是。 6、（1-1，低）硅二极管的工作电压为0.7，锗二极管的工作电压为0.3。 7、（1-1，中）整流二极管的正向电阻越小，反向电阻越大，表明二极管的单向导电性能越好。 8、（1-1，低）杂质半导体分型半导体和型半导体两大类。 9、（1-1，低）半导体二极管的主要参数有、，此外还有、、等参数，选用二极管的时候也应注意。 10、（1-1，中）当加到二极管上的反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象称为现象雪崩。 11、（1-1，中）发光二极管是把能转变为能，它工作于状态；光电二极管是把能转变为能，它工作于状态。 12、（1-2，中）整流是把转变为。滤波是将转变为。电容滤波器适用于的场合，电感滤波器适用于的场合。 13、（1-1，中）设整流电路输入交流电压有效值为U2，则单相半波整流滤波电路的输出直流电压U L（A V）=，单相桥式整流电容滤波器的输出直流电压U L（A V）=，单相桥式整流电感滤波器的输出直流电压U L（A V）=。 14、（1-1，中）除了用于作普通整流的二极管以外，请再列举出2种用于其他功能的二极管：，。 15、（1-1，低）常用的整流电路有和。 16、（1-2，中）为消除整流后直流电中的脉动成分，常将其通过滤波电路，常见的滤波电路有，，复合滤波电路。 17、（1-2，难）电容滤波器的输出电压的脉动τ与有关，τ愈大，输出电压脉动愈，输出直流电压也就愈。 18、（1-2，中）桥式整流电容滤波电路和半波整流电容滤波电路相比，由于电容充放电过程（a.延长，b.缩短）， 因此输出电压更为（a.平滑，b.多毛刺），输出的直流电压幅度也更（a.高，b.低）。 二、选择题 1、（1-1，低）具有热敏特性的半导体材料受热后，半导体的导电性能将。 A、变好 B、变差 C、不变 D、无法确定 2、（1-1，中）P型半导体是指在本征半导体中掺入微量的。 A、硅元素 B、硼元素 C、磷元素 D、锂元素 3、（1-1，中）N型半导体是指在本征半导体中掺入微量的。 A、硅元素 B、硼元素 C、磷元素 D、锂元素 4、（1-1，难）PN结加正向电压时，空间电荷区将。 A、变窄 B、基本不变 C、变宽 D、无法确定 5、（1-1，低）二极管正向电阻比反向电阻。
第一节整流电路 电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。 一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和 负载电阻R fz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变 电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器次级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的 波形如图5-2（a）所示。在0～π时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻R fz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，R fz，上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π 时间的过 程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R fz，在R fz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电 压U sc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流 得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压U sc=0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但 极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、R fz与e2b 、D2、R fz ，两个通电回路。
