整流电路教学设计.docx

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整流电路教学设计

整流电路教学设计

【教学目标】

知识目标：

（1）掌握单相半波、桥式整流电路、工作原理

（2）掌握单相半波、桥式整流电路的电压、电流基本计算

（3）掌握半波、桥式整流电路的特点

（4）理解单相全波整流电路

能力目标：

（1）能根据不同整流电路画出输出波形

（2）能分析计算整流管的电压、电流，输出电压、电流的大小。

（3）能看懂示波仪的波形参数、能焊接元件

情感目标：

通过教师的理论分析和示范，学生分组实践操作，培养学生的协作能力、动手分析能力、创造性思维能力，提高自己的学习兴趣和信心。

【教学重点】

（1）单相半波、桥式整流电路【通过对整流电路整流管接法的逐步分解；对不同电路是否满足桥式整流的判别，来突出重点】

（2）单相半波、桥式整流工作原理【通过教师分析上半周输出波形，学生分析下半周波形图、案例讨论、课件动画演示，排除故障等来突出重点】

【教学难点】

（1）单相半波、桥式整流工作原理【通过画电路波形；设置故障，让学生排除二极管开路、虚焊、错误反接等故障案例的解决来推动学生理解单相桥式整流的原理，从而化解难点】

（2）各电路整流二极管的参数【通过波形图、例题计算等化解难点】

【教学设计】

（1）、任务引领：

通过直流稳压电源的展示，要求学生和教师一起完成直流稳压电源的整流电路。

（2）、兴趣导入：

在复习二极管的知识的基础上，引出教师手里演示的就是生活中常见、甚至是学生现在就在使用的的直流稳压电源，里面的第一个基本电路就是前面刚学习过的二极管组成的，从而吸引学生，让其产生学习、探究知识的兴趣。

（3）、做学一体：

教师讲完理论及演示后，马上组织学生分组动手验证，通过学生的亲手实践，了解和掌握知识点和操作技能。

（4）、学生参与：

桥式整流电路是在分析前面学习内容的基础上得出的改进电路，学生在参与改进电路的学习过程，通过自己的思考得出了这一成果，从而使得学生对知识的掌握更加牢固。

（5）、案例讨论：

本课题的重点、难点是桥式整流电路，通过学生对排除二极管开路、虚焊、错误反接二极管等故障案例的解决，既让学生掌握了理论知识，同时也学会了排除故障的方法，理论和实践得以统一。

