单相交流调压电路课程设计

第一篇：单相交流调压电路课程设计

单相交流调压电路的设计

单相交流调压电路的设计 单相交流调压电路设计任务及设计目的..............................2 1.1 电路设计任务....................................................2 1.2 电路设计目的....................................................2 1.3 主电路的原理分析................................................2 1.4主电路器件的选择................................................3 2 设计方案及选择..................................................5 3 单相交流调压电路的设计..........................................5 3.1 主电路的设计....................................................5 3.2 控制电路的设计..................................................6 3.2.1触发信号的种类................................................6 3.2.2触发电路设计..................................................7 3.2.3总的电路图....................................................8 4单相交流调压电路仿真结果及结果分析...............................8 4.1 仿真结果........................................................8 4.2 结果分析.......................................................11 5 单相交流电压电路设计总电路图...................................12 总 结.........................................................13 参考文献.........................................................14 单相交流调压电路的设计 单相交流调压电路设计任务及设计目的

1.1 电路设计任务 进行设计方案的比较，并选定设计方案。2 完成单元电路的设计和主要元器件的说明。3 完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择。4 驱动电路的设计。5 电路的仿真。1.2 电路设计目的

电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。1.3电阻性负载的交流调压器的原理分析

其晶闸管VT1和VT2反并联连接，与负载电阻R串联接到交流电源上。当电源电压U2正半周开始时刻触发VT1，负半周开始时刻触发VT2，形同一个无触点开关。若正、负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压有效值随α角而改变，实现了交流调压。移相角为α时的输出电压u的波形，如图1-1所示。

图1-1A 电阻性负载单相交流调压电路及波形图

1.4 主电路的原理分析

所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。此外，在高电压小电流或低 单相交流调压电路的设计

电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，本次实验对阻感负载予以重点讨论。图中的2个晶闸管也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源u1的正半周和负半周，分别对2个晶闸管的移相控制角进行控制就可以调节输出电压。单相交流调压电路的主电路图如下图

图1-1B 单相交流调压主电路

1.5主电路器件的选择

主电路中所用到得器件比较少，主要是200V单相交流电源，2个反并联的晶闸管，还有一个阻感负载。其中2反并联的晶闸管可用一个双相晶闸管代替，阻感负载可以用一个电阻和一个电感串联，也可以用一个串联谐振代替2个反并联的晶闸管。

晶闸管的选择： 选择正反向电压

可控硅在门极无信号，控制电流Ig为0时，在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置，所以，器件呈高阻抗状态，称为正向阻断状态，若增大UAK而达到一定值VBO，可控硅由阻断突然转为导通，这个VBO值称为正向转折电压，这种导通是非正常导通，会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。在阳一一阴极之间加上反向电压时，器件的第一和第三PN结(J1和J3)处于反向偏置，呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值VRB时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态，此时是反向击穿，器件会被损坏。而且VBO和VRB值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下，如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压(∈=-Ldi/dt)，如果电路上未有良好的吸收回路，此电压将会损坏可控硅器件。因此，器件也必须有足够的反向耐压VRRM。

可控硅在变流器(如电机车)中工作时，必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作，所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上，考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素，在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。

选择额定工作电流参数

可控硅的额定电流是在一定条件的最大通态平均电流IT，即在环境温度为+40℃和规定冷却条件，器件在阻性负载的单相工频正弦半波，导通角不少于l70℃的电路中，单相交流调压电路的设计

当稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流。而一般变流器工作时，各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多数的情况也不可能在170℃导通角上工作，通常是少于这一角度。这样就必须选用可控硅的额定电流稍大一些，一般应为其正常电流平均值的1.5-2.0倍。选择门极(控制级)参数

