单相桥式整流和滤波电路实验优化

一、实验目的

① 掌握单相桥式整流电路的测试方法，分析电容滤波和π型RC滤波元件参数对输出直流电压和纹波电压的影响。

② 掌握桥式整流电容滤波电路的外热性的测定方法。

③ 观察整流和滤波电路中电流和输出电压的波形。

二、实验原理

1. 整流电路

整流是把交流电转变为直流电的过程，利用二极管的单向导电特性可实现这个过程。整流电路一般可分为半波、全波和桥式整流电路。

图1.2.1所示为桥式整流和滤波电路，其中D1～D4为2CP22或2DP3C。

图1.2.1 单相桥式整流滤波实验电路

对于单相桥式整流电路，输出直流平均电压为

其中，U2为电源变压器的次级电压有效值。但实际上由于整流电路具有内阻，故UL常小于上述表达式计算出的值。

2. 滤波电路

为了使整流后的电压波形平滑，减少其纹波成分，必须在整流电路后面加滤波电路。滤波电路形式很多，对于负载电流不太大的情况，常用电容滤波或π型RC滤波电路，如图1.2.1所示。

在整流电路内阻不太大和负载电阻（ω为电源角频率）的情况下，对于全波或桥式整流电容滤波电路，输出直流电压为

UL≈1.2U2

RL和C越大，表明放电时间常数τ=RLC越大，则UL值越高，纹波成分越少。

对于π型RC滤波电路，输出直流电压为

为滤波电容C1上的直流电压。这种滤波电路具有更小的纹波电压。

为了比较各种滤波电路及元件参数对纹波电压的影响，可用示波器来观察其纹波波形的峰值大小。

3. 外特性的研究

外特性是指输出直流电压UL与输出负载电流IL的函数关系。当负载越重，则放电时间常τ= RLC越小，使UL下跌越快。

三、实验设备与器件(www.xing528.com)

示波器；万用表；直流毫安表（0～100 mA～200 mA）；整流二极管（2CP22×4或2DP3C×4），电阻、电容各2只。

四、实验内容

① 测量单相桥式整流电路的输出电压，观察输出波形。

按图1.2.1连接桥式整流电路，但不接R1，C1，C2。接通电源后，调节负载电阻RP，测量在不同负载电流 IL下的输出直流平均电压 UL，并记录于表1.2.1中，同时观察并记录当IL=50 mA时的输出电压波形。

② 测量单相桥式整流电容滤波和π型RC滤波电路的输出直流电压UL，观察输出电压波形。

表1.2.1 整流及滤波电路实验数据

根据实验要求，将图1.2.1分别接成桥式整流电容滤波和π型RC滤波电路。接通电源后，按表1.2.1所列的负载电流IL值调节RP，测量与IL相对应的输出电压UL值，记录于表1.2.1中。

当负载电流IL为50 mA时，观察并记录在各种不同滤波电路下的输出端纹波电压波形。

③ 用方格坐标纸绘制各整流和滤波电路的外特性UL=f（IL）的函数曲线。

五、预习要求

① 复习桥式整流电路的工作原理。

② 复习电容滤波、π 型滤波电路工作原理，分析滤波电路中流经二极管的电流波形和输出电压波形的形成原理。

③ 分析上述实验步骤如何迅速而又准确地完成。估算本实验整流电路和各种滤波电路输出电压值，记于表1.2.1中。

六、思考题

① 从实验的数据和纹波电压波形分析，哪些滤波效果较好？为什么？

② 纹波电压大小与什么因素有关？

七、实验报告要求

① 整理实验数据。

② 绘制桥式整流电容滤波和桥式整流π型RC滤波电路的外特性。

③ 回答思考题。