“单向全波整流及滤波电路”教学设计方案 说课 一、授课内容 （一）教材内容：授课内容是由中国铁路出版社出版的、由董秀峰编著的《模拟电子技术》教材第七章直流稳压电源的第一节、第二节“单向桥式全波整流电路及滤波电路”中的内容。（二）内容分析： 整流及滤波是本章直流稳压电源教学中的教学重点。整流及滤波的概念虽然不复杂，但学生还是不容易掌握，容易混乱，且各种电子设备中稳压电源部分故障达到整个硬件故障近50%左右，整流及滤波实用性比较强。因此，整流及滤波是电子电路教学的重点内容，学生必须重点掌握，并能灵活运用，解决实际问题。 （三）教学重点： 1、单相桥式全波整流电路 2、电容滤波电路 （四）教学难点： 滤波电路的定量计算。 （五）教学特色：借助实物演示实验，使理论与实践紧密结合，学生有了直观感性认识；借助多媒体，采用启发式教学，从案例分析，启发思路。 （六）教学目标： 1、知识目标： （1）理解单相桥式全波整流及滤波电路的组成； （2）掌握单相桥式全波整流及滤波电路的工作原理、参数计算。 2、能力目标： （1）在直流稳压电源中出现故障能够分析查找故障点并排除； （2）培养学生分析问题，解决问题的实际能力。 3、情感目标： （1）通过课堂的学习交流，创造良好的学习氛围，增强师生感情，增强班级凝聚力； （2）以实际稳压电源演示实验，学生有了感性认识，使学生体验掌握整流及滤波概念后成功的快感，增强自信心。 二、说教法： 1、展示直流稳压电源实物，介绍直流稳压电源在各种电子产品中应用，看实际稳压电源演示实验，学生有了感性认识，激发了学习兴趣；采用启发式教学，再提出问题，由问题驱动引出概念，引出知识点，再讲授整流、滤波工作原理及分析方法。 2、坚持以“学生能力形成为核心”，在保证知识的系统性、完整性及严谨性的基础上，发挥教师的主导作用，讲授书本上学不到知识，传授本人实践方面经验，充分激发学生的学习兴趣，能够学以致用，使学生主动学习，实现师生方面很好的良性互动。 教案
课题：单相桥式整流、滤波电路 课型：讲练结合 一、学习目标 （一）职业技能： 1.掌握电路接线的基本技能，能完成单相整流滤波电路的搭建 2.学会用示波器观察单相桥式整流、滤波电路电压波形并比较整流与滤波前后的波形。 3.能正确使用双踪示波器和万用表完成对单相整流滤波电路的测试 （二）职业知识: 1 ?理解整流的含义，熟悉几种典型的整流电路 2?理解整流电路的工作原理，熟练掌握其相应的计算 及二极管的选用原则 3?理解滤波的概念，了解常用的滤波方式 4.理解电容滤波的工作原理，掌握滤波电容的选择要求（三）职业道德与情感: 1通过电路接线与搭建，提高学生排除常见故障的能力 2.提高学生分析问题和解决问题的能力 二、工作任务单 【任务一】单相整流滤波电路的接线搭建
【任务二】单相整流电路的分析 【任务三】单相整流电路的测试 【任务四】单相整流滤波电路的测试和识读 三、预备实践知识 1.电路接线的基本技能 2.双踪示波器和万用表的使用方法 四、预备理论知识 1.整流的含义及整流电路的工作原理 2.滤波的概念和滤波电路的工作原理 3.二极管和滤波电容的选用原则 五、教学重点、难点： 重点：单相桥式整流、滤波电路的工作原理与参数计算难点：单相桥式整流、滤波电路的工作原理 六、【知识回顾】 1.二极管的特性是_________________ O 2.理想二极管是指___________________ o 3.单相半波整流电路变压器次级输出电压和负载的电压U。的关系是什么？ 七、教学过程： 引子：上一堂课我们讲述了单相半波整流滤波电
路，大家发现半波整流，只能整出上半个波形，电源利用率低，脉动大，效果不是很好，脉动虽有所减少，但依然存在，那么怎样才能提高电源的利用率呢？如
实验二、单相桥式整流电容滤波电路 一、实验目的： 1、学习掌握单相半波整流电容滤波电路原理。 2、学习掌握斑驳整流电容滤波电路的构成，验证器运算关系。 3、进一步掌握常用电子仪器的使用方法。 二、实验内容： 1、单相桥式整流 （1）去掉滤波电容（断开开关X）并断开负载与电路的连线（断开开关S），用示波器观察变压器复变电压经电桥整流后的波形。 （2）测量输出电压 实际测量值：V2=12.29V, V L=11.23V 根据V2的值，理论上计算V L值，公式为：V L=0.9V2，得理论值V L=11.061V。 2、单相桥式整流电容滤波 （1）将滤波电容连入电路，负载断开，观察输出波形。
（2）电压的测量值V L=17.07V。 测得变压器副边电压V2=12.28V，根据公式V L=1.414V2，V L的理论值=17.36V 3、（1）将滤波电容连入电路，负载闭合，观察输出波形。 （2）电压的测量值V L=16.42V。 测得变压器副边电压V2=12.18V，根据公式V L=(1.1~1.2)V2，V L的理论值=14.616V 4、滤波电容对输出波形的影响 改变滤波电容C（如C=47uF和C=470uF时），哪种滤波效果更好一些？为什么？ 结论：C=470uF时更好一些。电容越大，充放电能力越强，滤波效果更好。 思考： 1、单相桥式整流电路输出电压V L与变压器二次侧电压V2有什么关系？
2、单相桥式整流滤波电路中，空载时和有负载时，输出电压V L与变压器二次侧 电压V2之间分别有什么关系？ 空载时：V L=1.414V2 负载时：V L=(1.1~1.2)V2