可控硅门极施加控制信号使它由阻断变成导通需经历一段时间，这段时问称开通时间tgt，它是由延迟时间td和上升时间tx组成，tr是从门极电流脉冲前沿的某一规定起(比如门极电流上升到终值的90％时起)到通态阳极电流IA达到终值的10％那瞬为止的时间隔，tr是阳极电流从l0％上升到90％所经历的时间。可见开通时间tgt与可控硅门极的可触发电压、电流有关，与可控硅结温，开通前阳极电压、开通后阳极电流有关，普通可控硅的tgt10μs以下。在外电路回路电感较大时可达几十甚至几百μs以上(阳极电流的上升慢)。在选用可控硅时，特别是在有串并联使用时，应尽量选择门极触发特征接近的可控硅用在同一设备上，特别是用在同一臂的串或并联位置上。这样可以提高设备运行的可靠性和使用寿命。如果触发特性相差太大的可控硅在串联运行时将引起正向电压无法平均分配，使tgt较长的可控硅管受损，并联运行时tgt较短的可控硅管将分配更大的电流而受损，这对可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并联的可控硅触发电压、触发电流要尽量一致，也就是配对使用。

在不允许可控硅有受干扰而误导通的设备中，如电机调速等，可选择门极触发电压、电流稍大一些的管子(如可触发电压VGT>2V,可触发电流IGT：>150mA)以保证不出现误导通，在触发脉冲功率强的电路中也可选择触发电压、电流稍大一点的管。在磁选矿设备中，特别是旧的窄脉冲触发电路中，可选择一些VG、IG低一些的管子，如VGT<1.5V、IGT在≤100mA以下。可减少触发不通而出现缺相运行。以上所述说明在某些情况下应对VGT和IGT参数进行选择。(以上举例对500A的可控硅参考参数)选择关断时间(tg)

可控硅在阳极电流减少为0以后，如果马上就加上正向阳极电压，即使无门极信号，它也会再次导通，假如在再次加上正向阳极电压之前使器件承受一定时间的反向偏置电压，也不会误导通，这说明可控硅关断后需要一定的时间恢复其阻断能力。从电流过O到器件能阻断重加正向电压的瞬间为止的最小时闻间隔是可控硅的关断时间tg，由反向恢复时间t和门极恢复时间t构成，普通可控硅的tg约150-200μs，通常能满足一般工频下变流器的使用，但在大感性负载的情况下可作一些选择。在中频逆转应用，如中频装置、电机车斩波器，变频调速等情况中使用，一定要对关断时间参数作选择，一般快速可控硅(即kk型晶闸管)的关断时间在10-50μs，其工作频率可达到1K-4KHZ；中速可控硅(即KPK型晶闸管)的关断时间在60-100μs，其工作频率可达几百至lKHZ，即电机车的变频频率。晶闸管工作原理 单相交流调压电路的设计

晶闸管由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2 引入A、G、K 三个电极，如图6.0(左)所示。由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图6.0（下）所示的两个晶闸管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。

图1-2晶闸管原理图 设计方案及选择

由于题目要求输出电压范围为0～100V，所以方案可选电阻性负载或阻感性负载。本电路采用单相交流调压器带阻感负载时的电路图如图2-1所示，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1，VT2相连。

图2-1 电阻负载单相交流调压电路 单相交流调压电路的设计

3.1 主电路的设计

所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。本次课程设计主要是 单相交流调压电路的设计

研究单相交流调压电路的设计。由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。图3-1分别为反电势电阻负载单相交流调压电路图及其波形。图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的移相控制角 进行控制就可以调节输出电压

图3-1工作波形图

正负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在t时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在t时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。在t时，对VT2施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在t2时，电源电压过零，VT2自然关断。当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点。稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。

3.2 控制电路的设计

3.2.1触发信号的种类

晶闸管由关断到开通，必须具备两个外部条件：第一是承受足够的正向电压；第二是门极与阴极之间加一适当正向电压、电流信号(触发信号)。门极触发信号有直流信号、交流信号和脉冲信号三种基本形式。