【教学备品】

每组：

4只整流二极管、半波、桥式线路板，负载电阻，变压器，示波仪，电烙铁，记录纸，教学课件。

【课时安排】

2课时．（80分钟）

【教学过程】

蓝色为解答，红色为提问互动。

复习引入

*复习提问，巩固知识，对学生的回答予以鼓励，提升他们的学习信心。

开场：

在前面的学习中，我们学习了有关半导体的基本知识，也学习了利用半导体的特性所制成的二极管和三极管的基本知识。

所以我们先来回忆一下前面学过的内容。

1、二极管的常用材料是什么？

其死区电压和导通压降参数分别是多少？

答：

硅和锗。

锗的死区电压和导通压降分别为：

0.1,0.3，硅为：

0.5V，0.7V。

归纳：

由于二极管导通压降比较小，为了分析方便，在理想状态下我们可以认为二极管导通压降为0。

*为分析整流电路做准备

2、拿出一只二极管，如何利用其外观来区分其阴阳极性？

答：

（1）利用万用表的电阻档，我们可以通过测量来区分二极管的阴阳极性。

（2）如果不用仪表测量，可以看管壳，第一种方法是看壳体上二极管符号。

第二种方法是在管壳的一端，印有银色环带表示负极。

（看图片）

*为分析、焊接整流电路做准备

3、二极管有何特性？

利用二极管的单向导电性可以作什么？

答：

二极管的特性是单向导电性。

（即阳极接高电位，阴极接低电位，二极

管正向偏置就导通；反向偏置就截止）

利用二极管的单向导电性可以制作整流二极管。

*为导入新课做准备

实际上，我们生活中有很多常见的电子设备室是利用了二极管制成的。

导入新课

看实物。

拿出一台直流稳压电源，我们利用整流二极管可以制作直流稳压电源。

从而引出今天的学习项目：

整流电路的学习和实操。

*用项目引领教学

任务一整流电路

整流电路是直流稳压电源的一部分，所以在学习整流电路之前，我们要了解一下直流稳压电源的各个组成部分，以便于能更好地理解、学习整流电路。

知识1、直流稳压电源的工作原理

简单介绍直流稳压电源的组成：

整流电路的作用：

是将交流电压变换为单向脉动直流电压

滤波电路的作用：

是减小整流输出电压的脉动程度

稳压电路的作用：

是在交流电压变化或负载变化时，使输出的直流电压的稳定，

以满足负载的要求

整流电路包括：

单相整流电路和三相整流电路。

（日常使用的交流电通常是单相。

）

单相整流电路：

包括半波整流电路、桥式整流电路、全波整流电路。

*学习知识的完整性

现在，我们的第一个任务是完成半波整流电路项目。

知识2、半波整流电路、工作原理

1、电路组成

PPT先出半波整流电路图。

讲解电路组成。

（其中要提醒用降压变压器的原因。

）

看实物图，要求学生回答电路的组成？

降压变压器、整流二极管、负载电阻

2、工作原理

工作原理和参数计算的分析过程用板书（事先在黑板画好电路和U2的波形图），最后归纳用PPT

设变压器二次绕组电压

（1）当u2为正半周时，a端为正、b端为负，

问：

二极管V承受什么偏置的电压？

学生回答：

正向偏置。

归纳：

二极管V承受正向电压而导通，电流由a端→V→Rd→b端自上而下流过Rd，在Rd上获得上正下负的电压ud。

若忽略二极管的正向压降，此期间负载上的电压ud=u2。

提问：

电路负半周输出波形由教师提问、学生分析

*师生互动

（2）当u2为负半周时，a端为负、b端为正，二极管V承受反向电压而截止。

若忽略二极管的反向漏电流，此期间无电流通过Rd，负载上的电压ud=0。

黑板演示完毕，用PPT完整演示整流过程

3、主要参数的计算

在黑板上演示波形的右边，和学生一起推导。

（1）输出电压平均值

Uo=Ud=0.45U2

（2）流过负载及二极管的直流电流平均值

（3）二极管承受的最高反向电压URM

例1：

手机的充电器输出电压4.5V（4.2），手机阻抗Z=10Ω，

求：

（1）整流变压器二次绕组输出电压是多少？

（2）整流二极管的电流和承受的最高反向电压是多少？

解：

（1）Uo=Ud=0.45U2

U2==Uo/0.45=4.5/0.45=10V

（2）IdT=Id=0.45U2/Z=0.45x10/10=0.45A=450mA

URM=

XU2=14.1v

技能1、观察、测量半波整流电路后，画出输入输出波形

操作验证

*实验验证

先用PPT，讲解操作过程：

培养合作精神，互相协助、支持，分工明确，轮流换岗。

小组长负责。

（1）、展示半波整流实际焊接电路板

（2）、检查每组元器件：

4只整流二极管、半波整流线路板，负载电阻（已焊接好），变压器，示波仪，电烙铁。

（一样一样展示）

（3）、测量输入和输出波形：

1）连接好半波整流电路

2）先开启示波仪电源

3）开启半波整流电路，先测量输入端U2波形，再测输出端Ud波形，并读出参数。

4）PPT展示实拍输入，输出波形。

（4）、分组，分工（按学号，每4人一组，共分6组）

焊接1，电路连接1，示波仪操作、读数1，记录1

（5）注意用电安全，但也无需担心，我们使用的是降压到12V电压。

插入劳动安全教育：

中国目前每年工伤事故死亡约13万多人，每年触电死亡约3000人

（6）、学生操作

按前面讲解要求流程操作，并将观察结果记录好。

教师巡视、指导。

5、教师通过提问，要求学生对操作验证进行归纳总结

（1）、操作中碰到的问题？

焊接问题：

怎么样焊口美观，

怎么样观察波形，12V是有效值，波形峰值为12

V

（3）根据学习理论，粗调示波仪量程:

横向轴周期5ms一格，纵向轴幅值10V一格

（2）若把二极管阴阳极翻转焊接，输出参数会有何不同？

如图

（负载上电压极性相反）

归纳：

整流二极管阴极端，是负载的正极；整流二极管阳极端是负载的负极。

*（为学生理解桥式整流的电路结构作准备）

*培养学生动手分析能力、创造性思维能力，

（3）、半波整流电路的优缺点？

（提示学生使用二极管的数量、输出波形的连续性）

答：

优点：

电路简单。

缺点：

只利用了电源的正半周，电源利用率低，输出电压脉动大

学生得出结论后，教师在PPT上总结半波整流的优缺点

（4）、问题：

怎么样克服半波整流的缺点，把电源的负半周也利用起来？

答：

用另外的二极管输出负半周电压。

*学生参与了改进过程，学生自己的思考成果，使得学生对继续学习充满信心。

前面我们学习了单相半波整流电路，它有其优缺点，在实际工作中比较少用，那么我们能否设计一种新型的电路，可以让它把电源的负半周也利用起来，以实现全波整流呢？

这就是我们本节课要学习的另一种整流电路——单相桥式全波整流电路。

知识3、桥式整流电路、工作原理

1、电路组成

PPT先出单相桥式整流电路图。

讲解电路组成。

电路有4只二极管组成，接法像电桥，故称为桥式整流电路。

2、工作原理

工作原理和参数计算的分析过程用板书（事先在黑板画好电路和U2的波形图），最后归纳用PPT，

连贯演示整流过程。

PPT看电路图。

提醒学生，在理想状态下，二极管正向偏置就导通，电流所通过的路径，后面节点的电位永远比前面低。

由此，要求学生思考、分析，在输入电压的上半周，4个二极管的导通、截止情况。

设变压器二次绕组电压

（1）先分析输入电压的正半周

通过分析，在PPT的电路图上一步步演示出电流的流动路径，最后构成一个完整的电流路径，并得出结论：

在输入电压的上半周，V1、V3导通，V2、V4截止。

在PPT上，一步步显示出输入、输出地电压的对应波形，并在正半周波形下，标出V1、V3导通，V2、V4截止。

（2）分析输入电压的负半周

有了前面的分析基础，下半周的分析，教师要求学生上前直接在电路图上分析电流的路径、二极管的导通情况。

并要求学生在上半周的波形图上补上下半周的波形以及写出二极管的导通（V2、V4）、截止（V1、V3）情况。

*突出重点，化解难点-原理

问题1：

桥式整流电路的结构特征？

答：

交流接异，负载接同。

问题2：

判别输出电压极性的方法？

答：

共阴出正，共阳出负*突出重点，化解难点-电路

技能2、整流电路参数计算

3、主要参数的计算

要求学生观察桥式整流电路和半波整流电路的区别*化解难点，思考参数的变化：

（1）输出电压平均值

Uo=Ud=0.45*2*U2=0.9U2

（2）流过负载的直流电流平均值

（3）流过二极管的直流电流平均值

（4）二极管承受的最高反向电压URM

例2：

桥式整流电路中变压器的二次侧电压有效值U2=40V,负载电阻Rd=300Ω。

求：

（1）计算整流输出电压的平均值Ud、流过负载电阻Rd的电流平均值Id。

（2）选择合适的二极管*通过计算，解决二极管参数的难点

解：

（1）输出电压的平均值Ud=0.9U2=0.9X40=36V

流过负载电阻Rd的电流平均值Id=Ud/Rd=36/300=12mA

（2）流过二极管的电流IdT=Id/2=12/2=6mA

二极管承受的最高反向电压

=1.414x40=56.4V

根据以上参数，可以选用一只额定电流100mA，最高反向工作电压100V的2CZ82C型的整流二极管。

技能3：

观察桥式整流电路后，画出输入输出波形、判别整流电路

4、操作验证

（1）先用PPT展示桥式整流电路的实际焊接电路板。

让学生作焊接参考。

要求学生先画桥式电路图，后让学生在前面半波整流的操作经验基础上，完成桥式整流电路的焊接、观察任务，并做好观察记录。

（2）每组设置一个二极管开路的故障，要求学生通过观测，判断是哪一组管子出故障，并在观察记录纸上，画出故障电路，输入、输出波形，并通过故障现象，分析原因。

5、归纳总结

（1）、对二极管开路故障加以分析？

（2）、若有一个二极管内部短路，整流电路会出现什么现象？

[板书：

电路分析]

