《電工電子基本技能操作項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目十八

項(xiàng)目十八二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓電路能力目標(biāo)1．熟練二極管、變壓器、電容、電阻的檢測(cè)；2．合理連接電子電路；3．在實(shí)際的電路中會(huì)利用儀器儀表檢測(cè)分析并排除電路故障；4．具有電路分析能力。知識(shí)目標(biāo)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(gè)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娦裕瑢⒔涣麟妷鹤兂蓡蜗蛎}動(dòng)電壓，再經(jīng)濾波器將脈動(dòng)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(fù)載變動(dòng)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(xiàng)目?jī)?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(guò)二極管后，由于二極管的單相導(dǎo)電性，在RL兩端獲得半個(gè)脈動(dòng)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(lái)時(shí)，VD1與VD3導(dǎo)通，在RL兩端獲得半個(gè)周期波形；當(dāng)波形負(fù)半周到來(lái)時(shí)，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(jī)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(gè)二極管(VD1、VD3、VD5)在t1、t3、t5等時(shí)刻輪流導(dǎo)通，共陽(yáng)極的三個(gè)二極管(VD2、VD4、VD6)在t2、t4、t6時(shí)刻輪流導(dǎo)通，負(fù)載所得到的電壓脈動(dòng)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(gè)脈動(dòng)的直流電，這種直流電因電壓波動(dòng)較大，往往不能滿足電路中設(shè)備的需要，所以要將脈動(dòng)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(fù)載并聯(lián)的電容器就是一個(gè)最簡(jiǎn)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(shí)，一方面向負(fù)載供電，另一方面向電容充電。當(dāng)二極管截止時(shí)，電容放電作為負(fù)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?。篣o?=?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(fù)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(fù)載端電壓基本不變。

假設(shè)負(fù)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(guò)R的電流和電阻上的壓降保持基本不變，因此負(fù)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(xiàng)目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)雙蹤示波器一臺(tái)；(2)萬(wàn)用表一臺(tái)；(3)變壓器一臺(tái)；(4)通用電學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)一臺(tái)；(5)實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目操作與測(cè)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(cè)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(cè)到的波形圖描繪下來(lái)。(3)用萬(wàn)用表的交流電壓擋測(cè)量U1、U2，用直流電壓擋測(cè)量Uo，將測(cè)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(cè)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(cè)到的波形圖描繪下來(lái)。(3)用萬(wàn)用表的直流電壓擋測(cè)量Uo，將測(cè)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(cè)電壓量理論值測(cè)量值待測(cè)波形波形Tr初級(jí)電壓u1

//////////////Tr次級(jí)電壓u2

Tr次級(jí)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(cè)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(cè)到的波形圖描繪下來(lái)。(3)用萬(wàn)用表的交流電壓擋測(cè)量U2，用直流電壓擋測(cè)量Uo，將測(cè)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(cè)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(wàn)用表測(cè)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(cè)電壓量理論值測(cè)量值待測(cè)波形波形Tr初級(jí)電壓u1

//////////////Tr次級(jí)電壓u2

Tr次級(jí)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(cè)電容濾波和負(fù)載變化對(duì)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(fù)載RL分別為2?k

和150?

、濾波電容分別為47?μF和220?μF時(shí)的輸出電壓波形，并將其描繪下來(lái)。(3)用萬(wàn)用表的直流電壓擋測(cè)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(cè)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(wàn)用表分別測(cè)量輸出電壓波形與電壓值并將測(cè)量結(jié)果填入表18-4中，將其與理論值相比較。

測(cè)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(qǐng)將在操作中遇到的故障現(xiàn)象、檢測(cè)數(shù)據(jù)、原因分析填入表18-5中。故障現(xiàn)象檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)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(huì)引起怎樣的故障現(xiàn)象？請(qǐng)將分析及檢測(cè)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(shí)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