表1 四种整流电路的特性比较
2．四种整流电路分析小结
如表2所示是半波、全波、桥式和倍压整流的电路分析小结。
表2 半波、全波、桥式和倍压整流的电路分析小结
精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点. 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称. 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性. 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡. 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态. 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种. 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波. 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.
清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号： 机械51班 姓名：邹 诚 （同组姓名： ） 作实验日期2006年10月16日 教师评定： 一、实验目的 （1）、了解分压器电路的调节特性； （2）、掌握测量伏安特性的基本方法、线路特点及伏安法测电阻的误差估算； （3）、学习按回路接线的方法； （4）、初步了解戴维南定理的内容。 二、实验原理 1.分压电路及其调节特性 1. 分压电路的接法（如图所示） 图中B 端电位最低，C 端电位较高，CB 间的分压大小U 随滑动端C 的位置改变而改变，U 值可用电压表来测量。变阻器的这种接法通常称为分压器接法。分压器的安全位置一般是将C 滑至B 端，这时分压为零。 2.分压电路的调节特性 根据欧姆定律得到的分压公式为：E R R RR R R U BC L L BC ) (?+= ,其中各项均对应于上图中的各 项。理想情况下，即当时，R R L >>R ER U BC /=，分压U 与组值成正比，亦即随着滑动端C 从B 滑至A ，分压U 从零到E 线形地增大。当不是比R 大很多时，分压电路输出电压就不再与滑动端的位移成正比了。 BC R L R 2. 电学元件的伏安特性 在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其端电压之间的关系成为电学元件的伏安特性。一般以电压为横坐标，电流为纵坐标做出元件的电压-电流关系曲线，成为该元件的伏安特性曲线。
电学元件按其伏安特性进行分类： 线形元件：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线。 非线性元件：半导体二极管、稳压管、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线形关系变化，其伏安特性为一曲线。 线形元件的伏安特性 某非线性元件的伏安特性 3.实验线路的比较与选择 用伏安法测量电阻R 的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图中的电流表内接和电流表外接两种方法。电压表和电流表都是有一定的内阻（分别设为和）。简化处理时可直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即V R I R I U R =，但这样会引进一定的系统性误差。可用以下公式进行修正： 电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大： I R I U R ?= 电流表外接时，电流表读数比电阻R 中流过的电流值大： V R U I R 1 1? = 测量电阻伏安特性的电路图 （a ）电流表内接；（b ）电流表外接 估算电压或电流的测量不确定度)(I U ΔΔ公式： A m A K A Δ=≤Δ%
电力电子技术复习 一、选择题（每小题10分,共20分） 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差A度。 A、180°， B、60°， c、360°， D、120° 2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。 A，0度， B，60度， C，30度， D，120度， 3、晶闸管触发电路中，若改变 B 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。 A、同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变 比。 4、可实现有源逆变的电路为A。 A、三相半波可控整流电路， B、三相半控桥整流桥电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。 5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理A。 A、30o-35o， B、10o-15o， C、0o-10o， D、0o。 6、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种BCD。 A、三相半波可控整流电路。 B、三相半控整流 桥电路。 C、单相全控桥接续流二极管电路。 D、单相半控桥整流电路。 7、在有源逆变电路中，逆变角的移相范围应选B为最好。 A、=90o∽180o， B、=35o∽90o， C、 =0o∽90o，