结论：

一个二极管短路，变压器短路烧毁。

（因有短路保护，实际烧毁熔断器）

（3）、若有一个二极管方向接反，整流电路会出现什么现象？

结论：

一个二极管接反，变压器短路烧毁。

*通过上面2个问题的讨论、分析，加强学生对桥式整流电路的理解，突出重点。

例3：

判断下列图中，哪些电路是可以作为桥式整流电路？

并要求学生课后作业，练习画桥式整流电路。

*强化桥式整流电路-突出重点

答：

①可以

②正半周：

V1V2导通，V3V4截止，负载无输出电压。

负半周：

V3V4导通，V1V2截止，负载无输出电压。

结论：

不可以做桥式整流电路。

③正半周：

V1V3导通，电路短路。

负半周：

V4导通，V1V2V3截止，负载无输出电压。

结论：

不可以做桥式整流电路。

④正半周：

V1V3导通，V2V4截止，负载有输出电压。

负载极性左正右负。

负半周：

V4V2导通，V3V1截止，负载有输出电压。

负载极性右正左负。

结论：

负载电压极性在变，不能输出直流，不可以做桥式整流电路。

（4）、桥式整流电路的优缺点：

电源利用率高，输出电压平稳。

但用了4只二极管，电路相对复杂。

问题：

如何方便使用者组装桥式整流电路，可以有什么改进？

答：

二极管桥堆

PPT出桥堆图片

那有没有可以少用二极管的整流电路呢？

接下去我们完成单相全波整流电路的学习。

知识4、单相全波整流电路、工作原理

三、单相全波整流电路

1、电路组成

电路由2只二极管、负载、二次绕组有中心抽头的整流变压器。

强调：

变压器的输出电压以中心抽头分为2部分，ab两端总电压为2倍的U2。

Uab=2U2

2、工作原理

有前面学习的基础，本电路的原理要求学生推导。

*因和前面学习的二极管工作情况类似，故通过此电路的分析，可突出、巩固桥式整理电路的原理

（1）在交流电压u2的正半周时，变压器二次绕组a端为正、b端为负，二极管V1受正向电压而导通，而V2承受反向电压而截止，电流由a端经V1，Rd流回o端，在忽略V1导通时的管压降的情况下，此时负载两端的电压等于u2。

（2）在交流电压u2的负半周，变压器二次绕组a端为负、b端为正，二极管V2受正向电压而导通，而V1承受反向电压而截止，电流由b端经V2，Rd流回o端，在忽略V2导通时的管压降的情况，此时负载两端的电压也等于u2。

3、主要参数的计算

（1）输出电压平均值

Uo=Ud=0.45*2*U2=0.9U2

（2）流过负载的直流电流平均值

（3）流过二极管的直流电流平均值

（4）二极管承受的最高反向电压URM

全波整流电路中，当V1导通时，V2截止，此时二极管V2承受Uab反向电压。

当V2导通时，V1截止，此时二极管V1承受Uab反向电压，所以二极管承受最高反向电压就等于变压器二次绕组Uab电压的最大值，即：

四、三种整流电路的比较总结

四、课堂小结：

小结本节课的知识与技能要点。

（按顺序）

1、注意二极管的极性判别

2、焊接要点

3、示波仪使用要点:

要结合测量参数调节

4、单相半波整流特点、参数

5、单相桥式整流特点、参数

6、单相全波整流电路特点、参数

6、问题、协作、探索

【课后思考】*（继续探索拓展知识）

1、整流电路输出的是脉动的直流，如何使输出电压更加平稳？

*（引出下节课内容。

）

四、课后作业

完成课堂实操记录

整流电路实操记录

班级姓名学号小组

一、半波整流电路

1、完成输入、输出波形？

2、思考题：

现电路与原书本电路输出结果有何不同？

答：

3、电路有何优缺点？

答：

二、桥式整流电路

1、电路图，补充完整的桥式电路图？

2、完成输入、输出电压波形？

3、桥式整流电路有何结构特征？

判别输出电压极性的方法？

答：

4、看下面电路，若V2开路，试分析输出波形，并在波形图上加以完成。

5、有一桥式整流电路接直流负载，需要直流电压Ud=90V，直流电流Id=4A。

求：

（1）、电源变压器次级电压U2

（2）、流过二极管的平均电流：

IdT

（3）、二极管承受的反向峰值电压URM：

6、手机的充电器输出电压4.5V（4.2），手机阻抗Z=10Ω（注：

半波整流）

求：

（1）整流变压器二次绕组输出电压是多少？

（2）整流二极管的电流和承受的最高反向电压是多少？

（原）整流电路实操记录

班级姓名学号小组

一、半波整流电路

1、完成输入、输出波形？

2、电路有何优缺点？

答：

二、桥式整流电路

1、电路图，补充完整的桥式电路图？

2、完成输入、输出电压波形？

3、桥式整流电路有何结构特征？

判别输出电压极性的方法？

答：

4、看下面电路，若V2开路，试分析输出波形，并在波形图上加以完成。

5、有一桥式整流电路接直流负载，需要直流电压Ud=90V，直流电流Id=4A。

求：

（1）、电源变压器次级电压U2

（2）、流过二极管的平均电流：

IdT

（3）、二极管承受的反向峰值电压URM：

6、手机的充电器输出电压4.5V（4.2），手机阻抗Z=10Ω（注：

半波整流）

求：

（1）整流变压器二次绕组输出电压是多少？

（2）整流二极管的电流和承受的最高反向电压是多少？