模塊2：直流穩(wěn)壓電源

1、§2.1.1單相半波整流教學(xué)目標(biāo)：1、了解直流穩(wěn)壓電源的電路組成及各部分的作用；2、理解單相半波整流電路的工作原理。3、掌握單相半波整流電路的特點。教學(xué)重點：單相半波整流電路的工作原理課時安排：1課時課型：新授（一）導(dǎo)入新課：（二）講授新課：、直流穩(wěn)壓電源1、電路組成 變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等2、各部分的作用變壓器：電網(wǎng)輸入的交流電變換為直流電源需要的交流電，一般為降壓變壓器；整流電路:將交流電變成脈動直流電；濾波電路：使脈動直流電變得平滑；穩(wěn)壓電路：使輸出的直流電在交流電源電壓或負(fù)載變化時，能夠保持基本穩(wěn)定。二、 整流部分1、 整流定義：將交流電變換為脈動直流電的過程。2、整流電路

2、分類：最基本的整流形式有單相半波和單相橋式整流。3、整流電路的關(guān)鍵器件：二極管（利用其單向?qū)щ娦裕┤?、單相半波整流電路教師提示：“單相”一詞是指輸入整流電路的交流電是單相交流電。而“半波”一詞同學(xué)們可在下面講授的半波整流原理中自己總結(jié)，到時老師請同學(xué)們回答。1、電路結(jié)構(gòu)組成分析各元器件的作用：（1） 電源變壓器T：將220V交流電壓變換為整流電路所要求的低壓交流電壓值。（2）：整流二極管V：利用二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流。（3）：負(fù)載RL：是某一個具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載2、工作原理（1）：單相半波整流電路的整流原理當(dāng)u2為正半周時A點電位高于B點電位，這時二極管承受正向電壓導(dǎo)通，由于二

3、極管處于理想狀態(tài)導(dǎo)通電阻沒零，則u2的電壓全部加在了負(fù)載上，那么uo=u2當(dāng)u2電壓為負(fù)半周時A點電位低于B點電位，這時二極管承受反向電壓截止，則u2的電壓全加在二極管上，那么uo=0。當(dāng)u2為正半周時重復(fù)上述過程。由上述原理可見：在交流電一個周期內(nèi)，二極管只導(dǎo)通了半個周期，所以其輸出的脈動直流電波形是輸入直流電波形的一半，因此稱為半波整流電路。（2）：V導(dǎo)通時的電流回路分析（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析（三）課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（五）課后小記：§2.1.2單相半波整流教學(xué)目標(biāo)：1、了解直流穩(wěn)壓電源的電路組成及各部分的作用；2、理解單相半波整流電路的工作原理。3、掌握單

4、相半波整流電路的特點。教學(xué)重點：熟練應(yīng)用半波整流電路的公式進(jìn)行計算。課時安排：1課時課型：新授（一）講授新課一、單相半波整流電路輸入、輸出波形二、負(fù)載RL上的直流電壓電流的計算： 1、在整流電路中，輸出直流電壓用平均值UL表示。 UL0.45U2 U210.45UL2.22 UL 2、流過負(fù)載的直流電流平均值用IL表示可根據(jù)歐姆定律求出，即： IL= ULRL0.45 U2RL 3、整流二極管上的電流IF。 二極管導(dǎo)通后，流過二極管的平均電流IF與負(fù)載上流過的平均電流相等。即IF= IL0.45 U2RL 4、最高反向電壓URM=U21.414 U2三、整流二極管的選?。私猓?gt;>

5、例：某一直流負(fù)載，電阻為1.5K，要求工作電流為10mA，如果采用半波整流電路，試求整流變壓器二次側(cè)電壓值以及流過二極管的平均電流。解：因為：RL=1.5 K，IL=10mA。所以 UL= RL IL=1.5×103×10×10-3=15V U210.45UL=150.4533V流過二極管的平均電流為： IF= IL=10mA練習(xí)： 單相半波整流電路，已知變壓器一次側(cè)電壓U1=220V，變壓比n=10，負(fù)載電阻RL=10，試求：（1）整流輸出電壓UL；（2）二極管通過的電流和承受的最大反向電壓。三、 單相半波整流電路特點：由上述例題我們可以看出整流電路簡單，使用器