直流信号：

在晶闸管加适当的阳极正向电压的情况下，在晶闸管门极与阴极间加适当的直流电

单相交流调压电路的设计

压，则晶闸管将被触发导通。这种触发方式在实际中应用极少。因为晶闸管在其导通后就不需要门极信号继续存在。若采用直流触发信号将使晶闸管门极损耗增加，有可能超过门极功耗；在晶闸管反向电压时，门极直流电压将使反向漏电流增加，也有可能造成晶闸管的损坏。

交流信号：

在晶闸管门极与阴极间加入交流电压，当交流电压uc=ut时，晶闸管导通。ut是保证晶闸管可靠触发所需的最小门极电压值，改变u。值，可改变触发延迟角α。这种触发形式也存在许多缺点，如：在温度变化和交流电压幅值波动时，触发延迟角不稳定，可通过交流电压u。值来调节，调节的变化范围较小(00≤α≤900)。

3脉冲信号：

在晶闸管门极触发电路中使用脉冲信号，不仅便于控制脉冲出现时刻，降低晶闸管门极功耗，还可以通过变压器的双绕组或多绕组输出，实现信号的隔离输出。因此，触发信号多采用脉冲形式。3.2.2触发电路设计

晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要要的时刻有阻断转为导通。广义上讲，晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路，但这里专指脉冲的放大和输出环节。晶闸管触发电路应满足下列要求：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，对反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发； 2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增加为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也许增加，一般需达1-2A/us；3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内；4）应有的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

根据以上要求分析，采用KC05移相触发器进行触发电路的设计。KC05可控硅移相触发器适用于双向可控硅或两只反向并联可控硅的交流相位控制。KC05驱动电路如图3-2所示：

图3-2

KC05移相触发器构成的触发电路 单相交流调压电路的设计

3.2.3总的电路图

本次设计的总的电路图如图3-3所示系统原理图如图3-4所示

图3-3 总电路图

图3-4系统原理方框

主电路其实是比较简单的，一个均值为200V的电压源，2个反并联的晶闸管，还有一个阻感负载。触发电路的设计相对复杂，不过其实触发电路产生的触发信号也可以用2个脉冲波代替，脉冲的周期与电源的周期相同，但是2个脉冲要错开半个周期的时间，也就是0.01秒。

4单相交流调压电路仿真结果及结果分析

4.1 仿真结果

本单相交流调压电路仿真是在MATLAB软件中的simulink环境下组建的电路模型，图4-1为单相交流调压电路的模型图，图中触发脉冲g1和触发脉冲g2分别是反向并联晶闸管模块VT1，VT2的触发脉冲电路。

单相交流调压电路的设计

图4-1 单相交流电压电路仿真电路图

图4-2 a=0度时，单相交流调压电路波形

图4-3 a=30度时，单相交流调压电路波形

单相交流调压电路的设计

图4-4 a=60度时，单相交流调压电路波形

图4-5 a=90度时，单相交流调压电路波形

图4-6 a=150度时，单相交流调压电路波形

单相交流调压电路的设计

图4-7 a=180度时，单相交流调压电路波形

4.2 结果分析

上面图4-2---图4-7给出了分别为0度、30度，60度，90度、150度和180度时单相交流调压电路的纯电阻负载的电压和电流的仿真波形。

当晶闸管触发控制角=0时，U=U2，负载两端的电压U和流过其电流IRL的波形均为正弦波。当>0时，U、Irl的波形为非正弦波，控制角从0-180度范围改变时，输出电压有效值U从U2下降到0，控制角对输出电压U的移相可控区域是0---180度。把角等于0度、30度，60度，90度、150度和180度分别代入下式

U12U2sintdtU21212212sin2

56可求得

U0U2U30=U2sin00U261U234sin(26)3U2340.99U2

U60U2U90U212sin(23)2U22U230.9012sin(22)512U201U220.71U150U2 12sin(2)512U201U220.67111 单相交流调压电路的设计