电感电容电阻滤波电路 在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感，电感的定义是L=phi/i, 单位是韦伯。 电感只能对非稳恒电流起作用，它的特点两端电压正比于通过他的电流的瞬时变化率（导数），比例系数就是它的“自感” 。 电感起作用的原因是它在通过非稳恒电流时产生变化的磁场，而这个磁场又会反过来影响电流，所以，这么说来，任何一个导体，只要它通过非稳恒电流，就会产生变化的磁场，就会反过来影响电流，所以任何导体都会有自感现象产生。 电阻-电容组合起低通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电容两端，对于后级电路来说，低、高频信号可以过去，但高频信号被电容短路了。（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号，对于高频信号，电容现在相当与一根导线，所以将高频信号短路了） 对于电容-电阻组合则起高通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电阻两端，对于后级电路来说，低频信号由于电容存在，过不去，到不了后级电路（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号），而高频信号却可以通过，所以为高通滤波。 如上图所示为10MHz低通滤波电路。该电路利用带宽高达100MHz的高速电流反馈运算放大器OPA603组成二阶巴特沃斯低通滤波器。转折频率为f0=1/2πRC，按图中所示参数，f0=10MHz，电路增益为1.6。 如上图所示为有源高通滤波电路。该电路的截止频率fc=100Hz。电路中，R1与R2之比和C1与C2之比可以是各种值。该电路采用R1=R2和C1=2C2。采用C1=C2和R1=2R2也可以。
滤波电路分类详解 整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 电阻滤波电路 RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数 S=(1/ωC2R)S。 由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R 值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合. 电感滤波电路 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。 （A）电容滤波（B）C-R-C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R')S' （C）L-C电感滤波（D）π型滤波或叫C-L-C滤波
桥式整流电路计算 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。 桥式整流电路计算主要参数： 单相全波整流电路图 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。 全波整流的特点： 输出电压V O高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。 主要参数： 桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）时,电感器L把能量存储起来；而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流平滑，电感L有平波作用
桥式整流电路电感滤波优点：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。 桥式整流电路电感滤波缺点：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰,一般只适应于低电压、大电流的场合。 例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示，已知V1是220V交流电源，频率为50Hz，要求直流电压V L=30V，负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值，选择整流二极管及滤波电容。
桥式整流电路电容滤波电路 结论1：由于电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。