6、件少，但是輸出電壓脈動大，整流效率較低。因此只適用于小功率以及對輸出波形和整流效率要求不高的設(shè)備。（二）課堂小結(jié)：（三）課后作業(yè)：（四）課后小記：§2.2單相橋式整流教學(xué)目標(biāo)：1、理解單相橋式整流電路的工作原理2、掌握單相橋式整流電路的優(yōu)缺點教學(xué)重點：熟練應(yīng)用橋式整流電路的公式進(jìn)行計算課時安排：1課時課型：新授。（一）導(dǎo)入新課：（二）講授新課：一、整流橋?qū)嵨锿庑螆D如下。全橋外形二單相橋式整流電路1、定義：電路中四只整流二極管接成電橋形式，所以稱為橋式整流電路。2、原理圖：三、工作原理：波形圖如上。1、當(dāng)交流電壓為正半周時，a點電位高于b點電位，這時二極管VD1和VD3因承受正向電壓導(dǎo)

7、通，VD2和VD4因承受反向電壓截止，電流的流向為：aVD1RLVD3ba。uo=u2。2、當(dāng)交流電壓為負(fù)半周時，a點電位低于b點電位，這時二極管VD2和VD4因承受正向電壓導(dǎo)通，VD1和VD3因承受反向電壓截止，電流的流向為：bVD2RLVD4ab。uo=u2。當(dāng)交流電壓又為正半周時重復(fù)上述過程。由上述原理可見，在交流電壓的正負(fù)半周，都有同一方向的電流流過,四只二極管兩兩導(dǎo)通。在負(fù)載上得到了全波脈動直流電壓和電流。四、 負(fù)載上直流電壓電流的計算： 1、輸出電壓： UL0.9U2整流變壓器二次側(cè)電壓： U210.9UL1.11 UL2、流過負(fù)載的平均電流： IL= ULRL0.9U2RL3、整

8、流二極管的電流： IF= 1/2IL0.45 U2RL4、最高反向電壓 URM=U2例：某電磁工作臺繞組的直流電阻為82，為了使電磁工作臺能牢固吸住工件，通入的直流電流應(yīng)取1.5A，若采用橋式整流電路，試計算整流變壓器二次側(cè)電壓，流過二極管的平均電流和其承受的最高反向電壓。解：（1）電磁工作臺繞組兩端電壓為：UL= RL IL=1.5×82=123V（2）變壓器二次側(cè)電壓為：U21.11 UL=1.11×123137V（3）流過二極管的平均電流：IF= 1/2IL=1/2×1.5=0.75A（4）二極管承受的最高反向電壓：URM=U2=1.41×137=

9、193V鞏固練習(xí)：某電氣設(shè)備采用橋式電路整流，電源電壓為220V，需要整流輸出的電壓為6V，電流為25mA，試求：變壓器二次側(cè)電壓，流過二極管的平均電流以及所承受的最高反向電壓。（三）課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（五）課后小記：§2.3.1濾波電路教學(xué)目標(biāo)：1.理解濾波電路的工作原理以及不同類型濾波電路的連接方式。教學(xué)重點：掌握電容濾波電路的特點和作用。教學(xué)難點：電容濾波電路的工作原理課時安排：2課時課型：新授（一）導(dǎo)入新課：（二）講授新課：（一）單相橋式整流電容濾波一、濾波定義：將脈動直流電變成平滑直流的過程。常用的濾波電路：電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波等。二、單相橋式整流電容濾波電

