《電工電子基本技能操作項目教程》課件項目十八

項目十八二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路能力目標1．熟練二極管、變壓器、電容、電阻的檢測；2．合理連接電子電路；3．在實際的電路中會利用儀器儀表檢測分析并排除電路故障；4．具有電路分析能力。知識目標1．知道整流電路的工作原理；2．知道電容濾波的工作；3．知道穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的工作原理。二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路一、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波和穩(wěn)壓等四個環(huán)節(jié)組成。市電經(jīng)變壓器降壓后，利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電壓變成單向脈動電壓，再經(jīng)濾波器將脈動的交流成分濾除，使波形變得比較平滑。濾波后得到的直流電壓，最后經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，使其輸出更為穩(wěn)定，且在一定范圍內(nèi)不受輸入電壓和負載變動的影響。圖18-1為直流穩(wěn)壓電源的組成方框及波形變化示意圖。項目內(nèi)容與原理二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-1直流穩(wěn)壓電源的組成二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路二、整流電路

1、單相半波整流經(jīng)變壓器降壓后的正弦交流電u2，經(jīng)過二極管后，由于二極管的單相導(dǎo)電性，在RL兩端獲得半個脈動的直流電，波形如圖18-2所示。在RL兩端獲得的電壓平均值為

2、單相橋式整流

波形正半周到來時，VD1與VD3導(dǎo)通，在RL兩端獲得半個周期波形；當(dāng)波形負半周到來時，VD2與VD4導(dǎo)通，在RL兩端又獲得另一半周波形，波形如圖18-3所示。由上分析可知，橋式整流電路輸出電壓平均值為Uo?=?2?×?0.45U2?=?0.9U2二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-2單相半波整流電路及電壓波形二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-3橋式整流及電壓波形二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路

*3、三相橋式整流汽車交流發(fā)電機產(chǎn)生的是三相交流電，而汽車所有用電設(shè)備都用直流電。為了適合汽車的需要，專門為此制作了汽車整流二極管。圖18-4為汽車三相橋式整流電路及電壓波形。

分析圖18-4可知，共陰極連接的三個二極管(VD1、VD3、VD5)在t1、t3、t5等時刻輪流導(dǎo)通，共陽極的三個二極管(VD2、VD4、VD6)在t2、t4、t6時刻輪流導(dǎo)通，負載所得到的電壓脈動較小，其平均值為Uo?=?2.34U二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-4三相橋式整流電路及電壓波形二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路三、電容濾波電路交流電經(jīng)整流后，得到的是一個脈動的直流電，這種直流電因電壓波動較大，往往不能滿足電路中設(shè)備的需要，所以要將脈動成分濾去，使波形變得更平滑。

1、半波整流電容濾波圖18-5中與負載并聯(lián)的電容器就是一個最簡單的濾波器，電容濾波是根據(jù)電容器兩端電壓不能突變的原理制成的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，一方面向負載供電，另一方面向電容充電。當(dāng)二極管截止時，電容放電作為負載電源用。波形如圖18-5所示。

經(jīng)電容濾波之后，RL兩端的平均電壓升高，一般?。篣o?=?U2二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-5電容濾波電路及電壓波形二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路2、橋式整流電容濾波如圖18-6所示，橋式整流電容濾波后，其波形更加平滑，RL兩端的平均電壓升高，一般取：Uo?=?1.2U2圖18-6橋式整流電容濾波電路及電壓波形二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路四、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1、電路的組成

如圖18-7所示，穩(wěn)壓管VDZ與限流電阻R組成穩(wěn)壓電路，而VDZ與負載RL并聯(lián)。穩(wěn)壓電路的輸入電壓為整流濾波電路的輸出電壓，輸出電壓Uo則是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，即Uo?=?UZ?=?Ui?-?UR