U180U212sin(2)U2000

观察图4-2图4-7的仿真波形，可得到随着角增大，负载两端电压U的波形的曲线部分的宽度越来越窄，则其有效值将不断减小。

由此可知，理论分析与仿真结果是一致的。在Simulink 环境下利用电力系统模块库中的电力电子器件组建单相交流调压纯电阻电路，并对电路进行相应的理论分析和仿真实验。仿真实验结果表明，通过控制角的大小，单相交流调压电路能够得到很好的调压结果。单相交流电压电路设计总电路图如图5-1

图5-1单相交流电压电路总电路图 单相交流调压电路的设计

总 结

通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇编程序的设计。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的原理以及触发电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。

通过单相半波交流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓厚的兴趣。对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。在这次课程设计过程中，碰到的难题就是对晶闸管的相关参数的计算，因为在学习中没能很好的系统的总结晶闸管相关知识。在整个课程设计中贯穿的计算过程没能很好的把握。在今后的学习中要认真总结经验，对电力电子课程进行补充。为以后深入的学习自动化专业做铺垫。通过这次课程设计我对于文档的编排格式、原理图波有了一定的了解，这对于以后的毕业设计及工作需要都有颇大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把以前一些没弄懂的问题基本掌握了。

单相交流调压电路的设计

参考文献

[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）.北京：机械工业出版社.2009.5 [2] 陈道炼.DC-DC逆变技术及其应用。北京：机械工业出版社.2003 [3] 张乃国.电源技术．北京：中国电力出版社.1998 [4] 何希才．新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社.2001 [5] 阮新波，严仰光．直流开关电源的软开关技术．北京：科学出版社.2000 [6] 王云亮.电力电子技术.第一版.北京.电子工业出版社.2004.8 [7] 王兆安,黄俊．电力电子技术(第4版).北京：机械工业出版社.2000 [8] 梁延贵主编.现代集成电路实用手册可控硅触发电路分册.北京:科学技术文献出版社.2002.2 [9] 刘锦波，张承慧.电机与拖动.北京：清华大学出版社.2006 [10] 林敏.计算机控制技术及工程应用.北京：国防工业出版社.2009.8 单相交流调压电路的设计

致 谢

感谢指导王老师为期一周的悉心指导，在这次设计中，使我了解了和学到了许多书本所没有的东西，扩充了自己的知识，开发了自己的思考能力，提高了自己在制作实物过程中的动手能力。比如说，WORD的应用，matlab的应用，现在终于可以很熟练的使用这个软件了，这对我以后做课程设计是有非常大的帮助的。因为必须完成课程设计，所以必须在网上，在书上找相关的资料，这让我花了大量的时间，在这些时间里，让我体会到了学习的充实的快乐，也让我在现实中把书本上的知识学习的更完善。感谢石老师可以给我这样的机会去学习，去锻炼，希望以后的学习中，会有更多这样的机会。

第二篇：单相半波整流电路教案

单相半波整流电路教案

课题：单相半波整流电路

教学目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。

能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。

培养学生分析和检修整流电路故障的能力。

教学重点和难点

单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。

课前教具准备

1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、教学方法

实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法

教学活动

一：复习提问：

（1）：教师拿出一个1N4007的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。（2）：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。

二：导入新课：

（一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）

师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？ 生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答）

师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50HZ的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？ 生：先降压后变换（少数学生能回答）

师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中220V、50HZ的交流电能变换成脉动的低压直流电能--------单相半波整流电路（板书）

（二）：引出课题：

（板书）整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。（板图）

三：讲授新课：

0

（一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）

教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力）1：电路结构组成（板书）（板图）

分析各元器件的作用：

（1）电源变压器T：将220V交流电压变换为整流电路所要求的低压交

流电压值。（2）：整流二极管V：利用二极管的单相导电性进行整流。（5）：负载RL：是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。

2：工作原理（板书）教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。

（1）：单相半波整流电路的整流原理（板书）

整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。注：图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。

（2）：V导通时的电流回路分析（板书）

教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（请学生回答）

②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析呢？（给1分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用）

探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造成无电流输出。（设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决实际问题的能力。）（3）：输出电压极性与电压电流波形分析(板书)设变压器：次级绕组电压为：

u2(t)2U2sint

分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载RL，在RL上的压降为输出电压UL，因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在RL上输出上正下负的电压。