结论2：从图10.6可看出，滤波电路中二极管的导电角小于180o,导电时间缩短。因此，在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流，必须选择较大容量的二极管。 在纯电阻负载时： 有电容滤波时： 结论3：电容放电的时间τ=R L C越大,放电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。取τ≥（3～5）T/2，T为电源交流电压的周期。 整流电路输出电压计算 对于整流电压的输出电压大小，大家一定不陌生。很多人会说，输出平均值全波0.9倍，半波0.45倍的交流有效。但是在设计中，我们常常发现一个事实，例如在半波整流后，输出电压得到的不止0.45倍，9V交流整流后可能有11～12V。之前我一直很困惑，是我记错了计算倍数吗？翻了很多书籍，公式当然是没错的。那到底怎么回事？ 可能之前我们在学校学这个方面知识点的时候太过注重整流电路，而忽略了脉动比的概念，所以造成我们现在很多人对这一简单的知识不是很清晰。其实这里是由于整流电路后面接的滤波电容有关的，查阅模电知识我们即可了解到，整流后往往会加滤波稳压，而滤波电路会改变整流输出的脉动比，并且和负载有关。因此最终整流后得到的电压除了跟整流方式有关，还和负载、滤波电容大小有关系。RL*C的数值直接影响输出电压的大小。因此滤波电容选择其实不是随意的，而是需要根据负载选取合适的值。 接入滤波电路后，输出电压平均值近似取值为1.2倍，负载开路取1.414倍。 RC=（3-5）T/2 来确定电容容量选择。其中T表示电网周期。
对半波整流电路来说，接入了滤波电容器后，空载时输出直流电压 U L 与交流电压 U2 近似相等（U L ≈U2 ）；对全波整流电路，接上滤波电容器后，空载时 U L 可以上升到等于 U2 的倍左右（U L ≈ ）。由此可见，电容滤波电路不仅使输出电压变得平滑，还提高了输出电压。 电容器检测方法与经验 1固定电容器的检测 A检测10pF以下的小电容 因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 B检测10PF～001μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显 地看到万用表指针的摆动。 C对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。2电解电容器的 检测 A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100 挡测量。 B将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏， 不能再使用。 C对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。 D使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大 小，可估测出电解电容的容量。 3可变电容器的检测
整流、滤波电路设计 摘要 在现代工农业生产和日常生活中，广泛地使用着交流电。主要原因是与直流电相比，交流电在产生、输送和使用方面具有明显的优点和重大的经济意义。例如在远距离输电时，采用较高的电压可以减少线路上的损失。然而大部分的用电设备使用的是直流电，因此如何更加有效的将交流电转换成直流电成为不容忽视的问题，电压的稳定与否，与整流、滤波有着很大的关系，因此要制作一种数控电源必然少不了对整流、滤波电路的设计，本次目的是掌握桥式整流，电容滤波的设计方法。了解整流滤波电路的基本工作原理。 关键词：桥式整流电路，电容滤波电路，稳压电路
引言 电子系统的正常运行离不开稳定的电源，除了在某些特定场合下采用太阳能电池或化学电池作电源外，多数电路的直流电是由电网的交流电转换来的，能长期、连续、可靠、稳定地工作，给人们生产生活带来了极大的方便。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源，是连续控制的线性稳压电源，这种传统稳压电源级数比较成熟。并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器和隔离之用，另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，于是它很难满足电子设备发展的要求。从而促成了高效率、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。而开关电源的稳定关键就在于整流、滤波电路的设计。 1 桥式整流电路工作原理 由图1可看出，电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
课题四 单相桥式整流滤波电路的安装与调试 任务分析 1、 掌握单相桥式整流滤波电路的工作原理。 2、 了解单相桥式整流电路的器件选择。 3、 会用Multisim 软件对电路进行仿真。 4、 掌握单相桥式整流滤波电路的安装方法。 5、 掌握单相桥式整流滤波电路的调试方法。 一、 预备知识 1、 交流电：电路中的电压（电流）的大小和方向随时间进行周期性变化的电压（电流）称为交流电，若遵循正弦规律变化则为正弦交流电。例如：常 用的市电为单相正弦交流电，电压为220 V ～ ，频率为50HZ 。 2、 直流电：电路中的电压（电流）的方向不发生变化的称为直流电。例如：常用的AA 干电池电压为1.5V ；锂离子充电电池电压为3.6V 。 3、 整流：将交流电转换为直流电的过程。 4、 滤波：单相整流电路整流后的直流电为脉动直流电，其中仍包含有较多的交流成分，为保证电源质量需要滤除其中的交流成分，保留直流成分，将脉动变化的直流电变为平滑的直流电称为滤波。 5、 单相整流滤波电路：将电网220 V ～的单相交流电路进行整流、滤波，输出 平滑的直流电。 6、常见整流电路： （1）单相半波整流电路