10、路圖和波形圖。三、單相橋式整流電容濾波電路工作原理： 在電路圖中我們可以看出電容C直接與RL并聯(lián)，電容在電路中起儲存和釋放電能的作用。為正半周，且 > 時，VD管導(dǎo)通，向C充電。 直到 <時，VD1、VD3管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。 同理，負(fù)半周，- > 時，VD2、VD4管導(dǎo)通，向C充電。 直到- <時，VD2、VD4管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。 如此不斷地充放電，維持著輸出電壓的鋸齒狀波動。四、電容濾波電路特點和作用：特點：電源電壓再一個周期內(nèi)，電容器一共充放電各兩次。作用：經(jīng)電容濾波后，輸出電壓比較平滑，交流成分大大減少，而且輸出電壓平均值得到提高。適用場合

11、：負(fù)載電流較小的場合。（三）、課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（五）課后小記：§2.3.2 濾波電路教學(xué)目標(biāo)：1.理解濾波電路的工作原理以及不同類型濾波電路的連接方式。教學(xué)重點：掌握電感濾波電路的特點和作用。課時安排：1課時課型：新授導(dǎo)入新課：（一）講授新課：一、電感濾波電路組成：在整流電路與負(fù)載之間串接電感。二、電路圖：分析電路中各元器件的作用：變壓器：整流橋：電感：電感在電路中對于直流電流相當(dāng)于短路；對于交流電流，則呈現(xiàn)出一定的感抗XL,使流過負(fù)載中的交流成分減少，從而達(dá)到濾波的作用，由于XL=2fL,所以電感越大，濾波效果也就越好。電阻：三、電感濾波電路的特點： 能夠較好的濾除直流電

12、流適用于負(fù)載電流較大的場合，但是電感的大小與體積和重量有關(guān)，所以在一些方面受限。（二）、課堂小結(jié)：（三）課后作業(yè)：（四）課后小記：§2.4.1穩(wěn)壓電路教學(xué)目標(biāo)：掌握常用的穩(wěn)壓電路，并理解其工作原理教學(xué)重點：掌握常用的穩(wěn)壓電路。教學(xué)難點：串聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作原理課時安排：1課時課型：新授（一）導(dǎo)入新課：（二）講授新課：穩(wěn)壓定義：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變化時，能使輸出電壓穩(wěn)定的電路。一、 穩(wěn)壓元件：1、穩(wěn)壓電路的基本元件-硅穩(wěn)壓管，它具有穩(wěn)定電壓的作用。2、穩(wěn)壓二極管符號、以及電流電壓關(guān)系特性曲線如下圖所示： a符號 b電壓電流關(guān)系曲線由上圖的關(guān)系曲線可以看出硅管的正向特性與一般二極管相似，

13、其反向特性較為陡峭。穩(wěn)壓二極管工作范圍是在IZmin IZmax之間。電流小于IZmin時，穩(wěn)壓管不工作在特性陡峭部分，無法穩(wěn)壓。電流大于IZmax時，穩(wěn)壓管會因過熱而燒毀。3、穩(wěn)壓管在電路中接法：使用時它的正極必須接電源的負(fù)極，它的負(fù)極接電源的正極，如果接反，相當(dāng)于電源短路，電流過大會使穩(wěn)壓管過熱燒壞。二、并聯(lián)穩(wěn)壓電路1、并聯(lián)穩(wěn)壓電路定義：由硅穩(wěn)壓二極管并聯(lián)在負(fù)載電阻的兩端構(gòu)成的簡單穩(wěn)壓電路。2、并聯(lián)穩(wěn)壓電路：（1）電路圖（2）電路組成元器件： 限流電阻R、硅穩(wěn)壓二極管VZ、負(fù)載RL（3）電壓之間存在的關(guān)系： U1=RIr+U03、穩(wěn)壓原理：設(shè)負(fù)載電阻RL不變，若U1增加，硅穩(wěn)壓二極管兩端的