探究活动：将整流二极管V极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢？（学生自行分析）

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取（板书）

1：负载电压电流计算（板书）

由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压UL为一个周期内电压的平均值（半波整流电压的平均值是交流电压峰值的1倍）即：

输出电压：U2 2U2≈045U2(板书)

输出电流:ILULU0452（板书）RLRL2：整流二极管的选取

在电路图中分析可知整流二极管截止时所承受的最高反向电压为u2的峰值即：可见选URM2U2,整流二极管在正向导通时最大的整流电流IOM应大于负载电流IL，用整流二极管应: IOM>IL(板书)URM>2U2(板书)3：讲解例题（利用PPT展示）

通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。

四：课堂小结：

（1）：单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，其整流的原理是利用二极管的单向导电性。

（2）：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较低，只适用于对脉动要求不高的场合。（可引导学生小结）

（3）：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。

五：板书板图设计

单相半波整流电路

整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。

（一）：单相半整流电路的结构与工作原理

1：电路结构组成

2：工作原理（1）：单相半波整流电路的整流原理

（2）：V导通时的电流回路分析

（3）：输出电压极性与电压电流波形分析

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取 1：负载电压电流计算

输出电压：U2 2U2≈045U2

输出电流:ILULU0452 RLRL2：整流二极管的选取

IOM>IL URM>2U2

第三篇：单相半波整流电路教案

单相半波整流电路教案[1].txt爱情是彩色气球，无论颜色如何严厉，经不起针尖轻轻一刺。一流的爱人，既能让女人爱一辈子，又能一辈子爱一个女人！本文由俺村俺最穷na贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。

单相半波整流电路教案

课程名称： 《电子电路基础》 适用专业层次：中技电子技术专业 所用教材： 《电子电路基础》劳动第二版 所需课时数：2 课时

教材分析

在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电 子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、倍压 整流电路打下良好的基础； 同时也是教材前面半导体二极管知识的一个重要应用，所以本节 内容在顺序安排上起到了承上启下的作用。本节主要介绍了单相半波整流电路的结构、工作 原理以及负载电压和电流，在讲授时教师应吃透教材，深入浅出，利用实验现象、挂图形像 直观地帮助学生掌握本节知识，并设计问题给学生以启迪。

学生分析

电子电路理论普遍具有抽象性，而我们中职类学生基础较薄弱，所以中技生在学习基础 理论的过程就较吃力，针对这一特点，本人直接通过实验的方法，利用直观现象来激发学生 的学习兴趣，集中学生的听课注意力。在讲授本节内容时，本人在课堂上亲自演示用示波器 测量单相半波整流电路的输入输出波形，学生可直观波形，对比波形来理解整流的作用和目 的。另外结合整流电路应用于日常生活的电器（例如手机、MP3 的充电器）来激发学生的 学习整流电路的兴趣；在讲授整流原理时进行讲练结合，用任务驱动法展开教学。整个教学 过程中应充分利用插图并通过教师的示范及学生亲自动手分析等，使学生逐步掌握分析电路 的技能．要注意教给学生分析电路的方法，提高演示实验的可见度。在演示实验时最好边讲 解，边操作．教师的演示将对学生起示范作用，因此要注意操作的规范性。

教学目标与价值观 教学目标与价值观

情感目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学 生的兴趣，促进教育学的配合。能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。价 值 观：培养学生分析和检修整流电路故障的能力。

教学重点和难点

单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的 计算。

课前教具准备 课前教具准备 教具

1N4007 小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、示波器和事先制作好 的单相半波整流电路、挂图 2 张

教学方法

实物展示法、实验演示法、讲练结合法、实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法

教学活动

一：复习提问（约 3 分钟）0（1）：教师拿出一个 1N4007 的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。（2）：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。