（2）单相全波整流电路 （3）单相桥式整流电路 在整流滤波电路中，单相桥式整流电容滤波电路应用最为广泛，本课题以此为例。 二、单相桥式整流滤波电路的工作原理（时间45分钟） 1、单相桥式整流滤波电路原理图 o 图一单相桥式整流滤波电路原理图
2、电路原理分析 （1）在图一中，当开关S1断开，S2闭合时，电路为单相桥式整流电路。 在变压器次级交流电压u 2为正半周时，即A+B-时，二极管V2、V3导通，V1、V4截至。电流流过的路径是：从A 点出发，经二极管V2、负载R2，再经V3回到B 点。如图实线所示。若忽略二极管的正向压降，可以认为R2上的电压u 0≈u 2。 当u 2为负半周，即A-B+时，二极管V 1、V4导通，V2、V3截至。电流的通路是从B 点出发，经V4、负载RL 、V ?回到A 点。如图一中虚线所示。若忽略二极管的正向压降u 0= -u 2。 从图上看出，无论u 2的正、负半周如何变换，流经R L 的电流方向始终不变，即由C →D 。四只二极管中对应桥臂上的两只为一组，两组轮流导通。在负载上，即可得到全波脉冲的直流电压和电流。因为这种整流属于全波整流类型。其波形如图二所示 L L 全波直流电压平均值u 0=0.9 u 2 （u 2为变压器次级电压有效值） 而流过的平均电流I L = u 0/R L 实操演习：挑选两名学生在示教板上演示，并用万用表（数字万用表）进行电压、电流测量。 （2）当开关S 1和S 2都闭合，接上电容C 后，电路为单相桥式整流电容滤波电路。 演示：在大型自制的示教板上演示。 测量：让学生在示教板上测量出单相桥式整流电容滤波电路上的电压和电流的数值，并记录在表一中。 表一 RM 三 EWB （Multisim ）软件仿真 （时间45分钟） 在学校电子实训工作台的配套电脑中，都安装有NL 公司的（Multism8.0）
电容滤波电路、电感滤波电路原理分析 整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量 半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 电阻滤波电路 RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。 由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合. 电感滤波电路 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C 并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。
桥式整流电路原理;电感滤波原理;电容滤波原理 桥式整流电路原理 桥式整流电路如图1所示，图中B为电源变压器，它的作用是将交流电网电压e1变成整流电路要求的交流电压，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 图１ 桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 在e2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1（a）中虚线箭头表示。
在e2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极 管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图1（b） 中虚线箭头所示。 综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根 据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。 图２ 根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图2。由图可见，通过负载RL的电流iL 以及电压uL的波形都是单方向的全波脉动波形。 桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同 时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率 较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。 桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到 使输出电流平滑的目的。从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）