14、電壓U0也將升高。這時流過硅穩(wěn)壓二極管的電流IZ顯著增大，使流過電阻R的電流也隨之增大，電阻R上的電壓降RIr增加，U0相應(yīng)降低，從而保持輸出電壓U0的穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)電壓減小時，流過硅穩(wěn)壓二極管的電流IZ也會減小許多，使電阻R上的電壓降RIr減小，達(dá)到穩(wěn)定電壓U0的目的。（三）課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（六）課后小記：§2.4.2穩(wěn)壓電路教學(xué)目標(biāo)：掌握常用的穩(wěn)壓電路，并理解其工作原理教學(xué)重點：掌握常用的穩(wěn)壓電路。教學(xué)難點：串聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作原理課時安排：1課時課型：新授（一）導(dǎo)入新課：（二）講授新課：一、串聯(lián)穩(wěn)壓電路1、基本組成部分： （1）電路組成的方框圖：（2）組成部分：整流濾波電

15、路基準(zhǔn)電壓取樣電路比較放大電路調(diào)整器件2、工作原理：（1）串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖如下：（2）穩(wěn)壓過程：（1）當(dāng)負(fù)載電阻不變，輸入電壓升高時：穩(wěn)壓過程如下：UiULUBEIBICUCEUL 當(dāng)輸入電壓減小時穩(wěn)壓過程與上述過程相反。 （2）當(dāng)輸入電壓不變，負(fù)載電阻減小時：穩(wěn)壓過程如下： RLILULUBEIBICUCEUL 當(dāng)負(fù)載電阻增大時穩(wěn)壓過程與上述過程相反。（三）課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（五）課后小記：單元檢測二復(fù)習(xí)教案（一）復(fù)習(xí)目標(biāo)：直流穩(wěn)壓電源的有關(guān)知識（重點在負(fù)反饋和整流、濾波、穩(wěn)壓電路）復(fù)習(xí)重點：1、負(fù)反饋2、直流穩(wěn)壓電源的電路組成及各部分的作用3整流定義、整流電路分類、整流電路的關(guān)鍵器件

16、4單相半波整流電路結(jié)構(gòu)組成及各元器件的作用：5、分析單相半波整流電路輸入、輸出波形6、單相橋式整流電路結(jié)構(gòu)組成課時安排：1課時課型：復(fù)習(xí)（一）導(dǎo)入：（二）復(fù)習(xí)：一、負(fù)反饋內(nèi)容：（自己添加）二、直流穩(wěn)壓電源1、電路組成 變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等2、各部分的作用變壓器：電網(wǎng)輸入的交流電變換為直流電源需要的交流電，一般為降壓變壓器；整流電路: 將交流電變成脈動直流電；濾波電路：使脈動直流電變得平滑；穩(wěn)壓電路：使輸出的直流電在交流電源電壓或負(fù)載變化時，能夠保持基本穩(wěn)定。三、整流部分a) 整流定義：將交流電變換為脈動直流電的過程。2、整流電路分類：最基本的整流形式有單相半波和單相橋式整流。3、整流電路的

17、關(guān)鍵器件：二極管（利用其單向?qū)щ娦裕┧?、單相半波整流電?、電路結(jié)構(gòu)組成2、分析各元器件的作用：（1） 電源變壓器T：將220V交流電壓變換為整流電路所要求的低壓交流電壓值。（2）：整流二極管V：利用二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流。（3）：負(fù)載RL：是某一個具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載五、分析單相半波整流電路輸入、輸出波形六、單相橋式整流電路：電路中四只整流二極管接成電橋形式，所以稱為橋式整流電路。（三）、課堂小結(jié)：（四）課后作業(yè)：（五）課后小記：單元檢測二復(fù)習(xí)教案（二）復(fù)習(xí)目標(biāo)：直流穩(wěn)壓電源的有關(guān)知識（重點在負(fù)反饋和整流、濾波、穩(wěn)壓電路）復(fù)習(xí)重點：1、單相半波整流電路的工作原理及單相橋式整流電