二：导入新课（约 10 分钟）

（一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）

师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？ 生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答）师：是的。充电器直接引入的是市电 220V，50HZ 的交流电能，而手机锂电池需要存储的是 低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？ 生：先降压后变换（少数学生能回答）师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中 220V、50HZ 的交流电能变 换成脉动的低压直流电能单相半波整流电路（板书）

（二）：教师演示实验环节

教师将准备好的单相半波整流电路接入 220V 电网中，用示波器分别测量整流电路降压 后的输入交流电的波形和输出低压直流电的波形，让学生观察实验现象，比较输入低压交流 电和输出低压直流电波形的变化，从而来理解单相半波整流电路的功能。

（板书）整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。（板图）

分钟）三：进行授课（约 71 分钟）

（一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）（约 43 分钟）

教师提示： “单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同 学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法 教学可集中学生的听课注意力）1：电路结构组成（板书）（板图）

分析各元器件的作用：（1）电源变压器 T：将 220V 交流电压变换为整流电路所要求的低压交 流电压值。1（2）：整流二极管 V：利用二极管的单相导电性进行整流。（5）：负载 RL：是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。2：工作原理（板书）教师引导： 输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流 原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器 T 应假 设为无损耗的理想元件，整流二极管 V 应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。（1）：单相半波整流电路的整流原理（板书）整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。（挂图）注： 图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯 灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。

（2）导通时的电流回路分析（板书）：V（挂图）

教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（请 学生回答）②：若在上面图中把整流二极管 V 极性对调后整理电路的原理又怎样分析 呢？（给 1 分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用）探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造 成无电流输出。（设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决 实际问题的能力。）（3）

：输出电压极性与电压电流波形分析(板书)（板图）

设变压器：次级绕组电压为： u 2(t)= 2U 2 sin ωt 分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载 RL，在 RL 上的压降为输出电压 UL，因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在 RL 上输出上正下负的电压。探究活动：将整流二极管 V 极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢？（学生自行分析）

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取（板书）（约 28 分钟）

1：负载电压电流计算（板书）由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，3 但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压 UL 为一个周期内电压的平均值（半 波整流电压的平均值是交流电压峰值的 1 π

倍）即：

输出电压： U 2 = 输出电流: I L = 2 π

U 2 ≈ 0 45U 2(板书)UL U = 0 45 2（板书）RL RL 2：整流二极管的选取 在电路图中分析可 知整流二极管截止时所 承受的最高反向电压为 u 2 的 峰值即： U RM = 2U 2 ,整流二极管在正向导通时最大的整流电流 I OM 应大于负载电流 I L，可见选

用整流二极管应: I OM > I L(板书)U RM > 2 U 2(板书)3：讲解例题（教材 P193 例题 1）

通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。

分钟）四：课堂小结（约 6 分钟）

（1）单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，： 其整流的原理是利用二极管的单 向导电性。（2）：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电 压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较 低，只适用于对脉动要求不高的场合。（可引导学生小结）（3）：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。

五：板书板图设计 板书板图设计 板图

单相半波整流电路

整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。

（一）：单相半整流电路的结构与工作原理 4 1：电路结构组成

2：工作原理（1）：单相半波整流电路的整流原理 挂图）（挂图）

（挂图）挂图）（2）导通时的电流回路分析 ：V（3）：输出电压极性与电压电流波形分析 5

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取 1：负载电压电流计算 输出电压： U 2 = 输出电流: I L = 2 π

U 2 ≈ 0 45U 2 UL U = 0 45 2 RL RL 2：整流二极管的选取 I OM > I L U RM > 2 U 2 6 1

第四篇：《单相桥式整流电路》说课稿

《单相桥式整流电路》教学设计

西华一职专 李素珍

一、教材分析：

1．地位和作用： 本节内容选自陈其纯编著的《电子线路》§1.2.2内容,此内容既是第一章的重点和难点，也是整个教材的重点，教材的第一节介绍了晶体二极管的结构与特性，而整流电路正是晶体二极管单向导电性的具体应用，其中桥式整流电路应用最为广泛。同时，该内容也是单相半波和变压器中心抽头式全波整流电路的继续和后面滤波、稳压电路的基础。因此，本节课的内容就显得尤为重要。