单相桥式整流电容滤波电路 教学目的：（1）掌握桥式整流电容滤波电路的电路组成、工作原理和输出波形。 （2）让学生掌握负载电阻、滤波电容越大，滤波效果越好的原理。 重点难点：掌握滤波电路的滤波原理和波形分析 教学方法：讲授法，讨论法，列举法。 教学手段：黑板、粉笔。 教学时数：1课时 教学过程和内容： （一）引入 回顾直流电源的组成：电源变压器T、整流电路、滤波电路、稳压电路。交流电压经整流后输出的是单向脉动的直流电压，其中既含有直流成分又含有交流成分。要想得到平滑的直流电，需要对整流后的波形进行整形，这样的电路叫滤波电路。 （二）新课内容 滤波电路的作用是保留脉动电压的直流成分，滤除交流部分。 提问：电容电感的区别？电容：通交阻直；电感：通直阻交。 常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波、复式滤波及有源滤波，这里只讨论最简单的电容滤波电路，它是在整流电路的负载上并联一个电容C。单相桥式整流电容滤波电路如下图1所示。 图1 桥式整流电容滤波电路 滤波原理一种是教材上的解释，电容可以把直流隔断，又可以让交流通过（隔直通交）。整流之后的脉动直流既有直流成分，又有交流成分。电容的作用就是保留直流成分，把交流成分滤掉（交流通过电容返回电源）。这样一来就只剩直流了。另一种解释是，电容
是储能元件。当输入电压高时，输入不光给负载供电，还给电容充电，这时电容上储存有相当的电能，当输入电压由高转低，电容就给负载放电。当输入电压又升高后，又给电容充电。如此周而复始，在负载上就得到了比原来高且平滑的电压。工作原理如下图2所示。 提问：在不接电容C时，单相桥式整流电路交流电压正负半周电流通路？ 正半周：A→VD1→RL→VD3→B 负半周：B→VD2→RL→VD4→A 图2 滤波电路工作原理图 单相桥式整流电路在不接电容C时，其输出的电压波形如下图3a所示。 互动：请一名学生上台在黑板上画出波形图，其余同学在练习本上画。 接上电容C后，输出波形情况如何呢？请看下图3b。 当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。输出电压波形对应图3b中的oa段。达到t1时刻，电容器上C的电压uC接近交流u2的峰值。当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电。若放电速度缓慢，则有一段放电时间（t2--t3）,uC 按指数规律缓慢下降，该时段的输出电压波形对应图3b中的ab段。 当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，有一段充电时间（t3--t4）,该时段的输出电压波形对应图3b中的bc段。uC 上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
《1.2.2 桥式单相全波整流及滤波电路》基础训练 一、填空题 1、如图1所示为 电路，在2v 负半周，二极管 导通， 二极管 承受反向电压而截止。在一个周期内，每一个二极管导通 次， 负载获得的电压为 电压。这种电路较半波整流输出电压的脉动程 度 ，电源利用率 ，同样的电压V2，其输出电压平均值也较半波整流 的 。 图1 图2 2、仍如图1所示，变压器输出电压tV v π100sin 2202=，负载电阻R L =200Ω， 则输出电压V L = ，I L = ，Iv= ，二极管承受的最高反 向电压V R m= 。 3、仍如图1所示，若已知二极管中流过的平均电流为45mA ，负载电阻值为200 Ω，则电路正常时，变压器输出电压的有效值为 。管子承受的最高反向 电压为 。 4、图2所示电路正常工作时输出电压为VL ，在电压2v 的负半周，导通的二极管 有 ；二极管V2承受反向电压时，对应电压2v 的 周；电路中有 一个二极管断路时，输出电压将为 。若V1、V2均断路，则输出电压 为 。若V1、V4断路，则输出电压为 。 5、图2所示电路中，输出电压实际极性为 ，并在图中标出其极性。 若输入电压参考极性调换，则输出电压极性将 。要想使输出电压实际极 性为下正上负，则采取办法是 。 6、二极管整流电路输出的是 电压，其极性方向是 ，大小 是 ，即 差。 7、在整流电路和负载之间接入的能把脉动直流电中 成分滤掉的电路，这 种电路称为 。常见的滤波器有 、 和 。 8、在电容滤波电路中，电容C 的容量愈大或负载电阻RL 越大，那么电容C 放电 越 ，输出的直流电压就越 ，并越接近整流滤波电路的输入电压V2 的 。 9、半波整流电容滤波电路中，当整流电路输入电压c v v >2时，二极管 ，电 源对电容C 进行 ，同时为负载供电，若视二极管为理想二极管，则此阶段 有2v c v L v ；当2v 电压越过峰值m V 2后，由于2v 下降速度 ，而电容