2、工作原理

假設(shè)u增大→Ui增大→Uo增大→UZ上升→IZ上升→I?=?IZ?+?Io上升→UR增加→Uo下降，抑制了輸出電壓的升高，使負載端電壓基本不變。

假設(shè)負載電流Io增大→I?=?IZ?+?Io上升→UR增加→Uo下降→UZ下降→IZ下降→I下降，使流過R的電流和電阻上的壓降保持基本不變，因此負載電壓Uo也穩(wěn)定不變。二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路圖18-7穩(wěn)壓二極管并聯(lián)穩(wěn)壓電路項目訓(xùn)練準備(1)雙蹤示波器一臺；(2)萬用表一臺；(3)變壓器一臺；(4)通用電學(xué)實驗臺一臺；(5)實驗電路圖示器件插座一套；(6)連接導(dǎo)線若干。二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路項目操作與測量二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路(一)電容濾波電路1、觀測半波整流電路波形與電壓(1)按圖18-2連接電路，RL為2?k

的電阻。(2)用示波器觀察u2、uo，將觀測到的波形圖描繪下來。(3)用萬用表的交流電壓擋測量U1、U2，用直流電壓擋測量Uo，將測量到的結(jié)果記錄于表18-1中，并注意與理論值相比較。2、觀測半波整流電容濾波波形與電壓(1)按圖18-5連接電路，濾波電容C為220μF，RL為2?k

的電阻。(2)用示波器觀察uo，將觀測到的波形圖描繪下來。(3)用萬用表的直流電壓擋測量Uo，將測量到的結(jié)果記錄于表18-1中，并注意與理論值相比較。二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路待測電壓量理論值測量值待測波形波形Tr初級電壓u1

//////////////Tr次級電壓u2

Tr次級波形

整流后電壓Uo

整流后波形

濾波后電壓Uo

濾波后波形

表18-1二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路(二)橋式整流、電容濾波電路1、觀測橋式整流電路波形與電壓(1)按圖18-3連接電路，RL為2?k

的電阻。(2)用示波器觀察u2、uo，并將觀測到的波形圖描繪下來。(3)用萬用表的交流電壓擋測量U2，用直流電壓擋測量Uo，將測量到的結(jié)果記錄于表18-2中，并注意與理論值相比較。2、觀測橋式整流電容濾波電路波形與電壓(1)按圖18-6連接電路，濾波電容C為220μF，RL為2?k

的電阻。(2)用示波器觀察Uo，并用萬用表測量輸出電壓填入表18-2中。二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路待測電壓量理論值測量值待測波形波形Tr初級電壓u1

//////////////Tr次級電壓u2

Tr次級波形

整流后電壓Uo

整流后波形

濾波后電壓Uo

濾波后波形

表18-2二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路3、觀測電容濾波和負載變化對整流輸出電壓的影響(1)按圖18-6連接電路。(2)用示波器觀察負載RL分別為2?k

和150?

、濾波電容分別為47?μF和220?μF時的輸出電壓波形，并將其描繪下來。(3)用萬用表的直流電壓擋測量以上各情況下輸出電壓有效值Uo并記入表18-3中，并將其與理論值相比較。

電容47?μF電容220?μF

Uo波形Uo電壓Uo波形Uo電壓RL?=?2?k

RL?=?150

表18-3二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路(三)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路觀測穩(wěn)壓后輸出電壓波形：(1)按電路圖18-7連接電路，限流電阻R?=?510?Ω，RL?=?2?kΩ，C?=?220

mF。(2)用示波器與萬用表分別測量輸出電壓波形與電壓值并將測量結(jié)果填入表18-4中，將其與理論值相比較。

測量值理論值描繪波形穩(wěn)壓后輸出電壓

表18-4二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路(四)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1、故障排除請將在操作中遇到的故障現(xiàn)象、檢測數(shù)據(jù)、原因分析填入表18-5中。故障現(xiàn)象檢測點檢測數(shù)據(jù)或波形故障排除原因分析

表18-5二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路2、故障設(shè)置與分析按圖18-7連接電路。如果下列元件出現(xiàn)故障，將會引起怎樣的故障現(xiàn)象？請將分析及檢測數(shù)據(jù)填入表18-6中。故障元件理論分析電容兩端電壓及波形輸出電壓及波形實際情況任一只二極管開路

濾波電容開路

限流電阻R開路

穩(wěn)壓二極管開路