18、路的工作原理2、熟練應(yīng)用半波整流電路的公式及橋式整流電路的公式進(jìn)行計算。課時安排：1課時課型：復(fù)習(xí)（一）復(fù)習(xí)一、單相半波整流電路單相半波整流電路的整流原理：當(dāng)u2為正半周時A點電位高于B點電位，這時二極管承受正向電壓導(dǎo)通，由于二極管處于理想狀態(tài)導(dǎo)通電阻沒零，則u2的電壓全部加在了負(fù)載上，那么uo=u2當(dāng)u2電壓為負(fù)半周時A點電位低于B點電位，這時二極管承受反向電壓截止，則u2的電壓全加在二極管上，那么uo=0。當(dāng)u2為正半周時重復(fù)上述過程。二、單相橋式整流電路的工作原理：波形圖如上。1、當(dāng)交流電壓為正半周時，a點電位高于b點電位，這時二極管VD1和VD3因承受正向電壓導(dǎo)通，VD2和VD4因承受

19、反向電壓截止，電流的流向為：aVD1RLVD3ba。uo=u2。2、當(dāng)交流電壓為負(fù)半周時，a點電位低于b點電位，這時二極管VD2和VD4因承受正向電壓導(dǎo)通，VD1和VD3因承受反向電壓截止，電流的流向為：bVD2RLVD4ab。uo=u2。當(dāng)交流電壓又為正半周時重復(fù)上述過程。 由上述原理可見，在交流電壓的正負(fù)半周，都有同一方向的電流流過,四只二極管兩兩導(dǎo)通。在負(fù)載上得到了全波脈動直流電壓和電流。三、單相半波整流電路中負(fù)載RL上的直流電壓電流的計算： 1、在整流電路中，輸出直流電壓用平均值UL表示。 UL0.45U2U210.45UL2.22 UL 2、流過負(fù)載的直流電流平均值用IL表示可根據(jù)歐

20、姆定律求出，即： IL= ULRL0.45 U2RL 3、整流二極管上的電流IF。 二極管導(dǎo)通后，流過二極管的平均電流IF與負(fù)載上流過的平均電流相等。即IF= IL0.45 U2RL 4、最高反向電壓URM=U21.414 U2四、單相橋式整流電路中負(fù)載上直流電壓電流的計算：1、輸出電壓： UL0.9U2整流變壓器二次側(cè)電壓：U210.9UL1.11 UL2、流過負(fù)載的平均電流： IL= ULRL0.9U2RL3、整流二極管的電流： IF= 1/2IL0.45 U2RL4、最高反向電壓 URM=U2（二）、課堂小結(jié)：（三）課后作業(yè)：（四）課后小記：單元檢測二復(fù)習(xí)教案（三）復(fù)習(xí)目標(biāo)：直流穩(wěn)壓電源

21、的有關(guān)知識（重點在負(fù)反饋和整流、濾波、穩(wěn)壓電路）復(fù)習(xí)重點：1、 單相橋式整流電容濾波電路工作原理：2、 電容濾波電路特點和作用3、電感濾波電路的組成及相關(guān)元器件的作用4、電感濾波電路的特點5、簡述穩(wěn)壓二極管符號、以及電流電壓關(guān)系特性曲線6、并聯(lián)穩(wěn)壓電路組成元器件、工作原理穩(wěn)壓過程7、串聯(lián)穩(wěn)壓電路基本組成部分、工作原理及穩(wěn)壓過程課時安排：1課時課型：復(fù)習(xí)（一）復(fù)習(xí)：1.單相橋式整流電容濾波電路工作原理：在電路圖中我們可以看出電容C直接與RL并聯(lián)，電容在電路中起儲存和釋放電能的作用。為正半周，且 > 時，VD管導(dǎo)通，向C充電。 直到 <時，VD1、VD3管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。 同理，負(fù)半周，- > 時，VD2、VD4管導(dǎo)通，向C充電。 直到- <時，VD2、VD4管截止，C上電壓通過負(fù)載放電。 如此不斷地充放電，維持著輸出電壓的鋸齒狀波動。2. 電容濾波電路特點和作用特點：電源電壓再一個周期內(nèi)，電容器一共充放電各兩次。作用：經(jīng)電容濾波后，輸出電壓比較平滑，交流成分大大減少，而且輸出電壓平均值得到提高。適