8、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于C。 A、U相换相时刻电压u U ， B、V相换相时 刻电压u V ， C、等于u U +u V 的一半即： 9、三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双 窄脉冲间距相隔角度符合要求。请选择B。 10、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C =0，改变C的大小， 可使直流电动机负载电压U d =0，使触发角α=90o。达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。 B、同步电压， B、控制电压， C、 偏移调正电压。 11、下面哪种功能不属于变流的功能（C） A、有源逆变 B、交流调压 C、变压器降压 D、直流斩波 12、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B ) A、交流相电压的过零点； B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处； C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°； D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。 13、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为 825V，则该晶闸管的额定电压应为（B） A、700V B、750V C、800V D、850V
课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：孙晖成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：______ _同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、熟悉电路元件的特性曲线 2、学习非线性电阻元件的特性曲线的伏安测量法 3、掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法 4、学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法 5、设计实验方案，用示波器观测电容的特性曲线。 二、实验内容和原理 1、在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上的定义的一条线，其函数关系式称为 元件的伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是在U-I平面上的一条曲线，当曲 线为直线时，对应的元件是线性元件，斜率为电阻值。线性电阻的伏安特性曲线符 合欧姆定律，在U-I平面内是过原点的直线，与电压、电流无关；非线性元件在 U-I内是一条曲线。 2、普通警惕二极管的特点是正反向电阻差别很大，正向压降很小，正向电流随着正向 压降的上升而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏到几十伏时，其反向电 流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，如果反响电压加的 过高，超过管子的极限值，会导致管子击穿损坏。 3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向 特性则与普通二极管不同。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反 向电压增加到一定数值时(称为管子的稳压值)。电流将突然增加，以后它的端电压 将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。这两种二极管的特性属于单调型，电压与电流之间为单调函数。二极管的特性参数有开启电压U th、导通电压U on，反 向电流I R、反向击穿电压U Br以及最大整流电流I F。 三、主要仪器设备。 1、数字万用表； 2、电工综合实验台； 3、DG07多功能网络实验组件； 4、信号源；
1.第一种的模拟电子书上（第三版442页）介绍的经典电路。A1用的是半波整流并且放 大两倍，A2用的是求和电路，达到精密整流的目的。（R1=R3=R4=R5=2R2） 2.第二种方法看起来比较简单A1是半波整流电路，是负半轴有输出，A2的电压跟随器的 变形，正半轴有输出，这样分别对正负半轴的交流电进行整流！(R1=R2) 3.第三种电路
仿真效果如下： 这个电路真是他妈的坑爹，经过我半天的分析才发现是这样的结论：Uo=-|Ui|，整出来的电路全是负的，真想不通为什么作者放到这里，算了先把分析整理一下： 当Ui>0的时候电路等效是这样的
放大器A是同相比例电路，Uo1=（1+R2/R1）Ui=2Ui 放大器B是加减运算电路，Uo2=（1+R2/R1）Ui-（R4/R3）Uo1=-Ui 当Ui<0的时候电路图等效如下： 放大器A是电压跟随器，放大器B是加减运算电路 式子整理：Uo2=（1+R4/（R2+R3））Ui- R4/（R2+R3）Ui=Ui 以上是这个电路的全部分析，但是想达到正向整流的效果就应该把二极管全部反向过来电路和仿真效果如下图所示
4.第四种电路是要求所有电阻全部相等。这个仿真相对简单。 电路和仿真效果如下 计算方法如下： 当Ui>0时，D1导通，D2截止（如果真是不清楚为什么是这样分析，可以参照模拟电子技术书上对于第一种电路的分析），这是电路图等效如下（R6是为了测试信号源用的跟这个电路没有直接的关系，不知道为什么不加这个电阻就仿真不了）
放大器A构成反向比例电路，uo1=-ui， 这时在放大器B的部分构成加减运算电路，uo2=-uo1=-(-ui) 注意：这里放大器B的正相输入端是相当于接地的，我刚开始一直没有想通，后来明白了，这一条线路上是根本就没有电流的，根本就没有办法列出方程来。（不知道这么想是不是正确的） 当Ui<0的时候，D1截止，D2导通，电路图等效如下： 这时就需要列方程了 Ui<0时Ui/R1=-(U2/R5+U2/(R2+R3))计算得到U2=-2/3 Ui 再根据U2/(R2+R3)=(U0-U2)/R4 得到U0=3/2 U2 带入得到U0=-Ui
题目：整流电路，输入电压220V，50HZ；输出电压310V DC，输出功率：1KW 问题1：仿真分析，单相整流电路，带大电容滤波。比较分析不控整流、相控整流和PWM整流电路的输入电流THD和输入功率因数。 (a)单相整流电路： 1)电路原理图： 2)理论分析： 当电源电压为正半周时，D1承受正向电压导通，D2承受反向电压截止；电源电压为负半周时正好相反。 3)仿真模型： 参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为1F。
