单相桥式整流电容滤波电路

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。

图3 单相桥式整流电容滤波波形图

a)未滤波时波形图b）整流滤波后波形图

举一个关于钱包的例子说明滤波的作用

（三）总结

滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压基本稳定。

（四）作业

画桥式整流电容滤波电路图。