2．学生现状：所任班的学生，为计算机专业二年级的学生,与平行班相比，学生学习习惯总体较好，相关的课程《电工基础》刚学完，由于《电子线路》这门专业课本身的特点，入门难，学生又是刚开始学，学生在学习过程中普遍感到困难，有少数学生学习较被动，还未掌握好一定的学习方法。

3．学习目标及确立依据

（1）学习目标（见教案）

（2）确立依据：

首先根据现行教学大纲的要求，电路组成、整流工作原理及整流电路的计算是学生必须掌握的内容，由此确立了学习目标的（1）、（2）、（3）点。而根据学生的现状，学生虽有一定的学习能力，但学习方式仍较被动，还处于一种简单的记忆、接受和模仿的阶段，为了使学生的学习方式有所改变，引导学生主动参与、独立思考，学会合作探究、与人交流，从而提高学生主动获取新知识、分析和解决问题的能力，故确立了学习目标第（4）点。

4．教学重点与难点：

根据大纲及学生的实际情况确立了本节课的重点和难点。整流电路工作原理的分析需要学生在理解二极管的单向导电性的基础上，根据电位的高低判断二极管的状态，从而准确画出整流电流通路，此为分析电压和电流波形、计算负载上电压和电流及二极管选择的关键所在。而这又需要学生有一定的运用知识的能力，故工作原理的分析既是难点也是重点。

二、教学设计理论基础及研究重点：

1．教学设计理论基础：（1）建构主义的教学理论，更加强调学习者的主观认识，更加重视建立有利于学习者主动探索知识的情境，始终保持教师与学生、学生与学生之间有效的互动过程。（2）根据探究教学理论，学生学习应在教师指导下运用探究的方法学习，让学生能够主动获取知识，从而发展学生的能力，培养学生的创新精神和实践能力。

2．研究重点与教学模式及方法：

本节课采用的是“达标式问题情景的创设”的教学模式，该模式的关键是如何创设问题情境，故研究重点是问题情境的创设。《电子线路》课由于其理论性强，抽象不易理解，学生普遍感到难学，为了分解难点，创设便于学生学习的问题情境，通过一个个问题的解决，激发学生的求知欲望和学习兴趣，引导学生进入探索、认识、解决问题的情境，从而提高学生的自主学习的能力，加强学生的创新意识。

本节课采用启发讲授、实验演示、讨论、练习等教学方法。

三、教学过程的设计：

（一）复习导入

设计了2个复习练习，对于复习题2，通过列表比较，让学生掌握两个整流电路的计算，这既是上节课的重点内容，也是本节课学生学习的基础；同时从变压器中心抽头式整流电路存在的缺点，提出问题，如何改进？由此自然引入新课。

（二）新课内容

1、电路

由单相半波、变压器中心抽头式整流电路作为基础，将电路直接呈现给学生，并让学生与相关课程《电工基础》中的电桥电路进行比较。

2、工作原理

（1）工作过程分析，以问题引导，由学生通过小组讨论，先判别出哪些二极管导通、哪些二极管截止，从而画出相应的电流通路，这样可以加强学生相关知识的运用，学会自主学习。

（2）工作波形和电路的计算，建立在工作过程分析的基础上，引导学生与前续知识进行比较得出，其中整流二极管承受的反向电压是学生不易理解的内容,在学生充分思考讨论的基础上，借助多媒体突破该难点，同时为了增强学生的感性认识，对工作波形进行了实验演示，来验证理论分析，这样不仅符合直观性的原则，而且培养了学生的观察与分析比较的能力，也体现了专业课的特点，这正是学生在学习过程中必须要注意的问题。

（3）理论与实践的结合，重要的一点就是与实际应用相结合，故在桥式整流电路的教学中，介绍了半桥堆和全桥堆的应用，并提出实际应用中可能会碰到的问题，让学生通过问题的解决，提高知识的应用能力。