利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下： 图1 输出电压波形与纹波分析 0.20.40.61 图2 输入电压与电流波形 图3输入电流波形频谱与THD 由图2知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此
cos ψ=1。 由图3可知THD=439.21% 而1N i i μ= = 因此，C =1F 时，μ=0.222 改变滤波电容大小，即可得到不同滤波电容下的功率因数大小如下表1： 4) 结论 单相桥式不控整流电路，在输出仅仅使用大电容滤波时，其输入功率因数与滤波电容取值有关。由表1可知，输入滤波电容越大，功率因数的降低，同时电容值得加大也会带来电容体积的加大。因此，在应用这类电路时，要充分考虑输出电压与输入功率因数之间的矛盾，综合考虑来设计滤波电容的值数。 (b) 相控整流电路： 1) 电路原理图： 2) 理论分析： 由于大电容的存在，负载端电压一直保持在310V 左右。因此，
只有在输入电压大于负载端电压时，控制晶闸管的开通关断才能工作在可控区域。 3)仿真模型： 参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为0.5F。 利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下： 图4 输出电压波形与纹波分析
实验报告 课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验内容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性，电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特性在u-i 平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压U th ，导通电压U on ，反向电流I R ，反向击穿电压V BR 以及最大整流电流I F 。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表内阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化范围与特性曲线的测量范围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需 要合理采用调电压或调电阻的方式来有效控制测量样点。 三、主要仪器设备 1.数字万用表 2.电工综合实验台 3.DG07多功能网络实验组件 4.信号源 四、操作方法和实验步骤 测定晶体二极管和稳压二极管的伏安特性的电路图如下所示： 专业：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 日期：________________ 地点：________________
整流电路的分类 更新时间：2007-9-1 1、按组成的器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种 1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。 2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。 3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（scr、gtr、gto 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。 2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路 1）零式电路指带零点或中性点的电路﹐又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。 2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成﹐故又称全波电路。 3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路 1）对于小功率整流器常采用单相供电。单相整流电路分为半波整流,全波整流,桥式整流及倍压整流电路等。 2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小,容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流裝置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小﹐对电网影响小﹐且控制滞后時间短，采用三相全控桥式整流电路时﹐输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍﹐交流分量与直流分量之比也较小﹐因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外﹐晶闸管的额定电压值也较低。因此﹐这种电路适用于大功率变流装置。 3）多相整流电路随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机﹐功率达数兆瓦)﹐为了减轻对电网的干扰﹐特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响﹐可采用十二相﹑十八相﹑二十四相﹐乃至三十六相的多相整流电路。采用多相整流电路能改善功率因数﹐提高脉动频率﹐使变压器初级电流的波形更接近正弦波﹐从而显著减少谐波的影响。理论上﹐随着相数的增加﹐可进一步削弱谐波的影响。多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。 4、按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。其中所有半波整流电路都是单拍电路，所有全波整流电路都是双拍电路。 5、按控制方式可分为相控式电路和斩波式电路（斩波器）； 1）通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。 2）斩波器就是利用晶闸管和自关断器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，亦称直流-直流变换器。它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛应用于直流牵引的变速拖动中，如城市电车、地铁、蓄点池车等。斩波器一般分降压斩波器，升压斩波器和复合斩波器三种。 6、按引出方式的不同分中点引出整流电路，桥式整流电路，带平衡电抗器整流电路，环形整流电路，十二相整流电路。 1）中点引出整流电路分：单脉波（单相半波），两脉波（单相全波），三脉波（三相半波），六脉波（六相半波）