以上的教学过程是通过问题情境的创设，来激发学生主动地联想、想像和思维，以获得某种形象或思维成果，使学生产生某种情感的体验，从而有效地调控教学情况，创设和谐的教学氛围，使教学内容触及学生的情绪和意志领域，使学生把学习活动变成自己精神的需要，教师在与学生的合作中接纳学生独到的见解、从而培养学生的创新意识，而问题情境的创设也是本节课的研究重点。

（三）练习

为了提高学生的学习能力，加强学生对知识的理解，练习贯穿于整个教学过程中，形式上多样，注重练习的典型性、有针对性，并联系实际，解决应用中的一些实际问题。

（四）小结

对应学习目标，总结学习的重点，并让学生参与其中，以列表比较的形式归纳，从而将本节的内容纳入已有的知识系统中，疏理知识点，使知识点系统化，并且引导学生总结学习方法，让学生转变学生观念，学会自主学习。

（五）作业

根据所教内容，结合学生实际情况，以课本习题为主，对于课本中较难的题作为选做题。

第五篇：单片机课程设计完整电路

十字路口交通灯总电路
DIG1 2位位位位位位 DIG2 2位位位位位 位 DIG3 2位位位位位位 DIG4 2位位位位位 位 D1

f e

a g d

b f ce
dp

a g d b c
D1 D2
dp

f e

a g d

b f ce
dp

a g d b c
D1 D2
dp

f e

a g d

b f ce
dp

a g d b c
D1 D2
dp

f e

a g d

b f ce
dp

a g d b c
D1 D2
dp

R1 1K R3 1K VCC

D3 D5 R5 LED R7 LED 1K R9 1K 1K D7 D9

路路路路路路 R2
D11 D6 D5 D4 D3 D2 D1 1K R4 1K VCC

D2 D4 D6 R6 LED R8 LED 1K R10 1K 1K D8 D10 D12 D6 D5 D4 D3 D2 D1

LED R11 LED 1K LED LED C1

LED R12 LED 1K LED LED DB1 1 6 2 7 3 8 4 9 5 DB9

dp g f e d c b a

dp g f e d c b a

dp g f e d c b a

10 5

10 5

10 5

dp g f e d c b a 2 9 8 3 1 4 6 7 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00

DIG1 DIG2

DIG1 DIG2

DIG3 DIG4

DIG3 DIG2

P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00

P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00

P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00

10 5

2 9 8 3 1 4 6 7

2 9 8 3 1 4 6 7

2 9 8 3 1 4 6 7

P0(0..6)

C2 U2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 T2/P1.0 T2EX/P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 89c52 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 GND STC89C52 GND VCC P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 EA ALE/PROG PSEN P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 104C4 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 C5 GND 104 104 OUT IN 1 2 3 4 5 6 7 8

U1

104 16 15 14 13 12 11 10 9
MAX232

C3 104 GND

OUT IN

时 时 路 路路 路

C1+ Vcc Vs+ GND C1_ T1OUT C2+ R1IN C2_ R1OUT Vs_ T1IN T2OUT T2IN R2IN R2OUT M AX232

TXD RXD GND

SW1 VCC RET R13 1OK
+

下载电路
VCC D6 D5 D4 D3 D2 D1 P21 P20 P20 R14 100 R15 100 R16 100 R17 100

复位路路

GND C6

RET 10u CRY1 P36 P37 XTAL2 XTAL1

XTAL1

XTAL2 C7 12M C8 30p

时时 路 路

30p

Q1 NPN

GND SW2 1 2 3 4 VCC SW 1K

主主路路
D13

P21

Q2 NPN P36

Q3 NPN

P37

Q4 NPN

DIG1

DIG2

DIG3

D esgned B y 褚凯 i 电信01 电信01 0904030107

USB1 VCC 2 3 GND USB

R18 GND LED

路 电 路路
GND

位 位 位数 数 路 路

DIG4