表1 四种整流电路的特性比较 电路名称 半波整流电路 全波整流电路 桥式整流电路 倍压整流电路 脉动性直流电的频率 50Hz ，不利于滤波 100Hz ，有利于滤波 100Hz ，有利于滤波 整流效率 低，只用半周 交流电 高，使用正、负半周交流电 高，使用正、负半周交流电 高，使用正、负半周交流电 对电源变压器的要求 不要求有抽头，变压器成本低 要求有抽头， 变压器成本高 不要求有抽头，变压器成本低 不要求有抽头，变压器成本低 整流二极管承受的反向电压 低 高 低 低 电路结构 简单 一般 复杂 一般 所用二极管数量 一只 两只 四只 最少两只 2．四种整流电路分析小结 如表2所示是半波、全波、桥式和倍压整流的电路分析小结。 表2 半波、全波、桥式和倍压整流的电路分析小结
成分主要是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的半个周期转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压的频率提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。 分辨三种整流电路方法全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头的要求。 另外，半波整流电路中只要一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头这一点来分辨三种整流电路比较准确。 整流二极管承受反峰电压情况半波整流电路中，当整流二极管截止时，变压器次级线圈的交流电压峰值全部加到二极管两端。 对于全波整流电路而言，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受变压器次级线圈两端的交流峰值电压。因为这种整流电路变压器次级线圈是半波的2倍，所以，对这种整流电路，要求电路中的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高。 对于桥式整流电路而言，两只二极管导通时，另两只二极管截止，它们相当于并联起来承受反向峰值电压，就是变压器次级线圈两端的峰值电压，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低和半波整流一样。 直流输出电压大小问题在要求直流电压相同的情况下，全波整流电路的电源变压器次级线圈抽头至上端和下端的交流电压相等，且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压，这样，全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。 输入交流电压正、负半周转换在全波和桥式两种整流电路中，都是将输入交流电压的负半周转换到正半周（在负极性整流电路中是将正半周转换到负半周），这一点与半波整流电路不同。在半波整流电路中，将输入交流电压的半个周期去除了。 管压降不计在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通后的管压降，所以整流二极管导通之后，二极管的管压降与交流输入电压相比很小，管压降对直流输出电压大小的影响可以忽略不计。 倍压整流电路特性对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但是这种电路输出电流的能力较差，所以它具有高电压、小电流的输出特性。 二极管特性运用分析各种整流电路时，主要用二极管的单向导电特性，整流二极管的导通电流由输入交流电压提供。
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：
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下： （1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）半波整流电路的交流利用率为50%。 （3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出 时电压叠加）。 （3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
电力电子技术中的整流电路结构及特点分析 电力电子技术是20世纪后半叶发展起来的对电能进行变换和控制的技术。它已成为电气工程及其自动化专业重要的一门专业基础课。面对大学课程的增加、专业课程教学学时的减少，改革教学内容、方法、手段与实验教学条件，对提高教学质量、培养创新人才具有重要意义。关键词：电力电子技术；整流电路；脉冲安排；整流输出电压一、电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 二、电力电子技术课程中的整流电路 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 根据学生学习接受知识的规律，将知识点完整、准确、简明的表述出来、将原理知识尽可能简单化、通俗化、直观化，笔者在教学中进行了探讨和研究，依照整流电路三种形式的电路特性，负载形式，将主要的参数计算及主要特点分别制作成单相整流电路归纳表（见
学生序号6 ` 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：冶沁成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法实验类型：电路实验同组学生：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过 灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一 般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性， 电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻 器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的 伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特 性在u-i平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为 零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿 损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普 通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称 为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再 随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压V th，导通电压V on，反向电流I R，反向击穿电压V BR以及最大整流电流I F。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化围与特性曲线的测量围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量 点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需要合
第七章整流电路、滤波电路及稳压电路 知识目标 1.掌握单相桥式整流电路的结构和工作原理。 2.了解电容滤波电路和电感滤波电路的作用。 3.了解稳压电路的工作原理和特点。 4.了解集成稳压器的使用方法。 技能目标 1.掌握单相桥式整流电路。 2.掌握集成稳压器的基本使用方法和连接方法。 3.能够使用万用表测量电压，能够使用双踪示波器观察测试波形。 4.能够根据直流稳压电源框架组装直流稳压电源。 第一节整流电路 一、整流与整流电路 利用二极管的单向导电性可以将交流电转换为直流电，这一过程称为整流，这种电路就称为整流电路。 常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。 二、单相桥式整流电路的结构和特点 单相桥式整流电路利用整流二极管的单向导电性，将交流电变成单向脉动直流电，其组成结构如图7－1所示。 图7－1单相桥式整流电路 图7－1中，T r表示电源变压器，作用是将交流电网电压u1变成整流电路要求的交流电压；R L是直流供电的负载电阻；4只整流二极管VD1～VD4依次接成电桥的形式，故称桥式整流电路。 桥式整流电路的特点是：输出电压的直流成分得到提高，脉冲成分被降低，每只整流二极管承受的最大反向电压较小，变压器的利用效率高，因此被广泛使用。 单相桥式整流电路的实现 在实际应用中，单相桥式整流电路可以用四个独立的整流二极管实现，也可以用集成器件“桥堆”来实现。
图7－2所示为单相桥式整流电路的习惯简化画法。 图7－2单相桥式整流电路的习惯简化画法 三、单相桥式整流电路的工作原理 图7－3单相桥式整流电路波形 在图7－3单相桥式整流电路波形中，在u的正半周时，u2>0时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止，故有图示i D1(i D4)的波形； 同样，在u1的负半周时，u2<0时，VD1、VD4截止VD2、VD3导通，故有电流i D2(i D3)。 可见在u的正、负半周均有电流流过负载电阻R L，且电流方向一致，综合得到u o(i o)的波形。 低音炮音箱 如图7－4所示，日常生活中使用的低音炮音箱，有些采用了专业的桥式整流技术，通过内置的桥式整流电路，使得低频带通电路的信号顺畅与稳定，可以使声音更加纯净。 图7－4低音炮音箱 第二节滤波电路 经过整流电路后的输出电压已经是单相的直流电压，但是其中含有直流和交流的成分，电压的大小仍有变化，这种直流电称为脉动直流电。对于某些工作(如蓄电池充电)，脉动电流已经可以满足要求，但是对于大多数电子设备，需要平滑的直流电，故整流电路后面都要接滤波电路，尽量减小交流成分，以减小整流电压的脉动程度，适合稳压电路的需要，这就
本科实验报告 课程名称： 《电工电子实习Ⅰ》 姓 名： 陈铖 学 院： 电气工程学院 系 ： 电子信息工程 专 业： 电子信息工程 学 号： 04 指导教师： 熊素铭 2014年 10 月 12 日 实验报告 课程名称：《电路与电子技术实验》指导老师：熊素铭 成绩：________________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法 实验类型：电路实验 同组学生姓名：无 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、 实验目的和要求 1. 熟悉电路元件的特性曲线； 2. 学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3. 掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4. 学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、 实验内容和原理 实验内容： 1. 测定并绘制二极管的伏安特性曲线； 2. 测定并绘制稳压二极管的伏安特性曲线； 3. 基于Multisim 进行相应的仿真实验。 3. 按书P199 图7-3-9中的左图用示波器观测二极管的伏安特性曲线。 4. 同上用示波器观测稳压二极管的伏安特性曲线。 实验原理： 1. 元件的特性曲线 电路元件的电阻会随温度变化而变化，线性元件的特性曲线呈直线，非线性电路元件特性曲线呈曲线。普通二极管的特点是，正向电阻很小，反向很大；稳压二极管的正向电阻与普通二极管一样，反向电阻一开始很大，当电压达到一定值迅速减小，根据这个理论基础，用伏安法测量以上两种二极 专业：电子信息工程 姓名：陈铖 学号：04 日期：2014年10月11日 地点：东3-206-E-7
整流二极管的作用及其整流电路 整流二极管的作用及其整流电路 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。 若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 二极管整流电路 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Rfz ，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。
变压器砍级电压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～K时间，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Rfz上，在π～2π时间，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，Rfz，上无电压。在π～2π时间，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间，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Rfz，在Rfz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Usc。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、留下半周的整流方法，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的平均值，即负载上的直流电压 Usc =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(单向桥式整流电路) 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。
实验报告 课程名称：__实验二____ 指导老师： 成绩：___________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观察法 实验类型：________________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法 2、掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法 3、学习如何使用示波器观测电容的特性曲线 二、实验内容和原理 1、测量非线性元件晶体二极管和稳压二极管的伏安特性 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小，正向电流随正向压降 的升高而急剧上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏，其反向电流增加很小，初略地可视为零。 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但反向特性则与普通 二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时，电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。 2、学习示波器的使用 三、主要仪器设备 1、数字万用表 2、电工综合实验台 3、DG07多功能网络实验组件 4、信号源 5、示波器 四、实验结果 1、测量非线性元件晶体二极管和稳压二极管的伏安特性 （1）晶体二极管 数据如下所示： U/V -1 0.577 0.686 0.696 0.709 0.716 0.725 I/mA 0 0.93 9 11 14.4 17.1 20.8 U/V 0.736 0.750 0.772 0.784 0.805 0.812 0.817 I/mA 26.7 37.3 61.6 83.6 131.2 160.8 180.3 伏安特性曲线如下所示： 专业： 姓名： 学号： _ 日期：_ 地点：_
第6章整流与稳压电路习题 6.1 单相桥式整流电路 一、填空题： 1．整流是指将变换成的过程，整流电路中起整流作用的是具有性质的或。 2、把交流电变换成直流电的电路称为___________电路中,整流电路中起整流作用的是__________。 3、单相半波整流电路中滤波电容器的容量是_________,耐压是________,单相半波整流电路中滤波电容器的容量是_________,耐压是________. 4、将________变成_________的过程称为整流,在单相半波整流电路中,常见的整流形式有_________,________,________. 5.单相半波整流有载电路中，若U2=20V，则输出电压，UO=_____,IL_____, URM=_____。 6．在单向桥式整流电路中，如果负载电流是20A，则流过每只二极管的电流是 A。 7．硅二极管的正向压降约为 V，锗二极管的正向压降约为 V；硅二极管的死区电压约为 V，锗二极管的死区电压约为 V。 二、选择题： 1. 交流电通过整流电路后，所得到的输出电压是( )倍。 A.交流电压 B. 稳定的直流电压 C. 脉动的直流电压 D. 平滑的直流电压 2. 单相桥式整流电路的输出电压是输入电压的( )倍。 A.0.5 B. 1.2 C. 0.9 D. 1 3.桥式整流电路的输入电压为10V，负载是2Ω，则每个二极管的平均电流是( )。 A.9A B. 2.25 A C. 4. 5 A D. 5 A 4. 桥式整流电路每个二极管承受的反向电压是输入电压的( )倍。 A.2 B. 0.9 C .1.2 D. 0.45 5. 单相桥式整流电路中，如果一只整流二极管接反，则 ( )。 A.引起电源短路 B. 成为半波整流电路 C. 仍为桥式整流电路，但输出电压减小 D. 仍为桥式整流电路，但输出电压上升 6.在单相桥式整流电路中，整流二极管的反向电压最大值出现在二极管（）。A．截止时B．由截止转为导通时 C．由导通转为截止时D．导通时 7.在单相桥式整流电路中，每个二极管的平均电流等于输出平均电流的（）。A．1/4 B．1/2 C．1/3 D．2 8. 整流的目的是（）。 A.将交流变为直流 B.将正弦波变为方波 C.将低频信号变为高频信号 D．将直流变为交流信号 9. 某单相桥式整流电路，变压器二次电压为U2,当负载开路时，整流输出